中频退火在矿物电缆生产中的应用

【摘 要】本文首先简述了矿物电缆的几种生产工艺，并对使用中频退火生产矿物电缆的原理以及相关工艺进行了详细说明。

【关键词】矿物绝缘电缆；中频退火；功率控制

矿物电缆又叫矿物绝缘电缆，或MI电缆，以及永久性电缆。与传统电缆有较大区别，矿物电缆是一种革新产品，因其性能性能优越，使用寿命长，又被称为永久性电缆。其绝缘层为无机盐氧化镁，外层护套为铜管，电缆芯体为铜导线，矿物耐火阻燃性能优越。一些国际性组织和国外的标准和规范明确规定在某些场所和部位必须使用矿物绝缘电缆，尤其是在安全要求特别高和环境条件特别恶劣的场所[1]。

一、矿物电缆生产工艺概述

目前，矿物电缆常用的生产工艺主要有预制氧化镁瓷柱法、氧化镁粉自动灌装法和氩弧焊连续焊接法三种。

预制氧化镁瓷柱法是预制氧化镁瓷柱后再进行热装配；氧化镁粉自动灌装法通过对氧化镁粉进行热处理、磁选后，再进行热灌装。这两种方法都是待装配完毕，进行反复拉拔，同时伴以电阻炉退火工序[3]。采用该方法得到的矿物电缆合格率高，产品结构、尺寸好，同心度高，但是生产周期长、功效低。

氩弧焊连续焊接法是采用氩弧焊方式焊接铜带，进行纵包，在定芯管中流入线芯， 并采用在氧化镁粉中加硅油的方式进行灌粉、轧制，这种工艺可以同时采用感应退火方式进行退火。

二、中频退火生产矿物电缆的原理与工艺简介

（一）中频退火的原理

可控硅中频电源装置简称可控硅中频装置，是利用可控硅的开关特性把50Hz的工频电流变换成中频电流的一种电源装置，主要是在感应熔炼，感应加热，感应淬火等领域中广泛应用。感应加热就是让需加热金属通过通电螺旋管，由此，工件在通电螺旋管中产生涡流而发热，从而达到在非接触的状态下就能加热。效果，

（二）中频退火设备

我公司所用的中频退火设备为河北三伊天星的KGPS系列晶闸管（可控硅）中频电源，它通过一个三相桥式整流电路把50Hz工频交流电源整流成直流电源，经过滤波器（直流电抗器）滤波后，经并联型逆变器将直流电逆变为单相中频供给负载。该设备采用89C51单片机为控制核心，配以大规模集成电路，在充分发挥计算机软、硬件强大功能基础上，实现对整流和逆变的最佳调节。在矿物绝缘电缆的生产中，这种设备的透热性能好，同时结合红外线测温仪对温度加以控制。由此相对使生产量，工作效率都得到大幅提高。

（三）中频退火工艺

该生产线中的两套中频感应退火装置。分别垂直摆放在1号轧机出口后和水平摆放在2号轧机出口处（成品电缆外径出口处），前者采用的8kHz、125kW的水冷式电源，后者采用的是8kHz、250kW水冷式电源。

在图1中，电缆经过第一次中频退火后，需要通过一个安装有导向槽的冷却水箱（1号淬火箱），该冷却水箱连到循环水泵和外水水箱，退火冷却系统通过另一个交换器和外部水系统相连，这样就可以实现对电缆和中频电源进行冷却。然后电缆水平进入二号轧机，根据规格轧制到标准直径后，再经过二号中频退火，这样通过成圈收线后的电缆经各项检验合格后就一次性成品交付了。根据电缆规格型号的不同，跟随生产线的速度调节相应的功率，达到恰当的温度，寻求退火功率和生产线速度的最佳匹配，避免内生外熟的现象。调节功率、温度参考下表：

（四）中频炉的常见故障及处理

该中频炉是水冷式结构，故而对水流、水压有一定的要求，发现无法启动时，首先要检查水压，压力一般在0.15MP-0.2MP，再检查流量检测计，因为压力表的辅助触点以及流量计的磁力检测开关已连锁保护启动环节，此时要检查水箱水位、清理滤网等结合报警代码进行排查。再者，接地故障也是常见故障，表现在感应圈中的玻璃管破损，以及玻璃管两端的石英垫块有炭化现象，可以针对性更换。

三、结语

感应式中频退火设备的出现，改变了电阻炉退火的市场格局，通过现场运行表明中频退火设备性能可靠、速度快，随着感应热处理生产线自动化控制程度及电源高可靠性要求的提高，感应加热系统逐渐向智能化控制方向发展，具有计算机智能接口、远程控制和故障自动诊断等，届时中频炉会在矿物绝缘电缆生产中有更为广泛的应用前景。