專利名稱：采用冷擠壓縮徑成型法制造氧化鎂礦物絕緣電纜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電纜制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用冷擠壓縮徑成型法制造氧化鎂礦物絕緣電纜的方法。
背景技術(shù)：
國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆(ITER)是目前全球最大的國際合作研究項目，合作方包括歐盟、美國、中國、日本、印度、俄羅斯、韓國等國家。該計劃將集成當(dāng)今國際上受控磁約束核聚變的主要科學(xué)和技術(shù)成果，首次建造可實現(xiàn)大規(guī)模聚變反應(yīng)的聚變實驗堆，將研究解決大量技術(shù)難題，是人類受控核聚變研究走向?qū)嵱玫年P(guān)鍵一步。在ITER內(nèi)部線圈制造項目設(shè)計過程中，考慮到實驗過程中內(nèi)部線圈處于惡劣的輻照環(huán)境并承受溫升的影響，一種氧化鎂礦物絕緣電纜被提出并用于ITER內(nèi)部線圈導(dǎo)體的制作。礦物絕緣電纜簡稱MI電纜(Mineral Insulated Cable)，國內(nèi)習(xí)慣稱為氧化鎂電纜或防火電纜，它是由礦物材料氧化鎂粉作為絕緣銅芯銅護(hù)套電纜，礦物絕緣電纜由銅導(dǎo)體、氧化鎂及金屬護(hù)套等無機(jī)材料組成。礦物絕緣電纜具有防火、防水、防油、耐腐蝕、防爆及抗輻射、無老化、壽命長、工作溫度高、載流量大、耐機(jī)械損傷、無鹵無毒、耐過載、電磁屏蔽及電磁兼容性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高層建筑、石油化工、機(jī)場、隧道、船舶、海上石油平臺、航空航天、鋼鐵冶金、購物中心、停車場等場合。目前工業(yè)礦物絕緣電纜制造方法主要包括預(yù)制氧化鎂瓷柱法、氧化鎂粉灌裝法、氬弧焊連續(xù)焊接法等。目前，聚變裝置使用的超導(dǎo)體類型一般為CIC導(dǎo)體(Cable-In-Conduit-Conductor),即超導(dǎo)電纜的外側(cè)有一個厚的不銹鋼導(dǎo)管。中科院等離子體物理研究所自主設(shè)計完成用于CIC導(dǎo)體冷擠壓縮徑成型制造生產(chǎn)線，用于ITER TF、PFXC及Feeder線圈超導(dǎo)導(dǎo)體的生產(chǎn)。CIC導(dǎo)體冷擠壓縮徑成型制造生產(chǎn)線亦被發(fā)展用于氧化鎂礦物絕緣電纜的制造。發(fā)明目的
為彌補(bǔ)已有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用冷擠壓縮徑成型法制造氧化鎂礦物絕緣電纜的方法，電纜鎧甲為不銹鋼或者鎳基合金，根據(jù)實際需要亦可采用銅等其它金屬材料；絕緣層為氧化鎂；導(dǎo)電部分為無氧銅或者鉻鋯銅等導(dǎo)電材料。根據(jù)不同絕緣等級制造不同厚度氧化鎂絕緣層，電纜絕緣層致密無間隙且分布均勻，根據(jù)實際使用要求確定鎧甲及銅導(dǎo)體力學(xué)及電學(xué)性能參數(shù)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種采用冷擠壓縮徑成型法制造氧化鎂礦物絕緣電纜的方法，其特征在于，包括有導(dǎo)體，導(dǎo)體外側(cè)設(shè)有氧化鎂絕緣層，氧化鎂絕緣層外側(cè)設(shè)有鎧甲層；具體方法包括以下步驟
(1)裝配前對鎧甲及銅導(dǎo)體內(nèi)外表面清潔處理，去除表面油污等；
(2)鎧甲及銅導(dǎo)體矯直后用熱風(fēng)槍對鎧甲及銅導(dǎo)體表面進(jìn)行烘烤以去除表面水膜并及時組裝，鎧甲及銅導(dǎo)體材料不直度應(yīng)控制小于lmm/m ；
(3)根據(jù)設(shè)計需要選用適合純度的氧化鎂材料，為了得到較高的絕緣性能，可采用純度大于99. 4%的高純度原料；
(4)根據(jù)電纜使用條件計算選擇合適的氧化鎂絕緣層的厚度，預(yù)制氧化鎂瓷柱，氧化鎂瓷柱內(nèi)徑大于銅導(dǎo)體外徑1mm，氧化鎂瓷柱外徑小于鎧甲內(nèi)徑Imm ;氧化鎂瓷柱成型壓力約為2MPa ;燒結(jié)溫度1000°C ^1200°C ;燒結(jié)后的氧化鎂瓷柱高度大于25mm ；
(5)燒結(jié)后的氧化鎂瓷柱采用氮?dú)饷荛]保護(hù)，防止吸潮后絕緣性能下降，氧化鎂瓷柱絕緣大于 10GQ0DC500V ；
(6)在調(diào)整好水平高度的氮?dú)獗Ｗo(hù)槽內(nèi)將氧化鎂瓷柱連續(xù)無間距套裝至銅導(dǎo)體外側(cè)，再將鎧甲套裝在氧化鎂瓷柱外側(cè)，將裝配好的電纜兩端進(jìn)行密封，防止縮徑成型過程中氧化鎂瓷柱吸潮降低絕緣等級；
(7)調(diào)節(jié)好縮徑成型設(shè)備輥輪間距，保證最終成型的電纜外徑達(dá)到最終尺寸公差要
求；
(8)將裝配好的待成型電纜放置到水平支架上，引導(dǎo)進(jìn)入縮徑成型設(shè)備縮徑輥輪中縮徑成型并整形制造符合最終尺寸要求的氧化鎂礦物絕緣電纜；
(9)測量縮徑成型后的最終電纜外徑及不直度，縮徑成型后的電纜外徑公差應(yīng)小于±0. 15mm,不直度應(yīng)小于lmm/m ；
(10)縮徑后的電纜兩端采用熱熔膠密封或者焊接可伐陶瓷封頭，防止氧化鎂絕緣層吸
潮；
(11)電纜制造完成后進(jìn)行絕緣電阻等電性能測試及無損探傷測試，電纜絕緣性能應(yīng)大于IOG Q @DC 500V ;出具生產(chǎn)過程中所有測試報告，電纜包裝、裝箱，放置到干燥處儲存。采用多組雙輥對壓式小壓延量漸次縮徑成型及輥壓整形工藝制造氧化鎂礦物絕緣電纜。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
本發(fā)明具有防火、防水、防油、耐腐蝕、防爆及抗輻射、無老化、壽命長、工作溫度高、載流量大、耐機(jī)械損傷、無鹵無毒、耐過載、電磁屏蔽及電磁兼容性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。
圖I為本發(fā)明的輥壓成型工藝原理圖。圖2為本發(fā)明利用多對對壓輥輪組輥壓成型示意圖。圖3a為縮徑后圓管氧化鎂礦物絕緣電纜結(jié)構(gòu)示意圖。圖3b為縮徑后方管氧化鎂礦物絕緣電纜結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖I所示，一種采用冷擠壓縮徑成型法制造氧化鎂礦物絕緣電纜的方法，包括有導(dǎo)體1，導(dǎo)體I外側(cè)設(shè)有氧化鎂絕緣層2，氧化鎂絕緣層2外側(cè)設(shè)有鎧甲層3 ;具體方法包括以下步驟
(1)裝配前對鎧甲及銅導(dǎo)體內(nèi)外表面清潔處理，去除表面油污等；
(2)鎧甲及銅導(dǎo)體矯直后用熱風(fēng)槍對鎧甲及銅導(dǎo)體表面進(jìn)行烘烤以去除表面水膜并及時組裝，鎧甲及銅導(dǎo)體材料不直度應(yīng)控制小于lmm/m ；
(3)根據(jù)設(shè)計需要選用適合純度的氧化鎂材料，為了得到較高的絕緣性能，可采用純度大于99. 4%的高純度原料；
(4)根據(jù)電纜使用條件計算選擇合適的氧化鎂絕緣層的厚度，預(yù)制氧化鎂瓷柱，氧化鎂瓷柱內(nèi)徑大于銅導(dǎo)體外徑1mm，氧化鎂瓷柱外徑小于鎧甲內(nèi)徑Imm ;氧化鎂瓷柱成型壓力約為2MPa ;燒結(jié)溫度1000°C ^1200°C ;燒結(jié)后的氧化鎂瓷柱高度大于25mm ；
(5)燒結(jié)后的氧化鎂瓷柱采用氮?dú)饷荛]保護(hù)，防止吸潮后絕緣性能下降，氧化鎂瓷柱絕緣大于 10GQ0DC500V ；
(6)在調(diào)整好水平高度的氮?dú)獗Ｗo(hù)槽內(nèi)將氧化鎂瓷柱連續(xù)無間距套裝至銅導(dǎo)體外側(cè)，再將鎧甲套裝在氧化鎂瓷柱外側(cè)，將裝配好的電纜兩端進(jìn)行密封，防止縮徑成型過程中氧化鎂瓷柱吸潮降低絕緣等級；
(7)調(diào)節(jié)好縮徑成型設(shè)備輥輪間距，保證最終成型的電纜外徑達(dá)到最終尺寸公差要
求；
(8)將裝配好的待成型電纜放置到水平支架上，引導(dǎo)進(jìn)入縮徑成型設(shè)備縮徑輥輪中縮徑成型并整形制造符合最終尺寸要求的氧化鎂礦物絕緣電纜；
(9)測量縮徑成型后的最終電纜外徑及不直度，縮徑成型后的電纜外徑公差應(yīng)小于±0. 15mm,不直度應(yīng)小于lmm/m ；
(10)縮徑后的電纜兩端采用熱熔膠密封或者焊接可伐陶瓷封頭，防止氧化鎂絕緣層吸
潮；
(11)電纜制造完成后進(jìn)行絕緣電阻等電性能測試及無損探傷測試，電纜絕緣性能應(yīng)大于IOG Q @DC 500V ;出具生產(chǎn)過程中所有測試報告，電纜包裝、裝箱，放置到干燥處儲存?？s徑成型過程為輥壓成型工藝，輥壓成型工藝原理如圖I所示，電纜鎧甲3被輥輪4咬入后，高度方向收到壓縮，少部分金屬寬展，大部分金屬沿長度方向流動，多道輥輪4成型過程將逐漸減小電纜鎧甲3外徑至最終設(shè)計尺寸。電纜縮徑成型過程包括多對對壓輥輪組，如圖2所示，通過逐步增加下壓量對電纜鎧甲進(jìn)行輥壓成型，每對輥輪壓下量為0. 06mnT0. 4mm以控制電纜鎧甲3在每次輥壓過程中的變形量在合理范圍。相鄰輥壓輪4垂直位置放置對鎧甲3寬展進(jìn)行壓縮以控制電纜外形尺寸誤差。輥壓縮徑輪4. I組后面若干對輥壓輪4為整形輥輪4. 2，用以控制最終縮徑成型電纜尺寸，要求縮徑成型后電纜外徑尺寸公差小于±0. 2mm。將裝配好的待成型氧化鎂礦物絕緣電纜引導(dǎo)進(jìn)入縮徑成型設(shè)備縮徑輥輪中縮徑成型并整形制造符合技術(shù)要求的氧化鎂礦物絕緣電纜。銅導(dǎo)體I可以選用銅棒或銅管，電纜鎧甲3根據(jù)實際使用需要可以采用圓管或者方管材料，分別采用對應(yīng)結(jié)構(gòu)的縮徑輥輪及整形輥輪。圖3a為縮徑后圓管氧化鎂礦物絕緣電纜結(jié)構(gòu)示意圖，圖3b為縮徑后方管氧化鎂礦物絕緣電纜結(jié)構(gòu)示意圖。
權(quán)利要求
1.一種采用冷擠壓縮徑成型法制造氧化鎂礦物絕緣電纜的方法，其特征在于，包括有導(dǎo)體，導(dǎo)體外側(cè)設(shè)有氧化鎂絕緣層，氧化鎂絕緣層外側(cè)設(shè)有鎧甲層；具體方法包括以下步驟 (1)裝配前對鎧甲及銅導(dǎo)體內(nèi)外表面清潔處理，去除表面油污等； (2)鎧甲及銅導(dǎo)體矯直后用熱風(fēng)槍對鎧甲及銅導(dǎo)體表面進(jìn)行烘烤以去除表面水膜，鎧甲及銅導(dǎo)體材料不直度應(yīng)控制小于lmm/m ； (3)根據(jù)設(shè)計需要選用適合純度的氧化鎂材料，氧化鎂材料的純度不小于99.4% ； (4)根據(jù)電纜使用條件計算選擇合適的氧化鎂絕緣層的厚度，預(yù)制氧化鎂瓷柱，氧化鎂瓷柱內(nèi)徑大于銅導(dǎo)體外徑1mm，氧化鎂瓷柱外徑小于鎧甲內(nèi)徑Imm ;氧化鎂瓷柱成型壓力約為2MPa ;燒結(jié)溫度1000°C 1200°C ;燒結(jié)后的氧化鎂瓷柱高度大于25mm ； (5)燒結(jié)后的氧化鎂瓷柱采用氮?dú)饷荛]保護(hù)，氧化鎂瓷柱絕緣大于10GQ@DC500V； (6)在調(diào)整好水平高度的氮?dú)獗Ｗo(hù)槽內(nèi)將氧化鎂瓷柱連續(xù)無間距套裝至銅導(dǎo)體外側(cè)，再將鎧甲套裝在氧化鎂瓷柱外側(cè)，將裝配好的電纜兩端進(jìn)行密封； (7)調(diào)節(jié)好縮徑成型設(shè)備輥輪間距，保證最終成型的電纜外徑達(dá)到最終尺寸公差要求； (8)將裝配好的待成型電纜放置到水平支架上，引導(dǎo)進(jìn)入縮徑成型設(shè)備縮徑輥輪中縮徑成型并整形制造符合最終尺寸要求的氧化鎂礦物絕緣電纜； (9)測量縮徑成型后的最終電纜外徑及不直度，縮徑成型后的電纜外徑公差應(yīng)小于±0. 15mm,不直度應(yīng)小于lmm/m ； (10)縮徑后的電纜兩端采用熱熔膠密封或者焊接可伐陶瓷封頭； (11)電纜制造完成后進(jìn)行絕緣電阻等電性能測試及無損探傷測試，電纜絕緣性能應(yīng)大于IOGQODC 500V ;出具生產(chǎn)過程中所有測試報告，電纜包裝、裝箱，放置到干燥處儲存。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用冷擠壓縮徑成型法制造氧化鎂礦物絕緣電纜的方法，包括有導(dǎo)體，導(dǎo)體外側(cè)設(shè)有氧化鎂絕緣層，氧化鎂絕緣層外側(cè)設(shè)有鎧甲層；具體方法包括以下步驟對鎧甲及銅導(dǎo)體內(nèi)外表面清潔處理；鎧甲及銅導(dǎo)體矯直后用熱風(fēng)槍對鎧甲及銅導(dǎo)體表面進(jìn)行烘烤以去除表面水膜；選用適合純度和厚度的氧化鎂材料，預(yù)制氧化鎂瓷柱；將氧化鎂瓷柱連續(xù)無間距套裝至銅導(dǎo)體外側(cè)，再將鎧甲套裝在氧化鎂瓷柱外側(cè)；將裝配好的待成型電纜引導(dǎo)進(jìn)入縮徑成型設(shè)備縮徑輥輪中縮徑成型并整形制造符合最終尺寸要求的氧化鎂礦物絕緣電纜；電纜包裝、裝箱，放置到干燥處儲存。本發(fā)明具有防爆及抗輻射、壽命長、工作溫度高、載流量大、耐過載、電磁兼容性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01B13/14GK102982898SQ20121047238
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者武玉, 龍風(fēng), 于敏, 金環(huán), 韓奇陽, 凌峰 申請人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所