铜杆的热加工.
无氧铜杆生产工艺流程
无氧铜杆生产工艺流程
无氧铜杆是一种高纯度铜杆,广泛用于电力、电子、电工等领域。
下面介绍一下无氧铜杆的生产工艺流程。
1. 铜坯制备:选用高纯度电解铜作为原料,将其熔化后浇铸在铜坯模具中制成铜坯。
此过程需要严格控制温度和纯度,以确保铜坯的质量。
2. 铜坯预拉伸:将铜坯加热至一定温度后,通过预拉伸机械设备进行拉伸,使铜坯变形成型,分散其中的氧化物和杂质。
3. 热挤压:将预拉伸的铜坯放入热挤压机中,经过高温高压下的挤压,使铜坯形成无氧铜杆。
此过程能够有效提高铜杆的致密度和机械性能。
4. 热处理:经过挤压成型的无氧铜杆需要进行热处理,以消除内部应力和组织不均匀性。
将铜杆置于高温炉中进行加热,然后再进行冷却处理,使铜杆具有更好的力学性能和导电性能。
5. 焊接:根据需要,将多根无氧铜杆进行焊接,连接成所需长度和直径的铜杆。
焊接时需要控制温度和焊接参数,以确保焊接质量。
6. 表面处理:将焊接好的铜杆进行表面处理,包括除油、清洗和抛光等工艺。
这些步骤旨在提高铜杆的表面光洁度和质量。
7. 检测:对生产出的无氧铜杆进行质量检测,包括外观质量、
力学性能和化学成分等方面的检测。
确保无氧铜杆符合相关标准要求。
8. 包装和储存:将合格的无氧铜杆进行包装,并进行标记和记录。
然后将其存放在干燥、通风、防潮的仓库中,待需求时进行发货。
以上就是无氧铜杆的生产工艺流程。
通过严格控制每个环节的工艺参数和质量要求,可以生产出高质量的无氧铜杆,满足各个领域的需求。
铜管加工工艺流程技术
铜管加工工艺流程技术一、原料准备铜管加工的第一步是原料准备。
铜管的原料主要是铜管坯料,一般采用无氧铜坯料或含少量铅的铜坯料。
原料的选择应根据产品的要求来确定,同时还需要考虑到加工性能、机械性能和腐蚀性能等因素。
铜管坯料的质量直接影响到成品的质量,因此在选材时需要严格按照标准进行选择。
二、铜管成型铜管成型是铜管加工的核心环节,主要包括挤压、拉伸、轧制、钻孔、冲孔、扩口、焊接等工艺过程。
其中,挤压是最常用的铜管成型工艺,通过挤压模具对铜坯料进行挤压,使其变形成为管状。
挤压工艺具有生产效率高、成型精度高的优点,能够满足各种规格和形状的需求。
三、表面处理铜管成型后需要进行表面处理,包括退火、酸洗、拔丝、抛光等工艺。
退火是指将铜管加热至一定温度并保温一段时间后再冷却到室温,目的是消除应力、改善塑性、降低硬度、提高加工性能和机械性能。
酸洗是利用酸性溶液去除铜管表面的氧化皮和杂质,以保证铜管表面的光洁度和清洁度。
拔丝是指利用机械或化学的手段将铜管表面的粗糙物质去除,以提高表面光洁度。
抛光则是通过机械或化学方法对铜管表面进行加工,使其表面平整光滑,提高外观质量。
四、热处理热处理是铜管加工的重要环节,主要包括退火、固溶处理、时效处理等工艺。
退火是指将铜管加热至一定温度并保温一段时间后再冷却到室温,以消除应力、改善塑性、降低硬度、提高加工性能和机械性能。
固溶处理是指将加工后的铜管加热至固溶温度并保温一段时间后再迅速冷却,以消除固溶体中的溶质原子,提高合金的强度和硬度。
时效处理是指将固溶处理后的铜管再次加热至时效温度并保温一段时间后再冷却,以使析出相达到最佳状态,提高合金的强度和硬度。
五、检验铜管加工完成后需要进行检验,主要包括外观质量、尺寸精度、化学成分、物理性能等方面的检验。
外观质量检验主要是检查铜管的外观是否有明显缺陷、氧化、裂纹、变形等不合格现象。
尺寸精度检验是检查铜管的直径、壁厚、弯曲度、圆度、内外壁光洁度等尺寸精度指标是否符合要求。
上引法铜杆生产工艺简述
上引法铜杆生产工艺简述铜杆是一种常见的铜制品,广泛用于电力、电工、建筑、机械等行业。
在铜杆的生产过程中,采用了引法铜杆生产工艺。
引法铜杆生产工艺是指通过引法机械设备将铜坯加热至一定温度后,通过连续拉伸的方式将铜坯逐渐变细,从而得到所需直径的铜杆。
该工艺具有生产效率高、产品质量好、成本低等优点,被广泛应用于铜杆的生产。
引法铜杆生产工艺的主要步骤包括铜坯的加热、连续拉伸和冷却三个阶段。
首先,将铜坯放入加热炉中进行加热,使其达到适宜的拉伸温度。
加热温度的选择要根据铜杆的直径和所需的性能来确定,一般较大直径的铜杆需要较高的加热温度。
加热完毕后,将铜坯送入引法机械设备中进行拉伸。
引法机械设备由多个组件组成,包括拉伸机、导向轮、拉伸模具等。
铜坯经过拉伸机拉伸后,进入导向轮和拉伸模具的作用下,逐渐变细,最终得到所需直径的铜杆。
拉伸的过程中,需要控制好拉伸速度、拉伸力和温度等参数,以确保产品的质量。
拉伸完成的铜杆通过冷却设备进行冷却。
冷却的目的是使铜杆的温度迅速降低,使其固化并保持所需的性能。
冷却设备可以采用水冷、风冷等方式,根据不同的情况选择合适的冷却方式。
引法铜杆生产工艺的优点在于可以生产出直径精度高、表面光滑、性能稳定的铜杆。
与传统的铸造工艺相比,引法铜杆生产工艺不需要进行熔炼和浇铸,可以节省大量的能源和材料,同时也避免了铸造过程中可能产生的缺陷和杂质。
引法铜杆生产工艺还具有生产效率高、周期短的优点。
通过合理地控制拉伸速度和拉伸力等参数,可以大大提高生产效率,减少生产周期。
这对于一些对交货期有较高要求的行业来说,非常重要。
引法铜杆生产工艺是一种先进的铜杆生产技术,具有优良的性能和高效的生产能力。
在铜杆的生产过程中,合理运用引法铜杆生产工艺,可以生产出质量优良、成本低廉的铜杆产品,满足不同行业的需求。
相信随着科技的不断进步,引法铜杆生产工艺将会得到进一步的发展和应用。
低氧铜杆和无氧铜杆性能的区别
低氧铜杆和无氧铜杆性能的区别由于生产铜杆的两者的工艺不同,所生产的铜杆中的含氧量及外观就不同。
上引生产的铜杆,工艺得当氧含量在10ppm以下,叫无氧铜杆;连铸连铸生产的铜杆 是在保护条件下的热轧,氧含量在200-500ppm范围内,但有时也高达700ppm以上,一般情况下,此种方法生产的铜外表光亮,低氧铜杆,有时也叫光杆。
无氧铜杆铜杆是电缆行业的主要原料,生产的方式主要有两种——连铸连轧法和上引连铸法。
连铸连轧低氧铜杆的生产方法较多,其特点是金属在竖炉中融化后,铜液通过保温炉、溜槽、中间包,从浇管进入封闭的模腔内,采用较大的冷却强度进行冷却,形成铸坯,然后进行多道次轧制,生产的低氧铜杆为热加工组织,原来的铸造组织已经破碎,含氧量一般为200~400ppm之间。
无氧铜杆国内基本全部采用上引连铸法生产,金属在感应电炉中融化后通过石墨模进行上引连续铸造,之后进行冷轧或冷加工,生产的无氧铜杆为铸造组织,含氧量一般在20ppm以下。
由于制造工艺的不同,所以在组织结构、氧含量分布、杂质的形式及分布等诸多方面有较大差别。
一、拉制性能铜杆的拉制性能跟很多因素有关,如杂质的含量、氧含量及分布、工艺控制等。
下面分别从以上几个方面对铜杆的拉制性能进行分析。
1.熔化方式对S等杂质的影响连铸连轧生产铜杆主要是通过气体的燃烧使铜杆熔化,在燃烧的过程中,通过氧化和挥发作用,可一定程度减少部分杂质进入铜液,因此连铸连轧法对原料要求相对低一些。
上引连铸生产无氧铜杆,由于是用感应电炉熔化,电解铜表面的“铜绿”“铜豆”基本都熔入到铜液中。
其中熔入的S对无氧铜杆塑性影响极大,会增加拉丝断线率。
2.铸造过程中杂质的进入在生产过程中,连铸连轧工艺需通过保温炉、溜槽、中间包转运铜液,相对容易造成耐火材料的剥落,在轧制过程中需要通过轧辊,造成铁质的脱落,会给铜杆造成外部夹杂。
而热轧中皮上和皮下氧化物的轧入,会给低氧杆的拉丝造成不利的影响。
上引连铸法生产工艺流程较短,铜液是通过联体炉内潜流式完成,对耐火材料的冲击不大,结晶是通过石墨模内进行,所以过程中可能产生的污染源较少,杂质进入的机会较少。
铜杆生产工艺流程介绍
铜杆生产工艺流程介绍
阴极铜、光亮铜
木炭
冷却润滑液、冷
却水
粉尘、炉渣
噪声、废冷却润
滑液
不合格品
噪声、边角料图2-2 铜杆工艺流程及产污节点图
铜杆生产工艺流程简述:
上料:电解铜板(块状)或光亮铜(圆柱状)为高纯度铜原料无需精拣除杂,直接经喂料机,送入工频炉进行熔化。
真空熔化:将工频炉调节温度至1162℃的高温下,对加入的铜材进行熔化,熔化后的铜液经过狭小的熔沟进入工频炉后接的保温炉进行保温,温度维持在1160℃左右,经结晶器引出。
(铜的熔点为1083.4±0.2℃,沸点2567℃)。
此过程会产生工频炉烟尘与炉渣。
连铸连轧:铜液经流槽进入连铸连轧机,通过牵引机牵引轧制成铜杆。
连铸过程中需要使用冷却水进行降温,冷却水不直接与产品接触,循环使用。
连轧过程中需要使用冷却润滑液进行降温,冷却润滑液与产品直接接触,冷却润滑液循环使用一段时间后,需要更换。
卷取:将成型的铜杆进入铜杆卷取机,进行滚剪、卷取,边角料返回工频炉内。
检验入库:主要对产品表面质量、内部质量和几何尺寸等物理性质进行检查,合格后入库,不合格品返回工频炉内。
铜杆知识
铜杆知识1)关于氧的吸入和脱去以及它的存在状态生产铜杆的阴极铜的含氧量一般在10—50ppm,在常温下氧在铜中的固溶度约2ppm。
低氧铜杆的含氧量一般在200(175)—400(450)ppm,因此氧的进入是在铜的液态下吸入的,而上引法无氧铜杆则相反,氧在液态铜下保持相当时间后,被还原而脱去,通常这种杆的含氧量都在10—50ppm以下,最低可达1-2ppm,从组织上看,低氧铜中的氧,以氧化铜状态,存在于晶粒边界附近,这对低氧铜杆而言可以说是常见的但对无氧铜杆则很少见。
氧化铜以夹杂形式在晶界出现对材料的韧性产生负面影响。
而无氧铜中的氧很低,所以这种铜的组织是均匀的单相组织对韧性有利。
在无氧铜杆中的多孔性是不常见的,而在低氧铜杆中则是常见的一种缺陷。
2)热轧组织和铸造组织的区别低氧铜杆由于经过热轧,所以其组织属热加工组织,原来的铸造组织已经破碎,在8mm的杆时已有再结晶的形式出现,而无氧铜杆属铸造组织,晶粒粗大,这是为什么,无氧铜的再结晶温度较高,需要较高退火温度的固有原因。
这是因为,再结晶发生在晶粒边界附近,无氧铜杆组织晶粒粗大,晶粒尺寸甚至能达几个毫米,因而晶粒边界少,即使通过拉制变形,但晶粒边界相对低氧铜杆还是较少,所以需要较高的退火功率。
对无氧铜成功的退火要求是:由杆经拉制,但尚未铸造组织的线时的第一次退火,其退火功率应比同样情况的低氧铜高10——15%。
经继续拉制,在以后阶段的退火功率应留有足够的余量和对低氧铜和无氧铜切实区别执行不同的退火工艺,以保证在制品和成品导线的柔软性。
3)夹杂,氧含量波动,表面氧化物和可能存在的热轧缺陷的差别无氧铜杆的可拉性在所有线径里与低氧铜杆相比都是优越的,除上述组织原因外,无氧铜杆夹杂少,含氧量稳定,无热轧可能产生的缺陷,杆表氧化物厚度可达≤15A。
在连铸连轧生产过程中如果工艺不稳定,对氧监控不严,含氧量不稳定将直接影响杆的性能。
如果杆的表面氧化物能在后工序的连续清洗中得以弥补外,但比较麻烦的是有相当多的氧化物存在于“皮下”,对拉线断线影响更直接,故而在拉制微细线,超微细线时,为了减少断线,有时要对铜杆采取不得已的办法——剥皮,甚至二次剥皮的原因所在,目的要除去皮下氧化物。
铜合金线材杆生产工艺流程
铜合金线材杆生产工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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热型连铸铜合金工艺
汇报人 赵猛 钟江伟
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1,热型连铸的基本概念 2,热型连铸的发展现状 3,热型连铸铜合金的工艺影响因素 4,热型连铸铜合金的生产设备 5,热型连铸的局限性
1 热型连铸的概念
1.1 热型连铸工艺提出 热型连铸技术,又0.C.C(OhnoContinuousCasting), 是由日本千叶工业大学的大野笃美教授(A.Ohno)1978年 发明,并于1986年首次发表,它是一项把先进的定向凝固 技术与高效的连铸技术相结合的新型金属近净成型技术, 为研发新型功能材料开辟了一个新的途径。 1.2 热型连铸工艺的原理 根据大野笃美教授所提出的“结晶游离论”。他认为: 如果将传统连铸中的冷铸型改为加热的铸型,则可阻止晶 粒在铸型壁上的形核,铸锭的凝固依靠引锭棒端晶粒的不 断长大,从而可获得单向凝固的柱状晶连续铸锭。此外, 由于单向凝固过程中晶粒的竞争生长机制,若条件控制适 合,就可以获得完全的单晶铸锭,实现单晶的连铸生产。
以制备单晶铜棒为例,经研究发现,想得到表面光滑 的单晶铜棒,热型连铸的工艺参数设定如下:在纯铜热型 连铸试验中,当铸型出口温度为11350C、拉铸速度为 74mm/s、冷却距离为20mm时,能够拉铸出表面良好的 准单晶铜棒材。
1.4 热型连铸铜合金的生产设备
1.4 热型连铸铜合金的生产设备
设备的主要组成部分包括:熔化保温炉,铸型加热炉、 冷却系统、牵引系统及控制系统等。 1 熔铜炉选择中频无心感应电炉,保温炉选用工频有 芯感应炉 2 铸型加热炉是热型连铸设备的关键部件,其主要功 能是对铸型内的铜液保温,避免在铜液在铸型内壁行核并 成长为杂晶,铸型加热炉与冷却系统相配合,使铜液在离 开铸型时凝固,此时,固一液界面为指向熔体的凸形。 铸型加热炉选用内辐射方式加热的高温电阻炉。
上引无氧铜杆制作流程
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高强合金铜杆加工工艺流程
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在进行高强合金铜杆加工之前,需要进行充分的准备。
铜杆生产工艺流程
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铜火法精炼主要热工设备及所用耐火材料
铜火法精炼主要热工设备及所用耐火材料铜精炼的必要性及工序转炉生产出的粗铜,其含铜量一般为98.5% ~99.5%,其余为杂质,如硫、氧、铁、砷、铺、锌、锡、铅、铋、镍、钴、硒、碲、银和金等。
这些杂质存在于铜中,对铜的性质产生各种不同的影响,有的会降低铜的电导率,如砷、锑、锡;有的会导致热加工时型材内部产生裂纹,如砷、铋、铅、硫;有的则使冷加工性能变坏,如铅、锑、铋。
总之,降低了铜的使用价值。
有些杂质如金和银则具有较高使用价值和经济效益,需要回收和利用。
因此,为了满足铜的各种用途要求,需要将粗铜提纯精炼。
精炼的目的有两个,一是除去铜中的杂质,提高纯度,使铜含量在99.5%以上;二是从铜中分离回收有价元素,提高资源综合利用率。
目前使用的精炼方法有两类:(1)粗铜火法精炼,直接生产含铜99. 5%以上的精铜。
该法仅适用于金、银和杂质含量较低的粗铜,所产精铜仅用于对纯度要求不高的场合。
(2)粗铜先经过火法精炼除去部分杂质,浇铸成阳极,再进行电解精炼,产出含铜99. 95%以上、杂质含量达到标准的精铜。
这是铜生产的主要流程。
粗铜的火法精炼过程包括氧化、还原和浇铸三个工序。
在1150 ~1200℃的温度下,先将空气压入熔融铜中,进行杂质的氧化脱出,而后再用碳氢物质除去铜液中的氧,最后进行浇铸。
粗铜火法精炼用设备目前,用于铜火法精炼的炉型有反射炉、回转式精炼炉、倾动式精炼炉三种。
1 反射炉反射炉是传统的火法精炼设备,是一种表面加热的膛式炉,结构简单,操作容易,既可处理冷料,又可处理热料。
此外,因反射炉容积、炉体尺寸可大、可小,处理量可以从1t变化到400t,具有很强的适应性。
处理冷料较多的工厂和规模较小的工厂,多采用反射炉生产阳极铜。
其缺点是操作效率低,劳动强度大,操作环境差。
国内大多采用固定式反射炉进行精炼,炉衬主要采用镁砖、镁铝砖或镁铬砖砌筑。
国外精炼反射炉炉顶用不烧镁铬砖、铬镁砖或直接结合镁铬砖砌筑,炉墙上部用镁铬砖,下部用直接结合镁铬砖和普通镁铬砖,炉底使用硅砖。
铜、铝杆加工工艺资料
铜、铝杆整理完资料第二章原材料第一节电工用铝一电工用铝铝是银白色的金属,熔点为658℃,比重为2 .7g/cm3,作为电线电缆导电线芯应采用铝含量为99.7%以上的电工用铝,其化学成分应符合GB12768-91(表2-1)中的规定。
表2-1二,铝的主要性能及影响其性能的因素l铝的导电性能导电性是指金属材料传导电流的性能。
各种金属的导电性能各不相同。
金属的导电性愈好,则电流通过时所产生的热量就愈小,从而在输电过程中的电能损失就较小。
导电性是衡量电线电缆导电线芯的主要指标。
金属的导电性用电导率来表示,也可用电导率的倒数——电阻率来表示。
电阻率可以用实测值表示,也可用相对值表示,在电线电缆技术中,常用电阻率来表示金属线材的导电性。
根据电阻定律,对于线性导体,在温度不变时,其电阻与导体在电流方向上的长度成正比,与导体的电流方向垂直的截面成反比。
即有下列关系:式中为比例系数,也称导体的电阻率。
有时也用表示应当指出,公式(2-1)所计算的电阻为导体的直流电阻。
在电线电缆技术中,为比较金属电阻的大小,往往采用导电率的相对值表示。
即国际电工番品会rmr、拇定:在温度20℃时,比重导体电阻为0 .0172410时的软铜导电率为100% IACS(软铜国际标准导电率)。
其它各种导电金属和合金的导电率常以与标准铜相比的百分率表示:铝的电阻率为IACS,导电性能较好。
影响导电率的各种因素:(1)杂质对铝导电性能的影响。
铝的纯度对导电率的影响较为明显,如99. 95%铝的导电率为63% IACS,99. 99%的高纯度铝的导电率为65% IACS。
铝中所含杂质对导电率的影响如图2-1所示。
通过对铝中可能存在的十三种杂质元素的研究发现Mn、Cr、V、Ti对铝导电率的影响较为明显。
图2-1杂质对铝导电率的影响对于电工用铝,Fe和Si是主要杂质,其含量与相对比例对铝的各种性能都有很大的影响。
为确保铝的导电率应严格控制Fe和Si的含量及其比例。
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铜杆的热加工
1 传统铜杆加工工艺
传统制造电线电缆用铜杆是由品位在99.95%及以上的电解铜铸成韧点铜(ETP铜)线锭,再经热轧而成。
1.1传统韧点铜线锭生产工艺
工艺过程:反射炉熔化-氧化扒渣-插木还原-铸锭。
①熔化
在反射炉中进行。
炉料除电解铜外可掺入少量废线。
装炉容量10~300t。
燃料为:煤气、天然气或燃油。
熔炼及浇注周期:如50t炉,约17h。
②氧化扒渣
炉料熔化后,将压缩空气吹入铜液进行氧化。
通过吹气氧化,铜液中的硫及微量的砷和锑等杂质成为挥发性氧化气体,被炉气带走;其它杂质的氧化物和一定量的氧化亚铜(CuO)成为渣,浮在铜液表面而被扒出炉外。
在整个氧化过程中,渣被陆续扒出去,直至铜液面不再浮起稠渣而形成一层CuO液层为止。
此时可认为氧化完毕。
氧化完毕,取铜样观察不再有由析出二氧化硫而生成的小气泡,铜样呈脆性,击断断面呈砖红色,结晶粗松无光泽。
此时,熔解在铜液中的氧化铜(Cu2O)达6~10%。
在氧化过程中,铜液熔解Cu2O的数量与温度有关,温度越高则熔解越多,故氧化时温度不宜过高,一般控制在1070~1090℃。
③插木还原
把铜液池中的残渣扒净,用干木炭覆盖铜液面,在铜液中插入新鲜的青木杆,进行插木还原。
青木杆在铜液池的高温下干馏,放出H2O、CO2、H2及其它碳水化合物等气体,强烈搅动铜液。
这种还有性气体逐步将氧化铜(Cu2O)还原成金属铜。
另外,插木还原还能将铜液中的氧去除,使韧点铜(ETP)变成无氧铜(HCOF)。
在还原进行中,不断取样观察,当还原足够时,铜样很难击断,断口呈玫瑰红色,结晶细密,发射状晶体面上有丝质光泽。
铜在此时达到韧点,故称韧点铜。
韧点铜含氧量约为300~500ppm。
在插木还原时,要保持适当的低温,以缩短还原时间。
插木还原过头时,由于铜液中熔解了过量的还原性气体H2及CO,在凝固时大量析出,致使浇注出的铜线锭除导电率下降、性质变脆外,还含大量气孔,甚至线锭表面会变成“开花馒头”一样,难以使用。
④铸锭
在铸韧点铜线锭生产中,铜锭表面会形成10~12mm厚的富氧层和气泡层,这层脆弱疏松的富氧-气泡层在线锭扎杆时,会被轧薄包在铜杆表面,小部分会夹入铜杆内。
用这种杆拉出的线表面不光、容易起皮、脆断,很难拉出细线。
这就是用传统工艺生产铜杆的局限性。
富氧-气泡层的厚度与浇注温度有关,浇注温度越高,气泡层越厚。
在实际生产中,浇堡口铜液的温度最好控制在1100~1120℃范围。
此外,在αCu/ Cu2O共晶体界面上有较大的Cu2O共晶体颗粒存在(约100μm),这对拉细线极为不利,这种颗粒通过铜锭刨面、铜杆剥皮等措施也难以去除。
1.2 传统铜杆轧制工艺
在轧制提供前,铜线锭先经再热炉加热到约900℃,而后喂入回线式轧机,经粗、中、精三段热轧和14个孔型轧成Ф7.2mm黑铜杆。
再经酸洗后冷拉成线。
由于韧点铜线锭的缺陷,使回线式轧制杆难免有边翅、卷包及氧化皮夹入等。
1.3传统高导电无氧铜锭生产工艺
含氧量300~500ppm,含铜量99.95%以上的铜液,经过“去氧器”(一个由耐火材料填衬的,装满高质木炭的特殊闭合容器)脱氧,也可以制成高导电无氧铜,其为:
把铜液在1150℃时,通过木炭覆盖的流槽,连续流过“去氧器”脱氧,铜水注入“去氧器”内的木炭表面,除去所含残余氧分:
C +Cu2O 2 Cu +CO
CO +Cu2O 2 Cu +CO2
铜水从“去氧器”流出时,氧可完全脱出。
脱氧铜水通过一流槽流入密闭的保温炉,流槽和保温炉都为特制的保护气体所充满,保护气体成分为:CO 27%、CO2 0.5%、其余为N2。
保护气体不应含H2和H2O或其它碳水化合物。
2现代ETP铜杆的连续生产工艺
传统方法生产的铜杆,其含氧量一般在300~500ppm之间,且这部分氧除分布在90%的铸锭截面外,其余10%铸锭截面(铸锭上表面,厚度10~12mm 的富氧层)也吸收同样多的氧分。
所以,传统方法生产的铜锭,除非刨面才能轧成含氧量300~500ppm的铜杆。
现代连熔连铸连轧新工艺生产ETP铜杆的特点是:连续式地倾斜或垂直(上引)浇注,铸锭不会产生富氧层和集结气泡层。
这样连续生产出来的仍应该是ETP铜杆(含氧量为250~500ppm),(称低氧铜杆是错误的),其电性能和物理机械特性几乎和无氧铜(含氧量20ppm以下)不相上下。
实际,国际上不论采用新法或旧法,都不制作“低氧铜杆”(含氧量100~250ppm)。
因为,即使用99.95%以上的一级电解铜原材料,还原到含氧量100~250ppm时,如不在保护气氛下,仍将吸收大量H2造成气泡严重,导电率下降的铸锭。
2.1 电解铜竖炉熔化
在连铸连轧铜杆的生产系统中,为解决连续熔铜的方法,世界各国都采用竖炉熔铜设备(取消了反射炉氧化还原的操作方法)。
在竖炉内用无(脱)硫的天然气或石油液化气采取直接喷射熔化工艺,热效率可提高65%,减少了外来杂质的污染,缩短了开炉时间(冷炉约30分钟,热炉5分钟)且炉内不存铜液,停炉可在1分钟内实现。
电解铜或废铜料(含铜99.9%以上)由加料设备提升倾入加料口,铜料被加热熔化沿竖炉内斜坡滑下,再由靠近炉底部的几排燃烧喷嘴喷出的燃烧气体上升加热铜料,自动控制燃料、空气比例,以保持炉内微还原气氛。
由于炉内只熔化,不精炼,因此,要求燃料无硫或含硫很低。
2.2 铜液从熔化炉到铸锭机的流转系统
流转系统包括:竖炉出来-封闭的流槽-分渣槽-至前炉流槽-前
炉-流槽(含氧量控制)-分渣槽(含氧量控制)-浇堡-铸机。
各流槽要尽量封闭,以防止严重吸氧和降温,并防止杂质进入。
开车时若发现铜液含氧量偏高,可在两个分渣槽及浇堡的铜液面上覆盖干木炭,并调整烧嘴以得到更为还原性的气氛(沿流转系统一般要装15~20个加温烧嘴,开车正常时,大部分烧嘴关闭)。
2.3铜液在熔化及流转中的质量控制
①铜液含氧量的控制
影响铜液含氧量的主要原因:
a.装料配比情况(锭头和肥料等回炉料一般不会影响含氧);
b.竖炉中铜料通顺情况(炉料在炉内“搭桥”会增加含氧);
c.烧嘴气氛调节情况(调节烧嘴内空气和燃料的适当比例);
d.铜液在流转系统中的情况(ETP铜杆含氧量要求在250~500ppm,从竖炉熔化出来的铜液含氧量控制在100~200ppm为宜。
这样在流转中逐步吸入氧气,最终不超过500ppm)。
②铜液含硫量的控制
燃料为脱硫气体,不会影响。
铜液含硫量和阴极铜板含硫相同。
实际,阴极铜板上的硫在熔化时已烧去,故铜液含硫极少,不会影响质量。
(应注意去除阴极铜板上的“铜豆”)
③铜液含氢量控制
对于给定的含氧量和一定熔化温度,最低含氢量(含气量)可用调节烧嘴和控制流转来实现。
一般情况,开车时,由于锭条含氧量超过500ppm,总有部分锭条被切下回炉,这时要调节烧嘴火焰气氛,并在两个分渣槽上盖干木炭。
通常,切下1~2t锭条后,就可以把成分调节好。
2.4铜液浇注系统(略)
2.5 铜杆的轧制(略)
2.6 连铸连轧ETP铜杆的特性
①连铸连轧ETP铜杆的含氧量与传统ETP铜杆的含氧量差不多,都在250~500ppm。
但传统锭子的富氧层分占铜锭全部氧份的一半(这就是传统铜杆质量不良的主要根源),而连铸连轧ETP铜杆不含富氧层,这是新工艺突出的优
点。
②ETP铜杆连续生产工艺中,电解铜是在中性或微氧气氛中快速熔化的,由于不需插木还原工序,所以排除了铜液大量充气,且浇注温度可降低到1110~1130℃的低水平,使铜液的吸氧量进一步降低。
加之铸锭凝固迅速和连续浇注等特点,既不会使铸锭含有大量气泡,更不会使气泡集结在一起,这就避免了铸锭组织疏松。
在铸锭两上角边缘,可能会出现少量微细气泡和其它轻微缺陷,可用连铸刨角工艺去除。
③传统生产和连续生产ETP铜杆中都有大颗粒Cu2O存在,但后者比前者少得多和小得多。
后者最大颗粒为4~5μm,超过1.7μm的只占1%;而前者最大颗粒为8μm,超过1.7μm的只占8%。
大颗粒中含氧量占铜杆含氧量的70%。
大颗粒Cu2O含量高是拉线断线的最大危害。
④连铸连轧ETP铜杆的生产全过程有利于严格的质量控制和在线控制。
⑤含铜量99.95~99.96%的ETP铜杆的导电率可达101.3%IACS左右,但无氧铜杆(HCOF铜杆)要达到同样导电率需要用较高一级品位(99.97~99.98%铜含量)的电解铜制作。