中国电缆工业铜导体加工的发展问题和新趋势—黄崇祺(院士)

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通知明确指出：要加快行业准入制度；加大技术研发推广力度 ；实施试点示范工程建设；加快淘汰落后生产能力，加大对限 期淘汰装备的监管力度，防止擅自扩容改造和异地转移，再生 铜行业淘汰无烟气治理设施的焚烧工艺和装备以及50吨以下的 传统固定式反射炉；完善政策法规体系，建立健全再生有色金 属标准体系、研究建立再生有色金属回收利用评价指标和监测 体系；加大行业监管指导力度，禁止采用露天焚烧方法去除废 铜、铝芯电线电缆的塑料、橡胶、漆等其他杂物；充分发挥行 业协会的作用，在行业自律及维护市场秩序等方面的作用、鼓 励行业协会积极参与有关政策法规、行业标准、发展规划、准 入条件等制订工作，共同推动再生有色金属利用行业规范、健
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工信部、科技部、财政部已于今年印发了《再生有色金属
产业发展推进计划》的通知。到2015年，再生铜、铝占当年 铜、铝产量比例分别达到40%和30%左右；再生铜、铝行业 形成一批年产10万吨以上规模企业；技术装备水平，废旧有 色金属机械化折解预处理技术普遍应用，分级利用水平进一 步提升，再生铜新型强化熔炼炉向设施完整化和配套化方向 发展，再生铝双室反射炉、铝液搅拌技术、铝液直供、蓄热 式燃烧等技术装备广泛应用。
2.3 在无序、重复引进和在低水平下重复建设， 突出地 存在的主要问题
（1）电工用铜杆的生产装备能力已大大过剩，比当今的需 要量高出了2.7倍。 （2）用原料为99.99%和99.95%电解铜板，在引进的生产线 上生产的低氧铜杆和在国产的上引法生产线上生产的无氧铜 杆都可满足电工用铜杆的要求，两者都起到了较大的作用。 （3）近5年引进的高产能连铸连轧生产线9条共计产能224万 吨/年，电缆行业高端细铜线需量仅100多万吨，又造成高质 杆产能的过剩。目前引进生产线还在继续增长态势之中。
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为了规范市场，“电工用火法精炼再生铜线坯”的有色 金属行业标准（YS/T×××-201×）已经报批，并即将 由中华人民共和国工业和信息化部发布。这种优质再生 铜杆的主要技术指标如表3、4所示。
表3，TH1、TH2、TH3牌号铜线坯的化学成分 元素组 主要成分，不小于（%） 其他杂质元素总量，不大于（%） 元素 Cu+Ag 杂质元素 元素组总质量分数/% 99.90 0.1000
电阻率 Ω·㎜²/m，不大于 （%IACS，不小于）
0.01707 0.01724 （101.0） （100.0）
注：如有铜粉量和退火性能要求，由供需双方另议
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3.3 中国电缆工业建立“铜导体的质量评估体系”，对再生 铜的质量整顿、电解铜升水、制订行业专用标准和采购 规范以及推进市场监督都将起到重要的作用 现在质量不合格的电工用再生铜杆（美其名曰“非标 产品”）满天飞，扰乱市场，其原因之一是生产系统缺少 企业准入和产品认证制度，流通领域对质量监管不严，有 标准不依。在此情况下中国电缆工业要走出质量难关，建 立铜导体的质量评估体系乃是急需和久治之举。
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3.发展新趋势
3.1 “以铝节铜”，“光进铜退”势不可挡 铜、铝材料均属电工用良导体，但在性能上各有特征，最 终到底使用铜还是铝，应根据综合技术经济效果，由电工装备 的最终设计者和用户决定。 电力电缆的用铜量据行业之首，可以预测铝和铝合金芯电力 电缆会有适度的增加。 为了减轻重量、节约能源，汽车等装备用线缆线正在研讨在 合适的场合用铝或铝合金线代替铜线。据报导A380大型客机 已使用了铝线芯的航空导线。 作电缆线芯用的铝合金线如：“具有高导电率和受控抗拉强 度和伸长率的铝合金导体”已在日本开发；“电工用退火和中 间热处理的8000系铝合金线”早已在北美洲应用；“稀土高铁 铝合金线”亦在我国试制成功，正在推广使用。
2000年以来，电缆行业的固定资产年均增长速度达到16%； 行业存在着发展速度与发展质量、发展规模与效益水平不平 衡。 进一步提高自主研发能力，解决核心技术、关键材料、开发 先进装备，乃是行业产业实现由大变强的战略要求。
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2.中国电缆工业铜导体加工的发展与问题
2.1 2010年中国铜导体总产能（装机能力）和实际产量统计（万吨）
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2.2 2010年中国电缆工业铜、铜合金导体在5大类线缆产品 中用量所占的百分比（%）
类别 百分比 （%） 用量 （万吨）
电力 电缆 34 149.6
电气装备 绕组线 线缆 31 136.4 25 110.0
通信类 线缆 4.5 19.8
裸铜线 5.5 42.2
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项目 总产能 总产量 总产能（装机能力） 总产量（用量） / 约1200万吨 / 约440万吨 1. 连铸连轧低氧铜杆（原料：99.99%、99.95%电解铜板） 生产的铜 2. 上引法无氧铜杆（原料：99.99%和99.95%电解铜板和废杂铜） 杆种类 3. 废杂铜直接再生连铸连轧再生杆（原料：混杂废铜） 1. 连铸连轧低氧铜制杆——约182条生产线（其中进口生产线32条， 所用原材料为99.99%和99.95%电解铜板，总装机能力为393万吨） 生产方式 2. 上引法无氧铜制杆——约600多条国产生产线，总产能超过200万 和生产线 吨 数量 3. 废杂铜直接再生连铸连轧再生杆——约有150条国产连铸连轧生产 线，原料主要为混杂废铜，总计产能约600万吨 2010年用电解铜生产的低氧铜杆总计约290万吨；用废杂铜直接再生的连铸连轧 低氧铜杆和无氧铜杆总计约150万吨。
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研究先进的废杂铜直接再生高导电微合金化铜理论、精炼工
艺、连续式冶金炉装备和精炼过程控制技术；研究设计制造 国产化的具有国际先进技术水平的连铸连轧生产线（当然这 种生产线既能适用于再生铜亦能适用于电解铜生产）；在节 能环保领域除必须保证导体的导电率，降低电阻发热损耗外 ，要研究废渣的高效污染处理、开发节能环保型固体型固体 废物焚烧炉、余热回收利用技术设备、加强对有毒有害物质 （如二噁英等）生成机理、治理技术和快速监测技术研究。
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轮轨高速电气化列车和地铁、高架轨道交通用的接触网 导线（电车线），它采用了我国首先集成创新的新工艺， 集优化合金成分、控制冷作硬化和晶粒细化的综合优势， 使产品性能达到了比国际先进标准高得多的水平。这种产 品可在设计时速380公里，商业运行时速300公里下运行。 可以预料，这种用中国工艺生产的产品必将在国内、外电 气化高速铁路和轨道交通中扩大应用。
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特种电线电缆无非是表现在“两个特”上，即“导体要特” ，“绝缘材料要特”。特种线缆，总需量不大，但属特需的 高档产品，附加值很高。就金属导体而言，为达到高强、高 导或细、超细的要求，目前还首推古老而又不断新发展的铜 合金，它品种和牌号繁多，且往往都属非标或专利产品，这 更需要我们独立自主、自力更生的去创新开发。
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通信领域的电缆市场“光进铜退”和“以铝节铜”趋势凸 显。约用了15年的时间（1995年到2010年）通讯领域用铜量 占行业总用铜量的9%，降到了目前的4.5%（19.8万吨），并 将继续下降。“光进铜退”意味着光纤逐步向用户端延伸， 最终实现光纤到户和光纤到桌面；移动网用的射频铜电缆， 用铝电缆代替不仅成本下降而且在安装、重量、减少能耗等 方面也有显著优势。事实上，从全球规模商业的情况看，铝
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3.4 对高强、高导和细、超细铜合金导体在中国电缆工业 中建立自己的研发和生产体系势在必行 国家发改委发布的新的产业结构调整指导目录已在2011 年6月1日起实施，继续将对普通电线电缆制造项目列入限制 类条目。同时为了适应新兴产业发展对高性能特种电线电缆 新的配套要求，将“用于新能源、信息产业、航天航空、轨 道交通、海洋工程、电子微电子、机器人、医疗机械等领域 的特种电线电缆”列入了限制类的除外范畴。这将引导线缆 产业抑制产能无序扩张、支持产业技术升级转型起到积极的 作用。
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（4）用进先进的技术、工艺和装备，采用原料品位≥96% （连续生产方式）和≥94%（批式生产方式）的废杂铜，可 以生产出铜含量达99.90%及以上的低氧铜杆，质量可达电 工用3级铜杆的标准要求。 （5）国产的低氧铜连铸连轧生产线，特别是在用混杂废铜 直接再生连铸连轧低氧铜制杆的情况下，无论在质量上， 还是在工艺、炉子、连铸连轧装备和环保上与现代化的先 进水平相比相差20~30年，需要提到日程迎头赶上。
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废物资源化科技工程“十二·五”专项规划即将公布，其 中废旧金属再生利用技术的发展目标是针对铜、铝、铅、锌 等大宗废旧金属及废稀贵金属的再生利用，将重点突破废旧 金属专业化分选折解、保（升）级利用、二次污染控制等重 大技术与装备，提高废旧金属回收率与再生产品的质量，支 撑再生金属产业升级与转型，支撑未来五年再生金属使用量 比例提高10~15%；技术重点是：废铜废铝保（升）级利用技 术，重点研发分选折解等预处理技术与装备，低能耗冶炼与 产品保级利用技术与装备，低品位废旧金属绿色短流程冶金 技术，开发废杂铜分级直接再生铜导体等金属制品。
康发展。
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废杂铜直接再生制杆国产化技术开发及应用，建设示范
生产线的项目已经启动，将全面推动我国废杂铜直接再生 铜杆的技术升级，淘汰旧工艺和旧装备，开创新局面 废杂铜直接再生铜杆的核心是要解决全国性严重的质 量问题、真正的全过程节能和环保问题。针对这个核心目 标，主要的技术内容是：废杂铜预处理分拣、分类、异类 金属和有机物分离的先进机械装备和方法，严格防止“不 干不净的混杂废料”进入冶金炉；制订“废杂铜直接再生 制杆”利用的废杂铜专用分类标准和废旧电线电缆分类标 准；
氧含量，不大于（%）
O
0.040
杂质元素总量是指包含：As、Bi、Cd、Cr、Fe、Mg、Ni、Pb、S、Sb、Se、 Si、Sn、Te、Zn的总和
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表4，TH1、TH2、TH3牌号铜线坯的机械与电气性能 牌 号 TH1 性 能 伸长率，不小于（%） 扭转 性能 正转转数 反转至断裂的转数， 不小于 40 25 30 37 25 25 35 25 20 0.01724 （100.0） TH2 TH3
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3.2 优质再生铜杆可“名正言顺”地进入电缆市场 要解决废杂铜直接再生制杆利用严重的全国性质量问 题加快淘汰落后国外20~30年的旧装备、旧工艺乃是必由之 路。任务艰巨，任重而道远，但前途光明灿烂。 废物资源化是加大环保力度，促进循环经济大规模发展的 重要途径，也是培育和发展节能环保战略性新兴产业的核 心内容，对我国建设资源节约型和环境友好型社会具有重 要意义。国务院将节能环保列为七大战略性新兴产业之一 ，废物资源化是节能环保产业三大主体任务之一。
电缆已成为一种可显著减少固定资产投资，可代替铜电缆的 方案。
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电子变压器“铜改铝”势在必行。电子变压器有着广泛的 使用领域，包括：中频、音频、脉冲、电源、片式等多种变 压器，中国电子变压器生产量占世界总量的20%以上，其中 60%用于供应国际市场。曾用铝漆包线生产微波炉用高温变压 器获得成功和好评以来，给我国电子变压器生产指出了一个 光明的前途。由于“铜改铝”具有不可逆性，相信在新技术 、新材料、新工艺的推动下，电子变压器行业的“铜改铝” 将迎来新的春天。
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中国电缆工业铜导体加工 的发展、问题和新趋势
（PPT） 上海电缆研究所 黄崇祺
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1.中国电缆工业概况
2010年行业电线电缆和光纤光缆共完成现价工业销售产值 9365.16亿元，同比分别增长29.58%和27.4%。 2010年行业用铜、铝导体总量约为484万吨和220万吨，分别 约占全国用铜、铝量的64%和13%，约占全球电线电缆铜导体 产量的33%（1440万吨）；光纤用量约为8000多万公里。