quanjing

好文珍藏|光亮铜杆的前世今生

发布时间:2022年7月22日 | 文章来源:铜信宝 | 浏览次数:269 | 访问原文

导读:  20 世纪 80 年代,随着世界有色金属冶炼铸造技术的发展,国内相继引进了多条光亮铜杆连铸连轧生产线。

目前,除少数生产线因管理和经营不善停产外,大部分都还在正常运转。连铸连轧生产技术的引进推动了我国铜线杆生产的发展和技术革新。但由于历史局限性,这些生产线产能普遍偏低,另外,在引进这些设备的同时,没有配套引进过程检测技术,致使生产的铜杆在性能、质量上波动较大。总的来说,这些生产线铸坯规格普遍偏小,总变形率小,致使产能上不去,能耗降不下来,产品质量也欠佳。
近年来,借着资产重组和异地搬迁的机会,这些生产线都得到了不同程度的改进和完善。
从 20 世纪 90 年代开始,我国电线电缆行业迅速发展,铜线杆的需求急剧增长。据中国有色金属工业信息中心统计,1999 年,我国圆铜杆的实际产量仅为 40 万吨,而消费量为 65万吨左右,缺口大部分从国外进口。另外随着电磁线、通讯电缆及其他特种用途电线电缆的迅速发展,多线多模高速拉丝机的出现,对铜杆的要求越来越高。小规格铸坯生产的铜杆越来越不能满足要求,于是在 20 世纪末,我国又先后引进或搬迁改造了多条连铸连轧生产线。
这些生产线装备水平高,生产规模大,具有能耗低、工艺过程连续、计算机监控程度高、产品质量优良稳定等特点,代表着当今世界先进的”SCR”和”Contirod”光亮铜杆生产技术.
同步引进的 SpectroLabS 大型多通道光谱分析仪、在线涡流探伤仪等设备,为保证生产优质低氧光亮铜杆提供了更加迅速、准确的检测手段。它们依赖先进的工艺装备、较高的生产效率、低能耗和优良的产品质量赢得了市场,取得了显著的经济效益,其产品不但满足了国内市场,而且还出口世界各地。
目前,我国铜杆的总加工能力已有 280 万~300 万吨,是需求量的 3 倍左右。对现有生产线来讲,提高设备的使用率,提高产品质量,降低生产成本是在竞争中取得有利地位的根本保证。
国产连铸连轧生产装备自 20 世纪 80 年代我国建成自行设计、制造的第一条铜线杆连铸连轧生产线以来,至今已有 10 余条年产几万吨级的国产铜连铸连轧生产线投放市场。这些生产线设备投资较低,生产成本也大大降低。
其中采用传统热轧法生产黑铜线杆工艺在世界上已有一百多年的历史,进入上个世纪七十年代,世界工业发达国家相继开发了 SCR 法、 properzi 法、Contirod 法、Secor 法、Dip法、Upcast 法等光亮铜杆连铸连轧生产线从而使世界铜线杆的生产发生了重大变革。
所谓传统热轧法就是把电解铜加到阴极反射炉中加热熔化,做铜,铸成船形锭。船形锭每根重 80~90kg,然后再经加热炉加热,进入到横列式轧机中轧制,一般横列式轧机有十二或者十四座机架,才能轧成¢8~¢6mm 的铜杆,由于此种铜杆表面氧化厉害,所以称黑杆,需经酸洗或者扒皮后再拉丝。
连铸连轧法与传统热轧法生产的铜线杆相比,具有长度长、节省能量,产品质量稳定、性能均一、表面光亮等特点。目前,传统的热轧法已经被连铸连轧所取代。
我国在上个世纪八十年代掀起了连铸连轧引进高潮,最早引进的是哈尔滨电缆厂,1982年签约,83 年安装调试,84 年投入生产,历时 15 月。投资费用 2400 万人民币(其中外汇400 万美元)。该生产线为浸渍法(DFP),炉子是美国 GE 公司的,轧机是日本昭利公司,一年就收回全部投资。
自 1984 年以后,全国又引进了八条生产线和十几条上引法。1981 年 10 月上海市科委、上海市冶金局给上海冶炼厂下达了反射炉连铸连轧新工艺实验任务,历时 8 个月,取得了一定的经验数据,但不能代替引进的连铸连轧机组,他也为今天所讲的利用紫杂铜生产光亮铜杆打下了基础。
低氧杆与无氧杆差别小知识
一、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,因此氧的进间入是在铜的液态下吸入的, 间后,被还原而脱去,通常而上引法无氧铜杆则相反, 这种杆的含氧量都在 10-氧在液态铜下保持相当时 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。
二、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。
三、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。
四、低氧铜杆和无氧铜杆的韧性有差别
0.015mm,但在低温超导线中的低温级无氧铜,其细丝间的间距只有 0.001mm。
五、从制杆的原材料到制线的经济性有差别
制造无氧铜杆要求质量较高的原材料。一般,拉制直径>1mm 的铜线时,低氧铜杆的优点比较明显,而无氧铜杆显得更为优越的是拉制直径<0.5mm 的铜线。
六、低氧铜杆的制线工艺与无氧铜杆不同

低氧铜杆的制线工艺不能照搬到无氧铜杆的制线工艺上来,至少两者的退火工艺是不同的。因为线的柔软性深受材料成份和制杆、制线和退火工艺的影响,不能简单地说低氧铜或无氧铜谁软谁硬。