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  • 电缆中的铜都是一样的吗?
  • 本站编辑:杭州昌平泰机电工程有限公司发布日期:2019-08-25 11:58 浏览次数:

  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。

  O、S、P是与铜会生产化合物的元素。在熔态铜中,氧可以溶解一部分,但当铜冷凝时,氧几乎不溶解于铜中。熔态时所溶解的氧,以铜=氧化亚铜共晶体析出,分布在晶粒晶界处。铜-氧化亚铜共晶体的出现,显著降低了铜的塑性。

  硫可以溶解在熔体的铜中,但在室温下,其溶解度几乎降低到零,它以硫化亚铜的形式出现在晶粒晶界处,会显著降低铜的塑性。

  3、氧在低氧铜杆和无氧铜杆中分布形式及其影响

  氧含量对低氧铜杆的拉线性能有着明显的影响。当氧含量增加到最佳值时,铜杆的断线率最低。这是因为氧在与大部分杂质反应的过程中都起到了清除器的作用。适度的氧还有利于去除铜液中的氢,生成水蒸气溢出,减少气孔的形成。最佳的氧含量为拉线工艺提供了最好的条件。

  低氧铜杆氧化物的分布:在连续浇铸中凝固的最初阶段,散热速率和均匀冷却是决定铜杆氧化物分布的主要因素。不均匀冷却会引起铜杆内部结构本质上的差异,但后续的热加工,柱状晶通常会遭到破坏,使氧化亚铜颗粒细微化和均匀分布。氧化物颗粒聚集而产生的典型情况是中心爆裂。除氧化物颗粒分布的影响外,具有较小氧化物颗粒的铜杆显示出较好的拉线特性,较大的Cu2O颗粒容易造成应力集中点而断裂。

  无氧铜含氧量超标,铜杆变脆,延伸率下降,拉伸式样端口显暗红色,结晶组织疏松。当氧含量超出8ppm时,工艺性能变差,表现为铸造及拉伸过程中断杆及断线率极具增高。这是由于氧能与铜生成氧化亚铜脆性相,形成铜-氧化亚铜共晶体,以网状组织分布在境界上。这种脆性相硬度高,在冷变形时将会与铜机体脱离,导致铜杆的机械性能下降,在后续加工中容易造成断裂现象。氧含量高还能导致无氧铜杆导电率下降。因此,必须严格控制上引连铸工艺及产品质量。

  4、氢的影响

  在上引连铸中,氧含量控制较低,氧化物的副作用呗**降低,但氢的影响成为较显著的问题。吸气后熔体中存在平衡反应:H2O(g)=[O]+2[H];

  气体及疏松是在结晶的过程中,氢从过饱和的溶液中析出并聚集而形成的。在结晶前析出的氢又可还原氧化亚铜而生成水气泡。由于上引铸造的特点是铜液自上而下的结晶,形成的液**形状近似锥型。铜液结晶前析出的气体在上浮过程中被堵在凝固组织内,结晶时在铸杆内形成气孔。上引的含气量少时,析出的氢存在于晶界处,形成疏松;含气量多时,则聚集成气孔,因此,气孔和疏松是氢气和水蒸气两者形成的。

  氢来源于上引生产过程中的各个工艺环节,如原料电解铜的“铜绿”、辅料木炭**、气候环境**、石墨结晶器未干燥等。因此,熔化炉中的铜液表面应覆盖经烘烤的木炭,电解铜应尽量去除“铜绿”、“铜豆”“耳朵”,对提高无氧铜杆质量非常重要。

  在连铸连轧工艺中,往往采用适度控制氧含量来控制氢。Cu2O+ H2= 2Cu+ H2O

  由于铜液在铸造过程中是自下而上结晶,铜液中的氧和氢所产生的水蒸气很容易上浮跑出,铜液中的氢大部分能被有效去除,因而对铜杆的影响较小。