¿Qué es la varilla de cobre?
El propósito principal de la varilla de cobre es servir de materia prima para la producción de alambres y cables. Se puede dividir aproximadamente en: varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno y varilla de cobre sin oxígeno. Se utiliza principalmente en energía, construcción, electrodomésticos, automóviles, electrónica y otras industrias.
Las materias primas para la producción de varillas de cobre son principalmente cobre electrolítico o chatarra de cobre. Existen dos procesos de producción principales: el método de colada y laminación continua y el método de colada ascendente.
El método de colada ascendente puede producir varillas de cobre sin oxígeno; la colada y el laminado continuos solo pueden producir varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno. Debido a las diferentes materias primas y procesos para producir varillas de cobre, el contenido de oxígeno y la apariencia de las varillas de cobre producidas son diferentes.
Barra de cobre con bajo contenido de oxígeno: Las barras de cobre producidas por colada y laminación continua tienen un contenido de oxígeno en el rango de 200-450 ppm.
Varilla de cobre libre de oxígeno: Las varillas de cobre producidas mediante el método de fundición ascendente tienen un contenido de oxígeno inferior a 20 ppm.
Aunque se denomina varilla de cobre libre de oxígeno, en realidad contiene cantidades mínimas de oxígeno y algunas impurezas. Según la norma, el contenido de oxígeno no supera el 0.003%, el contenido de impurezas no supera el 0,05% y la pureza del cobre es superior al 99,95%.
Diferencia entre varilla de cobre sin oxígeno y varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno
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Calificación
Varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno: Los grados de varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno son: T1, T2, T3; Estado: laminado en caliente (M20).
T1: Varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno producida con cobre electrolítico de alta pureza como materia prima (contenido de cobre superior al 99,9975 %)
T2: Varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno producida con cobre electrolítico n.° 1 como materia prima (contenido de cobre superior al 99,95 %)
T3: Varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno producida con cobre electrolítico n.° 2 como materia prima (contenido de cobre superior al 99,90 %)
(Figura: cobre electrolítico de alta pureza)
Varilla de cobre libre de oxígeno: Hay dos grados de varilla de cobre libre de oxígeno, TU1 y TU2.
TU1: Varilla de cobre libre de oxígeno producida con cobre electrolítico de alta pureza como materia prima, la pureza del cobre alcanza el 99,99%, el contenido de oxígeno no es más del 0,001%.
TU2: Varilla de cobre libre de oxígeno producida con cobre electrolítico n.° 1, la pureza del cobre alcanza el 99,95 %, el contenido de oxígeno no es más del 0,002 %.
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Proceso de producción
El proceso de producción de varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno es que después de que el metal se funde en el horno vertical, el líquido de cobre pasa a través del horno de aislamiento, el conducto y el artesa, y entra en la cavidad del molde cerrado desde el tubo de vertido, y se enfría con una gran intensidad de enfriamiento para formar un tocho fundido, y luego se realiza el laminado múltiple.
El proceso de producción de la varilla de cobre libre de oxígeno es que después de que el metal se funde en el horno de inducción, se cuela continuamente a través de un molde de grafito y luego se lamina en frío o se procesa en frío.
(Figura: Proceso ascendente)
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Estructura de organización
Varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno Dado que la varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno se ha laminado en caliente, su organización pertenece a la organización de procesamiento en caliente. La organización de fundición original se ha roto y ha aparecido recristalización en la varilla de 8 mm. Desde el punto de vista organizativo, el oxígeno en la varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno existe cerca del límite de grano en forma de óxido de cobre.
Las varillas de cobre sin oxígeno son estructuras fundidas con granos gruesos y tamaños de grano que pueden alcanzar incluso varios milímetros, por lo que hay pocos límites de grano. Los requisitos de recocido exitosos para el cobre sin oxígeno son: el primer recocido cuando la varilla se estira pero aún no se ha fundido, la línea de estructura debe ser un 10-15% más alta que el cobre con bajo contenido de oxígeno en la misma situación.
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Contenido de oxígeno
El contenido de oxígeno de las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno es generalmente de 200 (175)-400 (450) ppm, por lo que el oxígeno se absorbe en el estado líquido del cobre. El contenido de oxígeno de las varillas de cobre de buena calidad se controla generalmente en torno a las 250 ppm.
El contenido de oxígeno de las barras de cobre sin oxígeno es inferior a 10-20 ppm, pero muchos fabricantes de barras de cobre solo pueden alcanzar menos de 50 ppm. Después de permanecer en el estado líquido del cobre durante mucho tiempo, el oxígeno se recupera y se elimina. Por lo general, el contenido de oxígeno de esta barra es inferior a 10-50 ppm, e incluso puede ser tan bajo como 1-2 ppm. Debido al bajo contenido de oxígeno, la estructura es una estructura monofásica uniforme, lo que favorece la tenacidad.
Sin embargo, si el contenido de oxígeno de la varilla de cobre libre de oxígeno excede el estándar, la varilla de cobre se volverá quebradiza, el alargamiento disminuirá, el extremo del patrón estirado aparecerá de color rojo oscuro y la estructura cristalina se aflojará. Esto se debe a que el oxígeno puede generar una fase frágil de óxido cuproso con el cobre, formando un eutéctico de óxido cuproso-cobre, que se distribuye en el límite en una estructura de red.
Esta fase frágil tiene una gran dureza y se separará del cuerpo de cobre durante la deformación en frío, lo que da como resultado una disminución de las propiedades mecánicas de la varilla de cobre y una fractura fácil en el procesamiento posterior. El alto contenido de oxígeno también puede provocar una disminución de la conductividad de las varillas de cobre sin oxígeno. Por lo tanto, el proceso de colada continua ascendente y la calidad del producto deben controlarse estrictamente.
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Contenido de impurezas
Durante el proceso de producción, el proceso de colada y laminación continua necesita transferir cobre líquido a través del horno de aislamiento, canal y artesa, lo que es relativamente fácil de provocar el descascarillado de los materiales refractarios. Durante el proceso de laminación, necesita pasar a través del rodillo, lo que hace que el hierro se caiga, lo que traerá inclusiones externas. El laminado de óxidos en el proceso tiene un efecto adverso en el trefilado de varillas con bajo contenido de oxígeno.
El proceso de producción del método de colada continua ascendente es relativamente corto. El cobre líquido se completa mediante el flujo sumergido en el horno de unión, lo que tiene poco impacto en el material refractario. La cristalización se lleva a cabo en el molde de grafito, por lo que hay menos fuentes de contaminación que se pueden generar en el proceso y menos oportunidades de que entren impurezas.
(Figura: Horno de fusión)
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Rendimiento del dibujo
El rendimiento de estirado de la varilla de cobre está relacionado con muchos factores, como el contenido de impurezas, el contenido y la distribución de oxígeno, el control del proceso, etc. La suavidad, el ángulo de rebote y el rendimiento de bobinado de la varilla de cobre sin oxígeno son mejores que los de la varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno.
Generally, when drawing copper wires with a diameter of >1 mm, las ventajas de las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno son más obvias y las varillas de cobre sin oxígeno son más superiores al trefilar cables de cobre con un diámetro de<0.5mm.
Al estirar varillas con bajo contenido de oxígeno, es difícil estirar filamentos de menos de 1,5 mm. Sin embargo, el espaciado entre los filamentos de cobre libre de oxígeno de baja temperatura en cables superconductores de baja temperatura puede alcanzar los 6,001 mm.
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Calidad de la superficie
En el proceso de producción de productos como cables electromagnéticos, también se exigen requisitos para la calidad de la superficie de las varillas de cobre. La superficie del cable de cobre después del trefilado debe estar libre de rebabas, menos polvo de cobre y sin manchas de aceite, y la calidad del polvo de cobre en la superficie se mide mediante una prueba de torsión y se observa la recuperación de la varilla de cobre después de la torsión para determinar su calidad.
Durante el proceso de colada y laminación continua, desde la colada hasta antes del laminado, la temperatura es alta y está completamente expuesta al aire, por lo que se forma una capa de óxido más gruesa en la superficie del lingote. Durante el proceso de laminación, a medida que giran los rodillos, las partículas de óxido se van enrollando en la superficie del alambre de cobre.
Dado que el óxido cuproso es un compuesto frágil con un alto punto de fusión, en el caso del óxido cuproso que se lamina más profundamente, cuando los agregados en forma de tira se estiran mediante el molde, se generarán rebabas en la superficie exterior de la varilla de cobre, lo que provocará problemas para la pintura posterior.
La varilla de cobre libre de oxígeno fabricada mediante el proceso de colada continua superior está completamente aislada del oxígeno durante la colada y el enfriamiento, y no hay un proceso de laminado en caliente posterior. No hay óxido laminado en la superficie de la varilla de cobre, la calidad es mejor y hay menos polvo de cobre después del trefilado. Por lo tanto, cuando se encuentran dos productos al mismo tiempo, la varilla de cobre libre de oxígeno generalmente es más brillante.
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Aplicaciones
Las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno y las varillas de cobre sin oxígeno se utilizan en los siguientes campos: alambres y cables, alambres esmaltados, alambres planos y barras de cobre.
Las varillas de cobre sin oxígeno se producen con cobre electrolítico y su resistividad y rendimiento de procesamiento son mejores que los de las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno. Las varillas de cobre sin oxígeno se utilizan generalmente para producir materiales eléctricos con altos requisitos. Por ejemplo, al fabricar cables esmaltados, las varillas de cobre sin oxígeno tienen una resistencia menor y, cuando se utilizan en motores, son definitivamente mejores que las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno en términos de calentamiento.
Por lo tanto, las varillas con bajo contenido de oxígeno se utilizan básicamente para productos eléctricos con grandes especificaciones y requisitos de baja resistencia, mientras que las varillas sin oxígeno se utilizan para especificaciones pequeñas y requisitos de alta resistencia. Por el contrario, los cables de los altavoces generalmente prefieren las varillas sin oxígeno, lo que está relacionado con el hecho de que las varillas sin oxígeno son cobre monocristalino y las varillas con bajo contenido de oxígeno son cobre policristalino.
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Precio
Dado que las varillas de cobre sin oxígeno tienen tantas ventajas, el costo debería ser muy alto, ¿no es así? La respuesta es definitivamente no.
En la actualidad, el método principal utilizado para fabricar varillas de cobre sin oxígeno en China es el método de estirado ascendente. Este proceso principal tiene las ventajas de un flujo de proceso corto, una alta tasa de rendimiento, un bajo costo y una baja inversión, por lo que el precio de las varillas de cobre sin oxígeno no es mucho más alto que el de las varillas de cobre comunes;
El proceso de producción de cobre libre de oxígeno ha experimentado casi 20 años de desarrollo y ha habido muchas mejoras en los métodos y procesos de operación, como agregar un proceso de refinación al proceso de producción de estirado ascendente y usar el horno de frecuencia industrial de estirado ascendente para fundir el alambre de cobre de desecho producido durante el proceso de producción, eliminando tarifas de procesamiento y tarifas de transporte adicionales.
