Diferencia entre el rendimiento de la varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno y la varilla de cobre sin oxígeno
La varilla de cobre es la principal materia prima de la industria de los cables. Existen dos métodos principales de producción: colada y laminado continuos y colada continua ascendente. Existen muchos métodos para producir varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno mediante colada y laminado continuos. Las características son que después de que el metal se funde en el horno vertical, el líquido de cobre pasa a través del horno de aislamiento, el canal y la artesa, y entra en la cavidad del molde cerrado desde el tubo de vertido. Se enfría con una gran intensidad de enfriamiento para formar un tocho fundido y luego se lamina varias veces. La varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno producida es una estructura procesada en caliente. La estructura de fundición original se ha roto y el contenido de oxígeno generalmente está entre 200 y 400 ppm. Las varillas de cobre sin oxígeno se producen básicamente todas en China mediante colada continua ascendente. Después de que el metal se funde en el horno de inducción, se cuela a través de un molde de grafito y luego se lamina en frío o se procesa en frío. La varilla de cobre sin oxígeno producida es una estructura de fundición con un contenido de oxígeno generalmente por debajo de 20 ppm. Debido a los diferentes procesos de fabricación, existen grandes diferencias en muchos aspectos, como la estructura organizativa, la distribución del contenido de oxígeno y la forma y distribución de las impurezas.
1. Rendimiento del dibujo
El rendimiento de trefilado de las varillas de cobre está relacionado con muchos factores, como el contenido de impurezas, el contenido y la distribución de oxígeno, el control del proceso, etc. El rendimiento de trefilado de las varillas de cobre se analiza a partir de los aspectos anteriores.
1. La influencia del método de fusión sobre impurezas como S
La producción de varillas de cobre mediante colada y laminado continuo se realiza principalmente mediante la combustión de gas. Durante el proceso de combustión, algunas impurezas se pueden reducir hasta cierto punto mediante oxidación y volatilización. Por lo tanto, el método de colada y laminado continuo tiene requisitos relativamente bajos para las materias primas. En la producción de varillas de cobre sin oxígeno, dado que se utiliza el horno de inducción para la fusión, la "pátina" y los "granos de cobre" en la superficie del cobre electrolítico se funden básicamente en el líquido de cobre. Entre ellos, el S fundido tiene una gran influencia en la plasticidad de las varillas de cobre sin oxígeno y aumentará la tasa de rotura del trefilado.
2. La entrada de impurezas durante la fundición.
Durante el proceso de producción, el proceso de colada y laminación continua necesita transferir cobre líquido a través del horno de aislamiento, canaleta 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 provocará inclusiones externas en la varilla de cobre. El laminado de óxidos sobre y debajo de la piel durante el laminado en caliente tendrá 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 pueden generarse en el proceso y menos oportunidades de que entren impurezas.
O, S y P son elementos que forman compuestos con el cobre. En el cobre fundido, el oxígeno puede disolverse parcialmente, pero cuando el cobre se condensa, el oxígeno es casi insoluble en el cobre. El oxígeno disuelto en el estado fundido precipita como eutéctico de óxido cuproso de cobre=y se distribuye en los límites de grano. La aparición de eutéctico de óxido cuproso de cobre reduce significativamente la plasticidad del cobre.
El azufre se puede disolver en el cobre fundido, pero a temperatura ambiente su solubilidad se reduce casi a cero. Aparece en los límites de grano en forma de sulfuro cuproso, lo que reduce significativamente la plasticidad del cobre.
3. Forma de distribución e influencia del oxígeno en varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno y varillas de cobre sin oxígeno
El contenido de oxígeno tiene un efecto significativo en el rendimiento del trefilado de las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno. Cuando el contenido de oxígeno aumenta hasta el valor óptimo, la tasa de rotura del alambre de la varilla de cobre es la más baja. Esto se debe a que el oxígeno actúa como un depurador en el proceso de reacción con la mayoría de las impurezas. El oxígeno moderado también favorece la eliminación del hidrógeno del líquido de cobre, la generación de un desbordamiento de vapor de agua y la reducción de la formación de poros. El contenido óptimo de oxígeno proporciona las mejores condiciones para el proceso de trefilado.
Distribución de óxidos de varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno: En la etapa inicial de solidificación en la colada continua, la tasa de disipación de calor y el enfriamiento uniforme son los principales factores que determinan la distribución de óxidos de varillas de cobre. El enfriamiento desigual provocará diferencias esenciales en la estructura interna de la varilla de cobre, pero en el procesamiento en caliente posterior, los cristales columnares generalmente se destruirán, lo que hará que las partículas de óxido cuproso sean finas y se distribuyan uniformemente. La situación típica causada por la agregación de partículas de óxido es el estallido central. Además de la influencia de la distribución de partículas de óxido, las varillas de cobre con partículas de óxido más pequeñas muestran mejores características de trefilado, y las partículas de Cu2O más grandes son propensas a causar puntos de concentración de tensión y rotura.
El contenido de oxígeno del cobre libre de oxígeno excede el estándar, la varilla de cobre se vuelve quebradiza, el alargamiento disminuye, el puerto del patrón de estiramiento aparece de color rojo oscuro y la estructura cristalina se afloja. Cuando el contenido de oxígeno supera las 8 ppm, el rendimiento del proceso se deteriora, lo que se manifiesta como un aumento significativo en la tasa de varillas y alambres rotos durante la fundición y el estiramiento. Esto se debe a que el oxígeno puede reaccionar con el cobre para formar una fase frágil de óxido cuproso, formando un eutéctico de óxido cuproso-cobre, que se distribuye en el límite con una estructura de red. Esta fase frágil tiene una alta dureza y se separará del cuerpo de cobre durante la deformación en frío, lo que dará 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.
4. Efecto del hidrógeno
En la colada continua ascendente, el contenido de oxígeno se controla a un nivel bajo y los efectos secundarios de los óxidos se reducen en gran medida, pero el efecto del hidrógeno se convierte en un problema más significativo. Después de la succión, hay una reacción de equilibrio en la masa fundida: H2O(g)=[O]+2[H];
El gas y la soltura se forman por la precipitación y agregación de hidrógeno de la solución sobresaturada durante el proceso de cristalización. El hidrógeno precipitado antes de la cristalización puede reducir el óxido cuproso para generar burbujas de agua. Dado que la característica de la colada ascendente es la cristalización del líquido de cobre de arriba a abajo, la forma del líquido formado es aproximadamente cónica. El gas liberado antes de que el líquido de cobre cristalice se bloquea en la estructura de solidificación durante el proceso de flotación y se forman poros en la varilla de colada durante la cristalización. Cuando el contenido de gas del plomo ascendente es pequeño, el hidrógeno liberado existe en el límite del grano, formando soltura; cuando el contenido de gas es alto, se acumula en los poros. Por lo tanto, los poros y la soltura se forman tanto por hidrógeno como por vapor de agua.
El hidrógeno proviene de varios eslabones del proceso de producción de plomo ascendente, como la "pátina" del cobre electrolítico como materia prima, el carbón vegetal como material auxiliar**, el entorno climático** y el cristalizador de grafito que no se seca. Por lo tanto, la superficie del líquido de cobre en el horno de fusión debe cubrirse con carbón vegetal cocido y el cobre electrolítico debe tratar de eliminar la "pátina", los "granos de cobre" y las "orejas", lo que es muy importante para mejorar la calidad de las varillas de cobre sin oxígeno.
En el proceso de colada y laminación continua, a menudo se utiliza un control moderado del contenido de oxígeno para controlar el hidrógeno. Cu2O+ H2= 2Cu+ H2O
Dado que el líquido de cobre cristaliza de abajo hacia arriba durante el proceso de fundición, el vapor de agua generado por el oxígeno y el hidrógeno en el líquido de cobre puede flotar y escaparse fácilmente, y la mayor parte del hidrógeno en el líquido de cobre se puede eliminar de manera efectiva, por lo que el impacto en la varilla de cobre es pequeño.
