¿El cobre en todos los cables es igual? ¿Qué tipo de cobre es bueno? Un artículo explica claramente
Introducción: Debido a los diferentes procesos para producir varillas de cobre, el contenido de oxígeno y la apariencia de las varillas de cobre producidas son diferentes. Las barras de cobre producidas por Shangying se denominan barras de cobre sin oxígeno si el contenido de oxígeno es inferior a 10 ppm con la tecnología adecuada; las varillas de cobre producidas mediante colada continua se laminan en caliente en condiciones protectoras y el contenido de oxígeno está en el rango de 200-500 ppm, pero a veces hasta más de 700 ppm. Generalmente, el cobre producido mediante este método tiene un aspecto brillante. Las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno a veces se denominan varillas pulidas.
Varilla de cobre libre de oxígeno
La varilla de cobre es la principal materia prima en la industria del cable. Hay dos métodos de producción principales: colada y laminación continua y colada continua ascendente. Existen muchos métodos de producción para la colada y laminación continua de varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno. La característica es que después de que el metal se funde en el horno de cuba, el líquido de cobre pasa a través del horno de retención, el conducto, la artesa y entra a la cavidad cerrada del molde desde el tubo de vertido. La intensidad de enfriamiento se utiliza para enfriar y formar una losa fundida, que luego se lamina en múltiples pasadas. La varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno producida tiene una estructura procesada en caliente. La estructura de fundición original se ha roto y el contenido de oxígeno suele estar entre 200 y 400 ppm. Las varillas de cobre sin oxígeno se producen básicamente en China mediante el método de fundición continua ascendente. Después de que el metal se funde en un horno de inducción, se funde continuamente a través de moldes de grafito y luego se lamina o trabaja en frío. Las barras de cobre exentas de oxígeno producidas tienen una estructura fundida y contienen oxígeno. La cantidad generalmente es inferior a 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, la forma y distribución de las impurezas, etc.
1. Rendimiento de dibujo
El rendimiento de trefilado de 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 siguiente es un análisis del rendimiento de trefilado de varillas de cobre a partir de los aspectos anteriores.
1. La influencia del método de fusión sobre impurezas como S
La fundición y laminación continua para producir varillas de cobre funde principalmente las varillas de cobre mediante la combustión de gas. Durante el proceso de combustión, mediante oxidación y volatilización, se puede reducir hasta cierto punto la entrada de algunas impurezas al líquido de cobre. Por lo tanto, el método de colada y laminación continua tiene requisitos de materia prima relativamente altos. Más bajo. La colada continua superior produce varillas de cobre sin oxígeno. Dado que el horno de inducción se utiliza para fundir, la "pátina" y los "granos de cobre" de la superficie del cobre electrolítico básicamente se funden en el cobre líquido. El S fundido tiene una gran influencia en la plasticidad de la varilla de cobre libre de oxígeno y aumentará la tasa de rotura del trefilado.
2. La entrada de impurezas durante el proceso de fundición.
Durante el proceso de producción, el proceso continuo de fundición y laminación requiere la transferencia de cobre fundido a través de hornos de retención, tolvas y artesas, lo que es relativamente fácil de provocar que el material refractario se desprenda. Durante el proceso de laminación, es necesario pasar a través de los rodillos, lo que provoca que el hierro se caiga y dañe las varillas de cobre. Causa inclusiones externas. La introducción de óxidos sobre y debajo de la piel durante el laminado en caliente tendrá un efecto adverso sobre el trefilado de las varillas hipóxicas. El proceso de producción del método de colada continua ascendente es corto. El líquido de cobre se completa a través del flujo sumergible en el horno combinado, que tiene poco impacto sobre los materiales refractarios. La cristalización se realiza en el molde de grafito, por lo que existen menos fuentes de contaminación e impurezas que se puedan generar en el proceso. Hay menos posibilidades de entrada.
O, S y P son elementos que producen compuestos con cobre. En el cobre fundido, el oxígeno se puede disolver parcialmente, pero cuando el cobre se condensa, el oxígeno apenas se disuelve en el cobre. El oxígeno disuelto en estado fundido precipita como cobre=óxido cuproso eutéctico y se distribuye en los límites de los granos. La aparición de eutéctico de óxido cuproso de cobre reduce significativamente la plasticidad del cobre.
El azufre se puede disolver en cobre fundido, pero a temperatura ambiente su solubilidad se reduce a casi cero. Aparece en los límites de los granos en forma de sulfuro cuproso, lo que reducirá significativamente la plasticidad del cobre.
3. Patrones de distribución de oxígeno y efectos en varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno y varillas de cobre sin oxígeno.
El contenido de oxígeno tiene un impacto significativo en el rendimiento del trefilado de varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno. Cuando el contenido de oxígeno aumenta al valor óptimo, la varilla de cobre tiene la tasa de rotura más baja. Esto se debe a que el oxígeno actúa como eliminador en su reacción con la mayoría de las impurezas. El oxígeno moderado también favorece la eliminación del hidrógeno del líquido de cobre, lo que genera que el vapor de agua se desborde y reduce 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 causará diferencias esenciales en la estructura interna de la varilla de cobre, pero en el procesamiento térmico posterior, los cristales columnares generalmente se destruirán, lo que resultará en el refinamiento y la distribución uniforme de las partículas de óxido cuproso. Una situación típica que resulta de la agregación de partículas de óxido es la explosión central. Además de la influencia de la distribución de las 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 provocan fácilmente puntos de concentración de tensiones y roturas.
El contenido de oxígeno del cobre libre de oxígeno excede el estándar, la varilla de cobre se vuelve quebradiza, el alargamiento disminuye, el puerto estirado aparece de color rojo oscuro y la estructura cristalina se suelta. Cuando el contenido de oxígeno supera las 8 ppm, el rendimiento del proceso se deteriora, lo que se manifiesta en una tasa extremadamente alta de rotura de varillas y alambres durante la fundición y el trefilado. Esto se debe a que el oxígeno puede formar una fase frágil de óxido cuproso con cobre, formando un eutéctico de cobre-óxido cuproso, que se distribuye en el límite en 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 fácil fractura en el procesamiento posterior. Un alto contenido de oxígeno también puede hacer que disminuya 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. La influencia del hidrógeno
En la colada continua ascendente, el contenido de oxígeno se controla bajo y los efectos secundarios de los óxidos se reducen considerablemente, pero la influencia del hidrógeno se convierte en un problema más importante. Hay una reacción de equilibrio en la masa fundida después de la inhalación: H2O(g)=[O]+2[H];
El gas y la porosidad se forman durante el proceso de cristalización cuando el hidrógeno precipita y se acumula en la solución sobresaturada. 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 cobre fundido de arriba a abajo, la forma del líquido formado es aproximadamente cónica. El gas precipitado antes de que cristalice el líquido de cobre se bloquea en la estructura de solidificación durante el proceso de flotación y se forman poros en la varilla de fundición durante la cristalización. Cuando el contenido de gas ascendente es pequeño, el hidrógeno precipitado existe en los límites de los granos y forma porosidad; cuando el contenido de gas es alto, se acumula en los poros. Por lo tanto, los poros y la porosidad están formados tanto por hidrógeno como por vapor de agua.
El hidrógeno proviene de varios eslabones del proceso de producción aguas arriba, como la "pátina" del cobre electrolítico como materia prima, el material auxiliar carbón vegetal**, el entorno climático** y el cristalizador de grafito no está seco, etc. la superficie del líquido de cobre en el horno de fusión debe cubrirse con carbón horneado, y el cobre electrolítico debe intentar eliminar la "pátina", los "granos de cobre" y las "mazorcas", lo cual es muy importante para mejorar la calidad del oxígeno libre. varillas de cobre.
En el proceso de colada y laminación continua, el hidrógeno a menudo se controla controlando moderadamente el contenido de oxígeno. Cu2O+ H2= 2Cu+ H2O
Dado que el cobre fundido cristaliza de abajo hacia arriba durante el proceso de fundición, el vapor de agua generado por el oxígeno y el hidrógeno en el cobre fundido puede flotar y escapar fácilmente. La mayor parte del hidrógeno del cobre fundido se puede eliminar eficazmente, afectando así a la varilla de cobre. menor.
2. Calidad de la superficie
En el proceso de producción de productos como los cables electromagnéticos, también se exigen requisitos en cuanto a la calidad de la superficie de las varillas de cobre. La superficie del alambre de cobre trefilado debe estar libre de rebabas, menos polvo de cobre y libre de manchas de aceite. 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 continuo de fundición y laminación, desde la fundición hasta la laminación, la temperatura es alta y está completamente expuesta al aire, lo que provoca que se forme una gruesa capa de óxido en la superficie de la losa fundida. Durante el proceso de laminado, a medida que giran los rodillos, las partículas de óxido ruedan hacia la superficie del alambre de cobre. Dado que el óxido cuproso es un compuesto frágil con un alto punto de fusión, cuando el molde estira los agregados en forma de tira de óxido cuproso laminados profundamente, se generarán rebabas en la superficie exterior de la varilla de cobre, causando problemas para el pintado posterior.
La varilla de cobre libre de oxígeno fabricada mediante el proceso de fundición continua ascendente está completamente aislada del oxígeno debido a la fundición y el enfriamiento, y no hay ningún proceso de laminación en caliente posterior. No hay óxido enrollado en la superficie de la varilla de cobre y la calidad es mejor. Hay menos polvo de cobre después del estirado. , es menos probable que existan los problemas anteriores.
También se fabrican varillas de cobre sin oxígeno con equipos importados y equipos nacionales. Sin embargo, los productos importados no tienen actualmente ventajas evidentes. Una vez que se lanzan los productos de varilla de cobre, la diferencia no es muy grande. Siempre que la placa de cobre esté bien seleccionada y el control de producción sea relativamente estable, también se pueden utilizar equipos domésticos. El resultado son varillas de cobre con una capacidad de estiramiento de 0.05. Los equipos importados son generalmente equipos de Outokumpu de Finlandia. El mejor equipamiento doméstico debería ser el de la fábrica naval de Shanghai. Tiene el tiempo de producción más largo y es una empresa de la industria militar con calidad confiable.
Hay dos tipos principales de equipos de varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno importados en el mundo. Uno es el equipo American South Line, que en inglés es SOUTHWIRE. Los fabricantes nacionales son Nanjing Huaxin y Jiangxi Copper. El otro es el equipo alemán CONTIROD. Los fabricantes nacionales son Changzhou Jinyuan y Tianjin. Genial sin costuras.
Es fácil distinguir entre bastones anaeróbicos e hipóxicos en términos de contenido de oxígeno. El cobre libre de oxígeno tiene un contenido de oxígeno inferior a 10-20 PPM, pero actualmente algunos fabricantes sólo pueden alcanzar menos de 50 PPM. Las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno tienen un contenido de oxígeno inferior a 200-20 PPM. 4{{10}}0 ppm. El contenido de oxígeno de los buenos polos generalmente se controla en alrededor de 250 PPM. Los postes libres de oxígeno generalmente utilizan el método de extracción hacia arriba. Los postes hipóxicos son de fundición y laminación continua. Los dos productos son relativamente buenos en cuanto al rendimiento del alambre esmaltado. Es más adaptable, como suavidad, ángulo de rebote y rendimiento de bobinado. Sin embargo, las varillas hipóxicas son relativamente duras en las condiciones de trefilado. De manera similar, se pueden estirar 0,2 filamentos. Si las condiciones de trefilado no son buenas, se pueden trefilar barras anaeróbicas ordinarias. Una buena pértiga hipóxica romperá la línea, pero si se coloca en buenas condiciones de estiramiento, la misma pértiga puede estirarse hasta el doble de 0,5 con una pértiga hipóxica, mientras que una pértiga anaeróbica ordinaria sólo puede estirarse hasta 0,1 como máximo. Por supuesto, los más delgados, como el Double Zero Two, tienen que depender de varillas de cobre importadas sin oxígeno. Actualmente, algunas empresas están intentando utilizar métodos de pelado para procesar varillas con bajo contenido de oxígeno para estirar alambres de 0,03. Pero no estoy muy familiarizado con este aspecto. claro.
Varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno.
Los cables de audio generalmente prefieren utilizar varillas sin oxígeno. Esto está relacionado con el hecho de que las varillas libres de oxígeno son de cobre monocristalino y las varillas hipóxicas son de cobre policristalino.
Las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno y las varillas de cobre sin oxígeno son diferentes debido a los diferentes métodos de fabricación y tienen sus propias características.
1. Sobre la inhalación y eliminación de oxígeno y su estado de existencia.
El contenido de oxígeno del cobre catódico utilizado en la producción de varillas de cobre es generalmente 10-50ppm, y la solubilidad sólida del oxígeno en el cobre a temperatura ambiente es de aproximadamente 2 ppm. 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 inhala en estado de cobre líquido, mientras que la varilla de cobre libre de oxígeno que se aspira hacia arriba es, por el contrario. , el oxígeno se inhala debajo del cobre líquido. Después de permanecer durante mucho tiempo, se reduce y se elimina. Por lo general, el contenido de oxígeno de este tipo de varilla está por debajo de 10-50ppm, y el más bajo puede ser de 1-2ppm. Desde el punto de vista de los tejidos, el oxígeno del cobre con bajo contenido de oxígeno se encuentra en forma de óxido de cobre. Existe cerca de los límites de los granos, lo cual es común en las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno, pero poco común en las varillas de cobre sin oxígeno. La presencia de óxido de cobre en forma de inclusiones en los límites de los granos tiene un impacto negativo en la tenacidad del material. El oxígeno en el cobre libre de oxígeno es muy bajo, por lo que la estructura de este cobre es una estructura monofásica uniforme, lo que favorece la tenacidad. La porosidad es poco común en las varillas de cobre sin oxígeno y es un defecto común en las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno.
2. La diferencia entre estructura laminada en caliente y estructura fundida.
Dado que la varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno ha sido laminada en caliente, su estructura es una estructura procesada en caliente. La estructura de fundición original se ha roto y ha aparecido una recristalización en la varilla de 8 mm. La varilla de cobre libre de oxígeno tiene una estructura fundida con granos gruesos. Esta es la razón inherente por la que el cobre libre de oxígeno tiene una temperatura de recristalización más alta y requiere una temperatura de recocido más alta. Esto se debe a que la recristalización ocurre cerca de los límites de los granos. La estructura de la varilla de cobre libre de oxígeno tiene granos gruesos y el tamaño de grano puede alcanzar incluso varios milímetros. Por lo tanto, existen pocos límites de grano. Incluso si se deforma mediante el dibujo, los límites de grano son relativamente bajos. Todavía hay menos varillas de cobre oxigenado, por lo que se requiere un mayor poder de recocido. Los requisitos para un recocido exitoso de cobre libre de oxígeno son: el primer recocido cuando el alambre se extrae de la varilla pero aún no se ha fundido. El poder de recocido debería ser un 10-15% mayor que el del cobre con bajo contenido de oxígeno en la misma situación. Después del trefilado continuo, se debe dejar suficiente margen para el poder de recocido en etapas posteriores y se deben realizar diferentes procesos de recocido en cobre con bajo contenido de oxígeno y cobre sin oxígeno para garantizar la flexibilidad de los alambres en proceso y terminados.
3. Diferencias en inclusiones, fluctuaciones del contenido de oxígeno, óxidos superficiales y posibles defectos de laminación en caliente.
La capacidad de estirado de las varillas de cobre sin oxígeno es superior a la de las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno en todos los diámetros de alambre. Además de las razones estructurales mencionadas anteriormente, las varillas de cobre libres de oxígeno tienen menos inclusiones, un contenido de oxígeno estable y no presentan defectos que puedan surgir del laminado en caliente. , el espesor del óxido de la superficie de la varilla puede alcanzar menos o igual a 15A. Durante el proceso de producción de fundición y laminación continua, si el proceso es inestable y el control de oxígeno no es estricto, el contenido de oxígeno inestable afectará directamente el rendimiento de la varilla. Si el óxido superficial de la varilla puede compensarse mediante la limpieza continua en el post-proceso, lo más problemático es que existe una cantidad considerable de óxido "debajo de la piel", lo que tiene un impacto más directo en la rotura del alambre. Por lo tanto, al trefilar alambres finos, cuando se trabaja con alambres ultrafinos, para reducir la rotura, a veces es necesario pelar la varilla de cobre o incluso pelarla dos veces como último recurso para eliminar el óxido subcutáneo.
4. Existe una diferencia de dureza entre las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno y las varillas de cobre sin oxígeno.
Ambos se pueden estirar hasta {{0}}.015 mm, pero en el cobre libre de oxígeno de baja temperatura en el cable superconductor de baja temperatura, el espacio entre los filamentos es de solo 0,001 mm.
5. Existen diferencias en la economía desde las materias primas para la fabricación de varillas hasta la fabricación de hilos.
Manufacturing oxygen-free copper rods requires higher quality raw materials. Generally, when drawing copper wires with diameters >1 mm, las ventajas de las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno son más obvias, mientras que las varillas de cobre sin oxígeno son aún más superiores al trefilar alambres de cobre con diámetros<0.5mm.
6. El proceso de fabricación de alambre de varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno es diferente al de las varillas de cobre sin oxígeno.
El proceso de fabricación de alambres de varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno no se puede copiar al proceso de fabricación de alambres de varillas de cobre sin oxígeno. Al menos los procesos de recocido de los dos son diferentes. Debido a que la suavidad del alambre se ve profundamente afectada por la composición del material y los procesos de fabricación de varillas, fabricación de alambre y recocido, no podemos simplemente decir quién es más blando o más duro, si el cobre con bajo contenido de oxígeno o el cobre libre de oxígeno.
Introducción a las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno y a las varillas de cobre sin oxígeno.
1. Varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno
¿Qué tipo de varilla de cobre es una varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno? ¿Cuál es el proceso de producción de varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno? ¿Cuál es la introducción a las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno? En primer lugar, veamos la definición de varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno: las varillas de cobre con un contenido de oxígeno entre 200 (175) y 400 (450) ppm se producen mediante colada y laminación continua.
Introducción al flujo del proceso de varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno y varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno:
Las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno se producen mediante el proceso de fundición y laminación continua. El flujo del proceso es: cobre electrolítico → horno de cuba → horno de retención → máquina de fundición → laminador continuo → limpieza → máquina de cierre de varillas → producto terminado (ф8 mm) El cobre electrolítico se alimenta y pasa continuamente a través de la vertical Después de la fusión continua en el horno, se funde Se libera cobre, que la máquina de fundición moldea en lingotes trapezoidales de sección grande y luego ingresa al laminador para laminar en caliente para formar barras de cobre en bruto de ф8.
▍Defectos de mano de obra
(1) Horno de cuba: A. Debido al pequeño tamaño del horno de cuba, el cobre electrolítico se funde mientras se agrega y el agua de cobre fundido no tiene condiciones para una reducción total. .B. Todo el proceso de fusión y el proceso de producción de agua de cobre no pueden aislar el oxígeno, por lo que el contenido de oxígeno es muy alto. .C. El combustible para el cobre fundido es generalmente gas. Durante el proceso de combustión del gas, se afectará directamente la composición química del líquido de cobre, con mayores impactos como el azufre y el hidrógeno.
(2) Máquina de fundición: cuando la rueda cristalizadora de la máquina de fundición convierte el cobre fundido en un sólido, no se puede aislar el oxígeno, por lo que se absorbe una gran cantidad de oxígeno por segunda vez durante el proceso de fundición.
(3) Control de temperatura: A. La temperatura del cobre fundido no es fácil de controlar debido al gran volumen de laminación y las limitaciones de varios factores. B. Se requiere controlar la temperatura del lingote que ingresa al laminador a 850 grados. Cuanto mayor sea la desviación superior e inferior, mayor será el impacto en la calidad de la varilla de cobre y esta temperatura es difícil de controlar. C. Se requiere controlar la temperatura de la varilla de cobre que sale del laminador a 600 grados. Cuanto mayor sea la desviación superior e inferior, mayor será el impacto en la calidad de la varilla de cobre. Debido a las limitaciones del proceso anterior, esta temperatura también es difícil de controlar. D. Hay muchos eslabones en todo el proceso y si hay algún problema en un eslabón, afectará el control de temperatura.
(4) Otros: A. Debido a los defectos anteriores, la calidad de la varilla de cobre será inestable, por lo que la norma estipula que la varilla de cobre con bajo contenido de oxígeno de colada y laminación continua debe someterse a una prueba de torsión antes de salir de fábrica. Sin embargo, algunos fabricantes no los fabrican en absoluto, o no los fabrican en lotes como se especifica (cada lote no debe exceder las 60 toneladas), o invierten los lotes no calificados y aun así salen de la fábrica. B. El alto contenido de oxígeno afectará el proceso de trefilado. El alambre de cobre se volverá más duro a medida que se tira de él y se debe agregar recocido en el medio. Contenido de oxígeno
