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低氧铜杆与无氧铜杆的特性比较分析

来源:低氧铜杆与无氧铜杆的特性比较分析 发表时间:2018/1/6 11:26:34

  

一、生产工艺简述

(一).低氧铜杆,采用连铸连轧的工艺进行生产。

 1、工艺流程

电解铜→竖炉→保温炉→浇铸机→连轧机→清洗→收杆机 →成品(ф8mm)

    电解铜连续加料,经竖炉连续熔化后放出铜水,经浇铸机铸成大截面的梯形锭,进入轧机进行热轧轧成ф8的铜杆坯料。

 2、工艺缺陷:

(1). 竖炉: 

A. 由于竖炉体积小,电解铜边加入边熔化,熔化的铜水没有条件进行充分的还原。    

B. 整个熔化过程及出铜水的过程,不能隔氧,所以含氧量非常高。

C. 熔铜燃料一般都为气体,气体燃烧过程中,会直接影响铜液的化学成分理处,影响较大的有硫和氢等。

(2). 浇铸机:在浇铸机的结晶轮将铜液成为固体的过程中,无法进行隔氧,所以浇铸过程中进行第二次大量吸氧。

(3). 温度控制:

A. 铜液温度,由于轧制量大,又受到多种因素的制约,该温度不太容易控制。

B. 进轧机的铸锭的温度,该温度要求控制在850℃上下偏差越大,对铜杆质量的影响越大,而此温度很难控制。

C. 出轧机的铜杆的温度,该温度要求控制在600℃也是上下偏差越大,对铜杆质量的影响越大,由于受到前道工序的制约,此温度也很难控制。

D. 整个过程中有很多环节,而某个环节稍出现些问题,都会影响温度的控制。

(4). 其它:

A. 由于存在以上一些缺陷,会造成铜杆质量不稳定,所以标准规定:连铸连轧的低氧铜杆出厂前,必须要做扭转试验。但有的生产厂根本不做,或不按规定批量做(每批不应超过60吨),或扭转不合格的批量照样出厂。

B. 含氧高会影响拉线工序,铜线越拉越硬,中间要增加退火。含氧量高,还会影响导电性能。

C. 为解决工艺缺陷,需尽可能提高机组性能,所以机组价格昴贵。如美国南线公司年产2.4万吨~4万吨的机组价格为690万美元,德国克虏勃公司的更贵。而用户自己配套设施也要几十万仍至上百万美元。

 3、工艺优点

(1). 产量高,一般小型机组每小时产量可达10~14吨。

(2). 铜杆卸线采用梅花式,便于拉线机放线。

(3). 收线重量大,一般每盘可达4吨。

 

(二).无氧铜杆采用上引法连续铸造的工艺进行生产。

 1、工艺流程:

电解铜→熔化炉→过渡仓→保温炉→连铸机→收线机→成品(ф8mm铸杆)或ф17mm铸杆经轧机冷轧至ф8mm铜杆。

 2、工艺优点:

(1). 炉子采用的是工频感应电炉,不会影响铜水的化学成分理处。

(2). 铜液上面用木炭进行履盖,既能保温、隔氧又能使铜水很好的还原,以保证铜杆质量。

(3). 铜杆含氧量低,有利于拉线,铜杆越拉越软,中间不用退火。含氧量低,导电性能好。

(4). 铜液温度控制容易,操作简单,铜杆质量稳定。

(5). 可通过调节节距、水温差等工艺操作来调节铜杆的伸长率,以满足不同产品的要求。

3、工艺缺点:

(1). 产量低,要增加单台产量,必须增加出杆头数,头数越多,操作越不方便。

(2). 开炉后停炉不方便。

(3). 铜杆收线采取螺旋形平面排线,不利于拉线机放线。

 

二、铜杆特性:

(一).牌号:

 1、低氧铜杆:

    低氧铜杆的牌号有三种T1、T2、T3,低氧铜杆都为热轧,所以为软杆,代号为R。

(1). T1:用高纯电解铜为原料(含铜量大于99.9975%)生产的低氧铜杆。

(2). T2:用1#电解铜为原料(含铜量大于99.95%)生产的低氧铜杆。

(3). T3:用2#电解铜为原料(含铜量大于99.90%)生产的低氧铜杆。

   因高纯电解铜和2#电解铜市场上很少,一般都用1#电解铜为原料,所以一般低氧铜杆的牌号为T2R。

 2、无氧铜杆:

(1). 无氧铜杆的牌号有二种,TU1、TU2。

A. TU1:用高纯电解铜为原料生产的无氧铜杆。

B. TU2:用1#电解铜生产的无氧铜杆。

    一般的无氧铜杆都是1#电解铜生产的,所以牌号为TU2。

(2). 无氧铜杆又分为软和硬二种状态,软状态的代号为R,硬状态的代号为Y。

A. 软状态:直接从上引机组生产出的铸杆或经过退火的铜杆。牌号为:TU2R。

B. 硬状态:上引机组生产出的铸杆,经过进一步机械加工的铜杆。牌号为:TU2Y。

(二)、性能比较:

根据标准规定,铜杆性能分为:化学成分、尺寸及允许偏差、力学性能、扭转性能、电性能、表面质量六个方面。

 1、化学成分:

(1). 低氧铜杆T1、T2与无氧铜杆TU1、TU2的化学成分除含氧量不同外,其它都相同。

(2). 低氧铜杆T1:含氧量为450PPM以下为合格。

   无氧铜杆TU1:含氧量为10PPM以下为合格。

(3). 低氧铜杆T2:含氧量为500PPM以下为合格。

   无氧铜杆TU2:含氧量为10PPM以下为合格。

(4). 无氧铜杆实际的含氧量一般在4~7PPM低氧铜杆的含氧量最少在300PPM以上。

 2、尺寸及其允许偏差:

    因是铜线坯,标准要求较低,低氧铜杆和无氧铜杆都能达到。

 3、力学性能:

    力学性能分为抗拉强度和伸长率二个方面。

(1). 抗拉强度:

A. 在GB/T3952-1998标准里,对低氧铜杆和软态的无氧铜杆的抗拉强度不作规定,对硬态的无氧铜杆有抗拉强度的要求,完全可以达到而且裕度较大。

B. 在GB3953-83标准里,对ф14mm以下的铜杆及铜线的抗拉强度有规定,当时没有无氧铜杆,只有黑铜杆和低氧铜杆,对于该标准,合格的低氧铜杆和硬态的无氧铜杆都能达到.但直接上引出来的ф8mm铸杆的无氧铜杆达不到,必须加工到约3.5mm及以下规格时,抗拉强度才能达到。

(2). 抻长率:

A. 低氧铜杆和无氧铜杆伸长率都能达到标准要求.

B. 无氧铜杆的伸长率优于低氧铜杆,而且通过对节距、水温差等操作工艺的调节,可大幅提高抻长率以满足不同产品的要求。

4、扭转特性:

(1). 无氧铜杆的生产制造工艺,决定了铜杆的扭转特性很好,所以标准规定不必作检测。

(2). 低氧铜杆的生产制造工艺,决定了铜杆的扭转特性较差,容易产生皱边及夹杂缺陷,所以标准规定每批要做扭转检测,如扭转不合格该铜杆则为不合格品。

 5、电性能:

    导电性能主要是由原材料所决定,但是加工工艺对其也有一定的影响,IEC标准用的是导电率,中国标准用的是电阻率,实质是一回事可以换标。

(1). 用高纯电解铜生产的低氧铜杆和无氧铜杆的电阻率,相当于IEC标准的导电率101%两者都可以达到,但无氧铜杆可以超过很多。

(2). 用1#电解铜生产的低氧铜杆和无氧铜杆的电阻率,相当于IEC标准的导电率100%两者都可以达到,但无氧铜杆基本可达到或接近101%。

(3). 无氧铜杆电阻率低(导电率高)的原因主要是杂质少,含氧量低。作为导体,导电率是一个主要的指标,所以要求高的电子元器件,应用无氧铜杆。

6、表面质量:

(1). 低氧铜杆:

A  铜杆往往会外径不圆整,尺寸不均匀。

B  铜杆容易产生皱边、飞边、裂纹、夹杂物或其它有害的缺陷。

(2). 无氧铜杆:对上述问题容易控制。

(3). 表面质量不合格,该铜杆也是不合格的。

 

三、附言

 1、低氧铜杆和无氧铜杆的特性各有千秋,主要由每个企业不同的需求进行选用。

 2、自从我本人与上海电缆研究所的四位工程师,1985年在中国制造出无氧铜杆机组,1986年获得机械工业部科技进步奖开始至今已近二十年。机组和生产工艺已很成熟,但我还在不断地完善和提高。

 3、现执行的国家标准GB/T3952-1998的前身为GB3952-89标准,该标准我参加了起草,审定会在我这里召开。

 4、随着铜资源的目趋紧张,各种电气、电子产品要求的目趋提高,无氧铜杆的优势将更会得到体现

 

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