Разница между эксплуатационными характеристиками катанки из низкокислородной меди и катанки из бескислородной меди
Медный стержень является основным сырьем для кабельной промышленности. Существует два основных метода производства: непрерывное литье и прокатка и непрерывное литье вверх. Существует много методов производства низкокислородных медных стержней путем непрерывного литья и прокатки. Характеристики таковы, что после расплавления металла в вертикальной печи медная жидкость проходит через изоляционную печь, желоб и промежуточный ковш и попадает в закрытую полость формы из заливочной трубы. Она охлаждается с большой интенсивностью охлаждения, образуя литую заготовку, а затем прокатывается несколько раз. Полученный низкокислородный медный стержень представляет собой горячеобработанную структуру. Первоначальная литая структура была разрушена, и содержание кислорода обычно составляет от 200 до 400 ppm. Бескислородные медные стержни в основном все производятся в Китае методом непрерывного литья вверх. После расплавления металла в индукционной печи его отливают через графитовую форму, а затем подвергают холодной прокатке или холодной обработке. Полученный бескислородный медный стержень представляет собой литую структуру с содержанием кислорода обычно ниже 20 ppm. Из-за различий в производственных процессах существуют большие различия во многих аспектах, таких как организационная структура, распределение содержания кислорода, форма и распределение примесей.
1. Производительность рисунка
Эффективность волочения медных прутков зависит от многих факторов, таких как содержание примесей, содержание и распределение кислорода, управление процессом и т. д. Эффективность волочения медных прутков анализируется с учетом вышеуказанных аспектов.
1. Влияние метода плавки на примеси, такие как S
В процессе непрерывного литья и прокатки медных прутков медные прутки в основном плавятся посредством сжигания газа. В процессе сжигания некоторые примеси могут быть в определенной степени восстановлены посредством окисления и улетучивания. Поэтому метод непрерывного литья и прокатки имеет относительно низкие требования к сырью. При производстве бескислородных медных прутков, поскольку для плавки используется индукционная печь, «патина» и «медные бобы» на поверхности электролитической меди в основном плавятся в медной жидкости. Среди них расплавленная S оказывает большое влияние на пластичность бескислородных медных прутков и увеличивает скорость обрыва проволоки при волочении.
2. Попадание примесей во время литья
В процессе производства процесс непрерывного литья и прокатки должен переносить медную жидкость через изоляционную печь, желоб и разливочный ковш, что относительно легко может вызвать отслоение огнеупорных материалов. В процессе прокатки она должна проходить через ролик, заставляя железо падать, что приведет к появлению внешних включений в медном стержне. Прокатка оксидов на и под коркой во время горячей прокатки будет иметь неблагоприятное воздействие на волочение проволоки из стержней с низким содержанием кислорода. Производственный процесс метода непрерывного литья вверх относительно короткий. Медная жидкость завершается погруженным потоком в совместной печи, что оказывает незначительное влияние на огнеупорный материал. Кристаллизация осуществляется в графитовой форме, поэтому в процессе может образовываться меньше источников загрязнения и меньше возможностей для проникновения примесей.
O, S и P — элементы, которые образуют соединения с медью. В расплавленной меди кислород может частично растворяться, но при конденсации меди кислород практически не растворяется в меди. Растворенный кислород в расплавленном состоянии выделяется в виде эвтектики закиси меди=и распределяется по границам зерен. Появление эвтектики медь-закись меди значительно снижает пластичность меди.
Сера может растворяться в расплавленной меди, но при комнатной температуре ее растворимость практически сводится к нулю. Она появляется на границах зерен в виде сульфида меди, что значительно снижает пластичность меди.
3. Формы распределения и влияние кислорода в стержнях из низкокислородной меди и стержнях из бескислородной меди
Содержание кислорода оказывает существенное влияние на производительность волочения проволоки из низкокислородной медной катанки. Когда содержание кислорода увеличивается до оптимального значения, скорость обрыва проволоки медной катанки является самой низкой. Это происходит потому, что кислород действует как поглотитель в процессе реакции с большинством примесей. Умеренное содержание кислорода также способствует удалению водорода из медной жидкости, создавая переток водяного пара и уменьшая образование пор. Оптимальное содержание кислорода обеспечивает наилучшие условия для процесса волочения проволоки.
Распределение оксидов медного прутка с низким содержанием кислорода: На начальном этапе затвердевания при непрерывном литье скорость рассеивания тепла и равномерное охлаждение являются основными факторами, определяющими распределение оксидов медного прутка. Неравномерное охлаждение вызовет существенные различия во внутренней структуре медного прутка, но при последующей горячей обработке столбчатые кристаллы обычно будут разрушаться, делая частицы оксида меди мелкими и равномерно распределенными. Типичная ситуация, вызванная агрегацией частиц оксида, - это центральный разрыв. В дополнение к влиянию распределения частиц оксида, медные прутки с более мелкими частицами оксида показывают лучшие характеристики волочения проволоки, а более крупные частицы Cu2O склонны вызывать точки концентрации напряжений и поломки.
Содержание кислорода в бескислородной меди превышает стандарт, медный стержень становится хрупким, удлинение уменьшается, порт рисунка растяжения становится темно-красным, а кристаллическая структура рыхлой. Когда содержание кислорода превышает 8 ppm, производительность процесса ухудшается, что проявляется в значительном увеличении скорости поломки стержней и проводов во время литья и растяжения. Это связано с тем, что кислород может реагировать с медью, образуя хрупкую фазу оксида меди, образуя эвтектику медь-оксид меди, которая распределяется на границе с сетчатой структурой. Эта хрупкая фаза имеет высокую твердость и будет отделяться от медного тела во время холодной деформации, что приводит к снижению механических свойств медного стержня и легкому разрушению при последующей обработке. Высокое содержание кислорода также может привести к снижению проводимости стержней из бескислородной меди. Поэтому процесс непрерывного литья вверх и качество продукции должны строго контролироваться.
4. Влияние водорода
При непрерывном литье вверх содержание кислорода контролируется на низком уровне, а побочные эффекты оксидов значительно снижаются, но влияние водорода становится более существенной проблемой. После всасывания в расплаве происходит равновесная реакция: H2O(г)=[O]+2[H];
Газ и рыхлость образуются путем осаждения и агрегации водорода из пересыщенного раствора в процессе кристаллизации. Водород, осажденный до кристаллизации, может восстанавливать оксид меди, образуя пузырьки воды. Поскольку характеристикой литья вверх является кристаллизация медной жидкости сверху вниз, форма образующейся жидкости приблизительно коническая. Газ, выделяющийся до кристаллизации медной жидкости, блокируется в структуре затвердевания во время процесса плавания, и в литом стержне во время кристаллизации образуются поры. Когда содержание газа в восходящем свинце мало, выделяющийся водород существует на границе зерен, образуя рыхлость; когда содержание газа высокое, он собирается в порах. Следовательно, поры и рыхлость образуются как водородом, так и водяным паром.
Водород поступает из различных технологических звеньев в процессе производства свинца вверх, таких как «патина» сырьевого электролитического меди, вспомогательного материала древесного угля**, климатической среды** и графитового кристаллизатора, который не высушен. Поэтому поверхность медной жидкости в плавильной печи должна быть покрыта обожженным древесным углем, а электролитическая медь должна попытаться удалить «патину», «медные бобы» и «ушки», что очень важно для улучшения качества бескислородных медных прутков.
В процессе непрерывного литья и прокатки для контроля водорода часто используют умеренный контроль содержания кислорода. Cu2O+ H2= 2Cu+ H2O
Поскольку в процессе литья медная жидкость кристаллизуется снизу вверх, водяной пар, образующийся под воздействием кислорода и водорода в медной жидкости, может легко всплывать и уходить, а большая часть водорода в медной жидкости может быть эффективно удалена, поэтому воздействие на медный стержень незначительно.
