铜杆的热加工.

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1、铜杆的热加工1 传统铜杆加工工艺传统制造电线电缆用铜杆是由品位在99.95%及以上的电解铜铸成韧点铜（ETP铜）线锭，再经热轧而成。1.1 传统韧点铜线锭生产工艺工艺过程：反射炉熔化 氧化扒渣 插木还原 铸锭。 熔化在反射炉中进行。 炉料除电解铜外可掺入少量废线。装炉容量10300t。燃料为: 煤气、天然气或燃油。熔炼及浇注周期：如50t炉，约17h。 氧化扒渣 炉料熔化后，将压缩空气吹入铜液进行氧化。通过吹气氧化，铜液中的硫及 微量的砷和锑等杂质成为挥发性氧化气体， 被炉气带走； 其它杂质的氧化物和一 定量的氧化亚铜（CuO）成为渣，浮在铜液表面而被扒出炉外。 在整个氧化过程 中，渣被陆续扒

2、出去，直至铜液面不再浮起稠渣而形成一层 CuO 液层为止。此 时可认为氧化完毕。氧化完毕，取铜样观察不再有由析出二氧化硫而生成的小气泡， 铜样呈脆性， 击断断面呈砖红色，结晶粗松无光泽。 此时，熔解在铜液中的氧化铜（ Cu2O） 达 6 10%。在氧化过程中，铜液熔解 Cu2O 的数量与温度有关，温度越高则熔解越多， 故氧化时温度不宜过高，一般控制在 10701090C。 插木还原把铜液池中的残渣扒净， 用干木炭覆盖铜液面， 在铜液中插入新鲜的青木杆， 进行插木还原。青木杆在铜液池的高温下干馏，放出 H2O、CO2、H2 及其它碳水化合物等气 体，强烈搅动铜液。这种还有性气体逐步将氧化铜（ C

3、U2O ）还原成金属铜。另 外，插木还原还能将铜液中的氧去除，使韧点铜（ETP）变成无氧铜（HCOF）。在还原进行中，不断取样观察，当还原足够时，铜样很难击断，断口呈玫瑰 红色，结晶细密，发射状晶体面上有丝质光泽。铜在此时达到韧点，故称韧点铜。韧点铜含氧量约为300500ppm。在插木还原时，要保持适当的低温，以缩短还原时间。插木还原过头时，由 于铜液中熔解了过量的还原性气体 H2及CO,在凝固时大量析出，致使浇注出 的铜线锭除导电率下降、性质变脆外，还含大量气孔，甚至线锭表面会变成“开 花馒头”一样，难以使用。 铸锭在铸韧点铜线锭生产中，铜锭表面会形成 1012mm厚的富氧层和气泡层， 这层

4、脆弱疏松的富氧 -气泡层在线锭扎杆时，会被轧薄包在铜杆表面，小部分 会夹入铜杆内。用这种杆拉出的线表面不光、容易起皮、脆断，很难拉出细线。 这就是用传统工艺生产铜杆的局限性。富氧-气泡层的厚度与浇注温度有关，浇注温度越高，气泡层越厚。在实 际生产中，浇堡口铜液的温度最好控制在 110 01120C范围。此外，在a Cu/ CU2O共晶体界面上有较大的CU2O共晶体颗粒存在（约100 卩m，这对拉细线极为不利，这种颗粒通过铜锭刨面、铜杆剥皮等措施也难以去 除。1.2传统铜杆轧制工艺在轧制提供前，铜线锭先经再热炉加热到约 900C，而后喂入回线式轧机， 经粗、中、精三段热轧和14个孔型轧成7.2m

5、m黑铜杆。再经酸洗后冷拉成线。由于韧点铜线锭的缺陷，使回线式轧制杆难免有边翅、卷包及氧化皮夹入等。 1.3传统高导电无氧铜锭生产工艺含氧量300500ppm,含铜量99.95%以上的铜液，经过“去氧器”（一个由 耐火材料填衬的，装满高质木炭的特殊闭合容器）脱氧，也可以制成高导电无氧 铜，其为：把铜液在1150C时，通过木炭覆盖的流槽，连续流过“去氧器”脱氧，铜水注入“去氧器”内的木炭表面，除去所含残余氧分：C + Cu2O 2 Cu + COCO + Cu2O 2 Cu + CO2铜水从“去氧器”流出时，氧可完全脱出。脱氧铜水通过一流槽流入密闭的保温 炉，流槽和保温炉都为特制的保护气体所充满，

6、保护气体成分为：CO 27%、CO20.5%、其余为N2。保护气体不应含H2和H2O或其它碳水化合物。2现代ETP铜杆的连续生产工艺传统方法生产的铜杆，其含氧量一般在 300500ppm之间，且这部分氧除 分布在90%的铸锭截面外，其余10%铸锭截面（铸锭上表面，厚度 1012mm 的富氧层）也吸收同样多的氧分。 所以，传统方法生产的铜锭，除非刨面才能轧 成含氧量300500ppm的铜杆。现代连熔连铸连轧新工艺生产 ETP铜杆的特点是：连续式地倾斜或垂直（上 引）浇注，铸锭不会产生富氧层和集结气泡层。这样连续生产出来的仍应该是ETP铜杆（含氧量为250500ppm），（称低氧铜杆是错误的），其

7、电性能和物理 机械特性几乎和无氧铜（含氧量20ppm以下）不相上下。实际，国际上不论采用新法或旧法，都不制作“ 低氧铜杆”（含氧量100 250ppm）。因为，即使用99.95%以上的一级电解铜原材料，还原到含氧量 100 250ppm时，如不在保护气氛下，仍将吸收大量H2造成气泡严重，导电率下降的 铸锭。2.1电解铜竖炉熔化在连铸连轧铜杆的生产系统中，为解决连续熔铜的方法，世界各国都采用竖 炉熔铜设备（取消了反射炉氧化还原的操作方法）。在竖炉内用无（脱）硫的天 然气或石油液化气采取直接喷射熔化工艺， 热效率可提高65%，减少了外来杂质 的污染，缩短了开炉时间（冷炉约 30分钟，热炉5分钟）且

8、炉内不存铜液，停 炉可在1分钟内实现。电解铜或废铜料（含铜99.9%以上）由加料设备提升倾入加料口，铜料被加 热熔化沿竖炉内斜坡滑下，再由靠近炉底部的几排燃烧喷嘴喷出的燃烧气体上升 加热铜料，自动控制燃料、空气比例，以保持炉内微还原气氛。由于炉内只熔化，不精炼，因此，要求燃料无硫或含硫很低。2.2铜液从熔化炉到铸锭机的流转系统流转系统包括：竖炉出来-封闭的流槽-分渣槽-至前炉流槽-前炉 流槽（含氧量控制） 分渣槽（含氧量控制） 浇堡 铸机各流槽要尽量封闭，以防止严重吸氧和降温，并防止杂质进入。 开车时若发现铜液含氧量偏高， 可在两个分渣槽及浇堡的铜液面上覆盖干木 炭，并调整烧嘴以得到更为还原性

9、的气氛（沿流转系统一般要装1520个加温烧嘴，开车正常时，大部分烧嘴关闭） 。2.3 铜液在熔化及流转中的质量控制 铜液含氧量的控制影响铜液含氧量的主要原因：a. 装料配比情况（锭头和肥料等回炉料一般不会影响含氧） ；b. 竖炉中铜料通顺情况（炉料在炉内“搭桥”会增加含氧） ；c. 烧嘴气氛调节情况（调节烧嘴内空气和燃料的适当比例） ；d. 铜液在流转系统中的情况（ETP铜杆含氧量要求在250500ppm从竖炉 熔化出来的铜液含氧量控制在100200ppm为宜。这样在流转中逐步吸入氧气， 最终不超过 500ppm）。 铜液含硫量的控制燃料为脱硫气体，不会影响。铜液含硫量和阴极铜板含硫相同。实际

10、，阴极铜板上的硫在熔化时已烧去， 故铜液含硫极少，不会影响质量。（ 应注意去除阴极铜板上的“铜豆” ） 铜液含氢量控制对于给定的含氧量和一定熔化温度， 最低含氢量（含气量）可用调节烧嘴和 控制流转来实现。一般情况，开车时，由于锭条含氧量超过500ppm总有部分锭条被切下回炉， 这时要调节烧嘴火焰气氛， 并在两个分渣槽上盖干木炭。 通常， 切下 12t 锭条后，就可以把成分调节好。2.4 铜液浇注系统 （略）2.5 铜杆的轧制 （略）2.6 连铸连轧 ETP 铜杆的特性 连铸连轧 ETP 铜杆的含氧量与传统 ETP 铜杆的含氧量差不多，都在 250500ppm。但传统锭子的富氧层分占铜锭全部氧份

11、的一半（这就是传统铜杆 质量不良的主要根源），而连铸连轧ETP铜杆不含富氧层，这是新工艺突出的优点八、 ETP 铜杆连续生产工艺中，电解铜是在中性或微氧气氛中快速熔化的，由于不需插木还原工序，所以排除了铜液大量充气，且浇注温度可降低到1110 1130C的低水平，使铜液的吸氧量进一步降低。加之铸锭凝固迅速和连续浇注等 特点，既不会使铸锭含有大量气泡， 更不会使气泡集结在一起， 这就避免了铸锭 组织疏松。在铸锭两上角边缘， 可能会出现少量微细气泡和其它轻微缺陷， 可用连铸刨 角工艺去除。 传统生产和连续生产 ETP 铜杆中都有大颗粒 Cu2O 存在，但后者比前者 少得多和小得多。后者最大颗粒为 45卩m,超过1.7卩m的只占1%;而前者 最大颗粒为8卩m,超过1.7卩m的只占8%。大颗粒中含氧量占铜杆含氧量的 70%。大颗粒CU2O含量高是拉线断线的最大危害。 连铸连轧 ETP 铜杆的生产全过程有利于严格的质量控制和在线控制。 含铜量99.9599.96%的ETP铜杆的导电率可达101.3%IACS左右，但 无氧铜杆（HCOF铜杆）要达到同样导电率需要用较高一级品位 （99.9799.98% 铜含量）的电解铜制作。