銅桿的熱加工.

1、銅桿的熱加工1 傳統(tǒng)銅桿加工工藝傳統(tǒng)制造電線(xiàn)電纜用銅桿是由品位在99.95%及以上的電解銅鑄成韌點(diǎn)銅（ETP銅）線(xiàn)錠，再經(jīng)熱軋而成。1.1 傳統(tǒng)韌點(diǎn)銅線(xiàn)錠生產(chǎn)工藝工藝過(guò)程：反射爐熔化 氧化扒渣 插木還原 鑄錠。 熔化在反射爐中進(jìn)行。 爐料除電解銅外可摻入少量廢線(xiàn)。裝爐容量10300t。燃料為: 煤氣、天然氣或燃油。熔煉及澆注周期：如50t爐，約17h。 氧化扒渣 爐料熔化后，將壓縮空氣吹入銅液進(jìn)行氧化。通過(guò)吹氣氧化，銅液中的硫及 微量的砷和銻等雜質(zhì)成為揮發(fā)性氧化氣體， 被爐氣帶走； 其它雜質(zhì)的氧化物和一 定量的氧化亞銅（CuO）成為渣，浮在銅液表面而被扒出爐外。 在整個(gè)氧化過(guò)程 中，渣被陸續(xù)扒

2、出去，直至銅液面不再浮起稠渣而形成一層 CuO 液層為止。此 時(shí)可認(rèn)為氧化完畢。氧化完畢，取銅樣觀(guān)察不再有由析出二氧化硫而生成的小氣泡， 銅樣呈脆性， 擊斷斷面呈磚紅色，結(jié)晶粗松無(wú)光澤。 此時(shí)，熔解在銅液中的氧化銅（ Cu2O） 達(dá) 6 10%。在氧化過(guò)程中，銅液熔解 Cu2O 的數(shù)量與溫度有關(guān)，溫度越高則熔解越多， 故氧化時(shí)溫度不宜過(guò)高，一般控制在 10701090C。 插木還原把銅液池中的殘?jiān)莾簦?用干木炭覆蓋銅液面， 在銅液中插入新鮮的青木桿， 進(jìn)行插木還原。青木桿在銅液池的高溫下干餾，放出 H2O、CO2、H2 及其它碳水化合物等氣 體，強(qiáng)烈攪動(dòng)銅液。這種還有性氣體逐步將氧化銅（ C

3、U2O ）還原成金屬銅。另 外，插木還原還能將銅液中的氧去除，使韌點(diǎn)銅（ETP）變成無(wú)氧銅（HCOF）。在還原進(jìn)行中，不斷取樣觀(guān)察，當(dāng)還原足夠時(shí)，銅樣很難擊斷，斷口呈玫瑰 紅色，結(jié)晶細(xì)密，發(fā)射狀晶體面上有絲質(zhì)光澤。銅在此時(shí)達(dá)到韌點(diǎn)，故稱(chēng)韌點(diǎn)銅。韌點(diǎn)銅含氧量約為300500ppm。在插木還原時(shí)，要保持適當(dāng)?shù)牡蜏?，以縮短還原時(shí)間。插木還原過(guò)頭時(shí)，由 于銅液中熔解了過(guò)量的還原性氣體 H2及CO,在凝固時(shí)大量析出，致使?jié)沧⒊?的銅線(xiàn)錠除導(dǎo)電率下降、性質(zhì)變脆外，還含大量氣孔，甚至線(xiàn)錠表面會(huì)變成“開(kāi) 花饅頭”一樣，難以使用。 鑄錠在鑄韌點(diǎn)銅線(xiàn)錠生產(chǎn)中，銅錠表面會(huì)形成 1012mm厚的富氧層和氣泡層， 這層

4、脆弱疏松的富氧 -氣泡層在線(xiàn)錠扎桿時(shí)，會(huì)被軋薄包在銅桿表面，小部分 會(huì)夾入銅桿內(nèi)。用這種桿拉出的線(xiàn)表面不光、容易起皮、脆斷，很難拉出細(xì)線(xiàn)。 這就是用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)銅桿的局限性。富氧-氣泡層的厚度與澆注溫度有關(guān)，澆注溫度越高，氣泡層越厚。在實(shí) 際生產(chǎn)中，澆堡口銅液的溫度最好控制在 110 01120C范圍。此外，在a Cu/ CU2O共晶體界面上有較大的CU2O共晶體顆粒存在（約100 卩m，這對(duì)拉細(xì)線(xiàn)極為不利，這種顆粒通過(guò)銅錠刨面、銅桿剝皮等措施也難以去 除。1.2傳統(tǒng)銅桿軋制工藝在軋制提供前，銅線(xiàn)錠先經(jīng)再熱爐加熱到約 900C，而后喂入回線(xiàn)式軋機(jī)， 經(jīng)粗、中、精三段熱軋和14個(gè)孔型軋成7.2m

5、m黑銅桿。再經(jīng)酸洗后冷拉成線(xiàn)。由于韌點(diǎn)銅線(xiàn)錠的缺陷，使回線(xiàn)式軋制桿難免有邊翅、卷包及氧化皮夾入等。 1.3傳統(tǒng)高導(dǎo)電無(wú)氧銅錠生產(chǎn)工藝含氧量300500ppm,含銅量99.95%以上的銅液，經(jīng)過(guò)“去氧器”（一個(gè)由 耐火材料填襯的，裝滿(mǎn)高質(zhì)木炭的特殊閉合容器）脫氧，也可以制成高導(dǎo)電無(wú)氧 銅，其為：把銅液在1150C時(shí)，通過(guò)木炭覆蓋的流槽，連續(xù)流過(guò)“去氧器”脫氧，銅水注入“去氧器”內(nèi)的木炭表面，除去所含殘余氧分：C + Cu2O 2 Cu + COCO + Cu2O 2 Cu + CO2銅水從“去氧器”流出時(shí)，氧可完全脫出。脫氧銅水通過(guò)一流槽流入密閉的保溫 爐，流槽和保溫爐都為特制的保護(hù)氣體所充滿(mǎn)，

6、保護(hù)氣體成分為：CO 27%、CO20.5%、其余為N2。保護(hù)氣體不應(yīng)含H2和H2O或其它碳水化合物。2現(xiàn)代ETP銅桿的連續(xù)生產(chǎn)工藝傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的銅桿，其含氧量一般在 300500ppm之間，且這部分氧除 分布在90%的鑄錠截面外，其余10%鑄錠截面（鑄錠上表面，厚度 1012mm 的富氧層）也吸收同樣多的氧分。 所以，傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的銅錠，除非刨面才能軋 成含氧量300500ppm的銅桿?，F(xiàn)代連熔連鑄連軋新工藝生產(chǎn) ETP銅桿的特點(diǎn)是：連續(xù)式地傾斜或垂直（上 引）澆注，鑄錠不會(huì)產(chǎn)生富氧層和集結(jié)氣泡層。這樣連續(xù)生產(chǎn)出來(lái)的仍應(yīng)該是ETP銅桿（含氧量為250500ppm），（稱(chēng)低氧銅桿是錯(cuò)誤的），其

7、電性能和物理 機(jī)械特性幾乎和無(wú)氧銅（含氧量20ppm以下）不相上下。實(shí)際，國(guó)際上不論采用新法或舊法，都不制作“ 低氧銅桿”（含氧量100 250ppm）。因?yàn)椋词褂?9.95%以上的一級(jí)電解銅原材料，還原到含氧量 100 250ppm時(shí)，如不在保護(hù)氣氛下，仍將吸收大量H2造成氣泡嚴(yán)重，導(dǎo)電率下降的 鑄錠。2.1電解銅豎爐熔化在連鑄連軋銅桿的生產(chǎn)系統(tǒng)中，為解決連續(xù)熔銅的方法，世界各國(guó)都采用豎 爐熔銅設(shè)備（取消了反射爐氧化還原的操作方法）。在豎爐內(nèi)用無(wú)（脫）硫的天 然氣或石油液化氣采取直接噴射熔化工藝， 熱效率可提高65%，減少了外來(lái)雜質(zhì) 的污染，縮短了開(kāi)爐時(shí)間（冷爐約 30分鐘，熱爐5分鐘）且

8、爐內(nèi)不存銅液，停 爐可在1分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)。電解銅或廢銅料（含銅99.9%以上）由加料設(shè)備提升傾入加料口，銅料被加 熱熔化沿豎爐內(nèi)斜坡滑下，再由靠近爐底部的幾排燃燒噴嘴噴出的燃燒氣體上升 加熱銅料，自動(dòng)控制燃料、空氣比例，以保持爐內(nèi)微還原氣氛。由于爐內(nèi)只熔化，不精煉，因此，要求燃料無(wú)硫或含硫很低。2.2銅液從熔化爐到鑄錠機(jī)的流轉(zhuǎn)系統(tǒng)流轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括：豎爐出來(lái)-封閉的流槽-分渣槽-至前爐流槽-前爐 流槽（含氧量控制） 分渣槽（含氧量控制） 澆堡 鑄機(jī)各流槽要盡量封閉，以防止嚴(yán)重吸氧和降溫，并防止雜質(zhì)進(jìn)入。 開(kāi)車(chē)時(shí)若發(fā)現(xiàn)銅液含氧量偏高， 可在兩個(gè)分渣槽及澆堡的銅液面上覆蓋干木 炭，并調(diào)整燒嘴以得到更為還原性

9、的氣氛（沿流轉(zhuǎn)系統(tǒng)一般要裝1520個(gè)加溫?zé)?，開(kāi)車(chē)正常時(shí)，大部分燒嘴關(guān)閉） 。2.3 銅液在熔化及流轉(zhuǎn)中的質(zhì)量控制 銅液含氧量的控制影響銅液含氧量的主要原因：a. 裝料配比情況（錠頭和肥料等回爐料一般不會(huì)影響含氧） ；b. 豎爐中銅料通順情況（爐料在爐內(nèi)“搭橋”會(huì)增加含氧） ；c. 燒嘴氣氛調(diào)節(jié)情況（調(diào)節(jié)燒嘴內(nèi)空氣和燃料的適當(dāng)比例） ；d. 銅液在流轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的情況（ETP銅桿含氧量要求在250500ppm從豎爐 熔化出來(lái)的銅液含氧量控制在100200ppm為宜。這樣在流轉(zhuǎn)中逐步吸入氧氣， 最終不超過(guò) 500ppm）。 銅液含硫量的控制燃料為脫硫氣體，不會(huì)影響。銅液含硫量和陰極銅板含硫相同。實(shí)際

10、，陰極銅板上的硫在熔化時(shí)已燒去， 故銅液含硫極少，不會(huì)影響質(zhì)量。（ 應(yīng)注意去除陰極銅板上的“銅豆” ） 銅液含氫量控制對(duì)于給定的含氧量和一定熔化溫度， 最低含氫量（含氣量）可用調(diào)節(jié)燒嘴和 控制流轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般情況，開(kāi)車(chē)時(shí)，由于錠條含氧量超過(guò)500ppm總有部分錠條被切下回爐， 這時(shí)要調(diào)節(jié)燒嘴火焰氣氛， 并在兩個(gè)分渣槽上蓋干木炭。 通常， 切下 12t 錠條后，就可以把成分調(diào)節(jié)好。2.4 銅液澆注系統(tǒng) （略）2.5 銅桿的軋制 （略）2.6 連鑄連軋 ETP 銅桿的特性 連鑄連軋 ETP 銅桿的含氧量與傳統(tǒng) ETP 銅桿的含氧量差不多，都在 250500ppm。但傳統(tǒng)錠子的富氧層分占銅錠全部氧份

11、的一半（這就是傳統(tǒng)銅桿 質(zhì)量不良的主要根源），而連鑄連軋ETP銅桿不含富氧層，這是新工藝突出的優(yōu)點(diǎn)八、 ETP 銅桿連續(xù)生產(chǎn)工藝中，電解銅是在中性或微氧氣氛中快速熔化的，由于不需插木還原工序，所以排除了銅液大量充氣，且澆注溫度可降低到1110 1130C的低水平，使銅液的吸氧量進(jìn)一步降低。加之鑄錠凝固迅速和連續(xù)澆注等 特點(diǎn)，既不會(huì)使鑄錠含有大量氣泡， 更不會(huì)使氣泡集結(jié)在一起， 這就避免了鑄錠 組織疏松。在鑄錠兩上角邊緣， 可能會(huì)出現(xiàn)少量微細(xì)氣泡和其它輕微缺陷， 可用連鑄刨 角工藝去除。 傳統(tǒng)生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn) ETP 銅桿中都有大顆粒 Cu2O 存在，但后者比前者 少得多和小得多。后者最大顆粒為 45卩m,超過(guò)1.7卩m的只占1%;而前者 最大顆粒為8卩m,超過(guò)1.7卩m的