Eine ausführliche Analyse von Kupfer in Kabeln. Welche Art von Kupfer ist gut?
Einleitung: Aufgrund der unterschiedlichen Verfahren zur Herstellung von Kupferstäben unterscheiden sich der Sauerstoffgehalt und das Aussehen der hergestellten Kupferstäbe. Die von Shangying hergestellten Kupferstäbe haben bei geeigneter Technologie einen Sauerstoffgehalt von weniger als 10 ppm, was als sauerstofffreie Kupferstäbe bezeichnet wird. Die durch Stranggießen hergestellten Kupferstäbe werden unter Schutzbedingungen warmgewalzt und der Sauerstoffgehalt liegt im Bereich von 200-500ppm, manchmal jedoch bis zu mehr als 700 ppm. Im Allgemeinen hat das mit dieser Methode hergestellte Kupfer ein helles Aussehen. Kupferstäbe mit niedrigem Sauerstoffgehalt werden manchmal als polierte Stäbe bezeichnet.
Sauerstofffreier Kupferstab
Kupferwalzdraht ist der Hauptrohstoff in der Kabelindustrie. Es gibt zwei Hauptproduktionsmethoden: Stranggießen und Walzen sowie Aufwärtsstranggießen. Für das Stranggießen und Walzen von sauerstoffarmen Kupferstäben gibt es viele Produktionsmethoden. Das Merkmal besteht darin, dass die Kupferflüssigkeit nach dem Schmelzen des Metalls im Schachtofen durch den Warmhalteofen, die Rutsche und den Tundish strömt und über das Gießrohr in den geschlossenen Formhohlraum gelangt. Die Kühlintensität wird zum Abkühlen genutzt, um eine Gussbramme zu bilden, die dann in mehreren Durchgängen gewalzt wird. Der hergestellte sauerstoffarme Kupferstab weist eine heißverarbeitete Struktur auf. Die ursprüngliche Gussstruktur ist gebrochen und der Sauerstoffgehalt liegt im Allgemeinen zwischen 200 und 400 ppm. Sauerstofffreie Kupferstäbe werden in China grundsätzlich im Aufwärtsstranggussverfahren hergestellt. Nachdem das Metall in einem Induktionsofen geschmolzen ist, wird es kontinuierlich durch Graphitformen gegossen und anschließend kaltgewalzt oder kaltverformt. Die hergestellten sauerstofffreien Kupferstäbe haben eine Gussstruktur und enthalten Sauerstoff. Die Menge liegt im Allgemeinen unter 20 ppm. Aufgrund unterschiedlicher Herstellungsprozesse gibt es große Unterschiede in vielen Aspekten wie der Organisationsstruktur, der Verteilung des Sauerstoffgehalts, der Form und Verteilung der Verunreinigungen usw.
1. Zeichenleistung
Die Ziehleistung von Kupferstäben hängt von vielen Faktoren ab, wie z. B. dem Gehalt an Verunreinigungen, Sauerstoffgehalt und -verteilung, Prozesskontrolle usw. Im Folgenden wird die Ziehleistung von Kupferstäben unter den oben genannten Gesichtspunkten analysiert.
1. Der Einfluss der Schmelzmethode auf Verunreinigungen wie S
Beim Stranggießen und Walzen zur Herstellung von Kupferstäben werden die Kupferstäbe hauptsächlich durch die Verbrennung von Gas geschmolzen. Während des Verbrennungsprozesses kann durch Oxidation und Verflüchtigung das Eindringen einiger Verunreinigungen in die Kupferflüssigkeit bis zu einem gewissen Grad reduziert werden. Daher erfordert das Stranggieß- und Walzverfahren einen relativ hohen Rohstoffbedarf. Untere. Im oberen Stranggussverfahren werden sauerstofffreie Kupferstäbe hergestellt. Da der Induktionsofen zum Schmelzen verwendet wird, werden die „Patina“ und die „Kupferbohnen“ auf der Oberfläche des Elektrolytkupfers grundsätzlich in das flüssige Kupfer eingeschmolzen. Das geschmolzene S hat einen großen Einfluss auf die Plastizität des sauerstofffreien Kupferstabs und erhöht die Bruchrate beim Drahtziehen.
2. Der Eintrag von Verunreinigungen während des Gießvorgangs
Während des Produktionsprozesses erfordert der kontinuierliche Gieß- und Walzprozess den Transport von geschmolzenem Kupfer durch Warmhalteöfen, Rutschen und Tundishes, was relativ leicht zum Ablösen des feuerfesten Materials führen kann. Während des Walzvorgangs muss es durch die Walzen laufen, wodurch das Eisen abfällt und die Kupferstäbe beschädigt werden. Äußere Einschlüsse verursachen. Das Einrollen von Oxiden auf und unter der Deckschicht beim Warmwalzen wirkt sich negativ auf das Ziehen hypoxischer Stäbe aus. Der Produktionsprozess des Aufwärtsstranggießverfahrens ist kurz. Die Kupferflüssigkeit wird durch die Tauchströmung im kombinierten Ofen vervollständigt, was kaum Auswirkungen auf die feuerfesten Materialien hat. Die Kristallisation erfolgt in der Graphitform, sodass bei dem Prozess weniger Schadstoffquellen und Verunreinigungen entstehen können. Es gibt weniger Einstiegsmöglichkeiten.
O, S und P sind Elemente, die Verbindungen mit Kupfer eingehen. In geschmolzenem Kupfer kann sich Sauerstoff teilweise lösen, aber wenn Kupfer kondensiert, löst sich Sauerstoff kaum in Kupfer. Der gelöste Sauerstoff im geschmolzenen Zustand fällt als Kupfer-{0}}-Kupferoxid-Eutektikum aus und verteilt sich an den Korngrenzen. Die Entstehung des Kupfer-Kupferoxid-Eutektikums verringert die Plastizität von Kupfer erheblich.
Schwefel kann in geschmolzenem Kupfer gelöst werden, bei Raumtemperatur ist seine Löslichkeit jedoch auf nahezu Null reduziert. Es erscheint an den Korngrenzen in Form von Kupfersulfid, was die Plastizität von Kupfer erheblich verringert.
3. Sauerstoffverteilungsmuster und -effekte in Kupferstäben mit niedrigem Sauerstoffgehalt und sauerstofffreien Kupferstäben
Der Sauerstoffgehalt hat einen erheblichen Einfluss auf die Drahtziehleistung von Kupferstäben mit niedrigem Sauerstoffgehalt. Wenn der Sauerstoffgehalt auf den optimalen Wert ansteigt, weist der Kupferstab die geringste Bruchrate auf. Dies liegt daran, dass Sauerstoff bei seiner Reaktion mit den meisten Verunreinigungen als Fänger fungiert. Mäßiger Sauerstoff trägt auch dazu bei, Wasserstoff aus der Kupferflüssigkeit zu entfernen, wodurch Wasserdampf zum Überlaufen entsteht und die Porenbildung verringert wird. Der optimale Sauerstoffgehalt bietet beste Voraussetzungen für den Drahtziehprozess.
Verteilung sauerstoffarmer Kupferstaboxide: Im Anfangsstadium der Erstarrung beim Stranggießen sind die Wärmeableitungsrate und die gleichmäßige Abkühlung die Hauptfaktoren, die die Kupferstaboxidverteilung bestimmen. Eine ungleichmäßige Abkühlung führt zu wesentlichen Unterschieden in der inneren Struktur des Kupferstabs. Bei der anschließenden thermischen Verarbeitung werden die säulenförmigen Kristalle jedoch normalerweise zerstört, wodurch die Kupferoxidpartikel verfeinert und gleichmäßig verteilt werden. Eine typische Situation, die aus der Aggregation von Oxidpartikeln resultiert, ist das zentrale Platzen. Zusätzlich zum Einfluss der Oxidpartikelverteilung weisen Kupferstäbe mit kleineren Oxidpartikeln bessere Drahtzieheigenschaften auf, und größere Cu2O-Partikel verursachen leicht Spannungskonzentrationspunkte und brechen.
Der Sauerstoffgehalt von sauerstofffreiem Kupfer übersteigt den Standard, der Kupferstab wird spröde, die Dehnung nimmt ab, der gedehnte Anschluss erscheint dunkelrot und die Kristallstruktur ist locker. Wenn der Sauerstoffgehalt 8 ppm übersteigt, verschlechtert sich die Prozessleistung, was sich in einer extrem hohen Bruchrate von Stangen und Drähten beim Gießen und Ziehen äußert. Dies liegt daran, dass Sauerstoff mit Kupfer eine spröde Phase aus Kupferoxid bilden kann, wodurch ein Kupfer-Kupferoxid-Eutektikum entsteht, das an der Grenze in einer Netzwerkstruktur verteilt ist. Diese spröde Phase weist eine hohe Härte auf und trennt sich bei der Kaltverformung vom Kupferkörper, wodurch sich die mechanischen Eigenschaften des Kupferstabs verschlechtern und es bei der anschließenden Verarbeitung leicht zu Brüchen kommt. Ein hoher Sauerstoffgehalt kann auch dazu führen, dass die Leitfähigkeit sauerstofffreier Kupferstäbe abnimmt. Daher müssen der Aufwärtsstranggussprozess und die Produktqualität streng kontrolliert werden.
4. Der Einfluss von Wasserstoff
Beim Aufwärtsstranggießen wird der Sauerstoffgehalt niedrig gehalten und die Nebenwirkungen von Oxiden werden stark reduziert, aber der Einfluss von Wasserstoff wird zu einem größeren Problem. In der Schmelze kommt es nach der Inhalation zu einer Gleichgewichtsreaktion: H2O(g)=[O]+2[H];
Gas und Porosität entstehen während des Kristallisationsprozesses, wenn Wasserstoff aus der übersättigten Lösung ausfällt und sich anreichert. Der vor der Kristallisation ausgefällte Wasserstoff kann Kupferoxid reduzieren und so Wasserblasen erzeugen. Da beim Aufwärtsgießen die Kristallisation von geschmolzenem Kupfer von oben nach unten charakteristisch ist, ist die Form der gebildeten Flüssigkeit annähernd konisch. Das vor der Kristallisation der Kupferflüssigkeit ausgefällte Gas wird während des Schwebevorgangs in der Erstarrungsstruktur blockiert und während der Kristallisation bilden sich Poren im Gussstab. Wenn der nach oben gerichtete Gasgehalt gering ist, befindet sich der ausgefällte Wasserstoff an den Korngrenzen und bildet Porosität; Bei hohem Gasgehalt sammelt es sich in Poren. Daher werden Poren und Porosität sowohl durch Wasserstoff als auch durch Wasserdampf gebildet.
Wasserstoff stammt aus verschiedenen Prozesszusammenhängen im vorgelagerten Produktionsprozess, wie z. B. der „Patina“ des Rohstoffs Elektrolytkupfer, dem Hilfsstoff Holzkohle**, der klimatischen Umgebung** und dem nicht trockenen Graphitkristallisator usw. Daher ist Die Oberfläche der Kupferflüssigkeit im Schmelzofen sollte mit gebrannter Holzkohle bedeckt sein, und das elektrolytische Kupfer sollte versuchen, „Patina“, „Kupferbohnen“ und „Ohren“ zu entfernen, was für die Verbesserung der Qualität von Sauerstofffreiheit sehr wichtig ist Kupferstäbe.
Im kontinuierlichen Gieß- und Walzverfahren wird der Wasserstoffgehalt häufig durch eine moderate Steuerung des Sauerstoffgehalts kontrolliert. Cu2O+ H2= 2Cu+ H2O
Da die Kupferschmelze während des Gießvorgangs von unten nach oben kristallisiert, kann der durch den Sauerstoff und Wasserstoff in der Kupferschmelze erzeugte Wasserdampf leicht aufsteigen und entweichen. Der größte Teil des Wasserstoffs in der Kupferschmelze kann effektiv entfernt werden, wodurch der Kupferstab beeinträchtigt wird. kleiner.
