電纜銅導體生產工藝改革簡述
為了生產優(yōu)質鋼桿,世界各國基本上都已采用連鑄連軋的熱加工工藝以生產韌點銅(ETP銅) 桿,或用浸涂法和上引法等工藝以生產無氧銅(HCOF銅,簡稱OF銅)桿。這兩大類新工藝所生產銅 桿的質量基本相同。無氧銅桿工藝似乎簡單一些,但耗費電能較多,并要用較高品位的電解銅。
從本世紀50年代起,人們?yōu)榱讼瞎?jié)所述的銅桿產品質最不佳和生產嚴重浪費等缺陷,己在醞釀銅桿生產工藝的徹底改革,至80年代,改革已經基本完成。改革向兩個方向進行,一個方向仍生產韌點銅(含氧最250 -500ppm),但用豎爐連續(xù)熔銅,嚴格控制爐氣氣氛以調整鋼液含氧最,用銅鑄輪或鋼履帶等垂直或傾斜式連續(xù)鑄錠,以防止銅錠中產生富氧層及氣泡層,用軋件無扭轉的三角孔型或圓一橢圓孔型系將1300-6000mm(或更大)的連鑄銅錠連軋成小8mm銅桿,最后,經用酒精連續(xù)還原表面氧化層或其它連續(xù)酸洗方法制成光亮銅桿。這種類型的韌點銅桿生產線小時產量6-36t。
第二個方向是用較高品位的電解銅(如含銅量99.97%以上),在保護氣氛下進行連續(xù)熔化、鑄桿(錠)、軋桿而制成φ8mm的無氧銅桿,含氧最20ppm以下,每條生產線小時生產能力1-10t。
至80年代初,銅桿連續(xù)生產工藝改革已經完成且日臻完善。當時,國外已建成連續(xù)生產線100余條,小時生產能力共約1700t,如以年生產4000小時,開工率75%估算,則可年產銅桿510萬t。從國際上看,質量差、成本高的傳統(tǒng)銅桿生產工藝已經被淘汰,我國也應急起直追,迅速完成銅桿新工藝的改造。
在詳細介紹各種銅桿連續(xù)生產工藝以前,先對銅桿含氧量及其特性的認識子以統(tǒng)一。
(1)近年在引進銅桿生產新工藝中,受到外商種種不科學推銷宣傳的影響,有人把銅桿分成韌點銅(ETP)、低氧銅和無氧銅三類。
舊法(傳統(tǒng)方法:橫鑄錠、再熱、回線式軋桿)銅桿的含氧量一般在300-500ppm之間,且這部分氧只分布在90%的鑄錠截面內,其它的10%富氧層,厚度在10^-12mm左右,其中還吸收著同樣多的氧分。當我們規(guī)定(傳統(tǒng)規(guī)定)銅錠底部的含氧量為300^-500ppm時,實際上包括富氧層在內的平均含氧量是0.06^0.10%,富氧層的危害性盡人皆知,用這類傳統(tǒng)錠除非刨面才能軋成含氧量300-r500ppm的韌點銅(ETP)桿,要做ETP桿用立澆切頭的無富氧層錠或半連續(xù)澆鑄的錠固然可以,但澆鑄速度慢,生產率低而且消耗也大。從半連續(xù)鑄造這個實踐基礎上文發(fā)展了有轉動或移動鑄模的連續(xù)澆鑄,給可rP鋼桿生產全部連續(xù)化創(chuàng)造了條件。ETP銅錠連續(xù)澆鑄當前主要有三種形式:Properzi的雙輪式,SCR的五輪式及克虜伯Hazclett雙鋼帶式。它們的共同特點是連續(xù)地傾斜或垂直澆鑄,鑄錠不會產生富氧層和集結的氣泡層。錠的質量好,生產率也高。這種連續(xù)生產出來的含氧250.500ppm的銅桿仍應當是韌點銅桿(Electri-cal Tough Piteh Rod),它們不是含氧100-25Oppm的低氧銅桿。國際上不論采用新法或舊法,都不制作此種所謂“低氧銅桿”,更沒有“大量用于電線電纜生產”。因為,即使用99.95%的一號電解銅原料,還原到100-r200ppm含氧量時,如不在保護氣氛下,將吸收大量氫氣造成氣泡嚴重、導電率下降的鑄錠。
根據以上分析,我們必須改正所謂“連鑄連軋低氧銅”的錯誤概念和叫法,而代之以連鑄連軋韌點銅或簡稱韌點銅(ETP銅),其含氧量應為250-500ppm,其電氣和機械物理特性幾乎和無氧銅(HCOF銅)不相上下。傳統(tǒng)工藝的韌點銅桿已經或正在被迅速淘汰,故韌點銅(ETP)桿的名稱由現代工藝連續(xù)生產的韌點銅桿來承繼是合乎道理及合乎國際習慣的。
(2)無氧銅桿一般含氧量在20ppm以下,要用較高品位的電解銅為原料(含銅量99.97%或”.98%)才能得到與ETP銅桿相同或略高的導電率,如101.5%或102.0%IACS。無氧銅桿生產工藝有浸涂法和上引法二種,主要是以前者為代表,后者在國際范圍內并沒有得到大量推廣,其總生產能力僅占無氧銅桿生產總能力的16%,占連鑄連軋銅桿總生產能力的1.35%。
電氣用無氧銅一般叫做高導電無氧銅,即HCOF銅(也有用磷脫氧的無氧銅,導電率很低,不能做電銅桿用),簡稱無氧銅。