Τι είναι η χάλκινη ράβδος;
Ο κύριος σκοπός της ράβδου χαλκού είναι ως πρώτη ύλη για την παραγωγή συρμάτων και καλωδίων. Μπορεί να χωριστεί χονδρικά σε: χάλκινη ράβδο χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο και χάλκινη ράβδο χωρίς οξυγόνο. Χρησιμοποιείται κυρίως στην ηλεκτρική ενέργεια, τις κατασκευές, τις οικιακές συσκευές, τα αυτοκίνητα, τα ηλεκτρονικά και άλλες βιομηχανίες.
Οι πρώτες ύλες για την παραγωγή ράβδων χαλκού είναι κυρίως ηλεκτρολυτικός χαλκός ή σκραπ χαλκού. Υπάρχουν δύο κύριες διαδικασίες παραγωγής: η μέθοδος συνεχούς χύτευσης και έλασης και η μέθοδος up-casting.
Η μέθοδος up-casting μπορεί να παράγει χάλκινες ράβδους χωρίς οξυγόνο. Η συνεχής χύτευση και έλαση μπορεί να παράγει μόνο ράβδους χαλκού χαμηλού οξυγόνου. Λόγω των διαφορετικών πρώτων υλών και διεργασιών για την παραγωγή ράβδων χαλκού, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο και η εμφάνιση των χάλκινων ράβδων που παράγονται είναι διαφορετική.
Χάλκινη ράβδος χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο: Οι χάλκινες ράβδοι που παράγονται με συνεχή χύτευση και έλαση έχουν περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην περιοχή 200-450ppm
Χάλκινη ράβδος χωρίς οξυγόνο: Οι χάλκινες ράβδοι που παράγονται με τη μέθοδο up-casting έχουν περιεκτικότητα σε οξυγόνο κάτω από 20 ppm
Αν και ονομάζεται χάλκινη ράβδος χωρίς οξυγόνο, στην πραγματικότητα περιέχει πολύ ίχνη οξυγόνου και ορισμένες ακαθαρσίες. Σύμφωνα με το πρότυπο, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο δεν είναι μεγαλύτερη από 0.003%, η περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες δεν είναι μεγαλύτερη από 0,05% και η καθαρότητα του χαλκού είναι μεγαλύτερη από 99,95%.
Διαφορά μεταξύ χάλκινης ράβδου χωρίς οξυγόνο και χάλκινης ράβδου χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο
1
Βαθμός
Χάλκινη ράβδος χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο: Οι ποιότητες της χάλκινης ράβδου χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο είναι: T1, T2, T3; Κατάσταση: θερμής έλασης (M20).
T1: Χάλκινη ράβδος χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο που παράγεται με ηλεκτρολυτικό χαλκό υψηλής καθαρότητας ως πρώτη ύλη (περιεκτικότητα σε χαλκό μεγαλύτερη από 99,9975%)
T2: Χάλκινη ράβδος χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο που παράγεται με 1# ηλεκτρολυτικό χαλκό ως πρώτη ύλη (περιεκτικότητα σε χαλκό μεγαλύτερη από 99,95%)
T3: Χάλκινη ράβδος χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο που παράγεται με 2# ηλεκτρολυτικό χαλκό ως πρώτη ύλη (περιεκτικότητα σε χαλκό μεγαλύτερη από 99,90%)
(Εικόνα: ηλεκτρολυτικός χαλκός υψηλής καθαρότητας)
Χάλκινη ράβδος χωρίς οξυγόνο: Υπάρχουν δύο κατηγορίες χάλκινων ράβδων χωρίς οξυγόνο, TU1 και TU2.
TU1: Χάλκινη ράβδος χωρίς οξυγόνο που παράγεται με ηλεκτρολυτικό χαλκό υψηλής καθαρότητας ως πρώτη ύλη, η καθαρότητα του χαλκού φτάνει το 99,99%, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο δεν είναι μεγαλύτερη από 0,001%.
TU2: Χάλκινη ράβδος χωρίς οξυγόνο που παράγεται με ηλεκτρολυτικό χαλκό 1#, η καθαρότητα του χαλκού φτάνει το 99,95%, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο δεν είναι μεγαλύτερη από 0,002%.
2
Διαδικασία παραγωγής
Η διαδικασία παραγωγής της ράβδου χαλκού χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο είναι ότι μετά την τήξη του μετάλλου στον κατακόρυφο κλίβανο, το υγρό χαλκού περνά μέσα από τον κλίβανο μόνωσης, τον αγωγό και τον κατανεμητή και εισέρχεται στην κλειστή κοιλότητα του καλουπιού από τον σωλήνα έκχυσης και ψύχεται με μια μεγάλη ένταση ψύξης για να σχηματιστεί ένα χυτό κάλυμμα, και στη συνέχεια εκτελείται πολλαπλή έλαση.
Η διαδικασία παραγωγής της ράβδου χαλκού χωρίς οξυγόνο είναι ότι μετά την τήξη του μετάλλου στον επαγωγικό κλίβανο, χυτεύεται συνεχώς μέσω ενός καλουπιού γραφίτη και στη συνέχεια ψυχρής έλασης ή επεξεργασίας ψυχρής.
(Εικόνα: Ανοδική διαδικασία)
3
Δομή οργάνωσης
Χάλκινη ράβδος χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο Δεδομένου ότι η ράβδος χαλκού χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο έχει υποστεί θερμή έλαση, η οργάνωσή της ανήκει στον οργανισμό θερμής επεξεργασίας. Η αρχική οργάνωση χύτευσης έχει σπάσει και εμφανίστηκε ανακρυστάλλωση στη ράβδο 8 mm. Από οργανωτική άποψη, το οξυγόνο στη χάλκινη ράβδο χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο υπάρχει κοντά στο όριο των κόκκων με τη μορφή οξειδίου του χαλκού.
Οι χάλκινες ράβδοι χωρίς οξυγόνο είναι χυτές δομές με χονδροειδείς κόκκους και μεγέθη κόκκων που μπορούν να φτάσουν ακόμη και αρκετά χιλιοστά, επομένως υπάρχουν λίγα όρια κόκκων. Οι επιτυχείς απαιτήσεις ανόπτησης για χαλκό χωρίς οξυγόνο είναι: η πρώτη ανόπτηση όταν η ράβδος είναι τραβηγμένη αλλά δεν έχει χυθεί ακόμη η γραμμή κατασκευής θα πρέπει να είναι 10-15% υψηλότερη από την χαμηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο χαλκό στην ίδια κατάσταση.
4
Περιεκτικότητα σε οξυγόνο
Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο των ράβδων χαλκού χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο είναι γενικά 200 (175)-400 (450) ppm, επομένως το οξυγόνο απορροφάται στην υγρή κατάσταση του χαλκού. Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο των καλών χάλκινων ράβδων γενικά ελέγχεται περίπου στα 250 ppm.
Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο των χάλκινων ράβδων χωρίς οξυγόνο είναι κάτω από 10-20ppm, αλλά πολλοί κατασκευαστές ράβδων χαλκού μπορούν να επιτύχουν μόνο κάτω από 50 ppm. Αφού διατηρηθεί στην υγρή κατάσταση του χαλκού για μεγάλο χρονικό διάστημα, το οξυγόνο ανακτάται και απομακρύνεται. Συνήθως, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο αυτής της ράβδου είναι κάτω από 10-50ppm και μπορεί ακόμη και να είναι έως και 1-2ppm. Λόγω της χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο, η δομή είναι μια ομοιόμορφη μονοφασική δομή, η οποία ευνοεί τη σκληρότητα.
Ωστόσο, εάν η περιεκτικότητα σε οξυγόνο της χάλκινης ράβδου χωρίς οξυγόνο υπερβαίνει το πρότυπο, η χάλκινη ράβδος θα γίνει εύθραυστη, η επιμήκυνση θα μειωθεί, το άκρο του τεντωμένου σχεδίου θα φαίνεται σκούρο κόκκινο και η κρυσταλλική δομή θα είναι χαλαρή. Αυτό συμβαίνει επειδή το οξυγόνο μπορεί να δημιουργήσει εύθραυστη φάση οξειδίου του χαλκού με τον χαλκό, σχηματίζοντας ευτηκτικό οξείδιο χαλκού-χαλκού, το οποίο κατανέμεται στο όριο σε μια δομή δικτύου.
Αυτή η εύθραυστη φάση έχει υψηλή σκληρότητα και θα διαχωριστεί από το χάλκινο σώμα κατά την ψυχρή παραμόρφωση, με αποτέλεσμα τη μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων της χάλκινης ράβδου και την εύκολη θραύση στην επακόλουθη επεξεργασία. Η υψηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο μπορεί επίσης να οδηγήσει σε μείωση της αγωγιμότητας των χάλκινων ράβδων χωρίς οξυγόνο. Επομένως, η ανοδική διαδικασία συνεχούς χύτευσης και η ποιότητα του προϊόντος πρέπει να ελέγχονται αυστηρά.
5
Περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες
Κατά τη διαδικασία παραγωγής, η διαδικασία συνεχούς χύτευσης και έλασης πρέπει να μεταφέρει υγρό χαλκού μέσω του κλιβάνου μόνωσης, του αγωγού και του κατανεμητή, κάτι που είναι σχετικά εύκολο να προκαλέσει το ξεφλούδισμα των πυρίμαχων υλικών. Κατά τη διαδικασία κύλισης, πρέπει να περάσει μέσα από τον κύλινδρο, με αποτέλεσμα να πέσει το σίδερο, το οποίο θα φέρει εξωτερικά εγκλείσματα. Η κύλιση των οξειδίων στη διαδικασία έχει δυσμενή επίδραση στην έλξη σύρματος των ράβδων χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο.
Η διαδικασία παραγωγής της ανοδικής μεθόδου συνεχούς χύτευσης είναι σχετικά σύντομη. Το υγρό χαλκού συμπληρώνεται από τη βυθισμένη ροή στον κλίβανο άρθρωσης, η οποία έχει μικρή επίδραση στο πυρίμαχο υλικό. Η κρυστάλλωση πραγματοποιείται στο καλούπι γραφίτη, επομένως υπάρχουν λιγότερες πηγές ρύπανσης που μπορεί να δημιουργηθούν κατά τη διαδικασία και λιγότερες ευκαιρίες για είσοδο ακαθαρσιών.
(Εικόνα: Κλίβανος τήξης)
6
Απόδοση σχεδίασης
Η απόδοση έλξης της χάλκινης ράβδου σχετίζεται με πολλούς παράγοντες, όπως η περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες, η περιεκτικότητα και η κατανομή οξυγόνου, ο έλεγχος διαδικασίας κ.λπ. Η απαλότητα, η γωνία αναπήδησης και η απόδοση περιέλιξης της χάλκινης ράβδου χωρίς οξυγόνο είναι καλύτερες από αυτές της χαμηλής -χάλκινη ράβδος οξυγόνου.
Generally, when drawing copper wires with a diameter of >1 mm, τα πλεονεκτήματα των χάλκινων ράβδων χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο είναι πιο εμφανή και οι χάλκινες ράβδοι χωρίς οξυγόνο είναι πιο ανώτερες όταν τραβούν χάλκινα σύρματα με διάμετρο<0.5mm.
Όταν σχεδιάζετε ράβδους χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο, είναι δύσκολο να τραβήξετε νήματα κάτω από 0,5 mm. Ωστόσο, η απόσταση μεταξύ των νημάτων του χαλκού χωρίς οξυγόνο χαμηλής θερμοκρασίας σε υπεραγώγιμα σύρματα χαμηλής θερμοκρασίας μπορεί να φτάσει τα 0,001 mm.
7
Ποιότητα επιφάνειας
Στη διαδικασία παραγωγής προϊόντων όπως τα ηλεκτρομαγνητικά σύρματα, απαιτούνται επίσης απαιτήσεις για την ποιότητα της επιφάνειας των ράβδων χαλκού. Η επιφάνεια του χάλκινου σύρματος μετά το τράβηγμα πρέπει να είναι απαλλαγμένη από γρέζια, λιγότερη σκόνη χαλκού και λεκέδες λαδιού και η ποιότητα της σκόνης χαλκού στην επιφάνεια μετράται με δοκιμή στρέψης και η ανάκτηση της χάλκινης ράβδου παρατηρείται μετά τη στρέψη για να προσδιοριστεί την ποιότητά του.
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συνεχούς χύτευσης και έλασης, από τη χύτευση μέχρι πριν την έλαση, η θερμοκρασία είναι υψηλή και εκτίθεται πλήρως στον αέρα, έτσι ώστε να σχηματίζεται ένα παχύτερο στρώμα οξειδίου στην επιφάνεια του πλινθώματος. Κατά τη διαδικασία έλασης, καθώς οι κύλινδροι περιστρέφονται, τα σωματίδια οξειδίου κυλίονται στην επιφάνεια του χάλκινου σύρματος.
Δεδομένου ότι το οξείδιο του χαλκού είναι μια εύθραυστη ένωση με υψηλό σημείο τήξης, για το οξείδιο του χαλκού που τυλίγεται βαθύτερα, όταν τα συσσωματώματα σε σχήμα λωρίδας τεντώνονται από το καλούπι, θα δημιουργηθούν γρέζια στην εξωτερική επιφάνεια της χάλκινης ράβδου, προκαλώντας προβλήματα για τις επόμενες ζωγραφική.
Η χάλκινη ράβδος χωρίς οξυγόνο που κατασκευάζεται με τη διαδικασία της άνω συνεχούς χύτευσης είναι πλήρως απομονωμένη από το οξυγόνο κατά τη χύτευση και την ψύξη και δεν υπάρχει επακόλουθη διαδικασία θερμής έλασης. Δεν υπάρχει έλασμα οξειδίου στην επιφάνεια της ράβδου χαλκού, η ποιότητα είναι καλύτερη και υπάρχει λιγότερη σκόνη χαλκού μετά το σχέδιο. Επομένως, όταν αντιμετωπίζετε δύο προϊόντα ταυτόχρονα, η χάλκινη ράβδος χωρίς οξυγόνο είναι γενικά πιο φωτεινή.
8
Εφαρμογές
Οι χάλκινες ράβδοι χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο και οι χάλκινες ράβδοι χωρίς οξυγόνο χρησιμοποιούνται και οι δύο στα ακόλουθα πεδία: σύρματα και καλώδια, εμαγιέ σύρματα, επίπεδα σύρματα και ράβδους χαλκού.
Οι χάλκινες ράβδοι χωρίς οξυγόνο παράγονται με ηλεκτρολυτικό χαλκό και η ειδική αντίσταση και η απόδοση επεξεργασίας τους είναι καλύτερες από αυτές των χάλκινων ράβδων χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο. Οι χάλκινες ράβδοι χωρίς οξυγόνο χρησιμοποιούνται γενικά για την παραγωγή ηλεκτρικών υλικών με υψηλές απαιτήσεις. Για παράδειγμα, όταν κατασκευάζονται σύρματα εμαγιέ, οι χάλκινες ράβδοι χωρίς οξυγόνο έχουν μικρότερη αντίσταση και όταν χρησιμοποιούνται σε κινητήρες είναι σίγουρα καλύτερες από τις χάλκινες ράβδους χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο όσον αφορά τη θέρμανση.
Επομένως, οι ράβδοι χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο χρησιμοποιούνται βασικά για ηλεκτρικά προϊόντα με μεγάλες προδιαγραφές και απαιτήσεις χαμηλής αντίστασης, ενώ οι ράβδοι χωρίς οξυγόνο χρησιμοποιούνται για μικρές προδιαγραφές και απαιτήσεις υψηλής αντίστασης. Αντίθετα, τα καλώδια ηχείων προτιμούν γενικά τις ράβδους χωρίς οξυγόνο, κάτι που σχετίζεται με το γεγονός ότι οι ράβδοι χωρίς οξυγόνο είναι μονοκρυσταλλικοί χαλκός και οι ράβδοι χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο είναι πολυκρυσταλλικός χαλκός.
9
Τιμή
Εφόσον οι χάλκινες ράβδοι χωρίς οξυγόνο έχουν τόσα πολλά πλεονεκτήματα, το κόστος θα πρέπει να είναι πολύ υψηλό, σωστά; Η απάντηση είναι σίγουρα όχι.
Επί του παρόντος, η κύρια μέθοδος που χρησιμοποιείται για την κατασκευή χάλκινων ράβδων χωρίς οξυγόνο στην Κίνα είναι η μέθοδος ανοδικής έλξης. Αυτή η ίδια η κύρια διαδικασία έχει τα πλεονεκτήματα της σύντομης ροής διεργασίας, του υψηλού ρυθμού απόδοσης, του χαμηλού κόστους και της χαμηλής επένδυσης, επομένως η τιμή των χάλκινων ράβδων χωρίς οξυγόνο δεν είναι πολύ υψηλότερη από αυτή των συνηθισμένων χάλκινων ράβδων.
Η διαδικασία παραγωγής χαλκού χωρίς οξυγόνο έχει υποστεί σχεδόν 20 χρόνια εξέλιξης και έχουν σημειωθεί πολλές βελτιώσεις στις μεθόδους και τις διαδικασίες λειτουργίας, όπως η προσθήκη μιας διαδικασίας εξευγενισμού στη διαδικασία παραγωγής up-drawing και η χρήση του κλιβάνου συχνότητας ισχύος up-drawing να λιώσει τα απόβλητα σύρματος χαλκού που παράγονται κατά τη διαδικασία παραγωγής, εξαλείφοντας τα πρόσθετα τέλη επεξεργασίας και τα τέλη μεταφοράς.
