Η διαφορά μεταξύ της απόδοσης της ράβδου χαλκού χαμηλού οξυγόνου και της χάλκινης ράβδου χωρίς οξυγόνο
Η ράβδος χαλκού είναι η κύρια πρώτη ύλη της βιομηχανίας καλωδίων. Υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι παραγωγής: συνεχής χύτευση και έλαση και συνεχής χύτευση προς τα πάνω. Υπάρχουν πολλές μέθοδοι για την παραγωγή ράβδων χαλκού χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο με συνεχή χύτευση και έλαση. Τα χαρακτηριστικά είναι ότι μετά την τήξη του μετάλλου στον κατακόρυφο κλίβανο, το χάλκινο υγρό περνά μέσα από τον κλίβανο μόνωσης, τον αγωγό και τον κατανεμητή και εισέρχεται στην κλειστή κοιλότητα του καλουπιού από τον σωλήνα έκχυσης. Ψύχεται με μεγάλη ένταση ψύξης για να σχηματιστεί ένα χυτό μπίλια και στη συνέχεια τυλίγεται πολλές φορές. Η ράβδος χαλκού χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο που παράγεται είναι μια δομή θερμής επεξεργασίας. Η αρχική δομή χύτευσης έχει σπάσει και η περιεκτικότητα σε οξυγόνο είναι γενικά μεταξύ 200 και 400 ppm. Οι ράβδοι χαλκού χωρίς οξυγόνο παράγονται βασικά στην Κίνα με συνεχή χύτευση προς τα πάνω. Μετά την τήξη του μετάλλου στον επαγωγικό κλίβανο, χυτεύεται μέσα από ένα καλούπι γραφίτη και στη συνέχεια έλασης ψυχρής ή ψυχρής επεξεργασίας. Η χάλκινη ράβδος χωρίς οξυγόνο που παράγεται είναι μια δομή χύτευσης με περιεκτικότητα σε οξυγόνο γενικά κάτω από 20 ppm. Λόγω των διαφορετικών διαδικασιών παραγωγής, υπάρχουν μεγάλες διαφορές σε πολλές πτυχές, όπως η οργανωτική δομή, η κατανομή της περιεκτικότητας σε οξυγόνο, η μορφή ακαθαρσιών και η διανομή.
1. Απόδοση σχεδίου
Η απόδοση έλξης των χάλκινων ράβδων σχετίζεται με πολλούς παράγοντες, όπως η περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες, η περιεκτικότητα και η κατανομή οξυγόνου, ο έλεγχος της διαδικασίας κ.λπ. Η απόδοση έλξης των χάλκινων ράβδων αναλύεται από τις παραπάνω πτυχές.
1. Η επίδραση της μεθόδου τήξης σε ακαθαρσίες όπως το S
Η συνεχής παραγωγή χύτευσης και έλασης χάλκινων ράβδων λιώνει κυρίως τις χάλκινες ράβδους μέσω της καύσης αερίου. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας καύσης, ορισμένες ακαθαρσίες μπορούν να μειωθούν σε κάποιο βαθμό μέσω οξείδωσης και εξάτμισης. Επομένως, η μέθοδος συνεχούς χύτευσης και έλασης έχει σχετικά χαμηλές απαιτήσεις σε πρώτες ύλες. Στην παραγωγή χάλκινων ράβδων χωρίς οξυγόνο, δεδομένου ότι ο επαγωγικός κλίβανος χρησιμοποιείται για τήξη, η «πατίνα» και οι «σπόροι χαλκού» στην επιφάνεια του ηλεκτρολυτικού χαλκού βασικά τήκονται στο υγρό χαλκού. Μεταξύ αυτών, το λιωμένο S έχει μεγάλη επίδραση στην πλαστικότητα των χάλκινων ράβδων χωρίς οξυγόνο και θα αυξήσει τον ρυθμό θραύσης έλξης του σύρματος.
2. Η είσοδος ακαθαρσιών κατά τη χύτευση
Κατά τη διαδικασία παραγωγής, η διαδικασία συνεχούς χύτευσης και έλασης χρειάζεται 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 έλασης, πρέπει να περάσει μέσα από τον κύλινδρο, με αποτέλεσμα να πέσει το σίδερο, κάτι που θα προκαλέσει εξωτερικά εγκλείσματα στη χάλκινη ράβδο. Η κύλιση των οξειδίων πάνω και κάτω από το δέρμα κατά τη διάρκεια της θερμής έλασης θα 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.
Τα O, S και P είναι στοιχεία που παράγουν ενώσεις με χαλκό. Στον λιωμένο χαλκό, το οξυγόνο μπορεί να διαλυθεί μερικώς, αλλά όταν ο χαλκός συμπυκνώνεται, το οξυγόνο είναι σχεδόν αδιάλυτο στον χαλκό. Το διαλυμένο οξυγόνο σε τηγμένη κατάσταση καθιζάνει ως ευτηκτικό οξείδιο χαλκού=και κατανέμεται στα όρια των κόκκων. Η εμφάνιση ευτηκτικής οξειδίου χαλκού-χαλκού μειώνει σημαντικά την πλαστικότητα του χαλκού.
Το θείο μπορεί να διαλυθεί σε λιωμένο χαλκό, αλλά σε θερμοκρασία δωματίου, η διαλυτότητά του σχεδόν μειώνεται στο μηδέν. Εμφανίζεται στα όρια των κόκκων με τη μορφή θειούχου χαλκού, που μειώνει σημαντικά την πλαστικότητα του χαλκού.
3. Μορφή κατανομής και επίδραση του οξυγόνου σε χάλκινες ράβδους χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο και χάλκινες ράβδους χωρίς οξυγόνο
Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο έχει σημαντική επίδραση στην απόδοση έλξης σύρματος των χάλκινων ράβδων χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο. Όταν η περιεκτικότητα σε οξυγόνο αυξάνεται στη βέλτιστη τιμή, ο ρυθμός θραύσης του σύρματος της χάλκινης ράβδου είναι ο χαμηλότερος. Αυτό συμβαίνει επειδή το οξυγόνο δρα ως σαρωτής στη διαδικασία αντίδρασης με τις περισσότερες ακαθαρσίες. Το μέτριο οξυγόνο ευνοεί επίσης την απομάκρυνση του υδρογόνου από το υγρό χαλκού, τη δημιουργία υπερχείλισης υδρατμών και τη μείωση του σχηματισμού πόρων. Η βέλτιστη περιεκτικότητα σε οξυγόνο παρέχει τις καλύτερες συνθήκες για τη διαδικασία σύρματος.
Κατανομή οξειδίων ράβδων χαλκού χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο: Στο αρχικό στάδιο στερεοποίησης σε συνεχή χύτευση, ο ρυθμός απαγωγής θερμότητας και η ομοιόμορφη ψύξη είναι οι κύριοι παράγοντες που καθορίζουν την κατανομή των οξειδίων των ράβδων χαλκού. Η ανομοιόμορφη ψύξη θα προκαλέσει ουσιαστικές διαφορές στην εσωτερική δομή της χάλκινης ράβδου, αλλά στην επακόλουθη θερμή επεξεργασία, οι στηλώδεις κρύσταλλοι συνήθως θα καταστραφούν, καθιστώντας τα σωματίδια οξειδίου του χαλκού λεπτά και ομοιόμορφα κατανεμημένα. Η τυπική κατάσταση που προκαλείται από τη συσσώρευση σωματιδίων οξειδίου είναι η κεντρική έκρηξη. Εκτός από την επίδραση της κατανομής των σωματιδίων οξειδίου, οι χάλκινες ράβδοι με μικρότερα σωματίδια οξειδίου εμφανίζουν καλύτερα χαρακτηριστικά έλξης σύρματος και τα μεγαλύτερα σωματίδια Cu2O είναι επιρρεπή να προκαλέσουν σημεία συγκέντρωσης τάσεων και θραύση.
Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο του χαλκού χωρίς οξυγόνο υπερβαίνει το πρότυπο, η χάλκινη ράβδος γίνεται εύθραυστη, η επιμήκυνση μειώνεται, η θύρα του σχεδίου τάνυσης εμφανίζεται σκούρο κόκκινο και η κρυσταλλική δομή είναι χαλαρή. Όταν η περιεκτικότητα σε οξυγόνο υπερβαίνει τα 8 ppm, η απόδοση της διαδικασίας επιδεινώνεται, γεγονός που εκδηλώνεται ως σημαντική αύξηση του ρυθμού σπασμένων ράβδων και συρμάτων κατά τη χύτευση και το τέντωμα. Αυτό συμβαίνει επειδή το οξυγόνο μπορεί να αντιδράσει με τον χαλκό για να σχηματίσει μια εύθραυστη φάση οξειδίου του χαλκού, σχηματίζοντας ένα ευτηκτικό οξείδιο χαλκού-χαλκού, το οποίο κατανέμεται στο όριο με 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.
4. Επίδραση υδρογόνου
Στην ανοδική συνεχή χύτευση, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο ελέγχεται σε χαμηλό επίπεδο και οι παρενέργειες των οξειδίων μειώνονται σημαντικά, αλλά η επίδραση του υδρογόνου γίνεται πιο σημαντικό πρόβλημα. Μετά την αναρρόφηση, υπάρχει μια αντίδραση ισορροπίας στο τήγμα: H2O(g)=[O]+2[H];
Το αέριο και η χαλαρότητα σχηματίζονται από την καθίζηση και τη συσσωμάτωση του υδρογόνου από το υπερκορεσμένο διάλυμα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κρυστάλλωσης. Το υδρογόνο που καταβυθίζεται πριν από την κρυστάλλωση μπορεί να μειώσει το οξείδιο του χαλκού για να δημιουργήσει φυσαλίδες νερού. Δεδομένου ότι το χαρακτηριστικό της χύτευσης προς τα πάνω είναι η κρυστάλλωση του υγρού χαλκού από πάνω προς τα κάτω, το σχήμα του υγρού που σχηματίζεται είναι περίπου κωνικό. Το αέριο που απελευθερώνεται πριν κρυσταλλωθεί το υγρό χαλκού μπλοκάρεται στη δομή στερεοποίησης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επίπλευσης και σχηματίζονται πόροι στη χυτή ράβδο κατά την κρυστάλλωση. Όταν η περιεκτικότητα σε αέριο του ανοδικού μολύβδου είναι μικρή, το υδρογόνο που απελευθερώνεται υπάρχει στο όριο των κόκκων, σχηματίζοντας χαλαρότητα. όταν η περιεκτικότητα σε αέριο είναι υψηλή, συγκεντρώνεται σε πόρους. Επομένως, οι πόροι και η χαλαρότητα σχηματίζονται τόσο από το υδρογόνο όσο και από τους υδρατμούς.
Το υδρογόνο προέρχεται από διάφορους κρίκους διεργασιών στην ανοδική διαδικασία παραγωγής μολύβδου, όπως η «πατίνα» της πρώτης ύλης ηλεκτρολυτικό χαλκό, το βοηθητικό υλικό κάρβουνο**, το κλιματικό περιβάλλον** και ο κρυσταλλοποιητής γραφίτη δεν στεγνώνει. Επομένως, η επιφάνεια του υγρού χαλκού στον κλίβανο τήξης θα πρέπει να καλύπτεται με ψημένο κάρβουνο και ο ηλεκτρολυτικός χαλκός θα πρέπει να προσπαθεί να αφαιρέσει την «πατίνα», τα «χάλκινα φασόλια» και τα «αυτιά», κάτι που είναι πολύ σημαντικό για τη βελτίωση της ποιότητας του Χάλκινες ράβδοι χωρίς οξυγόνο.
Στη διαδικασία συνεχούς χύτευσης και έλασης, χρησιμοποιείται συχνά μέτριος έλεγχος της περιεκτικότητας σε οξυγόνο για τον έλεγχο του υδρογόνου. Cu2O+ H2= 2Cu+ H2O
Δεδομένου ότι το υγρό χαλκού κρυσταλλώνεται από κάτω προς τα πάνω κατά τη διαδικασία χύτευσης, οι υδρατμοί που παράγονται από το οξυγόνο και το υδρογόνο στο υγρό χαλκού μπορεί εύκολα να επιπλέει και να τρέξει μακριά και το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου στο υγρό χαλκού μπορεί να αφαιρεθεί αποτελεσματικά. Η επίδραση στη χάλκινη ράβδο είναι μικρή.
