A diferença entre o desempenho da barra de cobre com baixo teor de oxigênio e da barra de cobre sem oxigênio
A barra de cobre é a principal matéria-prima da indústria de cabos. Existem dois métodos principais de produção: fundição e laminação contínua e fundição contínua ascendente. Existem muitos métodos para produzir barras de cobre com baixo teor de oxigênio por fundição e laminação contínuas. As características são que, após o metal ser derretido no forno vertical, o líquido de cobre passa pelo forno de isolamento, calha e distribuidor e entra na cavidade do molde fechado do tubo de vazamento. Ele é resfriado com uma grande intensidade de resfriamento para formar um tarugo fundido e, em seguida, laminado várias vezes. A barra de cobre com baixo teor de oxigênio produzida é uma estrutura processada a quente. A estrutura de fundição original foi quebrada e o teor de oxigênio está geralmente entre 200 e 400 ppm. As barras de cobre sem oxigênio são basicamente todas produzidas na China por fundição contínua ascendente. Após o metal ser derretido no forno de indução, ele é fundido através de um molde de grafite e, em seguida, laminado a frio ou processado a frio. A barra de cobre sem oxigênio produzida é uma estrutura de fundição com um teor de oxigênio geralmente abaixo de 20 ppm. Devido aos diferentes processos de fabricação, há grandes diferenças em muitos aspectos, como estrutura organizacional, distribuição do conteúdo de oxigênio, forma e distribuição de impurezas.
1. Desempenho de desenho
O desempenho de trefilação de barras de cobre está relacionado a muitos fatores, como teor de impurezas, teor e distribuição de oxigênio, controle do processo, etc. O desempenho de trefilação de barras de cobre é analisado a partir dos aspectos acima.
1. A influência do método de fusão em impurezas como S
A produção contínua de fundição e laminação de barras de cobre derrete principalmente as barras de cobre por meio da combustão de gás. Durante o processo de combustão, algumas impurezas podem ser reduzidas até certo ponto por meio da oxidação e volatilização. Portanto, o método contínuo de fundição e laminação tem requisitos relativamente baixos para matérias-primas. Na produção de barras de cobre sem oxigênio, uma vez que o forno de indução é usado para fusão, a "pátina" e os "grãos de cobre" na superfície do cobre eletrolítico são basicamente derretidos no líquido de cobre. Entre eles, o S derretido tem grande influência na plasticidade das barras de cobre sem oxigênio e aumentará a taxa de quebra do trefilado.
2. Entrada de impurezas durante a fundição
Durante o processo de produção, o processo de fundição e laminação contínua precisa transferir o líquido de cobre através do forno de isolamento, calha e distribuidor, o que é relativamente fácil de causar o descascamento de materiais refratários. Durante o processo de laminação, ele precisa passar pelo rolo, fazendo com que o ferro caia, o que causará inclusões externas na barra de cobre. A laminação de óxidos sobre e sob a pele durante a laminação a quente terá um efeito adverso no trefilamento de barras de baixo oxigênio. O processo de produção do método de fundição contínua ascendente é relativamente curto. O líquido de cobre é completado pelo fluxo submerso no forno de junta, que tem pouco impacto no material refratário. A cristalização é realizada no molde de grafite, portanto, há menos fontes de poluição que podem ser geradas no processo e menos oportunidades para a entrada de impurezas.
O, S e P são elementos que produzem compostos com cobre. No cobre fundido, o oxigênio pode ser parcialmente dissolvido, mas quando o cobre se condensa, o oxigênio é quase insolúvel em cobre. O oxigênio dissolvido no estado fundido precipita como cobre=óxido cuproso eutético e é distribuído nos limites dos grãos. O aparecimento de cobre-óxido cuproso eutético reduz significativamente a plasticidade do cobre.
O enxofre pode ser dissolvido em cobre fundido, mas à temperatura ambiente, sua solubilidade é quase reduzida a zero. Ele aparece nos contornos de grãos na forma de sulfeto cuproso, o que reduz significativamente a plasticidade do cobre.
3. Forma de distribuição e influência do oxigênio em barras de cobre com baixo teor de oxigênio e barras de cobre sem oxigênio
O teor de oxigênio tem um efeito significativo no desempenho de trefilação de fios de barras de cobre com baixo teor de oxigênio. Quando o teor de oxigênio aumenta para o valor ideal, a taxa de quebra de fios da barra de cobre é a mais baixa. Isso ocorre porque o oxigênio atua como um eliminador no processo de reação com a maioria das impurezas. O oxigênio moderado também é propício para remover hidrogênio do líquido de cobre, gerando transbordamento de vapor de água e reduzindo a formação de poros. O teor ideal de oxigênio fornece as melhores condições para o processo de trefilação.
Distribuição de óxidos de barras de cobre com baixo teor de oxigênio: No estágio inicial de solidificação em fundição contínua, a taxa de dissipação de calor e o resfriamento uniforme são os principais fatores que determinam a distribuição de óxidos de barras de cobre. O resfriamento desigual causará diferenças essenciais na estrutura interna da barra de cobre, mas no processamento a quente subsequente, os cristais colunares geralmente serão destruídos, tornando as partículas de óxido cuproso finas e uniformemente distribuídas. A situação típica causada pela agregação de partículas de óxido é a ruptura central. Além da influência da distribuição de partículas de óxido, barras de cobre com partículas de óxido menores apresentam melhores características de trefilação, e partículas maiores de Cu2O são propensas a causar pontos de concentração de tensão e quebra.
O teor de oxigênio do cobre sem oxigênio excede o padrão, a barra de cobre se torna quebradiça, o alongamento diminui, a porta do padrão de alongamento parece vermelho escuro e a estrutura cristalina fica solta. Quando o teor de oxigênio excede 8 ppm, o desempenho do processo se deteriora, o que se manifesta como um aumento significativo na taxa de hastes e fios quebrados durante a fundição e o alongamento. Isso ocorre porque o oxigênio pode reagir com o cobre para formar uma fase quebradiça de óxido cuproso, formando um eutético de óxido de cobre-cuproso, que é distribuído no limite com uma estrutura de rede. Esta fase quebradiça tem alta dureza e se separará do corpo de cobre durante a deformação a frio, resultando em uma diminuição nas propriedades mecânicas da barra de cobre e fácil fratura no processamento subsequente. O alto teor de oxigênio também pode levar a uma diminuição na condutividade das barras de cobre sem oxigênio. Portanto, o processo de fundição contínua ascendente e a qualidade do produto devem ser estritamente controlados.
4. Efeito do hidrogênio
Na fundição contínua ascendente, o teor de oxigênio é controlado em um nível baixo, e os efeitos colaterais dos óxidos são bastante reduzidos, mas o efeito do hidrogênio se torna um problema mais significativo. Após a sucção, há uma reação de equilíbrio no fundido: H2O(g)=[O]+2[H];
Gás e frouxidão são formados pela precipitação e agregação de hidrogênio da solução supersaturada durante o processo de cristalização. O hidrogênio precipitado antes da cristalização pode reduzir o óxido cuproso para gerar bolhas de água. Como a característica da fundição ascendente é a cristalização do líquido de cobre de cima para baixo, o formato do líquido formado é aproximadamente cônico. O gás liberado antes da cristalização do líquido de cobre é bloqueado na estrutura de solidificação durante o processo de flutuação, e poros são formados na haste fundida durante a cristalização. Quando o conteúdo de gás do chumbo ascendente é pequeno, o hidrogênio liberado existe no limite do grão, formando frouxidão; quando o conteúdo de gás é alto, ele se reúne em poros. Portanto, poros e frouxidão são formados por hidrogênio e vapor de água.
O hidrogênio vem de vários elos de processo no processo de produção de chumbo ascendente, como a "pátina" da matéria-prima cobre eletrolítico, o material auxiliar carvão**, o ambiente climático** e o cristalizador de grafite não é seco. Portanto, a superfície do líquido de cobre no forno de fusão deve ser coberta com carvão cozido, e o cobre eletrolítico deve tentar remover a "pátina", "grãos de cobre" e "orelhas", o que é muito importante para melhorar a qualidade das hastes de cobre sem oxigênio.
No processo de fundição e laminação contínua, o controle moderado do teor de oxigênio é frequentemente usado para controlar o hidrogênio. Cu2O+ H2= 2Cu+ H2O
Como o líquido de cobre cristaliza de baixo para cima durante o processo de fundição, o vapor de água gerado pelo oxigênio e hidrogênio no líquido de cobre pode facilmente flutuar e escapar, e a maior parte do hidrogênio no líquido de cobre pode ser efetivamente removido, então o impacto na barra de cobre é pequeno.
