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铜业知识总结之稀土添加剂对上引铸造无氧铜

2019-03-05 18:47:55 | 来源: 娱乐

铜业知识总结之稀土添加剂对上引铸造无氧铜杆导电性能影响。播报有色会议报道、2017年有色会议通知,在这里,热烈欢迎大家的加入。

稀土添加剂对上引铸造无氧铜杆导电性能影响?稀土添加剂除了对上引铸造无氧铜杆导电性能影响,还有哪些影响呢?稀土添加剂除了在上引铸造无氧铜杆中有应用,也在磁性材料、玻璃陶瓷、石油化工、轻工纺织、农林医药等方面得到了广泛的应用。无氧铜杆是生产优质电线电缆的基础材料之一。上引铸造无氧铜杆是一种高新技术,具有炉体密封性好、铸杆直径小、生产效率高等优点,当然也有比可避免的缺陷。例如上引铸造无氧铜杆上引铸造无氧铜杆,从而造成了铜杆上引断裂,使上引过程无法进行。那么我们现在言归正传,来介绍下稀土添加剂对上引铸造无氧铜杆导电性能影响。

无氧铜杆

上引铸造无氧铜杆的生产线:该生产线主要包括熔炼炉、保温炉、结晶器,牵引装置、振打装贯、提升机构、收线装置等。

上引铸造无氧铜杆的生产线

上引铸造无氧铜杆的铸造原理:上引法铸造原理如图所表示。呆温炉中的铜液通过结晶器液流孔注入结晶器,当引杆伸向结晶器内时,由于引杆温度低,铜液在端部结晶凝固形成铜杆。当引杆被向上牵引时,铜液下断地从液流孔注入结品器、由于冷却水的怍用,结晶不断实现,形成了连续的铜杆。

上引铸造无氧铜杆的铸造原理

上引铸造无氧铜杆的生产流程:熔炼炉、保温炉采用组合式有芯工频感电炉,烙炼炉中铜液直接转移到保温炉中。保温炉上装有结晶器,铸造铜扞由牵引装置向上牵引(控制俦造速度)。提升机构控制结晶器升降。振打装置按一定频率振打,改善结晶组织。收线装置将铜杆成品卷盘。

上引铸造无氧铜杆的特点:上引法连铸过裎中,金属是自上而下凝固的,所以形成的液穴位置与形状恰恰与一般的上口浇铸相反。

上引铸造设备无氧铜杆现场

稀土添加剂对上引铸造无氧铜杆导电性能影响?

无氧铜杆是生产优质电线电缆的基础材料之一,它不仅需要有良好的力学性能,而且还应当具备有良好的导电性能。目前,国内的无氧铜杆生产厂家大都采用电解铜作为原料,这正是为了确保无氧铜杆良好的导电性。但为了降低生产成本,提高产品的市场竞争能力,有些厂家便掺入一定比例的紫杂铜生产无氧铜杆,结果不是影响拉丝的塑性,就是导致电阻超标,究其原因,便是紫杂铜中的某些杂质元素所致。众所周知,所有杂质均不同程度地影响导电性,一般情况下,固溶于铜的元素影响较大,而呈第二相析出的元素影响较小。因此,尽管紫杂铜中的杂质元素不高,但却能严重地影响铜的导电性(如磷、砷、铅、铋等)。那么,几乎不固溶于铜的稀土添加剂却具有良好的除去铜中杂质的作用。其主要机理为,稀土添加剂能与铜中的铅、铋、磷等低熔点杂质元素起作用,形成高熔点的稀土化合物和金属化合物,由于它们的熔点均比铜的熔点高,因此在熔炼过程中可保持固体状态,与熔渣一道由铜液中排出,从而达到去除铜液中杂质的目的。据此,我们全部采用紫导铜作为炉料,并加入适量的稀土添加剂生产的上引铸造无氧铜杆,经测试其导电率仍然可以达到96%IACS以上。由此可见,稀土添加剂由于能较好的去除铜液中的有害杂质,从而改善了紫杂铜无氧铜杆的导电性。

上引铸造无氧铜杆生产线

稀土添加剂对上引铸造无氧铜杆其它性能影响?

1、稀土添加剂对上引无氧铜杆的除气作用:上引铸造无氧铜杆的基本过程即熔炼炉中的铜液由过槽移至保温炉,在保温炉的上方接入石墨结晶器,并在一定的牵引力作用下,铜液上引至结晶器而凝固成杆,这便是上引铸造无氧铜杆的基本原理。由此可见,与一般的敞流浇铸比较,上引铸造由于其密封性能较好,因此从环境中吸收气体的可能性很小,所以一般来说无氧铜杆的含气量较少。然而,从图1中也不难看出,一旦气体进入保温炉中却又很难排出,一般呈分散气孔的形式存在于铸杆中,所以在上引铸造过程中必须杜绝气体进入熔体。但在实际生产中要做到这一点是不大可能的,因为气体来源于氢气、氧气、水蒸气、一氧化碳以及二氧化碳等,它们既可随炉料带入;也可由工艺操作不当而引起。由此可见,在上引铸造中除了加强工艺操作外,还必须做好精炼工作。试验表明,选择稀土添加剂作为上引铸造的精炼剂是适宜的。这是由于一方面稀土与氧的亲和力远大于铜与氧的亲和力;另一方面还能与其生成高熔点的稀土氧化物,其密度也要比铜液小得多,它将呈固相上浮于铜液表面而进入渣相,这便是稀土添加剂能脱氧的理论依据。观察加入稀土添加剂前后的无氧铜杆断面发现,加入前,无氧铜杆断面的气孔分散地分布于柱状晶和中心等轴晶交界的环形区域内;而加入后的无氧铜杆的断面则无规律地存在极少量的气孔。由此可见,稀土添加剂在上引铸造无氧铜杆中具有较好的脱氧效果。

2、稀土添加剂对上引铸造无氧铜杆组织性能影响:与一般的上口敞流浇铸相反,上引铸造无氧铜杆是自上而下凝固,其形成的液穴形状则呈倒锥形。

铜业知识总结之稀土添加剂对上引铸造无氧铜

由于上引无氧铜杆的直径较小(一般为112mm~16mm),结晶冷却速度较快,因此无氧铜杆边部与中部的温度梯度小。由此,其液穴较浅,且呈扁平状,终导致铸杆中部的等轴晶区很小,其结晶组织大都为柱状晶。众所周知,柱状晶区的脆性较大,尤其是在柱状晶的交界面上由于富聚杂质就更脆,在冷加工变形时就很容易沿交界面破裂。因此这种组织的上引铸造则很难满足后道拉伸工序的要求,往往导致拉丝断裂。再观察加入稀土添加剂后的无氧铜杆断面,发现晶粒获得了明显的细化,且基本上消除了柱状晶区,即大部分为均匀、细小的等轴晶。究其原因,主要是因为稀土添加剂能与铜液中的某些低熔点杂质形成难熔化合物并呈弥散状态所致。其次,这些难熔化合物的某些极微细颗粒常悬浮于熔体之中而成为弥散的结晶核心,由于晶粒数目显著增多,晶粒则因此而获得了细化。这可能是稀土添加剂能抑制柱状晶的生长和细化晶粒的作用机理。而将此种组织的无氧铜杆做拉丝试验,即使拉至0.08mm也不至于拉断。由此可以看出,经稀土添加剂变质后,无氧铜杆的拉伸性能获得了较好的改善。

稀土添加剂对上引铸造无氧铜杆的作用:

1、稀土添加剂由于具有较好的脱氧作用,且能去除铜液中的有害杂质,从而纯化了铜液,并由此改善和提高了用紫杂铜生产的无氧铜杆的导电性。

2、稀土添加剂能有效地细化晶粒和改善结晶组织,特别是消除无氧铜杆柱状晶的效果明显。

3、稀土添加剂的加入方法简单、工艺操作方便,无毒、无害,不腐蚀工具和设备,且添加剂量小,在上引铸造无氧铜杆中的加入量一般以熔体的0.15%~0.2%为宜。

稀土添加剂在上引铸造无氧铜杆中的加入方法:采用铜杆夹持稀土添加剂,并将其插入熔炼炉中,熔化后用青木搅拌,加入方式为连续加入,即每小时加入量为0.22~0.3kg,熔炼炉与保温炉均用木炭覆盖,其上引无氧铜杆的工艺参数如表1所示。

铸造温度/℃铸造速度/mm/min-1 冷却水压/MPa

1155~~2600.2~0.3

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