Forskellen mellem ydeevnen af kobberstang med lavt iltindhold og iltfri kobberstang
Kobberstang er det vigtigste råmateriale i kabelindustrien. Der er to hovedproduktionsmetoder: kontinuerlig støbning og valsning og opadgående kontinuerlig støbning. Der er mange metoder til fremstilling af iltfattige kobberstænger ved kontinuerlig støbning og valsning. Karakteristikaene er, at efter at metallet er smeltet i den vertikale ovn, passerer kobbervæsken gennem isoleringsovnen, slisken og tragten og kommer ind i det lukkede formhulrum fra hælderøret. Den afkøles med en stor afkølingsintensitet for at danne en støbt barre og rulles derefter flere gange. Den producerede kobberstang med lavt iltindhold er en varmforarbejdet struktur. Den oprindelige støbestruktur er blevet brudt, og iltindholdet er generelt mellem 200 og 400 ppm. Iltfri kobberstænger er stort set alle produceret i Kina ved opadgående kontinuerlig støbning. Efter at metallet er smeltet i induktionsovnen, støbes det gennem en grafitform og derefter koldvalset eller koldt behandlet. Den fremstillede iltfri kobberstang er en støbestruktur med et oxygenindhold generelt under 20 ppm. På grund af forskellige fremstillingsprocesser er der store forskelle i mange aspekter såsom organisationsstruktur, iltindholdsfordeling, urenhedsform og fordeling.
1. Tegneforestilling
Træningsydelsen af kobberstænger er relateret til mange faktorer, såsom urenhedsindhold, oxygenindhold og fordeling, proceskontrol osv. Trækydelsen af kobberstænger analyseres ud fra ovenstående aspekter.
1. Smeltemetodens indflydelse på urenheder såsom S
Den kontinuerlige støbning og valsning af kobberstænger smelter hovedsageligt kobberstængerne gennem gasforbrænding. Under forbrændingsprocessen kan nogle urenheder reduceres til en vis grad gennem oxidation og fordampning. Derfor stiller strengstøbnings- og valsemetoden relativt lave krav til råmaterialer. Ved fremstilling af iltfri kobberstænger, da induktionsovnen bruges til smeltning, smeltes "patinaen" og "kobberbønnerne" på overfladen af elektrolytisk kobber stort set ind i kobbervæsken. Blandt dem har det smeltede S en stor indflydelse på plasticiteten af iltfri kobberstænger og vil øge trådtrækningsbrudhastigheden.
2. Indtrængen af urenheder under støbning
Under produktionsprocessen skal den kontinuerlige støbe- og valseproces overføre kobbervæske gennem isoleringsovnen, slisken og tragten, hvilket er relativt let at forårsage afskalning af ildfaste materialer. Under valseprocessen skal det passere gennem valsen, hvilket får jernet til at falde af, hvilket vil forårsage eksterne indeslutninger til kobberstangen. Rulningen af oxider på og under huden under varmvalsning vil have en negativ effekt på trådtrækningen af iltfattige stænger. Produktionsprocessen for den opadgående kontinuerlige støbemetode er relativt kort. Kobbervæsken fuldendes af den neddykkede strøm i fugeovnen, som har ringe indflydelse på det ildfaste materiale. Krystalliseringen udføres i grafitformen, så der er færre forureningskilder, der kan opstå i processen og færre muligheder for at urenheder trænger ind.
O, S og P er grundstoffer, der producerer forbindelser med kobber. I smeltet kobber kan oxygen være delvist opløst, men når kobber kondenserer, er oxygen næsten uopløseligt i kobber. Den opløste oxygen i smeltet tilstand udfældes som kobber=kobberoxid-eutektikum og fordeles ved korngrænserne. Udseendet af kobber-kobberoxid-eutektikum reducerer kobberets plasticitet betydeligt.
Svovl kan opløses i smeltet kobber, men ved stuetemperatur er dets opløselighed næsten reduceret til nul. Det optræder ved korngrænserne i form af kobber(II)sulfid, hvilket reducerer kobberets plasticitet betydeligt.
3. Fordelingsform og påvirkning af ilt i iltfattige kobberstænger og iltfrie kobberstænger
Iltindholdet har en betydelig effekt på trådtrækydelsen af kobberstænger med lavt iltindhold. Når iltindholdet stiger til den optimale værdi, er kobberstangens trådbrudhastighed den laveste. Dette skyldes, at ilt virker som et rensemiddel i processen med at reagere med de fleste urenheder. Moderat oxygen er også befordrende for at fjerne brint fra kobbervæsken, generere vanddampoverløb og reducere dannelsen af porer. Det optimale iltindhold giver de bedste betingelser for trådtrækningsprocessen.
Fordeling af iltfattige kobberstavoxider: I den indledende fase af størkning i kontinuerlig støbning er varmeafledningshastigheden og ensartet afkøling de vigtigste faktorer, der bestemmer fordelingen af kobberstavoxider. Ujævn afkøling vil forårsage væsentlige forskelle i kobberstangens indre struktur, men ved efterfølgende varmbehandling vil de søjleformede krystaller normalt blive ødelagt, hvilket gør kobberoxidpartiklerne fine og jævnt fordelt. Den typiske situation forårsaget af aggregering af oxidpartikler er central sprængning. Ud over påvirkningen af oxidpartikelfordelingen viser kobberstænger med mindre oxidpartikler bedre trådtræksegenskaber, og større Cu2O-partikler er tilbøjelige til at forårsage stresskoncentrationspunkter og brud.
Iltindholdet i iltfrit kobber overstiger standarden, kobberstangen bliver skør, forlængelsen aftager, strækningsmønsterporten fremstår mørkerød, og den krystallinske struktur er løs. Når oxygenindholdet overstiger 8ppm, forringes procesydelsen, hvilket kommer til udtryk som en signifikant stigning i hastigheden af knækkede stænger og tråde under støbning og strækning. Dette skyldes, at oxygen kan reagere med kobber for at danne en skør fase af kobber(II)oxid, der danner et kobber-kobber(II)oxid-eutektikum, som er fordelt i grænsen med en netværksstruktur. Denne sprøde fase har høj hårdhed og vil adskilles fra kobberlegemet under kold deformation, hvilket resulterer i et fald i kobberstangens mekaniske egenskaber og let brud ved efterfølgende bearbejdning. Højt iltindhold kan også føre til et fald i ledningsevnen af iltfri kobberstænger. Derfor skal den opadgående kontinuerlige støbeproces og produktkvalitet kontrolleres strengt.
4. Effekt af brint
Ved opadgående strengstøbning styres iltindholdet på et lavt niveau, og bivirkningerne af oxider reduceres kraftigt, men virkningen af brint bliver et mere væsentligt problem. Efter sugning sker der en ligevægtsreaktion i smelten: H2O(g)=[O]+2[H];
Gas og løshed dannes ved udfældning og aggregering af brint fra den overmættede opløsning under krystallisationsprocessen. Det hydrogen, der udfældes før krystallisation, kan reducere kobber(II)oxid for at generere vandbobler. Da det karakteristiske ved opadgående støbning er krystallisation af kobbervæske fra top til bund, er formen af den dannede væske tilnærmelsesvis konisk. Gassen, der frigives, før kobbervæsken krystalliserer, blokeres i størkningsstrukturen under flydeprocessen, og der dannes porer i støbestangen under krystallisation. Når gasindholdet i det opadgående bly er lille, eksisterer det frigivne brint ved korngrænsen og danner løshed; når gasindholdet er højt, samler det sig i porer. Derfor dannes porer og løshed af både brint og vanddamp.
Brint kommer fra forskellige procesled i den opadgående blyproduktionsproces, såsom "patinaen" af råmaterialet elektrolytisk kobber, hjælpematerialet trækul**, klimamiljøet**, og grafitkrystallisatoren er ikke tørret. Derfor skal overfladen af kobbervæsken i smelteovnen dækkes med bagt trækul, og det elektrolytiske kobber skal forsøge at fjerne "patina", "kobberbønner" og "ører", hvilket er meget vigtigt for at forbedre kvaliteten af iltfri kobberstænger.
I den kontinuerlige støbe- og valseproces anvendes ofte moderat kontrol af iltindholdet til at kontrollere brint. Cu2O+ H2= 2Cu+ H2O
Da kobbervæsken krystalliserer fra bund til top under støbeprocessen, kan vanddampen, der dannes af ilt og brint i kobbervæsken, let flyde op og løbe væk, og det meste af brinten i kobbervæsken kan effektivt fjernes, så indvirkningen på kobberstangen er lille.
