Razlika između performansi bakrene šipke s niskim sadržajem kisika i bakrene šipke bez kisika
Bakrena šipka glavna je sirovina u industriji kabela. Postoje dvije glavne metode proizvodnje: kontinuirano lijevanje i valjanje i kontinuirano lijevanje prema gore. Postoje mnoge metode za proizvodnju bakrenih šipki s niskim sadržajem kisika kontinuiranim lijevanjem i valjanjem. Karakteristike su da nakon što se metal rastali u vertikalnoj peći, bakrena tekućina prolazi kroz izolacijsku peć, žlijeb i ulivni spremnik i ulazi u zatvorenu šupljinu kalupa iz cijevi za izlijevanje. Hladi se velikim intenzitetom hlađenja kako bi se formirala lijevana gredica, a zatim se više puta valja. Proizvedena bakrena šipka s niskim sadržajem kisika je toplo obrađena struktura. Izvorna struktura odljevka je slomljena, a sadržaj kisika je općenito između 200 i 400 ppm. Bakrene šipke bez kisika uglavnom se proizvode u Kini kontinuiranim lijevanjem prema gore. Nakon što se metal rastali u indukcijskoj peći, lijeva se kroz grafitni kalup, a zatim se hladno valja ili hladno obrađuje. Proizvedena bakrena šipka bez kisika je odljevena struktura sa sadržajem kisika općenito ispod 20 ppm. Zbog različitih proizvodnih procesa, postoje velike razlike u mnogim aspektima kao što su organizacijska struktura, raspodjela sadržaja kisika, oblik i distribucija nečistoća.
1. Izvedba crteža
Učinkovitost izvlačenja bakrenih šipki povezana je s mnogim čimbenicima, kao što su sadržaj nečistoća, sadržaj i raspodjela kisika, kontrola procesa itd. Učinak izvlačenja bakrenih šipki analizira se s gornjih aspekata.
1. Utjecaj metode taljenja na nečistoće kao što je S
Proizvodnja kontinuiranog lijevanja i valjanja bakrenih šipki uglavnom topi bakrene šipke izgaranjem plina. Tijekom procesa izgaranja, neke se nečistoće mogu smanjiti do određene mjere kroz oksidaciju i isparavanje. Stoga metoda kontinuiranog lijevanja i valjanja ima relativno niske zahtjeve za sirovinama. U proizvodnji bakrenih šipki bez kisika, budući da se za taljenje koristi indukcijska peć, "patina" i "bakrena zrna" na površini elektrolitičkog bakra uglavnom se tope u bakrenu tekućinu. Među njima, rastopljeni S ima veliki utjecaj na plastičnost bakrenih šipki bez kisika i povećat će stopu lomljenja žice za izvlačenje.
2. Ulazak nečistoća tijekom lijevanja
Tijekom proizvodnog procesa, proces kontinuiranog lijevanja i valjanja treba prenijeti bakrenu tekućinu kroz izolacijsku peć, žlijeb i ulivni lijevak, što relativno lako uzrokuje ljuštenje vatrostalnih materijala. Tijekom procesa valjanja, treba proći kroz valjak, uzrokujući da željezo padne, što će uzrokovati vanjske inkluzije na bakrenoj šipki. Valjanje oksida na i ispod kože tijekom vrućeg valjanja imat će negativan učinak na izvlačenje žice šipki s niskim sadržajem kisika. Proizvodni proces uzlazne metode kontinuiranog lijevanja je relativno kratak. Bakrena tekućina se dovršava potopljenim protokom u zajedničkoj peći, koji ima mali utjecaj na vatrostalni materijal. Kristalizacija se provodi u grafitnom kalupu, tako da postoji manje izvora onečišćenja koji se mogu generirati u procesu i manje mogućnosti za ulazak nečistoća.
O, S i P su elementi koji stvaraju spojeve s bakrom. U rastaljenom bakru kisik može biti djelomično otopljen, ali kada se bakar kondenzira, kisik je gotovo netopljiv u bakru. Otopljeni kisik u rastaljenom stanju precipitira kao bakar=bakrov oksid eutektik i raspoređuje se na granicama zrna. Pojava eutektike bakrenog bakrenog oksida značajno smanjuje plastičnost bakra.
Sumpor se može otopiti u rastaljenom bakru, ali na sobnoj temperaturi njegova je topljivost gotovo nula. Pojavljuje se na granicama zrna u obliku bakrenog sulfida, što značajno smanjuje plastičnost bakra.
3. Oblik distribucije i utjecaj kisika u bakrenim šipkama s niskim sadržajem kisika i bakrenim šipkama bez kisika
Sadržaj kisika ima značajan učinak na izvlačenje žice bakrenih šipki s niskim sadržajem kisika. Kada se sadržaj kisika poveća na optimalnu vrijednost, stopa loma žice bakrene šipke je najmanja. To je zato što kisik djeluje kao čistač u procesu reakcije s većinom nečistoća. Umjereni kisik također pogoduje uklanjanju vodika iz bakrene tekućine, stvarajući preljev vodene pare i smanjujući stvaranje pora. Optimalan sadržaj kisika osigurava najbolje uvjete za proces izvlačenja žice.
Raspodjela oksida bakrene šipke s niskim sadržajem kisika: U početnoj fazi skrućivanja u kontinuiranom lijevanju, brzina rasipanja topline i ravnomjerno hlađenje glavni su čimbenici koji određuju distribuciju oksida bakrene šipke. Neravnomjerno hlađenje uzrokovat će bitne razlike u unutarnjoj strukturi bakrene šipke, ali u kasnijoj vrućoj obradi, stupčasti kristali će obično biti uništeni, čineći čestice bakrenog oksida finim i ravnomjerno raspoređenim. Tipična situacija uzrokovana nakupljanjem čestica oksida je centralno pucanje. Osim utjecaja raspodjele čestica oksida, bakrene šipke s manjim česticama oksida pokazuju bolje karakteristike izvlačenja žice, a veće čestice Cu2O sklone su stvaranju točaka koncentracije naprezanja i lomova.
Sadržaj kisika u bakru bez kisika premašuje standard, bakrena šipka postaje krta, istezanje se smanjuje, otvor uzorka istezanja izgleda tamnocrven, a kristalna struktura je labava. Kada sadržaj kisika prijeđe 8 ppm, izvedba procesa se pogoršava, što se očituje kao značajno povećanje stope lomljenja šipki i žica tijekom lijevanja i istezanja. To je zato što kisik može reagirati s bakrom i formirati krtu fazu bakrovog oksida, stvarajući eutektik bakar-bakrov oksid, koji je raspoređen na granici s mrežnom strukturom. Ova krta faza ima visoku tvrdoću i odvojit će se od bakrenog tijela tijekom hladne deformacije, što će rezultirati smanjenjem mehaničkih svojstava bakrene šipke i lakim lomom u daljnjoj obradi. Visok sadržaj kisika također može dovesti do smanjenja vodljivosti bakrenih šipki bez kisika. Stoga se kontinuirani proces lijevanja prema gore i kvaliteta proizvoda moraju strogo kontrolirati.
4. Učinak vodika
U uzlaznom kontinuiranom lijevanju, sadržaj kisika se kontrolira na niskoj razini, a nuspojave oksida su uvelike smanjene, ali učinak vodika postaje značajniji problem. Nakon usisavanja dolazi do ravnotežne reakcije u talini: H2O(g)=[O]+2[H];
Plin i rastresitost nastaju taloženjem i agregacijom vodika iz prezasićene otopine tijekom procesa kristalizacije. Vodik istaložen prije kristalizacije može reducirati bakrov oksid i stvoriti vodene mjehuriće. Budući da je karakteristika lijevanja prema gore kristalizacija bakrene tekućine od vrha prema dolje, oblik formirane tekućine je približno stožast. Plin koji se oslobodi prije kristalizacije bakrene tekućine blokira se u strukturi skrućivanja tijekom plutajućeg procesa, a pore se stvaraju u lijevanoj šipki tijekom kristalizacije. Kada je sadržaj plina u uzlaznom vodniku mali, oslobođeni vodik postoji na granici zrna, stvarajući labavost; kada je sadržaj plina visok, skuplja se u pore. Stoga pore i rastresitost stvaraju i vodik i vodena para.
Vodik dolazi iz različitih procesnih karika u procesu proizvodnje olova prema gore, kao što je "patina" sirovog elektrolitskog bakra, pomoćnog materijala ugljena**, klimatskog okruženja** i grafitni kristalizator nije osušen. Stoga bi površinu bakrene tekućine u peći za taljenje trebalo prekriti pečenim ugljenom, a elektrolitički bakar trebao bi pokušati ukloniti "patinu", "bakrena zrna" i "uši", što je vrlo važno za poboljšanje kvalitete bakrene šipke bez kisika.
U procesu kontinuiranog lijevanja i valjanja, umjerena kontrola sadržaja kisika često se koristi za kontrolu vodika. Cu2O+ H2= 2Cu+ H2O
Budući da se bakrena tekućina kristalizira odozdo prema gore tijekom procesa lijevanja, vodena para koju stvaraju kisik i vodik u bakrenoj tekućini može lako isplivati i pobjeći, a većina vodika u bakrenoj tekućini može se učinkovito ukloniti, tako da utjecaj na bakrenu šipku je mali.
