低氧铜杆及其生产工艺研究

低氧铜杆及其生产工艺研究

杨春泰

安徽梦舟实业股份有限公司安徽芜湖241006

摘要：随着我国国民经济快速发展，人们生活质量不断提高，客户对汽车用电线、电脑用连接线、漆包线和电磁线需求量越来越大，对铜杆的综合性能要求越来越高。本产品研究采用国际上先进的竖炉连铸连轧生产工艺，熔化炉采用先进的激光料位测量技术，确保料面稳定，连铸采用轮式铸机，保障铸坯质量，钢带清刷采取在线清洗,延长钢带使用时间，乳化液浓度和空气-燃气比例均采用自动化控制技术，确保低氧铜杆产品质量。

关键词：低氧；铜杆；生产工艺

导言

我国工业快速超常规发展，促进了电线电缆行业的迅速发展，从而带动了电线电缆企业对铜杆的需求，铜杆再拉后可用于汽车线、电脑连接线、漆包线、电磁线等产品。本产品采用国际上先进的竖炉连铸连轧生产工艺，包括熔化、保温、连铸、收卷等生产工序，研究过程中采用了激光料位测量技术，乳化液浓度自动控制等国内先进技术，保障了低氧铜杆产品性能和表面质量，满足了市场需要。

1国内低氧铜杆生产现状

目前，国内低氧铜杆生产方法主要有3种，分别是美国SCR法、德国Contirod法、意大利Properzi法，三种方法均采用竖炉连铸连轧生产低氧铜杆，其特点是技术先进、产品质量好、生产能力大，生产成本低，表面光滑，适合于大批量生产。但国内也有部分企业采用废杂铜连铸连轧法生产低档低氧铜杆。

尽管国内生产企业都在努力提高低氧铜杆产品质量，但是，铜杆含氧量、表面质量还不能满足高端客户要求，尤其是铜杆再拉断线问题比较突出。

2本产品主要技术指标

查阅了GB/T3952-2016《电工用铜线坯》标准，结合市场要求，确定了本产品研究技术指标，详细内容见表1和表2。

表1T1铜线坯杂质化学成分

表2T1铜线坯伸长率、体积电阻率及含氧量

3产品研究技术方案

3.1产品牌号、状态、规格的确定

产品牌号确定为低氧铜杆T1；产品状态为热轧（M20）；直径为8.0毫米。

3.2产品工艺路线的确定

本次研究的产品是低氧铜杆产品，属于国内同类产品中的高端产品，生产难度大、技术含量高，需要采用先进的生产工艺和先进的生产设备。本次产品研究采用国际上先进的竖炉连铸连轧生产工艺，发挥连铸连轧生产工艺流程短等优点。主要工艺流程：熔化、保温、流槽及撇渣、连铸、旋转剪和卸料台、铸坯预整、粗轧、精轧、清洁、冷却、涂复、收卷等工序。

4产品研发主要生产工艺及分析

4.1熔化

熔化炉加料系统将电解铜加入熔化炉内，加料机将电解铜从车间地面提升到熔化炉的进料口进行加料。熔化炉是垂直的竖炉，它的断面是圆形的，有耐火材料衬和焊接钢结构外壳。熔炉的内部表面衬有碳化硅砖，耐火砖和隔热耐火材料用于碳化硅砖和钢壳之间。钢壳的顶部有一个加料口，电解铜从该口加入。熔化炉采用天然气喷嘴燃烧，燃烧前，空气-燃气比例自动控制，燃烧充分，保障铜水质量，喷嘴沿竖炉圆周设置在炉子底部，铜料在靠近炉底处熔化，熔融铜从出铜口流出炉外，随着铜料的熔化，熔化炉内铜料向下移动，使竖炉底部铜液稳定。

研究过程中为了确保竖炉料面的稳定性和可控性，改善竖炉燃烧控制。采用了国内先进的激光料位测量技术，激光料位测量系统采用先进的激光测距技术，准确性高，稳定性好，对竖炉内填入的铜料进行测量，在料位超出设定值的情况下发出声光报警和显示，此项目技术的运用对本产品研发有较大帮助，对提高铸坯质量非常有益。

4.2保温

保温炉控制进入铸机的铜液流量和保持其温度稳定，向熔融铜液提供保护气氛，防止形成氧化。

保温炉可旋转，作为熔融铜的储存容器，保温炉由钢制炉壳，内衬碳化硅砖等材料组成，炉子上安装喷嘴，用以维持正常的浇铸温度。

4.3流槽和撇渣槽

流槽的作用是将铜液从熔化炉送入保温炉，再从保温炉送至铸机。为保持铜液的温度，防止铜液氧化，降低燃料消耗，流槽上方带有钢盖。流槽包括上流槽和下流槽，上流槽包括一个倾倒式撇渣槽，该槽在浮渣进入保温炉之前将其收集起来，大大降低清洁保温炉的次数，铜液去渣后质量得到提高。

4.4连铸

铜液从熔化炉送入保温炉，再从保温炉送至铸机。连铸机由钢带、铸轮组件、传动轮等构件组成，其作用是将铜液转化成晶粒结构、冶金性能和外形尺寸均符合要求的固体铸坯。

研究过程中为了确保铸坯质量的稳定性，采用了钢带在线清刷技术，设计了一种可移动式清刷装置，由移动小车、轨道、连轴器等组成，铜刷与钢带的接触力可以在线调节，利用现场压缩空气为动力，操作方便，确保清除钢带表面圬垢，避免对钢带表面产生损伤。在线清刷提高了钢带清洁度，保障了工艺效果，延长了钢带使用寿命。

4.5旋转剪和卸料台

当铸坯不符合要求时，旋转剪连续剪断铸坯，以保证铸坯符合轧制要求。电动剪升降台后面有一个卸料台，剪断后铸坯即时运走。

4.6铸坯预整

铸坯进入轧制工序，需对铸坯进行预整，预整包括修剪和矫直。首先将铸坯上多余的部分修剪掉，然后对铸坯进行矫直，符合要求后再将铸坯夹紧送入粗轧机进行轧制。

4.7粗轧

粗轧机能将连续的铸坯轧制成适合于精轧机轧制的尺寸，每个轧辊机架都由独立变速交流电机单独驱动。粗轧机轧辊是工具钢材质，其机架安装在一块预制钢座上，盖有一个密闭的、电动钢板罩。轧辊安装时，能够精确定位，极少偏心运转，所轧铜杆的径向尺寸公差较好。

4.8精轧

精轧是将铜坯轧制到成品所需直径。精轧机安装在一块共用的预制钢座上，盖有一个密闭的、电动钢板罩。各机架通过单独变速交流电机传动，单独传动轧机机架使轧辊可以再次磨削，极大地延长了轧辊寿命。

4.9铜杆清洁、冷却和涂复系统

减少铜杆表面氧化物，将铜杆冷却到较低的温度，以便处理，并向铜杆表面涂复保护层，以防在储存和运输过程中发生表面腐蚀。

4.10乳化液系统

用于铸坯的冷却，同时润滑和冷却轧辊。研究过程中为了确保铸坯质量的稳定性，设计了一套乳化液自动添加装置，为保障粗、精轧乳化液浓度的稳定性，消除因人工添加带来的不确定性，通过编码器准确测量乳化液的添加量，通过PLC控制电磁阀，根据在人机界面设定的工艺参数定时、定量的添加乳化液，并对乳化液添加量进行记录。该系统能够根据预先设定乳化液添加工艺参数自动的对粗、精轧乳化液进行添加补充，能够更好地保障粗、精轧乳化液浓度稳定性，提高轧辊使用寿命，降低生产成本，减轻工人劳动强度。

4.11成卷铜杆压实及入库

将成卷铜杆压紧，使其更加密实，在运输过程中更加稳定。用塑料带或钢带将成卷铜杆固定，再进行入库。

5产品测试结果

产品试制后送检测中心检测，测试结果符合相关要求，详细内容见表3和表4

表3T1铜线坯杂质化学成分

6结束语

6.1本次产品研究采用国际上先进的竖炉连铸连轧生产工艺,从改善铸坯质量入手，在竖炉周围合理布置烧嘴，控制竖炉燃烧系统，同时，熔化过程中采用了国内先进的激光料位测量技术，确保竖炉料面稳定和可控，提高铸坯质量。

6.2产品研制采用了竖炉熔化、铜水保温、连铸、粗轧、精轧、收卷等生产工序，使产品性能达到相关标准和客户使用要求，其中，连铸工序中首次采用了钢带在线清刷技术，延长了钢带使用时间，提高了铸坯质量，同时，自行设计了一套乳化液自动添加装置，保障了轧制过程中乳化液浓度的稳定，使轧辊的使用寿命得以提高。

6.3为了提高低氧铜杆产品质量，控制含氧量，采用红外线一氧化碳分析仪和空气-燃气比例控制系统自动控制熔化炉、保温炉和流槽系统的所有燃烧区域的空气-燃气比例，使混气进入燃烧区时，气氛稳定，燃烧充分，保障成品铜杆含氧量稳定。

参考文献:

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