Qu'est-ce qu'une tige de cuivre ?
La tige de cuivre est principalement utilisée comme matière première pour la production de fils et de câbles. Elle peut être grossièrement divisée en : tige de cuivre à faible teneur en oxygène et tige de cuivre sans oxygène. Elle est principalement utilisée dans l'énergie, la construction, l'électroménager, l'automobile, l'électronique et d'autres industries.
Les matières premières utilisées pour la production de barres de cuivre sont principalement du cuivre électrolytique ou des chutes de cuivre. Il existe deux principaux procédés de production : la méthode de coulée continue et de laminage et la méthode de coulée ascendante.
La méthode de coulée ascendante permet de produire des tiges de cuivre sans oxygène ; la coulée continue et le laminage ne permettent de produire que des tiges de cuivre à faible teneur en oxygène. En raison des différentes matières premières et des différents procédés de production des tiges de cuivre, la teneur en oxygène et l'apparence des tiges de cuivre produites sont différentes.
Tige de cuivre à faible teneur en oxygène : les tiges de cuivre produites par coulée continue et laminage ont une teneur en oxygène de l'ordre de 200-450ppm
Tige de cuivre sans oxygène : les tiges de cuivre produites par la méthode de coulée ascendante ont une teneur en oxygène inférieure à 20 ppm
Bien qu'il soit appelé tige de cuivre sans oxygène, il contient en réalité des traces d'oxygène et quelques impuretés. Selon la norme, la teneur en oxygène ne doit pas dépasser 0,003 %, la teneur en impuretés ne doit pas dépasser 0,05 % et la pureté du cuivre est supérieure à 99,95 %.
Différence entre une tige de cuivre sans oxygène et une tige de cuivre à faible teneur en oxygène
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Grade
Tige de cuivre à faible teneur en oxygène : Les nuances de tige de cuivre à faible teneur en oxygène sont : T1, T2, T3 ; État : laminé à chaud (M20).
T1 : Tige de cuivre à faible teneur en oxygène produite avec du cuivre électrolytique de haute pureté comme matière première (teneur en cuivre supérieure à 99,9975 %)
T2 : Tige de cuivre à faible teneur en oxygène produite avec du cuivre électrolytique 1# comme matière première (teneur en cuivre supérieure à 99,95 %)
T3 : Tige de cuivre à faible teneur en oxygène produite avec du cuivre électrolytique 2# comme matière première (teneur en cuivre supérieure à 99,90 %)
(Figure : cuivre électrolytique de haute pureté)
Tige de cuivre sans oxygène : Il existe deux qualités de tige de cuivre sans oxygène, TU1 et TU2.
TU1 : Tige de cuivre sans oxygène produite avec du cuivre électrolytique de haute pureté comme matière première, la pureté du cuivre atteint 99,99 %, la teneur en oxygène ne dépasse pas 0,001 %.
TU2 : Tige de cuivre sans oxygène produite avec du cuivre électrolytique 1#, la pureté du cuivre atteint 99,95 %, la teneur en oxygène n'est pas supérieure à 0.002 %.
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Processus de production
Le processus de production de la tige de cuivre à faible teneur en oxygène est le suivant : après la fusion du métal dans le four vertical, le liquide de cuivre traverse le four d'isolation, la goulotte et le répartiteur, et pénètre dans la cavité du moule fermé à partir du tuyau de coulée, et est refroidi avec une grande intensité de refroidissement pour former une billette coulée, puis un laminage multiple est effectué.
Le processus de production de la tige de cuivre sans oxygène est le suivant : après que le métal est fondu dans le four à induction, il est coulé en continu dans un moule en graphite, puis laminé à froid ou traité à froid.
(Figure : Processus ascendant)
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Structure d'organisation
Tige de cuivre à faible teneur en oxygène Étant donné que la tige de cuivre à faible teneur en oxygène a été laminée à chaud, son organisation appartient à l'organisation de traitement à chaud. L'organisation de coulée d'origine a été rompue et une recristallisation est apparue dans la tige de 8 mm. Du point de vue de l'organisation, l'oxygène dans la tige de cuivre à faible teneur en oxygène existe près de la limite des grains sous forme d'oxyde de cuivre.
Les barres de cuivre sans oxygène sont des structures coulées avec des grains grossiers et des tailles de grains qui peuvent même atteindre plusieurs millimètres, il y a donc peu de joints de grains. Les exigences de recuit réussies pour le cuivre sans oxygène sont les suivantes : lors du premier recuit lorsque la barre est étirée mais n'a pas encore coulé, la ligne de structure doit être 10-15 % plus élevée que celle du cuivre à faible teneur en oxygène dans la même situation.
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Contient de l'oxygène
La teneur en oxygène des tiges de cuivre à faible teneur en oxygène est généralement de 200 (175)-400 (450) ppm, ce qui signifie que l'oxygène est absorbé à l'état liquide du cuivre. La teneur en oxygène des bonnes tiges de cuivre est généralement contrôlée à environ 250 ppm.
La teneur en oxygène des barres de cuivre sans oxygène est inférieure à 10-20 ppm, mais de nombreux fabricants de barres de cuivre ne peuvent atteindre que moins de 50 ppm. Après avoir été conservé à l'état liquide du cuivre pendant une longue période, l'oxygène est récupéré et éliminé. Habituellement, la teneur en oxygène de cette tige est inférieure à 10-50 ppm, et peut même être aussi basse que 1-2 ppm. En raison de la faible teneur en oxygène, la structure est une structure monophasée uniforme, ce qui est propice à la ténacité.
Cependant, si la teneur en oxygène de la tige de cuivre sans oxygène dépasse la norme, la tige de cuivre deviendra cassante, l'allongement diminuera, l'extrémité du motif étiré apparaîtra rouge foncé et la structure cristalline sera lâche. En effet, l'oxygène peut générer une phase cassante d'oxyde cuivreux avec le cuivre, formant un eutectique cuivre-oxyde cuivreux, qui est distribué sur la frontière dans une structure en réseau.
Cette phase cassante a une dureté élevée et se sépare du corps en cuivre lors de la déformation à froid, ce qui entraîne une diminution des propriétés mécaniques de la tige de cuivre et une rupture facile lors du traitement ultérieur. Une teneur élevée en oxygène peut également entraîner une diminution de la conductivité des tiges de cuivre sans oxygène. Par conséquent, le processus de coulée continue vers le haut et la qualité du produit doivent être strictement contrôlés.
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Teneur en impuretés
Pendant le processus de production, le processus de coulée continue et de laminage nécessite de transférer le liquide de cuivre à travers le four d'isolation, la goulotte et le répartiteur, ce qui est relativement facile à provoquer le pelage des matériaux réfractaires. Pendant le processus de laminage, il doit passer à travers le rouleau, ce qui provoque la chute du fer, ce qui entraîne des inclusions externes. Le laminage des oxydes dans le processus a un effet négatif sur le tréfilage des tiges à faible teneur en oxygène.
Le processus de production de la méthode de coulée continue ascendante est relativement court. Le liquide de cuivre est complété par le flux immergé dans le four commun, ce qui a peu d'impact sur le matériau réfractaire. La cristallisation est effectuée dans le moule en graphite, ce qui réduit les sources de pollution susceptibles d'être générées au cours du processus et les possibilités d'entrée d'impuretés sont réduites.
(Figure : Four de fusion)
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Performances de dessin
Les performances d'étirage de la tige de cuivre sont liées à de nombreux facteurs, tels que la teneur en impuretés, la teneur et la distribution en oxygène, le contrôle du processus, etc. La douceur, l'angle de rebond et les performances d'enroulement de la tige de cuivre sans oxygène sont meilleurs que ceux de la tige de cuivre à faible teneur en oxygène.
Generally, when drawing copper wires with a diameter of >1 mm, les avantages des tiges de cuivre à faible teneur en oxygène sont plus évidents et les tiges de cuivre sans oxygène sont supérieures lors du tréfilage de fils de cuivre d'un diamètre de<0.5mm.
Lors de l'étirage de tiges à faible teneur en oxygène, il est difficile d'étirer des filaments inférieurs à 0,5 mm. Cependant, l'espacement entre les filaments de cuivre sans oxygène à basse température dans les fils supraconducteurs à basse température peut atteindre 0,001 mm.
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Qualité de surface
Dans le processus de production de produits tels que les fils électromagnétiques, des exigences sont également requises pour la qualité de surface des tiges de cuivre. La surface du fil de cuivre après étirage doit être exempte de bavures, de poudre de cuivre réduite et de taches d'huile. La qualité de la poudre de cuivre à la surface est mesurée par un essai de torsion et la récupération de la tige de cuivre est observée après torsion pour déterminer sa qualité.
Au cours du processus de coulée et de laminage continu, de la coulée jusqu'au laminage, la température est élevée et le lingot est entièrement exposé à l'air, de sorte qu'une couche d'oxyde plus épaisse se forme à la surface du lingot. Pendant le processus de laminage, lorsque les rouleaux tournent, les particules d'oxyde sont enroulées sur la surface du fil de cuivre.
L'oxyde cuivreux étant un composé cassant avec un point de fusion élevé, pour l'oxyde cuivreux laminé plus profondément, lorsque les agrégats en forme de bande sont étirés par le moule, des bavures seront générées sur la surface extérieure de la tige de cuivre, provoquant des problèmes pour la peinture ultérieure.
La tige de cuivre sans oxygène fabriquée par le procédé de coulée continue supérieure est complètement isolée de l'oxygène pendant la coulée et le refroidissement, et il n'y a pas de processus de laminage à chaud ultérieur. Il n'y a pas d'oxyde laminé dans la surface de la tige de cuivre, la qualité est meilleure et il y a moins de poudre de cuivre après l'étirage. Par conséquent, lorsqu'on rencontre deux produits en même temps, la tige de cuivre sans oxygène est généralement plus brillante.
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Applications
Les tiges de cuivre à faible teneur en oxygène et les tiges de cuivre sans oxygène sont toutes deux utilisées dans les domaines suivants : fils et câbles, fils émaillés, fils plats et barres de cuivre.
Les tiges de cuivre sans oxygène sont produites à partir de cuivre électrolytique, et leur résistivité et leurs performances de traitement sont meilleures que celles des tiges de cuivre à faible teneur en oxygène. Les tiges de cuivre sans oxygène sont généralement utilisées pour produire des matériaux électriques à hautes exigences. Par exemple, lors de la fabrication de fils émaillés, les tiges de cuivre sans oxygène ont une résistance plus faible et, lorsqu'elles sont utilisées dans des moteurs, elles sont nettement meilleures que les tiges de cuivre à faible teneur en oxygène en termes de chauffage.
Par conséquent, les tiges à faible teneur en oxygène sont principalement utilisées pour les produits électriques ayant de grandes spécifications et de faibles exigences de résistance, tandis que les tiges sans oxygène sont utilisées pour les petites spécifications et les exigences de résistance élevées. Au contraire, les câbles d'enceintes préfèrent généralement les tiges sans oxygène, ce qui est lié au fait que les tiges sans oxygène sont du cuivre monocristallin et les tiges à faible teneur en oxygène sont du cuivre polycristallin.
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Prix
Étant donné que les tiges de cuivre sans oxygène présentent de nombreux avantages, leur coût devrait être très élevé, n'est-ce pas ? La réponse est définitivement non.
Actuellement, la principale méthode utilisée pour fabriquer des barres de cuivre sans oxygène en Chine est la méthode d'étirage ascendant. Ce procédé courant présente les avantages d'un flux de traitement court, d'un taux de rendement élevé, d'un faible coût et d'un faible investissement, de sorte que le prix des barres de cuivre sans oxygène n'est pas beaucoup plus élevé que celui des barres de cuivre ordinaires ;
Le processus de production de cuivre sans oxygène a connu près de 20 ans de développement, et de nombreuses améliorations ont été apportées aux méthodes et processus d'exploitation, telles que l'ajout d'un processus de raffinage au processus de production par étirage ascendant et l'utilisation du four à fréquence de puissance par étirage ascendant pour faire fondre les fils de cuivre usagés produits pendant le processus de production, éliminant ainsi les frais de traitement et de transport supplémentaires.
