La différence entre les performances d'une tige de cuivre à faible teneur en oxygène et d'une tige de cuivre sans oxygène
La tige de cuivre est la principale matière première de l'industrie du câble. Il existe deux principales méthodes de production : la coulée continue et le laminage et la coulée continue vers le haut. Il existe de nombreuses méthodes de production de tiges de cuivre à faible teneur en oxygène par coulée continue et laminage. Les caractéristiques sont qu'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. Il est refroidi avec une grande intensité de refroidissement pour former une billette coulée, puis laminé plusieurs fois. La tige de cuivre à faible teneur en oxygène produite est une structure traitée à chaud. La structure de coulée d'origine a été cassée et la teneur en oxygène est généralement comprise entre 200 et 400 ppm. Les tiges de cuivre sans oxygène sont essentiellement toutes produites en Chine par coulée continue vers le haut. Une fois le métal fondu dans le four à induction, il est coulé dans un moule en graphite, puis laminé à froid ou traité à froid. La tige de cuivre sans oxygène produite est une structure de coulée avec une teneur en oxygène généralement inférieure à 20 ppm. En raison des différents processus de fabrication, il existe de grandes différences dans de nombreux aspects tels que la structure organisationnelle, la répartition de la teneur en oxygène, la forme et la répartition des impuretés.
1. Performances de dessin
Les performances d'étirage des tiges 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. Les performances d'étirage des tiges de cuivre sont analysées à partir des aspects ci-dessus.
1. L'influence de la méthode de fusion sur les impuretés telles que S
La production de barres de cuivre par coulée continue et par laminage consiste principalement à faire fondre les barres de cuivre par combustion de gaz. Au cours du processus de combustion, certaines impuretés peuvent être réduites dans une certaine mesure par oxydation et volatilisation. Par conséquent, la méthode de coulée continue et de laminage a des exigences relativement faibles en matières premières. Dans la production de barres de cuivre sans oxygène, comme le four à induction est utilisé pour la fusion, la « patine » et les « grains de cuivre » à la surface du cuivre électrolytique sont essentiellement fondus dans le liquide de cuivre. Parmi eux, le S fondu a une grande influence sur la plasticité des barres de cuivre sans oxygène et augmentera le taux de rupture du tréfilage.
2. L'entrée d'impuretés lors de la coulée
Pendant le processus de production, le procédé 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 provoquera des inclusions externes sur la tige de cuivre. Le laminage d'oxydes sur et sous la peau pendant le laminage à chaud aura 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 à joint, ce qui a peu d'impact sur le matériau réfractaire. La cristallisation est effectuée dans le moule en graphite, il y a donc moins de sources de pollution qui peuvent être générées dans le processus et moins de possibilités d'entrée d'impuretés.
O, S et P sont des éléments qui produisent des composés avec le cuivre. Dans le cuivre fondu, l'oxygène peut être partiellement dissous, mais lorsque le cuivre se condense, l'oxygène est presque insoluble dans le cuivre. L'oxygène dissous à l'état fondu précipite sous forme d'eutectique cuivre-oxyde cuivreux et est distribué aux joints de grains. L'apparition d'un eutectique cuivre-oxyde cuivreux réduit considérablement la plasticité du cuivre.
Le soufre peut être dissous dans le cuivre fondu, mais à température ambiante, sa solubilité est presque réduite à zéro. Il apparaît aux joints de grains sous forme de sulfure cuivreux, ce qui réduit considérablement la plasticité du cuivre.
3. Forme de distribution et influence de l'oxygène dans les tiges de cuivre à faible teneur en oxygène et les tiges de cuivre sans oxygène
La teneur en oxygène a un effet significatif sur les performances de tréfilage des tiges de cuivre à faible teneur en oxygène. Lorsque la teneur en oxygène augmente jusqu'à la valeur optimale, le taux de rupture du fil de la tige de cuivre est le plus bas. En effet, l'oxygène agit comme un piégeur dans le processus de réaction avec la plupart des impuretés. Une teneur modérée en oxygène est également propice à l'élimination de l'hydrogène du liquide de cuivre, à la génération de débordement de vapeur d'eau et à la réduction de la formation de pores. La teneur optimale en oxygène offre les meilleures conditions pour le processus de tréfilage.
Répartition des oxydes de cuivre à faible teneur en oxygène : Au stade initial de la solidification en coulée continue, le taux de dissipation de chaleur et le refroidissement uniforme sont les principaux facteurs déterminants de la répartition des oxydes de cuivre. Un refroidissement inégal entraînera des différences essentielles dans la structure interne de la tige de cuivre, mais lors du traitement à chaud ultérieur, les cristaux en forme de colonne seront généralement détruits, ce qui rendra les particules d'oxyde cuivreux fines et uniformément réparties. La situation typique provoquée par l'agrégation des particules d'oxyde est l'éclatement central. En plus de l'influence de la répartition des particules d'oxyde, les tiges de cuivre avec des particules d'oxyde plus petites présentent de meilleures caractéristiques de tréfilage, et les particules de Cu2O plus grosses sont susceptibles de provoquer des points de concentration de contraintes et des ruptures.
La teneur en oxygène du cuivre sans oxygène dépasse la norme, la tige de cuivre devient cassante, l'allongement diminue, le port du motif d'étirement apparaît rouge foncé et la structure cristalline est lâche. Lorsque la teneur en oxygène dépasse 8 ppm, les performances du processus se détériorent, ce qui se manifeste par une augmentation significative du taux de tiges et de fils cassés pendant la coulée et l'étirement. En effet, l'oxygène peut réagir avec le cuivre pour former une phase cassante d'oxyde cuivreux, formant un eutectique cuivre-oxyde cuivreux, qui est distribué dans la limite avec une structure en réseau. Cette phase cassante a une dureté élevée et se séparera du corps en cuivre lors de la déformation à froid, ce qui entraînera une diminution des propriétés mécaniques de la tige de cuivre et une fracture 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.
4. Effet de l'hydrogène
Dans la coulée continue ascendante, la teneur en oxygène est contrôlée à un niveau bas et les effets secondaires des oxydes sont considérablement réduits, mais l'effet de l'hydrogène devient un problème plus important. Après l'aspiration, il se produit une réaction d'équilibre dans la masse fondue : H2O(g)=[O]+2[H] ;
Le gaz et le relâchement sont formés par la précipitation et l'agrégation d'hydrogène provenant de la solution sursaturée pendant le processus de cristallisation. L'hydrogène précipité avant la cristallisation peut réduire l'oxyde cuivreux pour générer des bulles d'eau. Étant donné que la caractéristique de la coulée vers le haut est la cristallisation du liquide de cuivre de haut en bas, la forme du liquide formé est approximativement conique. Le gaz libéré avant la cristallisation du liquide de cuivre est bloqué dans la structure de solidification pendant le processus de flottaison et des pores se forment dans la tige coulée pendant la cristallisation. Lorsque la teneur en gaz du plomb vers le haut est faible, l'hydrogène libéré existe à la limite des grains, formant du relâchement ; lorsque la teneur en gaz est élevée, il s'accumule dans les pores. Par conséquent, les pores et le relâchement sont formés à la fois par l'hydrogène et la vapeur d'eau.
L'hydrogène provient de divers maillons du processus de production de plomb ascendant, tels que la « patine » du cuivre électrolytique, la matière première, le charbon de bois**, l'environnement climatique** et le cristallisoir en graphite qui n'est pas séché. Par conséquent, la surface du liquide de cuivre dans le four de fusion doit être recouverte de charbon de bois cuit et le cuivre électrolytique doit essayer d'éliminer la « patine », les « grains de cuivre » et les « épis », ce qui est très important pour améliorer la qualité des tiges de cuivre sans oxygène.
Dans le processus de coulée continue et de laminage, un contrôle modéré de la teneur en oxygène est souvent utilisé pour contrôler l'hydrogène. Cu2O+ H2= 2Cu+ H2O
Étant donné que le liquide de cuivre cristallise de bas en haut pendant le processus de coulée, la vapeur d'eau générée par l'oxygène et l'hydrogène dans le liquide de cuivre peut facilement flotter et s'enfuir, et la majeure partie de l'hydrogène dans le liquide de cuivre peut être efficacement éliminée, de sorte que l'impact sur la tige de cuivre est faible.
