Производство проволоки медной: Производство медной катанки и проволоки: технология и особенности

Содержание

Производство медной катанки


ПРОИЗВОДСТВО МЕДНОЙ КАТАНКИ ВВЕДЕНО В ЭКСПЛУАТАЦИЮ В 1999 Г. ВСЯ ПРОДУКЦИЯ ВЫПУСКАЕТСЯ ПО ПРОГРЕССИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ МЕТОДОМ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ И ПРОКАТКИ «CONTIROD» НА ОБОРУДОВАНИИ ПРОИЗВОДСТВА ГЕРМАНИИ И США.

Продукция производится в широком диапазоне: номинальный диаметр катанки медной 8 и 10 мм, диапазон размеров проволоки медной круглой электротехнической от 1,15 до 4,5 мм, жила токопроводящая медная выпускается диаметрами от 0,196 до 0,64 мм и сечениями от 0,35 до 16 кв. мм.

Постоянная работа по модернизации оборудования и оптимизации режимов производства, собственное высококачественное сырье, в виде катодов медных марки М00к (99,99% Cu), гарантируют высокое качество продукции, соответствующее всем требованиям потребителей.

Ознакомьтесь более подробно с производством и улучшенными электротехническими свойствами медной катанки в презентациях:

Производство медной катанки (pdf).

Улучшенные электротехнические свойства медной катанки (pdf).

Идеальная электропроводность (pdf).

Планомерно реализуя мероприятия по расширению номенклатуры выпускаемой продукции с высокой степенью готовности, в 2003 году предприятие запустило технологическую линию по производству медной проволоки производительностью 10 тыс. тонн в год, а в 2005-м - линию по производству медного неизолированного гибкого провода и токопроводящей медной жилы с проектной производительностью около 3 тыс. тонн в год.  

Производство медной катанки, проволоки медной, провода гибкого неизолированного медного и жилы токопроводящей медной АО «Уралэлектромедь» сертифицирована компанией Lloyd ,s Register Quality Assurance на соответствие требованиям ISO 9001:2015.

За 20 лет производства предприятие выпустило более 4 млн тонн медной катанки.

Российская ФедерацияКазахстанЧехияСербия Медеэлектролитное производство Химико-металлургическое производство Производство медной катанки Порошковая металлургия Производство стальных конструкций и горячее цинкование Производство сплавов цветных металлов Производство сплавов цветных металлов Производство полиметаллов

Порошковая металлургия

Химико-металлургическое производство

Производство стальных конструкций и горячее цинкование

АО "Уралэлектромедь"

Свердловская область

АО "Уралэлектромедь"
Адрес: 624091, Россия, Свердловская область,
г. Верхняя Пышма, проспект Успенский, д. 1
Факс: +7 (34368) 4-26-26

E-mail: [email protected]

Изготовление проволоки — из древности в будущее - Компоненты и технологии

Открытие меди в ее естественной (самородной) форме было одним из множества признаков свидетельствующих о выходе человечества из эпохи каменного века. Поскольку этот металл очень мягкий, из него было легко изготавливать примитивные предметы различного назначения с помощью молотка, например ножи, мечи и другое оружие. Вскоре были разработаны методы изготовления проволоки из меди и золота. Хотя медь добывалась в рудниках и обрабатывалась бессчетными способами на протяжении многих тысячелетий, наиболее значительные усовершенствования процесса изготовления проволоки относятся только ко второй половине XX столетия. Поскольку то, что сегодня используется на практике, тесно связано с предшествовавшими разработками, данная статья посвящена этой взаимосвязи, как с точки зрения истории, так и с точки зрения перспектив развития металлообработки. В настоящее время бульшая часть проволоки повсеместно изготавливается из прутка (катанки), получаемого методом непрерывного литья. В этой связи рассмотрим кратко историю развития процесса производства медной проволоки.

Рис. 1. Хронология начала применения различных металлов

История использования меди

Человечество, вероятно, начало использовать медь примерно за 9000 лет до нашей эры, когда египтяне открыли медь в ее естественном самородном виде на острове Кипр (Cyprus). Первоначально этому металлу дали название «aes cyprium», которое впоследствии сократилось до «cuprum» (Сu — медь). Впоследствии появилось английское слово «copper» (медь) и химический символ Cu. В алхимии для обозначения меди использовался символ , который был также символом женщины, поскольку Венера, богиня любви, как считалось, родилась на Кипре. Хронология первого применения меди и других широко используемых в промышленности металлов представлена на рис. 1. Как можно было ожидать, несколько первых обнаруженных металлов были найдены в естественном (самородном) виде. Некоторые из ранее известных письменных описаний добычи меди включены в библейский Ветхий Завет. Они относятся примерно к 1400 году до нашей эры. Четыре соответствующих главы с указанием номера стихов, имеющие отношение к таким металлургическим комментариям, перечислены в таблице 1.

Таблица 1. Упоминания о меди и добыче металлов в Библии

Раздел Священного писания Релевантный текст
Иов 28:1 «…медь выплавлялась из руды…»
Второзаконие 22:11 «…земля, где скалы из железа и где вы можете выкапывать медь из холмов.»
Изекиль 22:13 «.как люди бросают серебро, медь, железо, свинец и олово в печь, чтобы плавить это с огненным дыханием.»
Изекиль 24:6 «.держать пустой сосуд на углях до тех пор, пока он не нагреется и его медь не засияет так, что все примеси смогут улетучиться прочь.»

Очевидно, что в те времена были также хорошо известны способы очистки металлов. Крайне мало технических сведений было задокументировано до опубликования на латинском языке в 1556 г. книги «De Re Metallica», написанной Георгиусом Агриколой из Саксонии, в которой детально был описан процесс переработки медной руды. Процессы и методы переработки, приведенные в этой книге, начали широко распространяться. В этот период времени в Германии начали использовать плавку руды для удаления серы. В 1869 г. самым крупным производителем меди в мире была мичиганская компания Calumet and Hecla с годовым объемом производства около 6200 тонн. Первой шахтой в США, где годовая добыча меди превысила 50 000 тонн, была «Анаконда» (Anaconda). Двадцатое столетие характеризовалось разработкой и широкомасштабной добычей низкосортных медных руд

Изготовление проволоки в древности

Для изготовления проволоки на ранних стадиях развития ювелирного дела использовались медь естественного происхождения и такие драгоценные металлы, как золото и серебро. Изучение образцов проволоки, найденных при археологических раскопках, показало, что эти металлы не обрабатывались обычными методами волочения, то есть про-тягиванием через конические отверстия в фильере. Золотое ожерелье, принадлежавшее египетскому фараону, правившему примерно в 2750 году до нашей эры, было изготовлено с применением техники ковки, то есть посредством нарезки листов металла на тонкие полоски и последующего придания им круглой формы с помощью молотка. Поскольку эта техника была крайне примитивной, диаметр проволоки менялся в значительных пределах по всей ее длине. Ковка, без сомнения, использовалась в течение многих веков. Подтверждение этого приведено в «Исходе» (вторая книга «Ветхого Завета», глава 39, стих 3): «…и они разбивали золото в тонкие пластины и разрезали их на полоски, чтобы продолжать работать». Закручивание полосок было другим способом, который использовали египтяне в древности для изготовления тонкой проволоки для украшений. Металлические листки из меди или золота резались на тонкие полоски или ленты. Как показано на рис. 2, эти полоски или с самого начала сворачивались в трубочку, или закручивались вдоль оси ленточки.

Рис. 2. Формирование проволоки из тонких лент:
а) сворачиванием; б) закручиванием

В обоих этих методах скрутки затем из ленточки формировалась проволока — холодной плоской прокаткой или протягиванием через грубую фильеру. Техника закручивания использовалась примерно до 1000 года нашей эры. Третий предшественник современной техники волочения также начинался с тонких ленточек. Они непосредственно протягивались через фильеры, которые изготавливались или из натуральных камней, в которых делались отверстия, или из мягких металлов — таких как медь или железо. Эти ленточки превращались в трубочки после одной или двух протяжек через фильеру. Из этих трубочек затем формировалась круглая проволока протягиванием за один-два прохода через отверстие нужного диаметра. Затем из трубочек формировалась круглая проволока, на которой обе кромки ленточки образовывали шов. Иногда проволока из драгоценных металлов изготавливалась протяжкой через отверстия, сделанные в пластинках из этих же металлов.

Поскольку проволока и фильеры изготавливались из одинаковых металлов, фильеры позволяли производить небольшое число протяжек, так как они чрезвычайно быстро изнашивались. Затем они подвергались переплавке или переработке другого вида. К сожалению, древние металлические фильеры не восстанавливались и, без сомнения, подвергались вторичной переработке. В руинах г. Помпеи после его разрушения (в 79 году нашей эры) была обнаружена бронзовая проволока. Однако тщательные исследования этого материала показали, что изготовлена она была, вероятно, примерно на 600 лет раньше. Трудно сейчас ответить на вопрос, как изготавливалась проволока из бронзы — ковкой или волочением? Для того чтобы в те времена делать сплав меди с оловом, использовались мехи для доведения температуры пламени до 1090 °C. В упоминаниях о проволоке, изготовленной в Китае и Индии, предполагается, что ее производство относится к периоду времени между 2200 и 2000 годами до нашей эры.

Рис. 3. Волочильная установка
с использованием энергии движущейся воды,
которую применяли в Европе в средние века

Изготовление проволоки в средневековье

В средние века для изготовления проволоки впервые начали применять волочильную доску, в которой был сделан ряд отверстий с постепенно уменьшающимся диаметром для того, чтобы при протягивании проволоки через них постепенно уменьшать ее диаметр до нужной величины. Первые сведения о таком типе инструмента были получены в результате археологических раскопок. Эти сведения относятся к периоду 700–900 годов нашей эры. Честь изобретения этой техники приписывается норвежским викингам. Считается, что в период между VI и X веками венецианцы и другие итальянцы знали об этом методе протягивания проволоки через отверстия в волочильной доске.

Честь первого письменного описания современной техники волочения проволоки приписывается немецкому монаху по имени Теофилус. Примерно между 1000 и 1100 годами нашей эры он написал манускрипт на латинском языке, где дал описание волочильной доски с конически сходящимся отверстием, подобной повсеместно используемым в современном производстве проволоки. Его описание также аналогично описанию волочильных досок, найденных в одной из могил викингов. Волочильная доска была изготовлена из бронзы с железными вставками с отверстиями для протягивания проволоки. После Теофилуса появилось множество письменных описаний процесса изготовления проволоки. В средние века изготовление проволоки часто производилось волочением с помощью качелей («swing drawing»). К XIII веку ремесленников начали называть «Schockenzeiher», или коперными волочильщиками. Волочильная доска с фильерами вставлялась в пень или кусок дерева. Волочильщик сидел на качелях, при движении вперед он захватывал клещами или плоскогубцами проволоку около отверстия в волочильной доске. Во время движения качелей назад волочильщик протягивал проволоку через это отверстие. Процесс продолжался до тех пор, пока вся проволока не была протянута через волочильную доску. Хорошим результатом этого процесса считалось протягивание через волочильную доску одного фута (30,48 см) проволоки за один проход.

Тонкая проволока изготавливалась последовательной протяжкой через ряд уменьшающихся по диаметру отверстий: до тех пор, пока не оказывалось возможным наматывать ее на катушку. Такой тип процесса изготовления проволоки использовался в Германии вплоть до середины XVII века. Первый существенный технический прорыв в волочении проволоки имел место в Германии около 1390 года, когда энергия движущейся воды была использована для осуществления качельного способа волочения. Клещи (зажим) приводились в движение воротом (эксцентриком) на оси рабочего колеса. В это время использовались простые устройства с вращаемым водой рабочим колесом, подобные изображенному на рис. 3.

Рис. 4. Приспособления, которые использовались в XVII в. для ручного изготовления проволоки

Этот опыт оказался настолько успешным, что многие водяные мельницы в период времени около 1390 года были превращены в установки для волочения проволоки. Для облегчения ручного труда и повышения производительности были приспособлены разнообразные вспомогательные средства — приемники-отдатчики, барабаны, катушки и т. п. Некоторые приспособления, которые применялись в конце XVII века, изображены на рис. 4. Хотя можно предположить, что при изготовлении проволоки использовались смазывающие средства, об этом ничего не было известно приблизительно до 1650 года, когда появилось сообщение о применении смазки из местечка вблизи Дюссельдорфа (Германия). Было обнаружено, что человеческая моча уменьшает трение при волочении проволоки настолько эффективно, что ее применение дает возможность легко изготавливать твердую стальную проволоку. Было установлено, что несвежее пиво также является хорошей смазкой, уменьшающей трение. Современные аналитические средства вроде хромотографии в настоящее время используются для анализа металлов, найденных в ходе археологических раскопок, для выяснения, использовалась ли органика (органические вещества) в качестве смазочных средств при волочении проволокии

Начальные этапы современной техники изготовления проволоки

Механизмы, приводимые в действие паром, внедрялись в практику медленно и постепенно. Соответственно, и ручные, и приводимые в действие энергией движущейся воды устройства широко использовались в XIX веке. В США производство проволоки началось только после Американской революции, когда оказалось невозможным получать проволоку из Англии. К 1834 году в США работали только три предприятия с годовым объемом производства 15 тонн. В XIX веке потребность в проволоке существенно возросла. После изобретения в 1820 году телеграфа потребовалось большое количество медных проводов для передачи сигналов по линиям телеграфной связи. Изобретение телефона в 1876 году стало еще одной причиной рывка в развитии производства проводов. В ранних телеграфных и телефонных линиях использовались железные провода. Затем медь вытеснила железо, поскольку обеспечивала существенное увеличение электропроводности, но только провода из меди, изготовленные волочением с наклепом, могли быть подвешены между столбами без провисания или обрывов. В это время полностью отожженная медь имела недостаточную прочность на разрыв для использования таким образом. Последующая разработка проводов в виде витой пары не только обеспечила уменьшение помех и потерь в линии, но и привела к удвоению необходимого количества меди. Об изготовлении волочильных досок до начала XIX века мало что известно. Бульшая часть этих приспособлений изготавливалась из железа литьем. Фактически железные волочильные доски, подобные представленной на рис. 5, использовались еще и в начале XX века. Отверстия в них имели такую же форму и размеры, как и в современных волочильных фильерах. В США приблизительно в 1870 г. начали в промышленных масштабах применять фильеры с алмазами, а в 1928 г. — и с карбидом. Джон Рэблинг стал в США национальной знаменитостью благодаря полученным им многочисленным патентам на свои изобретения, разработку стальных канатов и строительство многих подвесных мостов, включая Бруклинский. Он был связан с компанией в Dollar Bay, производившей провода и кабели из меди. На рис. 6 представлена фотография, сделанная на этом заводе в начале XX столетия. В те времена хорошему качеству поверхности уделялось гораздо меньше внимания, чем в современном производстве проволоки.

Рис. 5. Железная волочильная доска, применявшаяся в первой половине ХХ в. (в нижней части рисунка — силиконовый оттиск волочильного отверстия, профиль отверстия аналогичен используемому в современных фильерах)

Непрерывное изготовление прутков из меди: история

До конца XX века литые заготовки для изготовления проволоки были основной формой очищенных медных отливок, которые производили из катодов, получаемых на очистительных установках. Электролитическая технически чистая медь (ЕТР) была основным металлом, использовавшимся для изготовления этих литых заготовок. Обычная установка для процесса литья содержала горизонтальный поворотный стол или круг с многочисленными открытыми литейными лотками, расположенными по касательной к окружности. Разливка меди осуществлялась без остановки круга. Получение плоской поверхности отливки обеспечивалось регулировкой содержания кислорода, что, в свою очередь, влияло на плотность отливки благодаря взаимодействию газа с металлом. Полученные таким образом отливки, предназначенные для последующей прокатки и вытягивания проволоки, имели вес около 100 кг, их концы имели конусную или остроконечную форму. Иногда (при необходимости) опорная поверхность очищалась от включений окислов меди. Заготовки подвергались горячей прокатке в воздушной атмосфере для завершения процесса изготовления катанки. После протравливания катанки в ванне с серной кислотой концы бунтов соединялись с помощью контактной сварки для получения больших длин катанки. К основным проблемам обеспечения требуемого качества катанки, присущим этому технологическому процессу, относятся: многочисленные повреждения мест сварки, множественные загрязнения частицами стали во время горячей прокатки, малая длина бунтов, макроликвация по всей длине бунта. Ликвация (от лат. liquatio — разжижение, плавление) в металлургии — сегрегация, неоднородность химического состава сплава, возникающая при его кристаллизации. Кроме того, имеет место различная степень отжига меди от начала до конца бунта вследствие различия температур во время горячей прокатки. Значимость этих проблем существенно снизилась после изобретения процесса непрерывного литья. Краткая хронология истории непрерывного литья и основные события, связанные с изготовлением медной катанки, представлены в таблице 2.

Таблица 2. Историческая хронология промышленного
непрерывного литья меди

Тип Авторство Год
Основная техника
Ременно-приводные установки Лайман 1882
Дэниэлс 1886
Проперци 1948
Риджамонти 1953
Двухременные установки Хэйзелет 1948
Хантер Дуглас 1951
Осциллирующий процесс плавки Юнгханс 1933
Тиссманн 1950
Производство медных заготовок
Первая американская ременно-приводная установка W. E./S.W совместно c Properzi Caster 1963
Первая установка вертикального разлива Outokumpu 1969
Первая наклонная система G.E. 1970
Первая двухременная система Controid 1974
Ограничения ASTM на примеси ASTM 1983

В конце XIX столетия делались многочисленные попытки производить цветные и черные металлы методом непрерывного литья. Бульшая часть этих попыток окончилась неудачей из-за чрезмерного трения скольжения между начальной затвердевшей поверхностью слитка и поверхностью формы, что приводило к разрыву и вытеканию расплавленного металла на эту поверхность. Относительное перемещение этих двух компонентов было устранено в 1882 г. Был разработан процесс непрерывной плавки с помощью ремня, который располагался в канавке, сделанной в боковой поверхности вращающегося круга. В 1948 г. первый промышленный процесс был разработан Проперци для свинца и цинка, и теперь он известен как процесс «круг – привод» («wheel and belt»). Одна из модификаций этого процесса была успешно внедрена в 1963 г. на дочернем предприятии компании Western Electric. В течение нескольких следующих десятилетий для производства меди были разработаны технические дополнения к этому процессу. К ним относятся: двухременная литейная машина Controid, система Southwire c пятью вращающимися литейными кругами (SCR), конструкция Эссекса с тремя литейными кругами, в которой используется сифонная труба для подачи расплавленного металла, и две литейные установки типа Upcast компаний Outokumpu и Rautomead для производства отливок, не содержащих кислород. Почти все заготовки для изготовления меди ETP производятся в ходе непрерывного процесса, включающего следующие стадии: загрузка, плавка, литье, горячая прокатка, удаление внешнего слоя, травление для удаления кислородной поверхностной окалины, индукционный контроль готового прутка, натяжение и смотка в бунт. Вследствие низкой скорости литья бескислородной меди, при котором происходит однонаправленное затвердевание, горячая прокатка не может осуществляться в ходе общего непрерывного процесса.

Принципы металлургии

Затвердевание

В основе промышленного производства заготовок из чистой электролитической меди ЕТР лежат принципы химических реакций «газ – металл» в расплавленной меди. Когда медь переходит из жидкого состояния в твердое, происходит усадка 4,1%. Если этот факт игнорировать, весьма вероятно образование в слитке больших пустот и макропор. Для предотвращения этой усадки в металл вводится кислород, который вступает в реакцию с водородом и серой. При этом образуется пар и диоксид серы в газообразной форме. Источником как водорода, так и серы может быть катод, в который они могут попадать из электролита или из газов, образующихся в горне. Пар и диоксид серы остаются в слитке, образуя там внутренние пустоты. Следовательно, плотность слитка после литья меньше, чем плотность кованой меди. Если пустоты имеют небольшие размеры и распределены однородно, они могут быть ликвидированы примерно за два прохода через прокатную установку.

Посторонние включения

До середины XX века было опубликовано много результатов исследований влияния остаточных примесей (остаточного загрязнения) на качество высокочистой меди. Посторонние включения могут оказывать отрицательное воздействие на медь, снижая электропроводность и величину удлинения спирали (SEN) из отожженной проволоки, увеличивая необходимое время и температуру отжига, уменьшая эластичную пружинящую способность и способность принимать нужную форму [9]. Некоторые из этих элементов могут также вызывать появление трещин и увеличивать хрупкость. В общем, Se, Te, Pb и S являются наиболее вредными элементами при производстве высокочистой меди. В таблице 3 даны сведения о результатах воздействия каждого из 11 наиболее распространенных элементов на такие характеристики чистой меди, как температура отжига, коэффициент удлинения спирали и электрическое сопротивление, в случае, когда каждый из этих элементов добавляется в медь по отдельности [9].

Таблица 3. Влияние примесей

Элемент Повышение температуры отжига, °F/ppm Уменьшение растяжения спирали, мм/ppm Увеличение электрического сопротивления, мкОм-см/ppm
Сера 15 10 0,0016
Селен 15>50 0,0097
Теллур 10 20 0,0034
Свинец 6 5 0,0009
Висмут 15>30
Сурьма 3 3 0,00029
Мышьяк 3 4 0,00056
Олово 5 0,00016
Железо 1 0,0012
Никель 1 0,00014
Серебро 1 2 0,0002

Необходимо заметить, что если прогнозируемые свойства промышленной меди ЕТР основаны на химическом анализе, проявление отдельных элементов не всегда совпадает с результатами измерений характеристик готовой проволоки. Причиной этих отклонений являются два фактора. Во-первых, некоторые примеси могут вступать друг с другом в химическую реакцию, как, например, свинец и сера, образуя нерастворимые интерметаллические соединения. Во-вторых, что более важно, взаимодействие многих твердотельных примесей с кислородом приводит к образованию нерастворимых оксидов металлов. Максимальное влияние на поведение и свойства меди примеси оказывают тогда, когда они находятся в меди в состоянии твердого раствора. Часто полезным альтернативным методом прогнозирования поведения меди является использование уравнений регрессии применительно к химическому анализу. Одно из таких уравнений имеет следующий вид:

RF = 34,7 + 0,25Pb + 2,73Bi + 2,18Sb + 4,62Te + 0,88Ni + 028Fe,

где содержание примесей дано в ppm, RF — твердость F по Рокуэллу (определяется вдавливанием конического наконечника) для исходной литой заготовки. Для испытания заготовка вначале подвергается холодной прокатке до диаметра, составляющего 30% от начальной величины, с последующим отжигом в течение 15 минут в ванне с постоянной температурой 275 °C до начала измерений твердости. Если число твердости F менее 60, то медь классифицируется как слабо отожженная.

Кислород

Как отмечено в предыдущем разделе, введение кислорода в расплав связано с необходимостью регулирования пористости в выплавленной заготовке ЕТР посредством управляемой во время литья и отверждения усадке. Поскольку кислород является весьма эффективным средством удаления остаточных примесей, бульшая часть их вредных проявлений может быть устранена. В результате взаимодействия между кислородом и другими элементами можно улучшить проводимость, увеличить степень отжига и способность к формовке [10]. Например, на рис. 7 показановлияние кислорода на электрическую проводимость некоторых сортов меди в отожженном состоянии.

Рис. 7. Влияние наличия кислорода на электропроводность отожженной меди

Для коммерческой проволоки с чистотой четыре девятки (99,99%) начальная концентрация кислорода 200 ppm вызывает увеличение проводимости вследствие эффекта очищения. После завершения вышеупомянутой реакции в твердотельном состоянии проводимость уменьшается линейно вследствие увеличения объема фракций оксидов меди. На рис. 7 также видно, что проводимость меди OF и ETP примерно одинакова. Медь ЕТР, производимая в настоящее время непрерывным литьем, изготавливается, по большей части, с содержанием кислорода в диапазоне от 125 до 500 ppm. При более низком содержании кислорода возрастает склонность к появлению трещин при высоких температурах из-за повышения хрупкости вследствие недостаточной связи кислорода и водорода. Если содержание кислорода выходит за границы указанного диапазона, происходит увеличение содержания равновесных оксидов меди. Следовательно, общая вязкость проволоки уменьшается, и вероятность возникновения трещин из-за повышения хрупкости во время волочения возрастает.

Скрап

Медные заготовки высшей чистоты обычно используются для изготовления обмоточных проводов, к которым предъявляются наиболее жесткие требования. Следовательно, для такого специфического применения рекомендуются высокочистые электролитически очищенные катоды. Разнообразные составы, связанные с некоторыми промышленными сортами ETP, OF и сортами очищенной в пламени меди (FRTP), представлены в таблице 4. В последнее десятилетие для менее критических областей применения (например, провода для строительства) медная проволока изготавливалась из медных отходов (скрап) [11]. Предполагая, что для уменьшения содержания общего содержания примесей используется некий вид очищения в огне, возможно в этом случае получить электропроводность 101% IACS. Процентная проводимость медного образца проволоки (%IACS) была рассчитана делением сопротивления медного стандарта (International Annealed Copper Standard) на сопротивление образца при 20 °C. При расчетах можно использовать сопротивление объема или массы. Литейная заготовка, которая была изготовлена с использованием очистки в пламени на заводе La Farga Lacambra в Испании, была раздроблена на стержневой мельнице и затем переработана в проволоку отрезками большой длины c использованием многопроходных волочильных установок.

Таблица 4. Химический состав коммерческих сортов меди ETP, OF и FRTP

Элемент C1100 ETP C11040 ETP C11045 ETP C10100 OFE C12500 FRTP
ppm, max ppm, max ppm, max ppm, max ppm, max
Медь, % 99,9 99,9 99,99 99,9 99,88
Теллур 2 2 2
Селен 2 2 3
Висмут 1,0 0,5 1,0 30
Сурьма 4 4 4 30
Мышьяк 5 5 5 120
Олово 5 5 5
Свинец 5 5 5 40
Железо 10 10 10
Никель 10 10 10 500
Сера 15 15 15
Серебро 25 25 25
Ртуть 1
Кадмий 1
Фосфор 3
Цинк 1
Магний 0,5
Кислород 100-650 125-600 5

Улучшение качества заготовок для изготовления проволоки

В последние десятилетия происходило постоянное улучшение качества медных заготовок для изготовления проволоки, обусловленное, кроме прочего, успешным внедрением методов статистического контроля процесса производства, Six Sigma («шесть сигма») и Lean Manufacturing (наклонная линия производства). Отметим несколько успешных разработок, относящихся к недавнему прошлому.

Неразрушающий контроль с помощью вихревых токов

Почти в каждой линии непрерывного литья заготовок применяются электромагнитные методы автоматического контроля (с использованием вихревых токов) качества поверхности заготовки после горячей прокатки. В некоторых системах контроля для выявления трещин, возникающих при высокой температуре, используется катушка, через которую проходит горячая заготовка внутри прокатной установки. Для обеспечения повышенной чувствительности коэффициенты заполнения должны быть не менее 60%. Этот бесконтактный, неразрушающий метод успешно применяется при высоких скоростях работы прокатного оборудования. Смачивающие устройства обычно необходимы для предотвращения возникновения избыточного шума и вибраций. В стандарте ASTM даны рекомендации по практическому применению этого метода. При предположении, что дефекты располагаются вблизи поверхности, оборудование контроля позволяет обнаруживать расслоение, трещины и посторонние включения.

Удаление окалины

В результате воздействия на нагретую заготовку атмосферы на ее внешней поверхности очень быстро образуется тонкий слой окалины (оксид, содержащий двухвалентную медь) толщиной около 100 000 Е (104 нм). Так как адгезия окалины к основному металлу при температуре около 800 °C весьма слабая, ее отделение осуществляется без труда. Поэтому в линиях непрерывного плавления меди используются насосы высокого давления на входе в установку чернового проката для распыления прокатной эмульсии на горячую движущуюся отливку. Несмотря на то, что почти 90% окалины легко может быть удалено под воздействием эмульсии, распыляемой под большим давлением, для обеспечения высокого качества катанки необходима дополнительная очистка. В некоторых больших линиях непрерывной разливки, которые работают в комплексе с установками для очистки меди, в оборудовании горячей прокатки все еще используется водный раствор серной кислоты и водный раствор для травления. С другой стороны, в большей части линий непрерывной плавки и разливки меди движущаяся горячая отливка помещается в водный раствор спирта. Спирт испаряется при высокой температуре, при этом образуются водород и угарный газ. Эти газы вступают в реакцию с окалиной из оксида меди на поверхности отливки, при этом образуется тонкий поверхностный слой меди. Схематическое представление методов воздействия на заготовку серной кислотой или спиртом для химического удаления или уменьшения толщины окалины дано на рис. 8. Если процесс уменьшения толщины окалины не доведен до конца, на субслое оксидов меди образуется тонкий слой меди. Время реакции, необходимое для уменьшения толщины слоя окалины на 5000 Е (500 нм), составляет несколько секунд. Хотя другие органические компаунды могут формировать газы, уменьшающие толщину слоя окалины, изопропиловый спирт (IPA) является наиболее эффективным органическим веществом, применяемым при производстве медной проволоки.

Рис. 8. Удаление поверхностных слоев окислов на катанке травлением в кислоте или с помощью спирта

Контроль поверхностных оксидов и мелких фракций

Слои окалины на поверхности меди являются высокоабразивными и могут приводить к образованию на ней мелких твердых включений, к износу волочильных фильер, плохой паяемости, частым обрывам проволоки и плохой адгезии эмали с голым медным проводником. Толщина окислов однои двухвалентной меди количественно определяется методом электролитического уменьшения толщины с помощью постоянного тока [7, 13, 14]. Когда методом литья впервые была получена заготовка для изготовления катанки, типовые величины толщины оксидной окалины лежали в диапазоне от 6000 до 8000 Е. В настоящее время бульшая часть производителей катанки способна изготавливать продукцию с толщиной пленки окислов менее чем 300 Е (30 нм). Мелкие фракции меди можно обнаружить на заготовке после горячего проката методом гравиметрического анализа. После проведения испытаний нескольких различных образцов на кручение, выпавшие включения удаляются с помощью ультразвуковой вибрации и затем взвешиваются после просушки. Соотношение между весом включений и поверхностных окислов имеет следующий вид:

Wf /Wr×16-6 =8.73+0.493×SO,

где Wf — вес включений, Wr — вес заготовки, SO — толщина пленки в ангстремах. Так как оксидная окалина на заготовке после травления удаляется химическим способом, количество остаточных включений часто меньше, чем при очищении заготовки спиртом

Прогнозирование и технологии будущего

Возможно, что последнее десятилетие было периодом самого большого числа изменений в производстве катанки, проводов и кабелей по сравнению с любым другим периодом его развития со времен древности. В таблице 5 дан перечень важных событий, связанных с медью и волочением, относящихся к истории в целом.

Таблица 5. Хронология событий в истории человечества, связанных с медью и изготовлением проволоки

Годы Событие
До нашей эры
8000-9000 Открытие человеком самородной меди
~5000 Начало истории изготовления проволоки
~4600 Изготовлены образцы проволоки (найдены в 1901 г. н. э.)
4700-3800 Изготовлена бронза сплавлением меди и олова
4000 Египтяне выковали проволоку из тонкого металлического листа и протянули ее через отверстие
3500 Медная проволока изготовлена в Египте
2900 Изготовлена проволока сплавлением кованых коротких кусков проволоки
2750 Ожерелье фараона из Денбараба изготовлено из овальных золотых пластин, соединенных цепочкой из золотой проволоки
2200 Проволока изготовлена в Китае
2000 Проволока изготовлена в Индии
1544 Одежда, тканая из металлических нитей весом 36 фунтов, найдена в могиле римского императора Онориса
~1490 В «Исходе» (39:3) описано изготовление проволоки из тонких металлических пластин с помощью молотка
1400 Греки начали использовать железо
1000 Бронзовую проволоку начали делать в Шотландии (найдена при раскопках в 1879 г.)
800 Канат из бронзовой проволоки найден в Нивеях (образец сейчас находится в Британском музее)
500 Изготовлен канат из бронзовой проволоки. Найден при раскопках Помпеи
400 В Китае начали изготавливать канаты из проволоки
Наша эра
79 Разрушение Помпеи (в музее Неаполя сейчас находится образец проволоки диаметром 0,314 дюйма и длиной 15 футов)
300-400 Изготовлена примитивная фильера для протяжки проволоки во Франции
700 Изготовление гвоздей начато в Бельгии
700-800 Викинги в Норвегии использовали фильеры (предполагается)
VI-X век Венецианцы и итальянцы использовали волочильные доски для изготовления проволоки
1000-1100 Теофилус дал описание волочильной доски
1260 Проволока изготовлена в Европе методом холодного волочения
1300 Введено понятие поврежденной поверхности
1350 Рудольф из Нюремберга использует водно-колесный механизм для изготовления проволоки
1370 Ковка проволоки все еще используется в Нюремберге
1486 Леонардо да Винчи (?) спроектировал прокатный станок
1540 В «Пиротехнике» Вануччо Бирингуджио дан чертеж проволочного стана
1556 Георгиус Агрикола в книге «De Re Metallica» описал добычу меди
1564 Волочильная установка этого времени демонстрируется в музее Клюни, в Париже
1600 Йохан из Альтены (Германия) начал волочение стальной проволоки
1624 Волочение проволоки начато в Швеции
1650 Впервые в Америке изготовлена проволока; высокоуглеродистая проволока изготовлена волочением в Германии
1726 Изобретен плоский провод для одежды (в Швеции)
1728 Катанка изготовлена с помощью рифленого ролика во Франции
1754 Англичанин Генри Корт строит первый прокатный стан для железа
1775 Первый завод для производства проволоки в г. Норвич, шт. Коннектикут
1820 Морзе изобрел телеграф, в Филадельфии открыта фирма по изготовлению шляп на витках проволоки
1821 За год в США изготовлено 250 тонн проволоки
1834 Три завода по изготовлению проволоки открыты в США с производительностью 15 тонн в год
1840 Реблинг изготавливает первый канат из проволок в США
1855 Браун и Шарп предложили систему калибров
1858 Американский стандарт калибров проволоки, предложенный Брауном и Шарпом, принят Ассоциацией производителей латуни
1863 Сорби применил микроскоп для исследования металлов; Бессмер опробовал способ непрерывного литья заготовок
1867 Реблинг начинает строительство Бруклинского моста
1886 Во Франции открыты карбиды и предложены методы их получения
1889 Запатентовано покрытие стали медью
1908 Кулидж из G.E. проводит лабораторные испытания установки по волочению проволоки из вольфрама
1928 Фильеры из карбида начали применяться в США для волочения
1930 Основана Ассоциация производителей проводов
1948 Описание характеристик отожженной меди представлено компанией Cook Engineering
1965 Справочник по стальным проводам выпущен Ассоциацией производителей проводов и кабелей (WAI)
Производство проводов и кабелей

Объединения, поглощения и приобретения производящих компаний будут продолжаться, приводя к все большему сокращению объемов производства. Глобализация не ослабеет, она будет распространяться на Азию и сохранять темпы распространения в Северной Америке. Во многих исследованиях прогнозируется постоянное снижение потребностей на рынке проводов для строительства и кабелей. Дешевый импорт проводов приведет к торговому дефициту изолированных проводов в США.

Технология

Затраты на исследования и разработки, как часть прибыли, снижаются в течение нескольких лет, и вероятно, эта тенденция сохранится и в будущем. Как следствие, будет ощущаться нехватка ученых и студентов, подготовленных к работе в кабельной промышленности. Однако нет оснований считать, что это приведет к заметным переменам. Одновременно с перемещением производства в страны Азии, поставки продукции откуда идут по более низким ценам, будет наблюдаться и исход в этом же направлении технических талантов. Бульшая часть азиатских стран вкладывает деньги и ресурсы в инфраструктуры своих локальных университетов, которые затем будут узурпировать технологии, разработанные в США. Дальнейшее совершенствование производства будет продолжаться как следствие акцентированного внимания к разработкам нового технологического оборудования. Компьютерное моделирование является очень полезным инструментом, который доступен уже на протяжении некоторого времени, однако оно с трудом находит себе применение в этой отрасли промышленности.

Альтернативные материалы

Несколько лет назад высокочистый алюминий начали рассматривать в качестве замены медных сверхпроводников, работающих при криогенных температурах. Однако в ближайшем будущем такая замена маловероятна. С другой стороны, значительный коммерческий интерес проявляется к оптическим кабелям. Использование меди в телекоммуникационных применениях за последние несколько десятилетий уменьшилось. Оптические волокна успешно применяются как в протяженных сетях, так и в коротких линиях передачи. В настоящее время оптическое волокно интенсивно внедряется в линиях абонентского доступа в сетях телефонной связи, в частности, в линиях, соединяющих локальные станции с распределительными узлами, расположенными в непосредственной близости к абоненту. Установка оптических кабелей для этих целей будет существенно интенсифицироваться. Например, затраты компании Verizon Communications (США) на замену медных кабелей в ее телефонной сети составляют приблизительно $23 млрд, что дает компании возможность предоставлять абонентам доступ к кабельному телевидению и высокоскоростному Интернету. И реализация этого проекта под названием FIOS будет продолжена. Другая известная компания — American Telephone and Telegraph (AT&T Corp.) — модернизирует свою сеть, прокладывая оптические кабели до границ большинства зон, где сосредоточены жилые здания, но до абонентов сигналы будут передаваться по существующим медным линиям.

Производство заготовок для изготовления катанки

Похоже, что литейное производство в Северной Америке больше не расширяется. При этом в Китае и Индии продолжается установка нескольких новых систем. Определенные долгосрочные перспективы развития этого рынка открываются в Африке, где почасовая оплата труда низкая. С точки зрения развития технологии, задачи по повышению качества поверхности проволоки будут оставаться в центре внимания, в том числе — уменьшение количества посторонних включений и минимизация поверхностных оксидов. Приоритет будут иметь работы по совершенствованию методов неразрушающего контроля. В итоге должен быть разработан такой метод, который позволял бы осуществлять непрерывный мониторинг макропор в центре заготовки. И ультразвуковые, и электромагнитные акустические преобразователи хорошо работают в лабораторных экспериментах и, следовательно, перспективны с точки зрения применения в будущем.

Медная проволока

Улучшение качества поверхности будет достигнуто как следствие повышения требований к качеству высокоскоростной передачи сигналов речи и данных. Методы неразрушающего контроля будут использоваться более часто в процессе производства проволоки, в том числе и при производстве проволоки, имеющей небольшой диаметр. Будут повышаться требования к пластичности материала исходной заготовки и продолжатся усилия по достижению «нулевого» уровня дефектов. Особое значение будет уделяться гармонизации стандартов и технических требований как результат растущей глобализации в промышленности. В настоящее время весьма жесткие требования предъявляются к проводам для обмоток импульсных магнитов в отношении обеспечения упругого последействия, хороших свойств формования обмоток и высокой электропроводности. Кроме того, могут повыситься требования к величине минимальной прочности на разрыв, связанной со способностью проволоки к формованию и необходимостью предотвращения избыточного натяжения проволоки при высокоскоростном формировании обмотки. Автомобильная промышленность десятилетиями проявляет заинтересованность в применении проводов уменьшенного диаметра для снижения веса машин. В будущем можно ожидать, что именно такие провода и будут производиться. Несколько комментариев, касающихся использования медной проволоки с чистотой четыре девятки для изготовления проводов для промышленного применения. Несмотря на то, что изготавливается медь с чистотой шесть девяток, правда, в небольших количествах, ее стоимость крайне высока и, вероятно, в ней нет нужды, если речь идет о большинстве стандартных областей применения, таких как электромагниты, провода и кабели для строительства и телекоммуникаций. Более того, электропроводность обоих материалов практически одинакова при той же самой температуре. Главным преимуществом материала очень высокой чистоты является повышенная электропроводность при криогенных температурах. Следовательно, маловероятно, что стандарты для меди будут распространены за пределы минимального значения тока 101% IACS. И наконец, уместно заметить, что сейчас в производстве проводов и кабелей наблюдается значительный спад, но оптимистические ожидания в отношении ближайшего будущего имеют реальные основания.

Примечание. Впервые этот материал был представлен в виде доклада на 77-й ежегодной конференции WAI (WAI’s 77th Annual Convention), г. Кливлэнд, штат Огайо, США, в мае 2007 г., затем в журнале Wire Journal International, в июне 2007 г.: Horace Pops. «Processing of wire from antiquity to the future»

Литература

  1. Carroll D. L. American Journal of Archaeology. 1972. 76 (3).
  2. Ogden J. Jewelry of the Ancient World. New York, Rizzoli International Publications, 1982.
  3. Williams C. R. Gold and Silver Jewelry and Related Objects. New York: The New York Historical Society, 1924.
  4. Lewis K. B. Wire and Wire Products. 1942. 17 (1).
  5. Salter R. The Metallurgy of Archaeological Wire: a Tool for the Modern Metallurgist // Wire Journal International. August 2006.
  6. Butts A. Copper. Reinhold Publishing Company. New York, 1954.
  7. Non Ferrous Wire Handbook, Vol. 3. Wire association International. 1995. 1–5.
  8. Philips A. J. The Separation of Gases from Molten Metals. Trans. Am. Inst. Mining Met Engrs, 171, 1947.
  9. Pops H. Copper Rod Requirements for Magnet Wire // Wire Journal International. 1987. May.
  10. Pops H., Holloman J. Effects of Oxygen Concentration on Recrystallization Behavior of Copper Wire // Wire Journal International. 1994. May.
  11. Guixa O., Garcia M. Futher Steps in Copper Scrap refining and Subsequent CCR Copper Rod Production. Wire Association Technical Conference, Stresa, 1997.
  12. ASTM Standard Practice E1606. The electromagnetic (Eddy — Current) Examination of Copper Redraw Rod for Electrical Purposes.
  13. Pops H., Henessy D. The Role of Surface Oxide and its Measurement in the Copper Wire Industry // Wire Journal International. 1997. March.
  14. Baker G., Pops H. Analysis and Automation of Copper Surface Oxide Measurements // Wire Journal International. 1999. February.
  15. Smith C. S., Gnudi M. T. The Pirotechnia of Vannocio Biringucchio. New York: The American Institute of Mining and Metallurgical Engineers, 1942.
  16. Pops H. Metallurgy and Technology of Copper Electrical Conductor Wires / Metallurgy, Processing and application of Metal Wires, edited by H. Paris and D. Kim. The Minerals, Metals and Materials Society, 1996.
  17. Pops H., Baker G. Formulation, analysis and measurement of fines. Wire Association International’s 78th Annual Convention. Pittsburgh, Pennsylvania, USA. June 2008.

Производство медной проволоки - cvetprokat.com.ua

Медная проволока – вытянутое тонкое изделие из меди, диаметр поперечного сечения которого очень мал по сравнению с ее длиной. Она гибкая и пластичная, ее удобно использовать, перевозить, хранить, обрабатывать.

Проволоку изготавливают на металлургических предприятиях и заводах в соответствии с ТУ 16-705.492-2005 (для проволоки с диаметром сечения 0.125-16 мм) и ГОСТ 22666-77 (для проволоки со значениями диаметра 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 мм). Ее поставляют в мотках или катушках. Она применяется для производства кабелей, проводов и других электротехнических продуктов.

Как производят медную проволоку

В качестве сырья для изготовления проволоки используется медная катанка. Если нужно произвести изделие с квадратным, шестигранным или сложным поперечным сечением, используют соответствующие металлические заготовки.

Изготовление проволоки проходит на волочильных станках холодным методом. Перед волочением заготовку травят в растворе серной кислоты, подогретом до температуры 50°С. Далее без предварительного нагревания заготовка отправляется на волочение.

Волочение проходит на волочильных станках, настроенных на определенный диаметр изделия. После этого медная проволока поступает в специальные печи для отжига. Отжиг позволяет получить однородные механические свойства проволоки по всей длине, а также увеличить ее прочность.

При необходимости готовое изделие проходит дополнительные этапы волочения. Чтобы не повредить поверхность проволоки, рабочую поверхность волочильного стана покрывают смазкой.

По окончании производства проволоку охлаждают специальными составами, водой или воздухом. После этого она поступает в приемные устройства.

Раскладывают готовые изделия «лепестковым» методом. Такой подход к упаковке проволоки предохраняет ее от запутывания и повреждения. Мотки, собранные таким способом, легче размотать, удобно перевозить и хранить.

Производство тонкой проволоки из меди

Для изготовления изделий с наименьшими значениями диаметра поперечного сечения в качестве заготовки используют проволоку с большими диаметрами. Производство проходит по той же схеме, что и для толстой проволоки. Изделия с диаметром менее 0,15 мм не подвергаются операции отжига.

Продукция с небольшим диаметром наматывается на металлические катушки.

 

Во время производства металлопрокат этого вида тщательно проверяют на соответствие нормам и стандартам, а также на отсутствие повреждений. После упаковки его маркируют, взвешивают и отгружают заказчику.

Просмотреть ассортимент медных проволок, а также заказать их по выгодной цене Вы можете у нас – в ООО «Цветпрокат Украина».

Медная катанка и медная проволока

      KME (ранее МКМ) является одним из крупнейших производителей медной катанки и проволоки в мире. Проволока медная разных размеров и сплавов производится с 1909 года. Высококачественная медная катанкаKME (ранее МКМ), изготовленная на установке Contirod, включает в себя многопроводную проволоку, ультратонкую проволоку, эмалированную проволоку, плоский провод, сварочную проволоку.
Особенно следует заметить то, что сварочная проволока KME изготавливается по стандартам компании SOUDRONIC. Медная катанка изготавливается в соответствии с международными стандартами (DIN, DINEN, ASTM, BS).
Катанка из чистой меди или ее сплава с оловом вытягивается на установке Contirod. Медная проволока, проволочные канаты и тросы интенсивно используются в автомобильной, электротехнической, электроэнергетической, телекоммуникационной и кораблестроительной промышленностях.

      Большая роль меди в технике обусловлена рядом её ценных свойств и, прежде всего высокой электропроводностью, пластичностью, теплопроводностью. Благодаря этим свойствам медь - основной материал для проводов.
В электротехнике алюминий иногда заменяет медь, особенно в производстве массивных проводников, например, в воздушных линиях, высоковольтных кабелях. Электрическая проводимость алюминия достигает 65,5% электрической проводимости меди.
Поэтому новую или дополнительную проводку лучше делать медными проводами.

У медной проводки существует несколько преимуществ перед алюминиевой:

1) медь гораздо прочнее на излом;
2) токопроводность меди гораздо выше;
3) при одинаковой потребляемой мощности сечение медного кабеля можно выбирать меньше алюминиевого.

Следует заметить, что по новым СНИПам используется только медная проволока.

      Contirod: непрерывная отливка и прокат медной проволоки.
Новый аппарат по отливке и прокату медной проволоки Conricod, находящийся в производстве с 1999 года, был установлен для достижения максимально лучшего качества продукции и ее гибкости. Он оборудован газовым нагревателем Asarco и выпускает 30 тонн продукции в час. Металл поступает в устройство через электрические плавильные, раздаточные печи. Температура плавления колеблется между 1,130 и 1,135ºС. Отливка металла по этой технологии проходит 5 ступеней черновой обработки и 7 ступеней чистовой. Благодаря тому, что все прокатные устройства оборудованы индивидуальной системой привода, аппарат обладает высокой степенью эксплуатационной гибкости, изменяя формат материала, и позволяет достигать высокой степени качества. Благодаря оборудованию по вытягиванию проволоки, KME (ранее МКМ) производит качественную продукцию, тем самым обеспечивает своих клиентов продукцией высокого качества на всех стадиях ее изготовления.

 

   Материал       Диаметр    Товарная группа
   EN 13 602       ГОСТ   
ETP-Cu
ETP1-Cu
М1 8 mm Толстая медная проволока
 Средняя проволока медная
 Тонкая медная проволока
 Ультратонкая проволока медная
 Лакированная проволока
ETP-Cu
ETP1-Cu
М1 9.5 mm
12 mm
20 mm
22 mm
Специальная проволока медная
Cu-Ag 0,1 МСр0,1  8 mm
20 mm
22 mm
Контактная проволока медная

 

Товарная группа Продукция Спецификация  ASTM  ГОСТ ISO по
EN 13 602
Медная проволока Толстая медная проволока Без покрытия или луженая, одинарная проволока. Диаметр: 1мм-8мм C 10200, 11000 М0б, М1 Cu-OF, ETP, ETP1
Средняя проволока медная Без покрытия или луженая проволока, одинарная. Диаметр:
0.30 мм - 1.0 мм
C 10200, 11000 М0б, М1 OF-Cu / ETP / ETP1
Тонкая и ультратонкая медная проволока Без покрытия или луженая проволока, одинарная. Диаметр:
0.05 мм - 0.30 мм
C 10200, 11000 М0б, М1 OF-Cu / ETP / ETP1
Витая проволока медная Без покрытия или луженая проволока, количество проводов: 4-24, Диаметр:
0.05 мм - 0.50мм
C 10200, 11000 М0б, М1 OF-Cu / ETP / ETP1
Сварочная медная проволока для производства консервных банок Диаметр: 1.00 - 2.00мм C 10200, 11000 М0б, М1 OF-Cu / ETP / ETP1
Медный провод заземления Диаметр: 2.00 - 8.00мм C 10200, 11000 М0б, М1 OF-Cu / ETP / ETP1
Легированная проволока Проволока медная из бронзы или латуни Диаметр: 0.05 - 3.00 мм C 51900 Л70, БрОФ 6,5-0,15 CuZn30 / CuZn36 / CuSn6
Канаты Канат \ гибкий трос Без покрытия или луженый канат, поперечное сечение: 0.05 -700 мм2 C 10200, 11000 М0б, М1 OF-Cu / ETP / ETP1
Тросы Трос Без покрытия или луженая проволока, поперечное сечение: 10 - 1,000 мм2 C 10200, 11000 М0б, М1 OF-Cu / ETP / ETP1

 

Производство медной проволоки из вторичного сырья Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 669.3.017:669.2.04

А. М. Мухин1, д-р техн. наук И. П. Волчок2

1 ООО " Запорожский завод цветных сплавов",2 Национальный технический университет,

г. Запорожье

ПРОИЗВОДСТВО МЕДНОЙ ПРОВОЛОКИ ИЗ ВТОРИЧНОГО

СЫРЬЯ

Описаны состав, структура и свойства меди на основных этапах получения электротехнической проволоки: выплавка анодной меди из лома и отходов, электролитическое рафинирование, получение заготовки методом непрерывного литья, производство электротехнической проволоки и токопроводящих жил.

Медь и ее сплавы относятся к числу важных конструкционных материалов, находящих применение в качестве проводников тока и деталей машин практически во всех отраслях промышленности. Для Украи -ны, не располагающей достаточными природными ресурсами медных руд, перспективным является производство меди и ее сплавов из вторичного сырья. Прежде всего, это технически и экономически целесообразно в связи со стремительным исчерпанием в мире медьсодержащих руд: по имеющимся данным, при существующих темпах потребления меди их хватит на 50...55 лет. Во-вторых, по сравнению с добычей, обогащением и металлургической обработкой медных руд, получение меди и ее сплавов из вторичного сырья имеет ряд преимуществ: низкие капитальные вложения, меньший расход энергии, более высокая технологичность переработки, уменьшение загрязнения окружающей среды и др.

В то же время сплавы, полученные из вторичного сырья, как правило, уступают по качеству первичным вследствие меньшей стабильности химического состава по основным элементам и более высокой загрязненности вредными примесями. Существующие классификации и технологии сортировки лома и отходов цветных металлов (ДСТУ 3211-95), также как и методы металлургического передела вторичного сырья не всегда позволяют достичь требуемой стабильности состава и уровня физико-механических и служебных свойств сплавов, в том числе и медных. Цель настоящей работы заключалась в разработке и внедрении сквозной технологии получения электротехнической проволоки из вторичного сырья, начиная от сортировки лома и отходов меди и заканчивая скруткой проволоки в токопроводящие жилы. При этом на основных этапах технологического цикла

проводилось сравнение химического состава, структуры и свойств меди, полученной из первичного (руда) и вторичного (лом и отходы) сырья, и внедрялись технологические решения, обеспечивающие необходимое качество готовой продукции. В наших работах [1, 2] показано, что более детальная по сравнению с ДСТУ 3211-95 сортировка лома и отходов меди позволила в процессе переплава и огневого рафинирования в 8-тонной отражательной печи получать сплавы марок М2 (99,7 % Си) и М3 (99,5 % Си) для литья анодных пластин. При этом определенные проблемы были связаны с необходимостью снижения до заданных пределов нежелательных примесей: свинца, олова, цинка и железа. Получение меди требуемой чистоты достигалось путем многократного "дразнения" (рафинирования отходами древесины) металла в печи. В целом, в зависимости от качества исходной шихты, точнее от количества в ней примесей, производительность печи изменялась от 0,29 т/ч (при 0,26 %РЬ, 0,24 % Бп, 0,75 % Бе, 0,85 %гп) до 0,71 т/ч (0,035 % РЬ, 0,014 % Бп, 0,002 % Бе, 0,02 % гп), а выход годного (меди, пригодной для литья анодных пластин) -от 68,1 до 95,4 % (медь с повышенным содержанием примесей использовалась в качестве шихты при выплавке бронз и латуней).

После электролитического рафинирования медь, полученная из первичного и вторичного сырья, хотя и различалась по суммарному содержанию примесей (0,016 и 0,024 % соответственно), но удовлетворяла требованиям ГОСТ 859-78 по химсоставу для катодной меди МОк. При этом при практически одинаковом содержании ряда примесных элементов, первичная медь была сильнее загрязнена теллуром, селеном, сурьмой и кадмием, а вторичная - свинцом, оловом, цинком и серой (табл. 1).

Таблица 1 - Химический состав катодных пластин (средние данные по 32 плавкам)

Исходное сырье Сод. Cu, % Содержание примесей П-105, %

Pb Sn Zn S Te Se Sb Cd

Первичное 99,984 70 27 0 141 210 20 49 15

Вторичное 99,976 352 151 201 283 27 4 12 0

© А. М. Мухин, И. П. Волчок 2006 р.

ISSN 1607-6885 Hoei Mamepianu i технологи в металурги та машинобудувант №1, 2006

53

По-видимому, повышенное содержание одних элементов, отрицательно влияющих на свойства меди (прежде всего свинца и серы), в той или иной степени компенсировалось пониженным содержанием других элементов (особенно сурьмы, селена и теллура), также неблагоприятно влияющих на те же свойства.

С целью анализа влияния исходного сырья на химический состав, структуру и свойства катанки были изготовлены две ее партии, полученные из первичного (медная руда) и вторичного (лом и отходы меди) сырья. Катанку диаметром 8 мм получали на установке "UPCAST" US 16Е-04+4 финской фирмы Outokumpu Castform oy [2]. Установка оборудована плавильной и раздаточной печами, в которых жидкая медь выдерживается соответственно под слоем древнего угля и чешуйчатого графита и подвергается вследствие этого дальнейшему рафинированию. Сравнение данных, представленных в табл. 2 и 3, показывает, что в результате переплава катодной меди в ней снизилось содержание примесей, причем по этому показателю составы первичной и вторичной меди стали практически одинаковыми. При этом, подобно анодной меди, катанка из первичного сырья характеризовалась более высоким содержанием теллура, селена, сурьмы и кадмия, а катанка из вторичного сырья - более высоким содержанием свинца, олова, цинка и серы. Размеры и форма зерен катанки, полученной из первичного и вторичного сырья, были практически одинаковы, однако во втором случае выделения вторичных фаз на границах зерен наблюдались чаще (рис. 2).

По значениям механических свойств и удельного электросопротивления (см. табл. 3) принципиальных различий между катанкой, полученной из различного исходного сырья, не установлено. Отмечалось лишь некоторое снижение пластичности и повышение электросопротивления металла в случае получения его из вторичного сырья, что можно объяснить отмеченными выше различиями в составе и структуре.

Таблица 2 - Свойства катодных пластин, полученных из различного сырья

Исходное сырье Кол-во опред. ст„, МПа 8, % Твердость НВ р • 105 Ом • мм 2 м

Первичное 16 264 35 69 1850

Вторичное 16 262 38 64 1837

Таблица 3 - Свойства катанки, полученной из первичного и вторичного сырья (средние данные по 10...32 определениям)

Сырье Сод. Cu, % МПа 8, % N, скручиваний р • 105 Ом • мм 2 м

Первичное 99,989 180 42,5 70 1686

Вторичное 99,988 183 41,5 63 1701

Существенных различий в структуре первичной и вторичной меди не обнаружено (рис. 1). В обоих случаях она имела рекристаллизованное зерно. Изредка наблюдались вытянутые зерна, ориентированные перпендикулярно поверхности катодных пластин. Механические свойства и электропроводность первичной и вторичной меди были практически одинаковыми (табл. 2).

б

Рис. 1. Структура катодной меди, полученной из различного сырья: а - из первичного, б - из вторичного; х500

Литую заготовку диаметром 8 мм, полученную с первичного и вторичного сырья, перерабатывали на электротехническую проволоку диаметром 1,76 мм и далее на проволоку диаметром 0,195 мм со скруткой последней в токопроводящие жилы сечением 0,5...1,0 мм2. Металлографические исследования ото-жженой проволоки диаметром 1,76 мм показали, что в результате интенсивной холодной пластической де-

в

формации (волочение с обжатием 78 %) и рекриста-лизационной термообработки в меди сформировалась микроструктура, характеризующаяся мелким зерном (5...10 мкм), практически не унаследовавшим особенностей литой структуры, с большим количеством типичных для чистой меди двойниковых образований (рис. 3). Не было установлено каких-либо отличий в структуре металла, полученного из различного сырья.

г

Рис. 2. Структура литой катанки из меди, полученной из различного исходного сырья: а, б - из первичного сырья; в, г - из вторичного сырья

Рис. 3. Макро- и микроструктура вторичной электротехнической медной проволоки толщиной 1,76 мм после окончательной

термообработки

1607-6885 Новi матерiали i технологи в металурги та машинобудувант №1, 2006

55

Как следует из представленных в табл. 4 и 5 результатов, свойства медной проволоки, полученной из различного сырья, очень близки. При этом, однако, в случае использования вторичного сырья имеет место тенденция к некоторому снижению технологической пластичности и большему электросопротивлению. Степень такого изменения не превышает, соответственно, 4...5 % отн. для показателя пластичности и 0,2...0,3 % для удельного электросопротивления.

Таблица 5 - Свойства токопроводящих жил

Таблица 4 - Свойства медной проволоки 0 1,76 мм

Сырье Кол-во опред. МПа 8, % n р • 105, Ом • мм 2 м

Первичное 8 247 38 88 1689

Вторичное 8 250 37 92 1693

Номинальное сечение жил, мм2 Сырье Кол-во опред. Диаметр жилы, мм Электросопротивление, Ом/км

факт норма ТУ факт норма ТУ

0,5 первичное 26 0,88 не более 1,1 37,05 не более 39,0

вторичное 87 0,90 36,68

0,75 первичное 38 1,08 не более 1,3 24,50 не более 26,0

вторичное 182 1,07 24,37

1,0 первичное 21 1,20 не более 1,5 18,60 не более 19,5

вторичное 51 1,21 18,75

Список литературы

1. Мухин А.М. Усовершенствованная методика сортировки лома и отходов меди // Новi матерiали i технологи в металургй та машинобудуванш, 2001. - № 1. -С. 74-76.

2. Мухин А.М. Технология получения медной катанки с использованием вторичного сырья // Висою технологи в машинобудуванш. Збiрн. наук. праць НТУ "ХП1". -Харьков: НТУ "ХПГ', 2002. - С. 237-243.

Одержано 24.02.2006 р.

Описано склад, структуру i властивостi Midi на головних етапах одержання електротехтчного дроту: плавлення анодноХ мiдi is брухту та вiдходiв, електролтичне рафiнування, одержання заготовки методом безперервного лиття, виробництво електротехтчного дроту та струмопровiдних жил.

The cuprum composition, structure and properties on the main stages of electrotechnical wire production are described: the anodic cuprum smelting from scrap and waste, electrolytic refining, the workpiece receiving using continuous casting method, electrotechnical wire and conductive cable core production.

Производство проволоки. Запорожский завод цветных металлов, ЗЗЦМ

Производство медной проволоки

Медная проволока диаметром от 1,14 до 3,55 мм изготавливается из медной безкислородной катанки собственного производства на линии грубого волочения M81 производства фирмы "Niehoff", Германия. В процессе волочения проволоки используются фильеры из искусственных алмазов, имеющих большую стойкость, что позволяет получить стабильный размер проволоки по всей длине.

Проволока проходит через печь отжига «напроход», там происходит ее нагрев за счет подачи тока, соответствующего ее диаметру, и быстрое охлаждение в среде защитного газа. Использование электротермического непрерывного отжига позволяет получить стабильные механические характеристики проволоки по длине. После печи мягкая проволока проходит через обдувные фильеры и в сухом виде поступает на приемные устройства. При намотке в контейнеры используется «лепестковый» метод раскладки, что исключает запутывание проволоки во время размотки при дальнейшей переработке.

Проволока изготавливается согласно техническим условиям ТУ У 27.4-13614181-003-2001, требования которых соответствуют ДСТУ  EN 60228 «Провідники ізольованих кабелів. Загальні технічні вимоги (EN 60228:2005; АС:2005, IDТ)»

Преимуществами такого способа производства проволоки являются:

  • использование алмазных фильер, рассчитанных на долгий срок эксплуатации, что обеспечивает стабильный диаметр проволоки по всей длине
  • использование отжига «на проход», что позволяет иметь стабильные механические показатели по все длине проволоки
  • лепестковая укладка проволоки в контейнере, что позволяет исключить запутывание витков в процессе дальнейшей переработки

Производство тонкой медной проволоки

Сырьем для производства тонкой медной проволоки является проволока собственного производства, произведенная из безкислородной катанки.

Основные операции:

  • волочение на линии тонкого волочения.

Волочение тонкой проволоки производится на многониточной волочильной линии с совмещенным отжигом.

В процессе волочения проволоки используются алмазные фильеры: диаметром более 0,5 мм из искусственных алмазов, диаметром 0,5 мм и менее из натуральных алмазов.
За счет большой стойкости фильер, изготовленная проволока имеет стабильный размер по длине.

Проволока поступает в печь непрерывного отжига, нагревается электрическим током в среде защитного газа и поступает на 2 приемных устройства и наматывается на металлические катушки с диаметром щеки 630 мм.

На каждую катушку может быть намотано 6 до 13 проволок диаметром от 0,1 до 0,5 мм.

Медеплавильное производство - ЭКСПЕРТ-ЭЛЕКТРИК – проектные и электромонтажные работы

Металлопрокат


В тоже время была установлена линия длинномерного металлопроката методом непрерывной экструзии Conform 500. 
Таким образом, был реализован процесс изготовления медных профилей различной формы. 
Налажен серийный выпуск медных шин по ГОСТ 434-78 из меди марки до М00. Диапазон сечений от 200 до 3800 мм и ширина до 240 мм.

ООО «Кабельный Завод «ЭКСПЕРТ-КАБЕЛЬ» реализует медную катанку собственного производства. Продукция соответствует ГОСТ Р 53803-2010 и ГОСТ 859-2001.

Мы предлагаем марки:

  • КМб М001б
  • КМб М0б
  • КМб М1б
  • КМбк МОО1бк
  • КМбк МОбк
  • КМбк М1бк

Преимущества бескислородной катанки

    Стабильный химический состав медной катанки и высокая электропроводность;
    Низкое содержание кислорода (не более 2 ppm) и отсутствие газовой пористости минимизирует риск появления трещин в литых и катаных медных заготовках;
    Гарантирует отличную производительность оборудования, используемого для производства проволоки: волоки функционируют без сбоев на высоких скоростях (до 30 м/с) при больших величинах общего обжатия (до 99%) медной заготовки.

Медная бескислородная катанка, изготовленная на производстве ООО «Кабельный Завод «ЭКСПЕРТ-КАБЕЛЬ», имеет высокие технологические свойства и применяется для изготовления кабельно-проводниковой продукции и электротехнических изделий. Высокая технологичность нашей катанки, достигнутая за счет отсутствия кислородных соединений в меди, позволяет исключить операцию «среднее волочение» и получать тонкую проволоку диаметром 0,15–0,5 мм без промежуточного отжига. Бескислородная катанка перерабатывается в проволоку диаметром 0,15–0,5 мм без обрывов и на высоких скоростях, что в свою очередь снижает затраты при дальнейшем производстве.

Шина медная электротехническая


Кабельный Завод "ЭКСПЕРТ-КАБЕЛЬ" занимает лидирующие позиции в сфере производства кабельно-проводниковой продукции и медной электротехнической шины. Производственная мощность завода позволяет перерабатывать более 600 тонн меди ежемесячно, 20 000 марко-размеров кабеля. Медная полосовая шина марки М1 используется для изготовления шинопроводов, шинных сборок, токопроводов и распределительных устройств, а также для подключения любого стационарного мощного оборудования. Медные шины достаточно просты в монтаже и обеспечивают высокую надежность. 
Поставляемые нами медные шины изготовляются по ГОСТ 434-78 из меди марки не ниже M1 (химический состав по ГОСТ 859-2001). Рабочие температура от -55 0С до +280 0С Максимальное рабочее напряжение до 1000 В. Изготовление шины размером от 5 х 50 до 10 х 160. Возможная производственная длина 3м, 4м, 6м, и 12

Основные этапы производства медных проводов

Процесс производства специальных медных кабелей состоит из ряда этапов. Производители проволоки должны соблюдать определенные стандарты качества в производственном процессе. Медные провода широко используются как в жилой, так и в коммерческой проводке. Металл должен пройти различные стадии, прежде чем он превратится в электрический провод.

Весь процесс производства специальных кабелей из медной проволоки, таких как медный трос в оплетке, включает в себя ряд этапов.Первоначально металл обрабатывали, чтобы сформировать медные стержни, которые позже превратились в проволоку. Первый этап включает в себя добычу и дробление металла. Затем выполняется процесс измельчения дробленой руды, здесь дробленый металл пропускается через большие машины для превращения металла в порошок. Машины воздействуют на металл как цилиндрическим, так и вращающимся образом, из него удаляются отходы шлака.

Затем металл обрабатывается для превращения его в чистую катодную медь с помощью таких этапов, как электролитическое извлечение, выщелачивание, плавка и электролитическое рафинирование.В процессе выщелачивания образуется слабый раствор сульфата меди, который также обрабатывается в резервуаре для электролиза. Как было сказано ранее, весь процесс называется электронным выигрышем. Осуществляется процесс плавки, т.е. изменение степени окисления и получение меди с чистотой девяносто девять процентов после очистки. Затем следует электролитическое рафинирование, в результате чего образуются катоды, которые в конечном итоге заливаются в катанки.

После того, как медные стержни сформированы, начинается процесс волочения медной проволоки.Медные стержни вытягиваются из фильеры с более узкими концами, что заставляет медные стержни сжиматься в диаметре и иметь большую длину. Весь процесс повторяется много раз, постепенно уменьшая диаметр проволоки.

После приложения давления настало время для одной из самых важных частей производства медной проволоки, а именно процесса отжига. Здесь тепло применяется к сформированным проволокам, процесс предназначен для придания проволоке столь необходимой гибкости.В процессе проволока должна пройти через электрическую печь для восстановления гибкости, утраченной в процессе волочения. Следующим шагом является нанесение гальванического покрытия, которое необязательно для формирования различных типов специальных кабелей, а именно луженых, плетеных медных тросов или проволок с покрытием. В процессе отжига металл перекристаллизовывается, а затем также готов к использованию.

Металлургия медной проволоки

Применение меди в металлургии меди и медных сплавов

Автор: Dr.Гораций Попс
Директор лаборатории металлов
Essex Group, Inc.

Введение

Медь является предпочтительным и преобладающим выбором в электротехнической промышленности из-за ее высокой проводимости, как электрической, так и тепловой. Для получения требуемых свойств практически всегда используется нелегированная медь высокой чистоты. В этой статье обсуждается обоснование этого выбора и уделяется особое внимание основным металлургическим принципам. Он предназначен для технического обсуждения соответствующих разработок, произошедших за последние несколько десятилетий в отрасли производства медных проводов.

Back to Top

Требования к проводникам

В последние годы был достигнут значительный прогресс в объяснении электронной природы благородных металлов, то есть меди, серебра и золота. Эти элементы обладают высокой проводимостью, поскольку их электроны проводимости демонстрируют относительно небольшое сопротивление движению под действием электрического поля. В частности, медь является отличным проводником, потому что самые удаленные электроны имеют большую длину свободного пробега (около 100 атомных расстояний) между столкновениями. Удельное электрическое сопротивление обратно пропорционально этой длине свободного пробега.

Некоторые электропроводящие металлы легче меди, но, поскольку для протекания того же тока им потребуется большее поперечное сечение, они неприемлемы, если ограниченное пространство является основным требованием (например, в небольших электродвигателях). Следовательно, алюминий используется в основном тогда, когда чрезмерный вес может стать проблемой. Медь обладает лучшими характеристиками для коммерческого использования, поскольку от серебра следует отказаться из-за его чрезмерно высокой стоимости.

Back to Top

Приложения

Медь - один из немногих металлов, который находит наиболее широкое применение в чистом виде, а не в виде сплава.Существует около четырех десятков различных деформируемых сплавов, которые содержат минимальное содержание меди 99,3 мас.% (И поэтому обозначаются как «медь»), хотя лишь немногие из них используются в промышленности в качестве электрических проводников. Наиболее широко используемый из этих разбавленных сплавов известен как медь с твердой электролитической смолой (ETP), которая состоит из металла чрезвычайно высокой чистоты, легированного кислородом в диапазоне от 100 до 650 частей на миллион. Медь ETP не рекомендуется для использования в водородной среде из-за ее склонности к водородному охрупчиванию при воздействии этих температур.В этих условиях окружающей среды следует использовать либо бескислородные (OF), либо бескислородные (OFE) сорта меди. Серебристая медь (OFS) находит ограниченное применение в силовых трансформаторах из-за ее более высокой прочности и сопротивления размягчению при повышенных температурах.

Back to Top

Производство катанки и проволоки

До 1970-х годов почти вся медная катанка производилась периодическим процессом, который включал разливку и отверждение расплавленной меди в слитки специальной формы, известные как проволочные прутки, повторный нагрев прутков в слегка восстанавливающей защитной атмосфере и разрушение литой дендритной структуры путем горячая прокатка на воздухе до стержневой формы.После этого было проведено травление в 10-процентной серной кислоте для удаления оксидов и стыковой сваркой одного конца с другим для образования катушек большей длины. Сегодня в процессе непрерывного литья и прокатки производится практически вся медная катанка. Преимущества непрерывной разливки включают меньшую микросегрегацию примесей, уменьшение частиц оксида меди на поверхности, меньшее количество стальных включений в результате контакта с прокатными валками, почти полное отсутствие сварных швов и более низкие общие затраты на обработку.

Кислород намеренно сплавлен с медью, чтобы действовать как поглотитель растворенного водорода и серы с образованием газов H 2 O и SO 2 в расплаве.Если содержание кислорода находится под контролем, повсюду образуются микроскопические пузырьки, которые в идеальных условиях компенсируют уменьшение объема приблизительно на 4%, связанное с превращением жидкости в твердое вещество. Если образующиеся поры не слишком большие, они полностью устраняются при горячей прокатке.

Большинство установок непрерывной разливки и прокатки содержат оборудование неразрушающего контроля (вихретоковый), которое используется в оперативном режиме для обнаружения поверхностных дефектов, таких как трещины и оксиды. Для некоторых высококачественных применений несколько милов металла часто удаляются с поверхности стержня механической стружкой.

Большинство изделий из меди круглого и квадратного сечения производятся методом волочения проволоки с использованием либо обычных искусственных поликристаллических штампов, либо штампов из природного монокристалла алмаза. Медь обладает отличной формуемостью, и ее можно легко вытягивать из прутка в проволоку очень тонкого размера без необходимости промежуточных технологических отжигов. Несмотря на эту желаемую характеристику, обычная практика в производстве магнитной проволоки заключается в ограничении уменьшения площади во время волочения примерно до 90% с последующим отжигом. Помимо этого уровня снижения, могут произойти изменения металлургической структуры, которые могут ухудшить механические свойства проволоки.Магнитную проволоку часто производят с помощью так называемого «поточного процесса», который включает волочение проволоки на «медленной» скорости с последующим непрерывным отжигом, проводимым в тандеме с эмалированием. Готовые изделия из проволоки заметно улучшаются за счет ограничения уменьшения площади между отжигами примерно до 90%.

Back to Top

Роль примесей

Химия - одна из важнейших переменных, необходимых для достижения высокой электропроводности. Наиболее вредные из этих элементов могут значительно снизить электрическую проводимость, повысить механическую прочность отожженной проволоки, замедлить рекристаллизацию и иногда вызвать горячую короткозамкнутость в процессе горячей прокатки при производстве прутка.Многочисленные исследования показали, что очень небольшие добавки растворенных элементов могут линейно увеличивать удельное электрическое сопротивление (уменьшать проводимость) меди, как показано на рис. 1 . Многие примеси повышают температуру полутвердой рекристаллизации в нелинейной зависимости. Однако вредное воздействие на проводимость сводится к минимуму, когда примеси связаны в осадках или оксидах, а не в растворе.

Удельное сопротивление,
Ом-м

Массовая доля примесей

Рисунок 1 .Влияние растворенных элементов на электрическое сопротивление меди при температуре окружающей среды.

На рис. 2 показано влияние добавок различных отдельных элементов к ETP-меди высокой чистоты, содержащей только 200 частей на миллион кислорода. Как правило, первые несколько частей на миллион примесей оказывают наибольшее влияние на способность к отжигу по сравнению с последующими равными добавками. Однако следует отметить, что чистота коммерческой меди значительно улучшилась с тех пор, как электрические стандарты для меди, установленные в 1913 году, были представлены проводимостью 100% по шкале IACS.Сегодня большинство промышленных медных катодов имеют удельную проводимость, приближающуюся к 101% IACS.

Half-Hard
Recry-
stalization
Температура, ° C

Содержание растворенного вещества, ppm, масса

Рисунок 2 . Влияние одноэлементных добавок в ЭТП-медь на температуру полутвердой рекристаллизации.

Back to Top

Влияние содержания кислорода

Кислород используется в качестве легирующего элемента для улучшения прочности медных стержней «в литом состоянии» за счет управления реакциями газа и металла.Не менее важно, что кислород действует как поглотитель при взаимодействии с большинством примесей, которые наиболее сильно влияют на свойства и реакцию отжига, когда они растворяются в медной матрице. Напротив, вредное воздействие может быть сведено на нет, если примеси связаны в виде нерастворимых оксидов. Максимальная проводимость ETP-меди достигается примерно при 200 ppm кислорода, как показано на Рис. 3. Следовательно, содержание кислорода для ETP-меди обычно находится в диапазоне от 175 до 450 ppm.Более низких значений кислорода обычно избегают из-за склонности к горячему растрескиванию из-за несвязанных примесей. Напротив, значения содержания кислорода, превышающие этот диапазон оптимальных концентраций, не слишком распространены из-за неблагоприятного воздействия на формуемость. Фактическое содержание кислорода является компромиссом между достижением лучшего (менее медленного) отжига и предотвращением возможных проблем с возможностью вытяжки.

Электрооборудование
Электропроводность,
% IACS

Содержание кислорода, вес%

Рисунок 3 .Влияние содержания кислорода на электропроводность отожженной меди.

Back to Top

Важность тепломеханических параметров процесса

В дополнение к оксидам, образованным из металлических примесей, равновесные оксиды меди могут растворяться или осаждаться из медной матрицы путем изменения термической истории. Эти типы твердофазных реакций также могут влиять на конечный размер зерна, поскольку включения оксида меди способствуют достижению небольшого однородного размера зерна во время рекристаллизации.Однако вторичная рекристаллизация (аномальный рост зерен) связана с дуплексной структурой зерен, вызванной растворением оксидов во время высокотемпературного отжига. Склонность к укрупнению зерна и образованию дуплексных зерен объясняется тем, что температура раствора превышает 500 ° C, а концентрация кислорода составляет менее 600 ppm. Некоторые из этих результатов по размеру зерна показаны на рис. 4 . Крупные зерна, образовавшиеся до волочения проволоки, не удаляются после последующих отжигов при более низких температурах.Скорость охлаждения от высокой температуры также может влиять на механические свойства при высоких температурах, особенно при высоком уровне примесей. Быстрое охлаждение приводит к высокому, неравновесному уровню примесей в твердом растворе. С другой стороны, медленное охлаждение позволяет взаимодействовать между примесями и кислородом, что приводит к последующему осаждению из твердого раствора.

Отожженный
Размер зерен,
мкм

Температура отжига в растворе, ° C

Рисунок 4 .Влияние температуры предварительного отжига на последующий размер зерна отожженной ЭТП-меди.

Объем холодной обработки путем волочения проволоки или прокатки между промежуточными технологическими отжигами ограничен для промышленной магнитной проволоки. Желательно ограничить количество холодной обработки перед окончательным отжигом, чтобы иметь хорошую приспосабливаемость (способность проволоки сохранять свою форму во время формования или намотки с минимальным упругим возвратом). Высокий модуль упругости и низкий предел текучести являются желательными свойствами, поскольку оба они указывают на минимальную упругую отдачу.

Back to Top

Поведение при отжиге

Способность меди к отжигу - сложная характеристика, которая определяется большими локальными неоднородностями, которые могут изменяться в зависимости от деформации и термической предыстории, чистоты металла и содержания кислорода. Примеси играют гораздо меньшую роль в влиянии на поведение отжига, когда они выпали в осадок, в отличие от того, что они находятся в твердом растворе. Существует корреляция между температурой отжига и разницей в размерах атомов между растворителем (в данном случае медью) и растворенным веществом (примесью).Валентность растворенного элемента также является важным параметром, влияющим на способность к отжигу. Однако из-за сложностей, связанных с термодинамическими взаимодействиями нескольких частиц, способность к отжигу не может быть просто связана с такими правдоподобными параметрами, как атомный объем или валентность растворенного вещества.

Back to Top

Поверхностные эффекты

При температуре окружающей среды медная проволока всегда содержит остаточную оксидную пленку, образующуюся из горячего непрерывнолитого прутка, когда он подается на стадию прокатки горячего стержня.В настоящее время в медной промышленности стало стандартной практикой измерять толщину остаточной поверхностной оксидной пленки с использованием метода кулонометрического восстановления. Оксидные пленки могут быть весьма вредными, поскольку они могут привести к образованию дефектов во время волочения, чрезмерному износу волочильных штампов, недостаточной паяемости и плохой адгезии между пленкой эмали и неизолированным проводником.

Дефекты медной катанки часто возникают в результате процесса непрерывной разливки и прокатки и включают включения шлака и оксида меди, горячие трещины, осколки, перегиб углов литого прутка, недостаточное удаление окалины или чеканку оксидных частиц. в поверхность стержня.Большинство интерметаллических включений являются хрупкими и действуют как участки зарождения и распространения трещин в вытянутой проволоке. Что касается дефектов, то тонкая магнитная проволока и фасонная проволока являются наиболее важными продуктами для производства.

Самая крупная классификация поверхностных дефектов связана с волочением проволоки и проявляется на поверхности неизолированного проводника в виде следов штампа, механических повреждений, выбоин или осколков. Лента, образующаяся из-за проблем с волочением проволоки, обычно не содержит захваченных оксидов.Поверхностное повреждение часто вызывается смещением движущейся проволоки внутри волочильного станка или уплотнением мелких частиц меди внутри горловины волочильного штампа.

Back to Top

Вызовы будущего

Спрос на лучшее качество поверхности и увеличенный размер упаковки будет продолжать расти, и еще больший упор будет сделан на «бездефектный» стержень и меньшее количество обрывов проволоки (т.е. на превосходную способность к вытяжке). Движущей силой этих требований будет повышение энергоэффективности, усиление глобальной конкуренции, увеличение количества бытовой техники и двигателей меньшего размера там, где пространство имеет большое значение, например, в автомобильной промышленности.Следовательно, более мелкие калибры будут использоваться чаще.

С появлением электровыделения и постоянного совершенствования электролитического рафинирования чистота существующих промышленных медных катодов, похоже, достигла приемлемого уровня, и в настоящее время нет необходимости в дальнейшем снижении уровней примесей. Однако в индустрии латуни свободной механической обработки висмут начинает использоваться в качестве легирующего элемента для замены свинца. Поскольку висмут чрезвычайно ядовит для электрических медных проводников (недопустимо содержание> 1 ppm), абсолютно необходимо полностью отделить потоки медного лома и латуни друг от друга.

Основная проблема, с которой сталкивается проволочная промышленность, - это чрезвычайно большое количество поверхностных дефектов, которые возникают во время волочения проволоки в результате абразивного износа или расслоения. Чтобы облегчить эту проблему, упор делается на улучшение качества поверхности стержней, смазочные материалы для волочения, фильтрацию твердых частиц и производство штампов для волочения синтетических монокристаллов алмаза.

Важной задачей будущего является разработка более чувствительных датчиков для неразрушающего обнаружения дефектов на стержнях, стержнях и проволоке с использованием бесконтактных методов тестирования.Многие из вредных поверхностных дефектов слишком малы, чтобы их можно было обнаружить с помощью оборудования для вихретокового контроля, используемого в настоящее время. Кроме того, необходимо разработать оборудование для оперативного контроля, чтобы легко обнаруживать наличие макропористости и других внутренних дефектов.

Факторы, влияющие на свойства, обработку и рабочие характеристики медных электрических проводников в форме проволоки, могут быть достаточно хорошо обоснованы на основе существующих металлургических принципов. Однако взаимосвязь между уровнем примесей и температурой отжига и удельным электрическим сопротивлением требует дальнейшего уточнения более количественным образом.

Back to Top

Сводка

Нелегированная чистая медь, а не ее сплавы, используется почти исключительно в качестве электрических проводов. Кислород специально добавляется в небольших количествах для контроля уровня примесей и улучшения электропроводности. Конечные свойства и поведение при обработке тесно связаны с содержанием примесей и кислорода и могут быть адекватно объяснены с использованием основных металлургических принципов.

Также в этом выпуске:

2007 г. | 2006 г. | 2005 г. | 2004 г. | 2003 г. | 2002 г. | 2001 г. | 2000 г. | 1999 г. | 1998 г. | 1997 г.

Медная проволока - обзор

Применение медных порошков ODS

Оксидно-дисперсионно-усиленная медь получила широкое признание на рынке в серийных применениях [31,34].Основные приложения перечислены ниже.

Провода отведения . Медный провод ODS используется в свинце для ламп накаливания. Его способность сохранять прочность при высоких температурах позволяет выполнять соединения стекло-металл без аномального размягчения свинца. Это, в свою очередь, устраняет необходимость в дорогостоящих опорных проводах из молибдена. Превосходная прочность стержня позволяет уменьшить диаметр стержня для экономии материала. Медный провод ODS также может использоваться в выводах для дискретных электронных компонентов, таких как диоды.

Релейные ножки и контактные опоры . Эти части включают в себя токоведущие рычаги, которые соединяют фиксированные точки контакта с электрической цепью. Как правило, релейная пластина и контактные опоры имеют серебряные контакты, припаянные или приклепанные к ним. Способность ODS-меди сохранять прочность после воздействия повышенной температуры позволяет припаивать контакты к лезвию без заметной потери прочности. Из-за более высокой электропроводности меди ODS в некоторых реле она заменила обычные медные сплавы, такие как фосфорная бронза и бериллиевая медь.

Раздвижные электрические контакты . Медные шины ODS используются в воздушных скользящих электрических контактах высокоскоростных электропоездов. Их высокая устойчивость к абразивному износу обеспечивает до 10 раз более длительный срок службы контактов и значительно снижает затраты на техническое обслуживание. Чем выше скорость поезда, тем больше преимущество меди ODS перед другими материалами на основе меди.

Электроды для контактной сварки . Медные электроды ODS широко используются для контактной сварки в автомобилестроении, бытовой технике и других отраслях промышленности по обработке листового металла.Хорошо известно, что прилипание электродов к заготовке является серьезной проблемой при сварке оцинкованной стали и стали с другим покрытием. Обычно это приводит к отрыву электродов от держателей и необходимости остановки конвейера для замены электродов. Такие перерывы очень дороги. Медные электроды ODS предотвращают прилипание к оцинкованной стали и стали с другим покрытием. Увеличение использования сталей с покрытием в автомобильной промышленности предсказывает дальнейшее широкое использование медных электродов ODS.

Контактные насадки для сварки металл-инертный газ .Устойчивость меди ODS к абразивному износу от стальной проволоки позволяет наконечникам сохранять диаметр отверстия и сводит к минимуму блуждание дуги. Это важно в автоматизированных сварочных линиях. Неприлипающие свойства меди ODS также сводят к минимуму накопление материала.

Компоненты рентгеновских и микроволновых трубок . Другой пример применения меди с ОРВ - стержни вращающихся анодов в рентгеновских трубках, где важны высокая прочность удержания после пайки и герметизация стекло-металл.Высокая теплопроводность ODS-меди также обеспечивает более эффективный отвод тепла, тем самым снижая рабочую температуру и обеспечивая более длительный срок службы трубки и более тихую работу трубки.

Компоненты ускорителя частиц . Медные пластины и стержни, усиленные оксидной дисперсией, используются в зеркалах и поглотителях рентгеновского излучения из-за их высокой теплопроводности, высокой прочности, сопротивления ползучести и герметичности. Пучки высокоэнергетических частиц формируются и фокусируются с помощью зеркал, линз и призм в больших полых кольцах в форме пончика,

Other Applications .Другие различные применения меди ODS включают стержни анодов в хлоридных ячейках, катушки магнитов с сильным полем, стержни хлорных элементов анодов, электроды для электроразрядной обработки, компоненты высокоскоростных двигателей и генераторов, коммутаторы и компоненты корпусов гибридных схем.

производство медной проволоки. ООО «Запорожский завод цветных металлов»

Производство медной проволоки

Медная проволока диаметром от 1,14 до 3,55 мм изготавливается из бескислородной медной катанки собственного производства на линии крупного волочения с комбинированным отжигом.

В процессе волочения используются плашки из синтетических алмазов. У них большее сопротивление, что обеспечивает стабильный размер провода по длине.

Затем проволока проходит через печь отжига, где происходит ее нагрев за счет подачи на КД, соответствующий ее диаметру, и быстрое охлаждение в перегретом паре. Использование электротермического непрерывного отжига позволяет получать стабильные характеристики проволоки по длине.

После печи гибкая проволока проходит через матрицы, а сухая проволока перемещается на приемник.

При намотке в тару применяется метод «лопатки», исключающий запутывание проволоки при размотке при дальнейшей обработке.

Проволока изготавливается по ТУ У 27.4-13614181-003-2001, эти требования соответствуют DIN 46431 «Runddrähte aus Kupfer für die Elertrotechnik».

Преимущества такого производства:

  • Использование алмазных плашек, рассчитанных на длительный срок эксплуатации. Обеспечивает стабильный размер проволоки по длине;
  • Использование отжига в одном направлении, обеспечивающего стабильные механические свойства в продольном направлении.

При намотке в контейнеры используется метод «лопатки», исключающий запутывание проволоки при размотке при дальнейшей переработке.

Производство тонкой медной проволоки

Сырьем для тонкой проволоки является собственная проволока, изготовленная из бескислородной катанки.

Основные операции:
  • Построение тонкой линии чертежа.

Волочение тонкой проволоки осуществляется на многопроволочной волочильной линии с комбинированным отжигом.

В процессе волочения используются алмазные плашки диаметром более 0.5 мм для синтетических алмазов и 0,5 мм и менее для природных алмазов. Из-за большого сопротивления проволока имеет размер по длине.

Затем проволока перемещалась в печь непрерывного отжига, нагревалась постоянным током в перегретом паре, перемещалась к 2 приемникам и наматывалась на металлические бухты с диаметром фланца 630 мм.

На каждую катушку может быть намотано от 6 до 16 проволок диаметром от 0,198 до 0,57 мм.

Промышленный станок для производства медной проволоки

О продуктах и ​​поставщиках:
 Выберите из лучших сортов.Машина для производства медной проволоки   на Alibaba.com, которая эффективна, обладает высокой емкостью и надежна как по производительности, так и по качеству. Эти продукты чрезвычайно прочны и идеально подходят для производств, связанных с кабелями, оптическими волокнами и т. Д. Уникальные наборы.  Оборудование для производства медной проволоки , предлагаемое на сайте, отличается высоким качеством и является абсолютно энергоэффективным оборудованием для коммерческого использования. Ведущий.  Машина для производства медной проволоки  поставщики и оптовые торговцы на сайте предлагают эти невероятные продукты по самым конкурентоспособным ценам и по справедливым ценам.

Великолепное качество. Станок для производства медной проволоки изготовлен из прочных и прочных материалов, которые отличаются большей надежностью, долговечностью и эффективностью. Эти фантастические наборы. Машина для производства медной проволоки оснащена передовыми функциями и модернизированными технологиями, которые обеспечивают более быстрое производство и стабильную производительность на оптимальном уровне. Эти машины управляются с помощью ПЛК и сенсорных панелей, что исключает ручной труд.Высокоскоростные экструдеры, мощные двигатели и многое другое - это одни из самых продвинутых наборов функций, доступных с ними. Машина для производства медной проволоки .

Alibaba.com предлагает обширные коллекции. Машина для производства медной проволоки доступна в различных моделях, характеристиках, размерах, формах и других аспектах в зависимости от ваших требований. Эти машины доступны в полностью автоматическом и полуавтоматическом режимах для более простых и удобных операций. Файл. Машина для производства медной проволоки на объекте используется для множества процессов, таких как экструзия, скручивание, намотка, снятие изоляции и другие процессы, связанные с кабелями.Эти. Машина для производства медной проволоки также оснащена устройствами контроля температуры, водяного и распылительного охлаждения, а также другими функциями индивидуальной настройки.

Изучите широкий ассортимент. станок для изготовления медной проволоки на Alibaba.com, чтобы покупать эти продукты в рамках вашего бюджета и требований. Вы можете полностью настроить машину в соответствии с вашими требованиями, и они также имеют сертификаты ISO, CE. Когда вы заказываете их оптом, вы получаете их как OEM-заказы с единовременными скидками.

Процесс производства кабелей и проводов

В этом посте мы поговорим об общих и важных этапах производства кабеля. Прежде всего, поясним два существительных: wire и cable .

Обычно мы называем одиночный провод проводом , а кабель - это два или более изолированных провода , обернутых в одну оболочку. В частности, всегда имеется несколько скрученных вместе проводников (почему мы объясним, почему в следующем материале) внутри одного изоляционного слоя, и мы классифицируем его как один проводник, т.е.е. провод.

Теперь давайте вместе изучим производственные процессы.

Шаг 1: вытяжка проволоки

На первом этапе нашей целью является приобретение металлических (обычно медных или алюминиевых ) проводов, соответствующих AWG (American Wire Gauge). Этот метод заключается в протягивании медного или алюминиевого стержня через ряд синтетических алмазных штампов, размер которых постепенно уменьшается на волочильном станке. И это обработка с использованием системы смазки и охлаждения, которая увеличивает срок службы штампов и предотвращает перегрев проволоки.

Шаг 2: отжиг

В процессе волочения мы оказываем огромное давление на металлический стержень, чтобы образовать более тонкую проволоку. Таким образом, проволока, которую мы получаем, чрезвычайно хрупкая и может легко сломаться при сгибании. Готовая проволока должна быть гибкой, поэтому на этом этапе мы собираемся смягчить или отжечь проволоку.

Отжиг осуществляется путем нагревания проволоки до температуры рекристаллизации в течение определенного периода времени. Главное здесь - избежать окисления проволоки.

Шаг 3: скручивание и скручивание

Как упоминалось выше, несколько проводов часто скручиваются.Это связано с тем, что при той же площади поперечного сечения многожильный провод на имеет лучшую гибкость и электрические характеристики , чем однопроволочный.

На этом этапе два или более провода одного калибра скручиваются или скручиваются вместе с использованием запатентованной формулы для определения длины скрутки.

Шаг 4: Экструзия

Проволока, ставшая теперь мягкой и гибкой, пропускается через экструдер, на который наносится покрытие из пластмассы или другого изоляционного материала.

Материалы заливаются в заднюю часть экструдера и продвигаются вперед при нагревании до расплава. На выходе из экструдера проволока с покрытием проходит через другую систему охлаждения и наматывается на катушки.

Шаг 5: Кабельное соединение

Теперь основной компонент кабеля подготовлен. Далее нам нужно собрать кабель по разным утилитам. Этот процесс выполняется на кабельной станции.

Для электрических и электронных кабелей, которые используются в повседневной жизни, нам просто нужно обернуть одну или несколько жил вместе с защитным слоем, если это необходимо, в защитную оболочку.Чтобы иметь лучшую степень формовки, мы часто используем наполнитель, чтобы обеспечить округлую форму готового кабеля.

Источник: www.grandease.com

Для силового кабеля и других кабелей, которые должны быть проложены под землей , существуют дополнительные меры защиты:

  • основа / внутренняя оболочка : обычно пластиковый слой для удержания внутренних проводов вместе и подготовки «постели» для стальной брони.
  • стальная броня : стальной слой, используемый для выдерживания давления и защиты от вредителей под землей.
  • внешняя оболочка : обычно слой, сделанный из того же материала, что и внутренняя оболочка, наносимый поверх брони для общей механической, погодной, химической и электрической защиты.

На этом мы завершаем то, что у нас есть на сегодня. Если вы хотите узнать больше о производстве кабелей, свяжитесь с нами или оставьте комментарий. Мы будем рады услышать от вас.

Примечание : Мы не владеем изображениями, использованными в этом сообщении. Не стесняйтесь обращаться к нам, если они принадлежат вам, и мы удалим их как можно быстрее.

Производство медной проволоки - Обзор

Медь, химический знак которой - Cu, является одним из важнейших металлов для обрабатывающей промышленности и смежных отраслей. Термин Cu произошел от латинского слова Cuprum. Медь имеет атомный вес 29. Медь обладает рядом удивительных свойств, таких как пластичность и устойчивость к температуре и теплу, что делает ее идеальным элементом для использования в критически важных отраслях промышленности и секторах. Одним из важнейших изделий из меди является медная проволока.Наряду с медной проволокой с мишурой, этот продукт является наиболее популярным продуктом промышленности и производственных предприятий. В следующей статье мы узнаем больше о процессе производства медной проволоки и медной проволоки с мишурой.

Этап 1: Процесс волочения: На этом первом этапе волочения медной проволоки производители извлекают непрерывнолитую медь марки ЕС диаметром не менее 8 мм для ускорения процесса изготовления проволоки. Для этого процесса волочения используются огромные машины, чтобы вырезать проволоку разного калибра.

Этап 2: Процесс отжига: После того, как вытяжка медных проводов завершена, вытянутые медные провода помещают в электрическую печь, обычно в котелок, для отжига мягкой проволоки, которой можно придать различную форму и размер.

Шаг 3: Процесс пакетирования / скрутки: После отжига проволока наматывается на катушки и используется для различных процессов, таких как группировка и скрутка. С помощью этого процесса производители могут легко получить проволоку различной формы и размера.После того, как группировка и / или скрутка были выполнены, провода проходят через процесс соприкосновения для получения гладкой поверхности.

Этап 4: Процесс лужения: В основном для процесса лужения используются два процесса:

a) Процесс горячего погружения: в этом процессе скрученный и / или многожильный медный провод пропускается через травленое олово. Олово специально мариновано для этого уникального процесса. Благодаря этому процессу олово покрывается вокруг проволоки для достижения наилучших результатов. Кроме того, при этом проволока также наматывается на катушки.

б) Процесс нанесения гальванических покрытий: Как правило, для этого процесса существует отдельная установка. В этом процессе существует отдельная установка для гальваники. Проволока горячего окунания предназначена для погружения в химикаты внутри этого растения. После этого провод пропускают через электрический ток различной степени для достижения наилучших результатов.

Шаг 5: Процесс плетения: Заключительная процедура - процесс плетения. В этом случае проволока связывается на катушках и других крутильных машинах для конечной части.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *