稀土添加剂在上引铸造无氧铜杆工艺中的应用

低氧铜杆和无氧铜杆性能的区别专业帮扶“2021年专项整治”全员能力提升服务导读：由于生产铜杆的两者的工艺不同，所生产的铜杆中的含氧量及外观就不同。

上引生产的铜杆，工艺得当氧含量在10ppm以下，叫无氧铜杆；连铸连铸生产的铜杆是在保护条件下的热轧，氧含量在200-500ppm范围内，但有时也高达700ppm以上，一般情况下，此种方法生产的铜外表光亮，低氧铜杆，有时也叫光杆。

铜杆是电缆行业的主要原料，生产的方式主要有两种——连铸连轧法和上引连铸法。

连铸连轧低氧铜杆的生产方法较多，其特点是金属在竖炉中融化后，铜液通过保温炉、溜槽、中间包，从浇管进入封闭的模腔内，采用较大的冷却强度进行冷却，形成铸坯，然后进行多道次轧制，生产的低氧铜杆为热加工组织，原来的铸造组织已经破碎，含氧量一般为200~400ppm之间。

无氧铜杆国内基本全部采用上引连铸法生产，金属在感应电炉中融化后通过石墨模进行上引连续铸造，之后进行冷轧或冷加工，生产的无氧铜杆为铸造组织，含氧量一般在20ppm以下。

由于制造工艺的不同，所以在组织结构、氧含量分布、杂质的形式及分布等诸多方面有较大差别。

一、拉制性能铜杆的拉制性能跟很多因素有关，如杂质的含量、氧含量及分布、工艺控制等。

下面分别从以上几个方面对铜杆的拉制性能进行分析。

1.熔化方式对S等杂质的影响连铸连轧生产铜杆主要是通过气体的燃烧使铜杆熔化，在燃烧的过程中，通过氧化和挥发作用，可一定程度减少部分杂质进入铜液，因此连铸连轧法对原料要求相对低一些。

上引连铸生产无氧铜杆，由于是用感应电炉熔化，电解铜表面的“铜绿”“铜豆”基本都熔入到铜液中。

其中熔入的S对无氧铜杆塑性影响极大，会增加拉丝断线率。

2.铸造过程中杂质的进入在生产过程中，连铸连轧工艺需通过保温炉、溜槽、中间包转运铜液，相对容易造成耐火材料的剥落，在轧制过程中需要通过轧辊，造成铁质的脱落，会给铜杆造成外部夹杂。

而热轧中皮上和皮下氧化物的轧入，会给低氧杆的拉丝造成不利的影响。

M etallurgical smelting冶金冶炼铜电解精炼中添加剂的工艺研究范宁宁1，2摘要：在铜电解精炼中，添加剂对阴极铜质量起着重要作用。

合适的添加剂配比及用量能够有效抑制铜粒子的生长，生产出表面光滑、结构致密的优质阴极铜。

结合目前已知的添加剂使用机理，利用独立循环的电解实验槽研究了添加剂用量变化对阴极铜质量的影响。

实验槽电解液以生产系统电解液作为母液，每周期实验结束后更换，初始添加剂剂量以生产系统为准。

控制电解液温度61℃～65℃，电解液成分Cu2+45g/l～52g/l，Cl-50mg/l～60mg/l，H2SO4175g/l～185g/l，As11g/l～13g/l，Ni11g/l～13g/l，实验周期为9天～10天。

实验表明，骨胶大量增多，阴极铜板出面出现圆头粒子、正四棱锥状及鳞片状亮晶，且增加底部成片粒子出现概率；硫脲大量增多，阴极铜表面出现细小亮晶，后期会出现圆润小粒子及针状粒子。

关键词：铜电解；添加剂用量；阴极铜质量添加剂作为电解精炼中最重要的工艺控制要素，对阴极铜质量起着至关重要的作用，其添加量的精准控制则是重中之重，但目前国内暂无科学准确的方法检测其在电解液中的含量，主要依靠技术人员的生产经验加以辨识，对添加剂的使用缺乏系统化、精细化的管理。

电解厂通过独立循环的电解实验槽，模拟系统添加剂极端变化情况，记录阴极铜板面生长情况和质量变化，梳理总结添加剂变化的生产实践，推行添加剂精细化管理，对后续电解生产起重要的指导意义，同时缩短技术岗位技能培养周期。

1 添加剂添加剂主要是以较少量加入电解液中，起着调节沉积物物理质，如光泽度、平滑度、硬度或韧性等特殊的作用。

铜电解精炼所采用的添加剂多为表面活性物质。

目前，国内铜电解厂普遍采用的添加剂有胶、硫脲、干酪素、盐酸等。

紫铜电解车间使用的添加剂为骨胶、硫脲、盐酸。

骨胶，颗粒状金黄色半透明固体，是铜电解精炼过程最主要、最基本的添加剂，骨胶以水溶液形式进入电解液中，在阴极铜表面形成一层胶膜，使阴极电化学极化增强，起到抑制粒子生长，细化结晶的作用。

铜杆是电缆行业的主要原料，由于生产工艺不同，所生产的铜杆中的含氧量及外观就不同。

由于制造方法的不同，分为低氧铜杆和无氧铜杆，其具有各自的特点，今天小编就来介绍下两者的区别~低氧铜杆VS无氧铜杆低氧铜杆：连铸连轧法生产的铜杆是在保护条件下的热轧，氧含量在200-500ppm范围内，但有时也高达700ppm以上，一般情况下，此种方法生产的铜外表光亮，叫做低氧铜杆，有时也叫光杆。

无氧铜上引连铸法生产的铜杆，工艺得当氧含量在10ppm以下，叫无氧铜杆。

一、关于氧的吸入和脱去以及它的存在状态生产铜杆的阴极铜的含氧量一般在10-50ppm，在常温下氧在铜中的固溶度约2ppm。

低氧铜杆的含氧量一般在200（175）-400（450）ppm，因此氧的进入是在铜的液态下吸入的。

从组织上看，低氧铜中的氧，以氧化铜状态，存在于晶粒边界附近，这对低氧铜杆而言可以说是常见的，但对无氧铜杆则很少见。

氧化铜以夹杂形式在晶界出现对材料的韧性产生负面影响。

而无氧铜中的氧很低，所以这种铜的组织是均匀的单相组织对韧性有利。

二、热轧组织和铸造组织的区别低氧铜杆由于经过热轧，所以其组织属热加工组织，原来的铸造组织已经破碎，在8mm的杆时已有再结晶的形式出现，而无氧铜杆属铸造组织，晶粒粗大。

对无氧铜成功的退火要求是：由杆经拉制，但尚未铸造组织的线时的第一次退火，其退火功率应比同样情况的低氧铜高10-15%。

经继续拉制，在以后阶段的退火功率应留有足够的余量和对低氧铜和无氧铜切实区别执行不同的退火工艺，以保证在制品和成品导线的柔软性。

三、含氧量波动和可能存在热轧缺陷的区别无氧铜杆的可拉性在所有线径里与低氧铜杆相比都是优越的，除上述组织原因外，无氧铜杆夹杂少，含氧量稳定，无热轧可能产生的缺陷。

在连铸连轧生产过程中，如果工艺不稳定，对氧监控不严，含氧量不稳定将直接影响杆的性能。

四、低氧铜杆和无氧铜杆的韧性差别两者都可以拉到0.015mm，但在低温超导线中的低温级无氧铜，其细丝间的间距只有0.001mm。

第三课稀土材料的主要应用1.1 稀土在冶金工业中的应用1.2 稀土在高温超导材料中的应用1.3 稀土在航空工业中的应用现状与发展趋势1.4 稀土在轻工、纺织和建材工业中的应用1.5 稀土在医疗领域中的应用研究现状1.6 稀土在催化剂中的应用1.1 稀土在冶金工业中的应用稀土在冶金领域应用已有30多年的历史，目前已形成了较为成熟的技术与工艺，稀土在钢铁、有色金属中的应用，是一个量大面广的领域，有广阔的前景，对国民经济建设具有重要意义。

一、稀土在钢中的应用稀土在钢中的应用有近30年的历史，经过对稀土金属在钢中作用规律和机理的研究，搞清楚了稀土在钢中的作用；通过添加工艺方法的实验研究，掌握了稀土加入的工艺条件、添加稀土金属的品种和加入量。

至八十年代末期，稀土在钢中的应用已没有技术方面的障碍。

我国稀土钢产量从1985年的11万吨增长到1997年的近60万吨，品种80多个。

仅武钢一家，“八五”期间就生产了160万吨稀土钢，创造经济效益3.2亿元，社会效益18.3亿元，节约外汇5000万美元。

稀土加入钢中，可起到脱氧、脱硫、改变夹杂物形态等净化和变质作用，在某些钢中还能有微合金化的作用，稀土能够提高钢的抗氧化能力，高温强度和塑性、疲劳寿命、耐腐蚀性及抗裂性等。

1.稀土加入钢中的主要作用净化作用：钢中加入稀土，可以置换钢中可能生成的硫化锰、氧化铝和硅铝酸盐夹杂物中的氧与硫，形成稀土化合物。

这些化合物中有部分从钢液中上浮进入渣中，从而使钢液中的夹杂物减少，钢液得到净化，这就是稀土对钢的净化作用。

细化组织：由于稀土在钢中同夹杂物反应生成的稀土化合物熔点较高，在钢液凝固前析出，这些细小的质点，可作为非均质形核中心，降低结晶过程的过冷度，因此，不但可以减少偏析还可细化钢的凝固组织。

对夹杂物的形态控制：钢中加入稀土后，硫化锰将被在高温塑性变形能力较小的稀土氧化物或硫化物取代，这些化合物在轧制过程中不随钢一起变形，仍保持为球状，它们对钢的机械性能影响较小，所以钢中加入稀土可以提高钢的韧性，改善钢的抗疲劳性能。

无氧铜杆中氧含量的控制与精确测定四川大学(成都　610065)　王　艳铜陵有色铜材厂(铜陵　244021)　王　琪摘要　分析了上引法生产无氧铜杆中氧的来源及氧含量的控制方法,研究了无氧铜杆中氧含量的精确测定,介绍了采用Leco公司RO-116测氧仪来测量无氧铜杆中氧含量的方法,讨论了试样表面的处理方法及分析条件对试验结果的影响,说明了精确测定氧含量对无氧铜杆生产的指导意义。

关键词　上引法;无氧铜杆;氧含量;测氧仪 “上引法”连铸系统生产无氧铜杆是芬兰奥托昆普公司于60年代末开发出来,并于1970年投入工业化生产的。

无氧铜杆系列产品是一种新型的导体用材料,由于“上引法”的独特加工工艺,使它具有纯度高、含氧量低、抗拉强度及延伸率高、电阻率低、导电率高,而且加工性能良好,短短几年的时间,就完全取代了普通电工用圆铜杆。

衡量无氧铜杆质量的指标主要有抗拉强度、延伸率、电阻率及导电率、氧含量及外观质量,其中氧含量是无氧铜杆的主要质量指标之一,一级无氧铜杆的氧含量不大于10ppm,二级无氧铜杆不大于20ppm,可见无氧铜杆对氧含量的要求很严。

如果氧含量过高,对产品的质量有下列影响:(1)它几乎不固溶于铜中,但能与铜生成Cu2O脆性相,形成Cu-Cu2O共晶体,以网状组织分布在晶界上,这种脆性相硬度高,在冷变形时将与铜基体脱离,导致铜杆的机械性能下降,在后续加工中容易造成断裂现象;(2)氧含量高还能导致无氧铜杆导电率下降,Cliver Peac 曾提出了下列计算公式:铜导电率(%I ACS)=102.14-01001338×[O2],公式中[O2]表示氧含量,单位ppm;(3)它容易引起氢气病。

所谓氢气病就是铜材在氢气中退火时产生裂纹或针状气泡,究其原因是铜中有氧,在氢气氛中退火时,氢能渗入铜的内部与氧化合形成水蒸汽,将铜胀裂,H2+Cu2O→2Cu+H2O(高压水蒸汽)。

据计算,氧含量为0101%的铜100克,它的体积是1112cm3,在氢气保护下800℃退火时,可产生14cm3的高压水蒸汽。