Cos'è una barra di rame?
Lo scopo principale della barra di rame è come materia prima per la produzione di fili e cavi. Può essere approssimativamente divisa in: barra di rame a basso tenore di ossigeno e barra di rame senza ossigeno. È utilizzata principalmente nei settori dell'energia, dell'edilizia, degli elettrodomestici, delle automobili, dell'elettronica e in altri settori.
Le materie prime per la produzione di barre di rame sono principalmente rame elettrolitico o rottami di rame. Esistono due principali processi di produzione: metodo di colata e laminazione continua e metodo di up-casting.
Il metodo di up-casting può produrre barre di rame prive di ossigeno; la colata continua e la laminazione possono produrre solo barre di rame a basso contenuto di ossigeno. A causa delle diverse materie prime e dei diversi processi di produzione delle barre di rame, il contenuto di ossigeno e l'aspetto delle barre di rame prodotte sono diversi.
Barra di rame a basso contenuto di ossigeno: le barre di rame prodotte mediante colata continua e laminazione hanno un contenuto di ossigeno nell'intervallo di 200-450ppm
Barra di rame priva di ossigeno: le barre di rame prodotte con il metodo di fusione hanno un contenuto di ossigeno inferiore a 20 ppm
Sebbene venga chiamata barra di rame priva di ossigeno, in realtà contiene tracce minime di ossigeno e alcune impurità. Secondo lo standard, il contenuto di ossigeno non è superiore al 0.003%, il contenuto di impurità non è superiore allo 0,05% e la purezza del rame è superiore al 99,95%.
Differenza tra barra di rame priva di ossigeno e barra di rame a basso contenuto di ossigeno
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Grado
Barra di rame a basso tenore di ossigeno: i gradi di barra di rame a basso tenore di ossigeno sono: T1, T2, T3; Stato: laminato a caldo (M20).
T1: Barra di rame a basso tenore di ossigeno prodotta con rame elettrolitico ad alta purezza come materia prima (contenuto di rame superiore al 99,9975%)
T2: Barra di rame a basso tenore di ossigeno prodotta con rame elettrolitico 1# come materia prima (contenuto di rame superiore al 99,95%)
T3: Barra di rame a basso tenore di ossigeno prodotta con rame elettrolitico 2# come materia prima (contenuto di rame superiore al 99,90%)
(Figura: rame elettrolitico ad alta purezza)
Barra di rame priva di ossigeno: Esistono due gradi di barra di rame priva di ossigeno, TU1 e TU2.
TU1: Barra di rame priva di ossigeno prodotta con rame elettrolitico ad alta purezza come materia prima, la purezza del rame raggiunge il 99,99%, il contenuto di ossigeno non è superiore a 0,001%.
TU2: Barra di rame priva di ossigeno prodotta con rame elettrolitico 1#, la purezza del rame raggiunge il 99,95%, il contenuto di ossigeno non è superiore al 0,002%.
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Processo produttivo
Il processo di produzione delle barre di rame a basso tenore di ossigeno prevede che, dopo che il metallo è stato fuso nel forno verticale, il rame liquido passi attraverso il forno di isolamento, lo scivolo e la siviera, ed entri nella cavità dello stampo chiusa dal tubo di colata, e venga raffreddato con un'elevata intensità di raffreddamento per formare una billetta fusa; successivamente vengono eseguite più laminazioni.
Il processo di produzione delle barre di rame prive di ossigeno prevede che, dopo la fusione del metallo nel forno a induzione, venga colato in continuo attraverso uno stampo in grafite e poi laminato o lavorato a freddo.
(Figura: Processo ascendente)
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Struttura organizzativa
Asta di rame a basso tenore di ossigeno Poiché l'asta di rame a basso tenore di ossigeno è stata laminata a caldo, la sua organizzazione appartiene all'organizzazione di lavorazione a caldo. L'organizzazione di fusione originale è stata interrotta e la ricristallizzazione è apparsa nell'asta da 8 mm. Dal punto di vista organizzativo, l'ossigeno nell'asta di rame a basso tenore di ossigeno esiste vicino al confine del grano sotto forma di ossido di rame.
Le barre di rame senza ossigeno sono strutture fuse con grani grossolani e dimensioni dei grani che possono raggiungere anche diversi millimetri, quindi ci sono pochi confini di grano. I requisiti di ricottura di successo per il rame senza ossigeno sono: la prima ricottura quando la barra è trafilata ma non è ancora stata fusa la linea di struttura dovrebbe essere 10-15% più alta rispetto al rame a basso contenuto di ossigeno nella stessa situazione.
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Contenuto di ossigeno
Il contenuto di ossigeno delle barre di rame a basso tenore di ossigeno è generalmente di 200 (175)-400 (450) ppm, quindi l'ossigeno viene assorbito nello stato liquido del rame. Il contenuto di ossigeno delle barre di rame di buona qualità è generalmente controllato a circa 250 ppm.
Il contenuto di ossigeno delle barre di rame prive di ossigeno è inferiore a 10-20ppm, ma molti produttori di barre di rame riescono a raggiungere solo valori inferiori a 50 ppm. Dopo essere state mantenute nello stato liquido del rame per un lungo periodo, l'ossigeno viene recuperato e rimosso. Di solito, il contenuto di ossigeno di questa barra è inferiore a 10-50ppm e può anche essere basso quanto 1-2ppm. A causa del basso contenuto di ossigeno, la struttura è una struttura monofase uniforme, che favorisce la tenacità.
Tuttavia, se il contenuto di ossigeno della barra di rame priva di ossigeno supera lo standard, la barra di rame diventerà fragile, l'allungamento diminuirà, la fine del modello allungato apparirà rosso scuro e la struttura cristallina sarà allentata. Questo perché l'ossigeno può generare una fase fragile di ossido rameoso con il rame, formando un eutettico di ossido rameoso-rameoso, che è distribuito sul confine in una struttura di rete.
Questa fase fragile ha un'elevata durezza e si separerà dal corpo di rame durante la deformazione a freddo, con conseguente diminuzione delle proprietà meccaniche della barra di rame e facile frattura nella successiva lavorazione. Un elevato contenuto di ossigeno può anche portare a una diminuzione della conduttività delle barre di rame prive di ossigeno. Pertanto, il processo di colata continua verso l'alto e la qualità del prodotto devono essere rigorosamente controllati.
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Contenuto di impurità
Durante il processo di produzione, il processo di colata continua e laminazione deve trasferire il liquido di rame attraverso il forno di isolamento, lo scivolo e la siviera, il che è relativamente facile da causare la pelatura dei materiali refrattari. Durante il processo di laminazione, deve passare attraverso il rullo, causando la caduta del ferro, che porterà inclusioni esterne. La laminazione degli ossidi nel processo ha un effetto negativo sulla trafilatura di barre a basso contenuto di ossigeno.
Il processo di produzione del metodo di colata continua verso l'alto è relativamente breve. Il liquido di rame viene completato dal flusso sommerso nel forno congiunto, che ha un impatto minimo sul materiale refrattario. La cristallizzazione viene eseguita nello stampo di grafite, quindi ci sono meno fonti di inquinamento che possono essere generate nel processo e meno opportunità di ingresso di impurità.
(Figura: Forno di fusione)
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Prestazioni di disegno
Le prestazioni di trafilatura della barra di rame sono correlate a molti fattori, come il contenuto di impurità, il contenuto e la distribuzione di ossigeno, il controllo del processo, ecc. La morbidezza, l'angolo di rimbalzo e le prestazioni di avvolgimento della barra di rame priva di ossigeno sono migliori di quelli della barra di rame a basso contenuto di ossigeno.
Generally, when drawing copper wires with a diameter of >1 mm, i vantaggi delle barre di rame a basso contenuto di ossigeno sono più evidenti e le barre di rame prive di ossigeno sono più superiori quando si trafilano fili di rame con un diametro di<0.5mm.
Quando si disegnano barre a basso tenore di ossigeno, è difficile disegnare filamenti inferiori a 0.5mm. Tuttavia, la spaziatura tra i filamenti di rame privo di ossigeno a bassa temperatura nei fili superconduttori a bassa temperatura può raggiungere 0.001mm.
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Qualità della superficie
Nel processo di produzione di prodotti come fili elettromagnetici, sono richiesti anche requisiti per la qualità superficiale delle barre di rame. La superficie del filo di rame dopo la trafilatura deve essere priva di sbavature, meno polvere di rame e nessuna macchia d'olio, e la qualità della polvere di rame sulla superficie viene misurata tramite test di torsione e il recupero della barra di rame viene osservato dopo la torsione per determinarne la qualità.
Durante il processo di colata e laminazione continua, dalla colata a prima della laminazione, la temperatura è elevata ed è completamente esposto all'aria, in modo che si formi uno strato di ossido più spesso sulla superficie del lingotto. Durante il processo di laminazione, mentre i rulli ruotano, le particelle di ossido vengono rotolate sulla superficie del filo di rame.
Poiché l'ossido rameoso è un composto fragile con un punto di fusione elevato, nel caso dell'ossido rameoso laminato in profondità, quando gli aggregati a forma di striscia vengono stirati dallo stampo, si formeranno delle sbavature sulla superficie esterna della barra di rame, creando problemi alla successiva verniciatura.
La barra di rame priva di ossigeno prodotta dal processo di colata continua superiore è completamente isolata dall'ossigeno durante la colata e il raffreddamento e non vi è alcun successivo processo di laminazione a caldo. Non vi è ossido laminato sulla superficie della barra di rame, la qualità è migliore e vi è meno polvere di rame dopo la trafilatura. Pertanto, quando si incontrano due prodotti contemporaneamente, la barra di rame priva di ossigeno è generalmente più luminosa.
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Applicazioni
Sia le barre di rame a basso tenore di ossigeno che quelle di rame senza ossigeno vengono utilizzate nei seguenti settori: fili e cavi, fili smaltati, fili piatti e barre di rame.
Le barre di rame senza ossigeno sono prodotte con rame elettrolitico e la loro resistività e le prestazioni di lavorazione sono migliori di quelle delle barre di rame a basso contenuto di ossigeno. Le barre di rame senza ossigeno sono generalmente utilizzate per produrre materiali elettrici con requisiti elevati. Ad esempio, quando si realizzano fili smaltati, le barre di rame senza ossigeno hanno una resistenza inferiore e, quando utilizzate nei motori, sono decisamente migliori delle barre di rame a basso contenuto di ossigeno in termini di riscaldamento.
Pertanto, le aste a basso contenuto di ossigeno sono fondamentalmente utilizzate per prodotti elettrici con grandi specifiche e bassi requisiti di resistenza, mentre le aste prive di ossigeno sono utilizzate per piccole specifiche e requisiti di alta resistenza. Al contrario, i cavi degli altoparlanti generalmente preferiscono le aste prive di ossigeno, il che è correlato al fatto che le aste prive di ossigeno sono in rame monocristallino e le aste a basso contenuto di ossigeno sono in rame policristallino.
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Prezzo
Poiché le barre di rame prive di ossigeno hanno così tanti vantaggi, il costo dovrebbe essere molto alto, giusto? La risposta è decisamente no.
Attualmente, il metodo principale utilizzato per realizzare barre di rame prive di ossigeno in Cina è il metodo up-drawing. Questo processo principale presenta i vantaggi di un flusso di processo breve, un alto tasso di resa, bassi costi e bassi investimenti, quindi il prezzo delle barre di rame prive di ossigeno non è molto più alto di quello delle barre di rame ordinarie;
Il processo di produzione del rame privo di ossigeno è stato oggetto di quasi 20 anni di sviluppo e sono stati apportati numerosi miglioramenti nei metodi e nei processi operativi, come l'aggiunta di un processo di raffinazione al processo di produzione tramite trafilatura verticale e l'utilizzo del forno a frequenza di potenza tramite trafilatura verticale per fondere il filo di rame di scarto prodotto durante il processo di produzione, eliminando così ulteriori costi di lavorazione e di trasporto.
