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2020年中国电工材料供需交易峰会

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2020年中国电工材料供需交易峰会

【电工峰会】再生铜杆工艺原理 低氧铜杆发展历程、质量分析及优劣判断

来源:SMM

【再生铜杆生产工艺技术及质量分析 】在2020(第五届)中国电工材料供需交易峰会上,中国金属资源利用有限公司副总裁黄伟萍带来了主题为“再生铜杆生产工艺技术及质量分析”的演讲,主要围绕国标对铜杆的解释、再生铜杆发展历程、再生铜杆工艺原理、再生铜杆质量分析及优劣判断这几个方面展开。

SMM11月6日讯:在2020(第五届)中国电工材料供需交易峰会上,中国金属资源利用有限公司副总裁黄伟萍带来了主题为“再生铜杆生产工艺技术及质量分析”的演讲,主要围绕国标对铜杆的解释、再生铜杆发展历程、再生铜杆工艺原理、再生铜杆质量分析及优劣判断这几个方面展开。

国标对铜杆的解释

“铜杆”国标名称为“电工用铜线坯”,产品主要执行标准是《GB/T3952-2016 电工用铜线坯》。

本文主要分享再生铜杆(氧含量200PPM左右),原材料为电解铜称为A级低氧铜 杆,牌号标识为T1、T2(铜加银含量≥99.95%)。原材料为废紫杂铜称为再生铜杆,牌号标识为T2、T3(铜加银含量≥ 99.90%)。二者工艺主要为熔炼+连铸连轧。

无氧铜杆:原料为电解铜板采用上引工艺生产,其氧含量≤20ppm,牌号标识TU1、TU2。

低氧铜杆发展历程

低氧铜杆主要生产工艺现通常为:竖炉+连铸连轧(原料为电解铜板,为A级低氧铜杆)或精炼炉+连铸连轧(原料为废紫杂铜,为再生铜杆)。

国内早期生产出的铜杆是黑杆,工艺粗糙、环境污染大、产品质量差,不适合产业发展而被淘汰。

上世纪80年代未90年代初,随着国家基础建设和城市改造的空前发展,铜杆需求呈井喷式增加,低氧铜杆的生产企业逐渐出现,在本世纪初期得到了较大发展,但一直困扰这些企业的问题是:

►生产设备杂乱、落后,设备工艺不成熟;

►精炼工艺技术落后,导致除杂不力,电阻偏高,达不到国标的要求;

►国家和行业均未制定出相应的产品标准,下游电缆企业不敢放心使用;

►国家主管部门对该行业性质定位不明,介于金属冶炼和金属压延加工之间。

2012年行业标准“YS/T793-2012电工用火法精炼再生铜线坯”的制定发布、国家产业政策调整(对循环经济的大力支持,特别是对城市矿产循环利用的支持),结合生产设备改善、企业精炼工艺技术的提高,促使该行业得到了长足发展。

目前较多企业生产的再生铜杆已可符合国标和行标的要求。

再生铜杆工艺原理

当前国内再生铜杆的生产工艺流程主要是:“废紫杂铜预处理→熔化→精炼→浇铸→轧制→清洗冷却→收线→包装”。这其中的关键是“废紫杂铜预处理”、“熔化”和“精炼”三个工序,其它后续工序现已发展到较成熟的程度。

“废紫杂铜处理”是针对精炼炉的结构特点和燃烧加热方式而言的,主要包括分选、打包、配比等。尽可能确保有害杂质不进入炉内,避免增加精炼难度以及影响产品质量、生产效益等。

“熔化”主要控制铜液温度(1130度左右的熔后温度)和燃烧系统的氧燃比(1:2.1为限合理应用),确保熔化速度和铜液中的氧含量在合理范围,为后续“精炼”提供保障。

“精炼”是去除杂质的过程。是废铜生产铜杆较关键的工序,其主要目的保证电阻达到国标要求以及增加铜杆的机械性能。精炼是利用物理与化学原理,针对不同的杂质,通过多种方式的配合,如“负压抽排、气悬除杂、静置上浮、酸性造渣、碱性造渣、彻底清渣”等方式的综合运用达到精炼除杂质的目的。

除杂过程中部分铜会被氧化,此时铜液中的氧含量一般大于3000ppm,精炼完成后需要将被氧化的铜还原成铜,确保成品氧含量符合标准要求。以前的还原方式主要靠“插木还原”,这种方式相当不环保,现在主要是采用天燃气还原。精炼过程需要把握“深氧化、准还原、扒渣尽 ”的原则。主要控制铜液的温度(视不同阶段将温度控制在1130至1190之间)、氧含量(视不同阶段将氧含量控制在1200至7500PPM之间,还原后在250PPM左右)和杂质成分,因此相应的测温系统、炉前成份快速分析系统是做好精炼的最好保障。

后续浇铸工序对产成品质量的影响也较大,过程中的氧含量控制、铜水温度控制、结晶轮各区冷却水流量、浇铸速度、下浇角度、出坯温度(900度左右)、冷铜处理等控制不当均有可能造成铸坯缺陷,影响生产不能持续进行或产品存在质量缺陷(如夹杂、拉丝易断线、易脆、内含气孔\渣孔、拉丝毛刺等)。最后就是“出轧后的冷却、还原”工序,主要体现在铜杆的晶粒结构改变及减少铜杆表层氧化物,因此控制轧件出轧温度(600度左右)、清洗剂浓度温度、清洗的时间长短是关键。

综上所述,铜杆加工各工序间的协调性很重要,尤其是“三度”(清洁度、温度、速度)的协调控制,对最终产成品的质量好坏起决定性作用。

低氧铜杆质量分析及优劣判断

A级低氧铜杆(电解铜为原材料):此类铜杆性能优势比较明显,电阻率低、铸坯截面积较大,轧制压比大拉细线能力强、拉制成线质量相对较好等,对比低氧铜杆其成本相对较高,其定价方式为期货现货月价格加上加工费(一般为700元每吨),其价格比废紫杂铜制成低氧铜杆一般高约1000至2000元。

再生铜杆(废紫杂铜为原材料):此类铜杆在生产大规格线材(如0.3mm以上)与A级再生杆在电阻率、拉制成线质量等方面几乎没有差异,再生铜杆定价大部份时间为期货现货月价格向下减价,故其成本优势明显,目前较大比率占有铜杆市场。随着精炼技术的创新、突破,少部分企业的废铜制成再生铜杆的电阻率及加工性能已相当接近于A级低氧铜杆。在国家大力提倡节能、减排、循环再生的政策背景下,加大技术研发、废铜制杆未来仍有较大的发展空间。

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