第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

采用傳統(tǒng)熱軋法生產(chǎn)黑銅線桿工藝在世界上已有一百多年的歷史，進(jìn)入上個(gè)世紀(jì)七十年代，世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開(kāi)發(fā)了SCR法、properzi法、Contirod法、Secor法、Dip法、Upcast法等光亮銅桿連鑄連軋生產(chǎn)線從而使世界銅線桿的生產(chǎn)發(fā)生了重大變革。

所謂傳統(tǒng)熱軋法就是把電解銅加到陰極反射爐中加熱熔化，做銅，鑄成船形錠。船形錠每根重80～90kg，然后再經(jīng)加熱爐加熱，進(jìn)入到橫列式軋機(jī)中軋制，一般橫列式軋機(jī)有十二或者十四座機(jī)架，才能軋成￠8～￠6mm的銅桿，由于此種銅桿表面氧化厲害，所以稱(chēng)黑桿，需經(jīng)酸洗或者扒皮后再拉絲。

連鑄連軋法與傳統(tǒng)熱軋法生產(chǎn)的銅線桿相比，具有長(zhǎng)度長(zhǎng)、節(jié)省能量，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、性能均一、表面光亮等特點(diǎn)。目前，傳統(tǒng)的熱軋法已經(jīng)被連鑄連軋所取代。

國(guó)產(chǎn)連鑄連軋生產(chǎn)裝備自20世紀(jì)80年代我國(guó)建成自行設(shè)計(jì)、制造的第一條銅線桿連鑄連軋生產(chǎn)線以來(lái)，至今已有10余條年產(chǎn)幾萬(wàn)噸級(jí)的國(guó)產(chǎn)銅連鑄連軋生產(chǎn)線投放市場(chǎng)。這些生產(chǎn)線設(shè)備投資較低，生產(chǎn)成本也大大降低。但由于 行業(yè) 的開(kāi)發(fā)能力、技術(shù)設(shè)計(jì)力量還很薄弱，應(yīng)用高新技術(shù)、在線檢測(cè)手段也比較缺乏，設(shè)備制造的內(nèi)在精度和外部質(zhì)量與先進(jìn)國(guó)家的技術(shù)水平還有相當(dāng)差距。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：豎爐的制造和控制還不成熟，生產(chǎn)線多配套反射爐，各爐次成本和氧含量不均勻，即使是同一爐次，也很難保證成分和氧含量始終均一，連鑄連軋工藝的質(zhì)量穩(wěn)定、性能均一和節(jié)能等特點(diǎn)很難得到充分體現(xiàn)。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

1、用紫雜銅生產(chǎn)光亮銅桿的工藝原理

當(dāng)時(shí)上海冶煉廠是用電解銅作原料，在10噸反射爐中熔化，做銅。該反射爐爐床面積4.16m2，熔池3040×1500mm，熔池最大深度350mm。每爐冶煉時(shí)間6小時(shí)，還原結(jié)束時(shí)爐內(nèi)銅水溫度1170℃~1190℃。

現(xiàn)在我們認(rèn)為該爐設(shè)計(jì)太小，熔池太淺，銅液的氧含量不宜控制，前面引桿剪坯需要一、二噸，后面二、三噸銅液在爐子放不出，中間只剩四、五噸銅水很難正常生產(chǎn)。當(dāng)初該陽(yáng)極爐如設(shè)計(jì)五十噸左右，也許能實(shí)驗(yàn)成功。

在火法精練過(guò)程中，要脫除的雜質(zhì)可分五大類(lèi)，第一類(lèi)是在氧化過(guò)程中易除去的雜質(zhì)，第二類(lèi)是在氧化過(guò)程中一般能脫除的雜質(zhì)，第三類(lèi)為難于脫除的雜質(zhì)，第四類(lèi)是較少脫除的雜質(zhì)，第五類(lèi)是不能脫除的雜質(zhì)。在生產(chǎn)實(shí)踐中主要雜質(zhì)是Pb、Sn、Ni、Fe、O、S等。應(yīng)該說(shuō)S、Zn屬于第一類(lèi)，F(xiàn)e屬于第二類(lèi)，pb、Sn是第三類(lèi)，Ni則是第四類(lèi)，而O必須在還原中脫除。

實(shí)踐證明，在氧化造渣過(guò)程中，雜質(zhì)脫除率高達(dá)90%，但還有10%左右的錫會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)麻煩。從理論上講，銅與錫在液態(tài)時(shí)互溶，精練爐中的錫主要來(lái)自錫青銅，鍍錫銅廢料。在精煉過(guò)程中錫被氧化成亞錫和二氧化錫，前者呈堿性，后者呈酸性。

Sn+Cu2O=SnO+2Cu(1)

SnO+Cu2O=SnO2+2Cu(2)

SnO+SiO2=SnSiO3(3)

酸性SnO2在造酸性渣不易與反應(yīng)，所以只能靠造堿性渣來(lái)除去：

SnO2+Na2CO3=Na2SnO3+CO2(4)

或者SnO2+CaO=CaSnO3(5)

鉛雖然容易造渣除去，PbO+SiO2=pbSiO3

用紫雜銅生產(chǎn)光亮銅桿的工藝原理

但是鉛比重比銅大得多，一般熔化后，PbO就容易沉到爐底，所以在氧化時(shí)，不易被攪起，因此除鉛時(shí)，要想法把沉在爐底的PbO（比重9.2）除去。我們?cè)谕t時(shí)對(duì)爐底沒(méi)有放凈的銅采樣，發(fā)現(xiàn)鉛高出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)倍到數(shù)十倍。針對(duì)這種情況，我們?cè)诿看渭恿锨斑m當(dāng)向爐底撒入一些石英砂，使沉在爐底的PbO熔化后能與SiO2形成pbSiO3漂浮到銅液表面被扒除。

而鎳是和銅互熔的金屬，很難將銅鎳用火法精練方法分離，一般鎳是在濕法冶煉時(shí)以NiSO4蒸發(fā)溶液時(shí)脫除，只有極少數(shù)NiO+SiO2=NiSiO3造渣脫除。因?yàn)橥瑯拥牡览?，CuO+SiO2=CuSiO3,這就造成銅的損失。

鎳在銅熔液中結(jié)晶，造成脆性，使銅桿的抗拉強(qiáng)度延伸率降低明顯，且使銅坯斷坯，銅桿產(chǎn)生麻煩，必須在銅料分揀時(shí)盡量清除干凈。

鋅是較易脫除的雜質(zhì)，一般采用加焦碳吹風(fēng)蒸鋅，在這個(gè)過(guò)程中鋅被除去90%，剩下熔入銅液的ZnO+SiO2=ZnSiO3扒渣除去。

鐵基本上都是造渣除去，

FeO+SiO2=FeSiO3

Fe2O3+3SiO2=Fe2(SiO3)3

硫則是氧化時(shí)生成SO2隨煙氣除去，

S+O2=SO2

脫除氧則在還原階段完成，銅熔化后極易與氧反應(yīng)，

4Cn+O2=2Cu2O(7)

2Cu2O+O2=4CnO(8)

在還原階段，還原木（或重油）與高溫銅水接觸后，立即裂解產(chǎn)生甲烷，氫氣來(lái)奪取銅水中的氧：

Cu2O+H2=2Cn+H2O

3Cu2O+CH4=6Cn+H2O+CO2

既使用電解銅作原料，在反射爐中，由于電解銅自身含氧量高，也必須設(shè)法降低氧含量。為了降低銅液中的氧含量，將電解銅熔化后直接進(jìn)入還原階段行不行呢？事實(shí)證明不行，生產(chǎn)黑桿時(shí)，電解銅在反射爐中還是要經(jīng)過(guò)熔化氧化還原出銅這幾個(gè)階段，而且還得出了“氧化要完全，還原要徹底”的經(jīng)驗(yàn)，這就是利用紫雜銅進(jìn)行連鑄連軋的基礎(chǔ)。

對(duì)于不同等級(jí)的紫雜銅，采用不同的精練方法，這是紫雜銅料生產(chǎn)光亮銅桿的關(guān)鍵。

2、原料的選擇和處理

現(xiàn)在雜銅分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定,但工廠很難按標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)來(lái)購(gòu)買(mǎi)雜銅,只能大致分為特紫銅、1#雜銅、2#雜銅和等外雜銅。由于銅的價(jià)格高，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)下，許多不法商人不是嚴(yán)格分揀，而是人工造假，結(jié)果給雜銅火法精練帶來(lái)極大困難。

（1）一般造假的方法是：

1）向管中灌鉛，銅管兩頭砸扁

2）用水泥做漆包線的盤(pán)，外圍繞上漆包線

3）用鐵絲放在硫酸銅溶液中浸泡，外表看是銅絲

4）用紅糖熬成糖汁，潑在廢銅絲上，將使砂屑牢牢粘在上面，外表好看。

5）打包中放鐵塊等其他雜物以增加重量。

（2）檢查方法：

1）用吸鐵石吸以分鐵

2）用手掂量銅管以知是否灌鉛

3）拆開(kāi)漆包線盤(pán)

4）分揀時(shí)扣除灰、砂重量

3、利用紫雜銅連鑄連軋生產(chǎn)線簡(jiǎn)介

國(guó)產(chǎn)銅桿連鑄連軋生產(chǎn)機(jī)組是在鋁桿連鑄連軋基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其中四川德陽(yáng)東方電工廠是生產(chǎn)鋁桿丫型軋機(jī)的老廠，后來(lái)合肥神馬機(jī)械廠亦開(kāi)始生產(chǎn)，現(xiàn)在生產(chǎn)的廠家有河南鞏義海綿設(shè)備制造廠、徐州冶金機(jī)械廠、成都蜀紅機(jī)械廠。

該生產(chǎn)線的鑄機(jī)是仿造SCR的，雖然有所改進(jìn)，鑄輪采用￠1.8m，而熔銅的爐子，有采用自制豎爐的，如吳江樺都電纜廠，宜興林峰，采用豎爐只能以電解銅為原料。

大部分民營(yíng)企業(yè)家都采用反射爐，吃紫雜銅，爐子的容量有大有小，大的100噸小的40噸，其中用得最多的是60噸、70噸的，搞的比較好的浙江永康芝瑛鎮(zhèn)應(yīng)時(shí)雨先生的工廠，噸桿成本在600元，且質(zhì)量穩(wěn)定。

蕪湖市高智達(dá)新技術(shù)公司專(zhuān)為德陽(yáng)電工配套，他們負(fù)責(zé)設(shè)備電氣的安裝調(diào)試，我們負(fù)責(zé)爐子的設(shè)計(jì)、砌筑、做銅，并幫助廠家進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，制定崗位操作規(guī)程、安全生產(chǎn)責(zé)任制和企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，等于交鑰匙工程。

反射爐一般一年大修（有的中修一次），小修按季度進(jìn)行。室外煙囪30m高，煙道30～50m長(zhǎng)，同時(shí)還要建筑，循環(huán)水池，乳化液池和酒精池。

反射爐自出銅口通過(guò)溜槽和澆包與鑄機(jī)相連接，溜槽長(zhǎng)度不得大于50m，溜槽上蓋滿木炭防止銅液與空氣接觸，澆包的控制銅液流量的閘板周?chē)靡夯瘹鉄靵?lái)控制銅液的還原性氣氛和銅液溫度，防止因溜槽過(guò)長(zhǎng)降溫而到澆嘴時(shí)凍結(jié)。

反射爐因做銅一爐一個(gè)周期，爐子里的銅水放完了，銅桿也就軋完了，因此有些廠家建兩臺(tái)爐子，交替作業(yè)。

利用紫雜銅連鑄連軋生產(chǎn)光亮銅桿的主要技術(shù)一是做銅，二是澆鑄，三是軋機(jī)的工藝和維護(hù)。

1）首先做銅，做銅分為五個(gè)步驟：

一是加料，有手工加料和落地式加料機(jī)加料，加料機(jī)加料不但節(jié)省勞動(dòng)力，還縮短加料時(shí)間。

二是熔化，熔化要徹底，爐底不能存有冷料，且熔化結(jié)束一定要扒一次渣，然后，再插風(fēng)管氧化。

三是氧化，氧化要徹底，氧化結(jié)束要取樣看樣。

對(duì)氧化嚴(yán)重的再生銅原料，應(yīng)在加料時(shí)配入一定的還原劑并在熔化過(guò)程中插入還原木進(jìn)行攪動(dòng)還原，即將工藝改為還原——氧化——還原。

在氧化階段，復(fù)蓋焦炭吹風(fēng)蒸鋅，加石英砂造酸性渣，加石灰造堿性渣，每次造渣都要扒凈。

四是插木還原，還原一定要準(zhǔn)確，即控制銅液中含氧量小于200PPm。

五是出銅，銅液面上復(fù)蓋一層木炭，以防銅水吃氧。

在從事再生銅的生產(chǎn)時(shí)，一定要將每一道工序徹底分清，特別是氧化還原交叉作業(yè)時(shí)，避免相互影響，我們總結(jié)了九個(gè)字“深氧化、準(zhǔn)還原，扒渣凈”。

2）澆濤

澆鑄一定要有一名熟練地澆鑄手，我們蕪湖高智達(dá)公司有一位王師傅，人稱(chēng)江南第一澆，可見(jiàn)其技藝之精湛。

澆鑄是手控底澆，澆位10點(diǎn)鐘。

澆包銅液溫度1120℃±10℃

澆包移動(dòng)機(jī)構(gòu)：要求可分別作升降、橫向、縱向移動(dòng)，其運(yùn)行速度為2mm/s

連鑄機(jī)：

1）鑄輪外緣直徑￠1800mm，用銅銀合金鑄造碾壓加工而成，現(xiàn)在有用銅鉻鋯合金。U型槽，寬×高=150×110mm

2）鑄坯截面積2100mm2

3）鑄模溫度～150℃

4）鑄坯脫模溫度~900℃

5）鑄輪轉(zhuǎn)速1.7～17m/分無(wú)級(jí)調(diào)速，其速度不均勻變≯1%

6）水冷卻系統(tǒng)

最大水冷卻量～200m3/時(shí)，流量90m3/時(shí)，揚(yáng)程108m噴嘴呈扇形，使水均勻噴射在鑄輪內(nèi)，外側(cè)及兩邊，其中：內(nèi)冷卻嘴設(shè)三排，每隔5°一只，側(cè)冷噴嘴每側(cè)一排，每隔5°一只，外冷噴嘴設(shè)兩排，每隔5°一只。

7）鋼帶：冷軋低碳鋼帶，鋼帶張力700-900kg，鋼帶厚～2mm，寬5mm，長(zhǎng)～12.8m

3）談軋機(jī)

四川德陽(yáng)東方電工的機(jī)架14架，一、二號(hào)機(jī)架為二輥，其余為三輥，丫型排列。

4、產(chǎn)品質(zhì)量的比較

產(chǎn)品適應(yīng)市場(chǎng)性能生產(chǎn)能力產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)裝機(jī)水平

國(guó)際先進(jìn)生產(chǎn)線產(chǎn)品能滿足各種規(guī)格、各種需求的電線電纜，各種規(guī)格電磁線，尤其能滿足線徑＜0.18mm銅線生產(chǎn)，適合高速拉絲機(jī)生產(chǎn)要求。10～20萬(wàn)噸/年導(dǎo)電率＞101IACS(s/m)扭轉(zhuǎn)＞55N含氧量200～300ppm銅含量＞99.95%延伸率42～44%可生產(chǎn)最小線徑：￠0.05mm全面達(dá)到德國(guó)DIN標(biāo)準(zhǔn)要求現(xiàn)在都向大鑄坯、高速度、大加工率、一專(zhuān)多能、節(jié)能型推進(jìn)。

國(guó)內(nèi)引進(jìn)生產(chǎn)線1982～1990引進(jìn)生產(chǎn)線以常州冶煉廠最為成功，1997年常州又引進(jìn)一條10萬(wàn)噸，南京華興一條10萬(wàn)噸，21世紀(jì)初，江西銅業(yè)引進(jìn)15萬(wàn)噸與國(guó)外水平一樣5~10萬(wàn)噸/年導(dǎo)電率＞101IACS扭轉(zhuǎn)＞45N含氧量300~500ppm延伸率40～50%可生產(chǎn)最小線徑：￠0.10mm部分達(dá)到美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)要求具有中等鑄坯、中小加工率，部分只能應(yīng)中高速拉絲機(jī)，好的適應(yīng)高速拉絲機(jī)

基本生產(chǎn)線生產(chǎn)單一光亮銅桿，產(chǎn)品僅能滿足￠0.3mm以上（少數(shù)滿足￠0.1mm）線徑的要求，只能在低速拉絲上拉絲1～5萬(wàn)噸/年導(dǎo)電率＞100IACS扭轉(zhuǎn)＞40N含氧量200～500ppm延伸率38～45%可生產(chǎn)最小線徑：￠0.3mm達(dá)到國(guó)際3542-98要求具有中等鑄坯，中小加工率，適應(yīng)低速拉絲

第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 分析

1、紫雜銅直接利用取得新突破

江鎢集團(tuán)贛州再生銅項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)，標(biāo)志由西班牙LaFargaLacambrasS.A公司與意大利Continuus-properziS.P.A公司合作開(kāi)發(fā)的火法精煉高導(dǎo)電銅（FRHC）技術(shù)正式落戶中國(guó)。該項(xiàng)目以含銅92%以上紫雜銅為原料，通過(guò)連鑄連軋直接生產(chǎn)低氧光亮銅桿，產(chǎn)品質(zhì)量完全滿足ASTM標(biāo)準(zhǔn)中高導(dǎo)電銅標(biāo)準(zhǔn)，基本接近用電解銅生產(chǎn)的銅桿質(zhì)量。該項(xiàng)目的建設(shè)，對(duì)于提高中國(guó)的紫雜銅直接利用水平，改變銅桿市場(chǎng)“黑桿”泛濫的局面將起到重要促進(jìn)作用。

2、自動(dòng)液位控制系統(tǒng)應(yīng)用銅連鑄連軋機(jī)

連續(xù)澆鑄是影響鑄條內(nèi)在質(zhì)量、最終影響銅桿質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)連鑄液位自動(dòng)控制，可減少人為操作因素的影響。

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