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，進入上個世紀七十年代，世界工業(yè)發(fā)達國家相繼開發(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，進入到橫列式軋機中軋制，一般橫列式軋機有十二或者十四座機架，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，具有長度長、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。目前，傳統(tǒng)的熱軋法已經(jīng)被連鑄連軋所取代。

國產(chǎn)連鑄連軋生產(chǎn)裝備自20世紀80年代我國建成自行設(shè)計、制造的第一條銅線桿連鑄連軋生產(chǎn)線以來，至今已有10余條年產(chǎn)幾萬噸級的國產(chǎn)銅連鑄連軋生產(chǎn)線投放市場。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) 的開發(fā)能力、技術(shù)設(shè)計力量還很薄弱，應(yīng)用高新技術(shù)、在線檢測手段也比較缺乏，設(shè)備制造的內(nèi)在精度和外部質(zhì)量與先進國家的技術(shù)水平還有相當差距。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：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)能等特點很難得到充分體現(xiàn)。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點或流程

1、用紫雜銅生產(chǎn)光亮銅桿的工藝原理

當時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。每爐冶煉時間6小時，還原結(jié)束時爐內(nèi)銅水溫度1170℃~1190℃。

現(xiàn)在我們認為該爐設(shè)計太小，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)。當初該陽極爐如設(shè)計五十噸左右，也許能實驗成功。

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

實踐證明，在氧化造渣過程中，雜質(zhì)脫除率高達90%，但還有10%左右的錫會給生產(chǎn)帶來麻煩。從理論上講，銅與錫在液態(tài)時互溶，精練爐中的錫主要來自錫青銅，鍍錫銅廢料。在精煉過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，不易被攪起，因此除鉛時，要想法把沉在爐底的PbO（比重9.2）除去。我們曾在停爐時對爐底沒有放凈的銅采樣，發(fā)現(xiàn)鉛高出標準數(shù)倍到數(shù)十倍。針對這種情況，我們在每次加料前適當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以NiSO4蒸發(fā)溶液時脫除，只有極少數(shù)NiO+SiO2=NiSiO3造渣脫除。因為同樣的道理，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蒸鋅，在這個過程中鋅被除去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入還原階段行不行呢？事實證明不行，生產(chǎn)黑桿時，電解銅在反射爐中還是要經(jīng)過熔化氧化還原出銅這幾個階段，而且還得出了“氧化要完全，還原要徹底”的經(jīng)驗，這就是利用紫雜銅進行連鑄連軋的基礎(chǔ)。

對于不同等級的紫雜銅，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)在雜銅分級的標準已經(jīng)制定,但工廠很難按標準分級來購買雜銅,只能大致分為特紫銅、1#雜銅、2#雜銅和等外雜銅。由于銅的價格高，在市場經(jīng)濟利益驅(qū)動下，許多不法商人不是嚴格分揀，而是人工造假，結(jié)果給雜銅火法精練帶來極大困難。

（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，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）拆開漆包線盤

4）分揀時扣除灰、砂重量

3、利用紫雜銅連鑄連軋生產(chǎn)線簡介

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

該生產(chǎn)線的鑄機是仿造SCR的，雖然有所改進，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。

蕪湖市高智達新技術(shù)公司專為德陽電工配套，他們負責設(shè)備電氣的安裝調(diào)試，我們負責爐子的設(shè)計、砌筑、做銅，并幫助廠家進行技術(shù)培訓(xùn)，制定崗位操作規(guī)程、安全生產(chǎn)責任制和企業(yè)內(nèi)控標準，等于交鑰匙工程。

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

反射爐自出銅口通過溜槽和澆包與鑄機相連接，溜槽長度不得大于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圍用液化氣燒嘴來控制銅液的還原性氣氛和銅液溫度，防止因溜槽過長降溫而到澆嘴時凍結(jié)。

反射爐因做銅一爐一個周期，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，三是軋機的工藝和維護。

1）首先做銅，做銅分為五個步驟：

一是加料，有手工加料和落地式加料機加料，加料機加料不但節(jié)省勞動力，還縮短加料時間。

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，再插風管氧化。

三是氧化，氧化要徹底，氧化結(jié)束要取樣看樣。

對氧化嚴重的再生銅原料，應(yīng)在加料時配入一定的還原劑并在熔化過程中插入還原木進行攪動還原，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，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，避免相互影響，我們總結(jié)了九個字“深氧化、準還原，扒渣凈”。

2）澆濤

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

澆鑄是手控底澆，澆位10點鐘。

澆包銅液溫度1120℃±10℃

澆包移動機構(gòu)：要求可分別作升降、橫向、縱向移動，其運行速度為2mm/s

連鑄機：

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/分無級調(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，流量90m3/時，揚程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～12.8m

3）談軋機

四川德陽東方電工的機架14架，一、二號機架為二輥，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)市場性能生產(chǎn)能力產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)指標裝機水平

國際先進生產(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)，適合高速拉絲機生產(chǎn)要求。10～20萬噸/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全面達到德國DIN標準要求現(xiàn)在都向大鑄坯、高速度、大加工率、一專多能、節(jié)能型推進。

國內(nèi)引進生產(chǎn)線1982～1990引進生產(chǎn)線以常州冶煉廠最為成功，1997年常州又引進一條10萬噸，南京華興一條10萬噸，21世紀初，江西銅業(yè)引進15萬噸與國外水平一樣5~10萬噸/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部分達到美國ASTM標準要求具有中等鑄坯、中小加工率，部分只能應(yīng)中高速拉絲機，好的適應(yīng)高速拉絲機

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達到國際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) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析

1、紫雜銅直接利用取得新突破

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

2、自動液位控制系統(tǒng)應(yīng)用銅連鑄連軋機

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，實現(xiàn)連鑄液位自動控制，可減少人為操作因素的影響。

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