الفرق بين أداء قضيب النحاس منخفض الأكسجين وقضيب النحاس الخالي من الأكسجين
قضيب النحاس هو المادة الخام الرئيسية لصناعة الكابلات. هناك طريقتان رئيسيتان للإنتاج: الصب والدرفلة المستمرة والصب المستمر للأعلى. هناك العديد من الطرق لإنتاج قضبان النحاس منخفضة الأكسجين عن طريق الصب والدرفلة المستمرة. تتمثل الخصائص في أنه بعد صهر المعدن في الفرن الرأسي، يمر سائل النحاس عبر فرن العزل والمنحدر والحوض، ويدخل تجويف القالب المغلق من أنبوب الصب. يتم تبريده بكثافة تبريد كبيرة لتشكيل كتلة مصبوبة، ثم يتم دحرجته عدة مرات. قضيب النحاس منخفض الأكسجين المنتج هو هيكل معالج بالحرارة. تم كسر هيكل الصب الأصلي، ومحتوى الأكسجين يتراوح عمومًا بين 200 و 400 جزء في المليون. يتم إنتاج قضبان النحاس الخالية من الأكسجين بشكل أساسي في الصين عن طريق الصب المستمر للأعلى. بعد صهر المعدن في فرن الحث، يتم صبه من خلال قالب الجرافيت، ثم يتم دحرجته على البارد أو معالجته على البارد. قضيب النحاس الخالي من الأكسجين المنتج هو هيكل صب مع محتوى أكسجين أقل عمومًا من 20 جزء في المليون. بسبب عمليات التصنيع المختلفة، توجد اختلافات كبيرة في العديد من الجوانب مثل الهيكل التنظيمي، وتوزيع محتوى الأكسجين، وشكل الشوائب وتوزيعها.
1. أداء الرسم
يرتبط أداء سحب قضبان النحاس بالعديد من العوامل، مثل محتوى الشوائب، ومحتوى الأكسجين وتوزيعه، والتحكم في العملية، وما إلى ذلك. يتم تحليل أداء سحب قضبان النحاس من الجوانب المذكورة أعلاه.
1. تأثير طريقة الصهر على الشوائب مثل الكبريت
تعتمد عملية إنتاج قضبان النحاس عن طريق الصب والدرفلة المستمرة على إذابة قضبان النحاس بشكل أساسي من خلال احتراق الغاز. أثناء عملية الاحتراق، يمكن تقليل بعض الشوائب إلى حد ما من خلال الأكسدة والتطاير. لذلك، تتطلب طريقة الصب والدرفلة المستمرة متطلبات منخفضة نسبيًا للمواد الخام. في إنتاج قضبان النحاس الخالية من الأكسجين، نظرًا لاستخدام فرن الحث في الصهر، فإن "الباتينا" و"حبوب النحاس" على سطح النحاس الكهربائي تذوب بشكل أساسي في سائل النحاس. من بينها، فإن S المذاب له تأثير كبير على مرونة قضبان النحاس الخالية من الأكسجين وسيزيد من معدل كسر سحب الأسلاك.
2. دخول الشوائب أثناء الصب
أثناء عملية الإنتاج، تحتاج عملية الصب والدرفلة المستمرة إلى نقل سائل النحاس عبر فرن العزل والمنحدر والمنضدة، مما يتسبب بسهولة نسبية في تقشير المواد المقاومة للحرارة. أثناء عملية الدرفلة، يجب أن تمر عبر الأسطوانة، مما يتسبب في سقوط الحديد، مما يتسبب في وجود شوائب خارجية في قضيب النحاس. سيكون تدحرج الأكاسيد على وتحت الجلد أثناء الدرفلة الساخنة له تأثير سلبي على سحب الأسلاك للقضبان منخفضة الأكسجين. عملية إنتاج طريقة الصب المستمر الصاعد قصيرة نسبيًا. يكتمل سائل النحاس بالتدفق المغمور في فرن المفصل، مما يؤثر قليلاً على المواد المقاومة للحرارة. يتم إجراء التبلور في قالب الجرافيت، لذلك هناك عدد أقل من مصادر التلوث التي قد تتولد في العملية وفرص أقل لدخول الشوائب.
O وS وP هي عناصر تنتج مركبات مع النحاس. في النحاس المنصهر، يمكن إذابة الأكسجين جزئيًا، ولكن عندما يتكثف النحاس، يصبح الأكسجين غير قابل للذوبان تقريبًا في النحاس. يترسب الأكسجين المذاب في الحالة المنصهرة على شكل أكسيد النحاس=أوتكتيكي من النحاس ويتوزع عند حدود الحبيبات. يؤدي ظهور أكسيد النحاس-النحاس الأوتيكتيكي إلى تقليل مرونة النحاس بشكل كبير.
يمكن إذابة الكبريت في النحاس المنصهر، ولكن في درجة حرارة الغرفة، تقل قابليته للذوبان إلى الصفر تقريبًا. يظهر الكبريت عند حدود الحبيبات على شكل كبريتيد النحاس، مما يقلل بشكل كبير من مرونة النحاس.
3. شكل توزيع وتأثير الأكسجين في قضبان النحاس منخفضة الأكسجين وقضبان النحاس الخالية من الأكسجين
يؤثر محتوى الأكسجين بشكل كبير على أداء سحب الأسلاك لقضبان النحاس منخفضة الأكسجين. عندما يزيد محتوى الأكسجين إلى القيمة المثلى، يكون معدل كسر الأسلاك لقضيب النحاس هو الأدنى. وذلك لأن الأكسجين يعمل كمنظف في عملية التفاعل مع معظم الشوائب. كما أن الأكسجين المعتدل يساعد على إزالة الهيدروجين من سائل النحاس، وتوليد فيضان بخار الماء، والحد من تكوين المسام. يوفر محتوى الأكسجين الأمثل أفضل الظروف لعملية سحب الأسلاك.
توزيع أكاسيد قضبان النحاس منخفضة الأكسجين: في المرحلة الأولية من التصلب في الصب المستمر، فإن معدل تبديد الحرارة والتبريد المنتظم هما العاملان الرئيسيان اللذان يحددان توزيع أكاسيد قضبان النحاس. سيؤدي التبريد غير المتساوي إلى اختلافات جوهرية في البنية الداخلية لقضيب النحاس، ولكن في المعالجة الساخنة اللاحقة، عادة ما يتم تدمير البلورات العمودية، مما يجعل جزيئات أكسيد النحاس دقيقة وموزعة بالتساوي. الوضع النموذجي الناجم عن تجمع جزيئات الأكسيد هو الانفجار المركزي. بالإضافة إلى تأثير توزيع جزيئات الأكسيد، تُظهر قضبان النحاس ذات جزيئات الأكسيد الأصغر خصائص سحب سلكية أفضل، وتكون جزيئات Cu2O الأكبر عرضة للتسبب في نقاط تركيز الإجهاد والكسر.
يتجاوز محتوى الأكسجين في النحاس الخالي من الأكسجين المعيار، ويصبح قضيب النحاس هشًا، وينخفض الاستطالة، ويظهر منفذ نمط التمدد باللون الأحمر الداكن، ويصبح الهيكل البلوري فضفاضًا. عندما يتجاوز محتوى الأكسجين 8 جزء في المليون، يتدهور أداء العملية، وهو ما يتجلى في زيادة كبيرة في معدل كسر القضبان والأسلاك أثناء الصب والتمدد. وذلك لأن الأكسجين يمكن أن يتفاعل مع النحاس لتكوين مرحلة هشة من أكسيد النحاس، مما يشكل أكسيد النحاس والنحاس الأوتوكتيكي، والذي يتم توزيعه في الحدود بهيكل شبكي. تتمتع هذه المرحلة الهشة بصلابة عالية وسوف تنفصل عن جسم النحاس أثناء التشوه البارد، مما يؤدي إلى انخفاض في الخصائص الميكانيكية لقضيب النحاس وسهولة الكسر في المعالجة اللاحقة. يمكن أن يؤدي محتوى الأكسجين العالي أيضًا إلى انخفاض في توصيل قضبان النحاس الخالية من الأكسجين. لذلك، يجب التحكم بشكل صارم في عملية الصب المستمر الصاعد وجودة المنتج.
4. تأثير الهيدروجين
في الصب المستمر للأعلى، يتم التحكم في محتوى الأكسجين عند مستوى منخفض، ويتم تقليل الآثار الجانبية للأكاسيد بشكل كبير، ولكن تأثير الهيدروجين يصبح مشكلة أكثر أهمية. بعد الشفط، يحدث تفاعل توازن في المصهور: H2O(g)=[O]+2[H]؛
تتكون الغازات والرخاوة عن طريق ترسيب وتجمع الهيدروجين من المحلول المشبع أثناء عملية التبلور. يمكن للهيدروجين المترسب قبل التبلور أن يقلل من أكسيد النحاس لتوليد فقاعات الماء. نظرًا لأن خاصية الصب الصاعد هي تبلور سائل النحاس من أعلى إلى أسفل، فإن شكل السائل المتكون يكون مخروطيًا تقريبًا. يتم حظر الغاز المنطلق قبل تبلور سائل النحاس في بنية التصلب أثناء عملية التعويم، وتتكون المسام في قضيب الصب أثناء التبلور. عندما يكون محتوى الغاز في الرصاص الصاعد صغيرًا، يوجد الهيدروجين المنطلق عند حدود الحبوب، مما يشكل رخاوة؛ عندما يكون محتوى الغاز مرتفعًا، فإنه يتجمع في المسام. لذلك، تتكون المسامات والرخاوة من كل من الهيدروجين وبخار الماء.
يأتي الهيدروجين من روابط عملية مختلفة في عملية إنتاج الرصاص الصاعد، مثل "الباتينا" للمادة الخام النحاسية الكهربائية، والمادة المساعدة الفحم**، والبيئة المناخية**، ولا يتم تجفيف بلورة الجرافيت. لذلك، يجب تغطية سطح سائل النحاس في فرن الصهر بالفحم المخبوز، ويجب أن يحاول النحاس الكهربائي إزالة "الباتينا" و"حبوب النحاس" و"الأذنين"، وهو أمر مهم للغاية لتحسين جودة قضبان النحاس الخالية من الأكسجين.
في عملية الصب والدرفلة المستمرة، غالبًا ما يتم استخدام التحكم المعتدل في محتوى الأكسجين للتحكم في الهيدروجين. Cu2O+ H2= 2Cu+ H2O
نظرًا لأن سائل النحاس يتبلور من الأسفل إلى الأعلى أثناء عملية الصب، فإن بخار الماء الناتج عن الأكسجين والهيدروجين في سائل النحاس يمكن أن يطفو بسهولة ويهرب، ويمكن إزالة معظم الهيدروجين الموجود في سائل النحاس بشكل فعال، وبالتالي فإن التأثير على قضيب النحاس صغير.
