銅杆是電纜行(xing)業的主要原料，生產(chan)的方式主要有兩種(zhong)——連(lian)鑄(zhu)連軋(ya)法(fa)和上(shang)引連鑄法。連鑄連軋低(di)氧銅杆的生產方法較(jiao)多，其特點(dian)是金屬在豎爐中融化後(hou)，銅液通過保溫爐、溜(liu)槽(cao)、中間包，從(cong)澆管進入封閉的模腔內，采用(yong)較大的冷(leng)卻強度進行冷卻，形成鑄坯(pi)，然後進(jin)行多道次軋製，生(sheng)產的低氧銅(tong)杆為熱加工(gong)組(zu)織，原來(lai)的鑄造組織(zhi)已(yi)經破碎，含氧量一般為200~400ppm之間(jian)。無氧銅杆(gan)國(guo)內(nei)基本全(quan)部采(cai)用上引連鑄法生產，金屬在感應電爐(lu)中融(rong)化(hua)後通過石墨(mo)模進行上引連續(xu)鑄造，之後進行冷軋或冷加工，生產的無氧銅杆為鑄造組織，含氧量一般(ban)在(zai)20ppm以下。由於製造工藝的不同(tong)，所以在組織結(jie)構、氧含量(liang)分布(bu)、雜質的形式(shi)及(ji)分布等諸(zhu)多方(fang)麵(mian)有較大差別(bie)。
一(yi)、拉製性能
銅杆的拉(la)製(zhi)性能跟很(hen)多因素(su)有關，如(ru)雜質的含量、氧含(han)量及分布、工藝控(kong)製等(deng)。下麵分(fen)別從以上幾個(ge)方麵對銅杆的拉製性能進行分析。
1.熔化方式對S等雜質的影響
連鑄連軋生產銅杆主要(yao)是通過(guo)氣體(ti)的(de)燃(ran)燒使銅杆熔化，在燃燒的過程(cheng)中，通過氧化和揮發作用，可一定程度減少部分雜質進入銅液(ye)，因此連鑄連軋法對原(yuan)料(liao)要求相對低一些。上引連鑄生產無氧銅杆，由於是用感應(ying)電爐熔化，電解(jie)銅表麵的“銅綠”“銅豆”基(ji)本都熔入到(dao)銅液中。其中熔(rong)入(ru)的S對無氧銅杆塑性影響(xiang)極大(da)，會(hui)增加拉絲斷線(xian)率。
2.鑄造過程中雜質(zhi)的進入
在生產過程中，連鑄連軋工藝需(xu)通(tong)過保溫爐、溜槽、中(zhong)間包(bao)轉運銅液，相對容易(yi)造成耐火(huo)材料的剝(bo)落，在軋製過程中需要通過軋輥，造成(cheng)鐵質的脫落，會給銅杆造(zao)成外部夾(jia)雜(za)。而熱軋中皮(pi)上和皮下氧化物的軋入，會給(gei)低氧杆的拉絲造成不(bu)利的影響。上引連鑄法生產工藝流程較短(duan)，銅液是通過聯體爐內潛流式完成，對耐火材料的衝擊不大，結晶是通過石墨模內進行，所以過程中可能產生的汙(wu)染(ran)源較少，雜質進入的機會較少。
O、S、P是與(yu)銅會生產化合物的元素。在熔態銅中，氧可以溶解一部(bu)分，但當銅冷凝時(shi)，氧(yang)幾乎不溶解於(yu)銅中。熔態時所溶解的氧，以(yi)銅=氧化亞(ya)銅共晶體析出(chu)，分布在晶粒(li)晶界處。銅-氧化亞銅共晶(jing)體的出現，顯著降低了銅的塑性。
硫可(ke)以溶解在熔體的銅中，但在室溫下，其溶解度幾乎降低到零，它以硫化亞銅的形式出現在晶粒晶界(jie)處，會顯(xian)著(zhu)降(jiang)低銅的塑性。
3.氧在低氧銅杆和無氧銅杆中分布形式及其影響
氧含量對低氧銅杆的拉線性能有(you)著明顯的影響。當氧含量增加到最(zui)佳值時，銅杆的斷線率最低。這是因為氧在與大部分雜質反應的過程中都起(qi)到了清除器的作用。適度的氧還(hai)有利於去(qu)除銅液中的氫，生成水蒸(zheng)氣溢(yi)出，減少氣孔(kong)的形成。最佳的氧含量為拉線工藝(yi)提(ti)供(gong)了最好的條件(jian)。
低氧銅杆氧化物的分布：在連續澆鑄中凝固的最初階段，散熱速率和(he)均勻冷卻(que)是決定銅杆氧化物(wu)分布的主要因素。不均(jun)勻冷卻會引起銅杆內部結構本質上的差異，但後續的熱加(jia)工，柱狀晶通常(chang)會遭到破(po)壞(huai)，使氧化亞銅顆粒細微化和均勻分布。氧化物顆(ke)粒聚集而產生的典型(xing)情況是中心(xin)爆裂。除氧化物顆粒分布的影(ying)響外，具有較小(xiao)氧化物顆粒的銅杆顯示出較好的拉線特性，較大的Cu2O顆粒容易造成應力集中點而斷裂。
無氧銅含氧量超(chao)標，銅杆變(bian)脆，延(yan)伸率(lv)下降，拉伸(shen)式樣端口顯暗紅色，結晶組織疏鬆。當氧含量超出8ppm時，工藝性能變差(cha)，表現為鑄造及拉伸過程中斷杆及斷(duan)線率極具(ju)增(zeng)高。這是由於氧能(neng)與銅生成氧化亞銅脆性相(xiang)，形成銅-氧化亞銅共(gong)晶體，以網狀組織分布在境界上。這(zhe)種脆(cui)性相硬(ying)度(du)高，在冷變形時將會與銅機(ji)體脫離，導致銅杆的機械性能下降，在後續加工中容易造成斷裂現(xian)象。氧含量高還能導(dao)致無氧銅杆導電率下降。因(yin)此(ci)，必須嚴格(ge)控製上引(yin)連鑄工藝及產品質量。
4.氫的影響
在上引連鑄中，氧含量控製較低，氧化物的副作用唄**降低，但氫的影響成為較顯著的問題(ti)。吸氣(qi)後熔體中存在平衡反應：H2O(g)=[O]+2[H]；
氣體及疏鬆是在結晶的過程中，氫從過飽和的溶液中析出並聚(ju)集而形成的。在結晶前析出的氫又(you)可還原氧化亞銅而生成水氣泡。由於上引鑄造的特(te)點是銅液自上而(er)下的結晶，形成的液**形狀(zhuang)近似(shi)錐型。銅液結晶前(qian)析(xi)出的氣體在上浮過程中被(bei)堵在凝(ning)固組織內，結晶時在鑄杆內形(xing)成氣孔。
上引的含氣量少時，析出的氫存(cun)在於晶界處，形成疏(shu)鬆；含氣量多(duo)時，則聚集成氣孔，因此，氣孔和疏鬆是氫氣和水蒸氣兩者形成的。
氫(qing)來源於上引生產過程中的各個工藝環節，如原料電解銅的“銅綠”、輔料木炭**、氣候(hou)環境**、石墨結晶器未幹(gan)燥等。因此，熔化爐中的銅液表(biao)麵應覆蓋(gai)經(jing)烘烤的木炭(tan)，電解銅應盡量去除“銅綠”、“銅豆”“耳朵”，對提高無氧銅杆質量非(fei)常重要。在連鑄連軋工藝中，往往采用適(shi)度控製氧含量來控製氫。Cu2O+ H2= 2Cu+ H2O
由於銅液在鑄造過程中是(shi)自下而上結晶，銅液中的氧和氫所產生的水(shui)蒸氣很容易上浮跑出，銅液中的氫大部分能被有效去除，因而對銅杆的影響較小。
二(er)、表麵質量
在生產電磁線等產品的過程中，對銅杆的表麵質量也(ye)需提出要求。需要拉製後的銅絲(si)表麵無毛刺、銅粉少、無油汙。並通過扭轉試驗測量表麵銅粉的質量和扭(niu)轉後觀察(cha)銅杆的複原情況(kuang)來判定其好壞。
在連鑄連軋過程中，從鑄造到軋製前，溫度高，完全暴露(lu)於空氣中，使(shi)鑄坯表麵形成較厚的氧化層(ceng)，在軋製過程中，隨著軋輥(gun)的轉動，氧化物顆粒軋入銅線表麵。由於氧化亞銅是高熔點脆性化合(he)物，對於軋入較深的氧化亞銅，當成條狀的聚集(ji)物遇模具拉伸時，就會是銅杆外表麵產生毛刺，給後續的塗漆造成麻(ma)煩。
而上引連鑄工藝製造的無氧銅杆，由(you)於鑄造和冷卻完全與氧隔絕，後續亦無(wu)熱軋過程，銅杆表麵無軋入表麵的氧化物，質量較好，拉製後銅粉少(shao)，上述問題較少存在。
無氧銅杆也分進口(kou)設備做的和國產設備做(zuo)的,但(dan)目前進口產品已無明顯優(you)勢(shi)，銅杆產品出來後區別不是很大,隻(zhi)要銅板選的好,生產控製比較穩定,國產設備也能產出可拉伸0.05的銅杆.進口設備一般是芬(fen)蘭(lan)奧(ao)托昆普(pu)的設(she)備,國產設備最好的應該是上海的海軍廠的了(le)，生產時間最長，軍工企業，質量可靠。
低氧銅杆進口設備國際(ji)主要有兩種,一種是美國南(nan)線設備,英(ying)文是SOUTHWIRE,國內廠家是南京華新,江西銅業(ye),另一種是德國CONTIROD設備,國內廠家是常州金源,天津大無縫(feng)。
無氧及低氧杆從含氧量上容易區(qu)別,無氧銅是含氧量在10-20個PPM以下,但目前有的廠家隻能做到50個PPM以下.低氧銅杆在200-400個PPM,好的杆子一般含氧量控製在250個PPM左右,無氧杆一般采取的是上引法,低氧杆是連鑄連軋,兩(liang)種產品(pin)相對而言低氧杆對漆包線性(xing) 能更適應些,如柔軟性,回彈角,繞線性能.但低氧杆對拉絲條件相對要苛(ke)刻些,同樣拉伸0.2的細絲,如果伸線條(tiao)件不好,普通的無氧杆可拉而好的低氧杆就(jiu)斷 線,但如果放在好的伸線條件,同樣的杆子,低氧杆說(shuo)不定就能拉到雙零(ling)五,而普通無氧杆最多隻能拉伸到0.1而已,當然(ran)做的最細的如雙零二卻非得依靠(kao)進口的 無氧銅杆了.目前有企(qi)業嚐(chang)試用剝皮的方式來處理低氧杆來伸0.03線.但有關這方麵的內容我還不是很清楚。音響線一般反(fan)而喜(xi)歡用無氧杆,這和無氧杆是單晶銅,低氧杆是多晶銅有關。
低氧銅杆和無氧銅杆由於製造方法的不同，致(zhi)使存在差別，具有各自的特點。
一、關(guan)於氧的吸入和脫去以及它的存在狀態
生產銅杆的陰極銅的含氧量一般在10—50ppm，在常溫下氧在銅中的固(gu)溶度約(yue)2ppm。低氧銅杆的含氧量一般在200（175）—400（450）ppm，因此氧的進入是在銅的液態下吸入的，而上引法無氧銅杆則相反，氧在液態銅下保持相當(dang)時間後，被還原而脫(tuo)去，通常這種杆的含氧量都在10—50ppm以下，最低可達1-2ppm，從組織上看，低氧銅中的氧，以氧化銅狀態，存在於晶粒邊界附(fu)近，這對低氧銅杆而言可以說是常見的但對無氧銅杆則很少見。氧化銅以夾雜形式在晶界出現對(dui)材(cai)料的韌性產生負麵影響。而無氧銅中的氧很低，所(suo)以這種銅的組織是均勻的單相組織對韌性有利。在無氧銅杆中的多孔性是不常見(jian)的，而在低氧銅杆中則是常見的一種缺陷(xian)。
二、熱(re)軋組織和鑄造組織的區別
低氧銅杆由於經過熱軋，所以其(qi)組織屬熱加工組織，原來的鑄造組織已經破碎，在8mm的杆時已有再結晶的形式出現，而無氧銅杆屬鑄造組織，晶粒粗大，這是為什(shen)麽，無氧銅的再結晶溫度較高(gao)，需要較高退(tui)火溫度的固有原因。這是因為，再結晶發生在晶粒邊界附近，無氧銅杆組織晶粒粗(cu)大，晶粒尺寸甚至能達(da)幾個毫(hao)米(mi)，因而晶粒邊界少，即(ji)使通過拉製變形，但晶粒邊(bian)界相對低氧銅杆還是較少，所以需要較高的退火功率。對無氧銅成功(gong)的退火要求是：由杆經拉製，但尚(shang)未鑄造組織的線時的第一次退火，其退火功率應比同樣情(qing)況的低氧銅高10——15%。經繼續拉製，在以後階段的退火功率應留有足(zu)夠的餘量和對低氧銅和無氧銅切實區別執行不同的退火工藝，以保證在製品和成品導線的柔軟性。
三、夾雜，氧含量波(bo)動，表麵氧化物和可能存在的熱軋缺陷的差別
無氧銅杆的可拉性在所有線徑裏與低氧銅杆相比都是優越的，除上述組織原因外，無氧銅杆夾雜少，含氧量穩定(ding)，無熱軋可能產生的缺(que)陷，杆表氧化物厚度可達≤15A。在連鑄連軋生產過程中如果(guo)工藝不穩(wen)定，對氧監控不嚴(yan)，含氧量不穩定將(jiang)直(zhi)接影響杆的性能。如果杆的表麵氧化物能在後工序(xu)的連續清洗中得以彌補(bu)外，但比較麻煩的是有相當多的氧化物存在於“皮下”，對拉線斷線影響更直接(jie)，故(gu)而在拉製微細(xi)線，超微細線時，為了減少斷線，有時要對銅杆采取不得已的辦法——剝皮，甚至二次剝皮的原因所在，目的要除去皮下氧化物。
四、低氧銅杆和無氧銅杆的韌(ren)性有差別
兩者都(dou)可以拉到0.015mm，但在低溫超導線中的低溫級無氧銅，其細絲間的間距隻有0.001mm.
五(wu)、從製杆的原材料到製線的經濟性有差別。
製造無氧銅杆要求質量較高的原材料。一般，拉製直徑>1mm的銅線時，低氧銅杆的優點比(bi)較明顯，而無氧銅杆顯得更為優越的是拉製直徑(jing)<0.5mm的銅線。
六、低氧銅杆的製線工藝與無氧銅杆的有所不同。
低氧銅杆的製線工藝不能照搬到無氧銅杆的製線工藝上來，至少兩者的退火工藝是不同的。因為(wei)線的柔(rou)軟(ruan)性深受(shou)材料成份(fen)和製杆，製線和退火工藝的影響，不能簡單地說低氧銅或無氧銅誰軟誰(shui)硬。
附：低氧銅杆和無氧銅杆簡介
1.低氧銅杆
低氧銅杆是什麽銅杆？低氧銅杆生產工藝是什麽？低氧銅杆簡(jian)介有哪(na)些？首(shou)先看看低氧銅杆定義：以銅為原料經過連鑄連軋方法生產出來含氧量200(175)~400(450)ppm之間銅杆材。 簡單介紹了低氧銅杆定義(yi)，接下來就來介(jie)紹(shao)低氧銅杆簡介相關內容吧(ba)。
低氧銅杆簡介-低氧銅杆工藝流(liu)程：
低氧銅杆采用連鑄連軋工藝進行生產，其工藝流程為：電解銅→豎(shu)爐→保溫(wen)爐→澆鑄機→連軋機→清洗→收(shou)杆機→成品（ф8mm）電解銅連續加料，經豎(shu)爐連續熔化後放出銅水，經澆(jiao)鑄機鑄成大截麵的梯形錠，進入軋機進行熱軋，軋成ф8銅杆坯料。
工藝缺陷：
(1)豎爐：A.由於豎爐體積小，電解銅邊加入邊熔化，熔化銅水沒(mei)有條件進行充分還原。.B.整個熔化過程及出銅水過程，不能隔(ge)氧，所以含氧量非常高。.C.熔銅燃料一般都為氣體，氣體燃燒過程中，會直接影響銅液化學成分理處，影響較大有硫和氫等。
(2)澆鑄機：澆鑄機結晶輪將銅液成為固體過程中，無法進行隔氧，所以澆鑄過程中進行第二次(ci)大量吸氧。
(3)溫度控製：A.銅液溫度，由於軋製量大，又受到多種因素製約，該溫度不太(tai)容易控製。B.進軋機鑄錠(ding)溫度，該(gai)溫度要求控製在850℃，上下偏差越大，對銅杆質量影響越大，而此溫度很難控製。C.出軋機銅杆溫度，該(gai)溫度要求控製在600℃，也是上下偏(pian)差越大，對銅杆質量影響越大，由於受到前道工序製約，此溫度也很難控製。D.整個過程中有很多環(huan)節，而某(mou)個環節稍出現些問題，都會影響溫度控製。
(4)其它(ta)：A.由於存在以上一些缺陷，會造成銅杆質量不穩定，所以標準規定：連鑄連軋低氧銅杆出廠前，必須(xu)要做扭轉試驗。但有生產廠(chang)根本不做，或不按規定批量做（每批不應超過60噸），或扭轉(zhuan)不合格批量照樣出廠。B.含氧高，會影響拉線工序，銅線越拉越(yue)硬，中間要增加退火。含氧量高，還會影響導電性能。C.為解決工藝缺陷，需盡(jin)可能提高機組性能，所以機組價格昴貴(gui)。如美國南線公司年產2.4萬噸～4萬噸機組，價格為690萬美元，德國克虜勃(bo)公司更(geng)貴。而用戶自己(ji)配套設施(shi)也要幾(ji)十萬仍至上百萬美元。
工藝優點：(1)產量高，一般小型機組每小時產量可達10～14噸。(2)銅杆卸線采用梅(mei)花(hua)式，便於拉線機放線。(3)收線重量大，一般每盤可達4噸。
低氧銅杆簡介-銅杆生產工藝方法：
1、浸塗成型法：能生產大長度光亮無氧銅杆、導電率為101～102%IACS，含氧量20ppm以下，銅杆圈(quan)重(zhong)3.5～10噸(dun)。
浸塗(tu)成型利用冷銅杆吸(xi)熱能力，用一根較細冷純銅芯杆（或稱種子杆），垂直通過一隻能保持一定液位(wei)高低銅水池(chi)，使銅水與該移(yi)動(dong)種子杆表麵銅熔合在一起，並逐步凝固結合成較粗鑄造狀態銅杆，然後經冷卻、熱軋、冷卻、繞製成圈，整個過程封閉、有惰性氣體保(bao)護下進行。
2、上引冷軋法：能生產大長度光亮無氧銅杆、導電率為101～101.6%IACS，含氧量10ppm以下，銅杆圈重2噸。
它是利(li)用一種管式銅套(tao)（即石墨結晶器）其下端(duan)伸入並浸沒在熔化銅液麵下，上端與真空泵連通，開(kai)始時將結晶器內空氣抽出，真(zhen)空作(zuo)用下，使管內產生負壓，銅液徐徐吸引向(xiang)上，並在引升器(qi)附近很快凝固成光亮鑄錠。然後經冷軋或冷拉成杆。上引法生產銅杆含氧量10ppm以下，表麵光亮。
3、連鑄連軋法：能生產大長(zhang)度光(guang)亮低氧銅杆、導電率為101～102%IACS，含氧量200～300ppm，銅杆圈重達5噸。
4、回線軋製法：生產短長度有氧化皮黑(hei)銅杆，導電率為99.5～100.5%IACS，含氧量200～500ppm，銅杆圈重隻有86～136公斤。(因受船形銅錠重量限(xian)製)
低氧銅杆簡介-低氧銅杆牌號及特性：
低氧銅杆牌(pai)號有三種，T1、T2、T3，低氧銅杆都為熱軋，所以為軟杆，代號為R。
(1)、T1：用高純電解銅為原料（含銅量大於99.9975%）生產低氧銅杆。
(2)、T2：用1#電解銅為原料（含銅量大於99.95%）生產低氧銅杆。
(3)、T3：用2#電解銅為原料（含銅量大於99.90%）生產低氧銅杆。因高純電解銅和2#電解銅市場上很少，一般都用1#電解銅為原料，所以一般低氧銅杆牌號(hao)為：T2R。
2.無氧銅杆
由於生產銅杆的工藝不同，所生產的銅杆中的含氧量及外(wai)觀就不同。上引生產的銅杆，工藝得當氧含量在20ppm以下，叫(jiao)無氧銅杆；連鑄連軋生產的銅杆是在保護條件下的熱軋，氧含量在200-500ppm範(fan)圍內，但有時也高達700ppm以上，一般情況下，此種方法生產的銅外表光亮，俗稱(cheng)光亮杆。
無氧銅杆是不含氧也不含任(ren)何脫氧劑殘(can)留物的純銅。但實際上還是含有非常微量氧和一些(xie)雜質。按標準規(gui)定，氧的含量不大於0.02%，雜質總含量不大於0.05%，銅的純度大於99.95%。
一般用電解銅生產，電阻率低於低氧銅杆，因此在生產對電阻要求比較苛刻的產品中，無氧銅杆比較經濟；製造無氧銅杆要求質量較高的原材料；無氧銅杆顯得更為優越的是拉製直徑<0.5mm的銅線。6MM的無氧銅杆用於生產銅扁線。3mm的無氧銅杆用於拉絲，生產電線銅芯，漆包線。主要應用於電線電纜(lan)和電機。
根據(ju)含氧量和雜質含量，無氧銅杆又分為TU1和TU2銅杆。TU1無氧銅杆純度達到99.99%，氧含量不大於0.001%；TU2無氧銅純度達到99.95%，氧含量不大於0.002%。（參考資料：GB/T 3952-2016電工用銅線坯國家標準）。
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