我國銅加工技術(shù)的進(jìn)步及研究開發(fā)

□文/謝水生

北京有色金屬研究總院有色金屬材料加工制備國家重點實驗室

我國銅加工技術(shù)的進(jìn)步及研究開發(fā)

□文/謝水生

北京有色金屬研究總院有色金屬材料加工制備國家重點實驗室

China's Copper Industry Advances and Research in Processing Technology

文章在簡要介紹我國銅材生產(chǎn)情況的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了我國銅加工技術(shù)的進(jìn)步和創(chuàng)新。特別是介紹了先進(jìn)的銅管生產(chǎn)技術(shù)、水平連鑄高質(zhì)量無氧銅帶坯技術(shù)、高精度電子引線框架材料的生產(chǎn)技術(shù)、連續(xù)擠壓技術(shù)設(shè)備制造技術(shù)。

銅及銅合金是重要的有色金屬材料，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要的作用。因此，銅加工工業(yè)的發(fā)展已經(jīng)成為促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國防建設(shè)的重要力量。近20年來，我國的銅及銅合金加工發(fā)展迅速，已經(jīng)成為世界上銅及銅合金生產(chǎn)大國。目前還不是強(qiáng)國，但在向強(qiáng)國邁進(jìn)。

一、我國銅加工工業(yè)的發(fā)展

2000年以前，我國的先進(jìn)加工設(shè)備及技術(shù)主要是引進(jìn)為主。在引進(jìn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行消化吸收及模仿。2000年以后，我國在研究開發(fā)和創(chuàng)新方面取得較大進(jìn)展，并取得一定成效，研究開發(fā)的部分加工技術(shù)及裝備已處于國際先進(jìn)水平，開始向國外出口銅加工裝備及技術(shù)。

近十年來，我國銅產(chǎn)量年平均遞增速度都在10%以上，2009年精煉銅產(chǎn)量410萬噸，精銅產(chǎn)量連續(xù)7年居世界第2位。2009年銅材產(chǎn)量888.4萬噸，銅加工材生產(chǎn)量居世界第一位。2000～2009年我國的銅材產(chǎn)量、進(jìn)出口量及消費量參見表1所示。

隨著銅產(chǎn)量的不斷提高，我國的銅加工技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也不斷提高，特別在節(jié)能減排方面取得突破性的進(jìn)展，表2所示為我國的銅加工技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

我國銅加工技術(shù)發(fā)展的基本特點為主要生產(chǎn)企業(yè)集中于浙江、江蘇、廣東；中部、西部地區(qū)也開始發(fā)展銅加工業(yè)；東北、京津、上海老工業(yè)地區(qū)銅加工開始走上振興之路；民營銅加工企業(yè)顯示出強(qiáng)大的創(chuàng)新活力，迅速成長為中國銅加工領(lǐng)軍企業(yè)；江西、安徽、云銅、金川銅原料主要產(chǎn)地在延伸產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展銅加工產(chǎn)品。表3是2007～2009年我國銅加工產(chǎn)量前十名的地區(qū)。

二、我國銅加工技術(shù)的進(jìn)步

1. 先進(jìn)的緊湊型多面多頭水平連續(xù)鑄造技術(shù)

由寧波金田集團(tuán)自主研究開發(fā)的高效、節(jié)能、環(huán)保緊湊型多面多頭水平連續(xù)鑄造技術(shù)，能同時連續(xù)鑄造48根不同直徑的坯料，參見圖1。該技術(shù)的特點是具有多面、多流、多頭的布置，能連續(xù)鑄造多種不同規(guī)格產(chǎn)品；設(shè)備具有大容量、高效、節(jié)能的特點。該公司研究開發(fā)的潛液轉(zhuǎn)流技術(shù)和銅熔煉煙塵搜集系統(tǒng)，提高了熔體的質(zhì)量，可快速調(diào)整銅合金的合金成分，解決了精煉工藝、熔煉覆蓋和過濾等遇到的常見問題。另外，該技術(shù)能夠采用廢雜銅為原料生產(chǎn)高質(zhì)量銅合金，同時減少氣體排放。

2. 先進(jìn)（內(nèi)螺紋）銅管生產(chǎn)技術(shù)

以河南金龍集團(tuán)為代表的先進(jìn)的銅管生產(chǎn)技術(shù)具有高效、節(jié)能、短流程等特點，是我國自主研究開發(fā)的新工藝。該工藝改變了傳統(tǒng)的擠壓開坯生產(chǎn)高性能銅管的方法，它的技術(shù)要點是連續(xù)鑄造生產(chǎn)Φ90～110mm（壁厚為20mm 左右）管坯，管坯通過表面銑削后，進(jìn)行三輥斜軋一次大變形后變至Φ42×4mm規(guī)格（見圖2），然后進(jìn)行雙連拉拔（見圖3）、盤拉（游動芯頭拉伸），再進(jìn)一步可以生產(chǎn)內(nèi)螺紋管。目前，該技術(shù)已經(jīng)成為全球生產(chǎn)紫銅管的主導(dǎo)加工技術(shù)，最近已經(jīng)成功應(yīng)用于生產(chǎn)白銅管。

表1 2000～2009年我國銅材產(chǎn)量、進(jìn)出口量及消費量 單位：萬噸

3. 連鑄連軋生產(chǎn)高性能銅合金導(dǎo)線技術(shù)

在引進(jìn)國外先進(jìn)連鑄連軋制備的基礎(chǔ)上，我國已經(jīng)較普遍采用高效的連鑄連軋生產(chǎn)電工銅盤條。近年來，國內(nèi)不少企業(yè)將該技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，并有所突破，一是能自己設(shè)計和制造各種規(guī)格的連鑄連軋生產(chǎn)線；二是采用連鑄連軋方法生產(chǎn)銅合金導(dǎo)線，如采用連鑄連軋生產(chǎn)Cu-Ag、Cu-Sn等合金線桿材，再進(jìn)一步加工生產(chǎn)高速鐵路的導(dǎo)電線。圖4為我國自己研究開發(fā)的成套裝備。工藝為熔煉-連續(xù)鑄造-連續(xù)軋制，直接生產(chǎn)出Φ10～18mm銅合金盤條，進(jìn)一步加工可以制備高速鐵路用導(dǎo)線。

4. Conform連續(xù)擠壓技術(shù)

Conform連續(xù)擠壓的特點是坯料不需加熱，摩擦所產(chǎn)生的熱量能使擠壓坯料上升到400℃～600℃，實現(xiàn)熱擠壓；設(shè)備緊湊、占地面積小、設(shè)備造價及基建費用較低；可比常規(guī)正擠壓的能耗降低30%以上；能大幅度地減少擠壓壓余、切頭尾等幾何廢料，提高材料利用率，是一種高效、節(jié)能的生產(chǎn)方法。我國將Conform連續(xù)擠壓應(yīng)用在銅合金應(yīng)用方面取得了重要的進(jìn)步，目前國內(nèi)已經(jīng)普遍采用Conform連續(xù)擠壓生產(chǎn)銅合金扁帶，參見圖5。設(shè)備分單輪單槽、單輪雙槽、雙輪雙槽等多種結(jié)構(gòu)形式，能生產(chǎn)多種產(chǎn)品，最近有研究應(yīng)用于加工鎂合金和生產(chǎn)銅包鋼電車線，預(yù)計不久的將來Conform連續(xù)擠壓會得到更廣泛的應(yīng)用。（未完待續(xù)）

表2 我國的銅加工技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

表3 2007～2009年我國銅加工產(chǎn)量前十名的地區(qū)

圖1 緊湊型多面多頭水平連續(xù)鑄造生產(chǎn)線

圖2 三輥斜軋開坯生產(chǎn)線

圖3 雙連續(xù)拉拔生產(chǎn)線

圖4 連鑄連軋生產(chǎn)線

圖5 連續(xù)擠壓生產(chǎn)線

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