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低氧铜杆和无氧铜杆性能的区别

由于生产铜杆的两者的工艺不同，所生产的铜杆中的含氧量及外观就不同。上

引生产的铜杆，工艺得当氧含量在10ppm以下，叫无氧铜杆；连铸连铸生产

的铜杆是在保护条件下的热轧，氧含量在200-500ppm范围内，但有时也高

达700ppm以上，一般情况下，此种方法生产的铜外表光亮，低氧铜杆，有时

也叫光杆。

无氧铜杆

铜杆是电缆行业的主要原料，生产的方式主要有两种——连铸连轧法

和上引连铸法。连铸连轧低氧铜杆的生产方法较多，其特点是金属在

竖炉中融化后，铜液通过保温炉、溜槽、中间包，从浇管进入封闭的

模腔内，采用较大的冷却强度进行冷却，形成铸坯，然后进行多道次

轧制，生产的低氧铜杆为热加工组织，原来的铸造组织已经破碎，含

氧量一般为200~400ppm之间。无氧铜杆国内基本全部采用上引连

铸法生产，金属在感应电炉中融化后通过石墨模进行上引连续铸造，

之后进行冷轧或冷加工，生产的无氧铜杆为铸造组织，含氧量一般在

20ppm以下。由于制造工艺的不同，所以在组织结构、氧含量分布、

杂质的形式及分布等诸多方面有较大差别。

一、拉制性能

铜杆的拉制性能跟很多因素有关，如杂质的含量、氧含量及分布、工

艺控制等。下面分别从以上几个方面对铜杆的拉制性能进行分析。

1.熔化方式对S等杂质的影响

连铸连轧生产铜杆主要是通过气体的燃烧使铜杆熔化，在燃烧的过程

中，通过氧化和挥发作用，可一定程度减少部分杂质进入铜液，因此

连铸连轧法对原料要求相对低一些。上引连铸生产无氧铜杆，由于是

用感应电炉熔化，电解铜表面的“铜绿”“铜豆”基本都熔入到铜液中。其

中熔入的S对无氧铜杆塑性影响极大，会增加拉丝断线率。

2.铸造过程中杂质的进入

在生产过程中，连铸连轧工艺需通过保温炉、溜槽、中间包转运铜液，

相对容易造成耐火材料的剥落，在轧制过程中需要通过轧辊，造成铁

质的脱落，会给铜杆造成外部夹杂。而热轧中皮上和皮下氧化物的轧

入，会给低氧杆的拉丝造成不利的影响。上引连铸法生产工艺流程较

短，铜液是通过联体炉内潜流式完成，对耐火材料的冲击不大，结晶

是通过石墨模内进行，所以过程中可能产生的污染源较少，杂质进入

的机会较少。

O、S、P是与铜会生产化合物的元素。在熔态铜中，氧可以溶解一部

分，但当铜冷凝时，氧几乎不溶解于铜中。熔态时所溶解的氧，以铜

=氧化亚铜共晶体析出，分布在晶粒晶界处。铜-氧化亚铜共晶体的出

现，显著降低了铜的塑性。

硫可以溶解在熔体的铜中，但在室温下，其溶解度几乎降低到零，它

以硫化亚铜的形式出现在晶粒晶界处，会显著降低铜的塑性。

3.氧在低氧铜杆和无氧铜杆中分布形式及其影响

氧含量对低氧铜杆的拉线性能有着明显的影响。当氧含量增加到最佳

值时，铜杆的断线率最低。这是因为氧在与大部分杂质反应的过程中

都起到了清除器的作用。适度的氧还有利于去除铜液中的氢，生成水

蒸气溢出，减少气孔的形成。最佳的氧含量为拉线工艺提供了最好的

条件。

低氧铜杆氧化物的分布：在连续浇铸中凝固的最初阶段，散热速率和

均匀冷却是决定铜杆氧化物分布的主要因素。不均匀冷却会引起铜杆

内部结构本质上的差异，但后续的热加工，柱状晶通常会遭到破坏，

使氧化亚铜颗粒细微化和均匀分布。氧化物颗粒聚集而产生的典型情

况是中心爆裂。除氧化物颗粒分布的影响外，具有较小氧化物颗粒的

铜杆显示出较好的拉线特性，较大的Cu2O颗粒容易造成应力集中点

而断裂。

无氧铜含氧量超标，铜杆变脆，延伸率下降，拉伸式样端口显暗红色，

结晶组织疏松。当氧含量超出8ppm时，工艺性能变差，表现为铸造

及拉伸过程中断杆及断线率极具增高。这是由于氧能与铜生成氧化亚

铜脆性相，形成铜-氧化亚铜共晶体，以网状组织分布在境界上。这种

脆性相硬度高，在冷变形时将会与铜机体脱离，导致铜杆的机械性能

下降，在后续加工中容易造成断裂现象。氧含量高还能导致无氧铜杆

导电率下降。因此，必须严格控制上引连铸工艺及产品质量。

4.氢的影响

在上引连铸中，氧含量控制较低，氧化物的副作用呗**降低，但氢的

影响成为较显著的问题。吸气后熔体中存在平衡反应：

H2O(g)=[O]+2[H]；

气体及疏松是在结晶的过程中，氢从过饱和的溶液中析出并聚集而形

成的。在结晶前析出的氢又可还原氧