Los varillas de cobre son la materia prima principal en la fabricación de cables, y su producción se realiza principalmente de dos maneras: el método de colada continua y laminación continua y el método de colada continua ascendente. Debido a las diferencias en los procesos de producción de estas dos técnicas, el contenido de oxígeno y la apariencia de las varillas de cobre producidas varían. Las varillas de cobre producidas mediante el método de colada continua ascendente, cuando el proceso es adecuado y el contenido de oxígeno es inferior a 10 ppm, se denominan varillas de cobre sin oxígeno.
Tabla de contenidos
- Desventajas del proceso:
- Ventajas del proceso:
- Tipos y características de las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno:
- Diferencias entre varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno y varillas de cobre sin oxígeno
- Sobre la absorción y eliminación de oxígeno y su estado de existencia
- Diferencias en la cantidad de impurezas y los defectos de laminado en caliente
- Diferencias en la ductilidad entre varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno y sin oxígeno
- Diferencias en el proceso de fabricación de hilos de cobre
- El impacto de las varillas de cobre en la calidad del cable
- Conclusión
Desventajas del proceso:
El cobre electrolítico se añade y se funde al mismo tiempo, y el cobre fundido no tiene condiciones para una reducción completa, por lo que el contenido de oxígeno es muy alto. El combustible utilizado para fundir el cobre generalmente es gas, y la combustión del gas afecta directamente la composición química del cobre fundido, impactando significativamente en elementos como el azufre y el hidrógeno.
Ventajas del proceso:
- Alta producción: en general, una unidad pequeña puede producir de 10 a 14 toneladas por hora.
- El desenrollado de las varillas de cobre utiliza un método de flor de ciruelo, lo que facilita el desenrollado en la máquina trefiladora.
- Alto peso de enrollado: en general, cada bobina puede alcanzar hasta 4 toneladas.
Tipos y características de las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno:
Hay tres tipos de barras de cobre con bajo contenido de oxígeno: T1, T2 y T3. Todas las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno son laminadas en caliente, por lo que son varillas blandas, con el código R.
- T1: Varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno producidas a partir de cobre electrolítico de alta pureza (contenido de cobre superior al 99.9975%).
- T2: Varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno producidas a partir de cobre electrolítico de grado 1 (contenido de cobre superior al 99.95%).
- T3: Varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno producidas a partir de cobre electrolítico de grado 2 (contenido de cobre superior al 99.90%).
Debido a que el cobre electrolítico de alta pureza y el cobre electrolítico de grado 2 son raros en el mercado, generalmente se utiliza cobre electrolítico de grado 1 como materia prima, por lo que la designación común de las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno es T2R.
Las barras de cobre sin oxígeno no contienen oxígeno ni residuos de desoxidantes, pero en realidad contienen trazas muy pequeñas de oxígeno y algunas impurezas. Según las normas, el contenido de oxígeno no debe superar el 0.02%, el contenido total de impurezas no debe superar el 0.05% y la pureza del cobre debe ser superior al 99.95%.
Generalmente, se utiliza cobre electrolítico para su producción, y su resistividad es inferior a la de las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno, por lo que las varillas de cobre sin oxígeno son más económicas para la producción de productos con requisitos estrictos de resistividad. La fabricación de varillas de cobre sin oxígeno requiere materias primas de alta calidad.
Según el contenido de oxígeno y de impurezas, las varillas de cobre sin oxígeno se dividen en varillas de cobre TU1 y TU2. Las varillas de cobre TU1 tienen una pureza del 99.99% y un contenido de oxígeno no superior al 0.001%. Las varillas de cobre TU2 tienen una pureza del 99.95% y un contenido de oxígeno no superior al 0.002%.
Diferencias entre varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno y varillas de cobre sin oxígeno
Debido a los diferentes métodos de fabricación, las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno y las varillas de cobre sin oxígeno presentan diferencias y tienen características propias.
Sobre la absorción y eliminación de oxígeno y su estado de existencia
El contenido de oxígeno en las barras de cobre con bajo contenido de oxígeno generalmente se encuentra entre 200 (175) y 400 (450) ppm, lo que significa que el oxígeno se absorbe cuando el cobre está en estado líquido. Por el contrario, en las varillas de cobre sin oxígeno producidas por el método de colada ascendente, el oxígeno se mantiene en el cobre líquido durante un tiempo considerable y luego se reduce y elimina. El contenido de oxígeno en estas varillas generalmente es inferior a 10-50 ppm, y puede llegar hasta 1-2 ppm. Dado que el contenido de oxígeno en el cobre sin oxígeno es muy bajo, su estructura es una fase única y uniforme, lo cual es beneficioso para la ductilidad.
Diferencias en la cantidad de impurezas y los defectos de laminado en caliente
Las barras de cobre sin oxígeno tienen una mejor capacidad de trefilado en todos los diámetros de hilo en comparación con las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno. Además de la razón estructural mencionada, las varillas de cobre sin oxígeno contienen menos inclusiones, tienen un contenido de oxígeno estable y no presentan defectos de laminado en caliente. Si el control del oxígeno no es riguroso y el contenido de oxígeno es inestable, esto afectará directamente el rendimiento de las varillas. Aunque los óxidos en la superficie de las varillas pueden eliminarse en el proceso de limpieza continua posterior, el problema más complicado es la presencia de una cantidad considerable de óxidos «bajo la piel», lo que afecta directamente la ruptura del hilo durante el trefilado.
Diferencias en la ductilidad entre varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno y sin oxígeno
Ambas pueden trefilarse hasta un diámetro de 0.015 mm, pero en el caso de los cables superconductores de baja temperatura fabricados con cobre sin oxígeno, la distancia entre los filamentos es de solo 0.001 mm.
Diferencias en el proceso de fabricación de hilos de cobre
El proceso de fabricación de hilos de cobre con bajo contenido de oxígeno no se puede aplicar directamente al proceso de fabricación de hilos de cobre sin oxígeno. Al menos, los procesos de recocido son diferentes. La flexibilidad del hilo está profundamente influenciada por la composición del material, así como por los procesos de fabricación de varillas, trefilado y recocido. No se puede afirmar de manera simple cuál es más blando o más duro, si el cobre con bajo contenido de oxígeno o el cobre sin oxígeno.
El impacto de las varillas de cobre en la calidad del cable
La calidad de las barras de cobre, ya sea con bajo contenido de oxígeno o sin oxígeno, tiene un impacto significativo en la calidad general del cable producido. Las varillas de cobre son esenciales para asegurar una alta conductividad eléctrica, durabilidad y rendimiento del cable en diversas aplicaciones industriales y comerciales.
Conductividad Eléctrica
La conductividad eléctrica es uno de los factores más críticos en la fabricación de cables. Las varillas de cobre sin oxígeno, debido a su alta pureza y bajo contenido de impurezas, presentan una menor resistividad en comparación con las varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno. Esto significa que los cables fabricados con varillas de cobre sin oxígeno son más eficientes en la transmisión de electricidad, lo que es esencial para aplicaciones donde la eficiencia energética es crucial.
Durabilidad y Resistencia a la Fatiga
La durabilidad y la resistencia a la fatiga de los cables también están influenciadas por la calidad de las varillas de cobre utilizadas. Las varillas de cobre sin oxígeno, debido a su estructura uniforme y menor contenido de oxígeno, tienden a ser más resistentes a la fatiga y a los ciclos de carga repetitivos. Esto resulta en cables con núcleo de cobre más duraderos que pueden soportar condiciones operativas severas sin degradarse rápidamente.
Aplicaciones Especializadas
Para aplicaciones especializadas, como cables superconductores de baja temperatura o cables utilizados en entornos con requisitos estrictos de resistividad y pureza, las varillas de cobre sin oxígeno son la elección preferida. La capacidad de fabricar hilos extremadamente finos con alta precisión y sin defectos internos es vital en estas aplicaciones, y las varillas de cobre sin oxígeno ofrecen estas ventajas debido a su proceso de fabricación controlado y alta calidad del material.
Comparación de Costos
Aunque las varillas de cobre sin oxígeno pueden ser más costosas de producir debido a los procesos de fabricación más complejos y el uso de materias primas de mayor calidad, el costo adicional a menudo se justifica por las mejoras en rendimiento y durabilidad. Los cables fabricados con varillas de cobre sin oxígeno pueden ofrecer un mejor valor a largo plazo, especialmente en aplicaciones críticas donde el desempeño confiable es esencial.
Conclusión
En resumen, la elección entre varillas de cobre con bajo contenido de oxígeno y varillas de cobre sin oxígeno debe basarse en las necesidades específicas de la aplicación y los requisitos de rendimiento del conductor de cables. La alta pureza y la estructura uniforme de las varillas de cobre sin oxígeno proporcionan ventajas significativas en términos de conductividad eléctrica, durabilidad y capacidad para aplicaciones especializadas, lo que las convierte en una opción preferida para muchas industrias.