Charakterystyka cech materiałowych i technologicznych miedzi beztlenowej dedykowanej do aplikacji kablowych

• Autorzy: Knych T. , Smyrak B.

Warianty tytułu

EN

Characteristics of material and technological properties of the oxygen free copper for the cable applications

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dokonująca się w ostatnich latach na świecie ekspansja przemysłu metalurgicznego ściśle związanego z hutnictwem, a także rozwój metod doświadczalnych fizyki ciała stałego determinują wejście na rynek elektroniczny i elektrotechnicznych nowych gatunków miedzi o coraz to wyższym poziomie własności użytkowych. Jednym z takich materiałów jest miedź beztlenowa OFE (Oxygen Free Electronic Copper), która z uwagi na brak obecności tlenków (CuO, Cu2O) stwarza nowe możliwości kształtowania własności fizycznych, technologicznych i eksploatacyjnych - niezbędnych do zastosowań w różnych gałęziach przemysłu elektrotechnicznego. Ponadto z uwagi na proces produkcji wykonywany techniką ciągłego odlewania materiał charakteryzuje się specjalnie ukształtowaną strukturą ziaren umożliwiającą podniesienie przewodności elektrycznej. W przypadku aplikacji miedzi beztlenowej w konstrukcjach kablowych (m.in.: przewody teleinformatyczne przesyłu danych, dźwięku i obrazu) odgrywa to kluczowe znaczenie, ponieważ pozwala na istotne oszczędności materiałowe i ekonomiczne w porównaniu do tradycyjnie stosowanej na cele elektryczne miedzi tlenowej ETP (Electrolytic Tough Pitch Copper). Przykładem przemysłowej technologii wytwarzania miedzi beztlenowej jest metoda UPCAST, która uruchomiona została w Zakładzie Przetwórczym Huty Miedzi Cedynia w Orsku. Zastosowane parametry procesu technologicznego (m.in.: prędkość odlewania, ilość wody chłodzącej krystalizator) decydują o jakości wyrobów tj. drutów uzyskiwanych metodami przeróbki plastycznej zarówno na zimno, jak i na gorąco. Oprócz tego istotną rolę odgrywa jakość materiałów wsadowych do procesu ciągłego topienia, którymi są katody gatunku Cu-CATH-1 (LME GradeA) charakteryzujące się wysoką czystością chemiczną (suma pierwiastków zanieczyszczeń na poziomie maks. 25 ppm wag.). Powtarzalność własności fizykochemicznych i technologicznych, a także stanu strukturalnego uzyskanej miedzi wysokiej czystości chemicznej zależy zatem w głównej mierze od stabilności termicznej linii produkcyjnej i jest decydująca o przebiegu dalszych procesów jej przetwarzania. W artykule dokonano charakterystyki miedzi beztlenowej przeznaczonej do techniki kablowej i jej analizy w aspekcie normalizacyjnym (polskie i światowe normy przedmiotowe z obszaru oznaczeń, wymagań i metod badawczych miedzi), teoretycznym (wymagania względem miedzi stawiane przez współczesną elektronikę, proces ciągnienia materiału na druty i mikrodruty, odporność cieplną i własności elektryczne), materiałowym i technologicznym (materiały wsadowe i druty przeznaczone na cele elektryczne), a także konstrukcyjnym i aplikacyjnym (przykłady rozwiązań i charakterystyka zaawansowanych technologicznie wyrobów z miedzi OFE). Takie podejście do zagadnienia pozwala na interdyscyplinarne poznanie i zrozumienie omawianej tematyki, a jednocześnie umożliwia jej głębsze osadzenie w istniejącym stanie wiedzy.

EN

Making in recent years the expansion of the world metallurgical industry which is closely connected with non-ferrous metals and the development of experimental methods of solid state physics emerging on the electrical and electrotechnical market of the new grade copper with increasingly higher level of property. One such material is oxygen free copper OFE (Oxygen Free Electronic Copper), which is due to the lack of oxides (CuO, Cu2O) creates new opportunities to develop physical, technological and operational properties - needed for applications in various branches of the electrical industry. Moreover, because of the production process of continuous casting the material is characterized by a specially shaped grain structure which can increase the electrical conductivity. For applications in the construction of oxygen-free copper cables (e.g.: data communication cables) it is very important because it allows for significant savings in materials and cost-effective compared to the traditionally used copper for electrical purposes ETP (Electrolytic Tough Pitch Copper). An example of the industrial technology of producing oxygen free copper is UPCAST method, which was launched at the processing plant Cedynia Copper Smelter in Orsk. Applied parameters of producing process (such as casting speed, amount and temperature upon entry/exit from the crystallizer) determine the quality of the products obtained by methods such as cold and hot working. In addition, the important role played by the quality of input materials for the continuous melting process, which are cathode grade Cu-CATH-1 (LME Grade-A) with high chemical purity (the sum of the elements at the level of pollution up to 25 ppm wt.). Repeatability of physicochemical and technological properties, as well as the structural state of high purity copper obtained chemical therefore depends mainly on the thermal stability of the production line and is deciding on the course of further processes, it is processed. The subject of this paper is the characterization of the oxygen free copper dedicated for cables technology. This was analyzed in terms of standardization (characteristics of Polish and global standards of labeling, requirements and research methods of copper), theory (copper requirements as needed by modern electronics, drawing process of materials into wire and microwire, heat resistance and electrical properties), materials and technology (input materials and wire for electrical purposes, ETP copper, oxygen-free copper and functionally excellent copper production technologies), construction and application (principles for designing the geometry and properties of audio-video cables, solution examples and characteristics of advanced technology for products from OFE copper). This kind of approach allow for interdisciplinary recognition and understanding of the subject while at the same time set itself deeper in existing knowledge.

Słowa kluczowe

PL

proces ciągłego odlewania; miedź beztlenowa; miedź elektrolityczna; OFC; Upcast; DCC-AGH

EN

OFC; Upcast; DCC-AGH; continuous casting process; oxygen-free copper; electrolytic copper

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 57, nr 4
• Strony: 250--257
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab., fot.

Twórcy

autor

Knych T.

autor

Smyrak B.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Katedra Przeróbki Plastycznej i Metaloznawstwa Metali Nieżelaznych, 30-059 Kraków, al. Mickiewicza 30

Bibliografia

• 1. PN‐EN 1978:2000. Miedź i stopy miedzi. Katody miedziane.
• 2. Knych T., Smyrak B., Walkowicz M.: Analysis of the impact of chemical composition of the cathode on properties of ETP grade copper wires. PLASTMET'2010: Integrated studies of foundations of plastic deformation of metals. Łańcut 2010.
• 3. PN‐ISO 197‐3:1997. Miedź i stopy miedzi. Terminy i definicje. Wyroby przerobione plastycznie.
• 4. PN‐EN 13601:2002. Miedź i stopy miedzi. Pręty i druty miedziane do ogólnych celów elektrycznych.
• 5. PN‐ISO 1811‐2:2001. Miedź i stopy miedzi. Pobieranie i przygotowanie próbek do analizy chemicznej. Pobieranie próbek wyrobów przerobionych plastycznie i odlewów.
• 6. Materiały informacyjne The International Copper Association, Ltd. (ICA).
• 7. Knych T., Smyrak B., Walkowicz M.: Research of Oxygen Free copper of Upcast technology for electric and electronic uses. World of Metallurgy, Erzmetall 2011, t. 64, nr 1, s. 16-25.
• 8. Knych T., Smyrak B., Walkowicz M.: Research on the influence of the casting speed on the structure and properties of oxy‐gen‐free copper wires. Global continuous casting forum: proceedings for the 2011 Global continuous casting forum of the Wire As‐sociation International. May 2-5, 2011 Atlanta, Georgia, USA.
• 9. Knych T., Smyrak B., Walkowicz M.: Research oxygen‐free copper from DCC‐AGH technologies in highly‐advanced audio‐video cable applications. Archives of Acoustics 2011, t. 36, nr 2 s. 485-486.
• 10. Knych T., Smyrak B., Kwaśniewski P., Walkowicz M., Kiesiewicz G.: Analysis of casting speed influence on electrical properties and thermal resistance of the wires made of oxygen‐free copper. Hutnik — Wiadomości Hutnicze 2011, t. 78, nr 1, s. 65-67.
• 11. Knych T., Smyrak B., Walkowicz M.: Investigation of the structure and properties of oxygen‐free copper obtained during continuous casting process. Rudy Metale 2011, t. 56, nr 2, s. 70-77.
• 12. Knych T., Smyrak B., Walkowicz M.: Selected aspects of evolution properties of oxygen free copper for high‐advanced electrotechnical application. Electrical Review 2011, t. 87, nr 9a, s. 285-290.
• 13. PN‐91/T‐04499/03. Urządzenia systemów elektroakustycznych. Wzmacniacze.
• 14. PN‐93/T‐06256/06. Urządzenia i systemy elektroakustyczne wysokiej wierności odtwarzania.
• 15. PN‐EN 61305‐3. Urządzenia i systemy elektroakustyczne powszechnego użytku o wysokiej wierności odtwarzania. Specyfikacja parametrów i metody ich pomiarów.
• 16. Materiały informacyjne TELEFONIKA Kable S.A., Zakład w Myślenicach.
• 17. Knych T., Smyrak B., Walkowicz M.: Problem of hydrogen embrittlement of copper used for conductors in fireproof cables. Electrical Review 2011, t. 87, nr 6, s. 218-222. Urządzenia i systemy elektroakustyczne wysokiej wierności odtwarzania.