Медная катанка – современные технологии ее производства

1 Технологии выпуска катанки из меди

Традиционное производство проволоки предполагает использование методики волочения исходного сырья (медных катодов) через прокатные станы (представлены на фото), имеющие такую конструкцию, которая дает возможность при нагреве эффективно обжимать получаемые изделия со всех сторон. Такие станы оснащаются особыми механизмами под названием моталки. Они сразу же "собирают" катанку в кольца, а затем отправляют ее на участок охлаждения готового материала.

Охлаждение катанки производится либо ускоренными темпами – в этом случае применяются специальные вентиляторы, либо естественным способом – на открытом воздухе. В последние годы производство медной проволоки стало более эффективным и инновационным за счет использования современных линий непрерывного литья и прокатки (сокращенно – НЛП).

На них устанавливается в основном зарубежное оборудование:

• итальянское фирмы Проперци;
• немецкое СМС-Майер;
• английское Раутомед;
• американское Саутвайер;
• финское Оутокумпу.

Кроме того, на ряде НЛП монтируется и более дешевое китайское оборудование, которое позволяет снизить себестоимость выпускаемой продукции.

Именно на непрерывных линиях (смотрите фото таких агрегатов) в наши дни выпускается большая часть всего объема катанки, в том числе и проволоки самых популярных размеров 8, 6, 10 мм, которая идет на производство коллекторных проводов, кабельных изделий, шиноприводов, проводов для троллейбусных линий и так далее. За счет высокой технологичности оборудования НЛП готовые изделия обретают следующие важные для катанки свойства:

• высокая прочность в комбинации с высокой отличной пластичностью;
• малый показатель температурного сопротивления, обуславливающий постоянство механических свойств проволоки при разных температурах, в которых она эксплуатируется;
• небольшой показатель электросопротивления;
• простота обработки;
• длительный эксплуатационный потенциал изделий из катанки популярных диаметров (8 мм и других).

2 Особенности технологии непрерывного литья и прокатки

Производство медной проволоки, как было сказано, осуществляется из катодов по ГОСТ 546–2001 – МОК и МООК, а также из меди электротехнического назначения (ГОСТ 859) МО, МОО, МОБ и МООБ. В нашей стране такое сырье выпускается далее указанными предприятиями:

• УГМК – Уральский горно-металлургический комбинат – на нем, кстати, производится и непосредственно медная катанка;
• Норильский ГМК – самый крупный комбинат, производящий за год порядка полумиллиона тонн медных катодов;
• Новгородский и Кыштымский заводы, входящие в структуру Русской медной компании.

Более 60 процентов катодов, которые изготавливаются этими комбинатами, идут на производство медной проволоки для предприятий электротехнической отрасли. Примечательно, что катоды отечественных компаний сертифицируются по международным стандартам. Это дает возможность реализовывать их на международном рынке цветных металлов по конкурентным ценам.

На некоторых линиях НЛП, о которых мы говорим, применяются специальные газовые печи шахтной конструкции (некоторые особенности этих агрегатов хорошо видны на фото). Их достоинство заключается в том, что при выплавке медного сырья к основным материалам ("чистым") допускается добавлять до трети отходов изделий кабельной промышленности. Подобная возможность снижает (и весьма существенно) себестоимость готовой продукции.

Качество изготовленной на непрерывных линиях катанки из меди определяется качеством катодов. И готовая продукция, и сырье должно иметь, согласно ГОСТ Р 53803, очень высокие характеристики по той причине, что часть изделий и материалов реализуется за границу. Поэтому, кстати сказать, указанный ГОСТ, принятый в 2010 году, по своим положениям полностью аналогичен строгим стандартам мирового рынка (DIN, ASTM, BS).

Готовая катанка бывает трех марок – КМб, КМ, КМор. Каждая из этих марок, кроме того, подразделяется на три класса (А, В и С). Проволока А-класса обычно выпускается из катодов МОК и МООК, что дает возможность производителям изготавливать продукцию (например, катанку 6 и 8 мм) с минимальным содержанием кислорода. Она пользуется популярностью из-за своей высокой пластичности.

При производстве медной проволоки других классов могут использоваться смеси МОК, МООК с М1К (до 25 %). Из подобного сырья получается катанка с относительным удлинением более 30 %. А для изделий класса А данный показатель должен составлять 35 и более процентов. Отдельно отметим, что проволока сечением 8 мм (ее вы видите на фото) обязана не иметь изъянов литья и не разрушаться при проведении специальной проверки, предполагающей ее десятикратное скручивание и раскручивание.

3 Частные случаи применения катанки из медных катодов

Проволока 8 мм используется для производства электропроводников и других изделий по методике много- и однониточного волочения. Отклонение диаметра готовой катанки не может быть более 0,3 мм, кислорода в ней содержится 210±20 ppm. Поставляется она, как правило, в бунтах, которые упаковываются в оболочку из полиэтилена, а затем размещаются на поддонах из дерева.

Для выпуска автопроводов и кабелей связи применяется катанка сечением от 0,15 до 0,4 мм. Указанные изделия изготавливают на многоходовых волочильных агрегатах, оснащенных специальным экструзионным и крутильным оборудованием. К проволоке малых диаметров предъявляют достаточно высокие требования в части их пластичности и прочности. Производственный опыт показывает, что линии НЛП любой комплектации обеспечивают выполнение этих требований.

Проволока сечением от 14 до 22 мм используется для выпуска проводов под маркировкой МФ (100, 80, 120) и коллекторных прямоугольных форм. К катанке, идущей на их производство, выдвигаются два требования. Во-первых, они должны быть износостойкими, во-вторых, иметь высокие прочностные характеристики. Этими свойствами обладает проволока С-класса и изделия, которые дополнительно легируются серебром, оловом, кадмием, некоторыми иными добавками.

Также катанка С-класса (а иногда и В) идеально годится для выпуска разнообразных кабелей с сечением проволоки 0,5 и более миллиметров. Например, при изготовлении кабелей, которые эксплуатируются предприятиями нефтяной промышленности.

4 Производство катанки из меди в отражательных печах

Сейчас в России начала развиваться технология изготовления проволоки в печах отражательного типа посредством плавки в них отходов от медных изделий. Пока что эта методика используется не очень активно, по ней производится не более 4–5 процентов от всей катанки, выпускаемой в РФ. Но перспективы у технологии, как говорят эксперты, имеются.

В качестве сырья для производства проволоки в отражательных печах используется медный лом не ниже третьего класса. Его обязательно требуется проверять на соответствие необходимому химсоставу, так как многие отходы медной продукции содержат чересчур много свинца и других нежелательных примесей. Именно по этой причине не рекомендуется применять отходы проволоки КМор.

Использование лома обеспечивает снижение расходов на производственный процесс (следовательно, гарантирует и уменьшение стоимости готовой продукции). При этом методика имеет ряд недостатков:

• Отражательные печи должны функционировать по циклическому принципу. Схема их работы следующая: загрузка сырья – 8 часов, процесс его окисления – 8 часов, восстановительная операция, рафинирование жидкой меди и ее разливка – еще 8 часов. Любому видно, что печь эффективно работает лишь треть времени от всего цикла, что неприемлемо для многих предприятий.
• Большой расход газовых смесей, требуемых для ведения процесса в отражательных устройствах, а также необходимость постоянного (и весьма строгого) контроля над степенью расплавления сырья во избежание затвердевших медных "комков".
• Качество катанки, полученной из медного лома, хуже, нежели изделий марок КМб и КМ. Она не подлежит сертификации по международным стандартам.
• Дополнительные затраты на построение специальных комплексов, очищающих отходящие газы, и упорных дымоходов.

Надеемся, что наша статья, а также фото- и видеоматериалы к ней позволили вам создать максимально полную картину о современной ситуации в сфере производства медной проволоки.