國家標(biāo)準(zhǔn)電工用銅線坯

1、GB/T 3952-XXXX國家標(biāo)準(zhǔn)電工用銅線坯編 制 說 明云南銅業(yè)股份有限公司二OO七年十月編 制 說 明一、概述 電工用銅線坯作為電線電纜行業(yè)的基礎(chǔ)材料，其質(zhì)量直接關(guān)系到線纜產(chǎn)品的生產(chǎn)和質(zhì)量，對電工用銅線坯化學(xué)成分的要求和物理性能的確定，也直接關(guān)系到線纜產(chǎn)品使用的安全性和節(jié)能降耗的要求。而目前國內(nèi)電工用銅線坯的市場極不規(guī)范，用于生產(chǎn)制造電工用銅線坯的原料混亂不堪，面對市場的變化GB/T39521998電工用銅線坯的標(biāo)準(zhǔn)越來越難于滿足市場需求，有必要對其進行修訂，以適應(yīng)市場的發(fā)展。 根據(jù)全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會2006年下達的有色標(biāo)委200608號文件的通知精神，由云南銅業(yè)股份有限公司

2、負責(zé)起草修訂電工用銅線坯的國家標(biāo)準(zhǔn)，以代替GB/T39521998標(biāo)準(zhǔn)，國家標(biāo)準(zhǔn)計劃號為20064806-T-610號，完成年限為2007年，參與起草單位有江西銅業(yè)集團、銅陵有色金屬（集團）公司、國際銅業(yè)協(xié)會（中國）。本標(biāo)準(zhǔn)草稿主要是依據(jù)ASTM(美國材料試驗協(xié)會) B49982電氣用銅線桿盤條標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1修訂的，并注重了黃崇祺院士在長江論壇上發(fā)表的中國電纜工業(yè)對制銅、制桿和制線的四大關(guān)注論文中提到的問題，以及銅桿用戶廠家多年來所反應(yīng)的較有普遍性的問題。二、編制原則和依據(jù) 1、本標(biāo)準(zhǔn)格式按GB/T1.12000標(biāo)準(zhǔn)的要求編寫。 2、本標(biāo)準(zhǔn)參照ASTM（美國材料試驗協(xié)會）B49982電氣用銅線桿盤

3、條標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1標(biāo)準(zhǔn)和GB/T52312001加工銅及銅合金化學(xué)成分和產(chǎn)品形狀標(biāo)準(zhǔn)制定。三、主要技術(shù)內(nèi)容的編制說明1、牌號的確定 保留了原標(biāo)準(zhǔn)中牌號的劃分。2、化學(xué)成分的確定T1牌號的化學(xué)成分參照采用B49982中對C11040的規(guī)定，與國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4671997標(biāo)準(zhǔn)中的Cu-CATH-1相當(dāng)。T2、TU2牌號的化學(xué)成分保留了原GB/T39521998的標(biāo)準(zhǔn)。T3牌號的化學(xué)成分參照采用B49-982中對C11000的規(guī)定，與國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T52312001中的T2相當(dāng)。TU1牌號的化學(xué)成分參照采用B49982中對C10100的規(guī)定，與國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T52312001中的TU0相當(dāng)。3、氧含量的

4、確定 本標(biāo)準(zhǔn)中對低氧桿的氧含量標(biāo)準(zhǔn)作了提升，T1由0.045提高到0.030、T2由0.050提高到0.040、T3為0.050保持不變。隨著對連鑄連軋工藝的認(rèn)識和掌握，目前我國絕大部分廠家都能做到有效的控制氧含量，上述牌號的銅原料所對應(yīng)的氧含量，足以氧化其中的有害雜質(zhì)和消除氫的有害影響。但B49982中用C10100生產(chǎn)的無氧桿氧含量規(guī)定為5ppm，(相當(dāng)于我國現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中TU1) 。在我們收集到的少量TU1樣品作的氧含量測定，未有5ppm的樣品，據(jù)我們從各種渠道收集的信息，為數(shù)眾多的上引無氧桿中小企業(yè)氧含量的控制并不理想，既便是采用引進設(shè)備生產(chǎn)規(guī)范的國有大中型企業(yè)要把氧含量控制在5ppm范圍內(nèi)

5、，同時又能保證導(dǎo)電率達到101IACS也是有相當(dāng)難度的。因此，我們在標(biāo)準(zhǔn)草稿中仍保留了TU1的氧含量為10ppm，4、增加了廢雜銅產(chǎn)桿的內(nèi)容把用廢紫雜銅生產(chǎn)的連鑄連軋和上引桿或是電解銅配紫雜銅的上引桿納入到標(biāo)準(zhǔn)中，把其的化學(xué)成分歸類到現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的T3牌號化學(xué)成分要求范圍內(nèi)。廢紫雜銅產(chǎn)桿作為有色金屬再生資源利用的一種方式，它壓縮了生產(chǎn)工藝，屬節(jié)能型的一種創(chuàng)新得到認(rèn)可，由于在原料價格上獲得巨大的利潤空間，在銅桿制造業(yè)中發(fā)展迅猛，全國遍地開花。在去年6月召開的中國銅加工技術(shù)創(chuàng)新大會上發(fā)表的論文，號稱“廢紫雜銅產(chǎn)連鑄連軋桿能力達到占電線電纜行業(yè)銅桿生產(chǎn)的半壁江山，等于用電解銅生產(chǎn)連鑄連軋桿與上引桿生產(chǎn)線的

6、總和?！?。但電線電纜行業(yè)不僅是最大的用銅大戶，而且是精銅的需求大戶，作為導(dǎo)體銅，為保證導(dǎo)電率和制桿制線中的可軋性、可拉性和可退火性的需求，一般銅品位都在99.95以上直至A級高純銅。在我們走訪的幾省數(shù)家廢紫雜銅產(chǎn)連鑄連軋桿和廢紫雜銅或電解銅配廢紫雜銅產(chǎn)上引桿的廠家，沒有一家具有化學(xué)成分分析的措施，更無爐前快速分析的手段，有的甚致沒有一臺對產(chǎn)品質(zhì)量檢測的設(shè)備。對其所收集的桿作化學(xué)成分分析，除極少數(shù)廠家銅品位能免強達到99.90或稍高一點外，更大多數(shù)的則是在99.699.8之間，且一批桿與一批桿的化學(xué)成分千變?nèi)f化，最突出的是電阻率嚴(yán)重不合格，退火溫度及時間顯著增加，且批與批變化無常，不僅給拉線退

7、火工藝造成諸多不確定因素，更給其產(chǎn)品的使用帶來潛在的安全隱患和能耗的增加。據(jù)廣東、湖南和浙江三省商檢質(zhì)量部門的分別公告“電線電纜產(chǎn)品近八成不合格，其中因使用不合格廢雜銅桿導(dǎo)致49.6的電線電纜的電阻指標(biāo)不合格” ；“線纜產(chǎn)品的不合格率為34.6 ，在抽樣的35個不合格線纜產(chǎn)品中，有25個產(chǎn)品因電阻值超標(biāo)而不合格，占不合格總數(shù)的71” ； “電線電纜不合格率超過六成，原因是偷工減料，使用不合格的原料” 。而另一方面又給銅桿市場造成混亂和沖擊，使用高純陰極銅和標(biāo)準(zhǔn)陰極銅產(chǎn)桿的廠家處在利潤微乎其微、或成本生產(chǎn)甚至是虧損生產(chǎn)，而其卻獲得高額利潤的不公平競爭。這種情況長此下去，不僅沖擊到規(guī)范生產(chǎn)的企業(yè)，

8、還必然影響到全國的千家萬戶，其后果不堪設(shè)想。西班牙和意大利合作開發(fā)的“propezi” 法火法精煉銅桿(FRHC) 已有20多年的歷史，其中檔精煉精煉前的金屬雜質(zhì)為2750ppm，精煉完成后的金屬雜質(zhì)為520ppm。附加單獨精煉精煉前的金屬雜質(zhì)為7003ppm，精煉完成后的金屬雜質(zhì)為426ppm。銅品位達到或接近99.95，其機、電性能都能達到B49982 的標(biāo)準(zhǔn)要求，并可拉中等直徑的線。我們所了解到的情況與黃院士在論壇中提到的“我國在導(dǎo)體銅的生產(chǎn)中，對廢銅直接應(yīng)用的情況實在欠佳，生產(chǎn)粗放、材料浪費、環(huán)境嚴(yán)重污染，性能低下?！?是一致的。但其發(fā)展勢頭不減，所占市場份額還在增加，把其納入標(biāo)準(zhǔn)既是

9、承認(rèn)廢銅產(chǎn)桿的合法性，同時又是約束其科學(xué)規(guī)范的生產(chǎn)。促使其產(chǎn)品性能近快能符合安全、節(jié)能的使用需求。此外，我們還在“黑桿”作為電工用銅線坯的合法性。5、 對原標(biāo)準(zhǔn)中的4.5. 款進行了修改，將扭轉(zhuǎn)特性中的正反10轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)試驗改為扭斷試驗。更改理由主要有以下幾方面（1 ） B49982中的第8項，機械性能要求扭轉(zhuǎn)試驗如果要求做扭轉(zhuǎn)試驗，請參看注釋X1.3。(X1.3.扭曲試驗己經(jīng)得到生產(chǎn)商和用戶的廣泛應(yīng)用。由于不能肯定與性能的關(guān)系，并且只是主觀推斷，這些試驗僅能用作內(nèi)部工藝控制的指導(dǎo)。因此，不建議進行標(biāo)準(zhǔn)測試。)（2） 早在GB3952.13952.489標(biāo)準(zhǔn)審查會上，該條試驗規(guī)定就曾引起激烈的爭論

10、，焦點在于該項試驗的判定標(biāo)準(zhǔn)既不可能用語言論述清楚，又不可能量化，執(zhí)行起來難度很大，現(xiàn)有的判定標(biāo)準(zhǔn)很難把各生產(chǎn)商和各用戶對該項各持已見的認(rèn)識統(tǒng)一起來，另一方面我們經(jīng)過近20年的生產(chǎn)實踐也不能肯定地把銅線坯的可拉性、斷線率與該試驗的不同結(jié)果清晰的聯(lián)系起來。但作為生產(chǎn)廠家內(nèi)部的工藝條件控制和工藝質(zhì)量檢查手段，他仍然是必要的。（3） 在材料力學(xué)性能的扭轉(zhuǎn)試驗特點及應(yīng)用中有“圓柱試件在扭轉(zhuǎn)試驗時，整個長度上的塑性變形始終是均勻的，其截面及標(biāo)距長度基本保持不變，不會出現(xiàn)靜拉伸時試件上的頸縮現(xiàn)象。因此，可用扭轉(zhuǎn)試驗精確地測定高塑性材料的變形抗力和變形能力，而這在單向拉伸或壓縮試驗時是難以做到的。對塑性材料

11、，斷口與試件以軸線垂直，斷口平直并有回旋狀塑性變形痕跡。出現(xiàn)與軸線呈45°的脆性斷口，是試件表面存在損傷或材料內(nèi)部有缺陷而造成的。扭轉(zhuǎn)試驗的實際應(yīng)用，多數(shù)情況下是研究塑性材料在大應(yīng)變范圍時的力學(xué)行為，它能更真實地反映材料的塑性和形變抗力。”參考資料材料(的)力學(xué)性能(西北工業(yè)大學(xué)出版社 2000.4 、西安交通大學(xué)出版社 1998.5)（4） 其實在從各國引進的連鑄連軋生產(chǎn)線及其附帶的產(chǎn)品檢驗標(biāo)準(zhǔn)中，都有扭斷試驗這一項，并有明確的量化判定指標(biāo)。如美國南線標(biāo)準(zhǔn)中“A級品，10英寸標(biāo)距長度，正轉(zhuǎn)25轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)20轉(zhuǎn)；B級品，正轉(zhuǎn)25轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)17轉(zhuǎn)；C級品，正轉(zhuǎn)25轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)17轉(zhuǎn)。” 并有其

12、試驗評價“A級品，滿足上述指標(biāo)，其質(zhì)量就足以用在電磁線用銅絲上；B級品，滿足上述指標(biāo)，具質(zhì)量就足以用在中等和細的銅絲上；C級品，不小于8轉(zhuǎn)，就可用在粗銅絲上?！?多年來，世界各國的銅桿生產(chǎn)商在扭斷試驗的研究中，已有眾多論文發(fā)表，可慨略的歸納在氧含量、氫含量、鑄造冷卻凝固好壞等幾個方面。但延伸率試驗并不能明顯的反映出這些關(guān)系。在我們近20年的數(shù)萬次對比檢驗中，可以肯定的一條是氧含量增加100ppm，扭斷值平均減少34轉(zhuǎn)（單向扭斷），但反之則不一定成立，即扭斷值低并不一定氧含量高，還與氫含量和鑄造冷卻凝固不好相關(guān)，除氫含量我們沒有對比檢測手段不能肯定外，鑄造冷卻條件不好，在工藝質(zhì)量的控制檢查中也得

13、到驗證，上述情況除了扭斷值低外，嚴(yán)重時，還會出現(xiàn)沿軸線成45°脆斷的正斷斷口。在我們走訪的電磁線用戶中，有些也做扭斷試驗，他們把扭斷值高的線卷挑選出來拉細線，扭斷值較低的用來拉較粗的線。我們也認(rèn)為如果線卷的質(zhì)量是穩(wěn)定均勻的，扭斷值能更好的反應(yīng)銅線坯的可拉性。另一方面，幾乎所有的用戶廠家在銅線坯的驗收檢驗中，都沒有氧含量的檢查手段以及眾多的國產(chǎn)連鑄連軋生產(chǎn)和上引法生產(chǎn)廠家，也沒有該檢查手段，作為氧含量的一種定性的輔助檢查方法，它也是有益的。（5） 由于我國標(biāo)準(zhǔn)中扭轉(zhuǎn)的標(biāo)距長度一直采用300mm，我們在標(biāo)準(zhǔn)草稿中也沿用了300mm，根據(jù)材料力學(xué)，扭轉(zhuǎn)時，整個長度上的塑性變形始終是均勻的，

14、我們把扭斷值定為正轉(zhuǎn)都是25轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)至斷裂分別調(diào)整為25轉(zhuǎn)；20轉(zhuǎn)；17轉(zhuǎn)。在我們近3年的對比統(tǒng)計中，如果氫、鑄造的因素不成為主要影響因素，氧含量在200300ppm的低氧桿扭斷值都在25/3025/34之間。而氧含量在10ppm范圍內(nèi)的無氧桿，氫、鑄造因素不成為主要影響因素時，扭轉(zhuǎn)至斷裂比上述低氧桿要高56轉(zhuǎn)，即25/3925/40轉(zhuǎn)。因此，我們認(rèn)為上述標(biāo)準(zhǔn)是絕大部分生產(chǎn)廠家都能做到的。6、增加了銅線坯的拉制性能本標(biāo)準(zhǔn)草槁的第3.9節(jié)增加了銅線坯的拉制性能一節(jié)。對不同牌號的銅線坯應(yīng)能適應(yīng)拉制不同規(guī)格線徑和不同用途制線的要求作了說明和劃分，以從用途上來進一步區(qū)分不同等級銅線坯的差異。拉制性能最

15、直接的體現(xiàn)是拉制不同線徑時的斷線率，這與用戶廠家的生產(chǎn)工藝、設(shè)備性能等還互為相關(guān)，目前世界上仍無有效的檢測手段可預(yù)見或判定線卷的可拉性，只能在生產(chǎn)過程控制中嚴(yán)格按使用原料的要求和工藝上實施全面有效的質(zhì)量管理措施來保證。因此，只能對不同等級的線坯作一個扼要的質(zhì)量要求說明。7、關(guān)于表面氧化層厚度 在本標(biāo)準(zhǔn)中增加了附錄A銅線坯銅粉量的試驗。在B49982標(biāo)準(zhǔn)的第9項提到其它要求其中的9.1. 是關(guān)于表面氧化物的?！?.1. 表面氧化物應(yīng)根據(jù)13.5的規(guī)定來測定表面氧化物層的厚度?！?（1）連鑄連軋銅線坯在拉線過程中，銅棒上的粉屑一直是拉線廠家關(guān)注的問題，因為粉屑能導(dǎo)致模具阻塞，加劇模具的磨損，還會導(dǎo)

16、致銅線斷裂或是形成其他缺陷，特別是電磁線，粉屑粘附在銅線上，浸漆后，會導(dǎo)致該處耐壓強度降低，易被擊穿。粉屑是鑄坯離開鑄機進入軋機期間暴露在空氣中形成的銅氧化皮，軋制中部分被除去，接下來的兩種酸洗操作，或是氧化物被溶解，或是氧化物被還原，但實際情況是氧化皮通常太厚，導(dǎo)致兩種酸浸過程都無法把氧化層徹底清除干凈，而且，酸浸過程期間無法清除的還有銅棒的亞表面氧化物，拉線時，亞表面氧化物迸裂形成松散的微粒。因此，粉屑一直是世界各國連鑄連軋廠家在90年代致力解決的一個課題，2002年在美國南線公司SCR用戶年會上發(fā)表了眾多解決銅棒粉屑的論文，如軋制中采用高壓清洗機或是采用噴沙軋輥，以即乳化液中添加IPA等

17、。都對減少銅棒粉屑量產(chǎn)生了顯著的效果，并相應(yīng)的制訂出多種檢測判定方法。見于國內(nèi)不少線纜廠家，特別是電磁線廠家也多次提出上述問題，同時國內(nèi)大多數(shù)引進的連鑄連軋生產(chǎn)線也都在工藝上采取了減少銅粉量的措施。為進一步提高銅線坯質(zhì)量，我們認(rèn)為應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)中作為一個非強制性檢測標(biāo)準(zhǔn)來推廣。SCR生產(chǎn)線在全世界銅線坯連鑄連軋生產(chǎn)法中占了近60的份額，在國內(nèi)引進的連鑄連軋生產(chǎn)線中同樣也占了近70的生產(chǎn)能力。而國內(nèi)仿制的連鑄連軋生產(chǎn)線幾乎都是仿制SCR法。因此，我們認(rèn)為引用美國南線公司推薦的銅粉量測試法中的“干刷法”是有代表性和權(quán)威性的。該法測試操作簡單，重現(xiàn)性較好，不需要更多的測試儀器，易于推廣。同時代替重視銅線坯

18、質(zhì)量的廠家和行業(yè)專家對氧化層厚度試驗的關(guān)注。主要理由為銅粉量測試較氧化層厚度測試對線坯的表面質(zhì)量要求更高，同時氧化層厚度測試存在以下兩方面的不足第一、目前國內(nèi)僅引進進口生產(chǎn)線的廠家具備該檢測手段，從測試儀器到軟件的開發(fā)應(yīng)用，推廣尚需一個相當(dāng)?shù)倪^程。并且，生產(chǎn)廠家測試的氧化層厚度，在經(jīng)過搬運、運輸、貯存、再到用戶廠家，若再驗收檢驗氧化層厚度項目，則幾乎完全不可能與出廠檢驗結(jié)果相一致；第二、雖然目前還難以把表面氧化層厚度與粉屑量完全直接聯(lián)系起來，但粉屑量將隨氧化層厚度的增加而增加的認(rèn)識則是一致的，并且氧化層厚度測試中，銅棒表面的電解還原阻止了次表面氧化銅的進一步電解還原，因此，尚不能反應(yīng)次表層氧化

19、物量的多少，也不能代表拉線過程中的粉屑量。鑒于用戶對銅線坯的使用要求不同，各用戶廠家的設(shè)備性能及所用工藝輔料，如乳化液的性能也各有差異，因此，有的用戶把其作為一個質(zhì)量問題和要求提出，有的用戶又不視其為問題，我們把他作為非強制性檢驗標(biāo)準(zhǔn)，在用戶有要求時，就應(yīng)該在質(zhì)量保證書中注明該項的檢測結(jié)果是否符合用戶要求。8、增加了附錄B氫脆試驗隨著無氧銅在電子工業(yè)，特別是真空電子器件、國防工業(yè)及其他特殊領(lǐng)域的不斷普遍應(yīng)用，對無氧銅中的氧含量提出了更進一步嚴(yán)格的要求，也是我國“十一五”期間銅加工業(yè)技術(shù)攻關(guān)的一個熱點。目前我國眾多的上引法無氧銅桿中小企業(yè)及其用戶廠家還缺乏簡便、快捷、精確的檢測手段，其氧含量的控制也確實存在著有待改進提高的問題。我們查閱了日本JIS C31061976 、 德國DIN 176521982.6 、 國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 47381982(E) 、 英國BS 6