水平连铸铜包钢制造工艺说明

一、铜包钢复合材料概述

铜包钢双金属复合材料是将铜与钢两种金属通过一定的工艺加工而成的复合导体。该导体既有钢的高强度、优异的弹性、较大的热阻和高导磁特性，又有铜的良好导电性能和优良的抗腐蚀性能，因而被广泛运用于接地防雷装置（如接地棒、接地线、引下线、避雷线、避雷针等）、信号传输（如同轴电缆内导体、电子管脚、电话引入线、波传输反射网等）、承力索（如铁路吊弦、载流承力索、机车牵引线）等等。

制造铜包钢双金属复合材料的工艺目前主要有以下三种：

1、电镀、电铸（冷镀）法：将处理干净的钢丝（钢棒）通过电镀槽，利用电解原理，在钢的表面电镀上一层铜（先镀镍，再镀铜，要不然铜镀不上去）,该工艺也称冷镀工艺,也有称它为电铸工艺。主要优点是：制造成本低；主要缺点是：铜层薄（铜层厚度最厚0.25mm,绞线一般0.03mm，在地上一剐蹭铜就没了）、铜钢结合面会残留电解液、存在内部电化学腐蚀，对环境有污染。

2、套管（机械包覆）法：将处理干净的钢棒插入钢管内，利用直拉机拉丝模的束紧力将铜管束紧在钢棒的外表面。该工艺也称冷轧包覆法，即用机械力将铜层包覆在钢芯上，主要优点是：工艺简单、成本低；主要缺点是：铜钢结合力差，（机械结合，铜层易分离、脱落）无法满足大长度要求，另因两种不同金属间存在间隙，深入地下易形成原电池效应，从而增加腐蚀速率。

3、水平连铸（无氧热镀）法：将处理干净的钢丝（钢棒）在氮气保护下加热到较高温度，同时利用工频炉将电解铜加热熔化，将钢丝（钢棒）快速通过铜液并在出口处结晶成铜包钢棒，再拉制成铜包钢导体。该工艺的主要优点是：铜与钢实现了冶金分子结合、成为单一复合体、可任意调节铜层厚度（常规铜层厚度1mm），产品品种较多；主要缺点是：工艺较复杂、相比之下成本较高。

二、铜包钢接地防雷产品

随着电子通讯的不断普及和大型石油石化、电站、超高压输变电线路及高层建筑不断涌现，接地防雷装置在人和电力、电子设备的安全保护方面扮演着生死攸关的角色，其可靠性已越来越受到人们的重视。用型钢或建筑物基础作为接地体，由于耐腐蚀效果差等原因而影响了接地装置的可靠性。采用镀锌角钢（圆钢）做接地体，虽然减慢了钢的腐蚀，但因锌比钢活泼，锌的腐蚀速度比钢更快，由于镀层锌与土壤接触，而它却在不断的腐蚀之中，接地电阻随锌层的腐蚀不断变化，稳定性差，使用寿命较短，每年还需检测电阻阻值，工作量大。而采用铜包钢双金属复合材料做接地体及防雷导体，由于铜的金属活泼性差，一般不会与酸、碱、盐发生反应。根据集肤效应，当表面铜层大于0.5mm时，钢芯载流很小，利用钢的强度将铜导体送到地下,表面铜层不会发生腐蚀现象，因而接地棒电阻不会随着时间的推移发生变化，可实现免维护。

由此可见，铜包钢双金属复合导体可广泛运用于接地及防雷装置中。

我公司采用水平连铸工艺生产的铜包钢接地防雷产品主要有：TBG系列标准型铜包钢接地棒、TBG系列组合型铜包钢接地棒、TGX系列铸铜接地线、避雷线、引下线、BLZ系列避雷针。

三、连铸铜包钢特点

1、制造工艺独特：采用水平连铸生产工艺，该工艺为国内首创。连铸工艺采用的是将电解铜加热至1200℃熔化液态后，再次结晶在钢芯上，在1200℃时铜钢结合面形成合金化过镀层，双金属界面完全牢固结合，从而实现铜与钢之间可延性冶金熔接，成为单一复合体，可像拉拔单一金属一样任意拉拔，不出现脱节、翘皮、开裂现象。

2、防腐特性更优：双金属内部无残留物，耐腐蚀性更优。连铸工艺采用高温熔化，残留物被煅烧后溢出铜面，不会残留在铜包刚棒内，因而内部不会出现腐蚀现象。而电解法无法克服电解液残留内部问题，套管法更难解决此问题，时间一长，金属内部均会出现一定程度的腐蚀，影响使用寿命。

3、电气性能更佳：表层为无氧铜，导电性能好，电阻远低于钢材、镀锌钢材等常规材料。组合型铸铜接地棒螺纹采用搓牙，铜层不会被破坏，电气性能稳定。

4、安装便捷、外型美观：本公司生产的水平连铸铜包钢接地、防雷产品使用专用连接器或放热焊接，接头牢固、稳定性好。组合型接地棒通过特殊的连接传动方式，可深入地下30米，能满足特殊场合低阻值要求。产品表面进行光亮处理，美观漂亮。

四、连铸铜包钢质量指标                        

1、铜层平均厚度（常规）≥1.0mm；铜层厚度可根据客户要求订做。

2、抗拉强度≥600N/mm2

3、平直度误差≤1mm

4、铜层可塑性：接地棒弯曲30°时，折角内、外无裂逢。

5、铜层结合度：把待测的接地棒夹在虎口钳之间，钳口之间的距离等于棒的直径减去1.2mm，棒被挤压时，虎口钳会切下与之接触的铜层，而表面其余部分铜层不会剥落，铜包钢棒可任意搓、车制螺纹。套管法如挤压或者剥开，铜层可全部剥离。

五、适用领域

本产品适用于一般环境和潮湿、盐碱、酸性土壤及产生化学腐蚀介质的特殊环境、电力、铁路、邮电、石油化工等高要求部门及各种建筑的工作接地，保护接地、防雷接地、防静电接地及防雷装置。