洛陽(yáng)市金相金屬材料有限公司
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                      銅材的應用

                      銅材的應用

                      電氣工業(yè)中的應用

                      電力輸送:電力輸送中需要大量消耗高導電性的銅,主要用于動(dòng)力申.線(xiàn)電纜、匯流排、變壓器、開(kāi)關(guān)、接插元件和聯(lián)接器等。在電線(xiàn)電纜的輸電過(guò)程中,由于電阻發(fā)熱而白白浪費電能。過(guò)去流行的標準,單純地從降低一次安裝投資的角度出發(fā),為了盡量減小電纜截面,以在設計要求的額定電流下,不至出現危險過(guò)熱,來(lái)確定電纜的較低允許尺寸。按這種標準鋪設的電纜,雖然安裝費低了;但是在長(cháng)期使用過(guò)程中,電阻能耗卻比較大。按照新的標準,電纜截面往往要比老標準加大一倍以上,可以獲得50%左右的節能效果。我國在過(guò)去一段時(shí)間內,由于鋼供不應求,考慮到鋁的比重只有銅的 30%,在希望減輕重量的架空高壓輸電線(xiàn)路中曾采取以鋁代銅的措施。目前從環(huán)境保護考慮,空中輸電線(xiàn)將轉為鋪設地下電纜。在這種情況下,鋁與銅相比,存在導電性差和電纜尺寸較大的缺點(diǎn),而相形見(jiàn)絀。

                      電機制造:在電機制造中,廣泛使用高導電和高強度的銅合金。主要用銅部位是定子、轉子和軸頭等。在大型電機中,繞組要用水或氫氣冷卻,稱(chēng)為雙水內冷或氫氣冷卻電機,這需要大長(cháng)度的中空導線(xiàn)。電機是使用電能的大戶(hù),約占全部電能供應的60%。一臺電機運轉累計電費很高,一般在最初工作5 00小時(shí)內達到電機本易的成本,一年內相當于成本的4~ 16倍,在整個(gè)工作壽命期間可以達到成本的200倍。電機效率的少量提升,不但可以節能;而且可以獲得顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。開(kāi)發(fā)和應用電機,是當前世界上的一個(gè)熱門(mén)課題。由于電機內部的能量消耗,主要來(lái)源于繞組的電阻損耗;因此,增大銅線(xiàn)截面是發(fā)展電機的一個(gè)關(guān)鍵措施。近年來(lái)己率先開(kāi)發(fā)出來(lái)的一些電機與傳統電機相比,銅繞組的使用量增加25~ 100%。目前,美國能源部正在資助一個(gè)開(kāi)發(fā)項目,擬采用鑄入銅的技術(shù)生產(chǎn)電機轉子。

                      通訊電纜:80年代以來(lái),由于光纖電纜載流容量大等優(yōu)點(diǎn),在通訊干線(xiàn)上不斷取代銅電纜,而迅速推廣應用。但是,把電能轉化為光能,以及輸入用戶(hù)的線(xiàn)路仍需使用大量的銅。隨著(zhù)通訊事業(yè)的發(fā)展,人們對通訊的依賴(lài)越來(lái)越大,對光纖電纜和銅電線(xiàn)的需求都會(huì )不斷增加。

                      住宅電氣線(xiàn)路:近年來(lái),隨著(zhù)我國人民生活水平提升,家電迅速普及,住宅用電負荷增長(cháng)很快。如圖6.6所示,1987年居民用電量為 269.6億度( l度=1千瓦·小時(shí)),10后年的 1996年猛升到 1131億度,增加 3.2倍。盡管如此,與發(fā)達國家相比仍有很大差距。例如,1995年美國的人均用電量是我國的14.6倍,日本是我國的8.6倍。我國居民用電量今后仍有很大發(fā)展。預計從 1996年到2005年,還要增長(cháng)l.4倍。

                      機械和冶金工業(yè)中的應用:幾乎在所有的機器中都可以找到銅制品部件。除了電機、電路、油壓系統、氣壓系統和控制系統中大量用鋼以外,種類(lèi)繁多用黃銅和青銅制造的傳動(dòng)件和固定件,如齒輪、蝸輪、蝸桿、聯(lián)結件、緊固件、扭擰件、螺釘、螺母等,比比皆是。幾乎在所有作機械相對運動(dòng)的部件之間,都要使用減磨銅合金制作的軸承或軸套,特別是萬(wàn)噸級的大型擠壓機、鍛壓機的缸套、滑板幾乎都用青銅制成,鑄件重量可達數噸。許多彈性元件,幾乎都選用硅青銅和錫青銅作為材料。焊接工具、壓鑄模具等更離不開(kāi)銅合金,如此等等。

                      冶金設備:冶金工業(yè)是消耗電能的大戶(hù),素有"電老虎"之稱(chēng)。在冶金廠(chǎng)的建設中通常必須要有一個(gè)依靠銅來(lái)進(jìn)行工作的龐大的輸、配電系統和電力運轉設備。此外,在火法冶金中,連續鑄造技術(shù)已占據主導地位,其中的關(guān)鍵部件一結晶器,大都采用鉻銅、銀銅等高強度和高導熱性的銅合金。電冶金中的真空電弧爐和電渣爐水冷坩堝使用鋼管材制造,各種感應加熱的感應線(xiàn)圈都是用銅管或異型銅管繞制而成,內中通水冷卻。

                      合金添加劑:銅是鋼鐵和鋁等合金中的重要添加元素。少量銅(0.2~0.5%)加入低合金結構用鋼中,可以提升鋼的強度及耐大氣和海洋腐蝕性能。在耐蝕鑄鐵和不銹鋼中加入銅,可以進(jìn)一步提升它們的耐蝕性。含銅30%左右的高鎳合金是高強度耐蝕"蒙乃爾合金",在核工業(yè)中廣泛使用。在許多高強度鋁合金中都含有銅。通過(guò)淬火一時(shí)效熱處理,在合金中析出彌散分布的細小顆粒,而顯著(zhù)提升其強度,稱(chēng)為時(shí)效硬化鋁合金。其中有杜拉鋁或稱(chēng)硬鋁,它是一種含銅、錳、鎂的鋁合金,是制造飛機和火箭的重要結構材料。

                      建筑中的應用

                      管道系統:由于鋼水管具有美觀(guān)耐用、安裝方便、防火、衛生保健等諸多優(yōu)點(diǎn),使它與鍍鋅鋼管和塑料管相比存在明顯優(yōu)越的價(jià)格性能比。在住宅和公用建筑中,用于供水、供熱、供氣以及防火噴淋系統,日益受到人們的青睞,成為當前的材料。在發(fā)達國家中,銅制供水系統己占很大比重。美國紐約號稱(chēng)世界第六高樓的曼哈頓大廈,其中僅供水系統一項,用去銅管6萬(wàn)英尺(l公里)。在歐洲,飲水用鋼管消耗量很大。英國的飲水用鋼管消耗量平均每人每年1.6公斤,日本為0.2公斤。由于鍍鋅鋼管容易銹蝕,許多國家己明令禁用。香港早于1996年 1月起禁止使用,上海也于 1998年5月起實(shí)行。我國在房屋建設中推廣使用銅管道系統,勢在必行。

                      房屋裝修:在歐洲采用鋼板制作屋頂和漏檐已有傳統。北歐國家中甚至用它作墻面裝飾。銅耐大氣腐蝕性能很好、經(jīng)久耐用、可以回收,它有良好的加工性可以方便地制作成復雜的形狀,而且它還有美觀(guān)的色彩;因而很適合于用做房屋裝修。它在教堂等古建筑物屋頂上的應用己有悠久歷史,至今仍發(fā)出誘人的光彩;而且在現代大型建筑甚至公寓和住宅的建設上的應用也越來(lái)越多。例如:在倫敦,代表現代英國建筑藝術(shù)的"英聯(lián)邦委員會(huì )"大廈,屋頂形狀復雜,用鋼板建造,重約 25噸;于 1966年開(kāi)放的水晶宮運動(dòng)中心,用鋼60噸做成波浪形的屋頂等等。據統計,用做屋頂的銅板,在德國平均每人每年消費0.8公斤,美國為0.2公斤。此外,屋內的裝修,如:門(mén)把手、鎖、百頁(yè)、按欄、燈具、墻飾以及廚房次具等等,使用鋼制品不但經(jīng)久耐用,消毒衛生,而且裝點(diǎn)出高雅的氣息,深受人們喜愛(ài)。

                      銅的自然屬性:銅是人類(lèi)較早發(fā)現的古老金屬之一,早在三千多年前人類(lèi)開(kāi)始使用銅。自然界中的銅分為自然銅、氧化銅礦和硫化銅礦。自然銅及氧化銅的儲量少,現在世界上80%以上的銅是從硫化銅礦精煉出來(lái)的,這種礦石含銅量極低,一般在2--3%左右。金屬銅,元素符號Cu,原子量63.54,比重8.92,熔點(diǎn)1083Co。純銅呈淺玫瑰色或淡紅色。銅具有許多可貴的物理化學(xué)特性,例如其熱導率和電導率都很高,化學(xué)穩定性強,抗張強度大,易熔接,具抗蝕性、可塑性、延展性。純銅可拉成很細的銅絲,制成很薄的銅箔。能與鋅、錫、鉛、錳、鈷、鎳、鋁、鐵等金屬形成合金,形成的合金主要分成三類(lèi):黃銅是銅鋅合金,青銅是銅錫合金,白銅是銅鈷鎳合金。銅冶金技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(cháng)的過(guò)程,但至今銅的冶煉仍以火法冶煉為主,其產(chǎn)量約占世界銅總產(chǎn)量的85%,現代濕法冶煉的技術(shù)正在逐步推廣,預計本世紀末可達總產(chǎn)量的20%,濕法冶煉的推出使銅的冶煉成本大大降低。

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