2.2　铸造

2.2.1　凝固现象和组织

　　1.纯铜的铸锭组织

图2-12（a）、（b）分别表示T2纯铜铸锭低倍和显微组织。从低倍组织可知，铸锭边部为柱状晶，中部则为较粗的等轴晶。实际上，当铸锭时冷却强度足够大或铸锭尺寸较小的情况下，整个铸锭可能全由柱状晶组成。其他铜合金的低倍组织均具有与此相同的特点。从显微组织观察可知［图2-12（b）］，晶粒内部无明显特征，晶界较细，与一般单相合金的平衡结晶组织无异。

　　2.单相铜合金的铸锭组织特征

铜合金的凝固过程为非平衡过程，所以其铸锭组织一般偏离平衡态。下面以匀晶、包晶及共晶二元系合金为例说明。

图2-13表示匀晶系相图及某合金凝固时可能的非平衡固相线轨迹。以图中x合金为例。合金过冷至T₁温度时开始凝固，首先析出的固相成分为α₁，液相成分则为L₁。继续冷至T₂温度时，析出的固相成分应为α₂，与之平衡的液相成分改变为L₂。α₂将覆盖在先析出的α₁上，若能达到平衡条件，α₁的成分也会逐渐改变成α₂，以达到T₂下的平衡态。但实际上，固态的扩散速率远小于液态的扩散速率，当剩余液相的成分均匀达到L₂时，固相α中的成分仍为不均匀的，它们的平均成分可用α'₂表示。显然，按图2-13，α'₂中的B原子浓度小于α₂中B原子浓度。同理，当温度降至T₃及T₄时，其α相的平均成分可用表示α'₃及α'₄。在此图中α'₄即表示x合金的成分。说明x合金在非平衡凝固的条件下T₄温度下凝固完毕，较之平衡凝固的固相点温度降低了T₃—T₄。α₁—α'₄表示的线称非平衡的固相线，非平衡固相线相对于平衡固相线的偏离与凝固时的冷却速率有关，冷却速率愈大，偏离愈大。

由于先后凝固的固相在成分上的差异，不同成分固相受侵蚀程度将不同，因而在我们观察合金的显微组织时就会观察到典型的枝晶组织，枝晶臂的成分（按图2-13，A组元含量高）与枝晶同胞间的成分（B组元含量高）不同，因而显示出不同的颜色。这种因非平衡凝固（结晶）导致的晶粒内成分不均匀的现象，称晶内偏析或枝晶偏析。图2-14表示Cu-Ni合金铸造后的显微组织，白色枝干含镍较高，周围黑色部分含铜较高，但均为铜镍α固溶体。

图2-15为一包晶系相图和某合金凝固时可能的非平衡固相线轨迹。与匀晶系合金类似，α₁—α'₄表示x合金凝固时固相（α）平均成分的走向，即非平衡固相线。x合金按平衡态凝固时，固相点温度应为T₃，凝固完毕应为α单相固溶体晶粒。但在非平衡凝固的情况下，x合金冷至T₄温度时，剩余的液相L₄将与部分固相α₄发生包晶反应，即α₄ +L₄→β_c，完成最后的凝固过程，因此该合金的最低凝固温度为T₄，并产生了一种通过包晶反应而得到的新相β。此种β相为非平衡相，因为按平衡态，该相在x合金中是不存在的。

图2-16表示一共晶系相图和某合金凝固时可能的非平衡固相线轨迹。x合金凝固过程与上面两个系列合金类似，α₁—α'₄表示x合金凝固时固相平均成分的走向。按平衡态凝固，x合金的固相点温度将为T₃，凝固后合金组织为α单相固溶体晶粒。但在实际的非平衡凝固条件下，该合金在T₄温度时，剩余液相（L_e）将发生共晶反应即L_e→α+β，生成平衡态下不存在的非平衡共晶。

不论包晶系还是共晶系合金，在非平衡凝固状态下，基体相α固溶体均具有枝晶偏析的特征，而枝晶同胞间将出现非平衡的第二相（β）。在常用铜合金中，Cu-Zn、Cu-Sn、Cu-Si等富铜侧均为包晶系合金，而Cu-Al，Cu-P等富铜侧为共晶系合金。

图2-17表示Cu-10Zn合金的铸态组织，该合金为α单相固溶体，枝晶干富铜，枝晶间富锌。当Cu-Zn合金中锌含量达30%～32%时，则因非平衡凝固会导致枝晶间出现少量β相（包晶反应所得）。图2-18表示Cu-7Al合金及Cu-6.5Sn-0.1P合金铸态组织。从图2-18（a）可知，平衡态为单相α固溶体的Cu-7Al合金，在铸态下，基体为具有枝晶偏析的α固溶体，枝晶间出现非平衡的少量（α+γ₂）共析产物。这种共析体是因非平衡结晶时生产了非平衡共晶（α+β），其中的β相再发生共析转变所致。Cu-6.5Sn-0.1P合金在平衡态亦应为单相的α固溶体，但在铸锭时非平衡凝固的条件下，基体α具有较严重的枝晶偏析，枝晶间富锡和磷，在一定情况下可能在枝间出现（α+δ）共析体及Cu₃P化合物（可视为α+δ+Cu₃P三相低熔共晶）。

Cu-Al系合金中，当含铝量超过7%时，会出现β相。在降至一定温度时，β相会发生共析分解，生成α+γ₂共析体。含铝较高的合金，凝固时亦会首先生成β晶粒，温度进一步降低时，将从β相基体中析出具有魏氏组织特征的α相（见图2-20）。

　　3.铸态铜合金的性能特征

由于铸态铜合金组织偏离平衡态，因此其性能表现如下特征。

①若枝晶偏析使组织中出现非平衡脆性相［如Cu-Sn-P合金中出现的非平衡（α+δ）共析体及Cu₃P相］，则合金塑性降低明显，特别是枝晶网胞间生成连续的粗大脆性化合物网状壳层时，合金塑性将急剧下降。

②枝晶芯部与同胞间化学成分不同，可形成浓度差微电池，降低材料的电化学腐蚀抗力。当出现非平衡第二相时一般亦降低抗蚀性。

③铸锭加工变形时，具有不同化学成分的各显微区域拉长并形成带状组织，导致材料各向异性以及增加晶间断裂的倾向（如层状断口）。

④固相线温度下移，使工艺过程的一些参数难以掌握，如热变形前的加热温度不能超过因非平衡凝固固相线下移导致的最低固相点温度，以免造成过烧现象。

对于加工材料而言，铸锭塑性是至关重要的。为了保证铸锭良好的变形塑性，除防止铸锭中的一些缺陷外，显然不希望铸锭组织处于非平衡凝固状态。

由于产生非平衡状态的原因是结晶过程中扩散受阻，因而此种状态在热力学上是亚稳定的，有自动向平衡态转化的趋势。人们可利用这一趋势，将铸态合金加热到一定温度，提高原子扩散能力，使其较快完成由非平衡向平衡状态的转化过程。这种处理称为均匀化退火或扩散退火。

2.2.2　铸造法

　　1.直接水冷铸造

立式直接水冷半连续铸造即通常俗称的DC铸造法，是法国人Junghans在1933年首先研制成功的。直接水冷铸造是目前立式半连续及连续铸造的基本方法，半连续及连续铸造进入正常状态以后，其冶金过程是完全一致的。

通过结晶器水室中水对铸造金属的冷却称为一次冷却。一次冷却为间接冷却，除主要与冷却水的流量，包括水的温度和压力等因素有关外，还与结晶器材质和结晶器高度等有关。直接水冷铸造时一次冷却所进行的热交换量只占30%左右，其主要目的是形成铸锭凝壳，其余70%左右的热交换需要在二次冷却区完成。

　　2.热顶铸造

热顶铸造是指结晶器顶部有一段具有良好保温性能的区域的铸造形式。热顶铸造的根本目的在于减缓结晶器上部的一次冷却。热顶铸造不仅有利于改善铸锭表面质量，而且有利于铸锭自下而上的方向性凝固和补充收缩，如果在热顶区段同时增加过滤板，则可防止熔体渣进入铸锭中。

热顶铸造技术的关键在于结晶器的热顶设计。热顶铸造结晶器有很多种结构形式，最初设计的热顶结晶器，是在铜结晶器的上方连接一个具有隔热和保温功能的附加石棉衬。石棉是一种耐高温的隔热材料，用其作为内衬的热顶可以对铜熔体进行有效的保温。

图2-21所示的结构，下部是一个铜质结晶器，带二次直接喷水冷却系统。上部是一个石棉板作为隔离热导衬的热顶。铜结晶器本体的高度不及热顶高度的一半。

图2-22是图2-21的改进设计，钢制水冷套和下面的铜成型套构成一个整体，上面是一个铸铁外壳中做了石棉板衬里的隔热套。

热顶铸造的工艺特性在于：在铜液进入铜结晶器以后的一段时间内，处于热顶中的熔体基本上仍能够保持较高的温度。这不仅有利于改善铸锭的表面质量，同时为液穴中渣子的上浮，为熔体凝固过程中析出气体的上浮，为补充凝固收缩等都创造了良好的条件。上述结构的热顶结晶器，曾在白铜、铝黄铜和含有铁、镍、锰等的铝青铜铸锭生产中显示出了优越性。

　　3.振动铸造

（1）结晶器垂直铸造

①机械振动方式　结晶器垂直振动方式已经得到了比较广泛的应用，通常按往复式移动机械原理进行设计，铸造过程中，结晶器沿铸锭滑动方向以一定的振幅和频率往复运动。

简单的结晶器往复振动装置原理如图2-23所示。

振动装置通过电动机驱动，经传动轮减速后驱动带有凸轮的水平轴，在凸轮的下方有一带支点的杠杆，杠杆的一端受凸轮压迫，杠杆的另一端连着顶杆，而顶杆带动支撑结晶器的台板使结晶器上下移动。在此装置中通过更换不同的凸轮调节振幅，调整电动机转速改变振动频率。

②自然振动方式　自然振动铸造，是原洛阳铜加工厂（现中铝洛铜）在生产实践中摸索创造的一种铸造方法。

在此方法出现之前，锡磷青铜铸锭普遍采用铁模、水冷模铸造，尽管锡磷青铜带坯用带石墨衬模的结晶器水平连铸已经很成功。欲想和其他铜合金立式连续铸造时一样，采用铜质结晶器铸造锡磷青铜大断面铸锭几乎是不可能的。带石墨衬模的结晶器，虽有可能改善锡磷青铜铸锭表面质量，但大规格铸锭所需要的大规格优质石墨衬模材料，成本比较高。

锡磷青铜结晶温度范围宽、反偏析倾向强，而且因线收缩小，铸造时铸锭通过结晶器困难，铸锭经常被“悬挂”在结晶器中。

正是利用了铸锭通过结晶器时容易“悬挂”现象，才有了后来的自然振动铸造。

所谓自然振动铸造，是指在没有任何机械的或者其他动力装置的情况下，结晶器能够自发地上下往复运动，而且幅度和频率和其他振动装置一样极有规律。

自然振动的实现借助于以下两个基本条件，一是使用一种工作壁表面上带有纵向沟槽的结晶器；二是铸造时结晶器被支撑在一个既有一定刚度又有一定弹性的平板上。

凝固过程中锡磷青铜铸锭表面出现与结晶器工作壁表面沟槽相对应的凸棱，这种铸锭表面的纵向凸棱加剧了铸锭的“悬挂”现象。具有一定刚度和弹性、只有两端被支撑的结晶器支撑钢板，随着铸锭“悬挂”时间的推移，其中间部分随着铸锭和结晶器一起被拉着不断地向下弯曲。随后，支撑钢板中间部分向下弯曲的弧度越来越大，同时其欲恢复原位的弹力也越来越大。当支撑钢板的反弹力大到超过了铸锭与结晶器工作表面的摩擦力，即不再“悬挂”时，支撑钢板随同结晶器立即跳回到原来的水平位置。从“悬挂”开始到“悬挂”结束返回原位，即完成了一个振动周期。

（2）结晶器水平振动

通常的结晶器振动方式，是使结晶器的振动方向与铸锭的引拉方向相同，作上下往复振动。可是垂直振动时铸锭表面与结晶器壁间的接触部分摩擦力大，对某些高温强度较差的合金而言，强度不高的凝壳部分有时会被拉裂，甚至造成拉漏事故，于是出现了水平机械振动方式。

图2-24所示为水平振动铸造过程的示意图。

图2-24（a）是传统的垂直机械振动铸造的过程。为了提高铸造速度和防止拉漏，在铸锭表面与结晶器壁之间使用某种润滑剂，结晶器在6-6'的垂直方向作上下振动。可是，如果结晶器内金属液面上的浮动渣块落入铸锭表面与结晶器之间隙中去，就可能造成铸锭的表面夹渣缺陷。图2-24（b）和（c）是结晶器水平振动铸造过程，结晶器如图2-24（d）和（e）中沿工作腔的对角线分开。铸造过程中，通过机械使两半组合的结晶器能沿7-7'和8-8'的水平方向，按照设计的振幅和频率有节奏地作闭合和分开运动。

铸造过程中，中间包内的熔体进入结晶器，而结晶器给液体金属和铸锭凝壳在水平方向上以开闭式振动。显然，铸锭与结晶器之间不存在引拉摩擦力。结晶器内金属液面上，以及结晶器与铸锭之间，同样需要有保护剂和润滑剂，当结晶器分开时润滑剂充填到间隙中去。

振动过程中，其中的一半结晶器与另一半结晶器之间组合时的间隙，闭合状态时为1mm，分开时最大为3mm。由于两半结晶器的开闭振动是高频率的，而且有润滑物质始终充填着间隙，因此熔体是不可能从间隙中流出去的。

为防止结晶器内金属液面波动，振动频率最好是5～30次/s。如果振动频率过高，有可能润滑剂供给不足而发生拉漏现象。如果振动频率太低，相当于没有振动仍旧会发生夹渣等缺陷。结晶器水平振动的振幅以0.2～2.0mm为宜。振幅过小润滑剂供给不足。振幅过大，可能引起较大的液面波动。根据160mm×160mm正方形断面水平振动铸造铸锭试验，振动频率为20次/s，振幅为0.7mm时，较为合适。

结晶器给以正在进行凝固的铸锭水平方向的开闭振动，实际上对液穴尚有某种程度的挤压作用。显然，不仅避免了垂直振动时铸锭通过结晶器时表面受到的摩擦，水平振动时同样也有将结晶器内金属液面上的浮动渣块推离结晶器壁的作用，从而也减少铸锭的表面夹渣缺陷。

试验表明，采用结晶器水平方式振动，铸锭表面质量大为提高。与采用结晶器垂直振动相比，水平振动使铸锭表面缺陷减少70%。

　　4.间歇铸造

间歇铸造是指在连续铸造过程中加入了中间停顿的程序。

连续铸造一般都采用均匀的引锭速度，加入停歇程序的目的在于同振动铸造一样改善铸锭的表面质量，间歇铸造更有利于清理结晶器的工作表面。

停歇期间和自然振动的“悬挂”时段一样，凝壳的生长没有停止，只是结晶器内的液体金属液面将逐步提高。此刻，铸锭与结晶器之间没有相对运动，结晶器工作壁连续地对铸锭进行一次冷却，其冷却作用比铸锭在结晶器中滑动时大。结果，凝壳厚度增加迅速，新的凝壳形成时则可能把原来附在结晶器上的氧化物凝渣等，牢牢地凝固在自己的表面上，待停歇结束开始引拉时，结晶器壁被清理干净。

停歇铸造，在液压传动的铸造机上容易进行。停歇铸造程序，通常由拉铸速度、拉铸时间和停歇时间等参数组成。

停歇铸造过程中，停歇阶段和自然振动铸造的“悬挂”相似，即铸锭与结晶器之间没有相对运动。停歇铸造之后的引拉，却和自然振动铸造的结晶器返回原位情况有所不同。相对铸锭而言，停歇后的引拉是结晶器向下运动，而自然振动铸造是结晶器向上运动。其实，自然振动铸造过程中的结晶器返回原位的跳动，与微程引拉程序中的反推动作相似。

停歇铸造程序中的停歇时间如果过长，铸锭表面会出现明显的冲程节距，节距的两端会出现铸锭断面径向尺寸的微量波动。

　　5.热模铸造

与热顶铸造相比，热模铸造已经不仅仅是铸模的顶部被保温，而是整个被加热，铸造过程中铸模始终保持一定温度。图2-25是热模铸造的工艺原理图。铸模可以采用电加热的方式，电加热时温度易于控制。

热模铸造过程中，与铸模腔断面形状和尺寸相当的铸锭同样由铸造机的夹持辊拖出。由于铸模中熔体被加热至熔化点以上的温度，熔体在模中尚未开始凝固。因为热模壁上没有晶核产生，加热铸模的目的就是阻止在模壁附近产生晶核。实际上，铸锭表面凝壳是在其离开结晶器壁以后才开始形成。在结晶器下缘附近，铸锭断面的温度场与普通结晶器铸造过程正好相反，铸锭表面温度高于铸锭内部温度。铸锭凝固与结晶过程所需要的冷却，全部通过铸模下面的水冷方式进行。

热模铸造时，铸锭与热模中的熔体也有一条凝固分界线。如果也把这条分界线称为液穴线，那么这种液穴的形状和普通的铸造过程中的液穴形状正好相反。普通铸造法的液穴形状是正抛物线形，中间深，边部浅，因为凝固是从铸锭边部开始，首先形成表面凝壳。热模铸造时的液穴形状是倒抛物线形，即中间浅，边部深；中间温度低，边部温度高。由于铸锭表面凝壳的形成滞后于铸锭内部径向凝固速度，因此所见液穴形状呈“凸”状，而不是“凹”状。另外，由于热模内壁表面始终保持在凝固点温度以上，铸锭并未在模内的壁上开始凝固生壳，即铸锭表面是在离开铸模以后才形成的，铸锭表面没有受到铸模的任何摩擦阻力伤害，因此铸锭表面甚至可以达到光洁如镜的程度。

图2-26是热模铸造单向结晶的生长过程。开始凝固及结晶阶段，被水冷却的引锭头（起始垫）将热模的出口堵住。由于铸模被加热，模壁表面附近没有晶核产生，但与浇注的合金熔体温差非常大的引锭头前端面附近却有大量晶核产生，因此开始引拉的一段铸锭呈细小的等轴晶组织。

开始引拉的一段铸锭被拖走以后，引锭头前端附近产生的晶核数量亦开始逐渐减少。开始时，等轴晶体数量逐渐减少，等轴晶尺寸逐渐变大。后来，出现了柱状晶。再后来，柱状晶逐渐变少，形状变长。最后，只剩下心部的一颗柱状晶粒生长。显然这是在热模作用下单向凝固的结果，容易获得单晶，这是热模铸造最重要的意义所在。

热模作用不给生成新晶体的机会，离开热模后极短的一段液柱表面被薄薄一层熔膜保护，也没有产生新晶体的机会。热模铸造时结晶只能通过铸锭的头部的晶体向前生长，单晶可以变得无限长。显然没有结晶界面的单柱状晶组织，比有晶界存在的等轴晶或柱状晶的多晶体结晶组织密度都高、性能都好。没有晶界，也就不容易存在杂质集聚、气孔、疏松等结晶弱面缺陷，铸锭的压延性能将会提高，加工制品的最终性能也将会有所提高。

　　6.电磁成形铸造

在半连续及连续铸造装置中，以一个感应器（线圈）代替结晶器作为铸模的铸造方法，称为电磁成形铸造，简称电磁铸造（EMC法）。

图2-27所示的是电磁成形铸造原理示意图。电磁铸造装置由感应器、磁屏及冷却系统等部分组成。当感应器通以交流电时，感应器周围产生磁场，感应器内液体金属由此感生出相位相反的涡电流。由于磁场与涡电流的相互作用，根据左手定则产生一种指向铸锭中心的电磁力。根据集肤效应原理，金属液柱外层的感生涡流及电磁力最大，这种电磁力可以维持液柱外廓形状而不发生流散。与此同时，液体金属柱在强烈的水冷却下凝固成为铸锭，实际上只有在金属液柱的静压力和电磁推力相平衡时，上述的铸造过程才是稳定的，即感应器内壁与液柱表面之间隙大小保持恒定，铸锭外廓尺寸（亦即外表面垂直度）稳定。

感应器产生的电磁推力F：

F=k（IW/h）²　　（2-1）

式中　I——感应器电流；

W——感应器线圈匝数；

h——感应器高度；

k——与电磁装置结构、电流频率、金属导电率等有关的系数。

金属液柱的静压力P：

P=h₁ρ　　（2-2）

h₁=KI²/ρg　　（2-3）

式中　ρ——液体金属密度；

g——重力加速度；

h₁——金属液柱高度；

I——电流；

K——与铸锭尺寸、金属电导率、电流频率等有关的系数。

显然，在铸造过程中液柱各点的静压力是不同的。自液-固界面起，往上至液柱的上表面止，静压力逐渐减小。为了在液柱整个高度上维持电磁力和液柱静压力的平衡，在电磁铸造装置中设置了一个用非磁性材料制成的电磁屏蔽。位于感应器内壁与金属液柱之间的电磁屏蔽尺寸为上厚下薄，以逐步衰减上部磁场的强度。电磁力强度的改变，从而适应了沿液柱不同高度上液柱静压力的变化，即在有液柱存在的各个高度上，两个力的大小一直保持平衡。这种平衡的结果，保证了液柱侧表面即铸锭表面的垂度。

要保证上述平衡，必须具备以下三个基本条件。

①感应器中点（感应器1/2高度处）平面位置上的磁场强度最大，故该平面位置上的电磁力也最大，铸造过程中希望使铸锭凝固的固-液界面控制在这一水平上。合金性质、铸造速度和冷却条件，是决定固-液界面位置的基本因素，必须恰当掌握。

②电磁屏蔽的材料、形状（尖部角度）和位置应该适当，以使液柱上各点的电磁力和液体金属静压力，都能够保持平衡。

③铸造过程中，金属液柱的高度应该保持恒定。否则，铸锭的直径（对于扁锭而言则是厚度和宽度尺寸）可能产生变化，甚至引起拉漏。通常，液体面水平波动应控制在10mm以下，越恒定越好。

电磁铸造过程中，感应器线圈中接通中频电流。一般采用晶闸管中频电源，通过中频变压器向感应器线圈供电，见图2-28。

电磁铸造的主要特点如下。

①液体金属与模壁之间始终没有接触。

②液体金属柱上表面至直接水冷区的距离，已经减少到最小程度，相当于结晶器高度为零。

③电磁力作用下，液穴中熔体处于规则的运动状态下结晶。因此，电磁铸造比滑动结晶器铸造的热导出和凝固条件优越得多。电磁铸造独特的冶金特征无疑为改善铸锭表面和内部质量都创造了极为有利的条件。

2.2.3　连铸连轧

连铸连轧生产工艺在铜杆生产上的成功应用，起始于美国南方线材公司于1965年建立的世界第一条铜杆连铸连轧生产线（SCR法）。其后，德国克虏伯公司和意大利康梯纽斯公司也先后研制成功了具有自己特色的铜杆连铸连轧生产线（CONTIROD法和PROPERZI法）。尽管这三种生产方法在设备结构、装机水平和自动化程度等方面存在较大的差别，但其工艺流程基本相同，即经竖炉（也可采用感应电炉或反射炉）熔化、保温炉调温后，通过中间包注入铸造机进行铸造，铸坯经铣棱、表面处理后经多道次连续轧制达到要求的线杆尺寸，然后在冷却管中进行在线冷却、清洗，涂蜡后进入卷线机进行在线卷取。

20世纪80年代，上海冶炼厂联合洛阳有色金属加工设计研究院、北京钢铁设计总院和上海机电设计院建成我国自行设计、制造了第一条铜杆连铸连轧生产线，规模3万～5万吨。连铸连轧技术利用铸造时的热量进行轧制成材，而不经中断和加热，具有对原料要求低、产量大、生产效率高、能耗成本低、质量稳定、性能均匀、表面光亮等特点，给铜工业发展带来一次伟大变革，目前世界上90%以上的铜线杆都用连铸连轧技术生产。

用阴极铜为原料的连铸连轧生产铜杆一般分为四个步骤：熔化-铸坯-轧制-绕杆，目前建成单条生产线最大产能已达到48t/h，年产可达到35万吨。

SCR法、CONTIROD法、PROPERZI法在设备的总体流程配置上均相似，仅具体到某个设备上有些不同而已。连铸连轧设备主要有熔炼炉、铸造机、轧机。三种连铸连轧法最大的区别在铸机上，三种不同的铸机如图2-29所示。

　　1. SCR法

SCR法是由美国南方线材公司、摩根公司和西屋电气公司共同研制开发的。主要的工艺设备为：熔化采用美国精炼公司的竖炉，铸造采用五轮钢带式连铸机连铸，轧制配备了摩根二辊悬臂式连轧机组。自1999年国内采用的SCR铜线杆生产线约为16条，最大产能为32万吨/年。其主要特点如下。

①铸造机为五轮式，铸轮上的铜制结晶环与环绕的钢带形成铸模，铸坯为梯形断面，铸坯运行正前方无钢带阻挡，可增大铸坯截面，但铸坯从铸造机出来后有一定的弯曲弧度，进入轧机前需将铸坯变直，表面易产生微小裂纹，影响线坯质量，因而铸坯截面积的增大受到限制。

②轧机为摩根二辊无扭转悬臂轧机，轧辊平、立交替布置，粗轧机架轧辊为单槽，精轧机架轧辊为双槽或三槽。轧辊采用辊环结构，互换性强，换辊方便迅速。

　　2. CONTIROD法

1973年，德国克虏伯公司在比利时霍博特奥费尔特冶金工厂开发成功光亮铜杆连铸连轧工艺-哈兹列特，克虏伯法，又称CONTIROD法。铸造机为双带式，轧机为二辊悬臂式平-立辊克虏伯轧机。其轧制工艺和装备与SCR法大体相同，主要区别在于铸造方面。

①双带式铸造机，由上、下钢带与两侧的青铜挡块链组成四面封闭的矩形模腔，可生产大断面的铸坯（最大断面积可达9000mm²），线杆总加工率大，产品质量好，产品的规格范围较宽，但设备结构比较复杂，维护较麻烦。

②由于铸坯冷却均匀，因此铸造温度比其他方法低，一般在1110～1120℃，铸坯晶粒细小均匀，氧含量低且分布均匀。

③采用直线、无湍流、高液态金属压头（在铸模端头）铸造，减少了铸坯的孔隙度，铸坯密度高。

④铸坯离开铸模时的方向与轧制线成150°角，避免了铸坯过大弯曲，表面不易产生裂纹，且避免了外部氧的渗入。

⑤在铸造机出口设有二次冷却装置，可在较低的温度开轧（一般不高于850℃）；由于铸造温度和开轧温度较低，生产的线杆晶粒细化、含氧量低、质量好，且再结晶温度低，在拉丝过程中，可降低退火温度，减小能耗。另外，由于克虏伯轧机的两个轧辊可对称调节，全部轧辊辊环均可重磨（最大磨削量为原始直径的10%），辊环寿命长。

　　3. PROPERZI法

PROPERZI铜杆连铸连轧工艺是意大利康梯纽斯公司于20世纪70年代末在铝杆连铸连轧工艺的基础上发展起来的，所采用的主要设备是二轮式铸造机和三辊Y型轧机，其主要特点如下。

①二轮式铸造机由一个导向轮、一个铸造轮和一条环形钢带组成，结构简单、紧凑，更换钢带快捷方便。

②铸坯断面近似梯形，铸坯从铸轮引出后需偏转一定角度（50°～80°），以避开钢带进入轧机，因此铸坯受拉表面易产生裂纹，影响产品质量，铸坯截面也受到限制。

③连轧机由二辊轧机和三辊轧机组成。二辊粗轧机轧制变形量大，有利于轧件内部组织的改善；三辊Y型轧机可使轧件承受三向压缩应力，变形均匀，线杆性能好，尺寸精度高，但道次变形量小，需较多的加工道次，且轧辊更换和维护比较困难。

④为了提高生产线的产能，铸造机正在向多轮化方向发展，可进一步提高铸坯截面积。

由以上分析可知，上述三种生产方法各有特色，生产出的光亮铜杆质量均超过美国材料试验学会制订的标准（ASTM）。这三种生产线我国均有引进，相比较而言，CONTIROD法与SCR法的工艺技术、设备性能较好，产品质量优于PROPERZI法；但CONTIROD设备价格较高，与其相比SCR设备价格较低。另外，美国南方线材公司不仅是设备制造企业，而且也是铜杆生产企业，具有丰富的生产经验。由于SCR设备经济实用，目前世界上己有70余条SCR生产线，分布在28个国家和地区，产量占世界铜杆产量的50%以上。在我国，铜杆连铸连轧生产线也以SCR法居多。