CN101447260B - 一种接触导线及杆坯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强高导接触导线及杆坯的制备方法，所述接触导线的制备方法包括：利用熔炼并连续铸造得到析出强化型铜合金无氧铸杆；将所述无氧铸杆进行预处理后得到坯料杆；将坯料杆送入挤压机进行连续热挤压后得到接触导线杆坯，并将挤压成型的接触导线杆坯进行冷却；将所述接触导线杆坯进行冷轧，并进行时效处理；根据预定的接触导线截面尺寸对所述接触导线杆坯进行多道次冷拉拔，制成接触导线；本发明提出的方法简化了析出强化型铜合金接触导线材料的热处理问题，所制得的接触导线晶粒细密，不仅具有较高的机械强度，还保持了理想的导电率和较好的物理性能，并且长度能够满足铁路建设的要求。

Description

一种接触导线及杆坯的制备方法

技术领域

本发明涉及供电类导线技术领域，尤其涉及一种接触导线及杆坯的制备方法。

背景技术

电气化铁路接触导线是应用于最恶劣工作环境中的供电类导线之一，其性能直接影响到高速列车的安全运行。高速铁路接触导线额定工作张力较大，并且在长年运行时不断受到受电弓的冲击和摩擦，需要忍受电弧烧蚀、温度变化以及环境带来的影响。在这种情况下，要求接触导线具有较高的抗拉强度、耐磨性、抗腐蚀性，还要有良好的抗高温软化特性，另外出于节能要求，还要有较好的导电性能。这些仅仅是导线本身所要求的材料特性。在实际应用中，还要考虑导线生产成本、大长度导线生产工艺和施工维护的方便性等问题。目前高速铁路均采用铜合金接触导线。

仅就300km/h以上高速电气化铁路普遍采用的铜合金导线而言，常见的有两种：铜锡合金接触导线和铜镁合金接触导线。

以上两种接触导线的合金含量越高，导线的强度也就越高，但导电率却大幅下降。铜镁和铜锡导线按传统生产手段得到的性能指标已经接近极限，目前可以满足时速350公里铁路的抗拉强度要求的接触线导电率都在70％IACS以下，电能损耗较严重。有希望取得性能突破的是以铜铬锆合金系为代表的析出强化型接触导线，同时具有高强度高导电等特性，其综合性能比目前所采用的镁铜或锡铜合金导线高出一个档次。

目前，虽然析出强化型铜合金材料在冶金等工业领域得到了广泛的应用，但是在铁路接触导线方面尚未有实际应用，原因在于：接触导线较长，以致整盘杆坯体积和重量较大；对熔炼设备的要求很高，要防止合金元素氧化；较大体积的坯料在固熔时不易均匀加热，固熔效果差；大体积的铜合金固熔炉价格昂贵。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明目的在于提供一种高强高导接触导线及其杆坯的制备方法，简化了析出强化型铜合金接触导线材料的热处理问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种接触导线的制备方法，所述方法包括：

步骤A：利用熔炼并连续铸造得到析出强化型铜合金无氧铸杆；

步骤B：将所述无氧铸杆进行预处理得到坯料杆；

步骤C：将坯料杆送入挤压机进行连续热挤压后得到接触导线杆坯，并将挤压成型的接触导线杆坯进行快速冷却；

步骤D：将所述接触导线杆坯进行冷轧，并进行时效处理；

步骤E：根据预定的接触导线截面尺寸对所述接触导线杆坯进行多道次冷拉拔，制成接触导线。

进一步地，所述无氧铸杆可以通过以下任一方法获得：

真空熔炼法、保护气体熔炼法、水平连铸法或上引连铸法。

进一步地，所述强化型铜合金包括：铜铬锆合金或铜银铬合金。

本发明还提供了一种接触导线杆坯的制备方法，所述方法包括：

步骤A：利用熔炼并连续铸造得到析出强化型铜合金无氧铸杆；

步骤B：将所述无氧铸杆进行预处理，制成坯料杆；

步骤C：将坯料杆送入挤压机进行连续热挤压后得到接触导线杆坯，并将挤压成型的接触导线杆坯进行快速冷却。

本发明有益效果如下：

本发明提出的方法简化了析出强化型铜合金接触导线材料的热处理问题，对挤压的坯料杆进行加热，并通过挤压和快速冷却达到在线固熔的效果。所制得的接触导线晶粒细密，不仅具有较高的机械强度，还保持了理想的导电率和较好的物理性能，并且长度能够满足铁路建设的要求。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明所述接触导线的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优先实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

如图1所示，图1为本发明所述接触导线的制备方法的流程示意图，具体可以包括以下步骤：

步骤101：进行铜合金(比如，铜铬锆合金、铜银铬合金等)的熔炼；可采用各种适当的熔炼方法进行，氧化物等杂质成分含量尽可能的低。

步骤102：制备无氧铸杆；可以采用真空熔炼法、保护气体熔炼法、上引连铸或水平连铸等手段制备无氧铸杆。

步骤103：预处理；对无氧铸杆进行必要的清洁或减径等处理。

步骤104：将坯料杆送入挤压机进行连续热挤压，并将挤压成型的接触导线杆坯进行快速冷却。合金的铸态组织在挤压腔内被破碎细化，在高压高热以及挤压搅拌的作用下达到固熔的效果，合金被挤出后快速冷却，形成大长度连续的接触导线杆坯。挤压成型的杆坯均匀性较好，具有再结晶金相组织，晶粒细小，含氧量低且具有高导电性和高延展性。

步骤105：将杆坯进行冷轧，变形量为35-50％。

步骤106：进行时效处理，温度500℃-550℃，保温1.5-3小时。

步骤107：冷拉拔成型，根据接触导线截面尺寸进行多道次冷拉拔，变形量40-60％，得到大长度高强高导接触导线。

为了便于理解本发明，下面举例对本发明所述方法进行说明。

实施例一：

1)非真空熔炼铜铬锆合金。铜铬合金和铜锆合金以中间合金形式加入，炉中铬元素占总重量的0.6％，锆占0.1％，镁占0.05％，其余为铜。氩气保护。

2)水平连铸制备无氧铸杆。

3)清洁坯料杆表面。

4)将连接后的坯料杆送入康仿挤压机进行连续热挤压并冷却，得到接触导线杆坯。

5)将杆坯进行冷轧，变形量为45％。

6)进行时效处理，温度550℃，保温2小时。

7)冷拉拔成型，根据接触导线截面尺寸进行多道次冷拉拔，变形量50％，得到接触导线抗拉强度可达到580MPa以上，导电率达到78％IACS以上。

实施例二：

1)非真空熔炼铜银铬合金。其中，铜铬合金以中间合金形式加入，炉中铬元素占总重量的0.6％，银占0.1％，镁占0.05％，其余为铜。

2)水平连铸制备无氧铸杆。

3)清洁坯料杆表面。

4)将连接后的坯料杆送入康仿挤压机进行连续热挤压并冷却，得到接触导线杆坯。

5)将杆坯进行冷轧，变形量为45％。

6)进行时效处理，温度480℃，保温2小时。

7)冷拉拔成型，根据接触导线截面尺寸进行多道次冷拉拔，变形量45％，得到接触导线抗拉强度可达到580MPa以上，导电率达到78％IACS以上。

综上所述，本发明提供了一种高强高导接触导线及杆坯的制备方法，由于采用连续热挤压及快速冷却达到固熔效果，因此简化了热处理过程，成本也可以降低。

添加的镁或稀土等其它元素可以有效去除熔体内的残余氧，还可以净化合金成分。坯料杆经过挤压可进一步细化晶粒，可以制备出性能优良的大长度接触导线杆坯。

本发明提出的方法简化了析出强化型铜合金接触导线材料的热处理问题，所制得的接触导线晶粒细密，不仅具有较高的机械强度，还保持了理想的导电率和较好的物理性能，并且长度能够满足铁路建设的要求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种接触导线的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤A：利用熔炼并连续铸造得到析出强化型铜合金无氧铸杆；

步骤B：将所述无氧铸杆进行预处理得到坯料杆；

步骤C：将坯料杆送入挤压机进行连续热挤压后得到接触导线杆坯，并将挤压成型的接触导线杆坯进行快速冷却；

步骤D：将所述接触导线杆坯进行冷轧，并进行时效处理；

步骤E：根据预定的接触导线截面尺寸对所述接触导线杆坯进行多道次冷拉拔，制成接触导线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无氧铸杆可以通过以下任一方法获得：

真空熔炼法、保护气体熔炼法、水平连铸法或上引连铸法。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述强化型铜合金包括：铜铬锆合金或铜银铬合金。

4.一种接触导线杆坯的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤A：利用熔炼并连续铸造得到析出强化型铜合金无氧铸杆；

步骤B：将所述无氧铸杆进行预处理，制成坯料杆；

步骤C：将坯料杆送入挤压机进行连续热挤压后得到接触导线杆坯，并将挤压成型的接触导线杆坯进行快速冷却。

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