CN101710505A - 一种铜镁合金接触线的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜镁合金接触线的制备方法，通过采用连续挤压使铸态的铜镁合金组织破碎并实现再结晶，得到微小均匀的晶粒组织，使铜镁合金接触线具备超细晶强化效果。其生产工艺流程为：连续铸造-连续挤压-冷加工成型。较之于传统铜镁合金接触线生产工艺，本发明通过连续铸造及连续挤压工艺，使连续铸造成型的无氧铜镁合金铸杆的铸态晶粒破碎，并在变形热的作用下产生再结晶形成具有细晶组织的铜镁合金接触线杆坯，将该杆坯进行冷加工制备出具有超细晶强化效果的高强度铜镁合金接触线。其生产工艺简单可靠，产量及质量完全满足现有高速电气化铁路的要求。
Description
技术领域
本发明涉及供电类导线技术领域，尤其涉及一种铜镁合金接触线的制备方法。
背景技术
电气化铁路接触线是应用于最恶劣工作环境中的供电类导线之一，其额定工作张力较大，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，因此要求接触线具有较高的抗拉强度、良好的耐磨性以及导电性。在实际应用中，还要考虑线材的生产成本和产能等问题。高速铁路均采用铜合金接触线，目前我国在300km/h以上高速电气化铁路建设中基本采用铜镁合金接触线。
众所周知，铜镁及铜锡线材中，合金成分越高，其强度也就越高，因此添加合金成分有助于提高材料的强度和热软化性，但线材的导电率和韧性却大幅下降，所以不能单纯依赖提高合金成分来提高接触线的强度。传统的铜镁合金接触线仅采用冷加工变形使材料产生附加的强化效果，即冷作硬化。该生产工艺为：铜镁合金保护熔炼一连续铸造(水平/上引)一冷加工成型。
由于传统铜镁合金接触线强度是由增加合金成分及冷作硬化来实现的，因此当线材受热时，冷作硬化效果消失较快。另外，一味提高冷加工变形量，一方面会达到冷作硬化效果的极限，另一方面会使线材变得脆硬，因此冷作硬化具有一定的局限性。
通过金相分析，传统铜镁合金接触线的金相为粗大晶粒的铸态组织。当加大拉拔变形量时由于铸态组织结合力不均匀，接触线表面会产生“橘皮”现象，极易发生拉拔裂纹。冷加工不能改变这种铸态金相结构，所以无法消除粗大晶粒的铸态组织带来的接触线缺陷。
发明内容
本发明提供了一种铜镁合金接触线的制备方法，通过连续挤压工艺实现铜镁合金的晶粒细化效果，且产品含氧量极低，从而有效地改善了接触线的机电性能。
本发明技术方案具体如下：
一种铜镁合金接触线的制备方法，包括：
步骤A：对铜镁合金进行熔炼及连续铸造得到铜镁合金无氧铸杆；
步骤B：连续挤压所述铜镁合金无氧铸杆得到铜镁合金接触线杆坯；
步骤C：根据预定的接触线截面尺寸对所述铜镁合金接触线杆坯进行多道次冷变形加工，制成铜镁合金接触线。
较佳地，所述连续铸造采用水平连续铸造法或上引连续铸造法。
较佳地，所述步骤C中，首先对所述铜镁合金接触线杆坯进行冷轧，然后对冷轧后的铜镁合金接触线杆进行多道次冷拉拔制成铜镁合金接触线。
较佳地，所述步骤C中，直接对所述铜镁合金接触线杆进行多道次冷拉拔制成铜镁合金接触线。
较佳地，所述铜镁合金接触线平均横向晶粒尺寸小于0.01mm，含氧量小于0.0010％。
本发明有益效果如下：
本发明所述铜镁合金接触线的制备方法通过连续铸造及连续挤压的工艺确保了铜镁合金接触线极低的含氧量以及超细晶强化效果。与传统铜镁合金接触线相比，其晶粒体积比铸态组织缩小了数百万倍。采用本发明所述方法制成的铜镁合金接触线的综合强度是由合金成分、冷作硬化以及超细晶强化共同作用形成的，其抗拉强度比传统产品增加80Mpa，性能均匀性好。采用本发明所述方法制成的铜镁合金接触线性能提高的根本原因在于接触线材料在挤压环节中产生了再结晶改造，形成了细小致密的晶粒。采用本发明所述方法制造的铜镁合金接触线的产品生产效率较高，生产及使用损耗较低，机械性能和电气性能优良，符合国家节能减排的要求，综合性价比优异。
附图说明
图1为本发明所述铜镁合金接触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为本发明所述铜镁合金接触线的制备方法的实现流程图，具体包括以下步骤：
步骤101：进行铜镁合金的熔炼；可采用各种适当的熔炼方法进行，铜液采用石墨及木炭进行覆盖。镁元素加入方式可以为铜镁中间合金或者直接按重量加入纯镁至熔炼炉。
步骤102：制备连续铜镁合金无氧铸杆；采用上引连续铸造或水平连续铸造等手段制备铜镁合金无氧铸杆。铜镁合金无氧铸杆的直径为16～24mm。
步骤103：将铜镁合金无氧铸杆送入连续挤压机进行连续挤压，合金的铸态组织在挤压腔内被破碎细化，挤压出的接触线杆坯直径为20～30mm，并将其进行快速冷却。挤压成型的铜镁合金接触线杆坯均匀性较好，具有再结晶金相组织，其晶粒细小，含氧量低且具有高导电性和高延展性。
步骤104：根据预定的接触线截面尺寸对挤压成型的铜镁合金接触线杆坯进行多道次冷变形加工，变形量为75-85％，得到平均横向晶粒尺寸小于0.01mm，含氧量小于0.0010％的高强度铜镁合金接触线。
下面通过两个具体实施例对本发明所述方法的具体实现过程予以进一步详细的说明。
实施例一：
本发明所述方法实施例一的具体步骤如下：
1)进行非真空铜镁合金熔炼。采用电磁炉进行电解铜熔炼，铜液采用片状石墨覆盖，将铜镁中间合金按照设定成分加入，保持炉中镁元素占总重量的0.4％～0.5％，其余为铜。
2)采用上引连续铸造方式制备铜镁合金无氧铸杆，制成的铜镁合金无氧铸杆的直径为20mm。
3)将制成的铜镁合金无氧铸杆送入康仿挤压机进行连续挤压，挤压出的铜镁合金接触线杆坯直径为30mm。
4)将挤压出的铜镁合金接触线杆坯进行冷轧，变形量为40％。
5)对冷扎后的铜镁合金接触线杆进行多道次冷拉拔，制成高强度铜镁合金接触线。在变形量为39％时，可得到横截面积为150mm2铜镁合金接触线，抗拉强度可达到560MPa以上，导电率可达到65％IACS以上；在变形量为43％时，可得到横截面积为120mm2铜镁合金接触线，抗拉强度可达到580MPa。
实施例二：
本发明所述方法实施例二的具体步骤如下：
1)进行非真空铜镁合金熔炼。采用电磁炉进行电解铜熔炼，铜液采用片状石墨覆盖，将铜镁中间合金按照设定成分加入，保持炉中镁元素占总重量的0.4％～0.5％，其余为铜。
2)采用上引连续铸造方式制备铜镁合金无氧铸杆，制成的铜镁合金无氧铸杆的直径为20mm。
3)将制成的铜镁合金无氧铸杆送入康仿挤压机进行连续挤压，挤压出的铜镁合金接触线杆坯直径为30mm。
4)将挤压出的铜镁合金接触线杆坯进行多道次冷拉拔，制成高强度铜镁合金接触线。在变形量为78％时，可得到横截面积为150mm2铜镁合金接触线，抗拉强度可达到570MPa以上，导电率可达到65％IACS以上；在变形量为83％时，可得到横截面积为120mm2铜镁合金接触线，抗拉强度可达到590MPa。
上述两个实施例制成的铜镁合金接触线在金相结构上存在细微差别。
综上所述，本发明所述铜镁合金接触线的制备方法由于采用了上引/水平连续铸造技术及连续挤压技术，达到了极低氧含量和超细晶强化效果的统一，其线体性能均匀，能够在高强度的情况下保持了较高的导电率。整个工艺过程简明，无须任何热处理，产量高，成本较低，可以广泛应用于高速电气化铁路建设中。
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 (5)
1.一种铜镁合金接触线的制备方法，其特征在于，包括：
步骤A：对铜镁合金进行熔炼及连续铸造得到铜镁合金无氧铸杆；
步骤B：连续挤压所述铜镁合金无氧铸杆得到铜镁合金接触线杆坯；
步骤C：根据预定的接触线截面尺寸对所述铜镁合金接触线杆坯进行多道次冷变形加工，制成铜镁合金接触线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连续铸造采用水平连续铸造法或上引连续铸造法。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，首先对所述铜镁合金接触线杆坯进行冷轧，然后对冷轧后的铜镁合金接触线杆进行多道次冷拉拔制成铜镁合金接触线。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，直接对所述铜镁合金接触线杆进行多道次冷拉拔制成铜镁合金接触线。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述铜镁合金接触线平均横向晶粒尺寸小于0.01mm，含氧量小于0.0010％。
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