CN106001467B - 一种超低锡铜锡接触线的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超低锡铜锡接触线的制备方法，其中在上引连铸炉生产铸杆时对铜液中锡含量进行控制，在确保铸杆的导电性能的前提下，后续经过控制挤压出杆的杆径，再经过冷轧及冷拉成型生产，使得最终获得的成品接触线导电性、抗拉强度均有很大提高，其他各项性能均趋近于铜银接触线的性能，从而能够替代铜银接触线使用，这样大大地节省了接触线的制造成本。

Description

一种超低锡铜锡接触线的制备方法
技术领域
本发明涉及一种超低锡铜锡接触线的制备方法。
背景技术
随着电气化铁路运行速度的提高，接触线、承力索的悬挂张力也大大增加，要求接触线在具有更高的抗拉强度的同时保持较高的导电性能。目前高铁用接触导线主要有铜镁、铜锡、铜银合金之分。对于单相固溶体铜锡合金而言，强度与导电性互相制约。另外，在接触线制造过程中，除铸造工艺外，基本以挤压、拉拔等塑性成形工艺为主，这些工艺会严重影响到接触线的强度和导电性。因此，我们在研究试验加工工艺路线时，就需要根据金属合金理论、合金金属导电性理论对金属强度和导电性的影响，在提高导电性的同时，利用连续挤压的工艺提高铜锡接触线的强度。
发明内容
本发明的目的是提供一种超低锡铜锡接触线的制备方法，以在保证接触线的导电性的同时获取较高的抗拉强度，从而采用铜锡接触线替代铜银接触线，达到降低成本的目的。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超低锡铜锡接触线的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）以纯铜作为基体，将其投入上引连铸炉的铸造腔中，并向所述铸造腔中加入重量百分比为0.008%～0.15%的锡，得到熔融状态的铜锡合金溶液，铸造过程中保证所述铸造腔中的温度控制在1145℃～1190℃；
（2）以280m/min～350m/min的速度牵引获得杆径为Φ20mm～Φ25mm的上引连铸杆；
（3）将经所述步骤（2）获取的所述上引连铸杆进行挤压，挤压模腔加热温度控制在500℃～600℃，挤压轮转速控制在3.5rpm～4.5rpm，获取杆径为Φ20mm～Φ30mm的挤压杆；
（4）将经所述步骤（3）获取的所述挤压杆进行冷轧，获取杆径为Φ18mm～Φ22mm的冷轧杆；
（5）经所述步骤（4）获取的所述冷轧杆经过多道次的冷拉成型，获取所需截面尺寸的成品铜锡接触线。
优选地，所述步骤（1）中，按照重量百分比为0.015%～0.15%向所述铸造腔中加入锡。
优选地，所述步骤（1）中，所述铜锡合金溶液的表面覆盖有覆盖剂，所述覆盖剂的厚度为100mm～160mm。
进一步地，在所述步骤（2）的上引过程中，定时对所述铸造腔的铜锡合金溶液进行除渣处理，并保证所述覆盖剂的厚度控制在100mm～160mm。
进一步地，所述覆盖剂采用木炭或石墨磷片。
优选地，所述步骤（2）中，牵引节距控制在3.0mm～5.0mm。
优选地，所述步骤（2）中，采用的结晶器中冷却水进水温度为18℃～25℃，结晶器冷却水进出水温差控制在5℃～15℃。
优选地，所述步骤（5）中，所述冷轧杆经过4至5道次的异形拉拔后，获取所需截面尺寸的成品铜锡接触线。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的超低锡铜锡接触线的制备方法，其中在上引连铸炉生产铸杆时对铜液中锡含量进行控制，在确保铸杆的导电性能的前提下，后续经过控制挤压出杆的杆径，再经过冷轧及冷拉成型生产，使得最终获得的成品接触线导电性、抗拉强度均有很大提高，其他各项性能均趋近于铜银接触线的性能，从而能够替代铜银接触线使用，这样大大地节省了接触线的制造成本。
具体实施方式
下面结合具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
具体实施例1
首先，以纯铜作为基体，将其投入上引连铸炉的铸造腔中，并向铸造腔中加入重量百分比为0.015%的锡，铸造的过程中，保证铸造腔内的温度控制在1150℃±5℃。
投入的纯铜与锡在铸造腔中熔化形成熔融状态的铜锡合金溶液，该铜锡合金溶液的表面覆盖有覆盖剂，此处覆盖剂采用的为木炭，当然还可采用如石墨磷片等类似的覆盖剂。铸造的过程中，覆盖剂的厚度保持在100mm～160mm，保证铜锡合金溶液的低氧含量。
接着保持300m/min的速度进行牵引，牵引节距保持在3.5mm左右，采用的结晶器中冷却水进水温度控制在20℃±2℃，结晶器冷却水进出水温差控制在10℃以内，牵引获得杆径为Φ22mm的上引连铸杆。
接下来对获得的上引连铸杆进行挤压，挤压模腔加热温度控制在550℃±5℃，挤压轮转速保持4.0rpm，获取杆径为Φ28mm的挤压杆；再对该挤压杆进行冷轧，获取杆径为Φ22mm的冷轧杆；然后对该冷轧杆进行冷拉成型，根据成品接触线的截面尺寸，经过4至5道次的异形拉拔，便可获取所需尺寸的成品铜锡接触线。
在上引铸造的过程中，需要定时对铸造腔中的铜锡合金溶液进行取样检测，实时地把控溶液中锡的含量，同时还需定时对铸造腔中铜锡合金溶液进行除渣，并保证覆盖剂的覆盖厚度，以保证铜锡合金溶液的低氧含量。
具体实施例2
本实施例中，仍以纯铜作为基体，向上引连铸炉的铸造腔中加入的锡的重量百分比为0.10%，铸造的过程中铸造腔内的温度控制在1180℃±5℃。投入的纯铜与锡在铸造腔中熔化形成熔融状态的铜锡合金溶液，该铜锡合金溶液表面采用覆盖剂覆盖，覆盖剂的厚度保持在100mm～160mm。
接着保持340m/min的速度进行牵引，牵引节距保持在4.5mm左右，采用的结晶器中冷却水进水温度控制在23℃±2℃，结晶器冷却水进出水温差控制在10℃以内，牵引获得杆径为Φ20mm的上引连铸杆。
接下来对获得的上引连铸杆进行挤压，挤压模腔加热温度控制在580℃±5℃，挤压轮转速保持3.5rpm，获取杆径为Φ25mm的挤压杆；再对该挤压杆进行冷轧，获取杆径为Φ20mm的冷轧杆；然后对该冷轧杆进行冷拉成型，根据成品接触线的截面尺寸，经过4至5道次的异形拉拔，便可获取所需尺寸的成品铜锡接触线。
采用上述工艺进行获取的多个成品的铜锡接触线，其导电率均大于94%IACS，抗拉强度也能够达到410Mpa至450Mpa，这些成品铜锡接触线具有晶粒组织均匀、无缺陷、导电性高、强度高等特点，各项性能均趋近于铜银合金接触线，能够替代铜银接触线使用。从制造成本方面考虑，采用该制备方法生产1吨铜锡合金接触线所需的费用远远低于生产1吨铜银合金接触线所需的费用，大大地降低了接触线的制造成本。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种超低锡铜锡接触线的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）以纯铜作为基体，将其投入上引连铸炉的铸造腔中，并向所述铸造腔中加入重量百分比为0.008%～0.15%的锡，得到熔融状态的铜锡合金熔液，铸造过程中保证所述铸造腔中的温度控制在1145℃～1190℃，所述铜锡合金熔液的表面覆盖有覆盖剂，所述覆盖剂的厚度为100mm～160mm；
（2）以280m/min～350m/min的速度牵引获得杆径为Φ20mm～Φ25mm的上引连铸杆，牵引节距控制在3.0mm～5.0mm，在上引过程中，定时对所述铸造腔的铜锡合金熔液进行除渣处理，并保证所述覆盖剂的厚度控制在100mm～160mm；
（3）将经所述步骤（2）获取的所述上引连铸杆进行挤压，挤压模腔加热温度控制在500℃～600℃，挤压轮转速控制在3.5rpm～4.5rpm，获取杆径为Φ20mm～Φ30mm的挤压杆；
（4）将经所述步骤（3）获取的所述挤压杆进行冷轧，获取杆径为Φ18mm～Φ22mm的冷轧杆；
（5）经所述步骤（4）获取的所述冷轧杆经过多道次的冷拉成型，获取所需截面尺寸的成品铜锡接触线。
2.根据权利要求1所述的超低锡铜锡接触线的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，按照重量百分比为0.015%～0.15%向所述铸造腔中加入锡。
3.根据权利要求1所述的超低锡铜锡接触线的制备方法，其特征在于，所述覆盖剂采用木炭或石墨磷片。
4.根据权利要求1所述的超低锡铜锡接触线的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，采用的结晶器中冷却水进水温度为18℃～25℃，结晶器冷却水进出水温差控制在5℃～15℃。
5.根据权利要求1所述的超低锡铜锡接触线的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，所述冷轧杆经过4至5道次的异形拉拔后，获取所需截面尺寸的成品铜锡接触线。
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