CN108015247B - 一种大塑性等通道直角连铸连续挤压设备及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大塑性等通道直角连铸连续挤压设备及其工艺，其特征在于包括：纵向冲头、斜向冲头、挡块阀门、斜向冲头内阀、流通阀门、纵向冲头移动管道、铜合金液体注入管道、斜向冲头移动管道、冷却循环系统Ⅰ、接触线模具、冷却循环系统Ⅱ。本发明的挤压设备与工艺，实现了大塑性接触线的连铸连续挤压，抗拉强度和导电率可提高15%以上，实现了流程化标准生产，产品品质易控，成本低。

Description

一种大塑性等通道直角连铸连续挤压设备及其工艺

技术领域

本发明涉及一种大塑性等通道直角连铸连续挤压设备及其工艺，主要用于铜合金导电材料的连续化生产。

背景技术

随着电子信息技术的发展，对铜合金导电材料的综合使用性能要求越来越高，要求其在保持高强度（硬度）、韧性、耐磨性的同时，仍保持较高的导电性、导热性、耐寒性、无铁磁性等特性。这些优良的特性，使铜合金逐渐成为电力、信息、交通、能源、轻工及航天航空等高科技领域中使用的重要金属材料。很多场合很少以纯铜的形式应用，这是因为纯铜的强度较低( 230～300 MPa)，冷加工后虽然可以达到400 MPa，但伸长率仅为2%，在加热或一定温度下使用时，其强化效果很容易消失。所以，纯铜仅能应用于受力不大的电力、电器、电子的导电体、散热体、装饰件等。在保持纯铜的一些优良性能的前提下，尽可能提高铜的强度(硬度)和耐磨性，随即高强度高导电性铜合金逐渐被研发出来。

目前高速电气化铁路采用Cu-Mg、Cu-Sn合金接触线，该类线材均是以丧失导电率为前提的。Cu-Cr-Zr接触线还处实验室阶段或小批量试验阶段，虽在原有基础止的有一定幅度的提高，但提高幅度有限，而采用一种大塑性等通道直角连铸连续挤压设备及其工艺生产的线材，可以大大增强线材的抗拉强度，而且保持较高的导电率，克服此类其他合金材料生产控制困难、成本高、大批量生产质量不稳定等难点，兼具高安全系数，高抗拉强度以及高导电性的特点，满足未来高速铁路线材发展要求。

目前，中国已成为了世界电气化铁路大国，根据我国《中长期铁路网规划》，到2020年，全国铁路营业里程达到10万公里，电气化率达到50%，运输能力满足国民经济和社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。

采用一种大塑性等通道直角连铸连续挤压设备及其工艺生产的线材不仅能满足电气化铁路接触线等产品单件重量大于1吨的要求，解决了困扰国内同行业的重大技术难题，有重大的工业推广价值，填补国内该新型复合材料生产工艺的一项空白，对于推动铜加工行业的技术进步和自主创新能力的建设有不可估量的现实意义。

接触线强度的提高，将为我国高速铁路接触网设计提供了更安全更广阔的空间。导电性能的提升也会节省大量电能。同时在生产、试验、施工、运行等方面将会产生相应的自主创新科研成果，极大地促进了我国高速接触网技术的发展。新产品研发极大促进了装备技术的进步，工厂的生产装备进行了升级换代，整体生产水平得到了提高。

然而，传统的接触线生产方式生产周期长，由于是一炉一铸，长度重量和形状都受到限制，且真空生产成本高、产量小，很难建立连续化工业生产规模。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种大塑性等通道直角连铸连续挤压设备及其工艺，实现了大塑性接触线的连铸连续挤压，不受长度和尺寸控制，实现了流程化标准生产，产品品质易控，成本低。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种大塑性等通道直角连铸连续挤压设备，纵向冲头、斜向冲头、挡板阀门、斜向冲头内阀门、流通阀门、纵向冲头移动管道、铜合金液体注入管道、斜向冲头移动管道、冷却循环系统Ⅰ、接触线模具、冷却循环系统Ⅱ；所述铜合金液体注入管道通过流通阀门与纵向冲头移动管道连接，铜合金液体注入管道通过斜向冲头内阀门与斜向冲头移动管道连接；所述挡板阀门位于直接与铜合金液体注入管道连通的流通阀门和与斜向冲头移动管道连通的流动阀门之间；所述冷却循环系统Ⅰ用于冷却铜合金液体，冷却循环系统Ⅱ用于冷却接触线模具。

本发明还提供了大塑性等通道直角连铸连续挤压工艺，其特征在于包括：

（a）铜合金液体从铜合金液体注入管道流入，在纵向冲头的压力作用下，铜合金液体向下运动，在纵向冲头向下运动时，挡板阀门与斜向冲头内阀门开启，其余阀门关闭，纵向冲头提供铜合金液体向下移动的压力，斜向冲头移动管道内开始注入铜合金液体；

（b）当纵向冲头做回复运动时，斜向冲头开始向前运动，挡板阀门与斜向冲头内阀门关闭，其他阀门开启，挡板阀门上方开始注入铜合金液体，斜向冲头继续提供铜合金液体向下移动的压力，往复循环，实现铜合金液体的连续向下移动；

（c）铜合金液体移动至冷却循环系统Ⅰ的作用段时，铜合金液体的凝固速度加快，凝固后的铜杆直接引入直角通道，实现直角挤压，挤压后直接通过接触线模具，在冷却循环系统Ⅱ作用下拉制为成品接触线，实现铜合金接触线的连续生产。

进一步地，其中铜合金的进入量由铜合金液体注入管道（3）的阀门控制。

进一步地，其中两个斜向冲头（6）成120°夹角，且共同前进时合作用力向下。

进一步地，其中铜合金的连铸杆产量由冲头功率控制。其中纵向冲头（1）向下运动速率为0.2-0.5m/min,挤压出料速率为1-2m/min。

铜合金液体从铜合金液体注入管道流入，在纵向冲头的压力作用下。铜合金液体向下运动，在纵向冲头向下运动时，挡板阀门与斜向冲头内阀门开启，其余阀门关闭。纵向冲头提供铜合金液体向下移动的压力，斜向冲头管道内开始注入铜合金液体。当纵向冲头做回复运动时，斜向冲头开始向前运动，挡板阀门与斜向冲头内阀门关闭，其他阀门开启，挡板阀门上方开始注入铜合金液体。斜向冲头继续提供铜合金液体向下移动的压力，往复循环，实现铜合金液体的连续向下移动，最终实现连铸。在下方冷却循环系统的作用下，加快铜合金液体的凝固速度，凝固后的铜杆直接引出，放入连续挤压机，实现直角挤压，挤压杆直接通过拉拔机，拉制为成品接触线，实现铜合金接触线的连续生产。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

（1）以现有工艺生产的铜镁合金接触线CTMH150为例，抗拉强度最高达到560Mpa左右，导电率是高达到65%IACS左右，若采用本方案，抗拉强度和导电率可提高15%以上，抗拉强度可以达到 645Mpa左右，导电率是高达到75%IACS左右。采用本工艺的优势非常明显。

（2）本发明的挤压设备与工艺，实现了大塑性接触线的连铸连续挤压，相比现有技术，不受长度和尺寸控制，实现了流程化标准生产，产品品质易控，成本低。

附图说明

图1是本发明的大塑性等通道直角连铸连续挤压工艺的实施例示意图。

附图标记：

1纵向冲头

2纵向冲头移动管道

3铜合金液体注入管道

4流通阀门

5挡块

6斜向冲头

7斜向冲头移动管道

8冷却循环系统Ⅰ

9接触线模具

10冷却循环系统Ⅱ

11接触线成品

12挡板阀门

13斜向冲头内阀门。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例的大塑性等通道直角连铸连续挤压设备，包括：纵向冲头1、斜向冲头6、挡板阀门12、斜向冲头内阀门13、流通阀门4、纵向冲头移动管道2、铜合金液体注入管道3、斜向冲头移动管道7、冷却循环系统Ⅰ8、接触线模具9、冷却循环系统Ⅱ 10；所述铜合金液体注入管道3通过流通阀门4与纵向冲头移动管道2连接，铜合金液体注入管道3通过斜向冲头内阀门13与斜向冲头移动管道7连接；所述挡板阀门12位于直接与铜合金液体注入管道3连通的流通阀门4和与斜向冲头移动管道7连通的流动阀门之间；所述冷却循环系统Ⅰ8用于冷却铜合金液体，冷却循环系统Ⅱ 10用于冷却接触线模具9。两个斜向冲头6成120°夹角，且共同前进时合作用力向下。

本实施例的大塑性等通道直角连铸连续挤压工艺，使用上述的大塑性等通道直角连铸连续挤压设备，包括：

（a）铜合金液体从铜合金液体注入管道3流入，在纵向冲头1的压力作用下，铜合金液体向下运动，在纵向冲头1向下运动时，挡板阀门12与斜向冲头内阀门13开启，其余阀门关闭，纵向冲头1提供铜合金液体向下移动的压力，斜向冲头移动管道7内开始注入铜合金液体；

（b）当纵向冲头1做回复运动时，斜向冲头6开始向前运动，挡板阀门12与斜向冲头内阀门13关闭，其他阀门开启，挡板阀门12上方开始注入铜合金液体，斜向冲头6继续提供铜合金液体向下移动的压力，往复循环，实现铜合金液体的连续向下移动；

（c）铜合金液体移动至冷却循环系统Ⅰ的作用段时，铜合金液体的凝固速度加快，凝固后的铜杆直接引入连续挤压机，实现直角挤压，挤压后直接通过接触线模具9，在冷却循环系统Ⅱ 10作用下拉制为成品接触线，实现铜合金接触线的连续生产。

铜合金的连铸杆产量由冲头功率控制。其中纵向冲头1向下运动速率为0.2-0.5m/min,挤压出料速率为1-2m/min。

现有工艺生产的铜镁合金接触线CTMH150为例，抗拉强度最高达到560Mpa左右，导电率是高达到65%IACS左右，若采用本实施例的方法和设备，抗拉强度和导电率可提高15%以上，抗拉强度可以达到645Mpa左右，导电率是高达到75%IACS左右。采用本工艺的优势非常明显。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.大塑性等通道直角连铸连续挤压工艺，使用一种大塑性等通道直角连铸连续挤压设备，所述设备包括纵向冲头（1）、斜向冲头（6）、挡板阀门（12）、斜向冲头内阀门（13）、流通阀门（4）、纵向冲头移动管道（2）、铜合金液体注入管道（3）、斜向冲头移动管道（7）、冷却循环系统Ⅰ（8）、接触线模具（9）、冷却循环系统Ⅱ（10）；所述铜合金液体注入管道（3）通过流通阀门（4）与纵向冲头移动管道（2）连接，铜合金液体注入管道（3）通过斜向冲头内阀门（13）与斜向冲头移动管道（7）连接；所述挡板阀门（12）位于直接与铜合金液体注入管道（3）连通的流通阀门（4）和与斜向冲头移动管道（7）连通的流动阀门之间；所述冷却循环系统Ⅰ（8）用于冷却铜合金液体，冷却循环系统Ⅱ（10）用于冷却接触线模具（9），其特征在于所述工艺包括：

（a）铜合金液体从铜合金液体注入管道（3）流入，在纵向冲头（1）的压力作用下，铜合金液体向下运动，在纵向冲头（1）向下运动时，挡板阀门（12）与斜向冲头内阀门（13）开启，其余阀门关闭，纵向冲头（1）提供铜合金液体向下移动的压力，斜向冲头移动管道（7）内开始注入铜合金液体；

（b）当纵向冲头（1）做回复运动时，斜向冲头（6）开始向前运动，挡板阀门（12）与斜向冲头内阀门（13）关闭，其他阀门开启，挡板阀门（12）上方开始注入铜合金液体，斜向冲头（6）继续提供铜合金液体向下移动的压力，往复循环，实现铜合金液体的连续向下移动；

（c）铜合金液体移动至冷却循环系统Ⅰ的作用段时，铜合金液体的凝固速度加快，凝固后的铜杆直接引入连续挤压机，实现直角挤压，挤压后直接通过接触线模具（9），在冷却循环系统Ⅱ（10）作用下拉制为成品接触线，实现铜合金接触线的连续生产。

2.根据权利要求1所述的大塑性等通道直角连铸连续挤压工艺，其中铜合金的进入量由铜合金液体注入管道（3）的阀门控制。

3.根据权利要求1所述的大塑性等通道直角连铸连续挤压工艺，其中两个斜向冲头（6）成120°夹角，且共同前进时合作用力向下。

4.根据权利要求1所述的大塑性等通道直角连铸连续挤压工艺，其中铜合金的连铸杆产量由冲头功率控制。

5.根据权利要求4所述的大塑性等通道直角连铸连续挤压工艺，其中纵向冲头（1）向下运动速率为0.2-0.5m/min，挤压出料速率为1-2m/min。

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