CN108160963A - 电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铜杆生产工艺领域，具体涉及一种电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法。本发明包括以下步骤：以纯度为99.957%以上的电解铜为原料，将电解铜预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面保证熔化时的隔氧状态，并经在线除气、脱氧、搅拌，通过陶瓷结晶器过滤，采用牵引机组经过上引拉拔、反推、停止过程上引铜杆。本发明的目的在于克服现有技术中生产的电气化铁道接触网承力索用铜杆强度较低的不足，提供了一种电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法。

Description

电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法
技术领域
本发明属于铜杆生产工艺领域，更具体地说，涉及一种电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法。
背景技术
铜线杆是生产电线电缆，漆包线，电子线等铜线材的必需坯料，而铜线材是电子，电气及通讯等工业的重要基础材料之一。随着世界电子电信的发展，电线电缆，漆包线及电子线等行业对铜线材的需求也高速的增长，因而带动铜线杆的需求越来越大，对其质量要求也越来越高。
当前，随着国内电气化铁路的高速发展，对相关配套设备器件及材料的需求呈现爆发式增长。接触线作为电气化铁路必不可少的器件，近年来市场需求大幅增加。目前国内电气化铁路接触网承力索铜杆的需求量约为1000～1500吨/年的需求量。未来随着新增电气化铁路里程及铁路电气化改造，需求量将进一步释放。
但是，现有技术中生产的电气化铁道接触网承力索用铜杆往往存在强度较低的不足，因此如何生产出电气化铁道接触网承力索用的高强度铜杆，是现有技术中需要解决的技术问题。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中生产的电气化铁道接触网承力索用铜杆强度较低的不足，提供了一种电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法，包括以下步骤：以纯度为 99.957％以上的电解铜为原料，将电解铜预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面保证熔化时的隔氧状态，并经在线除气、脱氧、搅拌，通过陶瓷结晶器过滤，采用牵引机组经过上引拉拔、反推、停止过程上引铜杆。
作为本发明更进一步的改进，熔炼炉的温度为1150℃-1155℃。
作为本发明更进一步的改进，上引铜杆的节距为0.2mm，上引拉拔速度为50mm/s，反推距离为0.5mm，反推速度为5mm/s，停止时间为0.2s，引杆直径Ф12.5mm-Ф30mm℃。
作为本发明更进一步的改进，上引铜杆使用的结晶器为石墨材质；石墨结晶器表面镀铬，镀铬层的厚度为0.05-0.2mm。
作为本发明更进一步的改进，所述铜杆的导电率大于102％IACS，延伸率大于40％，布氏硬度大于HB70。
作为本发明更进一步的改进，所述熔炼炉为感应电炉，在熔炼炉底部设置透气砖，并向透气砖输送N2。
作为本发明更进一步的改进，铜液表面覆盖的木炭和石墨鳞片的厚度大于等于15cm。
作为本发明更进一步的改进，电解铜在熔炼装置中熔化时向铜液中添加0.03-0.08wt％的银元素，然后向铜液施加脉冲电压25～36V，脉冲电流强度4000～5000A，脉冲频率 20000～30000Hz的脉冲电流。
作为本发明更进一步的改进，所述铜杆的抗拉强度大于等于390MPA。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
本发明制备的铜杆作为电气化铁路承力索之制造材料，通过工艺优化，使铜杆不仅保证良好的导电性能，同时抗拉强度达到390MPA以上，保证良好的强度以适合工况需要。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。
本发明的电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法，包括以下步骤：以纯度为 99.957％以上的电解铜为原料，将电解铜预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面保证熔化时的隔氧状态，并经在线除气、脱氧、搅拌，通过陶瓷结晶器过滤，采用牵引机组经过上引拉拔、反推、停止过程上引铜杆。
其中，熔炼炉的温度为1150℃-1155℃。上引铜杆的节距为0.2mm，上引拉拔速度为50mm/s，反推距离为0.5mm，反推速度为5mm/s，停止时间为0.2s，引杆直径Ф12.5mm-Ф30mm℃。上引铜杆使用的结晶器为石墨材质；石墨结晶器表面镀铬，镀铬层的厚度为 0.05-0.2mm。铜杆的导电率大于102％IACS，延伸率大于40％，布氏硬度大于HB70。熔炼炉为感应电炉，在熔炼炉底部设置透气砖，并向透气砖输送N2。铜液表面覆盖的木炭和石墨鳞片的厚度大于等于15cm。
现有技术中生产的电气化铁道接触网承力索用铜杆往往存在强度较低的不足，有必要通过加入合金元素来大幅度提高其强度，如日本开发的Cu-Ni-Si系铜合金材料强度虽已达到 550MPa以上，但合金强化往往伴随导电性的降低，而导电性对铜杆来说是最重要的性能指标。处理好两者的矛盾，研制出一种强度较纯铜提高一倍甚至以上的高强铜杆，对于现有电工产业发展具有重要的意义。在以上相对成熟工艺的基础上，本发明还做出以下改进：电解铜在熔炼装置中熔化时向铜液中添加0.03-0.08wt％的银元素，然后向铜液施加脉冲电压25～36V，脉冲电流强度4000～5000A，脉冲频率20000～30000Hz的脉冲电流，其中，铜和银的合金在特定参数脉冲电流的作用下，抗拉强度大大提升，经试验证明，经过以上处理后，生产出的铜杆抗拉强度大于等于390MPA。
本发明中，采用感应电炉熔炼工艺，在熔炼炉底部设置透气砖，通过向透气砖输送N2，解决了传统熔炼炉脱氧不充分的问题，实现高效脱氧。熔炼炉、隔仓和保温炉中的铜液，通过覆盖木炭、石墨鳞片等方法隔绝空气，木炭采取进口木炭，并控制粒度，采取不同粒度混合使用，多重立体组合，达到铜液表面完全覆盖，石墨鳞片采用高纯度小粒度，并达到厚度为15cm以上的覆盖，实现高效脱氧。
本发明制备的铜杆作为电气化铁路承力索之制造材料，通过工艺优化，使铜杆不仅保证良好的导电性能，同时抗拉强度达到390MPA以上，保证良好的强度以适合工况需要。
实施例1
本实施例中，电解铜在熔炼装置中熔化时向铜液中添加0.05wt％的银元素，然后向铜液施加脉冲电压25～36V，脉冲电流强度4000A，脉冲频率25000Hz的脉冲电流，经检测，生产出的铜杆抗拉强度约为410MPA。
实施例2
本实施例中，电解铜在熔炼装置中熔化时向铜液中添加0.08wt％的银元素，然后向铜液施加脉冲电压25～36V，脉冲电流强度5000A，脉冲频率30000Hz的脉冲电流，经检测，生产出的铜杆抗拉强度约为450MPA。
实施例3
本实施例中，电解铜在熔炼装置中熔化时向铜液中添加0.03wt％的银元素，然后向铜液施加脉冲电压25～36V，脉冲电流强度4500A，脉冲频率20000Hz的脉冲电流，经检测，生产出的铜杆抗拉强度约为397MPA。

Claims (9)

1.电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法，其特征在于包括以下步骤：以纯度为99.957%以上的电解铜为原料，将电解铜预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面保证熔化时的隔氧状态，并经在线除气、脱氧、搅拌，通过陶瓷结晶器过滤，采用牵引机组经过上引拉拔、反推、停止过程上引铜杆。
2.根据权利要求1所述的电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法，其特征在于：熔炼炉的温度为1150℃-1155℃。
3.根据权利要求1所述的电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法，其特征在于：上引铜杆的节距为0.2mm，上引拉拔速度为50mm/s，反推距离为0.5mm，反推速度为5mm/s，停止时间为0.2s，引杆直径Ф12 .5mm-Ф30mm℃。
4.根据权利要求1所述的电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法，其特征在于：上引铜杆使用的结晶器为石墨材质；石墨结晶器表面镀铬，镀铬层的厚度为0.05-0.2mm。
5.根据权利要求1所述的电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法，其特征在于，所述铜杆的导电率大于102％IACS，延伸率大于40％，布氏硬度大于HB70。
6.根据权利要求1所述的电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法，其特征在于：所述熔炼炉为感应电炉，在熔炼炉底部设置透气砖，并向透气砖输送N2。
7.根据权利要求1所述的电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法，其特征在于：铜液表面覆盖的木炭和石墨鳞片的厚度大于等于15cm。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法，其特征在于：电解铜在熔炼装置中熔化时向铜液中添加0.03-0.08wt％的银元素，然后向铜液施加脉冲电压25~36V，脉冲电流强度4000~5000A，脉冲频率20000~30000Hz的脉冲电流。
9.根据权利要求8所述的电气化铁道接触网承力索用高强度铜杆的生产方法，其特征在于：所述铜杆的抗拉强度大于等于390MPA。
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