CN108198667A - 用于高速铁路和地铁接触网的高强度软铜绞线的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于高速铁路和地铁接触网的高强度软铜绞线的制备方法，其特征在于包括：所述高强度软铜绞线用于高速铁路和地铁接触网中的锚段关节及道岔处的电气连接、横向电连接、接地连接；所述软铜绞线具有由多根单股绞线复绞而成的多层结构，其中软铜绞线外层为15根单股绞线，软铜绞线中层为9根单股绞线，软铜绞线内层为3根单股绞线；所述单股绞线具有由多根软铜单丝绞合而成的双层结构，其中单股绞线外层为9根软铜单丝，单股绞线内层为3根软铜单丝。本发明通过优化拉丝工艺和软铜绞线层级结构，进一步提高软铜绞线的抗拉强度和导电率。

Description

用于高速铁路和地铁接触网的高强度软铜绞线的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高速铁路和地铁接触网中的锚段关节及道岔处用于电气连接、横向电连接、接地连接等的高强度高导电软铜绞线，属于电气化技术领域。

背景技术

随着经济的飞速发展，电气化铁路已经向高速发展，随着机车的不断提速，高效大电流载体的作用日益凸显，现有的高速铁路和地铁接触网中所采用的软铜绞线，其作用是保证承力索和接触线之间顺利地转换电流，避免承力索的电流流经吊弦、支持装置和定位装置流向接触线，将吊弦、定位装置烧损或使承力索烧断股，所以软铜绞线的承受电流较大。

软铜绞线一般为纯铜，传统工艺生产的纯铜线抗拉强度低，机械性能差。随着机车运行次数的提高，振动频率也同时提高，用于横向电连接断线不断出现断裂，使用寿命缩短；电气连接、接地连接等在后期安装施工过程中也，使电气化铁路的维护成本提高了。本申请所要解决的问题是如何提高软铜绞线的抗拉强度和导电率。

发明内容

针对上述问题，本发明通过优化拉丝工艺和软铜绞线层级结构，进一步提高软铜绞线的抗拉强度和导电率。

本发明提供一种用于高速铁路和地铁接触网的高强度软铜绞线，所述高强度软铜绞线用于高速铁路和地铁接触网中的锚段关节及道岔处的电气连接、横向电连接、接地连接；所述软铜绞线具有由多根单股绞线复绞而成的多层结构，其中软铜绞线外层为15根单股绞线，软铜绞线中层为9根单股绞线，软铜绞线内层为3根单股绞线；所述单股绞线具有由多根软铜单丝绞合而成的双层结构，其中单股绞线外层为9根软铜单丝，单股绞线内层为3根软铜单丝。

进一步地，所述软铜绞线中铜含量在99.99%以上。

进一步地，所述软铜绞线的导电率在100%-104%之间。

进一步地，所述软铜绞线的软铜单丝的直径为φ0.68mm，抗拉强度230MPa-260MPa之间。

进一步地，所述各绞线层、软铜单丝之间具有间隙，所述间隙中填充有防腐材料。

本发明还提供一种上述的用于高速铁路和地铁接触网的高强度软铜绞线的制备方法，包括以下步骤：（1）上引熔炼铜：在工频炉中加入电解铜板，熔炼铜水温度1120℃-1200℃,表面覆木炭隔氧吸氧，水隔冷却上引连铸铜杆；

（2）等径双挤压：对步骤1得到的上引连铸杆进行等径双挤压，挤压模具加热至450℃-600℃，保温时间5-15分钟，挤压温度在500℃-650℃范围内，挤压杆的冷却温度在30℃-45℃，保证挤压杆充分冷却；

（3）Y型冷轧：将等径双挤压杆送入轧机进行冷轧，变形量50%-70%，冷却水压≤0.5MPa，牵引速度≤1200RMP,轧制杆空冷至室温；

（4）11级冷拉拔：将步骤3的产品通过11道冷拉拔，涂布油脂，每道拉拔变形量在10%-30%之间，拉拔冷却液浓度在≤10%，并保持碱性，保证表面不会严重氧化；

（5）13级冷拉拔：将步骤4的产品通过13道冷拉拔，拉拔单丝时同时在线退火，每道拉拔变形量在5%-20%之间；拉拔速度在200m/min-500m/min之间，拉拔冷却液浓度在≤10%，并保持碱性；

（6）绞合单股：将拉制后的软铜单丝，绞合成单股股线，绞合速度≤1300r/min；

（7）多股复绞：将单股绞线复绞成整股软铜绞线，牵引及收线速度≤1200r/min。

本发明公开了一种高速铁路和地铁接触网中的锚段关节及道岔处用于电气连接、横向电连接、接地连接等的高强度软铜绞线的制备方法，包括：上引连铸铜杆，等径双挤压，Y型冷轧，11级冷拉拔，13级冷拉拔，绞合单股，多股复绞。本发明的高强度软铜绞线的制备方法是通过上引连铸铜杆获得大长度的高纯度连铸铜杆；经过连续挤机进行双挤压，实现细化晶粒，提高蠕变性能；经过Y型冷轧，进一步细化晶粒；11级冷拉拔后的单丝，再进行在线退火的13级冷拉拔，拉至需要绞合的单丝直径φ0.68mm，抗拉强度达到230-260MPa。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明所述工艺方法简单，成本低廉，性能提升效果好，利用本发明方法制造的高强度软铜绞线，其单丝抗拉强度高（230-260MPa），单股绞线的拉断力为0.95-1.076KN，整体拉断力25.69-29.05KN，能够有效防止软铜绞线在施工或使用过程中被拉断，同时延长其使用寿命；

（2）制备得到的产品导电率高（100%-103%），高导电性能够高效的传导电流，减少电流的损耗，降低运营及维修成本，适合用于高速铁路和地铁接触网中的锚段关节及道岔处用于电气连接、横向电连接、接地连接等。

附图说明

图1是本发明软铜绞线的制备工艺流程。

图2是本发明软铜绞线的截面图。

附图标记：1：软铜单丝，2：单股绞线。

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。

实施例1

一种用于高速铁路和地铁接触网的高强度软铜绞线，其特征在于，所述高强度软铜绞线用于高速铁路和地铁接触网中的锚段关节及道岔处的电气连接、横向电连接、接地连接；所述软铜绞线具有由多根单股绞线复绞而成的多层结构，其中软铜绞线外层为15根单股绞线，软铜绞线中层为9根单股绞线，软铜绞线内层为3根单股绞线；所述单股绞线具有由多根软铜单丝绞合而成的双层结构，其中单股绞线外层为9根软铜单丝，单股绞线内层为3根软铜单丝。所述软铜绞线中铜含量在99.99%以上。所述软铜绞线的软铜单丝的直径为φ0.68mm。所述各绞线层、软铜单丝之间具有间隙，所述间隙中填充有MF860F防腐密封胶。

本发明还提供一种上述的用于高速铁路和地铁接触网的高强度软铜绞线的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）上引熔炼铜：在工频炉中加入电解铜板，熔炼铜水温度1120℃-1200℃,表面覆木炭隔氧吸氧，水隔冷却上引连铸铜杆；

（2）等径双挤压：对步骤1得到的上引连铸杆进行等径双挤压，挤压模具加热至550℃，保温时间10分钟，挤压温度在600℃范围内，挤压杆的冷却温度在40℃，保证挤压杆充分冷却；

（3）Y型冷轧：将等径双挤压杆送入轧机进行冷轧，变形量60%，冷却水压≤0.5MPa，牵引速度≤1200RMP,轧制杆空冷至室温；

（4）11级冷拉拔：将步骤3的产品通过11道冷拉拔，涂布油脂，每道拉拔变形量在20%，拉拔冷却液浓度在≤10%，并保持碱性，保证表面不会严重氧化；

（5）13级冷拉拔：将步骤4的产品通过13道冷拉拔，拉拔单丝时同时在线退火，每道拉拔变形量在12.5%之间；拉拔速度在350m/min之间，拉拔冷却液浓度在≤10%，并保持碱性；

（6）绞合单股：将拉制后的软铜单丝，绞合成单股股线，绞合速度1000r/min；

（7）多股复绞：将单股绞线复绞成整股软铜绞线，牵引及收线速度1000r/min。

制备得到产品经过常规测试：单丝抗拉强度260MPa，单股绞线的拉断力为1.076KN，整体拉断力29.05KN，产品导电率103%。

实施例2

一种用于高速铁路和地铁接触网的高强度软铜绞线，其特征在于，所述高强度软铜绞线用于高速铁路和地铁接触网中的锚段关节及道岔处的电气连接、横向电连接、接地连接；所述软铜绞线具有由多根单股绞线复绞而成的多层结构，其中软铜绞线外层为15根单股绞线，软铜绞线中层为9根单股绞线，软铜绞线内层为3根单股绞线；所述单股绞线具有由多根软铜单丝绞合而成的双层结构，其中单股绞线外层为9根软铜单丝，单股绞线内层为3根软铜单丝。所述软铜绞线中铜含量在99.99%以上。所述软铜绞线的软铜单丝的直径为φ0.68mm。所述各绞线层、软铜单丝之间具有间隙，所述间隙中填充有MF860F防腐密封胶。

本发明还提供一种上述的用于高速铁路和地铁接触网的高强度软铜绞线的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）上引熔炼铜：在工频炉中加入电解铜板，熔炼铜水温度1120℃-1200℃,表面覆木炭隔氧吸氧，水隔冷却上引连铸铜杆；

（2）等径双挤压：对步骤1得到的上引连铸杆进行等径双挤压，挤压模具加热至600℃，保温时间5-15分钟，挤压温度在650℃范围内，挤压杆的冷却温度在45℃，保证挤压杆充分冷却；

（3）Y型冷轧：将等径双挤压杆送入轧机进行冷轧，变形量70%，冷却水压≤0.5MPa，牵引速度≤1200RMP,轧制杆空冷至室温；

（4）11级冷拉拔：将步骤3的产品通过11道冷拉拔，涂布油脂，每道拉拔变形量在30%之间，拉拔冷却液浓度在≤10%，并保持碱性，保证表面不会严重氧化；

（5）13级冷拉拔：将步骤4的产品通过13道冷拉拔，拉拔单丝时同时在线退火，每道拉拔变形量在20%之间；拉拔速度在500m/min之间，拉拔冷却液浓度在≤10%，并保持碱性；

（6）绞合单股：将拉制后的软铜单丝，绞合成单股股线，绞合速度1300r/min；

（7）多股复绞：将单股绞线复绞成整股软铜绞线，牵引及收线速度1200r/min。

制备得到产品经过常规测试：单丝抗拉强度高230MPa，单股绞线的拉断力为0.95KN，整体拉断力25.69KN，产品导电率100%。

对比例1

与实施例1相同的制备方法，除了软铜绞线具有由多根单股绞线复绞而成的内外层结构，其中外层为9根单股绞线，内层为3根单股绞线；所述单股绞线具有由多根软铜单丝绞合而成的多层结构，其中外层为15根软铜单丝，软铜绞线中层为9根软铜单丝，软铜绞线内层为3根软铜单丝。

制备得到产品经过常规测试：单丝抗拉强度高260MPa，整体拉断力21.38KN，产品导电率102%。与实施例1对比，整体拉断力下降，推测是由于结构排布不同，导致不够紧密，使强度下降。

对比例2

将市售的铜丝用伸线机拉至φ0.68mm，然后将拉伸好的铜丝退火进入300型绞线机绞合，绞合成如实施例1所述的结构。

制备得到产品经过常规测试：单丝抗拉强度高180MPa，单股绞线的拉断力为0.65KN，整体拉断力17.12KN，产品导电率96%。与实施例1对比，强度下降，导电率下降，推测是由于制备工艺不同，未经过11级冷拉拔和13级冷拉拔而导致制备得到的铜丝强度下降，并且过度氧化导致导电性下降。

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 (6)

1.一种用于高速铁路和地铁接触网的高强度软铜绞线，其特征在于，所述高强度软铜绞线用于高速铁路和地铁接触网中的锚段关节及道岔处的电气连接、横向电连接、接地连接；所述软铜绞线具有由多根单股绞线复绞而成的多层结构，其中软铜绞线外层为15根单股绞线，软铜绞线中层为9根单股绞线，软铜绞线内层为3根单股绞线；所述单股绞线具有由多根软铜单丝绞合而成的双层结构，其中单股绞线外层为9根软铜单丝，单股绞线内层为3根软铜单丝。

2.根据权利要求1所述的用于高速铁路和地铁接触网的高强度软铜绞线，其特征在于，所述软铜绞线中铜含量在99.99%以上。

3.根据权利要求1所述的用于高速铁路和地铁接触网的高强度软铜绞线，其特征在于，所述软铜绞线的导电率在100%-104%之间。

4.根据权利要求1所述的用于高速铁路和地铁接触网的高强度软铜绞线，其特征在于，所述软铜绞线的软铜单丝的直径为φ0.68mm，抗拉强度230MPa-260MPa之间。

5.根据权利要求1所述的用于高速铁路和地铁接触网的高强度软铜绞线，其特征在于，所述各绞线层、软铜单丝之间具有间隙，所述间隙中填充有防腐材料。

6.一种制备如权利要求1-5之一所述的用于高速铁路和地铁接触网的高强度软铜绞线的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）上引熔炼铜：在工频炉中加入电解铜板，熔炼铜水温度1120℃-1200℃,表面覆木炭隔氧吸氧，水隔冷却上引连铸铜杆；

（2）等径双挤压：对步骤1得到的上引连铸杆进行等径双挤压，挤压模具加热至450℃-600℃，保温时间5-15分钟，挤压温度在500℃-650℃范围内，挤压杆的冷却温度在30℃-45℃，保证挤压杆充分冷却；

（3）Y型冷轧：将等径双挤压杆送入轧机进行冷轧，变形量50%-70%，冷却水压≤0.5MPa，牵引速度≤1200RMP,轧制杆空冷至室温；

（4）11级冷拉拔：将步骤3的产品通过11道冷拉拔，涂布油脂，每道拉拔变形量在10%-30%之间，拉拔冷却液浓度在≤10%，并保持碱性，保证表面不会严重氧化；

（5）13级冷拉拔：将步骤4的产品通过13道冷拉拔，拉拔单丝时同时在线退火，每道拉拔变形量在5%-20%之间；拉拔速度在200m/min-500m/min之间，拉拔冷却液浓度在≤10%，并保持碱性；

（6）绞合单股：将拉制后的软铜单丝，绞合成单股股线，绞合速度≤1300r/min；

（7）多股复绞：将单股绞线复绞成整股软铜绞线，牵引及收线速度≤1200r/min。