CN1210421C - 铜镁合金绞线的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铜镁合金绞线的制造方法。铜镁合金绞线应用于高速电气化铁路接触网作为承力索和吊弦线使用。其特点是铜镁合金材料中铜含量＞99%，镁含量0.45～0.55%。其生产工艺为：熔炼铜镁合金制成中间合金→熔炼中间合金、上引连铸制成杆坯→冷轧→拉丝→复绕绞线。本方法采用二次熔炼结合上引连铸，使铜镁合金元素在铜液中保证均匀性和稳定性。因此铜镁合金绞线具有强度高、截面小、重量轻、载流性能好、过载能力大、热稳定性能好、弹性好、少维修等特点。

Description

铜镁合金绞线的制造方法

技术领域：

本发明涉及一种铜镁合金绞线的制造方法。应用于高速电气铁路接触网作为承力索和吊弦线使用。

背景技术：

目前，在铁路的电气化建设中，用于载流承力索和吊弦线有采用镀锌铁丝制作，有采用铝包铁(钢)丝制作，有采用铜包钢制作，还有采用硬纯铜制作。它们各自存在许多不足。现分述如下：

1、用镀锌丝制作绞线，其镀锌层极易在大气中腐蚀而生锈，既影响使用寿命，又影响使用性能，一般在三个月至一年就需要更换，而且在更换时，工人需悬空作业，因而，更换维护劳动强度大，维护费用高，且导电性能也差，影响列车的安全运行。已逐渐被淘汰。

2、用铝铁(钢)丝制作的绞线，由于铝的抗腐蚀性强，用铝包铁丝制作的承力索经久耐用，可大大降低承力索的更换维修费用。但也存在因铝存在机械性能较差，在碱性或酸性环境下的抗腐蚀能力也较差，为防止铜铝间的电化学腐蚀致使接触网结构复杂等问题而影响其使用。

3、用铜包钢丝制作绞线，虽说具有较高的抗拉强度，但承力索的弹性较差，单丝表面硬度较低，施工放线过程中易发生刮铜漏钢现象，在超载过流时产生局部放电。因而也影响其正常使用。

4、用硬纯铜制作的铜绞线整绳机械强度和耐热动态冲击性能较差，则需采用截面较大的绞线，且耐腐蚀性差。而大截面铜绞线重量重，成本高，弹性差，强度小，允许工作温度低，载流性能差，过载能力小，热稳定性差。很难适应高速电气化铁路接触网作力承力索的吊弦线的要求。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种耐腐蚀性好、弹性好、强度高、截面小、过载能力大、热稳定性能好的高速电气化铁路接触网用承力索和吊弦用铜镁合金绞线的制造方法。

本发明的技术内容是：一种铜镁合金绞线的制造方法，材料中铜含量＞99％，镁含量在0.45％～0.55％，其特点是其工艺步骤为：

——按配比取铜锭、镁锭加入真空炉中，加热至1050℃-1200℃，冷却结晶后形成铜镁合金固熔体作为中间合金待用；

——根据投料量取上述铜镁合金固熔体连续加入中频炉中，加热至1050℃-1150℃，熔炼成铜镁合金熔液，再采用上引连铸的方法制成铜镁合金杆坯；

——将上述铜镁合金杆坯置于轧机上进行多道次轧制；

——将轧制后的铜镁合金杆置于拉丝机上进行连续多道次拉丝；

——绞线成盘  单线在绞合前先预扭受力变形，后制成绞线盘，绞线盘上各相邻层绞线绞向相反，最外层为右向。

铜镁合金绞线由于合金强化作用，制作的电气化铁路承力索和吊弦，其耐腐蚀性好，机械强度远高于纯铜绞线，载流性能好，过载能力大，热稳定性好，其单线强度比纯铜单线强度高约1.5倍，因而可经受过负荷冲击。工作稳定可靠。使用寿命长。在满足同样拉断率及设计载流量要求的条件下，采用铜镁合金绞线代替纯铜绞线承力索的截面积可减少30％左右。尽管铜镁合金绞线价格比纯铜绞线高20％左右，但按架设长度计算，每吨公里成本比纯铜绞线仍可降低约7～8％。因此，采用小截面的高强度铜镁合金绞线代替纯铜绞线做接触网线索不但可减少截面和减轻自重，使接触网轻型化，还可改善接触网的弹性，为用户降低造价。

附图说明：

图1为本发明的生产工艺流程图。

具体实施方式：

铜美合金绞线为同心式绞线，各相邻层的绞向相反，最外层为右向。材料采用铜镁合金制造。铜含量＞99％，镁含量0.45～0.55％。生产工艺如图1。

(1)熔炼连铸

采用二次熔炼结合上引连铸，使铜镁合金元素在铜液中保证均匀性和稳定性。

众所周知，镁是非常活泼的金属，熔点、沸点低、密度低，极度易氧化，熔炼时难被控制易挥发，造成合金成份控制难度大。采用上引连铸的生产工艺，让合金材料从熔化到铸杆引出的全过程都在与空气隔绝的条件下完成，使镁在全过程中仅有少量被氧化，绝大部分熔入铜的基体中，冷却结晶后形成固熔体，实现了固熔强化和合金成份的稳定。

操作步骤为：首先，利用真空炉进行铜镁合金的熔炼制成中间合金；再利用中频炉采用上引连铸的方法，利用中频炉在工作时电流对流的原理，将铜镁中间合金进行二次熔炼、上引连铸制成合金杆，达到了合金成份的均匀性。在连铸时铜镁合金在熔溶升温时保护扩散脱氧，用“木炭隔氧”，在溶液温度达到规定要求时，将结晶器直接伸入溶液内，连续上引抽拉，并用“水隔套冷却”。用该工艺生产出的铜镁合金杆直接经过冷加工制成的铜镁合金绞线，材质成份中含镁量达到规定要求。

(2)冷轧

对铜杆进行多道次轧制，改善杆坯的铸造组织缺陷。

上引连铸的合金铜杆，如直接进行拉丝，拉制过程中很容易产生断线。因此采用Y型轧机对合金铜杆进行多次轧制，改善杆坯的铸造组织缺陷。同时获得拉制理想杆坯，保证了铜镁合金绞线单丝拉制质量。

(3)拉丝

合理配模工艺，确定拉制道次及道次加工率，优化模孔区域的结构尺寸和工作角度是拉丝要解决的关键问题。

由于铜镁合金杆坯的强度高，拉线时易断头，采用连续拉丝的加工方法，保证了合金单线的拉丝质量。

(4)绞线成盘

采用预扭生产工艺，解决了产品的散股现象。

由于铜镁合金的强度是纯铜的1.5倍，产品在绞制后剪头后出现散股的问题，为此，采用使单线在绞合前先受力变形，采用预扭的生产工艺，较好的解决了产品的散股现象。同时，严格控制预扭张力，解决了产品在绞制过程中的断线或跳线的缺陷。

实施例1：

1、取铜锭24.75Kg，镁锭0.1125Kg，加入真空炉中，加热至1050～1200℃，冷却结晶后形成铜镁合金固熔体作为中间合金待用。

2、根据投料量取上述铜镁合金固熔体连续加入中频炉中，加热至1050℃，熔炼成铜镁合金熔液，再采用上引连铸的方法制成铜镁合金杆。

3、将上述铜镁合金杆置于轧机上进行多道次轧制。

4、将轧制后的合金杆置于拉丝机上进行连续多道次拉丝。

5、绞线成盘。单线在绞合前先预扭受力变形，后制成绞线。铜美合金绞线为同心式绞线，各相邻层的绞向相反，最外层为右向。

实施例2：

1、取铜锭24.75Kg，镁锭0.1375Kg，加入真空炉中，加热至1200℃，冷却结晶后形成铜镁合金固熔体作为中间合金待用。

2、根据投料量取上述铜镁合金固熔体连续加入中频炉中，加热至1100℃，熔炼成铜镁合金溶液，再采用上引连铸的方法制成铜镁合金杆。

其余同实施例1。

实施例3：

1、取铜锭24.75Kg，镁锭0.125Kg，加入真空炉中，加热至1150℃，冷却结晶后形成铜镁合金固熔体作中间合金待用。

2、根据投料量取上述铜镁合金固熔体连续加入中频炉中，加热至1150℃，熔炼成铜镁合金熔液，再采用上引连铸的方法制成铜镁合金杆。

其余同实施例1。

Claims (1)

1、一种铜镁合金绞线的制造方法，材料中铜含量＞99％，镁含量在0.45％～0.55％，其特征在于其工艺步骤为：

——按配比取铜锭、镁锭加入真空炉中，加热至1050℃-1200℃，冷却结晶后形成铜镁合金固熔体作为中间合金待用；

——根据投料量取上述铜镁合金固熔体连续加入中频炉中，加热至1050℃-1150℃，熔炼成铜镁合金熔液，再采用上引连铸的方法制成铜镁合金杆坯；

——将上述铜镁合金杆坯置于轧机上进行多道次轧制；

——将轧制后的铜镁合金杆置于拉丝机上进行连续多道次拉丝；

——绞线成盘单线在绞合前先预扭受力变形，后制成绞线盘，绞线盘上各相邻层绞线绞向相反，最外层为右向。