包铜的钢质架空线及其制造方法技术

在包铜的钢质架空线中，由钢导线形成的芯线的外周表面被铜或铜合金包覆层覆盖，包覆层占包铜钢架空线横截面面积的４５—７５％，芯线和包覆层由冶金学方法牢固地结合在一起，这样即使磨掉包覆层，腐蚀也不会在它们的边界处发展。由浸渍形成法获得的复合铸棒经过热轧，从而使包覆层冶金学地结合到钢芯线上，因此可以低的成本制造具有均匀包覆层厚度的包铜的钢质架空线。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及包括钢芯线和覆盖在芯线外周表面上的铜或铜合金层的包铜的钢架空线和它的制造方法，更具体地说，是涉及一种具有高抗张强度和改善耐磨性的包铜钢架空线和它的制造方法。通常，铜线或铜合金线被用作铁路用架空线，确实希望现代的电气火车以高速运行，因此需要架空线具有提高的强度。为了增加电气火车的运行速度，首先应该增加架空线的波动传播速度，所述波动传播速度C可由下式给出C=T/ρ]]>……(1)其中T为架线张力，ρ为架空线的线密度(单位长度的重量)。由等式(1)看出，升高张力T或降低线密度ρ能增加波动传播速度C。因此，提出具有低线密度ρ和高传播速度C的铝-复合架空线作为架空线，这种电线由钢导线和加压结合在其上的铝覆盖层构成。然而，按照这种常规铝-复合架空线，目前用于其上的金属定位装置由铜合金制成，因此可能在金属定位装置和架空线的铝覆盖层之间产生电化学腐蚀，只有通过由不会与铝产生电化学腐蚀的材料制成金属定位装置才能防止这种腐蚀，然而，就成本性能而言，这种措施是不实际的。同时提出的是将铜基材料和强度比铜高的铁基材料结合起来的复合架空线，通过结合入铁基材料，改善了这种架空线的强度。由于提高了架空线的强度，架线张力T可比在常规情况中的设置得高，以提高传播速度C。然而，在这种由铁基和铜基材料构成的复合架空线中，可能在这两种材料之间造成腐蚀，实际上伴随产生了许多问题。为了防止这种腐蚀，在铁基和铜基材料之间插入一层铅或锡层(见日本专利公开第53-122786号)，然而，这层中间层的插入会降低架空线的强度，而且需要更复杂的制造工艺。进而，这些常规架空线中没有一种具有足够的耐磨性，因此，在频繁使用的铁路线上，为了提高寿命性能，希望发展具有高耐磨性的架空线。本专利技术的一个目的是提供一种与金属定位装置不产生电化学腐蚀的，耐磨性和抗腐蚀性改善的，并且有更高强度以承受更高架线张力的包铜的钢架空线。本专利技术的另一个目的是提供一种以低成本和高精度制造具有上述特性的包铜钢架空线的方法。根据本专利技术，提供了一种包括由钢导线形成的芯线和由铜或铜合金形成且覆盖在芯线外周表面的覆盖层的包铜钢架空线，包覆层占据了包铜钢架空线的横截面面积的约45%至75%，所述包覆层在冶金学上结合到芯线上。根据本专利技术的制造包铜钢架空线的方法，它包括连续将钢导线浸入熔融铜或熔融铜合金中，然后将铜或铜合金凝固以使其附着到钢导线的外周表面上，而由此获得基本由钢导线和覆盖钢导线外周表面的铜或铜合金层构成的铸棒的过程和在750至850℃温度下以轧制比为10至40%热轧所述铸棒的过程。由于根据本专利技术的包铜钢质架空线使用钢导线作为芯线，它能享有高强度和高架线张力，因此，通过使用这种架空线，可增加电气火车的运行速度。并且，由于它基本上是由钢质导线构成的，因此架空线具有高的耐磨性。此外，由于用铜或铜合金包覆层以横截面面积比为45-75%覆盖所述芯线，因此可避免与铜合金定位装置的电化学腐蚀，因此，可由常规的金属定位装置直接安装架空线，同时，架空线能享有所要求的导电性(50%IACS(国际韧铜标准)或更高)。再者，根据本专利技术，作为芯线的钢导线和作为包覆层的铜或铜合金区域在冶金学上互相结合，因此腐蚀不能在芯线和包覆层之间的边界上发展。因此，即使边界是暴露的，例如，可防止水等物体透入边界。另外，由于钢导线和铜或铜合金冶金学地结合，可抑制包覆层在它们的边界处从芯线上分离，因此，包覆层和芯线能以足够的强度结合。根据本专利技术，在用于制造包铜的钢架空线的方法中，将作为芯线的钢质导线浸入熔融的铜或铜合金中以使熔融金属在凝固时附着在钢导线的外周表面上。这样，可获得由包覆有铜或铜合金的包铜钢质导线构成的铸棒。当然后将铸棒在预定条件下热轧时，作为芯线的钢导线和作为包覆层的铜或铜合金在冶金学上互相结合在一起，因此芯线和包覆层被牢固地结合在一起，由此，在芯线和包覆层之间可获得高的结合强度，并且可防止腐蚀在芯线和包覆层之间的边界上发展。还有，根据本专利技术，通过将钢导线浸入熔融铜或熔融铜合金中，可使它由铜或铜合金包覆，由这个方法，可以比电镀方法或类似方法成本低的情况下制造象架空线那样具有大直径并在其上具有厚的包覆层的复合导线棒。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的包铜的钢质架空线的剖视图。图2是显示架空线在磨损后的剖视图。图3是显示用于本专利技术实施例中的浸渍形成装置的示意图。图1是根据本专利技术一个实施例的包铜钢架空线的取沿其直径方向的剖视图，所述架空线在其中央部分具有由钢质导线形成的芯线1，除了相应于适配凹槽3的区域外，芯线1被包覆层2以充分均匀的厚度覆盖。包覆层2由铜或铜合金形成，并在包覆层2的外周表面形成一对V形凹槽3以在架空线的轴向方向上延伸。凹槽3由金属定位装置(没有显示)夹持住，由此悬空架空线。钢质导线被用作芯线1以改善架空线的耐磨性以及其强度。可使用任何类型的钢作为钢导线，然而，如果钢导线的强度太高，在其制造过程或架线期间，架空线将很难处理。因此，钢导线材料最好应具有含碳量为0.35%或更小(重量百分数)，如果碳含量高于0.35%(重量百分数)，则钢导线的强度太高，以致于在例如通过所谓的浸渍形成方法对复合导线的制造过程中，缩短了修边模的寿命。铜或铜合金被用作包覆层2以保证达到架空线所需的导电性和防止与金属定位装置产生电化学腐蚀。由铜或铜合金构成的包覆层2占据了全部包铜钢质架空线横截面面积的45-75%。如果包覆层2的覆盖比为45%或更小，其厚度小于在复合导线中切割的凹槽3的预定深度，结果使钢芯线1由凹槽3暴露在外。如果包覆层2的覆盖比超过75%，芯线部分自然地变得太小，以致于减小了耐磨性的改善效果，因此，包覆层2的覆盖比调整至横截面面积比为45-75%(包覆层的横截面面积与整个架空线的横截面面积之比)。为了使用这种包铜的钢质复合导线作为架空线，其导电性应为50%IACS或更高(与退火纯铜的导电性为100%相比)。因此，在各种条件下，包括钢和铜或铜合金的类型，应选择一定的覆盖比等以使其导电性为50%或更大。上述铜合金可以是含有包括Ag、Zr、Cr、Sn和P的那些元素中至少一种元素的铜合金，其含量为约0.3%(重量百分数)。通过使用这种铜合金，可改善包覆层2的耐热性。本专利技术的特征在于，作为芯线1的钢质导线和作为包覆层2的铜或铜合金区域由冶金学方法彼此结合，在以后将详细描述的用于制造复合导线的方法中，其中将包覆层用冶金学方法结合到芯线上，采用例如所谓的浸渍形成方法，将钢导线浸入熔融的铜或熔融的铜合金中，并热轧如此得到的包铜铸钢棒，通过调整铜导线浸在熔融铜中的时间，可调节包覆层2的厚度。在复合导线中，其中包覆层用冶金学方法结合到芯线上，原子在钢导线和铜或铜合金区域之间的界面处扩散，从而保证了很牢固的结合，因此，即使例如沿其径向在复合导线上施加压力，也不能将钢导线和铜或铜合金区域分开，这个结果同样适用于当复合导线受到拉伸断裂应力或弯曲应力的时候。因此，即使架空线被磨损掉而使钢芯线1暴露在外(如图2所示)，也可防止水或类似物质透过芯线1和铜或铜合金包覆层2之间的边界，由此使边界区域不会被优先腐蚀。如果钢导线暴露在外，它会受到腐蚀而使架空线有轻微的损伤，然而，这种损伤的程度低于归因于擦伤和由导电弓架滑动而引起的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包铜的钢质架空线，其特征在于它包括：由钢质导线形成的芯线；由铜或铜合金形成的覆盖在所述芯线外周表面的包覆层，所述包覆层占据此包铜的钢质架空线横截面面积的４５至７５％，并且它被冶金学地结合在所述芯线上。

【技术特征摘要】
JP 1987-7-10 171252/198;JP 1987-7-11 173360/19871.一种包铜的钢质架空线，其特征在于它包括由钢质导线形成的芯线；由铜或铜合金形成的覆盖在所述芯线外周表面的包覆层，所述包覆层占据此包铜的钢质架空线横截面面积的45至75%，并且它被冶金学地结合在所述芯线上。2.根据权利要求1所述的包铜的钢质架空线，其特征在于所述钢导线的碳含量为0.35%或更小(重量%)。3.根据权利要求1所述的包铜的钢质架空线，其特征在于所述包覆层和所述芯线通过热轧而冶金学地相互结合。4.根据权利要求3所述的包铜的钢质架空线，其特征在于所述热轧温度范围为750～850℃。5.根据权利要求3或4所述的包铜的钢质架空线，其特征在于所述热轧的轧制比范围为10%至40%。6.根据权利要求3所述的包铜的钢质架空线，其特征在于通过将所述钢导线浸渍在熔融铜或熔融铜合金中和然后使熔融金属凝固，以使熔融金属附着到所述钢导线的外周表面上而使所述芯线包覆上所述包覆层。7.根据权利要求1所述的包铜的钢质架空线，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：高山辉之，富永晴夫，横山一雄，宫内贤一，长泽广树，青木纯久，
申请(专利权)人：藤仓电线株式会社，铁道合技术研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]