一种高强度铜合金接触线的生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种高强度铜合金接触线的生产工艺，包括以下步骤：（1）A级阴极铜在熔炼装置内连续铸造，制备上引铜杆；（2）将上引铜杆在连续挤压机内进行连续挤压制备接触线坯料；（3）采用拉拔机组制备接触线成品。本发明专利技术制备的接触线的抗拉强度大于600Mpa，满足高速铁路的接触线的使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铜合金的生产工艺，尤其涉及一种用于高速铁路接触线的高强度铜合金的生产工艺。
技术介绍
电气化铁路用接触线的作用是通过与电力机车受电弓滑板滑动摩擦直接接触向电力机车输送电流，所需导体合金要工作在电流传导、悬挂张力、运行冲击、温度变化、环境因素影响和滑板磨耗等恶劣条件下，因此要求接触线材料应具有较高的抗拉强度和电导率，并兼有较高的抗高温软化能力。随着铁路电气化的高速发展，铁路运输一再提速，对于电气化铁路用接触线性能要求越来越高。然而，导体合金的强度与导电性一般呈反函数关系，即采用特定技术提高强度则往往以牺牲电导率为代价，或者为改善电导率则往往损失强度。因此，非常需要采用特定技术能够同时获得满足铁路实际架线要求并具有良好使用性能的接触线用合金。国内外对于高速铁路用关键材料都进行了长期的基础研究和应用研究。高速铁路用接触线一般添加一些高熔点、高硬度、低固溶度的金属，如Cr、Nb、Ag 等，借助合金质点的纤维状排列，在不影响电导率的前提下来增加铜线材的强度和耐磨性。另外，日本还采用大变形强化技术，进行Cr、Nb 系铜基复合材料强化的研究工作。国内上海大学和西北工业大学提出采用定向凝固工艺来提高铜合金强度。当前，应用最广泛的接触线是纯铜、铜银合金接触线，其强度仅为350～400MPa，只适合中低速(250Km/h) 铁路，难以满足高速铁路的服役条件。德国联邦股份公司的Re330 型铜镁合金接触线较为先进，抗拉强度达503MPa，电导率为68.1％IACS，软化温度为385℃。国内引进德国的接触线材料也是铜镁合金，其强度和电导率也与上述值接近。目前国内用于满足高速铁路接触网使用的铜合金接触线主要为铜镁合金接触线和铜锡合金接触线，国内时速350千米及其以上的高速铁路使用的接触线的抗拉强度要求500Mpa以上，但是随着高速铁路时速的提高，如果抗拉强度不能进一步得到提高，将对高速铁路建设技术造成停滞。
技术实现思路
针对上述的技术问题，本专利技术提供了一种用于高速铁路接触线使用的高强度铜合金的生产工艺。为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种高强度铜合金接触线的生产工艺，其特征在于所述的铜合金接触线按重量百分比为：镁含量为0.35%，硒含量为0.05-0.10%，钴含量为0.02-0.08%，镍含量为0.02-0.08%，硅含量为0.005-0.02%，钇含量为0.005-0.05%，钪含量为0.005-0.05%，氧含量小于0.0005%，其它不可避免的杂质元素含量小于0.01%，余量为铜。所述的高强度铜合金接触线的生产工艺包括以下步骤：（1）上引连铸铜杆：以A级阴极铜、纯镁、铜硒中间合金、铜钴中间合金、铜镍中间合金、纯硅、铜钇中间合金、铜钪中间合金为原料，由熔炼装置熔炼、上引连续铸造，熔炼装置内覆盖有木炭和石墨磷片，采用牵引机组上引连续铸造铜杆；（2）连续挤压接触线坯料：以上引铜杆为原料，采用连续挤压机组的成型装置挤压制备接触线坯料；（3）拉拔成型接触线成品：采用巨型拉拔机组，将接触线坯料拉拔成150mm2截面的接触线。所述制备的高强度铜合金接触线的抗拉强度为大于600Mpa。所述步骤（1）中熔炼装置包括熔化炉和保温炉，其中熔化炉温度为1200±5℃，保温炉温度为1180±5℃；木炭的粒度为60mm-80mm，覆盖厚度150mm-200mm ；石墨磷片的覆盖厚度50mm-100mm；冷却循环水出水温度小于35℃；上引铜杆的直径为30mm，直径公差小于±0.1mm，铜杆的节距为3-3.8mm，铜杆的牵引速度为250-300mm/min。所述步骤（1）中铜硒中间合金、铜钴中间合金、铜镍中间合金、铜钇中间合金、铜钪中间合金分别是含20%硒的铜硒中间合金、含20%钴的铜钴中间合金、含20%镍的铜镍中间合金、含10%钇的铜钇中间合金、含10%钪的铜钪中间合金。所述步骤（1）中（镍+钴）总含量与硅含量的重量百分比为四比一，钇含量与钪含量的重量百分比为一比一，钴含量与镍含量的重量百分比为一比一。所述步骤（2）中的连续挤压机组的转速为2-3r/min，所述上引铜杆在连续挤压机组内进行连续挤压接触线坯料的制造，所述连续挤压接触线坯料的挤压温度大于750℃，挤压压力大于1100MPa。所述步骤（2）中所述的成型装置包括扩展模具和成型模具；所述的扩展模具为锥形模具，模角为55°，模孔工作带长度为8mm；所述的成型模具为双锥形模具，模角分别为65°和20°，模孔工作带长度为12mm。所述步骤（2）中所述的连续挤压机组的挤压轮直径为630mm、挤压轮宽度为150mm。所述步骤（2）中所述的连续挤压机组中靴座与挤压轮的间隙为0.10-0.12mm，靴座的压紧压力为20-30MPa。所述步骤（2）中所述的连续挤压机组采用含有30%的酒精水溶液对接触线坯料进行冷却，冷却后接触线坯料的温度小于45℃。所述步骤（2）中制备的接触线坯料的晶粒尺寸为0.005-0.01mm。所述步骤（2）中制备的接触线坯料为非圆形，接触线坯料截面积为750mm2-1500mm2，接触线坯料截面与接触线成品截面形状一致。所述步骤（3）中拉拔成型过程中包括5道次拉拔，拉拔总加工率为80-90%。所述步骤（3）中拉拔成型中拉拔模具的模角范围为5°-15°，拉拔模具的模孔工作带长度为7mm，同时5个道次的拉拔模具的模角依次减小。本专利技术用于高强度铜合金接触线的生产工艺具有如下有益效果：1、本专利技术制备的高强度铜合金接触线，镁含量为0.35%，硒含量为0.05-0.10%，钴含量为0.02-0.08%，镍含量为0.02-0.08%，硅含量为0.005-0.02%，钇含量为0.005-0.05%，钪含量为0.005-0.05%，氧含量小于0.0005%，其它不可避免的杂质元素含量小于0.01%，余量为铜。2、本专利技术制备的高强度铜合金接触线的抗拉强度为大于600Mpa，满足了高速铁路的使用。3、本专利技术生产工艺流程短、高效、节能；采用上引连铸技术、连续挤压技术、高精度拉拔技术等相结合。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。实施例1本实施例1用于高强度铜合金接触线的生产工艺，包括如下步骤：（1）上引连铸铜杆：以A级阴极铜、纯镁、铜硒中间合金、铜钴中间合金、铜镍中间合金、纯硅、铜钇中间合金、铜钪中间合金为原料，在熔炼装置内熔炼、上引连续铸造，熔炼装置内覆盖有木炭和石墨磷片，采用牵引机组上引连续铸造铜杆；熔炼装置中熔化炉温度为1200℃，保温炉温度为1180℃；木炭的粒度为60mm，覆盖厚度150mm；石墨磷片的覆盖厚度50mm；冷却循环水出水温度30℃；上引铜杆的直径为30mm，直径公差±0.05mm，铜杆的节距为3.5mm，铜杆的牵引速度为270mm/min。铜硒中间合金、铜钴中间合金、铜镍中间合金、铜钇中间合金、铜钪中间合金分别是含20%硒的铜硒中间合金、含20%钴的铜钴中间合金、含20%镍的铜镍中间合金、含10%钇的铜钇中间合金、含10%钪的铜钪中间合金。上引铜杆中镁含量为0.35%，硒含量为0.07%，钴含量为0.01%，镍含量为0.01%，硅含量为0.005%，钇含量为0.01%，钪含量为0.01%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度铜合金接触线的生产工艺，其特征在于所述的铜合金接触线按重量百分比为：镁含量为0.35%，硒含量为0.05‑0.10%，钴含量为0.02‑0.08%，镍含量为0.02‑0.08%，硅含量为0.005‑0.02%，钇含量为0.005‑0.05%，钪含量为0.005‑0.05%，氧含量小于0.0005%，其它不可避免的杂质元素含量小于0.01%，余量为铜；所述制备的高强度铜合金接触线的抗拉强度为大于600MPa；所述的高强度铜合金接触线的生产工艺包括以下步骤：（1）上引连铸铜杆：以A级阴极铜、纯镁、铜硒中间合金、铜钴中间合金、铜镍中间合金、纯硅、铜钇中间合金、铜钪中间合金为原料，在熔炼装置内熔炼、上引连续铸造，熔炼装置内覆盖有木炭和石墨磷片，采用牵引机组上引连续铸造铜杆；（2）连续挤压接触线坯料：以上引铜杆为原料，采用连续挤压机组的成型装置挤压制备接触线坯料；（3）拉拔成型接触线成品：采用拉拔机组，将接触线坯料拉拔成150mm2截面的接触线。

【技术特征摘要】
1.一种高强度铜合金接触线的生产工艺，其特征在于所述的铜合金接触线按重量百分比为：镁含量为0.35%，硒含量为0.05-0.10%，钴含量为0.02-0.08%，镍含量为0.02-0.08%，硅含量为0.005-0.02%，钇含量为0.005-0.05%，钪含量为0.005-0.05%，氧含量小于0.0005%，其它不可避免的杂质元素含量小于0.01%，余量为铜；所述制备的高强度铜合金接触线的抗拉强度为大于600MPa；所述的高强度铜合金接触线的生产工艺包括以下步骤：（1）上引连铸铜杆：以A级阴极铜、纯镁、铜硒中间合金、铜钴中间合金、铜镍中间合金、纯硅、铜钇中间合金、铜钪中间合金为原料，在熔炼装置内熔炼、上引连续铸造，熔炼装置内覆盖有木炭和石墨磷片，采用牵引机组上引连续铸造铜杆；（2）连续挤压接触线坯料：以上引铜杆为原料，采用连续挤压机组的成型装置挤压制备接触线坯料；（3）拉拔成型接触线成品：采用拉拔机组，将接触线坯料拉拔成150mm2截面的接触线。2.如权利要求1所述一种高强度铜合金接触线的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中熔炼装置包括熔化炉和保温炉，其中熔化炉温度为1200±5℃，保温炉温度为1180±5℃。3.如权利要求1所述一种高强度铜合金接触线的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中木炭的粒度为60mm-80mm，覆盖厚度150mm-200mm ；石墨磷片的覆盖厚度50mm-100mm。4.如权利要求1所述一种高强度铜合金接触线的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中上引铜杆的直径为30mm，直径公差小于±0.1mm，铜杆的节距为3-3.8mm，铜杆的牵引速度为250-300mm/min。5.如权利要求1所述一种高强度铜合金接触线的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中 (镍+钴)总含量与硅含量的重量百分比为四比一，钇含量与钪含量的重量百分比为一比一，镍含量与钴含量的重量百分比为一比一。6.如权利要求1所述一种高强度铜合金接触线的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中铜硒中间合金、铜钴中间合金、铜镍中间合金、铜钇中间合金、铜钪中间合金分别是含20%硒的铜硒中间合金、含...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐高磊，
申请(专利权)人：徐高磊，
类型：发明
国别省市：浙江;33