一种复合线材无水冷却工艺制造技术

本发明专利技术涉及线材制备技术领域，具体涉及一种复合线材无水冷却工艺，包覆层通过连铸设备覆盖在芯材外，形成复合线材；所述连铸设备包括容纳有熔融包覆材料的加热坩埚，加热坩埚下方设有石墨模具，石墨模具内设有与加热坩埚连通的凝固成型定位通道；所述芯材在加热坩埚中与熔融包覆材料接触后，运动通过凝固成型定位通道，所述芯材在凝固成型定位通道中的运动速度为200

【技术实现步骤摘要】
一种复合线材无水冷却工艺


[0001]本专利技术涉及线材制备
，具体涉及一种复合线材无水冷却工艺。

技术介绍

[0002]近年来我国轨道交通发展迅猛，铁路里程逐年增多，尤其是高速铁路发展迅速，我国已经成为世界上高速铁路运营里程最长、在建规模最大的国家，极大地推动了国民经济和社会发展。高速铁路运行过程中，能量巨大，电流可达KA以上，系统要保持安全运行，离不开可靠的电气接地连接，贯通地线就是一种用于铁路信号系统全线统一接地的电缆,它可以使大范围的铁路电气系统各个工作点接地电位基本保持一致,使系统设备接地安全可靠,消除了由于不同设备之间的电位差引起的电位不平衡电流,实现了对人员和设备的有效可靠防护。
[0003]现有技术中的贯通地线的生产工艺为：将内层金属(例如芯材)穿入模具中，将外层金属熔化，熔化的外层金属经导流管进入模具内，并均匀分布在模具中内层金属的周围，在结晶器冷却下外层金属液发生凝固，最终均匀无缝地包覆在芯材外侧(形成包覆层)，并在牵引机的作用下，连续不断地拉出复合线材。现有的结晶器大多带有水冷系统，用以从包覆层外部冷却熔化的外层金属材料并促进其凝固。但是，额外增加水冷系统会增加设备的复杂程度以及生产成本，并且从包覆层外部施加额外的冷源，会对芯材和包覆层的界面结合强度产生负面影响。亟需开发一种能够对复合线材进行无水冷却的连铸工艺。

技术实现思路

[0004]本专利技术意在提供一种复合线材无水冷却工艺，以解决现有的线材冷却设备复杂且需要水冷辅助的技术问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种复合线材无水冷却工艺，包覆层通过连铸设备覆盖在芯材外，形成复合线材；所述连铸设备包括容纳有熔融包覆材料的加热坩埚，加热坩埚下方设有石墨模具，石墨模具内设有与加热坩埚连通的凝固成型定位通道；所述芯材在加热坩埚中与熔融包覆材料接触后，运动通过凝固成型定位通道，所述芯材在凝固成型定位通道中的运动速度为200
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1500mm/min。
[0007]本方案的原理及优点是：本方案通过将芯材在凝固成型定位通道中的运动速度控制在200
‑
1500mm/min(即连铸速度)之间，来实现熔融包覆材料在芯材上的冷却凝固。而现有技术中，通常在石墨模具外设置水冷结构，以辅助熔融包覆材料凝固。采用本技术方案可以简化连铸设备结构，不用再设置水冷结构。经专利技术人大量研究发现，如果连铸速度过小，会造成芯部金属(芯材)熔化，使得复合材料的包覆层厚度变化，不满足质量要求。另外，连铸速度过小也会导致芯部金属与外层金属产生界面反应，产生脆性化合物，影响界面结合强度。如果连铸速度过大，则会出现包覆不完成，结合强度过低，表面裂纹等缺陷。所以将连铸速度控制在200
‑
1500mm/min之间，可以实现复合线材的无水冷却，获得的复合材料的复
合界面的界面结合强度高、接触电阻小、表面平整光滑且不开裂，整体产品性能优异，可靠性高。
[0008]进一步，所述芯材与熔融包覆材料的接触距离为20
‑
50mm。适当的接触距离配合连铸速度，可以有效防止芯部金属(芯材)熔化、芯部金属与外层金属产生界面反应、包覆不完整、界面结合强度低等现象的出现。接触距离过大或者过小都会导致金属界面结合强度不理想，线材表面平整度不佳等负面影响。
[0009]进一步，所述凝固成型定位通道的冷却段的长度为凝固成型定位通道的直径的6
‑
10倍。凝固成型定位通道太短，会出现冷却强度不够，出现拉漏的情况。凝固成型定位通道太长，相应的石墨模具也会变长，会影响连铸表面质量和连铸速度，制造成本比较高。
[0010]进一步，所述芯材的材质为纯铜或45#钢。上述材质为贯通地线用芯材的常用材质，适用性广且易于获取。
[0011]进一步，所述包覆层的材质为H65黄铜、紫铜、纯铜或者纯铝。上述材质为贯通地线用包覆材料的常用材质，具较为理想的强度和导电性能。
[0012]进一步，所述芯材的线径为5
‑
20mm。5
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20mm的线径的芯材是现有技术中常用尺寸，本方案的无水冷却方法均可以对上述芯材进行加工。
[0013]进一步，所述包覆层的厚度为0.5
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5mm。上述厚度的包覆层可保证其具有良好的耐腐蚀性、导电性和力学性能。
[0014]进一步，熔融包覆材料的温度较熔融包覆材料的熔点高30
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100℃。上述温度使得包覆材料充分熔融，使其可与芯材的外表面充分结合，形成界面结合力良好的复合线材。
[0015]进一步，所述石墨模具下方设有冷却设备。连铸设备还设置了位于石墨模具下方的冷却设备，为固化的包覆层进一步降温，冷却设备可以是向包覆层喷洒冷水的水冷设备，也可以是向包覆层吹冷风的风冷设备。
[0016]进一步，所述复合线材再经过拉拔和轧制处理、退火处理以及收卷处理，获得复合线材成品；在拉拔和轧制处理中，单道次变形量≤30％；在退火处理中，退火温度为400
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600℃。复合线材经过冷形变和高温退火处理，芯材和包覆层形成更为紧密的结合，获得导电性能优异且易加工的复合线材成品。
附图说明
[0017]图1为连铸设备的纵向剖视图。
[0018]图2为拉拔和轧制处理的工艺示意图。
具体实施方式
[0019]说明书附图中的附图标记包括：芯材1、进线器2、加热坩埚3、熔融包覆材料4、石墨模具5、凝固成型定位通道6、冷却设备7、包覆层8、冷却段9、线材孔型轧制设备10。
[0020]实施例1
[0021]如图1所示，本方案的连铸设备不设置水冷却设备7，连铸设备包括加热坩埚3，加热坩埚3上方密封固定有进线器2，加热坩埚3下方密封固定有石墨模具5。进线器2中设有供芯材1(线径为5
‑
20mm)通过的进线通道，石墨模具5的材质为石墨材质，其中设有供芯材1通过的凝固成型定位通道6。凝固成型定位通道6和进线通道同轴设置。在加热坩埚3中放置熔
融包覆材料4，芯材1依次通过进线通道和凝固成型定位通道6，在此同时，加热坩埚3中的熔融包覆材料4附着在芯材1上，在凝固成型定位通道6中冷却形成固态的包覆层8。连铸设备还设置了位于石墨模具5下方的冷却设备7，为固化的包覆层8进一步降温，冷却设备7可以是向包覆层8喷洒冷水的水冷设备，也可以是向包覆层8吹冷风的风冷设备，用于将已经成型的包覆层8进一步降温。本方案的连铸设备不设置包覆在石墨模具5外层的水冷却装置，通过参数控制使得熔融包覆材料4在通过凝固成型定位通道6之后冷却形成固态的包覆层8。
[0022]本方案的复合线材的内部为芯材1，外部为包覆层8，使用本装置进行复合线材冷却的具体方法如下：使用连铸设备进行固液连铸，控制芯材1在凝固成型定位通道6中的运动速度为200
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1500mm/min(又称为连铸速度),并且接触距离(见后文解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合线材无水冷却工艺，其特征在于：包覆层通过连铸设备覆盖在芯材外，形成复合线材；所述连铸设备包括容纳有熔融包覆材料的加热坩埚，加热坩埚下方设有石墨模具，石墨模具内设有与加热坩埚连通的凝固成型定位通道；所述芯材在加热坩埚中与熔融包覆材料接触后，运动通过凝固成型定位通道，所述芯材在凝固成型定位通道中的运动速度为200
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1500mm/min。2.根据权利要求1所述的一种复合线材无水冷却工艺，其特征在于：所述芯材与熔融包覆材料的接触距离为20
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50mm。3.根据权利要求1所述的一种复合线材无水冷却工艺，其特征在于：所述凝固成型定位通道的冷却段的长度为凝固成型定位通道的直径的6
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10倍。4.根据权利要求1所述的一种复合线材无水冷却工艺，其特征在于：所述芯材的材质为纯铜或45#钢。5.根据权利要求1所述的一种复合线材无水冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷宇，赵志远，赵卫杰，姚利刚，崔雄杰，张体甫，刘新平，谭丽玲，
申请(专利权)人：中科金龙金属材料开发有限公司，
类型：发明
国别省市：