專利名稱：一種接觸導(dǎo)線及桿坯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供電類導(dǎo)線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種接觸導(dǎo)線及桿坯的制備方法。
背景技術(shù)：
電氣化鐵路接觸導(dǎo)線是應(yīng)用于最惡劣工作環(huán)境中的供電類導(dǎo)線之一，其性 能直接影響到高速列車的安全運行。高速鐵路接觸導(dǎo)線額定工作張力較大，并 且在長年運行時不斷受到受電弓的沖擊和摩擦，需要忍受電弧燒蝕、溫度變化 以及環(huán)境帶來的影響。在這種情況下，要求接觸導(dǎo)線具有較高的抗拉強度、耐 磨性、抗腐蝕性，還要有良好的抗高溫軟化特性，另外出于節(jié)能要求，還要有 較好的導(dǎo)電性能。這些僅僅是導(dǎo)線本身所要求的材料特性。在實際應(yīng)用中，還 要考慮導(dǎo)線生產(chǎn)成本、大長度導(dǎo)線生產(chǎn)工藝和施工維護的方便性等問題。目前 高速鐵路均采用銅合金接觸導(dǎo)線。
僅就300km/h以上高速電氣化鐵路普遍采用的銅合金導(dǎo)線而言，常見的有 兩種銅錫合金接觸導(dǎo)線和銅鎂合金接觸導(dǎo)線。
以上兩種接觸導(dǎo)線的合金含量越高，導(dǎo)線的強度也就越高，但導(dǎo)電率卻大 幅下降。銅鎂和銅錫導(dǎo)線按傳統(tǒng)生產(chǎn)手段得到的性能指標(biāo)已經(jīng)接近極限，目前 雖然可以滿足時速350公里鐵路的抗拉強度要求，^f旦是導(dǎo)電率都在70%IACS 以下，電能損耗較嚴(yán)重。要使兩者性能更上一個檔次，除非有新合金成分加入 或者新的加工手段。
有希望取得性能突破的是銅鉻鋯合金系制成的接觸導(dǎo)線，該導(dǎo)線材料屬于 析出強化型，具有高強度高導(dǎo)電等特性，其綜合性能比目前所采用的鎂銅或錫 銅合金導(dǎo)線高出一個檔次。
目前，雖然析出強化型銅合金材料在冶金等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但是在鐵路接觸導(dǎo)線方面尚未有實際應(yīng)用，原因在于接觸導(dǎo)線較長，以致整 盤桿坯體積和重量較大；對熔煉設(shè)備的要求很高，要防止合金元素氧化；較大 體積的坯料在固熔時不易均勻加熱，固熔效果變差；大體積的銅合金固熔爐價 格昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的分析，本發(fā)明目的在于提供一種接觸導(dǎo)線及桿坯的制備方法， 簡化了析出強化型銅合金接觸導(dǎo)線材料的熔煉和熱處理問題。 本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 本發(fā)明提供了一種接觸導(dǎo)線的制備方法，所述方法包括 步驟A:利用熔煉得到的析出強化型銅合金分批制備多根無氧鑄桿； 步驟B:將所述無氧鑄桿進行預(yù)處理，得到多根坯料桿；所述預(yù)處理至少 包括固熔、水淬和清潔處理；
步驟C:將多根坯料桿進行無縫連接；
步驟D:將經(jīng)過無縫連接后的坯料桿送入擠壓機進行連續(xù)擠壓，并將擠壓 成型的接觸導(dǎo)線桿坯進行冷卻；
步驟E:將所述接觸導(dǎo)線桿坯進行冷軋，并進行時效處理；
步驟F:根據(jù)預(yù)定的接觸導(dǎo)線截面尺寸對所述接觸導(dǎo)線桿坯進行多道次冷 拉拔，制成接觸導(dǎo)線。
進一步地，所述熔煉得到的析出強化型銅合金成分以重量比計，鉻元素占 0.4%~1.0%、鋯元素占0.05%~0.2%、稀土或鎂元素占0.05%,余量由銅和雜質(zhì) 構(gòu)成。
進一步地，所述無氧鑄桿通過以下任一方法獲得 真空熔煉法、保護氣體熔煉法、水平連鑄法或上引連鑄法。 進一步地，所述步驟C中，通過氬弧焊或攪拌摩本發(fā)明還提供了 一種接觸導(dǎo)線桿坯的制備方法，所述方法包括 步驟A:利用熔煉得到的析出強化型銅合金分批制備多根無氧鑄桿； 步驟B:將所述無氧鑄桿進行預(yù)處理，制成多根坯料桿；所述預(yù)處理至少 包括固熔、水淬和清潔處理；
步驟C:將多根坯料桿進行無縫連接；
步驟D:將經(jīng)過無縫連接后的坯料桿送入擠壓機進行連續(xù)擠壓，并將擠壓 成型的接觸導(dǎo)線桿坯進行冷卻。 本發(fā)明有益效果如下
本發(fā)明提出的方法簡化了析出強化型銅合金接觸導(dǎo)線材料的熔煉和熱處 理問題，所制得的接觸導(dǎo)線晶粒細(xì)密，不僅具有較高的機械強度，還保持了理 想的導(dǎo)電率和較好的物理性能，并且長度能夠滿足鐵路建設(shè)的要求。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明 書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可 通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲
4曰付。


圖1為本發(fā)明所述接觸導(dǎo)線的制備方法的流程示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)先實施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一 部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。為了清楚和簡化目的， 當(dāng)其可能使本發(fā)明的主題模糊不清時，將省略本文所描述的設(shè)備中已知功能和 結(jié)構(gòu)的詳細(xì)具體說明。
如圖l所示，圖1為本發(fā)明所述接觸導(dǎo)線的制備方法的流程示意圖，具體 可以包括以下步驟步驟101:進行銅合金的熔煉；可采用各種適當(dāng)?shù)娜蹮挿椒ㄟM行，需要保 證鉻元素占銅合金總重量的0.4%~1.0%，鋯占0.05%~0.2%，余量由銅、其他
元素和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；其他元素可以是稀土或者^:等金屬，占銅合金總
重量的0.05%,氧化物等雜質(zhì)成分含量盡可能的低。
步驟102:制備無氧鑄桿；在保護氣氛(比如，氬氣保護)下進行澆注， 或采用上引(水平)連鑄法等手段制備無氧鑄桿，制得的鑄桿尺寸可根據(jù)固熔 爐參數(shù)確定。
步驟103:將鑄桿放入固熔爐中，固熔溫度為950°C—980°C，保溫0.5—2 小時后進行水淬。
步驟104:清潔固熔后的坯料桿表面，并將多個坯料桿進行無縫連接，保 證連接處無氧化物摻雜并對連接處進行修整。無縫連接的目的是形成一定長度 的坯料桿原料，將其連續(xù)擠壓后可以形成大長度的接觸導(dǎo)線桿坯。無縫連接可 以采用氬弧焊、攪拌摩擦焊等手段，確保連接部位內(nèi)部無參雜的氧化物和縫隙。 這里，如有必要可將坯料桿減徑使之符合連續(xù)擠壓機尺寸。 步驟105:將進過無縫連接后的坯料桿送入擠壓機進行連續(xù)擠壓，并將擠 壓成型的接觸導(dǎo)線桿坯進行冷卻。由焊接形成的鑄態(tài)組織在擠壓腔內(nèi)被破碎細(xì) 化，同時與擠壓腔內(nèi)其他坯料桿成分融合，并被擠出，形成大長度連續(xù)的接觸 導(dǎo)線桿坯。擠壓成型的桿坯均勻性較好，具有再結(jié)晶金相組織，晶粒細(xì)小，含 氧量低且具有高導(dǎo)電性和高延展性。另外擠壓后的析出強化型合金經(jīng)過時效處 理后其鑄態(tài)組織被完全破壞，形成性能均勻的連續(xù)接觸導(dǎo)線桿坯。 步驟106:將桿坯進行冷軋，變形量為35-50%。 步驟107:進行時效處理，溫度500。C一550°C，保溫1.5—3小時。 步驟108:冷拉拔成型，根據(jù)接觸導(dǎo)線截面尺寸進行多道次冷拉拔，變形 量40-60%，得到大長度高強高導(dǎo)接觸導(dǎo)線。
為了便于理解本發(fā)明，下面舉例對本發(fā)明所述方法進行說明。 實施例一1) 非真空熔煉銅合金。銅鉻合金和銅鋯合金以中間合金形式加入，爐中
鉻元素占總重量的0.6%,鋯占0.1%,鎂占0.05%,其余為銅。氬氣保護。
2) 制備無氧鑄桿。
3) 將鑄桿放入固熔爐中，固熔溫度為950。C,保溫2小時后進行水淬。
4) 清潔固熔后的坯料桿表面，并進行連接，保證連接處無氧化物及其他 雜質(zhì)摻雜并對連接處進行修整。
5) 將連接后的坯料桿送入康仿擠壓機進行連續(xù)擠壓并冷卻，得到接觸導(dǎo) 線桿坯。
6) 將桿坯進行冷軋，變形量為45%。
7) 進行時效處理，溫度550。C,保溫2小時。
8) 冷拉拔成型，才艮據(jù)接觸導(dǎo)線截面尺寸進行多道次冷拉拔，變形量50%， 得到接觸導(dǎo)線抗拉強度可達(dá)到580MPa以上，導(dǎo)電率達(dá)到78%IACS以上。
實施例二
1) 在真空感應(yīng)爐中加入電解銅、稀土、鎂、鉻和鋯，其中鉻元素占總重 量的0.6%，鋯占0.1%，稀土占0.05%,鎂占0.05%,其余為銅。熔煉溫度為 1300°C，熔凈后降溫至1250。C澆鑄。
2) 將合金鑄坯加工成無氧鑄桿。
3) 將鑄桿盤巻放入固熔爐中，固熔溫度為95(TC,保溫2小時后水淬。
4) 清潔固熔后的坯料桿表面，并進行無縫連接，保證連接處無氧化物及 其他雜質(zhì)摻雜并對連接處進行修整。
5) 將連接后的坯料桿送入康仿擠壓機進行連續(xù)擠壓并冷卻，得到接觸導(dǎo) 線桿坯。
6) 將桿坯進行冷軋，變形量為40%。
7) 進行時效處理，溫度50(TC,保溫2小時。
8) 冷拉拔成型，根據(jù)接觸導(dǎo)線截面尺寸進行多道次冷拉拔，變形量50%, 得到接觸導(dǎo)線抗拉強度可達(dá)到600MPa以上，導(dǎo)電率達(dá)到80%IACS以上。綜上所述，本發(fā)明提供了一種接觸導(dǎo)線及桿坯的制備方法，由于分批處理 鑄桿，鑄桿重量減輕，利用小容量的真空熔煉爐即可進行熔煉，也可以采用上 引或水平連鑄法等制作無氧鑄桿并截成適當(dāng)?shù)拈L度。固熔時鑄桿可以盤巻或者 制成桿狀，由于體積減小，鑄桿可以均勻加熱，加強了固熔效果，同時固熔爐 成本也可以降J氐。
添加的鎂或稀土等其它元素可以有效去除熔體內(nèi)的殘余氧，還可以凈化合 金成分。坯料桿經(jīng)過擠壓可進一步細(xì)化晶粒，并消除連接產(chǎn)生的接頭組織，可 以制備出性能優(yōu)良的大長度接觸導(dǎo)線桿坯。
本發(fā)明提出的方法簡化了析出強化型銅合金接觸導(dǎo)線材料的熔煉和熱處 理問題，所制得的接觸導(dǎo)線晶粒細(xì)密，不僅具有較高的機械強度，還保持了理 想的導(dǎo)電率和較好的物理性能，并且長度能夠滿足鐵路建設(shè)的要求。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā) 明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及 其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種接觸導(dǎo)線的制備方法，其特征在于，所述方法包括步驟A利用熔煉得到的析出強化型銅合金分批制備多根無氧鑄桿；步驟B將所述無氧鑄桿進行預(yù)處理，得到多根坯料桿；所述預(yù)處理至少包括固熔、水淬和清潔處理；步驟C將多根坯料桿進行無縫連接；步驟D將經(jīng)過無縫連接后的坯料桿送入擠壓機進行連續(xù)擠壓，并將擠壓成型的接觸導(dǎo)線桿坯進行冷卻；步驟E將所述接觸導(dǎo)線桿坯進行冷軋，并進行時效處理；步驟F根據(jù)預(yù)定的接觸導(dǎo)線截面尺寸對所述接觸導(dǎo)線桿坯進行多道次冷拉拔，制成接觸導(dǎo)線。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無氧鑄桿通過以下任 一方法獲得真空熔煉法、保護氣體熔煉法、水平連鑄法或上引連鑄法。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C中，通過氬弧 焊或攪拌摩擦焊將多根坯料桿進行無縫連接。
4、 一種接觸導(dǎo)線桿坯的制備方法，其特征在于，所述方法包括 步驟A:利用熔煉得到的析出強化型銅合金分批制備多根無氧鑄桿； 步驟B:將所述無氧鑄桿進行預(yù)處理，制成多根坯料桿；所述預(yù)處理至少包括固熔、水淬和清潔處理；步驟C:將多根坯料桿進行無縫連接；步驟D:將經(jīng)過無縫連接后的坯料桿送入擠壓機進行連續(xù)擠壓，并將擠壓 成型的接觸導(dǎo)線桿坯進行冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種接觸導(dǎo)線及桿坯的制備方法，所述接觸導(dǎo)線的制備方法包括利用熔煉得到多根析出強化型銅合金無氧鑄桿；將所述無氧鑄桿進行預(yù)處理后得到多根坯料桿；將多根坯料桿進行無縫連接；將經(jīng)過無縫連接后的坯料桿送入擠壓機進行連續(xù)擠壓，并將擠壓成型的接觸導(dǎo)線桿坯進行冷卻；將所述接觸導(dǎo)線桿坯進行冷軋，并進行時效處理；根據(jù)預(yù)定的接觸導(dǎo)線截面尺寸對所述接觸導(dǎo)線桿坯進行多道次冷拉拔，制成接觸導(dǎo)線；本發(fā)明提出的方法簡化了析出強化型銅合金接觸導(dǎo)線材料的熔煉和熱處理問題，所制得的接觸導(dǎo)線晶粒細(xì)密，不僅具有較高的機械強度，還保持了理想的導(dǎo)電率和較好的物理性能，并且長度能夠滿足鐵路建設(shè)的要求。
文檔編號H01B13/008GK101447259SQ20081024104
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者萬傳軍, 侯曉俊, 劉建濤, 孟憲浩, 寇宗乾, 強 張, 李學(xué)斌, 斌 鄭 申請人:中鐵建電氣化局集團有限公司