本發(fā)明涉及銅鉻鋯接觸線，具體涉及一種上引法制備銅鉻鋯接觸線的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的發(fā)展，高速鐵路的運(yùn)行速度未來(lái)有望提升至400公里每小時(shí)以上。目前現(xiàn)有的cu-ag、cu-sn和cu-mg接觸線性能均很難以滿足要求，故需采用具有高強(qiáng)度和高導(dǎo)電性的銅鉻鋯合金接觸線。對(duì)于銅鉻鋯接觸線，目前主流的制備工藝為：真空熔鑄-軋制-拉拔法、真空立式半連鑄-熱加工開坯-拉拔法、真空熔鑄-水封擠壓-拉拔法。

2、對(duì)于真空熔鑄-軋制-拉拔法，這種工藝所需的設(shè)備投資相對(duì)較低，因此它更適合于小規(guī)模和小批量的線材制造。然而，它在實(shí)現(xiàn)大卷重和長(zhǎng)線材的連續(xù)性大規(guī)模生產(chǎn)方面存在難度。此外，這種工藝生產(chǎn)的鑄錠內(nèi)部存在成分不均勻和組織疏松等問(wèn)題，這些問(wèn)題在后續(xù)的冷加工過(guò)程中很難被完全解決，最終影響了線材產(chǎn)品的整體性能。

3、對(duì)于真空立式半連鑄-熱加工開坯-拉拔法，在制造大卷重和長(zhǎng)距離線材時(shí)，需要依賴于大型的真空熔煉爐和熱加工設(shè)施，同時(shí)能耗較高，金屬在加工過(guò)程中的損耗也較大。熱加工完成后，還需要進(jìn)行表面酸洗處理，這不僅增加了工藝流程的復(fù)雜性，同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成了較大的壓力。

4、對(duì)于真空熔鑄-水封擠壓-拉拔法，將擠壓成型和固溶淬火兩個(gè)步驟合并為一個(gè)，簡(jiǎn)化了銅鉻鋯合金接觸線的生產(chǎn)過(guò)程。但是生產(chǎn)大卷重和長(zhǎng)尺寸的線材時(shí)，該技術(shù)同樣需要使用大型真空熔煉爐和大型水封擠壓機(jī)，這不僅意味著較高的初始投資，還伴隨著較大的能源消耗和較高的工藝控制難度。

5、對(duì)于長(zhǎng)度大于1500米的單條接觸線，以截面積為150mm2的銅合金接觸線為例，需要準(zhǔn)備重達(dá)2噸左右的線坯。同時(shí)，為了保證接觸線的性能，其全長(zhǎng)范圍內(nèi)的成分必須保持均勻，故開發(fā)一種高性能銅鉻鋯合金接觸線的低成本高效制備加工工藝具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種上引法制備銅鉻鋯接觸線的生產(chǎn)工藝，采用潛流通道連通的熔化爐、過(guò)渡爐和保溫爐，并在爐口制造惰性氣體渦旋，避免加料過(guò)程氧的進(jìn)入，成本低，可實(shí)現(xiàn)大卷重和長(zhǎng)尺寸銅鉻鋯接觸線材的連續(xù)制備。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種上引法制備銅鉻鋯接觸線的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：

3、s1、將陰極銅加入熔化爐升溫至1145-1300℃熔化，向所述熔化爐中添加銅鉻中間合金，待銅鉻中間合金熔化后，向所述熔化爐依次添加銅鎂、銅鋯中間合金，得到銅合金熔體；

4、s2、所述銅合金熔體經(jīng)第一潛流通道進(jìn)入過(guò)渡爐緩沖后，經(jīng)第二潛流通道進(jìn)入保溫爐上引連鑄銅鉻鋯毛坯桿；

5、s3、所述銅鉻鋯毛坯桿經(jīng)擠壓、水封固溶、退火、拉拔后得到銅鉻鋯接觸線；

6、所述熔化爐、過(guò)渡爐的熔體上方覆蓋木炭，所述保溫爐的熔體上方覆蓋石墨鱗片，所述熔化爐、過(guò)渡爐、保溫爐的爐口處設(shè)置惰性氣體保護(hù)裝置，用于在爐口處形成惰性氣體旋渦。

7、本發(fā)明通過(guò)熔化爐完成銅板及中間合金的連續(xù)添加和熔化，在熔溝區(qū)域內(nèi)，爐料熔化后在通道內(nèi)持續(xù)翻滾，熔化后的銅合金熔體通過(guò)兩爐之間的潛流通道依次流到過(guò)渡爐和保溫爐；通過(guò)過(guò)渡爐緩沖熔化爐中的熔體流動(dòng)沖擊，避免熔體直接進(jìn)入保溫爐導(dǎo)致銅液液面受熔化爐加料造成的劇烈波動(dòng)；保溫爐實(shí)現(xiàn)爐中的銅液溫度的調(diào)控，同時(shí)通過(guò)結(jié)晶器將銅合金液連續(xù)凝固結(jié)晶成線桿。通過(guò)潛流通道的控制三爐之間銅液的流通，可實(shí)現(xiàn)大卷重和長(zhǎng)尺寸銅鉻鋯接觸線材的連續(xù)制備。在熔化爐、過(guò)渡爐覆蓋木炭，保溫爐覆蓋石墨鱗片，熔化爐加料同時(shí)木炭燃燒，減少氧氣的進(jìn)入，保溫爐通過(guò)石墨鱗片隔絕空氣，同時(shí)在三個(gè)爐體的爐口上方制造惰性氣體渦旋，進(jìn)一步減少氧氣的進(jìn)入。

8、本發(fā)明添加銅鎂、銅鋯中間合金，相對(duì)于銅鎂鋯中間合金價(jià)格低，而且對(duì)銅液中各個(gè)成分含量(mg含量、cr含量和zr含量)的控制更方便；本發(fā)明中zr元素通過(guò)cu-zr合金引入，但是zr容易與氧發(fā)生反應(yīng)燒損，本發(fā)明先投入cu-mg中間合金消耗銅液中一部分的氧，再加入cu-zr中間合金減少zr元素的燒損，提高zr的收得率。

9、進(jìn)一步的，所述惰性氣體保護(hù)裝置包括若干個(gè)噴氣管，所述噴氣管與惰性氣體源連接，所述噴氣管的出口位于爐口處且所有的所述噴氣管的出口處統(tǒng)一沿順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛘蹚澥沟脟姵龅臍怏w形成順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较虻男郎u，所述噴氣管折彎后的夾角為110°-130°。

10、進(jìn)一步的，所述噴氣管為不銹鋼管。

11、進(jìn)一步的，所述銅鎂中間合金中鎂的質(zhì)量百分比為15wt％～20wt％，所述銅鉻中間合金中鉻的質(zhì)量百分比為6wt％～10wt％，所述銅鋯中間合金中鋯的質(zhì)量百分比為12wt％～20wt％。

12、進(jìn)一步的，所述銅鎂、銅鉻、銅鋯中間合金均以銅箔包裹的方式加入熔化爐。采用銅箔包裹的方式方便投料，而且對(duì)于銅鎂中間合金，通過(guò)銅箔包裹暫緩鎂的閃光。

13、進(jìn)一步的，所述銅鉻鋯接觸線的組分及其質(zhì)量百分比為：0.1wt％～1.5wt％cr，0.02wt％～0.2wt％zr，雜質(zhì)<0.15wt％，余量為銅。

14、進(jìn)一步的，所述上引連鑄的鑄造速度為450-550mm/min，毛坯桿的直徑為20-25mm。

15、進(jìn)一步的，所述上引連鑄的過(guò)程中，定時(shí)檢測(cè)合金成分，需要時(shí)進(jìn)行合金補(bǔ)償。

16、進(jìn)一步的，所述擠壓溫度為500-550℃，擠壓后毛坯桿的直徑為25-28mm。

17、進(jìn)一步的，所述水封固溶具體為：將擠壓后的毛坯桿加熱至900-950℃保溫1-2h后，置于20-30℃的水中30-60min。

18、進(jìn)一步的，所述退火的溫度為400-500℃，退火時(shí)間為2-4h。

19、進(jìn)一步的，所述拉拔道次為5次，各道次的加工率為15-30％，總的加工率為60-70％。

20、進(jìn)一步的，所述拉拔的第一道次為圓模，后四道次為開槽異性模。

21、本發(fā)明的有益效果：

22、本發(fā)明采用上引法制備銅鉻鋯接觸線，相比于真空熔煉，工藝簡(jiǎn)單、流程短、成本低，且可以實(shí)現(xiàn)大卷重和長(zhǎng)尺寸銅鉻鋯接觸線材的連續(xù)制備。

23、本發(fā)明在爐口制造惰性氣體渦旋，避免加料和上引過(guò)程氧的進(jìn)入，同時(shí)，提前加入銅鎂合金消耗銅液中的部分氧，提高鋯元素的收得率；相對(duì)于銅鎂鋯中間合金，添加銅鎂和銅鋯中間合金，成本低，且方便合金成分的控制。

技術(shù)特征：

1.一種上引法制備銅鉻鋯接觸線的生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的上引法制備銅鉻鋯接觸線的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述惰性氣體保護(hù)裝置包括若干個(gè)噴氣管，所述噴氣管與惰性氣體源連接，所述噴氣管的出口位于爐口處且所有的所述噴氣管的出口處統(tǒng)一沿順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛘蹚?，所述噴氣管折彎后的夾角為110°-130°。

3.如權(quán)利要求1所述的上引法制備銅鉻鋯接觸線的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述銅鎂中間合金中鎂的質(zhì)量百分比為15wt％～20wt％，所述銅鉻中間合金中鉻的質(zhì)量百分比為6wt％～10wt％，所述銅鋯中間合金中鋯的質(zhì)量百分比為12wt％～20wt％。

4.如權(quán)利要求1所述的上引法制備銅鉻鋯接觸線的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述銅鎂、銅鉻、銅鋯中間合金均以銅箔包裹的方式加入熔化爐。

5.如權(quán)利要求1所述的上引法制備銅鉻鋯接觸線的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述銅鉻鋯接觸線的組分及其質(zhì)量百分比為：0.1wt％～1.5wt％cr，0.02wt％～0.2wt％zr，雜質(zhì)<0.15wt％，余量為銅。

6.如權(quán)利要求1所述的上引法制備銅鉻鋯接觸線的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述上引連鑄的鑄造速度為450-550mm/min，毛坯桿的直徑為20-25mm。

7.如權(quán)利要求1所述的上引法制備銅鉻鋯接觸線的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述擠壓溫度為500-550℃，擠壓后毛坯桿的直徑為25-28mm。

8.如權(quán)利要求1所述的上引法制備銅鉻鋯接觸線的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述水封固溶具體為：將擠壓后的毛坯桿加熱至900-950℃保溫1-2h后，置于20-30℃的水中30-60min。

9.如權(quán)利要求1所述的上引法制備銅鉻鋯接觸線的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述退火的溫度為400-500℃，退火時(shí)間為2-4h。

10.如權(quán)利要求1所述的上引法制備銅鉻鋯接觸線的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述拉拔道次為5次，各道次的加工率為15-30％，總的加工率為60-70％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種上引法制備銅鉻鋯接觸線的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：將陰極銅加入熔化爐熔化，依次添加銅鉻、銅鎂、銅鋯中間合金得到銅合金熔體；銅合金熔體經(jīng)過(guò)渡爐緩沖后進(jìn)入保溫爐上引連鑄銅鉻鋯毛坯桿；銅鉻鋯毛坯桿經(jīng)擠壓、水封固溶、退火、拉拔后得到銅鉻鋯接觸線；熔化爐、過(guò)渡爐的熔體上方覆蓋木炭，保溫爐的熔體上方覆蓋石墨鱗片，熔化爐、過(guò)渡爐、保溫爐的爐口處設(shè)置惰性氣體保護(hù)裝置在爐口處形成惰性氣體旋渦。本發(fā)明采用上引法制備銅鉻鋯接觸線，工藝簡(jiǎn)單、流程短、成本低，且可以實(shí)現(xiàn)大卷重和長(zhǎng)尺寸銅鉻鋯接觸線材的連續(xù)制備；在爐口制造惰性氣體渦旋，避免加料和上引過(guò)程氧的進(jìn)入，提高鋯元素的收得率。

技術(shù)研發(fā)人員：章榮榮,支月鵬,辛斌斌,程磊,陸晨龍,廖飛,鄧明華,冷哲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇亨通電力智網(wǎng)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14