專利名稱：一種稀土銅合金接觸線、制造設(shè)備及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電線電纜制備，特別涉及一種用于電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線的稀土銅合金接觸線、制造設(shè)備及其制備方法。
目前，國內(nèi)電氣化鐵路架空銅接觸線的制備主要采取如下工藝上引→冷軋→冷拉。為了保證銅接觸線的綜合拉斷力能夠滿足TB-2810要求，引桿直徑一般要保持在Φ26-29mm的水平上，由于引桿直徑較粗，芯部不易冷卻充分，從而造成上引鑄桿晶粒粗大，芯部組織疏松，從而降低銅接觸線的綜合拉斷力，降低接觸網(wǎng)運(yùn)行的安全性及可靠性。
銅接觸線由于耐溫升性能不好，主要用于低速的電氣化鐵路的接觸網(wǎng)導(dǎo)線，而隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電氣化鐵路正朝著高速、重載的方向發(fā)展，這就需要發(fā)展準(zhǔn)高速、高速電氣化鐵路，而隨著速度的增加，接觸網(wǎng)導(dǎo)線與受電滑板的摩擦加劇，引起導(dǎo)線的強(qiáng)度下降，不能承受高速度所需的大張力，因此，銅接觸線不適用于準(zhǔn)高速、高速電氣鐵路，例如在300℃條件下，120mm2的銅接觸線的綜合拉斷力由常溫下的42KN降至27KN以下，維氏硬度由110降至55。
銅合金接觸線是在銅中加入銀、錫等合金元素而制成的，由于加入了這些合金元素，加劇了晶格畸變，從而提高了接觸線的高溫強(qiáng)度和耐磨性，從而適用于準(zhǔn)高速、高速電氣化鐵路，但加入銀、錫等合金元素以后，帶來了成份偏析和晶粒粗大等問題，從而使銅合金接觸線的平直度和綜合拉斷力還難以完全滿足準(zhǔn)高速、高速電氣化鐵路的要求。
本發(fā)明的目的在于克服以上技術(shù)不足，提供一種高溫強(qiáng)度高、平直度好，抗過載能力強(qiáng)的稀土銅合金接觸線、制造設(shè)備及其制備方法。
本發(fā)明的特征在于(1)稀土銅合金接觸線由加入量0.002-0.1％的稀土金屬Re余量為銅或銅合金組成，加入稀土，細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度消除成分偏析；(2)使用兩個或三個工頻感應(yīng)電爐的多次電磁攪拌作用，消除成分偏析；(3)利用結(jié)晶器中的中套的端部與外套相接觸實(shí)現(xiàn)中套的軸向定位，以保證管腔間隙均勻一致，保證冷卻的均勻性，同時，由于管壁間隙在4-6mm，加強(qiáng)了冷卻，減輕了成分偏析；(4)利用高溫熔煉，低溫上引，也可減輕成分偏析；(5)合理的上引工藝參數(shù)，保證稀土合金桿的質(zhì)量。
通過上述措施，增強(qiáng)了高溫強(qiáng)度和耐磨性，同時具有較高的平直度，提高了稀土銅合金接觸線綜合拉斷力和接觸網(wǎng)運(yùn)行的安全性及可靠性，可以滿足準(zhǔn)高速、高速電氣化鐵路的要求。
以下結(jié)合附圖以實(shí)施例具體說明。


圖1示雙腔上引爐壁結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖2示結(jié)晶器結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖3示稀土銅合金接觸線工藝流程圖。
圖1中，(1)-結(jié)晶器；(2)-上引爐壁；(3)-溶溝；(4)-加料口；(5)-隔板圖2中，(1-1)-銅桿；(1-2)-外套；(1-3)-中套；(1-4)-內(nèi)套；(1-5)-連接套；(1-6)-石墨模一種稀土銅合金接觸線，含有稀土(Re)0.002-0.1％(重量計(jì))，稀土為混合稀土金屬或金屬鈰Ce，余量為銅或銅合金。銅合金是在銅中加入0.08-0.12％(重量計(jì))銀Ag或加入0.04-0.06％(重量計(jì))銀Ag，0.08-0.12％(重量計(jì))錫Sn。
一種稀土銅合金接觸線制造設(shè)備，上引爐體(2)內(nèi)裝設(shè)的結(jié)晶器(1)，中心部為冷卻銅合金桿1-(1)，上部為內(nèi)套1-(4)，下部外套石墨模1(6)，連接套1-(5)、中套1-(3)，在外套1-(2)中定位，在中套1-(3)端頭處開有冷卻水通道，使外套1-(2)與中套1-(3)、中套1-(3)與中套1-(3)的間隙為4-6mm。
一種稀土銅合金接觸線制備方法，在工頻感應(yīng)電爐熔化腔內(nèi)熔煉稀土銅合金溫度為1500-1160℃，在保溫腔中插入結(jié)晶器，引桿直徑為Φ26-29mm，低溫上引溫度為1140±20℃，引桿上引速度190-280mm/min，進(jìn)水溫度30±10℃，冷卻水壓0.2-0.4MPa，進(jìn)出水溫差8-16℃，節(jié)距2-3mm。
本發(fā)明的具體制備工藝實(shí)施過程如下稀土銅合金接觸線，稀土為混合稀土金屬或金屬鈰。
混合稀土金屬應(yīng)符合GB4153-84標(biāo)準(zhǔn)要求，其技術(shù)要求如下(1)、外觀應(yīng)為銀灰色，金屬錠表面應(yīng)潔凈，無明顯的機(jī)械夾雜物。
(2)、牌號及化學(xué)成分應(yīng)符合下表規(guī)定
金屬鈰應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，要求金屬中鈰的含量應(yīng)大于98％。
銅為符合國家標(biāo)準(zhǔn)的1#電解銅板或化學(xué)成分符合1#電解銅板的其他銅材。
實(shí)施例1稀土銀銅合金接觸線CTHA型制備過程首次投料算得爐內(nèi)銅液重量，按0.05％的稀土，0.1％的銀加入爐內(nèi)，保溫半小時后引出。
過程控制(1)、秤得電解銅板或化學(xué)成分相當(dāng)?shù)你~材50Kg，烘干后從上引爐壁(2)的加料(4)處加入爐體內(nèi)。
(2)、每50Kg銅，加入稀土(Re)25g，銀50g，具體加入方法是將25g稀土和50g銀封裝在一段銅管內(nèi)，然后從加料口(4)加入到含有2個熔溝(3)的上引爐壁(2)內(nèi)。
(3)、加料的頻度與引桿的速度和引桿的根數(shù)有關(guān)。根據(jù)液面的溫度以及液面的高度來掌握，當(dāng)溫度達(dá)到溫度控制范圍上限時加料。加料后，爐溫下降。當(dāng)爐溫再次達(dá)到溫度控制上限時再投料，當(dāng)發(fā)現(xiàn)液面過高或過低時再通過調(diào)整電源電壓等方式做輔助調(diào)整，銅液溫度控制在1140±20℃。
稀土銅合金接觸線CTHA-120的技術(shù)性能
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實(shí)施例2稀土銀、錫、銅合金接觸線CTHB型制備過程首次投料算得爐內(nèi)銅液重量，按0.05％的稀土鈰(Ce)0.05％的銀(Ag)，0.10％的錫(Sn)，加入爐內(nèi)，保溫半小時后引出。
過程控制(1)、秤得電解銅板或化學(xué)成分相當(dāng)?shù)你~材50Kg，烘干后從上引爐壁(2)的加料(4)處加入爐體內(nèi)。
(2)、每50Kg銅，加入稀土鈰Ce25g、銀Ag25g、錫Sn50g，具體加入方法是將25g稀土、25g銀、50g錫封裝在一段銅管內(nèi)，然后從加料口(4)加入到含有2個熔溝(3)的上引爐壁(2)內(nèi)。
(3)、加料的頻度與引桿的速度和引桿的根數(shù)有關(guān)。根據(jù)液面的溫度以及液面的高度來掌握，當(dāng)溫度達(dá)到溫度控制范圍上限時加料。加料后，爐溫下降。當(dāng)爐溫再次達(dá)到溫度控制上限時再投料，當(dāng)發(fā)現(xiàn)液面過高或過低時再通過調(diào)整電源電壓等方式做輔助調(diào)整，銅液溫度控制在1140±20℃。
稀土銅合金接觸線CTHB-120的技術(shù)性能
實(shí)施例3稀土銅合金接觸線CT型制備過程首次投料算得爐內(nèi)銅液重量，按0.02％的比例加入稀土鈰，保溫半小時后引出。
過程控制(1)、秤得電解銅板或化學(xué)成分相當(dāng)?shù)你~材50Kg，烘干后從上引爐壁(2)的加料(4)處加入爐體內(nèi)。
(2)、每50Kg銅，加入稀土鈰Ce10g，具體加入方法是將10g稀土鈰封裝在一段銅管內(nèi)，然后從加料口(4)加入到含有2個熔溝(3)的上引爐壁(2)內(nèi)。
(3)、加料的頻度與引桿的速度和引桿的根數(shù)有關(guān)。根據(jù)液面的溫度以及液面的高度來掌握，當(dāng)溫度達(dá)到溫度控制范圍上限時加料。加料后，爐溫下降。當(dāng)爐溫再次達(dá)到溫度控制上限時再投料，當(dāng)發(fā)現(xiàn)液面過高或過低時再通過調(diào)整電源電壓等方式做輔助調(diào)整，銅液溫度控制在1140±20℃。
稀土銅合金接觸線CT-110的技術(shù)性能
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本發(fā)明屬電線電纜制備，提供一種高溫強(qiáng)度高，平直度好，抗過載能力強(qiáng)的稀土銅合金接觸線、制造設(shè)備及其制備方法。其中，稀土銅合接觸線含有混合稀土金屬或金屬鈰0.002-0.1％，余量為銅或銅合金，在工頻感應(yīng)電爐熔化腔內(nèi)熔煉稀土銅合金溫度為1150-1160℃，在保溫腔中插入結(jié)晶器，低溫上引溫度為1140±20℃。采用高溫熔煉、低溫上引工藝，細(xì)化晶粒，消除成份偏析，使用壽命提高40％，適用于準(zhǔn)高速、高速電氣化鐵路架空接觸線。
權(quán)利要求
1.一種稀土銅合金接觸線，其特征在于含有稀土(Re)0.002-0.1％(重量計(jì))，稀土為混合稀土金屬或金屬鈰Ce，余量為銅或銅合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土銅合金接觸線，其特征在于銅合金中加入0.08-0.12％(重量計(jì))銀Ag或0.04-0.06％(重量計(jì))銀Ag,0.08-0.12％(重量計(jì))錫Sn。
3.一種稀土銅合金接觸線制造設(shè)備，其特征在于上引爐體(2)內(nèi)裝設(shè)的結(jié)晶器(1)，中心部為冷卻銅合金桿1-(1)，上部為內(nèi)套1-(4)，下部外套石墨模1-(6)，連接套1-(5)、中套1-(3)，在外套1-(2)中定位，在中套1-(3)端頭處開有冷卻水通道，使外套1-(2)與中套1-(3)、中套1-(3)與中套1-(3)的間隙為4-6mm。
4.一種稀土銅合金接觸線制備方法，其特征在于在工頻感應(yīng)電爐熔化腔內(nèi)熔煉稀土銅合金溫度為1150-1160℃，在保溫腔中插入結(jié)晶器，引桿直徑為Φ26-29mm，低溫上引溫度為1140±20℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種稀土銅合金接觸線制備方法，其特征在于引桿上引速度190-280mm/min，進(jìn)水溫度30±10℃，冷卻水壓0.2-0.4MPa，進(jìn)出水溫差8-16℃，節(jié)距2-3mm。
全文摘要
本發(fā)明屬電線電纜制備,提供一種高溫強(qiáng)度高,平直度好,抗過載能力強(qiáng)的稀土銅合金接觸線、制造設(shè)備及其制備方法。其中,稀土銅合金接觸線含有混合稀土金屬或金屬鈰0.002—0.1%,余量為銅或銅合金,在工頻感應(yīng)電爐熔化腔內(nèi)熔煉稀土銅合金溫度為1150—1160℃,在保溫腔中插入結(jié)晶器,低溫上引溫度為1140±20℃。采用高溫熔煉、低溫上引工藝,細(xì)化晶粒,消除成分偏析,使用壽命提高40%,適用于準(zhǔn)高速、高速電氣化鐵路架空接觸線。
文檔編號C22C9/00GK1218840SQ9811420
公開日1999年6月9日 申請日期1998年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月30日
發(fā)明者韓士恩, 董曉亮, 于尊哲 申請人:阜新市電纜廠