[发明专利]铜铝合金绞线及生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于高速电气化铁路接触网作为承力索和吊弦线使用的铜铝合金绞线及生产工艺。

技术背景

目前，在铁路的电气化建设中，用于载流承力索和吊弦线有采用镀锌铁丝制作，有采用铝包钢丝制作，有采用铜包钢制作，还有采用硬纯铜制作。它们各存在许多不足：1、用镀锌丝制作绞线，其镀锌层极易在大气中腐蚀而生锈，既影响使用寿命，又影响使用性能，一般在三个月至一年就需要更换，而且在更换时，工人需悬空作业，因而，更换维护劳动强度大，维护费用高，且导电性能也差，影响列车的安全运行，已逐渐被淘汰；2、用铝包钢丝制作的绞线，由于铝的抗腐蚀性强，用铝包钢丝制作的承力索经久耐用，可大大降低承力索的更换维修费用，但也存在因铝存在机械性能较差，在碱性或酸性环境下的抗腐蚀能力也较差；3、用铜包钢丝制作绞线，虽说具有较高的抗拉强度，但承力索的弹性较差，单丝表面硬度较低，施工放线过程中易发生刮铜漏钢现象，在超载过流时产生局部放电影响其正常使用；4、用硬纯铜制作的铜绞线整绳机械强度和耐热动态冲击性能较差，则需采用截面较大的绞线，且耐腐蚀性差，而大截面铜绞线重量重，成本高，弹性差，强度小，允许工作温度低，载流性能差，过载能力小，热稳定性差，很难适应高速电气化铁路接触网作为承力索和吊弦线的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐腐蚀性好、弹性好、强度高、截面小、过载能力大、热稳定性能好的高速电气化铁路接触网用承力索和吊弦用铜铝合金绞线及生产工艺。

本发明的铜铝合金绞线，其特点在于，它由重量百分比的铜97-99%、铝0.85-0.95%、余量为杂质组成。

本发明的铜铝合金绞线生产工艺为，熔炼铜铝合金制成中间合金→熔炼中间合金、上引连铸制成杆坯→冷扎→拉丝→复绕→绞线。

本发明的铜铝合金绞线由于合金强化作用，制作的电气化铁路承力索和吊弦，其耐腐蚀性好，机械强度远高于纯铜绞线，载流性能好，过载能力大，热稳定性好，其单线强度比纯铜单线强度高约1.5倍，因而可经受过负荷冲击，工作稳定可靠，使用寿命长；在满足同样拉断率及设计载流量要求的条件下，采用铜铝合金绞线代替纯铜绞线承力索的截面积可减少30%左右。

具体实施方式

铜铝合金绞线为同心式绞线，各相邻层的绞向相反，最外层为右向，材料采用铜铝合金制造，铜含量97-99%、铝含量0.85-0.95%、余量为杂质。

熔炼连铸：采用二次熔炼结合上引连铸，使铜铝合金元素在铜液中保证均匀性和稳定性。操作步骤为：首先，利用真空炉进行铜铝合金的熔炼制成中间合金，再利用中频炉采用上引连铸的方法，利用中频炉在工作时电流对流原理，将铜铝中间合金进行二次熔炼，上引连铸制成合金杆，达到了合金成份的均匀性。在连铸时铜铝合金在熔溶升温时保护扩散脱氧，在溶液温度达到规定要求时，将结晶器直接伸入溶液内，连续上引抽拉。用该工艺生产出的铜铝合金杆直接经过冷加工制成的铜铝合金绞线，材质成份中含铝量达到规定要求。

冷扎：对铜杆进行多道次扎制，改善杆坯的铸造组织缺陷。上引连铸的合金铜杆，如直接进行拉丝，拉制过程中很容易产生断线，因此采用Y型扎机对合金铜杆进行多次扎制，改善杆坯的铸造组织缺陷，同时获得拉制理想杆坯，保证了铜铝合金绞线单丝拉制质量。

拉丝：合理配模工艺，确定拉制道次及道次加工率，优化模孔区域的结构尺寸和工作角度是拉丝要解决的关键问题。由于铜铝合金杆坯的强度高，拉线时易断头，采用连续拉丝的加工方法，保证了合金单线的拉丝质量。

绞线成盘：采用预扭生产工艺，解决了产品的散股现象。由于铜铝合金的强度是纯铜的1.4倍，产品在绞制剪头后出现散股问题，为此，采用使单线在绞合前先受力变形，采用预扭的生产工艺，较好的解决了产品的散股现象。同时，严格控制预扭张力，解决了产品在绞制过程中的断线或跳线缺陷。

实施例1：

取铜锭98.1Kg,铝锭0.92Kg,加入真空炉中，加热至1200℃，冷却结晶后形成铜铝合金固熔体连续加入中频炉中，加热至1200℃，熔炼成铜铝合金熔液，再采用上引连铸的方法制成铜铝合金杆。将上述铜铝合金杆置于扎机上进行多道次扎制。将扎制后的合金杆置于拉丝机上进行连续多道次拉丝。绞线成盘：单线在绞合前先预扭受力变形，后制成绞线，铜铝合金绞线为同心式绞线，各相邻的绞向相反，最外层为右向。

实施例2：

取铜锭99Kg,铝锭0.61Kg,加入真空炉中，加热至1200℃，冷却结晶后形成铜铝合金固熔体连续加入中频炉中，加热至1200℃，熔炼成铜铝合金熔液，再采用上引连铸的方法制成铜铝合金杆。将上述铜铝合金杆置于扎机上进行多道次扎制。将扎制后的合金杆置于拉丝机上进行连续多道次拉丝。绞线成盘：单线在绞合前先预扭受力变形，后制成绞线，铜铝合金绞线为同心式绞线，各相邻的绞向相反，最外层为右向。