[发明专利]大长度高强高导铜铬锆合金接触线的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种大长度高强高导铜铬锆合金接触线的生产工艺。

背景技术

随着电子信息技术的发展，对铜合金导电材料的综合使用性能要求越来越高，要求其在保持高强度（硬度）、韧性、耐磨性的同时，仍保持较高的导电性、导热性、耐寒性、无铁磁性等特性。这些优良的特性，使铜合金逐渐成为电力、信息、交通、能源、轻工及航天航空等高科技领域中使用的重要金属材料。很多场合很少以纯铜的形式应用，这是因为纯铜的强度较低（230～300 MPa），冷加工后虽然可以达到400 MPa以上，但伸长率仅为2%，在加热或一定温度下使用时，其强化效果很容易消失。所以，纯铜仅能应用于受力不大的电力、电器、电子的导电体、散热体、装饰件等。在保持纯铜的一些优良性能的前提下，尽可能提高铜的强度（硬度）和耐磨性，随即高强度高导电性铜合金逐渐被研发出来。

目前高速电气化铁路采用Cu-Mg、Cu-Sn合金接触线，该类线材均是以丧失导电率为前提的，而时效强化型铜合金如Cu-Cr-Zr等，是利用时效强化析出纳米级粒子来提高材料强度，并且保证了材料的强度，此类材料有突出的强度和导电率的匹配关系，但是此类合金存在生产控制困难、成本高、大批量生产质量不稳定等难点。

铜铬锆合金作为一种高强度、高导电、高软化温度的合金材料，其优异的性能已被广泛地应用在国民经济的许多重要领域。这种材料以铜为基，添加金属铬和金属锆，由于铬和锆在高温熔炼铸造条件下与氧的亲和力极强，在熔炼和铸造过程中极易氧化挥发，因而，生产难度较大。一般情况下需要采用真空熔炼和铸造的方法，以减少氧化和挥发，保证产品最终具有符合要求的化学成分。然而，此种方式生产周期长，由于是一炉一铸，长度重量和形状都受到限制，且真空生产成本高、产量小，很难建立连续化工业生产规模。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种大长度高强高导铜铬锆合金接触线的生产工艺，它实现了铜铬锆合金接触线的连续性生产，而不受炉体容量大小的影响，可生产任意长度、符合成分要求的铜铬锆合金接触线，能够满足未来高速铁路发展的需求。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种大长度高强高导铜铬锆合金接触线的生产工艺，

步骤一、非真空熔炼

按比例投放标准阴极铜、铜铬中间合金和铜锆中间合金进行铜铬锆合金的熔炼；

步骤二、上引连铸

采用上引连续铸造方式制备铜铬锆合金连续铸杆；

步骤三、在线连续固溶强化

在960~1000℃之间在线连续固溶强化0.5~2小时，然后在线连续水淬冷却至室温；

步骤四、直角通道连续挤压

进行直角通道连续挤压处理，得到铜铬锆合金连续接触线杆坯；

步骤五、时效处理

连续挤压后的铜铬锆合金接触线杆坯在400~500℃之间时效处理3~5小时，然后在线连续水淬冷却至室温；

步骤六、冷拔成型

对铜铬锆合金连续接触线杆坯进行多道次冷拉拔，制成铜铬锆合金连续接触线。

步骤一中非真空熔炼采用的装置包括第一体炉、第二体炉和第三体炉，所述第二体炉和第三体炉之间设置有连接通道，所述连接通道中部设置有石墨狼牙棒自匀器，所述石墨狼牙棒自匀器两侧的连接通道外侧均绕置有通电线圈。

所述第一体炉、第二体炉和第三体炉顶部均设置有氩气进口和调压器；所述第二体炉和第三体炉顶部均设置有加磷碳口，所述第一体炉顶部设置有加料通道，所述加料通道内设置有加料装置，所述第一体炉前端设置有盖板。

步骤三中在线连续固溶强化采用的装置包括第一外筒体，所述第一外筒体内壁上设置有罩式电磁加热装置，所述第一外筒体中心设置有第一旋转钢筒，所述第一外筒体的上部和下部分别设置有第一进料口和第一出料口，所述第一外筒体上部还设置有氩气进口和调压器。

步骤三和步骤五中在线连续水淬采用的装置包括第二外筒体，所述第二外筒体上部和下部分别设置有出水口和进水口，所述第二外筒体外部设置有水冷却循环系统，所述水冷却循环系统通过管路分别与进水口和出水口相连接，所述第二外筒体内部设置有上下两个网孔板，所述上下两个网孔板位于进水口和出水口之间，所述上下两个网孔板之间设置有第二旋转钢筒，所述第二外筒体上设置有第二进料口和第二出料口，所述第二进料口和第二出料口位于上下两个网孔板之间，所述第二进料口位于第二出料口上方。