用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线及其制造方法

摘要

用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线，其具体为铜锡合金，其中锡的质量百分比含量为0.50-0.85％，杂质总和不大于质量百分比含量的0.10％，余量为铜。本发明还要求保护所述用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线的制造方法。相对于现有技术而言，本发明所述的高强铜锡合金接触线，填补了国内空白。由于高强铜锡合金接触线具有强度高、塑性好、晶粒度小、生产工艺简单、成本低、批量大等一系列优点。本发明所述高强铜锡合金接触线可以应用在时速250公里和350公里的高速铁路上，预期可以取得良好的经济效益和社会效益，将极大地促进我国电气化铁路事业的发展。

权利要求

1.一种用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线的制造方法，其特征在于：所述用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线的制造方法依次要求如下：一)首先生产直径为25mm-35mm的铜锡合金坯料杆：

1)将高纯阴极铜加入熔化炉，在控制炉内的铜液温度在1110～1140℃的同时对炉内气氛进行监控；

2)熔化的液体金属连续地流入保温炉，保温炉温升至1140℃-1160℃的同时要求确保炉内气氛为微还原；

3)熔化的液体金属从保温炉连续地流入浇包，采用喂丝法连续加入金属锡丝，加入量与铸造速度同步，确保锡加入量的均匀性，防止锡的偏析；

4)锡含量合格后开始铸造，轧制；具体要求为：铸造浇包温度控制在1100－1150℃，铸造速度为700～850rpm，冷却水压力为0.08～0.45Mpa，经冷却凝固成型得到铸坯；对铸坯进行连续轧制，控制进轧温度为760～830℃，控制连轧机共4-8道次，最终生产出直径为

25mm-35mm的铜锡合金坯料杆；

所述铸造机为五轮式钢带铸造机，浇包并铸造，经冷却凝固成型得到铸造截面为梯形，断面积为2300mm2的铸坯；铸坯进行连续轧制时采用椭圆-圆孔型系统，机架采用平、立式布置，使轧件实现无扭转直线轧制；

二)采用冷加工方式，将直径为25mm-35mm的铜锡合金坯料杆用拉伸成形设备经多道次冷拉拔得到最终的接触线成品；具体要求是：

1)首先，将直径为25mm-35mm的铜锡合金坯料杆拉制成直径为20.0-19.0mm的圆杆，冷加工率为36.0-70.53％；

在拉伸机上拉制得到150标称截面的铜锡合金接触线成品，冷加工率46.72-51.91％，其冷加工道次为4-8次，要求晶粒大小为0.010-0.015mm、总冷加工率69.22-84.30％；所制备的高强铜锡合金接触线具体为150标称截面的高强铜锡合金接触线；其中锡的质量百分比含量为0.65-0.85％，杂质总和不大于质量百分比含量的0.10％，余量为铜。

说明书

用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线及其制造方法

技术领域：

[0001] 本发明涉及有色金属加工技术领域，特别提供了一种用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线及其制造方法。背景技术：

[0002] 现今，我国电气化铁路建设已经进入了一个高速发展时期，建设时速为250公里/小时和350公里/小时及以上的高速铁路已成为中国铁路建设的发展趋势。目前，国内用于满足电气化铁道时速为250公里/小时和350公里/小时及以上的高速铁路的电气化铁道接触网用铜合金接触线主要为铜镁合金接触线，铜镁合金接触线生产工艺复杂，周期长、成本高、批量小。

[0003] 因此，人们期望获得一种技术效果更好的用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线及其制造方法。发明内容：

[0004] 本发明的目的是提供一种技术效果更好的用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线及其制造方法。

[0005] 本发明提供了一种用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线，其特征在于：其具体为铜锡合金，其中锡的质量百分比含量为0.50-0.85％，杂质总和不大于质量百分比含量的0.10％，余量为铜。

[0006] 所述用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线中，锡的质量百分比含量优选为0.65-0.75％。

[0007] 所述用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线具体为150标称截面(符合标准TB/T 2809-2005的要求)的高强铜锡合金接触线。

[0008] 本发明还要求保护所述用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线的制造方法，其特征在于：所述用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线的制造方法依次要求如下：

[0009] 一)首先生产直径为25mm-35mm的铜锡合金坯料杆：

[0010] 1)将高纯阴极铜加入熔化炉，控制炉内的铜液温度在1110～1140℃；

[0011] 2)熔化的液体金属流入保温炉，保温炉温升至1140℃-1160℃；

[0012] 3)熔化的液体金属从保温炉流入浇包，加入金属锡；

[0013] 4)锡含量合格后开始铸造，轧制；具体要求为：铸造浇包温度控制在1100－1150℃，铸造速度为700～850rpm，冷却水压力为0.08～0.45Mpa，经冷却凝固成型得到铸坯；对铸坯进行连续轧制，控制进轧温度为760～830℃，控制连轧机共4-8道次，最终生产出直径为25mm-35mm的铜锡合金坯料杆；

[0014] 二)采用冷加工方式，将直径为25mm-35mm的铜锡合金坯料杆用拉伸成形设备经多道次冷拉拔得到最终的接触线成品；具体要求是：

[0015] 1)首先，将直径为25mm-35mm的铜锡合金坯料杆拉制成直径为20.0-19.0mm的圆杆，冷加工率36.0-70.53％；

[0016] 在拉伸机上拉制得到150标称截面的铜锡合金接触线成品(冷加工率46.72-51.91％)，其冷加工道次为4-8次，要求晶粒大小为0.010-0.015mm、总冷加工率
69.22-84.30％。

[0017] 本发明所述用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线的制造方法中，生产直径为25mm-35mm的铜锡合金坯料杆的优选要求是：

[0018] 1)将高纯阴极铜加入熔化炉，在控制炉内的铜液温度在1110～1140℃的同时对炉内气氛进行监控；

[0019] 2)熔化的液体金属连续地流入保温炉，保温炉温升至1140℃-1160℃的同时要求确保炉内气氛为微还原；

[0020] 3)熔化的液体金属从保温炉连续地流入浇包，采用喂丝法连续加入金属锡丝，加入量与铸造速度同步，确保锡加入量的均匀性，防止锡的偏析；

[0021] 4)当锡含量合格后开始铸造，轧制：

[0022] 铸造机为五轮式钢带铸造机，浇包并铸造，经冷却凝固成型得到铸造截面为梯形，2
断面积为2300mm 的铸坯；铸坯进行连续轧制时采用椭圆-圆孔型系统，机架采用平、立式布置，使轧件实现无扭转直线轧制。

[0023] 相对于现有技术而言，本发明所述的高强铜锡合金接触线，填补了国内空白。由于高强铜锡合金接触线具有强度高、塑性好、晶粒度小、生产工艺简单、成本低、批量大等一系列优点，是高速电气化铁路理想的铜锡合金接触线。

[0024] 本发明所述高强铜锡合金接触线可以应用在时速250公里和350公里及以上的高速铁路上，预期可以取得良好的经济效益和社会效益，将极大地促进我国电气化铁路事业的发展。附图说明：

[0025] 图1为高强铜锡合金接触线生产工艺流程图。具体实施方式：

[0026] 实施例1：用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线及其制造方法[0027] 将35吨高纯阴极铜加入竖式熔化炉，当保温炉温升至1140℃-1150℃，确保炉内气氛为微还原，开始生产。熔化的液体金属经下流槽连续地流入浇包，在下流槽采用喂丝法按重量百分比控制在0.65％加入金属锡丝，加入量与铸造速度同步。取样分析，锡含量合格后开始铸造，轧制，浇包温度控制在1100－1120℃，铸造速度为750rpm，冷却水压力2
为0.08～0.25Mpa，经冷却凝固成型得到铸坯，铸造截面为梯形，断面积2300mm。铸坯送入运行速度为750rpm的轧机内进行连续轧制四道次，控制进轧温度为780～820℃，形成铜锡合金线坯料杆。再经倒立式拉伸机和意大利SICTRA公司生产的四模接触线专用拉伸机成形设备经多道次冷拉拔为满足高速电气化铁路所要求的150标称截面(符合标准TB/T 2809-2005的要求)33.58吨接触线成品。

[0028] 本实施例所得到的接触线成品，进行性能检测的结果如下：

[0029] 产品指标：150标称截面(锡的质量百分比含量0.65％)；

[0030] 外观：清洁、光滑、无硬弯、裂纹等与良好工艺产品不相称的任何缺陷；

[0031] 尺寸：符合铁道部TB/T2809-2005；

[0032] 抗拉强度：平均473.5MPa，最小471Mpa；导电率：平均66.1％，最小64.2％。

[0033] 实施例2：用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线及其制造方法[0034] 将35吨高纯阴极铜加入竖式熔化炉，当保温炉温升至1140℃-1155℃，确保炉内气氛为微还原，开始生产。熔化的液体金属经下流槽连续地流入浇包，在下流槽采用喂丝法按重量百分比控制在0.70％加入金属锡丝，加入量与铸造速度同步。取样分析，锡含量合格后开始铸造，轧制，浇包温度控制在1110－1125℃，铸造速度为750rpm，冷却水压力为2
0.10～0.35Mpa，经冷却凝固成型得到铸坯，铸造截面为梯形，断面积2300mm。铸坯送入运行速度为750rpm的轧机内进行连续轧制四道次，控制进轧温度为770～830℃，形成铜锡合金线坯料杆。再经倒立式拉伸机和意大利SICTRA公司的生产的四模接触线专用拉伸机成形设备经多道次冷拉拔为满足高速电气化铁路所要求的150标称截面的33.66吨接触线成品。

[0035] 本实施例所得到的接触线成品，进行性能检测的结果如下：

[0036] 产品指标：150标称截面(锡的质量百分比含量0.70％)；

[0037] 外观：清洁、光滑、无硬弯、裂纹等与良好工艺产品不相称的任何缺陷；

[0038] 尺寸：符合铁道部TB/T2809-2005；

[0039] 抗拉强度：平均490.2Mpa，最小487.1Mpa；

[0040] 导电率：平均64.9％，最小63.8％。

[0041] 实施例3：用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线及其制造方法[0042] 将35吨高纯阴极铜加入竖式熔化炉，当保温炉温升至1145℃-1160℃，确保炉内气氛为微还原，开始生产。熔化的液体金属经下流槽连续地流入浇包，在下流槽采用喂丝法按重量百分比控制在0.75％加入金属锡丝，加入量与铸造速度同步。取样分析，锡含量合格后开始铸造，轧制，浇包温度控制在1115－1130℃，铸造速度为800rpm，冷却水压力为2
0.15～0.40Mpa，经冷却凝固成型得到铸坯，铸造截面为梯形，断面积2300mm。铸坯送入运行速度为750rpm的轧机内进行连续轧制四道次，控制进轧温度为780～830℃，形成铜锡合金线坯料杆。再经倒立式拉伸机和用意大利SICTRA公司的生产的四模接触线专用拉伸所机成形设备经多道次冷拉拔为满足高速电气化铁路要求的150标称截面接触线33.78吨成品。

[0043] 本实施例所得到的接触线成品，进行性能检测的结果如下：

[0044] 产品指标：150标称截面(锡的质量百分比含量0.75％)；

[0045] 外观：清洁、光滑、无硬弯、裂纹等与良好工艺产品不相称的任何缺陷；

[0046] 尺寸：符合铁道部TB/T2809-2005；

[0047] 抗拉强度：平均508.6Mpa，最小505.8Mpa；

[0048] 导电率：平均63.8％，最小62.5％。

[0049] 实施例4：用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线及其制造方法[0050] 将35吨高纯阴极铜加入竖式熔化炉，当保温炉温升至1140℃-1150℃，确保炉内气氛为微还原，开始生产。熔化的液体金属经下流槽连续地流入浇包，在下流槽采用喂丝法按重量百分比控制在0.795％加入金属锡丝，加入量与铸造速度同步。取样分析，锡含量合格后开始铸造，轧制，浇包温度控制在1110－1125℃，铸造速度为800rpm，冷却水压力为2
0.15～0.35Mpa，经冷却凝固成型得到铸坯，铸造截面为梯形，断面积2300mm。铸坯送入运行速度为750rpm的轧机内进行连续轧制四道次，控制进轧温度为780～830℃，形成铜锡合金线坯料杆。再经倒立式拉伸机和意大利SICTRA公司的生产的四模接触线专用拉伸机成形设备经多道次冷拉拔为满足高速电气化铁路所要求的150标称截面接触线32.98吨成品。

[0051] 实施例5：用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线及其制造方法[0052] 将35吨高纯阴极铜加入竖式熔化炉，当保温炉温升至1140℃-1150℃，确保炉内气氛为微还原，开始生产。熔化的液体金属经下流槽连续地流入浇包，在下流槽采用喂丝法按重量百分比控制在0.51％加入金属锡丝，加入量与铸造速度同步。取样分析，锡含量合格后开始铸造，轧制，浇包温度控制在1100－1120℃，铸造速度为750rpm，冷却水压力为2
0.08～0.25Mpa，经冷却凝固成型得到铸坯，铸造截面为梯形，断面积2300mm。铸坯送入运行速度为750rpm的轧机内进行连续轧制四道次，控制进轧温度为780～820℃，形成铜锡合金线坯料杆。再经倒立式拉伸机和意大利SICTRA公司生产的四模接触线专用拉伸机成形设备经多道次冷拉拔为满足高速电气化铁路所要求的150标称截面33.58吨接触线成品。

[0053] 本实施例所得到的接触线成品，进行性能检测的结果如下：

[0054] 产品指标：150标称截面(锡的质量百分比含量0.51％)；

[0055] 外观：清洁、光滑、无硬弯、裂纹等与良好工艺产品不相称的任何缺陷；

[0056] 尺寸：符合铁道部TB/T2809-2005；

[0057] 抗拉强度：平均473.5MPa，最小471Mpa；导电率：平均66.1％，最小64.2％。

[0058] 对比例1

[0059] 将35吨高纯阴极铜加入竖式熔化炉，当保温炉温升至1140℃-1150℃，确保炉内气氛为微还原，开始生产。熔化的液体金属经下流槽连续地流入浇包，在下流槽采用喂丝法按重量百分比控制在0.495％加入金属锡丝，加入量与铸造速度同步。取样分析，锡含量合格后开始铸造，轧制，浇包温度控制在1110－1125℃，铸造速度为750rpm，冷却水压力为2
0.10～0.35Mpa，经冷却凝固成型得到铸坯，铸造截面为梯形，断面积2300mm。铸坯送入运行速度为750rpm的轧机内进行连续轧制四道次，控制进轧温度为780～830℃，形成铜锡合金线坯料杆。再经倒立式拉伸机和意大利SICTRA公司的生产的四模接触线专用拉伸机成形设备经多道次冷拉拔电气化铁路专用的150截面接触线33.66吨成品，因为锡的质量百分比含量超出0.50-0.85％的范围，所以产品没达到要求。

[0060] 对比例2

[0061] 将35吨高纯阴极铜加入竖式熔化炉，当保温炉温升至1140℃-1155℃，确保炉内气氛为微还原，开始生产。熔化的液体金属经下流槽连续地流入浇包，在下流槽采用喂丝法按重量百分比控制在0.855％加入金属锡丝，加入量与铸造速度同步。取样分析，锡含量合格后开始铸造，轧制，浇包温度控制在1110－1125℃，铸造速度为750rpm，冷却水压力为2
0.10～0.25Mpa，经冷却凝固成型得到铸坯，铸造截面为梯形，断面积2300mm。铸坯送入运行速度为750rpm的轧机内进行连续轧制四道次，控制进轧温度为780～820℃，形成铜锡合金线坯料杆。再经倒立式拉伸机和用意大利SICTRA公司的生产的四模接触线专用拉伸机成形设备经多道次冷拉拔电气化铁路专用的150截面接触线32.36吨成品，因为锡的质量百分比含量超出0.50-0.85％的范围，所以产品没达到要求。

[0062] 实施例5：用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线及其制造方法。

[0063] 用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线，其具体为铜锡合金，其中锡的质量百分比含量为0.50-0.85％，杂质总和不大于质量百分比含量的0.10％，余量为铜。

[0064] 所述用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线具体为150标称截面的高强铜锡合金接触线。

[0065] 所述用于高速电气化铁道的高强铜锡合金接触线的制造方法依次要求如下：

[0066] 一)首先生产直径为25mm-35mm的铜锡合金坯料杆：

[0067] 1)将高纯阴极铜加入竖式熔化炉，燃料为天然气，控制炉内的铜液温度在1110～1140℃，由配备有一氧化碳成分分析仪对炉内气氛进行监控；

[0068] 2)熔化的液体金属经上流槽连续地流入保温炉，保温炉为倾动式，温升至1140℃-1160℃，确保炉内气氛为微还原；

[0069] 3)熔化的液体金属从保温炉经下流槽连续地流入浇包，在下流槽采用喂丝法连续加入金属锡丝，加入量与铸造速度同步，充分搅拌，确保锡加入量的均匀性，防止锡的偏析；

[0070] 4)取样分析，锡含量合格后开始铸造，轧制；具体要求为：

[0071] 铸造机为五轮式钢带铸造机，浇包温度控制在1100－1150℃，由远红外线控制，铸造速度为700～850rpm，冷却水压力为0.08～0.45Mpa，经冷却凝固成型得到铸坯，铸造2
截面为梯形，断面积2300mm ；铸坯送入运行速度为750～850rpm的轧机内进行连续轧制，控制进轧温度为760～830℃，由远红外线控制连轧机共4-8道次，采用椭圆-圆孔型系统，机架采用平、立式布置，使轧件实现无扭转直线轧制，最终生产 铜锡合金坯料杆。

[0072] 二)采用冷加工方式加工直径为25mm-35mm的铜锡合金坯料杆，并最终得到成品：

[0073] 1)经轧制形成铜锡合金线坯料杆，再通过合理的异型模具冷加工道次分配，用接触线专用拉伸成形设备经多道次冷拉拔为电气化铁路专用的接触线成品；

[0074] 首先，在倒立式拉伸机将直径为25mm-35mm的铜锡合金坯料杆拉制成直径为20.0-19.0mm的圆杆(冷加工率36.0-70.53％)，最终在由意大利Sictra公司设计并制造的接触线专用四模拉伸机上拉制为150标称截面的铜锡合金接触线成品(冷加工率
46.72-51.91％)，其冷加工道次为4-8次，其晶粒组织为均匀、细小的等轴晶，晶粒大小为
0.010-0.015mm、这样总冷加工率69.22-84.30％。

[0075] 2)在以上高强铜锡合金接触线生产过程中，其总加工率为93.43％。通过在连铸连轧过程中添加适量的金属锡丝，充分利用固溶强化效应，以及后续较大的冷拉加工硬化作用，可使铜锡合金接触线获得更大的强度和较好的导电率。所得铸坯及接触线均有很好的微观组织及宏观性能；在所给的合金成分范围内，通过上述加工工艺均能同时保证高的强度和导电率。

[0076] 相对于现有技术而言，本实施例所述的高强铜锡合金接触线，填补了国内空白。由于高强铜锡合金接触线具有强度高、塑性好、晶粒度小、生产工艺简单、成本低、批量大等一系列优点，是高速电气化铁路理想的铜合金接触线。所述高强铜锡合金接触线可以应用在时速250公里和350公里的高速铁路上，预期可以取得良好的经济效益和社会效益，将极大地促进我国电气化铁路事业的发展。