直角通道连续挤压装置

摘要

本发明涉及一种直角通道连续挤压装置，它包括第一挤压模具（27），所述第一挤压模具（27）包括第一挤压腔体（30），所述第一挤压腔体（30）前侧设置有第一进料通道（28），所述第一挤压腔体（30）上方设置有第一冲道（31）、第二冲道（32）和第三冲道（33），所述第二冲道（32）和第三冲道（33）左右对称布置于第一冲道（31）两侧，所述第二冲道（32）和第三冲道（33）呈120°夹角，所述挤压腔体（30）下方设置有直角出料通道（29）。本发明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。

权利要求

1.一种直角通道连续挤压装置，其特征在于：它包括第一挤压模具（27），所述第一挤压模具（27）包括第一挤压腔体（30），所述第一挤压腔体（30）前侧设置有第一进料通道（28），所述第一挤压腔体（30）上方设置有第一冲道（31）、第二冲道（32）和第三冲道（33），所述第一冲道（31）、第二冲道（32）和第三冲道（33）内均设置有与各自匹配的冲头，所述第一冲道（31）沿竖直方向布置，所述第二冲道（32）和第三冲道（33）左右对称布置于第一冲道（31）两侧，所述第一冲道（31）为两个体积，所述第二冲道（32）和第三冲道（33）为一个体积，所述第二冲道（32）和第三冲道（33）呈120°夹角，所述挤压腔体（30）下方设置有直角出料通道（29），所述直角出料通道（29）的进料口位于第一冲道（31）正下方；

连续铸杆经过连续挤压机挤压到腔体时，铜合金处于软化状态，便于在腔体内充满挤压；当腔体充满状态时，第一冲道内的冲头向下运动2个体积，进行挤压，与此同时，挤压轮进料口进料2个体积，第二冲道和第三冲道内的冲头分别向后退1个体积，从而保证腔体始终处于充满状态，并使填充料进入直角通道，进行挤压，并进行冷却；

当第一冲道内的冲头向下运动挤压完成时，此时第二冲道和第三冲道内的冲头已退至顶部，与此同时开始向下进行挤压，挤压轮进料2个体积的坯料，第一冲道内的冲头向后退出2个体积；由于形成往复循环的过程，从而达到实现大长度直角等通道连续挤压的工艺；

第二冲道和第三冲道内的冲头进行挤压时形成的合力，与第一冲道内的冲头进行挤压的力的效果是等同的。

2.根据权利要求1所述的一种直角通道连续挤压装置，其特征在于：所述直角出料通道（29）外侧设置有水冷系统（34）。

说明书

直角通道连续挤压装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种直角通道连续挤压装置，主要用于大长度高强高导铜铬锆合金接触线的连续性生产。

背景技术

[0002] 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。

[0003] 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。

[0004] 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

[0005] 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直角通道连续挤压装置，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。

[0006] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种直角通道连续挤压装置，它包括第一挤压模具，所述第一挤压模具包括第一挤压腔体，所述第一挤压腔体前侧设置有第一进料通道，所述第一挤压腔体上方设置有第一冲道、第二冲道和第三冲道，所述第一冲道、第二冲道和第三冲道内均设置有与各自匹配的冲头，所述第一冲道沿竖直方向布置，所述第二冲道和第三冲道左右对称布置于第一冲道两侧，所述第一冲道为两个体积，所述第二冲道和第三冲道为一个体积，所述第二冲道和第三冲道呈120°夹角，所述挤压腔体下方设置有直角出料通道，所述直角通道出料口位于第一冲道正下方。

[0007] 所述直角出料通道外侧设置有水冷系统。

[0008] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0009] 1、本发明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；

[0010] 2、本发明采用直角通道连续挤压，可使铜合金经大塑性变形之后，晶粒更加均匀，更加细小。

附图说明

[0011] 图1为应用本发明的一种大长度高强高导铜铬锆合金接触线的生产工艺中非真空熔炼装置的结构示意图。

[0012] 图2为应用本发明的一种大长度高强高导铜铬锆合金接触线的生产工艺中在线连续固溶强化装置的结构示意图。

[0013] 图3为应用本发明的一种大长度高强高导铜铬锆合金接触线的生产工艺中在线连续水淬装置的结构示意图。

[0014] 图4为本发明一种直角通道连续挤压装置的结构示意图。

[0015] 图5为本发明一种直角通道连续挤压装置另一实施例的结构示意图。

[0016] 图6 为图5的A-A剖视图。

[0017] 图7为图5的B-B剖视图。

[0018] 图8为图5的C-C剖视图。

[0019] 其中：

[0020] 第一体炉1

[0021] 第二体炉2

[0022] 第三体炉3

[0023] 连接通道4

[0024] 石墨狼牙棒自匀器5

[0025] 通电线圈6

[0026] 加料通道7

[0027] 加料装置8

[0028] 盖板9

[0029] 氩气进口10

[0030] 调压器11

[0031] 加磷碳口12

[0032] 结晶器13

[0033] 第一外筒体14

[0034] 罩式电磁加热装置15

[0035] 第一旋转钢筒16

[0036] 第一进料口17

[0037] 第一出料口18

[0038] 第二外筒体19

[0039] 进水口20

[0040] 出水口21

[0041] 水冷却循环系统22

[0042] 第二进料口23

[0043] 第二出料口24

[0044] 网孔板25

[0045] 第二旋转钢筒26

[0046] 第一挤压模具27

[0047] 第一进料通道28

[0048] 直角出料通道29

[0049] 第一挤压腔体30

[0050] 第一冲道31

[0051] 第二冲道32

[0052] 第三冲道33

[0053] 水冷系统34

[0054] 第二挤压模具35

[0055] 第二挤压腔体36

[0056] 第二进料通道37

[0057] 中心出料通道38

[0058] 第一直角通道39

[0059] 第一竖直通道39.1

[0060] 第一水平通道39.2

[0061] 第二直角通道40

[0062] 第二水平通道40.1

[0063] 第二竖直通道40.2

[0064] 逆向循环冷却系统41

[0065] 进料加压通道42。

具体实施方式

[0066] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

[0067] 本实施例中的一种大长度高强高导铜铬锆合金接触线的生产工艺，它包括以下工艺步骤：

[0068] 步骤一、非真空熔炼

[0069] 向非真空熔炼装置内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；

[0070] 所述非真空熔炼装置的结构如图1所示，它包括第一体炉1、第二体炉2和第三体炉3，所述第二体炉2和第三体炉3之间设置有连接通道4，所述连接通道4中部设置有石墨狼牙棒自匀器5，所述石墨狼牙棒自匀器5两侧的连接通道4外侧均绕置有通电线圈6；

[0071] 所述第一体炉1顶部设置有加料通道7，所述加料通道7内设置有加料装置8，所述第一体炉1前端设置有盖板9；

[0072] 所述第一体炉1、第二体炉2和第三体炉3顶部均设置有氩气进口10和调压器11；

[0073] 所述第二体炉2和第三体炉3顶部均设置有加磷碳口12；

[0074] 所述第三体炉3上方设置有上引连铸机，所述上引连铸机的结晶器13伸入第三体炉3内；

[0075] 第一体炉中，加料装置加完料后，炉液上方的空间（氩气室）内充满氩气，保持气压在1.02个标准大气压的微正压，如果超过1.02个标准大气压，调压器自动释放气体自动调节，若气压不足1.02个标准大气压的微正压，自动补气充氩气，通过该技术，可以使炉水与空气隔绝，而锆与惰性气体氩气不发生反应，从而保证铬与锆不与外界的气体发生反应。同时也可以将附着在铜板上的水气和其他气体吹出氩气室。等到铜板完全加入第一体炉中时，关闭盖板。

[0076] 第三体炉中，加磷碳口可以在加好磷片和木碳后关闭，加磷碳的目的使炉气中的杂质气体可以充分反应，达到除氧，除氢的目的。第二体炉中，类似。调压器的功能相同。

[0077] 此步骤是在现有三体炉的基础进一步创新和改良，由于第一体炉和第二体炉经过电磁搅拌后，内部的合金成份分布依然不均匀，呈现出既分散又积聚的特点，一部分的合金成份的浓度高，呈枣核状多处分布，一部份合金成分的浓度低；造成这种枣核式分布的原因是由于合金炉液溶剂的粘度大，即炉液中溶剂的金属阳离子之间的金属键能高，加入的合金元素扩散的阻力大，合金元素不容易均匀扩散，就像油中加入芝麻一样，虽然经过搅拌，但仍不能均匀扩散，它不同于氯化钠溶于水中那样均匀扩散而形成稳定的溶液。为解决合金元素均匀扩散的问题，采用炉水经过第二体炉与第三体炉的连接通道时，增加通电线圈产生的涡流进行充分搅拌，并经过石墨狼牙棒自匀器时，由于石墨狼牙棒自匀器上的多个尖刺作用下，枣核式的合金元素炉水会被破碎并重新分布，使加入合金元素均匀化。

[0078] 步骤二、上引连铸

[0079] 采用上引连续铸造方式制备铜铬锆合金连续铸杆；

[0080] 步骤三、在线连续固溶强化

[0081] 采用在线连续固溶强化装置在960 1000℃之间在线连续固溶强化0.5 2小时，然~ ~后采用在线连续水淬装置冷却至室温；

[0082] 如图2所示，所述在线连续固溶强化装置包括第一外筒体14，所述第一外筒体14内壁上设置有罩式电磁加热装置15，所述第一外筒体14中心设置有第一旋转钢筒16，所述第一外筒体14的上部和下部分别设置有第一进料口17和第一出料口18；

[0083] 所述第一外筒体14上部还设置有氩气进口10和调压器11；

[0084] 铜铬锆合金连续铸杆从第一进料口进入后绕置于第一旋转钢筒上，固溶强化后再从第一出料口出来；

[0085] 本申请采用罩式电磁加热装置，而不宜用电阻加热法，因为电阻丝不能接触铜杆，与旋转的钢筒上的铜合金杆发生摩擦，会损坏电阻丝，只能通过气体进行热传导，而作为保护气的氩气热传性极低，从而使加热效果极差；

[0086] 罩式电磁加热装置的另一个优点是热处理过程中，温度可以控制在一定范围里，但由于空气的导热较强，会形成空气对流，从而导致热量分布不均匀，从而导致被加热元件加热不均匀，从而使被加热元件温度不均匀（虽然铜合金是热的良导体，但这种温度不均匀的现象仍然突出），而利用该装置加热可以呈加热元件的四周，再加上钢筒上的铜合金铸杆在不停旋转，可以使铜合金杆均匀加热；

[0087] 另外由于使用氩气作保护气，由于氩气的导热性低，可以极大的降低由于气体的对流产生的热量分布不均衡现象，从而提高元件加热的均匀性；

[0088] 此装置对比传统将整盘的铜杆以固定的方式进行电阻加热的方法，具有极大的优势。

[0089] 如图3所示，所述在线连续水淬装置包括第二外筒体19，所述第二外筒体19上部和下部分别设置有出水口21和进水口20，所述第二外筒体19外部设置有水冷却循环系统22，所述水冷却循环系统22通过管路分别与进水口20和出水口21相连接，所述第二外筒体19内部设置有上下两个网孔板25，所述上下两个网孔板25位于进水口20和出水口21之间，所述上下两个网孔板25之间设置有第二旋转钢筒26，所述第二外筒体19上设置有第二进料口23和第二出料口24，所述第二进料口23和第二出料口24位于上下两个网孔板25之间，所述第二进料口23位于第二出料口24上方；

[0090] 连续均匀水冷却，若不采用网孔形式，中间的水流会比边缘的水流速度较快，这样就会形成铜杆水冷却不均匀，从而使铜合金内部组织结构出现较大差异，若采网孔结构水冷却，中间的水流速度不会出现层流现象，从而达到连续均匀水冷却的效果，从而使铜合金干均匀冷却，使得铜铜铬锆内部组结构均匀。

[0091] 步骤四、直角通道连续挤压

[0092] 采用直角通道连续挤压装置进行连续挤压处理，得到铜铬锆合金连续接触线杆坯；

[0093] 所述连续挤压装置有以下两个实施例：

[0094] 实施例一：

[0095] 如图4所示，所述直角通道连续挤压装置包括第一挤压模具27，所述第一挤压模具27包括第一挤压腔体30，所述第一挤压腔体30前侧设置有第一进料通道28，所述第一挤压腔体30上方设置有第一冲道31、第二冲道32和第三冲道33，所述第一冲道31、第二冲道32和第三冲道33内均设置有与各自匹配的冲头，所述第一冲道31沿竖直方向布置，所述第二冲道32和第三冲道33左右对称布置于第一冲道31两侧，所述第一冲道31为两个体积，所述第二冲道32和第三冲道33为一个体积，所述第二冲道32和第三冲道33呈120°夹角，所述挤压腔体30下方设置有直角出料通道29，所述直角通道出料口29位于第一冲道31正下方；

[0096] 所述直角出料通道29外侧设置有水冷系统34；

[0097] 连续铸杆经过连续挤压机挤压到腔体时，铜合金处于软化状态，便于在腔体内充满挤压。当腔体充满状态时，第一冲道内的冲头向下运动（2个体积），进行挤压，与此同时，挤压轮进料口进料2个体积，第二冲道和第三冲道内的冲头分别向后退1个体积，从而保证腔体始终处于充满状态，并使填充料进入直角通道，进行挤压，并进行冷却。

[0098] 当第一冲道内的冲头向下运动挤压完成时，此时第二冲道和第三冲道内的冲头已退至顶部，与此同时开始向下进行挤压，挤压轮进料2个体积的坯料，第一冲道内的冲头向后退出2个体积。由于形成往复循环的过程，从而达到实现大长度直角等通道连续挤压的工艺；第二冲道和第三冲道内的冲头进行挤压时形成的合力，与第一冲道内的冲头进行挤压的力的效果是等同的。

[0099] 实施例二：

[0100] 如图5 图8所示，所述直角通道连续挤压装置包括第二挤压模具35，所述第二挤压~模具35包括第二挤压腔体36，所述第二挤压腔体36前侧设置有第二进料通道37和上下左右四条进料加压通道42，每个进料加压通道42内均设有与各自匹配的冲头，所述第二挤压腔体36后侧设置有中心出料通道38，所述第二进料通道37和中心出料通道38与第二挤压腔体
36位于同一中心线上，所述四条进料加压通道42与第二挤压腔体36中心线呈一定夹角，所述中心出料通道38包括前后两段，中心出料通道38前段外侧设置有逆向循环冷却系统41，中心出料通道38后段设置有第一直角通道39和第二直角通道40，所述第一直角通道39位于第二直角通道40前侧；

[0101] 所述第一直角通道39包括第一竖直通道39.1和第一水平通道39.2，所述第二直角通道40包括第二竖直通道40.2和第二水平通道40.1，所述第一竖直通道39.1、第一水平通道39.2、第二竖直通道40.2和第二水平通道40.1呈十字型布置，第一竖直通道39.1、第一水平通道39.2、第二竖直通道40.2和第二水平通道40.1内均设置有与各自匹配的冲头。

[0102] 步骤五、时效处理

[0103] 连续挤压后的铜铬锆合金接触线杆坯采用时效处理装置在400 500℃之间时效处~理3 5小时，然后采用在线连续水淬装置冷却至室温；
~

[0104] 所述时效处理装置的结构与固溶强化装置相同。

[0105] 步骤六、冷拔成型

[0106] 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。

[0107] 除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。