[發明專利]一種連續生產CuCrZr合金導線的設備及生產方法

無效

• 申請號: 201310264715.3
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103316937A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 劉嘉斌;孟亮;方攸同;王宏濤;黃曉艷;馬吉恩;盧琴芬
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B21C23/02
• 分類號: B21C23/02;B21C33/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 黃芳;趙芳

技術領域

本發明涉及合金制造領域，特別是一種連續生產CuCrZr合金導線的設備及生產方法。

背景技術

從2009年起我國高速電氣化鐵路(以下簡稱高鐵)得到實質的飛躍式發展，京津線、京滬線和京廣線相繼開通。高鐵最高時速達到了480公里/小時的世界紀錄，目前穩定運行速度為300公里/小時。高速電氣化鐵路的發展對其關鍵部件—接觸線—產生巨大的市場需求和苛刻的性能要求。要求用作接觸線的材料同時具備以下特性：良好的導電性、高強度、低線密度、良好的耐磨擦性、良好的耐腐蝕性等，尤其強度和電導率是最核心指標。

目前高鐵接觸線采用的導體材料主要有Cu-Mg,?Cu-Sn,?Cu-Ag,?Cu-Sn-Ag,?Cu-Ag-Zr,?Cu-Cr-Zr等系列Cu合金，其中Cu-Cr-Zr顯示了更為優異的強度和電導率綜合性能。

中國專利ZL200910097340.X披露了一種超長CuCrZr合金接觸線的制備方法，合金成分質量百分數為含量為(0.30?～0.50)％?Cr，?(0.10?～?0.15)％?Zr，?(0.01?～?0.02)％?Si，其余為Cu，該方法的步驟如下：

1)?感應爐升溫至1200℃熔化電解Cu，采用木炭、石墨片保護，再添加Cu-Cr、Cu-Zr?及Cu-Si?中間合金；

2)?充分熔化后攪拌均勻并靜置15min?；

3)?上引連鑄毛坯桿；

4)?毛坯桿擠壓；

5)?擠壓桿退火；

6)?拉拔及軋制截面具有對稱溝槽的成品接觸線材；

制備抗拉強度為540?～?600MPa，相對電導率為(75?～?84)％?IACS，在400℃軟化退火2h?后強度下降不超過10％的成品接觸線單根長度為1000?～?1500m?的方法：

所采用的中間合金成分為Cu-5％?Cr、Cu-15％?Zr?及Cu-20％?Si?；

上引連鑄溫度為1200?～?1250℃，上引速率為150?～?250mm/min，上引毛坯桿規格為Φ16?～?Φ22mm?；上引毛坯桿連續擠壓后的擠壓桿規格為Φ24?～?Φ31mm?；擠壓桿退火溫度為450?～?500℃，退火時間為1?～?4h?；軋制或拉拔的成品接觸線材公稱截面積為110?～?150mm²。

上述制備方法采用的是上引連續鑄造或者水平連續鑄造方法，且以連續擠壓和拉拔作為主要變形手段。雖然這種工藝方法簡單高效，但其致命缺點是材料組織不致密，缺陷很多，拉拔過程中組織變形不徹底，芯部組織比較粗大。每經過一道拉拔，Cu合金桿的直徑就減少一定比例，相應地產生一定程度的冷加工硬化效果。Cu合金桿的變形程度取決于最終橫截面積與初始橫截面積的比值。提高變形程度才能使Cu合金強度提高到所要求水平，也即需要降低最終橫截面積與初始橫截面積的比值。而實際應用的Cu合金桿橫截面積已經確定，這意味著需要通過提高初始橫截面積來實現大變形程度從而獲得高強度。這可以通過提高連續擠壓出口直徑或者增大桿坯初始橫截面積來實現。通過使用擴張模提高連續擠壓出口直徑雖然能在一定程度使桿坯粗化，但是粗化的能力是有限的，通常是從直徑22?mm提高到31?mm，并且該過程存在增加內部界面的問題。而在實際生產中提高初始橫截面積的難度非常大，涉及出爐口、結晶器、鑄造速度、冷卻強度等方面的改造，甚至有時是無法實現的。如何實現連續的大變形程度的冷加工同時晶粒橫截面積又無需顯著縮小是現實生產中最突出的問題。

發明內容

為了克服現有技術無法實現線材連續的大變形程度的冷加工同時橫截面積又無需顯著縮小的缺點，本發明提供了一種既能實現線材的無限長生產，在線材連續的大變形程度的冷加工的同時晶粒的橫截面積又無需顯著縮小的連續生產CuCrZr合金導線的設備及其生產方法。

一種連續生產CuCrZr合金導線的設備，包括推送裝置和ECAP裝置（等通道轉角擠壓裝置），ECAP裝置至少有兩個，推送裝置包括機架和設置于機架上的多個滾輪對，以及驅動滾輪轉動的動力機構，型材位于兩個滾輪之間；第一個ECAP裝置的進口和相鄰的ECAP裝置之間分別設有一個推送裝置；ECAP裝置包括兩個橫截面形狀完全的擠壓通道和連接兩個擠壓通道的轉角通道，兩個擠壓通道具有交叉角度。型材緊貼于滾輪表面，型材依靠其與滾輪之間的摩擦力被向前推送。

進一步，最后一個ECAP裝置的出口處設有一個推送裝置。

進一步，從第一個ECAP裝置到最后一個ECAP裝置的通道橫截面積逐漸縮小，最后一個ECAP裝置的通道的形狀與成品線材的形狀一致。