[發明專利]一種大長度大直徑高強度高導新型復合線材的生產設備及其工藝

在審

• 申請號: 201711460482.9
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108015242A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 魯衍任;李學斌;沈華;趙德勝;楊玉軍;孟憲浩;寇宗乾;路超;花思明;于婷;龐宸
• 申請（專利權）人: 中鐵建電氣化局集團康遠新材料有限公司
• 主分類號: B22D11/055
• 分類號: B22D11/055;B22D11/11
• 代理公司: 江陰市揚子專利代理事務所(普通合伙) 32309
• 代理人: 隋玲玲

本發明提供了一種大長度大直徑高強度高導新型復合線材的生產設備及其工藝，其特征在于包括內部模具管、外部模具管、循環冷卻系統、線圈；其中，外部模具管的直徑大于內部模具管，內部模具管套入外部模具管中，在內部模具管和外部模具管的管壁之間注入銅液，銅液經過循環冷卻系統時，上部分是銅液，下部分凝固成銅管，內部模具管的上入口高于外部模具管的入口，內部模具管的出口位于凝固的銅管中間部位。本發明通過垂直混合液的自重和控制混合液的凝固時間和速度，可以調節銅鋼復合層的厚度，強化復合線材的牢固度、結合度和一體性，同時提高抗拉強度和導電率。

技術領域

本發明涉及一種大長度大直徑高強度高導新型復合線材的生產設備及其工藝。

背景技術

隨著電子信息技術的發展，對銅合金導電材料的綜合使用性能要求越來越高，要求其在保持高強度（硬度）、韌性、耐磨性的同時，仍保持較高的導電性、導熱性、耐寒性、無鐵磁性等特性。這些優良的特性，使銅合金逐漸成為電力、信息、交通、能源、輕工及航天航空等高科技領域中使用的重要金屬材料。很多場合很少以純銅的形式應用，這是因為純銅的強度較低( 230～300 MPa)，冷加工后雖然可以達到400 MPa，但伸長率僅為2%，在加熱或一定溫度下使用時，其強化效果很容易消失。所以，純銅僅能應用于受力不大的電力、電器、電子的導電體、散熱體、裝飾件等。在保持純銅的一些優良性能的前提下，盡可能提高銅的強度(硬度)和耐磨性，隨即高強度高導電性銅合金逐漸被研發出來。

目前高速電氣化鐵路采用Cu-Mg、Cu-Sn合金接觸線，該類線材均是以喪失導電率為前提的。Cu-Cr-Zr接觸線還處實驗室階段或小批量試驗階段，雖在原有基礎止的有一定幅度的提高，但提高幅度有限，而采用一種大長度大直徑高強度高導新型復合線材的生產設備及其工藝生產的線材，可以大大增強線材的抗拉強度，而且保持較高的導電率，克服此類其他合金材料生產控制困難、成本高、大批量生產質量不穩定等難點，兼具高安全系數，高抗拉強度以及高導電性的特點，滿足未來高速鐵路線材發展要求。

目前,中國已成為了世界電氣化鐵路大國，根據我國《中長期鐵路網規劃》，到2020年，全國鐵路營業里程達到10萬公里，電氣化率達到50%，運輸能力滿足國民經濟和社會發展需要，主要技術裝備達到或接近國際先進水平。

大長度大直徑高強高導新型復合線材不僅能滿足電氣化鐵路接觸線等產品單件重量大于1噸的要求，解決了困擾國內同行業的重大技術難題，有重大的工業推廣價值，填補國內該新型復合材料生產工藝的一項空白，對于推動銅加工行業的技術進步和自主創新能力的建設有不可估量的現實意義。

接觸線強度的提高，將為我國高速鐵路接觸網設計提供了更安全更廣闊的空間。導電性能的提升也會節省大量電能。同時在生產、試驗、施工、運行等方面將會產生相應的自主創新科研成果，極大地促進了我國高速接觸網技術的發展。新產品研發極大促進了裝備技術的進步，工廠的生產裝備進行了升級換代，整體生產水平得到了提高。

然而，傳統的接觸線生產方式生產周期長，由于是一爐一鑄，長度重量和形狀都受到限制，且真空生產成本高、產量小，很難建立連續化工業生產規模。

發明內容

針對上述技術問題，本發明通過垂直混合液的自重和控制混合液的凝固時間和速度，可以調節銅鋼復合層的厚度，強化復合線材的牢固度、結合度和一體性，銅、鋼的線膨脹因素可以忽略，使得銅和鋼不會因為銅和鋼的線膨脹因素而脫離。同時，在拉拔過程中解決了銅和鋼的不同形變量的難題，實現了大長度大直徑連鑄連拔。

本發明提供了一種大長度大直徑高強度高導新型復合線材的生產設備，包括內部模具管、外部模具管、循環冷卻系統、線圈；其中，外部模具管的直徑大于內部模具管，內部模具管套入外部模具管中，在內部模具管和外部模具管的管壁之間注入銅液，銅液經過循環冷卻系統時，上部分是銅液，下部分凝固成銅管，內部模具管的上入口高于外部模具管的入口，內部模具管的出口位于凝固的銅管中間部位。