[發明專利]一種雙金屬鐵路貫通地線及其短流程生產方法

在審

• 申請號: 201810101477.7
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108320835A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 姜雁斌;謝建新;雷宇;李永帥
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01B1/02
• 分類號: H01B1/02;H01B5/08;H01B13/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種雙金屬鐵路貫通地線及其短流程生產方法，屬于雙金屬層狀復合材料及制備技術領域。本發明以純銅絞線為芯材和黃銅為包覆層材料，采用綜合應用反向凝固原理和熱冷組合鑄型連鑄原理的連鑄復合成形工藝，實現在高導電性純銅絞線外表面連續包覆高耐蝕性黃銅合金層，制備黃銅包覆純銅絞線雙金屬復合線材，根據需要可后續軋制或/和拉拔加工、成品退火等工序，生產包覆層無縫、組織致密、表面質量高、復合界面達到冶金結合的黃銅包覆純銅絞線雙金屬復合鐵路貫通地線。本發明的貫通地線包覆層無焊縫、導電性能和耐腐蝕性能好、使用壽命長，有利于提高鐵路運行安全性和穩定性；本發明的方法具有生產超長規格產品、工藝流程短、成本低等優點。

技術領域

本發明屬于雙金屬層狀復合材料及制備技術領域，涉及一種超長高性能雙金屬鐵路貫通地線及其短流程生產方法。

背景技術

鐵路貫通地線是一種用于鐵路全線機電設備統一接地的電纜，可使鐵路沿線電氣系統各個工作點的接地電位基本保持一致，確保設備接地安全可靠，消除由于不同設備之間的電位差所引起的信號干擾和安全隱患，是保障鐵路行車安全，實現列車高速、重載、通信智能化的關鍵材料。

貫通地線由導電性能優異的純銅絞線作為芯材，由具有良好導電與耐腐蝕性能的材料作為外層保護套(以下稱為包覆層)材料，是一種包覆型復合導線。我國早期使用的鉛包覆層貫通地線因其對環境的污染作用，已被國家明令禁止使用。隨后相繼開發出環保型的鋁合金包覆層貫通地線和導電塑料包覆層貫通地線[見：魏大章，曹大力，環保型鐵路貫通地線的研制，電線電纜，2007，No.3，p.10～12]。但是，鋁合金包覆層貫通地線產品的強度和耐腐蝕性能不能滿足應用要求，導電塑料包覆層貫通地線因其包覆層容易開裂、過電流老化或燃燒、過電流后導體發熱使塑料包覆層導電性能下降等問題，導致接地系統存在嚴重的安全隱患，均已被停止使用。黃銅合金(如H65、H70、HAl77-2等)具有較高的強度、良好的導電性能和耐土壤腐蝕性能(優于鋁、鐵、鋅等)，成為貫通地線較理想的包覆層材料。黃銅合金包覆層貫通地線是目前我國鐵路領域普遍使用的貫通地線[見：楊寶根，黑廣杰，李俊霞，鐵路綜合貫通地線的結構改進，電線電纜，2016，No.6，p.8～11]。

但是，黃銅包覆層貫通地線主要采用“連續包覆焊接-拉拔-退火-酸洗”工藝生產，主要存在四個問題：(1)需要預先制備黃銅帶，工藝流程長，總工序數達15～20個，生產成本較高；(2)黃銅帶和復合貫通地線生產過程中均需要軟化退火和酸洗工序，能耗大，環境負荷重；(3)生產的貫通地線黃銅包覆層內壁與純銅絞線外表面的結合為局部機械接觸方式，在施工和使用過程中易因受力變形而產生界面縫隙，對產品的力學性能、導電性能、使用壽命和安全性能帶來不利影響；(4)由于產品采用連續包覆焊接法生產，包覆層不可避免的存在焊縫，長期深埋土壤中容易引起焊縫區域腐蝕，影響產品的使用壽命，且存在安全隱患。

根據國家鐵路局的有關要求，為了保障鐵路行車安全，擬于2018年實行的鐵道行業標準《鐵路貫通地線》，規定貫通地線包覆外套應采用環保型合金材料，并應整體無縫緊密包覆在絞合導體外。因此，銅合金無縫包覆的貫通地線是鐵路貫通地線發展的必然趨勢和將來大規模應用的鐵路接地材料。為此，國內一些電纜生產企業開始采用套管拉拔法生產黃銅無縫包覆貫通地線，即以黃銅管和純銅絞線為原料，首先將純銅絞線穿入黃銅管中，采用拉拔加工使黃銅管緊密貼合在純銅絞線外表面并達到所需的產品尺寸，然后進行軟化退火和酸洗處理生產貫通地線。該方法存在的問題有：(1)需要預先制備小規格的黃銅管，工藝流程長，工序達到10個以上，生產成本較高；(2)生產超長規格貫通地線的難度大、成材率低；(3)黃銅管和復合貫通地線生產過程中需要退火和酸洗工序，能耗大，環境負荷重；(4)產品的包覆層與芯絞線之間為機械結合，施工和使用過程中因受力變形而致界面產生縫隙，對產品的力學性能、導電性能、使用壽命和安全性能帶來不利影響。由于上述原因，目前套管拉拔法尚未實現銅合金無縫包覆層貫通地線的工業規模生產。