一种高耐磨高导电银铜合金杆的生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于银铜合金技术领域，涉及一种电气化铁路接触线和电机换向器用的铜合金材料，更具体地涉及一种高耐磨高导电银铜合金杆的生产工艺。
【背景技术】
[0002]电气化铁路是由电力机车或动车组这两种铁路列车为主所行走的铁路，目前我国的“高铁”采用的也是电气化铁路技术。相比内燃、蒸汽机车牵引的铁路，电气化铁路具有技术经济上的优越性，能大幅度提高运输能力，节约能源，降低运输成本；同时，电力机车无废气、烟尘，对空气无污染，另外噪音较小，有利于保护环境，并能增加安全可靠程度。为实现电气化列车的高速化，在要求接触线材料具有良好的导电性的同时，还应具有高的机械强度、高的抗软化温度及耐磨性。由于国内传统生产技术的限制，国产的接触线强度低，平直度、耐磨性、抗蠕变能力差，难以满足我国铁路提速和安全运行的需求。电气化铁路用接触线材料向铜合金化方向发展已成为世界接触线发展的总趋势。
[0003]换向器是直流永磁串激电动机上为了能够让电动机持续转动下去的一个部件，在实际工作条件下，换向器主要承受载电磨损，以及在电流换向瞬间，电刷与换向器极片分离而产生电弧作用。因此，换向器材料需要具备良好的导电性、低接触电阻、耐腐蚀、抗氧化、耐磨损和耐电弧损伤性能，还要有足够的强度。T1紫铜和TU1无氧铜是制造换向器的传统材料。随着电机制造技术的飞速发展，电机的转速越来越高，体积愈来愈小。电机的电磁负荷增加，温升提高，因此对换向器材料的要求更加苛刻。由于紫铜和无氧铜的强度低、软化温度低，显然已不能满足电机换向器的要求，必须开发新材料。目前高端换向器的接触片用的材料大多数是银铜合金，但是银铜合金在生产过程中易产生表面氧化残留物，产品不能达到较好的一致性、稳定性和均匀性。
[0004]因此，本领域技术人员亟需提供一种工艺相对简单、产品质量优良、生产效率高的高耐磨高导电银铜合金杆生产工艺。
【发明内容】
[0005]针对上述不足，本发明提供了一种工艺相对简单、产品质量优良、生产效率高的高耐磨高导电银铜合金杆生产工艺。
[0006]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0007]一种高耐磨高导电银铜合金杆的生产工艺，采用上引连铸法，该工艺具体包括如下步骤:
[0008]S1、将高纯阴极电解铜加入熔化炉中进行熔融，得到铜液，熔化炉铜液表面用烘烤过的木炭覆盖，厚度为250mm?300mm，每8小时清理一次炭灰；
[0009]S2、向熔化炉内投入银包，用木棒快速将银包浸没到铜液里，覆盖好表面木炭，待炉内银铜溶液静置2小时，开始引杆取样，同时检测炉内银铜溶液的含银量是否符合生产要求；
[0010]S3、检验合格后，将熔化炉中铜液引流至保温炉中，并投入鳞片石墨覆盖银铜熔液表面，控制保温炉温度在1145±5°C ；
[0011]S4、设定产品的引速为0.9?1.0m/min、节距为4±lmm，将制作好的结晶器通上冷却水，悬挂到上引铸机上，开始引杆；待杆材引出后调节好结晶器冷却水流量，控制冷却水进水温度为29±3°C，进出水温差控制在8±2°C范围内；最后牵引至收线盘上开始收线；
[0012]S5、连续生产时，加料先将制作好的银包加入熔化炉内进行熔化，再将电解铜加入熔化炉内；
[0013]S6、每隔1小时取样、用直读光谱仪快速分析检测含银量，对生产过程进行监控。
[0014]优选的，步骤S1中清灰时，扒开未烧枯的木炭，用不锈钢锹将炭灰清理出来，将原来的熟炭盖上，再加新炭，避免新炭直接接触铜液或铜液大面积暴露在空气中。
[0015]优选的，所述银包的制作方法为:按电解铜重量和银铜合金杆含银量要求计算白银数量，用天平称取需要重量的白银，然后用符合GB/T11091-2005标准的铜箔进行包裹形成银包。
[0016]进一步的，所述银包总数与电解铜总块数相等，每个银包内白银的重量根据每块电解铜的重量和所生产银铜合金的含银量计算所得，并用天平称取。
[0017]进一步的，该工艺获得的银铜合金Cu含量> 99.9 %，Ag含量0.03 %?0.12 %，导电率彡 98.00% IACS，硬度> llOHVo
[0018]本发明的有益效果在于:
[0019]1)、本发明在保温炉温度为1145±5°C，冷却水进水温度为29±3°C、进出水温差控制在8±2°C，引速为0.9?1.0m/min及节距为4±lmm等的工艺条件下制造出的铜银合金具有良好的流动性和铸造性，能够获得良好的结晶组织和结晶质量，具体的，采用本工艺生产的银铜合金杆Cu含量> 99.9 %，Ag含量0.03 %?0.12 %，导电率彡98.00 % IACS，硬度> 110HV，具有高导电性、耐磨性、高强度、抗蠕变能力强的特点，在工艺相对简单的前提下获得了质量优良的产品。
[0020]并且在连续生产中，加料先将制作好的银包加入熔化炉内进行熔化，1分钟后再将电解铜加入熔化炉内，先熔化银再熔化电解铜能确保产品银铜合金杆的含银量的稳定性，为提尚生广效率塾定了可靠的基础。
[0021]2)、本发明中熔化炉铜液表面用烘烤过的木炭覆盖，厚度为250mm?300mm。木炭燃烧产生热量，起到保温的作用；同时木炭燃烧和炉内氧气发生化学反应，生成一氧化碳，由于一氧化碳密度比空气大，因此生产的一氧化碳会依附在铜水和木炭表面，起到隔绝氧气的作用，防止炉内含氧量过大影响产品质量；一氧化碳和炉内氧化铜发生氧化还原反应，生成铜和二氧化碳，二氧化碳同样能起到隔绝氧气的作用。此外，每8小时清理一次炭灰，有效保证了连续的保温和隔氧作用。
[0022]3)、本发明中保温炉银铜熔液表面覆盖鳞片石墨，很好地隔离了银铜溶液和空气的接触。微量的氧有可能会渗透到银铜溶液中，与铜发生化学反应产生氧化铜，而石墨磷片又能与氧化铜发生化学反应产生五氧化二磷，五氧化二磷为气体可挥发逸出，因此银铜溶液中的氧含量非常低，所以生产出来的产品表面不会有氧化残留物。
[0023]4)、本发明采用直读光谱仪每隔1小时进行取样检测含银量，对生产过程进行监控，确保了最终产品的一致性、稳定性和均匀性。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合具体实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025]主要原料:
[0026]1)高纯阴极电解铜A级铜(Cu-CATH-Ι、执行标准GB/T 467-2010)
[0027]2)牌号 IC-Ag99.99 的白银(执行标准 GB/T 4135-2002)
[0028]实施例1.生产5吨TUY-03含银铜杆
[0029]S1、将整块状的高纯阴极电解铜5000kg(Cu-CATH-l、执行标准GB/T 467-2010)加入熔化炉中进行熔融，得到铜液，熔化炉铜液表面用烘烤过的木炭覆盖，厚度为250mm?300mm;木炭燃烧产生热量，起到保温的作用；同时木炭燃烧和炉内氧气发生化学反应，生成一氧化碳，由于一氧化碳密度比空气大，因此生产的一氧化碳会依附在铜水和木炭表面，起到隔绝氧气的作用，防止炉内含氧量过大