一种大长度Cu-Cr-Zr-Si合金接触线的热机械处理生产工艺的制作方法_2

文档序号:9212900阅读:来源:国知局
50°C,保温0.5h?lh,后继续保温加热至350°C?500°C,保温Ih?4h冷却至100°C以下取出线材。
[0019]所述Cu-Cr-Zr-Si合金接触线的抗拉强度为510~620MPa,相对电导率为75~90%IACS ;在400°C软化退火2h后强度下降不超过10%。
[0020]本发明具有的有益效果:
I)可在大气环境采用木炭、惰性混合气体、保护熔炼及水平连铸制造坯料杆技术,无需大型真空熔炼炉及热开坯设备。
[0021]2)采用附加专用电磁搅拌及结晶器进口端熔体局部加热装置的水平连铸技术,配合大变形轧制技术,有效造成动态再结晶效果细化铸态晶粒,改善了产品力学性能和导电性能。
[0022]3)合金中不含有昂贵的金属元素,原材料成分相对简单。
[0023]4)所发明的产品抗拉强度大于500MPa,电导率高于75%IACS,在400°C软化退火2h后强度下降不超过10%,抗高温软化能力尤其突出。具有传输载流量高,节能降耗效果显著的优点,综合性能指标高于目前实际工程应用的任何其它类型的接触网导线。
[0024]5)工艺及所需设备相对简单,适用于工业化生产,成本相对较低。
[0025]本发明合金材料成分简单、产品冶金质量较高,各项性能能够满足现代高速铁路、低速重载等各种不同接触网的需求,易于工业化生产。
【附图说明】
[0026]图1本发明中附加有结晶器电磁搅拌及局部加热装置的水平连铸系统简图。
[0027]图中:1、保温炉,2、电磁搅拌器,3、一次冷却区,4、二次及三次冷却区 5、棒坯,6、牵引系统,7、石墨模。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0029]本发明的附加有结晶器电磁搅拌及局部加热装置的水平连铸系统简图,如图1所示,包括:保温炉1,电磁搅拌器2,一次冷却区3,二次及三次冷却区4,
棒坯5,牵引系统6和石墨模7。保温炉I侧面与石墨模7连接,石墨模7外圆依次向外装有电磁搅拌器2和一次冷却区3,位于石墨模7外的棒还5外圆依次向外装有二次及三次冷却区4和牵引系统6。
[0030]实施例1
使用原料为99.96%阴极铜,Cu-Cr中间合金,Cu-Zr中间合金及Cu-Si中间合金按合金元素的含量为(质量%): Cu-0.30% Cr-0.10% Zr-0.01% Si配制熔炼原材料。应先将阴极Cu置于感应炉向炉内充纯Ar至30kPa尽量挤排炉内空气,以约10°C /min的速率升温至材料熔化后通入lOml/s流量纯Ar加15ml/s流量的纯队混合气体形成惰性气体完整保护层再在熔体表面覆盖约40_厚干燥木炭层加强保护并阻隔熔体的热辐射效应。再加入Cu-Cr中间合金,熔化后再加入Cu-Zr及Cu-Si中间合金,熔体在1250°C电磁搅拌均匀静置20min。整个过程必须严格控制熔体表面木炭及混合气体覆盖层的严密性和稳定性。
[0031]将铜合金熔液在附加有结晶器电磁搅拌及局部加热装置的水平连铸系统中以80mm/min速度引铸得到直径为120mm的棒还,电磁搅拌频率为20Hz,磁场电流为100A。以保证熔体在结晶器入口局部温度为1200°C。
[0032]上述步骤得到的棒还高频感应加热预热至950°C,然后以低于1500mm/min的速度热轧成直径为30_的棒材,形成充分的动态再结晶破坏粗大铸态组织细化晶粒。轧后棒材收成直径大于2m的盘卷。
[0033]对合金热轧得到的盘卷在纯N2保护下采用加热至800°C保温lh,再加热至990°C,保温20min的后在< 1s内入水冷却,水冷期间冷却水进行有效对流散热。
[0034]将固溶处理后的合金棒材常温下经4道次轧制直径为1mm线材,轧制速度为3m/min总变形量> 70% ;
对冷轧合金线材在真空炉中下进行分级时效处理,首先加热至350°C保温Ih后继续保温2h冷却至100°C以下取出线材。
[0035]对时效后的杆拉拔成截面具有对称沟槽的公称截面积为100 mm2的接触线。
[0036]经上述工艺制备的接触线单根长度可达2000 m,抗拉强度可达到510MPa,相对电导率可达到75% IACS。在400°C软化退火2h后强度下降不超过10%。
[0037]实施例2
使用原料为99.96%阴极铜,Cu-Cr中间合金,Cu-Zr中间合金及Cu-Si中间合金配制元素含量为(质量%):Cu-0.60% Cr-0.15% Zr-0.02% Si的接触线的熔炼原材料。先将阴极Cu置于感应炉向炉内充纯Ar至30kPa尽量挤排炉内空气,以约10°C /min的速率升温至材料熔化后通入20ml/s流量纯Ar加30ml/s流量的纯N混合气体形成惰性气体完整保护层再在熔体表面覆盖约40_厚干燥木炭层加强保护并阻隔熔体的热辐射效应。再加入Cu-Cr中间合金,熔化后再加入Cu-Zr及Cu-Si中间合金,熔体在1250°C电磁搅拌均匀静置20min。整个过程必须严格控制熔体表面木炭及混合气体覆盖层的严密性和稳定性。
[0038]将铜合金熔液在附加有结晶器电磁搅拌及局部加热装置的水平连铸系统中以550mm/min速度引铸得到直径为115mm的棒还,电磁搅拌频率为60Hz,磁场电流为30A。以保证熔体在结晶器入口局部温度为1200°C。
[0039]上述步骤得到的棒还高频感应加热预热至800°C,然后以低于1500mm/min的速度热轧成直径为35_的棒材,形成充分的动态再结晶破坏粗大铸态组织细化晶粒。轧后棒材收成直径大于2m的盘卷。
[0040]对合金热轧得到的盘卷在纯N2保护下采用加热至720°C保温1.5h,再加热至950°C,保温60min的后在< 1s内入水冷却,水冷期间冷却水进行有效对流散热。
[0041]将固溶处理后的合金棒材常温下经6道次轧制直径为15mm线材,轧制速度为2m/min总变形量> 70% ;
对冷轧合金线材在真空炉中下进行分级时效处理,首先加热至300°C保温0.5h后再加热至550°C保温4h冷却至100°C以下取出线材。
[0042]对时效后的杆拉拔成截面具有对称沟槽的公称截面积为150 mm2的接触线。
[0043]经上述工艺制备的接触线单根长度可达1800 m,抗拉强度可达到620MPa,相对电导率可达到90% IACS。在400°C软化退火2h后强度下降不超过10%。
[0044]实施例3
使用原料为99.96%阴极铜,Cu-Cr中间合金,Cu-Zr中间合金及Cu-Si中间合金配制元素含量为(质量%):Cu-0.50% Cr-0.12% Zr-0.02% Si的接触线的熔炼原材料。先将阴极Cu置于感应炉中,先将阴极Cu置于感应炉向炉内充纯Ar至30kPa尽量挤排炉内空气,以约10°C /min的速率升温至材料熔化后通入15ml/s流量纯Ar加20ml/s流量的纯N混合气体形成惰性气体完整保护层再在熔体表面覆盖约40_厚干燥木炭层加强保护并阻隔熔体的热辐射效应。再加入Cu-Cr中间合金,熔化后再加入Cu-Zr及Cu-Si中间合金,熔体在1250°C电磁搅拌均匀静置20min。整个过程必须严格控制熔体表面木炭及混合气体覆盖层的严密性和稳定性。
[0045]将铜合金熔液在附加有电磁搅拌及结晶器端部局部加热装置的水平连铸系统中以350mm/min速度引铸得到直径为10mm的棒还,电磁搅拌频率为30Hz,磁场电流为70A。以保证熔体在结晶器入口局部温度为1200°C。
[0046]上述步骤得到的棒还高频感应加热预热至900°C,然后以低于1500mm/min的速度热轧成直径为45_的棒材,形成充分的动态再结晶破坏粗大铸态组织细化晶粒。轧后棒材收成直径大于2m的盘卷。
[0047]对合金热轧得到的盘卷在纯N2保护下采用加热至760°C保温1.5h,再加热至940°C,保温50min的后在< 1s内入水冷却,水冷期间冷却水进行有效对流散热。
[0048]将固溶处理后的合金棒材常温下经5道次轧制直径为15mm线材,轧制速度为2.4m/min 总变形量> 70% ;
对冷轧合金线材在真空炉中下进行分级时效处理,首先加热至320°C保温0.Sh后再加热至520°C保温3h冷却至100°C以下取出线材。
[0049]对时效后的杆拉拔成截面具有对称沟槽的公称截面积为150 mm2的接触线。
[0050]经上述工艺制备的接触线单根长度可达2000 m,抗拉强度可达到550MPa,相对电导率可达到82% IACS。在400°C软化退火2h后强度下降不超过10%。
[0051]实施例4
使用原料为99.96%阴极铜,Cu-Cr中间合金,Cu-Zr中间合金及Cu-Si中间合金配制元素含量为(质量%):Cu-0.55% Cr-0.14% Zr-0.02% Si的接触线的熔炼原材料。先将
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