专利名称：：铜钛-铜镍补偿导线的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及温度测量元件
技术领域：
，尤其是一种铜钛-铜镍补偿导线。
背景技术：
：补偿导线是由具有和热电偶基本相同的热电特性的正、负极导体、绝缘层和护套层组成，它连接在热电偶和测温仪表之间，用以补偿由于热电偶冷端温度变化所产生的误差，目前，我国镍铬-镍硅(K型)热电偶补偿导线常用的有两种，即KX和KCB，虽然KX(镍铬-镍硅补偿导线)可用在较高温度范围内使用，但其电阻率较大，使测量回路的总电阻较大，影响到测量精度，严重时影响到仪表的分辨率而不能使用。同时KX是延长型的补偿导线，其价格和热电偶同价，很不经济。KCB(铜-铜镍补偿导线)电阻率较小具有优良的导电性能，导线可以做得较长。但是，KCB的使用温度仅为o-io(rc(其精度可为士i.5。c和士3.(rc)，而当围的环境温度高于iso"C时补偿导线引入的误差较大，而当温度达到30(TC以后，其误差可达到18°C。这就给周围温度在200。C以上的测量系统带来很大的误差。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于K型热电偶的新的补偿导线，克服现有镍铬-镍硅补偿导线所存在的价格高、引起测量精度差或者铜-铜镍补偿导线存在的使用温度范围小、环境温度高于15(TC时测量误差大等的缺陷。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种铜钛-铜镍补偿导线，具有正极导体和负极导体，其特征在于所述的正极导体是铜钛合金丝，所述的负极导体是铜镍合金丝。进一步说所述的铜钛合金丝、铜镍合金丝的直径为0.26-0.32毫米。本实用新型的有益效果是1.其补偿的环境温度高而宽为-55。C到30(TC;2.补偿精度高可达到精密级，即为土1.5匸；3.合金电阻比KX小得多，补偿导线可以做得很长；4.节约昂贵的镍、钴、铬等稀有有色金属，原材料成本可以下降60%。以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。图1是本实用新型的具有单股正、负极导体的补偿导线的端面剖视图。图中1、正极导体，2、负极导体导体。具体实施方式如附图1所示列举一种单股的正、负极导体的补偿导线，同样本实用新型也适用于具有多股正、负极导体的补偿导线。本实用新型的铜钛-铜镍补偿导线第一种实施例正极导体1是铜钛合金丝，其化学组成重量百分比为0.3%的钛、0.04%的稀土、不大于0.087%的杂质和余量的铜；负极导体2是铜镍合金丝，其化学组成重量百分比为16%的铜、0.3%的锰、0.08%的硅、0.005%的碳、0.04%的稀土、不大于0.107%的杂质和余量的镍。本实用新型的铜钛-铜镍补偿导线第二种实施例正极导体1是铜钛合金丝，其化学组成重量百分比为1.5%的钛、0.06%的稀土、不大于0.087%的杂质和余量的铜；负极导体2是铜镍合金丝，其化学组成重量百分比为18.5%的铜、1.2%的锰、0.21%的硅、0.015%的碳、0.06%的稀土、不大于0.107%的杂质和余量的镍。本实用新型的铜钛-铜镍补偿导线第三种实施例正极导体1是铜钛合金丝，其化学组成重量百分比为0.55%的钛、0.055%的稀土、不大于0.087%的杂质和余量的铜；负极导体2是铜镍合金丝，其化学组成重量百分比为17.5%的铜、0.5%的锰、0.1%的硅、0.01%的碳、0.055%的稀土、不大于0.107%的杂质和余量的镍。上述铜钛-铜镍补偿导线具体可通过下述的制备方法获得一、原材料的准备镍是标准为GB6516的1号电解镍Ni-l;铜是标准为GB466的电解铜CU-1;钛是标准为GB2524的海绵钛Ti;锰是标准为GB3418的电解锰DJMn99.5;硅是标准为GB2881的一级结晶硅Si-l;稀土是标准为GB/T4153的混合稀土RECe-45。二、真空熔炼1)使用设备为EG-25的真空感应炉中频机设备和吊车，其中&变频机组为电动机功率60千瓦，电动机三相，发电机电压375/750伏，电动机电源380/220伏，发电机功率50千瓦，发电机电源频率2500赫兹；b.真空熔炼炉为感应器电压350伏，坩埚容积(镁砂)4立升，工作温度17(XTC，坩埚容量(镁砂)25公斤，熔炼室极限真空度5X10—4毫米汞柱；c.真空机组为增压泵抽气速率1500升/秒，机械泵抽气速率30升/秒，增压泵极限真空度5X10—4毫米汞柱，机械泵极限真空度5X10—2毫米汞柱。2)熔炼过程a.加料镍、铜放坩埚内，其余材料放在料斗内，投料的比例按成品确定所要求的组分比例适当考虑其冶炼过程的挥发、损耗量即可；b.熔炼前校验真空炉，应达到10—2mm汞柱真空度达到后开始加热；c.炉内料开始熔化时，需随时注意调整功率和摇炉操作，以防止"搭桥"和落料时飞溅；d.全熔后精炼十分钟，精炼温度铜钛合金为1250±20°C、铜镍合金为1350±20°C;e.精炼后镇静78分钟后带电浇注，铜钛合金的温度为1050±20°C、铜镍合金的温度为1150土2(TC，3~4分，应根据实际进行补縮操作；f.浇毕关机随炉冷却10分钟以上，破坏真空出炉；g.锭子标上产品代号及炉号，并在帽口取下分析样品。3)熔铸中检标准a.符合成分合格范围；b.锭子不得冒涨；c.帽口不得歪出锭身；d.锭子不得有飞边转入下工序。三、热锻a.加热设备采用燃油反射加热炉，热锻设备采用750Kg空气锻；b.热锻参数铜钛合金加热温度为830±20°C，保温时间》20分钟，热炉总加热时间90120分钟，锻后尺寸45X45+2-3mm，长度4002000mm;铜镍合金加热温度为1030土2(TC，保温时间3040分钟，热炉总加热时间9(Tl20分钟，锻后尺寸45乂45+2—3咖，长度4002000咖；c.工艺要求开锻前需将炉温恒定在工艺要求范围内，45mm方锻坯出现裂纹或其它缺陷，一般着在边角上，且《5m/m处，则允许用刮刀刮掉，縮孔应彻底切除干净，锻坯最高弯曲度〈5mm，锻坯须检查头尾，用电锯锯去热锻留下的縮孔及缺陷。四、热轧将方锻坯热轧成直径7-8.8mm盘条a.加热采用燃油反射加热炉，热轧采用230热轧机组；b.热轧参数铜钛合金加热温度为780土3(TC、保温时间》20分钟，铜镍合金加热温度为970±30°C，保温时间》30分钟；c.工艺要求热轧成直径7-8.8mm的盘条，条坯表面不允许有双边耳子及错边耳子，条坯两端须剪切干净，无肉眼可见空心及开裂，条坯表面不允许有严重翘皮、折迭和可见裂纹，条坯单重》5Kg。五、热轧坯退火a.退火设备采用800型井式回火炉，功率60KW，最高温度1000。C，内腔尺寸0800X14OOm/m，最大装入量500Kg;b.退火参数铜钛合金加热温度为60(TC、保温时间80分钟，铜镍合金加热温度为79(TC,保温时间80分钟；两种材料的保护气氛为氩气，保护正压，0.1Mpa以上，要求装料后先抽真空后充氩气，加热过程要经常观察炉内压力及温度的变化，要始终保持炉内的正压(0.1Mpa);c.工艺要求注意装入量，装料高度不能超出恒温区，冷却进料要适当延长30分钟左右保温时间，保温时间结束吊出炉体后要保持炉内气体的压力直到炉壳冷却到室温时，才可以放气打开炉盖出炉。六、拉丝一退火往复三次一)第一次拉丝，从直径7-8.8mm拉至直径1.37mm:第一次拉丝依次所用设备设备名称辊筒直径电机功率控制线速度450立式单模拉丝机0450mm22KW40米/分400立式单模拉丝机0400mm18.5KW120米/分300立式单模拉丝机0300咖5.5KW80140米/分第一次拉丝所用模具为钩钢拉丝模，润滑剂为植物油，润滑剂至少每天换一次，以保证清洁及润滑性。第一次拉丝工艺参数表:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>二)第一次退火，即对直径1.37mm合金的退火:&.退火设备采用800型井式回火炉，功率60KW，最高温度1000"C,内腔尺寸0800X14OOm/m，最大装入量500Kg;b.退火参数铜钛合金加热温度为570±20°C、保温时间80分钟，铜镍合金加热温度为750士2(TC，保温时间80分钟；两种材料的保护气氛为氩气，保护正压，O.lMpa以上，要求装料后先抽真空后充氩气，加热过程要经常观察炉内压力及温度的变化，要始终保持炉内的正压(O.lMpa);c.工艺要求退火前丝坯先经用肥皂水把油污冲洗干净并晾干，注意装入量，装料高度不能超过恒温区，冷进炉要适当延长30分钟左右的时间，保温时间结束后吊出炉体后要保持炉内气体的压力直到炉壳冷却到室温时，才可以放气，打开炉盖出料。三)第二次拉丝，从直径1.37mm拉至直径0.52mm:第二次拉丝所用设备为卧式多模拉丝水箱拉丝机，电机功率5.5KW，拉制线规格01.8O.3鹏，拉制线速度《70米/分。第二次拉丝所用润滑剂为肥皂水，每天调换新配；模具为金刚石聚晶模。第二次拉丝工艺参数:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>四)第二次退火，直径0.52合金丝的退火:a.退火设备采用lft连续恒张力光亮退火炉，最高温度1080°C，温区长度1.3米，定速轮直径110mm，保护气氛为氢气；b.退火参数铜钛合金加热温度为98(rC士l(TC、线线速度为15米/分，铜镍合金加热温度为980-100(TC，线线速度为15米/分；两种材料的保护气氛为用还原性气体氢气，流量保持正压；c.工艺要求控制炉温恒定均匀，及时调整张力装置到最佳状态，氢气保持正压，密切注意丝材表面光亮程度不氧化，冷炉预先通氢气15-20分钟后再接通电源升温，注意每轴排丝均匀。五)第三次拉丝，合金丝再从直径0.52mm拉至0.30mm:第三次拉丝所用设备为卧式多模拉丝水箱拉丝机，电机功率5.5KW，拉制线规格0O.31.8mm，拉制线速度《70米/分。第三次拉丝所用润滑剂为肥皂水，每天调换新配；模具为金刚石聚晶模。第三次拉丝工艺参数-设备名称进线规格(mm)出线规格(mm)配模道次压縮率(%)总压縮率(%)拉丝模润滑剂线径允许偏差Cmm)0.52卧式多模水箱拉丝机0.4525月巴皂水+0.02-O.040.520.300.402166.6金刚占聚晶模+0.02-O.040.3618.7+0.02-O.040.3031±0.04第一至三次拉丝过程中的注意点:a.在拉制成品时，每轴要试拉并测量硬态米电阻，根据硬态与软态的米电阻对应关系，使其保证单极的软态米电阻要求，从而来确定成品占模的尺寸即成品线径大小。允许在《士0.04的范围内调整。b.半成品丝表面不允许有裂纹及严重毛剌，但允许少量轻微的划伤，其毛刺及翘皮等缺陷；c.成品丝线径在公差一行范围内，丝表面一般应清洁、光亮、无严重污染，不得有纵向裂纹和机械损伤等，只允许有少量毛刺及不大的局部划痕，其深度不超过直径允许偏差；d.0O.52盘丝头尾必须分别整理捆扎好，不得弄乱。00.3mm上筒丝应基本排列整齐均匀；e.成品应及时转移送退火，以免氧化。六)第三次退火，直径0.30合金丝的退火a.退火设备采用1#连续恒张力光亮退火炉，最高温度1080°C，温区长度1.3米，定速轮直径110mm，保护气氛为氢气；b.退火参数铜钛合金加热温度为700士10。C、线线速度为15米/分，铜镍合金加热温度为1050士10'C,线线速度为15-16米/分；两种材料的保护气氛为用还原性气体氢气，流量保持正压；c.工艺要求控制炉温恒定均匀，及时调整张力装置到最佳状态，氢气保持正压，密切注意丝材表面光亮程度不氧化，冷炉预先通氢气15-20分钟后再接通电源升温，注意每轴排丝均匀，用成品专用清洁的ABS新塑料轴，成品及时流转送检，以免氧化。七、成品检测包装出厂a.检验1)线径及其公差，椭圆度参照GB/T4990国标；2)表面质量，参照GB/T4990国标；3)拉伸试验，测延伸率，参照GB228"金属拉伸试验方法"；4)电阻率及每米电阻值，参照GB6146"精密电阻合金电阻率测试方法"。b.热电动势测试测试每轴丝的头尾IO(TC及20(TC的对铂热电动势，标准参照GB/T4990国标。c.成品包装出厂对送成品库的成品进行检验项目的逐项核对无误后包装，合格品用热塑薄膜封装，以免受潮，发出的成品外包装要坚固，适于运输，每单件限重在25公斤左右。本实用新型所举的产品加工工艺过程还具有如下特点(一)拉丝工艺的优化为了提高丝材的表面质量，对合金的加工进行优化。例如，由于铜基合金的塑性较好，合金丝材表面质量易受外界的影响而产生缺陷，所以改变原来用的润滑粉，而用植物油，这不但保证了表面不易受伤，也避免了在加工中由于表面过热而氧化。(二)粗丝采用真空保护气体退火一般铜基合金的粗丝均釆用盐浴退火。此工艺不但操作复杂而且很不环保，同时盐浴退火以后还要进行酸洗、钝化。采用在井式炉内抽真空通保护气体的办法克服了这方面的缺陷。(三)细丝连续退火的新工艺传统的连续退火设备是用定速轮来实现恒速的，但它有如不能单独控制等诸多缺陷。使合金丝材的各方面均匀性一直不能很好解决，为了提高退火后丝材的均匀性和一致性，对光亮连续退火设备进行了恒张力的改造，每一台退火炉的每一收线轴都有独立的装备来控制和调节退火过程中的张力，这样每一轴丝在从空轴到满轴的全过程都保持恒定的线速度，保证了丝材的均匀性。(四)各个热处理的工艺及其成品的机械性能表述如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>米电阻的调节由于铜钛-铜镍合金的成分是不同于原来的KX及KCB，它有不同于前二者的电阻率，所以为了满足米电阻的要求，在成分确定、热电性能符合要求的前提下可以用调节线径的方法来调节米电阻。由于在合金的试制过程中我们掌握了硬态丝与软态丝的米电阻的对应关系，所以我们能以控制硬态米电阻的方法来准确地达到软态丝的米电阻。合金丝的电阻率如下铜钛0.084±0.003Q.mm2/M铜镍0.25±0.03Q.mm2/M产品达到的技术指标一)铜钛-铜镍补偿导线合金的10(TC、20(TC配对电势的精度已达到士1.5-C之内，艮P:100。C的配对电势为4.096±0.062mv200。C的配对电势为8.138士0.062mv;二)合金丝的每米电阻及往复电阻在合格范围内，艮P:线径为00.30正极导体的米电阻为(0.98±1.5%)Q/m线径为0O.3O负极导体导体的米电阻为(3.8±1.5%)Q/m往复电阻为(4.78±1.5%)Q(4.852—4.708)Q;三)其它性能指标也均达到标准提出的要求。总之，本实用新型的研制确定了K型热电偶用铜钛-铜镍补偿导线合金丝的生产工艺路线；解决了合金配方和熔炼、拉丝、热处理等各个环节的技术关键问题；也特别掌控了熔炼中的元素烧损、冷拉中米电阻的控制、连续光亮退火中工艺参数对热电势影响的规律，以及保证机械性能的手段。若按本发明中确定的丝材的生产工艺生产，可生产出符合各项技术要求的补偿导线合金丝,填补我国在高温K型铜钛-铜镍补偿导线方面的一项空白。权利要求1、一种铜钛-铜镍补偿导线，具有正极导体和负极导体，其特征在于所述的正极导体是铜钛合金丝，所述的负极导体是铜镍合金丝。2、根据权利要求l所述的铜钛-铜镍补偿导线，其特征在于所述的铜钛合金丝、铜镍合金丝的直径为0.26-0.32毫米。专利摘要本实用新型涉及温度测量元件
技术领域：
，尤其是一种铜钛-铜镍补偿导线，其正极导体是铜钛合金丝，负极导体是铜镍合金丝，所述的铜钛合金丝、铜镍合金丝的直径为0.26-0.32毫米。本实用新型使用的环境温度高而宽为-55℃到300℃，补偿精度高，达到精密级，原材料成本可以下降60％。文档编号G01K7/10GK201021905SQ20072003402公开日2008年2月13日申请日期2007年1月25日优先权日2007年1月25日发明者袁勤华申请人:袁勤华