王躍峰
摘要:銅合金線坯是我國電氣化鐵路電力機(jī)車接觸線的主要材料,具有眾多優(yōu)點,但我國對銅合金線坯的自主生產(chǎn)能力不足,往往需要從國外進(jìn)口。所以,研究電氣化鐵路電力機(jī)車接觸線用銅合金線坯的開發(fā)顯得尤為重要。
關(guān)鍵詞:高速電氣化鐵路;銅合金線坯;質(zhì)量控制
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.022
隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高,高速電氣化鐵路也獲得了迅猛發(fā)展,不論是速度還是承載力,都得到了明顯的提升。這就給高速電氣化鐵路電力機(jī)車接觸線所用的材料提出了更高的要求,不僅要求所用材料必須具備良好的導(dǎo)電性能,還要求材料需同時具備耐高溫、抗腐蝕、強(qiáng)度大等優(yōu)點。而銅合金線坯正好符合了這些要求,是當(dāng)前我國電氣化鐵路電力機(jī)車接觸線的主要材料。但我國所用的這些銅合金線坯大多都是從國外進(jìn)口,自主研發(fā)能力還有所欠缺。本文將就生產(chǎn)銅合金線坯的工藝流程以及銅合金線坯的生產(chǎn)質(zhì)量控制進(jìn)行分析和探討。
1生產(chǎn)銅合金線坯的工藝流程
生產(chǎn)銅合金線坯的工藝流程較為復(fù)雜,首先需要先將電解銅熔化,一般會借助工頻感應(yīng)技術(shù),熔化了的電解銅需要在感應(yīng)電爐中進(jìn)行合金化,這個時候需借助五輪連鑄機(jī)將銅鑄成梯狀的鑄坯,鑄坯在被修整完成后悔直接進(jìn)入第二根無扭式連軋機(jī),進(jìn)入連續(xù)軋制階段。接著,被軋制的鑄坯便進(jìn)入一種大型的拉拔機(jī)中,在機(jī)內(nèi)經(jīng)過多次的連續(xù)軋制,最終冷拉成高速電氣化鐵路電力機(jī)車接觸線。生產(chǎn)過程便完成了。
2銅合金線坯的生產(chǎn)質(zhì)量控制
在生產(chǎn)銅合金線坯的過程中,我們需要對控制生產(chǎn)質(zhì)量,這就要求我們,必須做到以下幾點。
2.1嚴(yán)格控制原料中的雜質(zhì)
如果生產(chǎn)銅合金線坯的原料中含有的雜質(zhì)超標(biāo),將會直接影響最終成品的質(zhì)量,比如,陰極銅中的雜質(zhì)過高會降低鑄坯的導(dǎo)電性能,而硫、鉛、氫元素等雜質(zhì)的含量過多則會使得鑄坯在軋制過程中產(chǎn)生裂痕,繼而使得銅合金線坯出現(xiàn)缺陷。所以,我們需要對生產(chǎn)原料中的雜質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在將木炭加入感應(yīng)電爐之前,必須將木炭進(jìn)行充分的烘烤,保證木炭表面不攜帶任何的水分;而在選用銅銀合金線坯所需要的銀時,也必須選擇和陰極銅純度對應(yīng)的純銀,否則,如果選用的銀中含有過多的雜質(zhì),將會使得最終生產(chǎn)出來的線坯耐腐蝕性能和導(dǎo)電性能大大降低??傊覀冊谶x用銅合金線坯生產(chǎn)的原材料時,必須對所含的雜質(zhì)予以高度的重視,以最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度進(jìn)行分辨和選擇。
2.9合理設(shè)計合金成分比例,嚴(yán)格控制合金化過程
合金化能有效保護(hù)材料的導(dǎo)電性能,金屬合金化是將合適比例的合金元素強(qiáng)化劑加入金屬中來提高金屬強(qiáng)度的過程。在生產(chǎn)銅合金線坯的過程中,銅的合金化環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制合金成分的加入,必須根據(jù)現(xiàn)實需求,合理設(shè)計合金成分的比例。在生產(chǎn)銅銀合金時,合金化的環(huán)節(jié)是在感應(yīng)電爐中進(jìn)行,借助感應(yīng)電爐內(nèi)的磁場產(chǎn)生的作用力,對銀進(jìn)行攪拌,進(jìn)而使得銀熔化并迅速擴(kuò)散到周圍,使銀分布均勻。在生產(chǎn)銅錫合金時,需要借助一些加料裝置將錫線桿加入中間包中,由于錫的熔點與銅的熔點差異較大,使得銅錫合金溶液的流動性較弱,不能像生產(chǎn)銅銀合金一般借助磁場的作用力進(jìn)行攪拌,所以,我們需要不斷將中間包勻速加入錫,通過不斷的補(bǔ)給,保證銅錫合金溶液分布均勻。
2.3嚴(yán)格控制鑄造過程的冷卻環(huán)境
鑄造過程中冷卻環(huán)境的控制效果直接影響到了鑄造的質(zhì)量,但由于鑄造過程中,環(huán)境溫度容易受到波動,因此,我們需要對冷卻環(huán)境進(jìn)行實時的控制以,保證生產(chǎn)質(zhì)量。這就要求我們,可以將拉拔機(jī)的加熱材料碳硅棒改成液化氣,如此可以更好地控制和調(diào)整氧氣的含量,穩(wěn)定澆鑄的溫度,同時保證澆管不會輕易被凍結(jié)。另外,我們還可以借助高壓水槍對拉拔機(jī)鑄輪的清洗,降低并穩(wěn)定鑄輪表面的溫度,同時保證冷卻的均勻性。最終實現(xiàn)控制鑄造過程中的冷卻環(huán)境的目的,保證銅合金線坯的生產(chǎn)質(zhì)量。
2.4嚴(yán)格控制軋制條件
軋制是生產(chǎn)銅合金線坯的重要環(huán)節(jié),我們需對軋制條件進(jìn)行嚴(yán)格控制,才能保證軋制的順利進(jìn)行。首先,我們可以將軋制中所用到的乳化油改成新型的乳化油,提高乳化的效率;其次,必須將拉拔機(jī)內(nèi)的初始溫度控制在40-45℃的范圍內(nèi);再次,我們需將增大軋機(jī)的尺寸規(guī)格、提高軋制的變形量和冷卻強(qiáng)度;最后,我們需對線坯收線系統(tǒng)進(jìn)行合理的改造,提高收線系統(tǒng)對不同規(guī)格的銅合金線坯的匹配程度,保證軋制的精準(zhǔn)進(jìn)行。
2.5嚴(yán)格控制拉制條件
拉制是生產(chǎn)銅合金線坯的最后階段,是線坯成型的環(huán)節(jié)。在拉制過程中,拉制的效果受模具的匹配程度、拉制的速度等的影響。模具應(yīng)當(dāng)最大程度地匹配所要拉制的線坯,過大或過小都會導(dǎo)致最終拉制出來的線坯出現(xiàn)缺陷,嚴(yán)重時還會出現(xiàn)質(zhì)量問題;而拉制的速度需結(jié)合具體的線坯類型而定,一般不能太快,否則會導(dǎo)致線坯和拉制工具之間的摩擦力增加,不斷的摩擦?xí)沟勉~合金線坯的表面的溫度升高,且沒有足夠的時間進(jìn)行冷卻,這不僅影響拉制的效果,還會影響冷卻的環(huán)境,最終導(dǎo)致生產(chǎn)出來的銅合金線坯質(zhì)量受到較大影響。所以,一般而言,拉制的速度不宜超過0.65m/s;在拉制過程中,我們還必須最大程度地保證銅合金接觸線的完整性,表面不得有任何的裂痕或損傷,否則,會影響線坯的光滑程度,在拉制過程中,可能出現(xiàn)較大的摩擦而導(dǎo)致拉制受阻,影響銅合金線坯的質(zhì)量。
總之,在高速電氣化鐵路不斷發(fā)展的背景下,我國的電力機(jī)車接觸線用銅合金線坯也應(yīng)當(dāng)跟上其發(fā)展的步伐,不能僅僅依靠進(jìn)口來滿足使用需求。因此,我們必須高度重視高速電氣化鐵路電力機(jī)車接觸線用銅合金線坯的開發(fā)過程,深刻解讀銅合金線坯的生產(chǎn)工藝流程,嚴(yán)格控制線坯的生產(chǎn)質(zhì)量,保證最終生產(chǎn)出高質(zhì)量的銅合金線坯。