TLJ500連續(xù)擠壓機(jī)在電氣化鐵路接觸線生產(chǎn)中的應(yīng)用

朱峰

摘 要：連續(xù)擠壓技術(shù)是一種新型高效有色金屬加工技術(shù)，近年來已廣泛應(yīng)用于電氣化鐵路用接觸線桿坯的生產(chǎn)。但在TLJ500擠壓機(jī)實(shí)際應(yīng)用過程中，特別是在生產(chǎn)不同銅合金桿坯時(shí)，常常遇到一些實(shí)際問題，文章主要介紹實(shí)際應(yīng)用情況，以及解決這些問題的方法和控制措施。

關(guān)鍵詞：連續(xù)擠壓；細(xì)晶強(qiáng)化；應(yīng)用情況；常見問題；主要原因；控制措施

1 銅材的連續(xù)擠壓生產(chǎn)

銅材的連續(xù)擠壓生產(chǎn)是二十世紀(jì)九十年代國際上出現(xiàn)的新技術(shù)，它采用上引法生產(chǎn)的銅盤條作為坯料，在擠壓輪的驅(qū)動(dòng)下，通過模具連續(xù)擠壓出各種規(guī)格的產(chǎn)品。由于采用連續(xù)擠壓技術(shù)生產(chǎn)的銅材具有節(jié)能、生產(chǎn)效率高、表面光潔無毛刺、晶粒細(xì)?。ā?μ），組織致密、電阻率低、易于保證電阻平衡、機(jī)械強(qiáng)度高、可生產(chǎn)長尺寸制品等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用，是一種高效的加工技術(shù)。贛州江鎢拉法格高鐵銅材有限公司選用大連康豐公司制造的TLJ500連續(xù)擠壓機(jī)，自2010年安裝并投入使用以來，在實(shí)際應(yīng)用中遇到不少實(shí)際問題，通過不斷試驗(yàn)和探索，這些問題都逐步得到了解決。通過連續(xù)擠壓機(jī)生產(chǎn)的電氣化鐵路等級(jí)的銅合金接觸線產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，主要性能指標(biāo)均高于鐵標(biāo)TB/T2809-2005的要求。TLJ500連續(xù)擠壓機(jī)已在贛州江鎢拉法格高鐵銅材有限公司正常應(yīng)用于電氣化鐵路接觸網(wǎng)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造。

2 擠壓機(jī)的主要性能特點(diǎn)

2.1 工作原理

擠壓輪由電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，桿坯進(jìn)入擠壓輪輪槽，由于槽壁的摩擦力作用被牽引到由擠壓輪和腔體形成的弧形擠壓腔內(nèi)，在摩擦力產(chǎn)生的高壓和高溫作用下，金屬通過?？跀D出形成各種型材制品。銅合金經(jīng)過擠壓實(shí)際上是一個(gè)細(xì)晶進(jìn)一步強(qiáng)化的過程，細(xì)晶強(qiáng)化是金屬材料強(qiáng)化的基本手段，晶粒越細(xì)、強(qiáng)度越高，在受力變形過程中，由于位錯(cuò)的滑移由易到難、晶界及相鄰晶粒取向不同等因素，從而使材料強(qiáng)化。由于晶體的導(dǎo)電性能與結(jié)晶取向無關(guān)，晶粒細(xì)化使晶界增多，從而對(duì)銅的導(dǎo)電性能影響很小。

2.2 性能參數(shù)

擠壓輪直徑：500mm 調(diào)速范圍：2-7.5rpm 主電機(jī)功率：600kw 坯料直徑：≤？準(zhǔn)30mm系統(tǒng)壓力：≤16MPa溢料率：3-8%

3 應(yīng)用情況

3.1 擠壓工藝流程和參數(shù)選擇

根據(jù)電氣化鐵路接觸線產(chǎn)品性能要求，結(jié)合銅合金材料的綜合加工特點(diǎn)，以及對(duì)擠壓工藝的適用性情況，在上引生產(chǎn)工序通過多方案調(diào)整不同合金元素的含量，統(tǒng)一上引桿坯規(guī)格，通過反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，得到其最佳擠壓工藝和參數(shù)選擇：（1）銀銅合金接觸線。上引？準(zhǔn)22-擠壓？準(zhǔn)23-拉拔接觸線成品 （CTA110、CTA120、CTA150），工作轉(zhuǎn)速：≤4.5rpm；（2）錫銅合金接觸線。上引？準(zhǔn)22-擠壓？準(zhǔn)22-拉拔接觸線成品 （CTS110、CTS120、CTS150），工作轉(zhuǎn)速：≤4rpm；（3）鎂銅合金接觸線。上引？準(zhǔn)22-擠壓？準(zhǔn)28-冷軋？準(zhǔn)16/？準(zhǔn)20-拉拔接觸線成品 （CTMH110、CTMH120、CTMH150），工作轉(zhuǎn)速：≤3rpm。

3.2 常見主要問題

（1）桿坯表面存在氣泡缺陷，在后續(xù)拉拔過程中表現(xiàn)為成品接觸線表面起皮；（2）在擠壓開始生產(chǎn)過程中，由于墊板、導(dǎo)板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，在送入預(yù)熱銅桿時(shí)，熱桿尾部卡在墊板與壓實(shí)輪之間，導(dǎo)致擠壓輪凹槽兩邊的掛銅逐步脫落，形成溢料堆積并卷入腔體內(nèi)，桿坯內(nèi)部存在夾雜、分層缺陷，在后續(xù)拉拔過程中表現(xiàn)為斷桿、凹坑；（3）開始擠壓過程中，擠壓輪上的掛銅慢慢脫落；（4）擠壓負(fù)荷重，溫度高，溢料顏色發(fā)黑；（5）溢料出口槽體內(nèi)擠壓輪軸承油封漏油，導(dǎo)致油壓下降影響擠壓機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3 主要原因和控制措施

（1）產(chǎn)生氣泡的主要原因是銅桿被污染和氧化；控制措施有：a.對(duì)上引銅桿坯進(jìn)行防護(hù)，防止被灰塵、油污、水汽污染；b.縮短上引銅桿坯料儲(chǔ)備周期，對(duì)引出的銅桿及時(shí)安排擠壓，一般不超過一周，防止銅桿氧化；c.在擠壓機(jī)的入料前端安裝銅桿表面機(jī)械清刷裝置和熱風(fēng)吹干裝置（春季潮濕季節(jié)使用，熱風(fēng)溫度大于90°C）。

（2）產(chǎn)生夾雜和分層的主要原因是溢料堆積?？刂拼胧┯校篴.改進(jìn)墊板和導(dǎo)板結(jié)構(gòu)，保證在開機(jī)生產(chǎn)送入熱桿頭時(shí)不打滑，不跑偏，從而避免溢料堆積；b.保證預(yù)熱銅桿平直度，減小阻力，確保預(yù)熱銅桿順利進(jìn)入擠壓輪槽；c及時(shí)調(diào)整擠壓間隙，及時(shí)更換磨損嚴(yán)重的擠壓輪和擋料塊。

（3）掛銅脫落的主要原因是擠壓溫度低。控制措施有：a.適當(dāng)提高預(yù)熱銅桿的預(yù)熱溫度（特別是冬季）；b.適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速，在冷態(tài)開機(jī)時(shí)低速運(yùn)行20-40分鐘，待擠壓溫度上升，掛銅逐步穩(wěn)定后再慢慢提高至正常工作轉(zhuǎn)速。

（4）擠壓溫度高、溢料顏色發(fā)黑的原因是擠壓間隙太小；控制措施有：a.記錄每天生產(chǎn)狀況，包括間隙大小、溢料厚薄等，并對(duì)記錄情況進(jìn)行分析預(yù)判，通過調(diào)整腔體墊片厚度適時(shí)調(diào)整擠壓間隙；b.更換擠壓輪、擋料塊、或腔體等關(guān)鍵零部件之一時(shí)，重新檢查調(diào)整擠壓間隙。擠壓間隙一般在1.1-1.6之間，根據(jù)合金牌號(hào)不同，擠壓銀銅合金、錫銅合金和鎂銅合金時(shí)，擠壓間隙取不同值。

（5）擠壓輪軸承油封漏油的原因是由于溢料溢出過程中，不規(guī)則溢料隨擠壓輪軸承動(dòng)密封端蓋轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入密封槽內(nèi)，損壞骨架油封；控制措施是：在軸承密封蓋兩端各加裝一塊鋼制檔板。

4 應(yīng)用體會(huì)

4.1 工作條件

（1）擠壓機(jī)生產(chǎn)對(duì)系統(tǒng)諧波電壓比較敏感，當(dāng)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備較多時(shí)，系統(tǒng)諧波干擾較大，易出現(xiàn)生產(chǎn)中途停機(jī)，當(dāng)發(fā)生停機(jī)故障時(shí)，處理余料十分困難，且嚴(yán)重影響生產(chǎn)，故要求低壓供電系統(tǒng)必須配置抗諧波裝置；（2）設(shè)備環(huán)境溫度不超過40°C，24小時(shí)周期內(nèi)平均溫度不超過35°C，否則要采取通風(fēng)降溫措施；（3）定期更換主電機(jī)上冷卻風(fēng)機(jī)的濾網(wǎng)；（4）外循環(huán)冷卻水溫度應(yīng)控制在在40°C以下，流量不小于50噸/小時(shí)，壓力不小于0.5MPa；（5）產(chǎn)品冷卻水溫度應(yīng)控制在在50°C以下；（6）預(yù)熱銅桿：準(zhǔn)備8-10根，每根長度約400mm，預(yù)熱爐溫度設(shè)置在750-800°C；（7）預(yù)熱模具及腔體：預(yù)熱爐溫度設(shè)置在600°C。

4.2 安全操作

（1）在開機(jī)、桿坯對(duì)接擠壓、滿盤更換收線盤等作業(yè)時(shí)，應(yīng)安排3名操作員工協(xié)同操作，以保障安全；（2）正常生產(chǎn)至少安排2名員工；（3）收線紊亂的上引桿坯放線時(shí)應(yīng)加裝托輥支架，設(shè)專人看管，防止桿坯傾覆，甚至拉斷桿坯造成意外事故；（4）需配備手持移動(dòng)液壓剪斷機(jī)和手持電動(dòng)切割機(jī)各一臺(tái)，作為擠壓銅桿剪斷安全工具；（5）需配備絞線專用手持剪斷工具一把，用于溢料剪斷作業(yè)；溢料用專用料箱和液壓小托車收集轉(zhuǎn)運(yùn)，操作時(shí)防止溢料燙傷。

5 結(jié)束語

（1）與傳統(tǒng)工藝相比，取消了加熱和退火工序，節(jié)省投資，節(jié)約能源；（2）與傳統(tǒng)工藝相比，取消了酸洗工序，實(shí)現(xiàn)了無污染排放；（3）與傳統(tǒng)工藝相比，通過連續(xù)擠壓，產(chǎn)品性能好，尺寸精度高，光潔度高；（4）在生產(chǎn)銀銅、錫銅合金接觸線時(shí)，省去了冷軋工序，且擠壓桿坯為軟態(tài)，減輕了拉拔工序操作強(qiáng)度，提高了效率，同時(shí)改善了拉拔設(shè)備生產(chǎn)條件；（5）工藝簡單，一個(gè)模具直接成型；（6）原料規(guī)格統(tǒng)一，上引銅桿坯直徑均為？準(zhǔn)22，備料簡單；（7）產(chǎn)品長度不限，卷與卷可對(duì)接連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。連續(xù)擠壓技術(shù)是一種高效、環(huán)保、節(jié)能的加工技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和不斷的探索實(shí)踐，連續(xù)擠壓技術(shù)必將在電氣化鐵路基礎(chǔ)生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域獲得更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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