高速電氣化鐵路電力機(jī)車接觸線開(kāi)發(fā)

王躍峰

摘要：銅合金線坯是我國(guó)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(diǎn)，但我國(guó)對(duì)銅合金線坯的自主生產(chǎn)能力不足，往往需要從國(guó)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(kāi)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(guó)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(shí)具備耐高溫、抗腐蝕、強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)。而銅合金線坯正好符合了這些要求，是當(dāng)前我國(guó)電氣化鐵路電力機(jī)車接觸線的主要材料。但我國(guó)所用的這些銅合金線坯大多都是從國(guó)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(huì)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(gè)時(shí)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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)程中，我們需要對(duì)控制生產(chǎn)質(zhì)量，這就要求我們，必須做到以下幾點(diǎn)。

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(huì)直接影響最終成品的質(zhì)量，比如，陰極銅中的雜質(zhì)過(guò)高會(huì)降低鑄坯的導(dǎo)電性能，而硫、鉛、氫元素等雜質(zhì)的含量過(guò)多則會(huì)使得鑄坯在軋制過(guò)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(duì)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(shí)，也必須選擇和陰極銅純度對(duì)應(yīng)的純銀，否則，如果選用的銀中含有過(guò)多的雜質(zhì)，將會(huì)使得最終生產(chǎn)出來(lái)的線坯耐腐蝕性能和導(dǎo)電性能大大降低?？傊?，我們?cè)谶x用銅合金線坯生產(chǎn)的原材料時(shí)，必須對(duì)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(jì)合金成分比例，嚴(yán)格控制合金化過(guò)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(lái)提高金屬?gòu)?qiáng)度的過(guò)程。在生產(chǎn)銅合金線坯的過(guò)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(shí)需求，合理設(shè)計(jì)合金成分的比例。在生產(chǎn)銅銀合金時(shí)，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(chǎng)產(chǎn)生的作用力，對(duì)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(shí)，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(diǎn)與銅的熔點(diǎn)差異較大，使得銅錫合金溶液的流動(dòng)性較弱，不能像生產(chǎn)銅銀合金一般借助磁場(chǎng)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(guò)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(guò)程的冷卻環(huán)境

鑄造過(guò)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(guò)程中，環(huán)境溫度容易受到波動(dòng)，因此，我們需要對(duì)冷卻環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)保證澆管不會(huì)輕易被凍結(jié)。另外，我們還可以借助高壓水槍對(duì)拉拔機(jī)鑄輪的清洗，降低并穩(wěn)定鑄輪表面的溫度，同時(shí)保證冷卻的均勻性。最終實(shí)現(xiàn)控制鑄造過(guò)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(duì)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(duì)線坯收線系統(tǒng)進(jìn)行合理的改造，提高收線系統(tǒng)對(duì)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(guò)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(guò)大或過(guò)小都會(huì)導(dǎo)致最終拉制出來(lái)的線坯出現(xiàn)缺陷，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)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(huì)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(méi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行冷卻，這不僅影響拉制的效果，還會(huì)影響冷卻的環(huán)境，最終導(dǎo)致生產(chǎn)出來(lái)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(guò)0.65m/s；在拉制過(guò)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(huì)影響線坯的光滑程度，在拉制過(guò)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(guó)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(lái)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(kāi)發(fā)過(guò)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。