[发明专利]一种铜铬锆合金高铁接触线的短流程制备加工工艺

说明书

本发明提供了一种铜铬锆合金高铁接触线的短流程制备加工工艺，属于金属材料制备加工技术领域。采用本发明提出的水平连铸工艺可在凝固界面附近建立超高的温度梯度和较高的冷却速率，有效解决了铜铬锆合金熔炼和凝固过程合金成分易偏析、铸造质量差等问题，所制备棒坯组织致密，成分均匀，且形成了强轴向取向柱状晶组织，有利于提高合金的后续冷加工性能。此外，采用本发明提出的在线感应加热连续固溶淬火和时效处理方式，自动化程度高，生产效率高，产品性能均匀性和一致性好，适合于超大盘重、超大长度铜铬锆合金高铁接触线的规模化工业生产。

技术领域：

本发明涉及一种高性能铜合金线材的制备加工技术，属于金属材料制备加工技术领域，特别是提供了一种铜铬锆合金高铁接触线的短流程制备加工工艺。

背景技术：

高铁接触线要求具有高的强度和导电性，且无接头长度达到1500m以上，目前使用的材料主要有铜银合金、铜锡合金、铜镁合金和铜铬锆合金等。1)Cu-Ag合金接触线导电率高(97％IACS)，强度较低(仅有350MPa)，适用于较低速度电气化铁路(140～250km/h，通常用于200km/h以下)；2)Cu-Sn合金接触线强度(420MPa)高于铜银合金、导电率(72％IACS)低于铜银合金，适用于中高速铁路(200～300km/h)；3)Cu-Mg合金接触线强度更高(470MPa)，导电率(62％IACS)低于铜锡合金，适用于中高速铁路(250～350km/h)；4)Cu-Cr-Zr合金接触线的强度大于500MPa，导电率大于70％IACS，既有较高的强度，又有良好的导电率，是时速300～350km/h及以上、1000A以上载流量高铁接触线材料的最佳选择[谢水生等，浅谈高速列车接触导线的研究开发，有色金属加工，2011：11-13.]。

目前国内外铜铬锆合金接触线的主要制备方法有：真空熔炼-轧制-拉拔法、真空立式半连铸-热加工开坯-拉拔法、真空熔铸-水封挤压-拉拔法等。由于各工艺具有不同的特点，上述方法均在一定程度上获得了应用，但同时也存在着各自的问题。

1)真空熔铸-轧制-拉拔法：该工艺装备投资小，适合于小批量、小规模线材生产，难以实现大盘重、大长度线材连续大规模生产，且所生产的铸锭内部容易产生成分偏析、组织疏松等缺陷，难以在后续冷加工中彻底消除，导致线材产品性能较差[张进东等，接触线用Cu-Cr-Zr合金制备工艺，中国发明专利，CN100587091 C，2010-02-03]。

2)真空立式半连铸-热加工开坯-拉拔法：真空半连续铸造-热加工开坯是生产高性能铜铬锆合金接触线的有效方法之一[米绪军等，一种铜铬锆系合金及其制备和加工方法，中国发明专利，CN 10171876 A，2010-06-02]。但在实现大盘重、大长度线材生产时，该方法需要大型真空熔炼炉和大型热加工设备，且采用热加工开坯能耗高、金属烧损大，热加工后需表面酸洗，工艺流程长，环境负担大。

3)真空熔铸-水封挤压-拉拔法：该方法的特点是将挤压成形和固溶淬火两道工序合二为一，可缩短铜铬锆合金接触线的生产流程。但在实现大盘重、大长度线材生产时，该方法同样需要大型真空熔炼炉和大型水封挤压设备，投资高，能耗大，工艺控制难度大[刘关强.铜-铬-锆合金(C18150)棒材新工艺的研究，有色金属加工，2011，40(2):8-9.]。

考虑产品性能和超大长度线材连续化生产的要求，现有高铁用铜铬锆合金接触线的生产方法存在需要真空熔炼设备、合金铸造质量差、需要大型热加工设备、工艺流程长、生产成本高等问题，开发一种高性能铜铬锆合金接触线的短流程高效制备加工工艺具有重要意义。