高速電氣化鐵路電力機車接觸線開發(fā)

王躍峰

摘要：銅合金線坯是我國電氣化鐵路電力機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，往往需要從國外進口。所以，研究電氣化鐵路電力機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、強度大等優(yōu)點。而銅合金線坯正好符合了這些要求，是當前我國電氣化鐵路電力機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)電爐中進行合金化，這個時候需借助五輪連鑄機將銅鑄成梯狀的鑄坯，鑄坯在被修整完成后悔直接進入第二根無扭式連軋機，進入連續(xù)軋制階段。接著，被軋制的鑄坯便進入一種大型的拉拔機中，在機內(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，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)進行嚴格的控制。在將木炭加入感應(yīng)電爐之前，必須將木炭進行充分的烘烤，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。總之，我們在選用銅合金線坯生產(chǎn)的原材料時，必須對所含的雜質(zhì)予以高度的重視，以最嚴謹?shù)膽B(tài)度進行分辨和選擇。

2.9合理設(shè)計合金成分比例，嚴格控制合金化過程

合金化能有效保護材料的導(dǎo)電性能，金屬合金化是將合適比例的合金元素強化劑加入金屬中來提高金屬強度的過程。在生產(chǎn)銅合金線坯的過程中，銅的合金化環(huán)節(jié)應(yīng)當嚴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)電爐中進行，借助感應(yīng)電爐內(nèi)的磁場產(chǎn)生的作用力，對銀進行攪拌，進而使得銀熔化并迅速擴散到周圍，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，通過不斷的補給，保證銅錫合金溶液分布均勻。

2.3嚴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行嚴格控制，才能保證軋制的順利進行。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，我們需將增大軋機的尺寸規(guī)格、提高軋制的變形量和冷卻強度；最后，我們需對線坯收線系統(tǒng)進行合理的改造，提高收線系統(tǒng)對不同規(guī)格的銅合金線坯的匹配程度，保證軋制的精準進行。

2.5嚴格控制拉制條件

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，我國的電力機車接觸線用銅合金線坯也應(yīng)當跟上其發(fā)展的步伐，不能僅僅依靠進口來滿足使用需求。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。