[发明专利]电气化铁路用铜硒接触线及其制备工艺

说明书

一种电气化铁路用铜硒合金接触线及其制备工艺，所述铜硒合金接触线成分范围如下：硒0.30％‑0.80％(wt.％)，稀土元素0.03％‑0.08％(wt.％)，锆≤0.04％(wt.％)，杂质元素≤0.05％(wt.％)，余量铜。所述铜硒合金接触线是采用高频熔炼炉熔炼结合上引连铸快速冷却的方式得到铜硒合金铸杆，通过连续挤压和多道次拉拔冷加工工艺得到。本发明所获得的铜硒合金接触线具有优异的导电性和高的抗拉强度，完全符合电气化铁路接触线高强高导的要求。

技术领域

本发明总体涉及高速铁路用接触网线材料，尤其涉及一种高速铁路用铜硒合金接触线及其生产工艺。

背景技术

目前我国高速铁路用接触网线材料主要有Cu-Ag、Cu-Mg、Cu-Sn三种，随着电气化铁路的快速发展以及人们对出行速度的高要求，迫切需要发展更高效更快速的新一代铁路干线，但是Cu-Sn合金虽然导电性较好但是强度很难达到高强度标准无法适用于时速300km/h以上的运营速度；Cu-Mg合金具有良好的抗拉强度可以满足高速铁路接触线强度要求，但是由于较低导电率的限制依然无法满足高速铁路取流标准。据计算当列车速度达到380km/h时高速铁路接触线的线波动速度596km/h，因此获得较大波动速度的有效措施是加大工作张力减轻接触线重量；同时高速列车快速行进的同时要求1000A以上平稳的取流效果，因此要求接触线具有良好的导电性和较大的载流量。因此得出满足未来快速铁路的接触线首先需要满足高的抗拉强度以满足列车运行时接触线波动带来的工作张力，其次接触线需要有良好的导电性以获得平稳的取流效果。

2005年日本首次在北京展会上带来了Cu-Cr-Zr时效强化型新型合金材料，具有优良的综合性能，但是Cu-Cr-Zr时效强化型新型合金存在许多缺点导致目前仍无法大规模使用Cu-Cr-Zr合金，首先制作成本高昂，与铜镁、铜锡、铜银等固溶强化型合金不同，Cu-Cr-Zr合金需要时效强化，因此会使用热处理相关设备，投入加大；其次Cr、Zr合金元素烧损严重普通熔炼炉难以实现上引连铸；最后Cu-Cr-Zr合金属于析出强化型合金，固溶时效处理工艺还不成熟等一系列因素严重限制了Cu-Cr-Zr合金在接触线行业的应用。

本发明获得的铜硒合金具有优异的综合性能，除了具有优异的导电性和强度表现极佳外还具有良好的切削加工性。实施案例1中经过测试铜硒合金接触线材料的导电性为91％IACS，抗拉强度540MPa以上，未来在快速铁路行业具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明针对现有电气化铁路用接触线技术存在的不足，弥补了国内铜硒合金接触线生产工艺空白，提供了一种高强高导电铜硒合金接触线及其制备工艺。

本发明的特点是以硒元素代替镁、锡、银元素采用高频熔炼炉熔炼，并用石墨鳞片双层覆盖金属液表面以防止氧化，并采用上引连铸的方式结合快速冷却得到铜硒合金铸杆，之后经过连续挤压和在线固溶得到挤压杆，最后通过多道次拉拔之后获得铜硒合金成品接触线。该产品不仅满足TB/T2809-2017规定的接触线晶粒度的要求，也符合新一代铁路接触线高强高导的特性，同时硒元素具有环保无污染等优点。

本发明技术方案如下：本发明所获得铜硒合金接触线，其有效合金元素有Se、稀土元素RE、微量元素Zr和余量铜，采用高频熔炼炉熔炼结合上引连铸快速冷却的方式得到铜硒合金铸杆，通过连续挤压和多道次拉拔冷加工工艺得到铜硒合金接触线。

本发明提供的铜硒合金接触线材料各元素含量如下：

硒：0.30-0.80％(wt.％)

锆：≤0.04％(wt.％)

稀土元素：0.03％-0.08％(wt.％)

不可避免的杂质：≤0.05％(wt.％)

余量Cu。

本发明提供的高强高导铜硒合金接触线制备工艺具体步骤如下：