[发明专利]包铜的钢质架空线及其制造方法

说明书

本发明涉及包括钢芯线和覆盖在芯线外周表面上的铜或铜合金层的包铜的钢架空线和它的制造方法，更具体地说，是涉及一种具有高抗张强度和改善耐磨性的包铜钢架空线和它的制造方法。

通常，铜线或铜合金线被用作铁路用架空线，确实希望现代的电气火车以高速运行，因此需要架空线具有提高的强度。

为了增加电气火车的运行速度，首先应该增加架空线的波动传播速度，所述波动传播速度C可由下式给出：

C＝T/ρ]]>……（1）

其中T为架线张力，ρ为架空线的线密度（单位长度的重量）。

由等式（1）看出，升高张力T或降低线密度ρ能增加波动传播速度C。

因此，提出具有低线密度ρ和高传播速度C的铝-复合架空线作为架空线，这种电线由钢导线和加压结合在其上的铝覆盖层构成。

然而，按照这种常规铝-复合架空线，目前用于其上的金属定位装置由铜合金制成，因此可能在金属定位装置和架空线的铝覆盖层之间产生电化学腐蚀，只有通过由不会与铝产生电化学腐蚀的材料制成金属定位装置才能防止这种腐蚀，然而，就成本性能而言，这种措施是不实际的。

同时提出的是将铜基材料和强度比铜高的铁基材料结合起来的复合架空线，通过结合入铁基材料，改善了这种架空线的强度。由于提高了架空线的强度，架线张力T可比在常规情况中的设置得高，以提高传播速度C。

然而，在这种由铁基和铜基材料构成的复合架空线中，可能在这两种材料之间造成腐蚀，实际上伴随产生了许多问题。为了防止这种腐蚀，在铁基和铜基材料之间插入一层铅或锡层（见日本专利公开第53-122786号），然而，这层中间层的插入会降低架空线的强度，而且需要更复杂的制造工艺。

进而，这些常规架空线中没有一种具有足够的耐磨性，因此，在频繁使用的铁路线上，为了提高寿命性能，希望发展具有高耐磨性的架空线。

本发明的一个目的是提供一种与金属定位装置不产生电化学腐蚀的，耐磨性和抗腐蚀性改善的，并且有更高强度以承受更高架线张力的包铜的钢架空线。

本发明的另一个目的是提供一种以低成本和高精度制造具有上述特性的包铜钢架空线的方法。

根据本发明，提供了一种包括由钢导线形成的芯线和由铜或铜合金形成且覆盖在芯线外周表面的覆盖层的包铜钢架空线，包覆层占据了包铜钢架空线的横截面面积的约45%至75%，所述包覆层在冶金学上结合到芯线上。

根据本发明的制造包铜钢架空线的方法，它包括连续将钢导线浸入熔融铜或熔融铜合金中，然后将铜或铜合金凝固以使其附着到钢导线的外周表面上，而由此获得基本由钢导线和覆盖钢导线外周表面的铜或铜合金层构成的铸棒的过程和在750至850℃温度下以轧制比为10至40%热轧所述铸棒的过程。

由于根据本发明的包铜钢质架空线使用钢导线作为芯线，它能享有高强度和高架线张力，因此，通过使用这种架空线，可增加电气火车的运行速度。

并且，由于它基本上是由钢质导线构成的，因此架空线具有高的耐磨性。

此外，由于用铜或铜合金包覆层以横截面面积比为45-75%覆盖所述芯线，因此可避免与铜合金定位装置的电化学腐蚀，因此，可由常规的金属定位装置直接安装架空线，同时，架空线能享有所要求的导电性（50%IACS（国际韧铜标准）或更高）。

再者，根据本发明，作为芯线的钢导线和作为包覆层的铜或铜合金区域在冶金学上互相结合，因此腐蚀不能在芯线和包覆层之间的边界上发展。由此，即使边界是暴露的，例如，可防止水等物体透入边界。

另外，由于钢导线和铜或铜合金冶金学地结合，可抑制包覆层在它们的边界处从芯线上分离，因此，包覆层和芯线能以足够的强度结合。

根据本发明，在用于制造包铜的钢架空线的方法中，将作为芯线的钢质导线浸入熔融的铜或铜合金中以使熔融金属在凝固时附着在钢导线的外周表面上。这样，可获得由包覆有铜或铜合金的包铜钢质导线构成的铸棒。当然后将铸棒在预定条件下热轧时，作为芯线的钢导线和作为包覆层的铜或铜合金在冶金学上互相结合在一起，因此芯线和包覆层被牢固地结合在一起，由此，在芯线和包覆层之间可获得高的结合强度，并且可防止腐蚀在芯线和包覆层之间的边界上发展。

还有，根据本发明，通过将钢导线浸入熔融铜或熔融铜合金中，可使它由铜或铜合金包覆，由这个方法，可以比电镀方法或类似方法成本低的情况下制造象架空线那样具有大直径并在其上具有厚的包覆层的复合导线棒。