一種高耐磨高導(dǎo)電銀銅合金桿的生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于銀銅合金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電氣化鐵路接觸線和電機(jī)換向器用的銅合金材料，更具體地涉及一種高耐磨高導(dǎo)電銀銅合金桿的生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]電氣化鐵路是由電力機(jī)車或動車組這兩種鐵路列車為主所行走的鐵路，目前我國的“高鐵”采用的也是電氣化鐵路技術(shù)。相比內(nèi)燃、蒸汽機(jī)車牽引的鐵路，電氣化鐵路具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性，能大幅度提高運輸能力，節(jié)約能源，降低運輸成本；同時，電力機(jī)車無廢氣、煙塵，對空氣無污染，另外噪音較小，有利于保護(hù)環(huán)境，并能增加安全可靠程度。為實現(xiàn)電氣化列車的高速化，在要求接觸線材料具有良好的導(dǎo)電性的同時，還應(yīng)具有高的機(jī)械強(qiáng)度、高的抗軟化溫度及耐磨性。由于國內(nèi)傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)的限制，國產(chǎn)的接觸線強(qiáng)度低，平直度、耐磨性、抗蠕變能力差，難以滿足我國鐵路提速和安全運行的需求。電氣化鐵路用接觸線材料向銅合金化方向發(fā)展已成為世界接觸線發(fā)展的總趨勢。
[0003]換向器是直流永磁串激電動機(jī)上為了能夠讓電動機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動下去的一個部件，在實際工作條件下，換向器主要承受載電磨損，以及在電流換向瞬間，電刷與換向器極片分離而產(chǎn)生電弧作用。因此，換向器材料需要具備良好的導(dǎo)電性、低接觸電阻、耐腐蝕、抗氧化、耐磨損和耐電弧損傷性能，還要有足夠的強(qiáng)度。T1紫銅和TU1無氧銅是制造換向器的傳統(tǒng)材料。隨著電機(jī)制造技術(shù)的飛速發(fā)展，電機(jī)的轉(zhuǎn)速越來越高，體積愈來愈小。電機(jī)的電磁負(fù)荷增加，溫升提高，因此對換向器材料的要求更加苛刻。由于紫銅和無氧銅的強(qiáng)度低、軟化溫度低，顯然已不能滿足電機(jī)換向器的要求，必須開發(fā)新材料。目前高端換向器的接觸片用的材料大多數(shù)是銀銅合金，但是銀銅合金在生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生表面氧化殘留物，產(chǎn)品不能達(dá)到較好的一致性、穩(wěn)定性和均勻性。
[0004]因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需提供一種工藝相對簡單、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良、生產(chǎn)效率高的高耐磨高導(dǎo)電銀銅合金桿生產(chǎn)工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述不足，本發(fā)明提供了一種工藝相對簡單、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良、生產(chǎn)效率高的高耐磨高導(dǎo)電銀銅合金桿生產(chǎn)工藝。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0007]一種高耐磨高導(dǎo)電銀銅合金桿的生產(chǎn)工藝，采用上引連鑄法，該工藝具體包括如下步驟:
[0008]S1、將高純陰極電解銅加入熔化爐中進(jìn)行熔融，得到銅液，熔化爐銅液表面用烘烤過的木炭覆蓋，厚度為250mm?300mm，每8小時清理一次炭灰；
[0009]S2、向熔化爐內(nèi)投入銀包，用木棒快速將銀包浸沒到銅液里，覆蓋好表面木炭，待爐內(nèi)銀銅溶液靜置2小時，開始引桿取樣，同時檢測爐內(nèi)銀銅溶液的含銀量是否符合生產(chǎn)要求；
[0010]S3、檢驗合格后，將熔化爐中銅液引流至保溫爐中，并投入鱗片石墨覆蓋銀銅熔液表面，控制保溫爐溫度在1145±5°C ；
[0011]S4、設(shè)定產(chǎn)品的引速為0.9?1.0m/min、節(jié)距為4±lmm，將制作好的結(jié)晶器通上冷卻水，懸掛到上引鑄機(jī)上，開始引桿；待桿材引出后調(diào)節(jié)好結(jié)晶器冷卻水流量，控制冷卻水進(jìn)水溫度為29±3°C，進(jìn)出水溫差控制在8±2°C范圍內(nèi)；最后牽引至收線盤上開始收線；
[0012]S5、連續(xù)生產(chǎn)時，加料先將制作好的銀包加入熔化爐內(nèi)進(jìn)行熔化，再將電解銅加入熔化爐內(nèi)；
[0013]S6、每隔1小時取樣、用直讀光譜儀快速分析檢測含銀量，對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控。
[0014]優(yōu)選的，步驟S1中清灰時，扒開未燒枯的木炭，用不銹鋼鍬將炭灰清理出來，將原來的熟炭蓋上，再加新炭，避免新炭直接接觸銅液或銅液大面積暴露在空氣中。
[0015]優(yōu)選的，所述銀包的制作方法為:按電解銅重量和銀銅合金桿含銀量要求計算白銀數(shù)量，用天平稱取需要重量的白銀，然后用符合GB/T11091-2005標(biāo)準(zhǔn)的銅箔進(jìn)行包裹形成銀包。
[0016]進(jìn)一步的，所述銀包總數(shù)與電解銅總塊數(shù)相等，每個銀包內(nèi)白銀的重量根據(jù)每塊電解銅的重量和所生產(chǎn)銀銅合金的含銀量計算所得，并用天平稱取。
[0017]進(jìn)一步的，該工藝獲得的銀銅合金Cu含量> 99.9 %，Ag含量0.03 %?0.12 %，導(dǎo)電率彡 98.00% IACS，硬度> llOHVo
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:
[0019]1)、本發(fā)明在保溫爐溫度為1145±5°C，冷卻水進(jìn)水溫度為29±3°C、進(jìn)出水溫差控制在8±2°C，引速為0.9?1.0m/min及節(jié)距為4±lmm等的工藝條件下制造出的銅銀合金具有良好的流動性和鑄造性，能夠獲得良好的結(jié)晶組織和結(jié)晶質(zhì)量，具體的，采用本工藝生產(chǎn)的銀銅合金桿Cu含量> 99.9 %，Ag含量0.03 %?0.12 %，導(dǎo)電率彡98.00 % IACS，硬度> 110HV，具有高導(dǎo)電性、耐磨性、高強(qiáng)度、抗蠕變能力強(qiáng)的特點，在工藝相對簡單的前提下獲得了質(zhì)量優(yōu)良的產(chǎn)品。
[0020]并且在連續(xù)生產(chǎn)中，加料先將制作好的銀包加入熔化爐內(nèi)進(jìn)行熔化，1分鐘后再將電解銅加入熔化爐內(nèi)，先熔化銀再熔化電解銅能確保產(chǎn)品銀銅合金桿的含銀量的穩(wěn)定性，為提尚生廣效率塾定了可靠的基礎(chǔ)。
[0021]2)、本發(fā)明中熔化爐銅液表面用烘烤過的木炭覆蓋，厚度為250mm?300mm。木炭燃燒產(chǎn)生熱量，起到保溫的作用；同時木炭燃燒和爐內(nèi)氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一氧化碳，由于一氧化碳密度比空氣大，因此生產(chǎn)的一氧化碳會依附在銅水和木炭表面，起到隔絕氧氣的作用，防止?fàn)t內(nèi)含氧量過大影響產(chǎn)品質(zhì)量；一氧化碳和爐內(nèi)氧化銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成銅和二氧化碳，二氧化碳同樣能起到隔絕氧氣的作用。此外，每8小時清理一次炭灰，有效保證了連續(xù)的保溫和隔氧作用。
[0022]3)、本發(fā)明中保溫爐銀銅熔液表面覆蓋鱗片石墨，很好地隔離了銀銅溶液和空氣的接觸。微量的氧有可能會滲透到銀銅溶液中，與銅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氧化銅，而石墨磷片又能與氧化銅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生五氧化二磷，五氧化二磷為氣體可揮發(fā)逸出，因此銀銅溶液中的氧含量非常低，所以生產(chǎn)出來的產(chǎn)品表面不會有氧化殘留物。
[0023]4)、本發(fā)明采用直讀光譜儀每隔1小時進(jìn)行取樣檢測含銀量，對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，確保了最終產(chǎn)品的一致性、穩(wěn)定性和均勻性。
【具體實施方式】
[0024]下面將結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025]主要原料:
[0026]1)高純陰極電解銅A級銅(Cu-CATH-Ι、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 467-2010)
[0027]2)牌號 IC-Ag99.99 的白銀(執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) GB/T 4135-2002)
[0028]實施例1.生產(chǎn)5噸TUY-03含銀銅桿
[0029]S1、將整塊狀的高純陰極電解銅5000kg(Cu-CATH-l、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 467-2010)加入熔化爐中進(jìn)行熔融，得到銅液，熔化爐銅液表面用烘烤過的木炭覆蓋，厚度為250mm?300mm;木炭燃燒產(chǎn)生熱量，起到保溫的作用；同時木炭燃燒和爐內(nèi)氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一氧化碳，由于一氧化碳密度比空氣大，因此生產(chǎn)的一氧化碳會依附在銅水和木炭表面，起到隔絕氧氣的作用，防止?fàn)t內(nèi)含氧量過大