本发明涉及铁路接触线的,具体为一种铜银合金接触线,本发明还提供了铜银合金接触线的生产方法。
背景技术:
1、电气化列车自身无动力系统,所需动力由供电站通过电气化铁路接触网输送,电气化铁路接触网在列车运行时起到稳定供流、提供动力的重要作用,而接触线承担主要的传输电流职能,是电气化铁路运行的“生命线”。列车在运行过程通过受电弓从接触线取流,电力进入列车变电器,转化为列车动力和普通电力供应。电气化铁路发展至今,列车提速及特殊环境条件等因素对接触网线材性能提出了更高要求,接触线不仅要有高导电率,同时还要有更高的抗拉强度,更好的抗疲劳性能,以满足列车提速及特殊环境的需要,为电气化列车稳定供应电流。
2、现阶段铜银合金接触线主要有横截面积120mm2和150mm2,可以满足列车≤160km/h需求,当列车需要提升时速或特殊环境条件行驶时,接触线导电性能可以满足需求,而线材强度则无法满足张力需要,故一般采用抗拉强度更高的铜锡合金接触线或铜镁合金接触线进行替代,这两种接触线抗拉强度提升,但导电率从97%大幅下降至80%和65%,下降幅度高达17.52%和32.99%,载流量降低≥10%,tb/t 2809-2017《电气化铁路用铜及铜合金接触线》中对不同材质接触线性能标准要求如表1所示,以cta150为标准对比。变电站通过接触网为电气化列车输送电流,电流传输过程中,导电率下降会降低电能传输效率,列车运行过程中电流损耗加大,且电导率下降会导致线材表面发热量提高。
3、表1行业标准规定不同材质接触线性能指标
4、
5、目前国内尚无大横截面积接触线的相关研究,日本新干线虽有相关研究,但应用少,且与国内相关配件不匹配,当需要大面积接触线时,需要对现有接触网零配件进行重新设计,试制成本高,且试验时间长。
6、因此,目前列车提速及特殊环境所需接触网线材产品,采用的是牺牲导电率,提高线材抗拉强度的方式来解决,以铜锡合金接触线、铜镁合金接触线、铜铬锆合金接触线代替铜银合金接触线来进行接触网施工,虽能解决大部分路段的使用需求,但仍亟需特种的高强高导铜银合金接触线产品,在保证具有高导电率的同时,又有较高的抗拉强度、较好的耐疲劳性能和高载流量,满足列车提速及特殊环境使用需求。
技术实现思路
1、针对上述问题,本发明提供了一种铜银合金接触线,其将铜银合金接触线抗拉强度从普通的380mpa提升到440mpa以上,而导电率仍能保持在90~98%iacs,载流量无明显降低,满足列车提速及特殊环境需求。
2、一种铜银合金接触线,其特征在于:其为横截面积大于或等于120mm2的单根铜银合金线,其按照百分比的成分含量为,0.06%~5.0%的银、≤0.1%含量的混合成分、其余为铜和不可避免的杂质,其中混合成分由0.02%~0.06%的ga、0.01%~0.04%la、0.01~0.02%ti三者组成,不可避免的杂质总质量不大于0.02%。
3、其进一步特征在于:
4、铜银合金接触线成品的抗拉强度400mpa~520mpa,导电率90~98%iacs,工作温度95℃时载流量546a~590a,工作温度150℃时载流量756a~815a;
5、所述铜银合金线的银的百分比含量为0.06%~0.2%;
6、所述铜银合金线的银的百分比含量为0.2%~0.5%;
7、所述铜银合金线的银的百分比含量为0.5%~2.0%;
8、所述铜银合金线的银的百分比含量为2.0%~5.0%;
9、优选地,铜银合金接触线的横截面积为120mm2、150mm2或170mm2;
10、铜银合金接触线的横截面积为170mm2时,整个线体的外径为15.30mm2,在线体的上部圆弧的两侧位置分别设置有内凹的悬挂沟槽和铜银合金类识别沟槽,所述悬挂沟槽是位于接触线截面上部且左右对称的用于悬挂的两个沟槽,所述铜银合金类识别沟槽有两条且左右对称,中心角为45.0°;
11、每组所述悬挂沟槽包括上斜边、下斜边、内圆弧边、上外圆弧过渡边以及下外圆弧过渡边,所述上斜边的外端通过上外圆弧过渡边连接线体的上部圆弧的对应侧,所述上斜边的内端通过内圆弧边连接所述下斜边的内端,所述下斜边的外端通过下外圆弧过渡边连接线体的下部圆弧的对应侧,所述上斜边和水平面的锐角成角为51°,所述下斜边和水平面的锐角成角为27°,所述上斜边和下斜边的成角交点位于铜银合金接触线的内部、其组合形成的锐角成角为78°,所述成角交点到线体顶部的高度为3.8mm,所述成角交点到线体圆心的水平距离为3.4mm,其使得整个170mm2的单根大截面铜银合金接触线可以直接适用于现有接触网的配件;
12、每组所述铜银合金类识别沟槽包括中心圆弧边、两侧圆弧边,所述中心圆弧边通过两侧的侧圆弧边连接线体的上部圆弧的对应位置。
13、一种铜银合金接触线的生产方法,其特征在于,其包括如下步骤:
14、s1熔炼:将铜原料、银合金及混合成分投入熔炼炉中熔融,熔炼温度为1100~1200℃,冷却水温度25±20℃,并以木炭、石墨鳞片之类的材料作为表面覆盖剂,减少非真空环境下氧进入铜合金溶液;
15、s2上引连铸:熔炉恒温保温,铜液混合均匀后进行合金成分检测,合格后开始以上引方式进行合金铜杆的引出,上引杆速率为200~300mm/min,得到直径φ15~30mm的铜合金杆坯,冷却水出水温度不得高于50℃;
16、s3连续挤压:将步骤s1获得的合金杆坯通过连续挤压机,在线连续挤压成直径φ25~45mm的挤压杆坯,挤压长度依据产品要求可达到1~2km,挤压杆表面无明显缺陷,且经过探伤仪检测质量合格;
17、s4拉拔成型:根据所需接触线规格,对经过s3处理的挤压杆坯进行多模道拉拔成型,得到设定截面尺寸的铜银合金接触线。
18、其进一步特征在于:
19、所述铜原料为纯度99.90%以上电解铜,所述银合金以纯元素的形式加入,加入≤0.1%含量的混合成分,混合成分为由0.02%~0.06%的ga、0.01%~0.04%la、0.01~0.02%ti三者组成。
20、采用上述技术方案后,通过改变银合金含量、加入稀土元素调整产品性能、增大接触线横截面积的措施,改进接触线在线大长度连续挤压和多模道拉拔工艺,将铜银合金接触线抗拉强度从普通的380mpa提升到440mpa乃至520mpa,而导电率仍能保持在90~98%iacs,载流量无明显降低,满足列车提速及特殊环境需求,其在满足线材基本使用性能的同时,降低了变电站传输电流的损耗,从而降低列车运营能耗,提升接触网建造的绿色化程度,为接电气化铁路建设绿色化发展提供了一种新的思路。
21、此外,本发明通过对国内接触网线材和零配件的研究,设计了满足国内实际需求的铜银合金接触线产品,且设计出可满足特殊要求的大截面尺寸铜银合金接触线,满足了电气化列车提速及特殊环境需求。另外,本发明的大横截面积铜银合金接触线是考察过国内现阶段接触网零配件产品后进行的设计,可以用国内现有接触网零配件直接悬挂入网,不需再进行接触网零部件的重新设计和试验,节省了试挂成本和时间。
1.一种铜银合金接触线,其特征在于:其为横截面积大于或等于120mm2的单根铜银合金线,其按照百分比的成分含量为,0.06%~5.0%的银、≤0.1%含量的混合成分、其余为铜和不可避免的杂质,其中混合成分由0.02%~0.06%的ga、0.01%~0.04%la、0.01~0.02%ti三者组成,不可避免的杂质总质量不大于0.02%。
2.根据权利要求1所述的一种铜银合金接触线,其特征在于:铜银合金接触线成品的抗拉强度400mpa~520mpa,导电率90~98%iacs,工作温度95℃时载流量546a~590a,工作温度150℃时载流量756a~815a。
3.根据权利要求1所述的一种铜银合金接触线,其特征在于:所述铜银合金线的银的百分比含量为0.06%~0.2%;或
4.根据权利要求1所述的一种铜银合金接触线,其特征在于:铜银合金接触线的横截面积为120mm2、150mm2或170mm2。
5.根据权利要求4所述的一种铜银合金接触线,其特征在于:铜银合金接触线的横截面积为170mm2时,整个线体的外径为15.30mm2,在线体的上部圆弧的两侧位置分别设置有内凹的悬挂沟槽和铜银合金类识别沟槽,所述悬挂沟槽是位于接触线截面上部且左右对称的用于悬挂的两个沟槽,所述铜银合金类识别沟槽有两条且左右对称,中心角为45.0°。
6.根据权利要求5所述的一种铜银合金接触线,其特征在于:每组所述悬挂沟槽包括上斜边、下斜边、内圆弧边、上外圆弧过渡边以及下外圆弧过渡边,所述上斜边的外端通过上外圆弧过渡边连接线体的上部圆弧的对应侧,所述上斜边的内端通过内圆弧边连接所述下斜边的内端,所述下斜边的外端通过下外圆弧过渡边连接线体的下部圆弧的对应侧,所述上斜边和水平面的锐角成角为51°,所述下斜边和水平面的锐角成角为27°,所述上斜边和下斜边的成角交点位于铜银合金接触线的内部、其组合形成的锐角成角为78°,所述成角交点到线体顶部的高度为3.8mm,所述成角交点到线体圆心的水平距离为3.4mm。
7.根据权利要求5所述的一种铜银合金接触线,其特征在于:每组所述铜银合金类识别沟槽包括中心圆弧边、两侧圆弧边,所述中心圆弧边通过两侧的侧圆弧边连接线体的上部圆弧的对应位置。
8.一种铜银合金接触线的生产方法,其用于制作如权利要求1-7中任一权利要求所述的一种铜银合金接触线,其特征在于,其包括如下步骤:
9.根据权利要求8所述的一种铜银合金接触线,其特征在于:所述铜原料为纯度99.90%以上电解铜,所述银合金以纯元素的形式加入,加入≤0.1%含量的混合成分,混合成分为由0.02%~0.06%的ga、0.01%~0.04%la、0.01~0.02%ti三者组成。
