高速电气化铁路电力机车接触线开发

王跃峰

摘要：铜合金线坯是我国电气化铁路电力机车接触线的主要材料，具有众多优点，但我国对铜合金线坯的自主生产能力不足，往往需要从国外进口。所以，研究电气化铁路电力机车接触线用铜合金线坯的开发显得尤为重要。

关键词：高速电气化铁路；铜合金线坯；质量控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.022

随着我国经济水平的不断提高，高速电气化铁路也获得了迅猛发展，不论是速度还是承载力，都得到了明显的提升。这就给高速电气化铁路电力机车接触线所用的材料提出了更高的要求，不仅要求所用材料必须具备良好的导电性能，还要求材料需同时具备耐高温、抗腐蚀、强度大等优点。而铜合金线坯正好符合了这些要求，是当前我国电气化铁路电力机车接触线的主要材料。但我国所用的这些铜合金线坯大多都是从国外进口，自主研发能力还有所欠缺。本文将就生产铜合金线坯的工艺流程以及铜合金线坯的生产质量控制进行分析和探讨。

1生产铜合金线坯的工艺流程

生产铜合金线坯的工艺流程较为复杂，首先需要先将电解铜熔化，一般会借助工频感应技术，熔化了的电解铜需要在感应电炉中进行合金化，这个时候需借助五轮连铸机将铜铸成梯状的铸坯，铸坯在被修整完成后悔直接进入第二根无扭式连轧机，进入连续轧制阶段。接着，被轧制的铸坯便进入一种大型的拉拔机中，在机内经过多次的连续轧制，最终冷拉成高速电气化铁路电力机车接触线。生产过程便完成了。

2铜合金线坯的生产质量控制

在生产铜合金线坯的过程中，我们需要对控制生产质量，这就要求我们，必须做到以下几点。

2.1严格控制原料中的杂质

如果生产铜合金线坯的原料中含有的杂质超标，将会直接影响最终成品的质量，比如，阴极铜中的杂质过高会降低铸坯的导电性能，而硫、铅、氢元素等杂质的含量过多则会使得铸坯在轧制过程中产生裂痕，继而使得铜合金线坯出现缺陷。所以，我们需要对生产原料中的杂质进行严格的控制。在将木炭加入感应电炉之前，必须将木炭进行充分的烘烤，保证木炭表面不携带任何的水分；而在选用铜银合金线坯所需要的银时，也必须选择和阴极铜纯度对应的纯银，否则，如果选用的银中含有过多的杂质，将会使得最终生产出来的线坯耐腐蚀性能和导电性能大大降低。总之，我们在选用铜合金线坯生产的原材料时，必须对所含的杂质予以高度的重视，以最严谨的态度进行分辨和选择。

2.9合理设计合金成分比例，严格控制合金化过程

合金化能有效保护材料的导电性能，金属合金化是将合适比例的合金元素强化剂加入金属中来提高金属强度的过程。在生产铜合金线坯的过程中，铜的合金化环节应当严格控制合金成分的加入，必须根据现实需求，合理设计合金成分的比例。在生产铜银合金时，合金化的环节是在感应电炉中进行，借助感应电炉内的磁场产生的作用力，对银进行搅拌，进而使得银熔化并迅速扩散到周围，使银分布均匀。在生产铜锡合金时，需要借助一些加料装置将锡线杆加入中间包中，由于锡的熔点与铜的熔点差异较大，使得铜锡合金溶液的流动性较弱，不能像生产铜银合金一般借助磁场的作用力进行搅拌，所以，我们需要不断将中间包匀速加入錫，通过不断的补给，保证铜锡合金溶液分布均匀。

2.3严格控制铸造过程的冷却环境

铸造过程中冷却环境的控制效果直接影响到了铸造的质量，但由于铸造过程中，环境温度容易受到波动，因此，我们需要对冷却环境进行实时的控制以，保证生产质量。这就要求我们，可以将拉拔机的加热材料碳硅棒改成液化气，如此可以更好地控制和调整氧气的含量，稳定浇铸的温度，同时保证浇管不会轻易被冻结。另外，我们还可以借助高压水枪对拉拔机铸轮的清洗，降低并稳定铸轮表面的温度，同时保证冷却的均匀性。最终实现控制铸造过程中的冷却环境的目的，保证铜合金线坯的生产质量。

2.4严格控制轧制条件

轧制是生产铜合金线坯的重要环节，我们需对轧制条件进行严格控制，才能保证轧制的顺利进行。首先，我们可以将轧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，必须将拉拔机内的初始温度控制在40-45℃的范围内；再次，我们需将增大轧机的尺寸规格、提高轧制的变形量和冷却强度；最后，我们需对线坯收线系统进行合理的改造，提高收线系统对不同规格的铜合金线坯的匹配程度，保证轧制的精准进行。

2.5严格控制拉制条件

拉制是生产铜合金线坯的最后阶段，是线坯成型的环节。在拉制过程中，拉制的效果受模具的匹配程度、拉制的速度等的影响。模具应当最大程度地匹配所要拉制的线坯，过大或过小都会导致最终拉制出来的线坯出现缺陷，严重时还会出现质量问题；而拉制的速度需结合具体的线坯类型而定，一般不能太快，否则会导致线坯和拉制工具之间的摩擦力增加，不断的摩擦会使得铜合金线坯的表面的温度升高，且没有足够的时间进行冷却，这不仅影响拉制的效果，还会影响冷却的环境，最终导致生产出来的铜合金线坯质量受到较大影响。所以，一般而言，拉制的速度不宜超过0.65m/s；在拉制过程中，我们还必须最大程度地保证铜合金接触线的完整性，表面不得有任何的裂痕或损伤，否则，会影响线坯的光滑程度，在拉制过程中，可能出现较大的摩擦而导致拉制受阻，影响铜合金线坯的质量。

总之，在高速电气化铁路不断发展的背景下，我国的电力机车接触线用铜合金线坯也应当跟上其发展的步伐，不能仅仅依靠进口来满足使用需求。因此，我们必须高度重视高速电气化铁路电力机车接触线用铜合金线坯的开发过程，深刻解读铜合金线坯的生产工艺流程，严格控制线坯的生产质量，保证最终生产出高质量的铜合金线坯。