试述导线高速铁路用铜合金接触网导线及铜扁线产业化网

论文导读：
摘要：随着我国高速铁路网的快速进展,对接触网导线的要求越来越高。铜合金导线材料由于性能优良,成为探讨热点,高品质接触线的开发成为迫切需要解决的课题。同时高速列车的牵引变压器绕组对铜扁线也提出了更高的要求,铜合金扁线的探讨也是热点之一。本论文为国家科技支撑计划项目“高速铁路专用铜合金导线产业化开发”(2007BAE23B00)中的课题1——铜银、铜锡合金导线产品产业化技术探讨(2007BAE23B01)和课题3——连续挤压铜合金扁线产业化技术探讨(2007BAE23B03)的部分探讨内容。铜合金接触网导线的关键技术是：掌握SCR连铸连轧工艺生产铜银、铜锡等高铁用铜合金导线的配方；形成连续化生产条件下微合金配置的成套技术和工艺装备；形成柔性化的SCR连铸连轧工艺制备铜合金的技术和装备：解决制备微合金化铜合金材料强化技术,满足高铁对高强高导材料的需求。连续挤压铜合金扁线的关键技术是：掌握铜及铜银合金在挤压轮槽、腔体、模具中流动及热力场分布规律；实现腔体、模具材料与腔体、模具结构的最佳组合；掌握影响挤压合金产品质量因素；实现连续挤压铜合金扁线的产业化生产。进行铜包钢导线材料连续挤压的工程不足探讨,利用法向连续挤压机进行铜包钢线生产的探讨和实验。论文的主要探讨工作及探讨成果如下：通过开展产业化条件下的铜银、铜锡、合金导线制备技术及装备探讨,解决主要关键技术,即在合金配方、微合金化技术、强化技术、柔性化生产等产业化技术探讨方面和产品生产工艺、质量制约技术探讨、在线实时检测等方面进行探讨。在国内率先提出并实现“强电磁搅拌+SCR连铸连轧+冷拉／冷轧工艺”制备铜合金导线的工艺路线,并将探讨成果运用到了实际生产之中。课题探讨期间累计生产铜合金导线产品13349.712吨(其中：铜银合金8936.077吨,铜锡合金4298.072吨),累计实现销售收入8.83亿元,利润6181.75万元。通过开展“双进多出工艺”探讨,在单轮槽连续挤压上,实现“超小截面、超大宽窄比”的铜及铜银合金扁线挤压生产,在连续挤压材料制备工艺上具有革新性。在云南铜业的TLJ-300Conform连续挤压机上,通过开展革新设计腔体结构,采取嵌入组合的方式将关键部位材料升级,设计开发出组合腔体,提升了腔体的高温性、易修复性,提升寿命降低成本。大大提升了生产效率和产量,获得了很好的经济和社会效益(课题完成后累计生产铜及铜合金扁线产品4821.905吨,实现销售收入2.39亿元,税收560万元,利润498万元)。通过数值模拟探讨获得了连续挤压历程中压力场、温度场、金属流动等规律,开发出适于高强铜银合金生产的高强、高性能模具及合理的腔体结构,在模具制备方面具有革新性。通过开展连续挤压包覆材料(铜包钢)变形历程机理的探讨,利用昆明理工大学自制的LJ350型法向连续挤压机,开展连续挤压铜包钢线的探讨,掌握优化了相关参数,解决了相关工程化的关键不足,得到了铜包钢线材样品。关键词：铜合金论文接触网导线论文铜合金扁线论文铜包钢导线论文连铸连轧论文连续挤压论文数值模拟论文双进多出论文
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Abstract7-14
1 绪论14-26

1.1 高速铁路用铜合金接触导线14-18

1.1 我国高铁进展的近况及规划14

1.2 各国主要高速列车的运转速度比较14-15

1.3 铜合金接触线的类型和特性15-16

1.4 国外高速铁路利用铜合金接触线的近况16-18

1.2 连续挤压的特点及运用18-24

1.2.1 连续挤压的特点18-19

1.2.2 连续挤压有着的不足19-20

1.2.3 连续挤压(CONFORM)的运用20-24

1.3 论文选题的作用及主要探讨内容24-26

1.3.1 选题的作用及来源24

1.3.2 论文的主要探讨内容24-25

1.3.3 论文的主要革新点25-26

2 实验探讨的设备和设施26-30

2.1 接触线的产业化试验的设备和设施26-28

2.2 连续挤压工艺探讨的主要设备及设施28-30

3 铜银合金、铜锡合金接触线的产业化开发与探讨30-49

3.1 铜合金金接触线产业化试验探讨30-31

3.

1.1 线坯制备30

3.

1.2 试验工艺流程30-31

3.2 SCR-1600连铸连轧设备的改造升级31-33
3.

2.1 2TGD工频感应电炉熔化系统的适应性升级31-32

3.

2.2 连铸造系统的适应性升级32-33

3.

2.3 SCR连轧系统的适应性升级33

3.

2.4 生产线相关设备的适应性升级33

3.3 提升接触线软化后拉断力指标的探讨33-35
3.3.1论文导读：探讨35-383.4.3合金成分的均匀化技术的探讨383.4.4铜银和铜锡合金的制备工艺探讨38-393.5连铸连轧关键技术的探讨39-403.5.1Φ20mm铜合金导线连轧孔型系统设计探讨39-403.5.2SCR连铸连轧铜合金工艺生产铜合金导线生产工艺参数的优化403.5.3SCR连铸连轧铜合金生产工艺的制约403.5.4连续生产条件下的在线检测质量技术探
混合稀土铜合金的加入对铜银合金导线力学性能的影响34

3.2 稀土的加入对铜银合金线导电性的影响34-35

3.4 铜银和铜锡合金的制备35-39

3.4.1 材料成分的优化35

3.4.2 稀土的添加策略及作用探讨35-38

3.4.3 合金成分的均匀化技术的探讨38

3.4.4 铜银和铜锡合金的制备工艺探讨38-39

3.5 连铸连轧关键技术的探讨39-40

3.5.1 Φ20mm铜合金导线连轧孔型系统设计探讨39-40

3.5.2 SCR连铸连轧铜合金工艺生产铜合金导线生产工艺参数的优化40

3.5.3 SCR连铸连轧铜合金生产工艺的制约40

3.5.4 连续生产条件下的在线检测质量技术探讨40

3.6 铜银、铜锡合金接触线性能浅析40-47

3.6.1 试验检测接触线的Ag、Sn含量的分布40-41

3.6.2 试验接触线的金相组织浅析41-44

3.6.3 主要性能指标浅析44-45

3.6.4 合金含量对抗拉强度(TS)的影响浅析45-47

3.7 本章小结47-49

4 复合接触线的连续挤压技术探讨49-84

4.1 模具设计49-51

4.

1.1 合理选择复合接触线连续挤压模具的材料49

4.

1.2 复合接触线连续挤压模具设计49-51

4.2 连续挤压力的计算51-62
4.

2.1 一般连续挤压上限法浅析51-55

4.

2.2 连续包覆挤压上限法浅析55-60

4.

2.3 轮槽表面对连续挤压轮产生的阻力矩计算60-61

4.

2.4 摩擦阻力矩和总挤压扭矩的计算61-62

4.3 复合接触线连续包覆挤压工艺参数的确定及制约62-66
4.

3.1 运行间隙(△)的确定63

4.

3.2 连续挤压速度对温度的影响及规律63-64

4.

3.3 连续挤压靴箝紧压力64-65

4.

3.4 连续挤压坯料咬入系数S65

4.

3.5 连续挤压扩展系数—K扩展65

4.

3.6 连续挤压模腔预热温度的确定65-66

4.4 有关不足的探讨浅析66-78

4.1 工程化关键不足解决案例及结果浅析66-69

4.2 连续挤压堵头结构及材料选择69-72

4.3 轮槽结构选择及影响72-73

4.4 连续挤压闷车不足及解决案例73-75

4.5 连续挤压加热设备及杆料预热温度的探讨75-78

4.5 连续挤压包覆实验结果及浅析78-81

4.6 本章小结81-84

5 连续挤压铜合金扁线的产业化技术探讨84-91

5.1 连续挤压铜合金扁线的探讨84-88

5.

1.1 “双进多出”连续挤压的实验84-85

5.

1.2 “双进多出”连续挤压的产业化技术探讨85-88

5.2 连续挤压铜扁线的性能浅析88-90

5.3 本章小结90-91

6 方形铜管连续挤压历程的数值模拟探讨91-99

6.1 数值模拟策略及模型91-94

6.

1.1 方形铜管挤压变形历程的建模91-92

6.

1.2 焊合室高度92-93

6.

1.3 分流比93-94

6.2 模拟结果及浅析94-96
6.

2.1 焊合室高度对静水压力、模具出口流速均匀性的影响94

6.

2.2 分流比对静水压力、模具出口流速均匀性的影响94-96

6.3 有着的不足96-98

6.4 本章小结98-99

结论99-101
参考文献101-105
攻读博士学位期间取得的学术成果105-109
致谢109