TLJ500連續擠壓機在電氣化鐵路接觸線生產中的應用

朱峰

摘 要：連續擠壓技術是一種新型高效有色金屬加工技術，近年來已廣泛應用于電氣化鐵路用接觸線桿坯的生產。但在TLJ500擠壓機實際應用過程中，特別是在生產不同銅合金桿坯時，常常遇到一些實際問題，文章主要介紹實際應用情況，以及解決這些問題的方法和控制措施。

關鍵詞：連續擠壓；細晶強化；應用情況；常見問題；主要原因；控制措施

1 銅材的連續擠壓生產

銅材的連續擠壓生產是二十世紀九十年代國際上出現的新技術，它采用上引法生產的銅盤條作為坯料，在擠壓輪的驅動下，通過模具連續擠壓出各種規格的產品。由于采用連續擠壓技術生產的銅材具有節能、生產效率高、表面光潔無毛刺、晶粒細小（≤8μ），組織致密、電阻率低、易于保證電阻平衡、機械強度高、可生產長尺寸制品等諸多優點，因此得到了很快的發展和應用，是一種高效的加工技術。贛州江鎢拉法格高鐵銅材有限公司選用大連康豐公司制造的TLJ500連續擠壓機，自2010年安裝并投入使用以來，在實際應用中遇到不少實際問題，通過不斷試驗和探索，這些問題都逐步得到了解決。通過連續擠壓機生產的電氣化鐵路等級的銅合金接觸線產品，產品質量穩定，主要性能指標均高于鐵標TB/T2809-2005的要求。TLJ500連續擠壓機已在贛州江鎢拉法格高鐵銅材有限公司正常應用于電氣化鐵路接觸網產品的生產制造。

2 擠壓機的主要性能特點

2.1 工作原理

擠壓輪由電機驅動旋轉，桿坯進入擠壓輪輪槽，由于槽壁的摩擦力作用被牽引到由擠壓輪和腔體形成的弧形擠壓腔內，在摩擦力產生的高壓和高溫作用下，金屬通過模口擠出形成各種型材制品。銅合金經過擠壓實際上是一個細晶進一步強化的過程，細晶強化是金屬材料強化的基本手段，晶粒越細、強度越高，在受力變形過程中，由于位錯的滑移由易到難、晶界及相鄰晶粒取向不同等因素，從而使材料強化。由于晶體的導電性能與結晶取向無關，晶粒細化使晶界增多，從而對銅的導電性能影響很小。

2.2 性能參數

擠壓輪直徑：500mm 調速范圍：2-7.5rpm 主電機功率：600kw 坯料直徑：≤？準30mm系統壓力：≤16MPa溢料率：3-8%

3 應用情況

3.1 擠壓工藝流程和參數選擇

根據電氣化鐵路接觸線產品性能要求，結合銅合金材料的綜合加工特點，以及對擠壓工藝的適用性情況，在上引生產工序通過多方案調整不同合金元素的含量，統一上引桿坯規格，通過反復試驗驗證，得到其最佳擠壓工藝和參數選擇：（1）銀銅合金接觸線。上引？準22-擠壓？準23-拉拔接觸線成品 （CTA110、CTA120、CTA150），工作轉速：≤4.5rpm；（2）錫銅合金接觸線。上引？準22-擠壓？準22-拉拔接觸線成品 （CTS110、CTS120、CTS150），工作轉速：≤4rpm；（3）鎂銅合金接觸線。上引？準22-擠壓？準28-冷軋？準16/？準20-拉拔接觸線成品 （CTMH110、CTMH120、CTMH150），工作轉速：≤3rpm。

3.2 常見主要問題

（1）桿坯表面存在氣泡缺陷，在后續拉拔過程中表現為成品接觸線表面起皮；（2）在擠壓開始生產過程中，由于墊板、導板結構設計問題，在送入預熱銅桿時，熱桿尾部卡在墊板與壓實輪之間，導致擠壓輪凹槽兩邊的掛銅逐步脫落，形成溢料堆積并卷入腔體內，桿坯內部存在夾雜、分層缺陷，在后續拉拔過程中表現為斷桿、凹坑；（3）開始擠壓過程中，擠壓輪上的掛銅慢慢脫落；（4）擠壓負荷重，溫度高，溢料顏色發黑；（5）溢料出口槽體內擠壓輪軸承油封漏油，導致油壓下降影響擠壓機正常運轉。

3.3 主要原因和控制措施

（1）產生氣泡的主要原因是銅桿被污染和氧化；控制措施有：a.對上引銅桿坯進行防護，防止被灰塵、油污、水汽污染；b.縮短上引銅桿坯料儲備周期，對引出的銅桿及時安排擠壓，一般不超過一周，防止銅桿氧化；c.在擠壓機的入料前端安裝銅桿表面機械清刷裝置和熱風吹干裝置（春季潮濕季節使用，熱風溫度大于90°C）。

（2）產生夾雜和分層的主要原因是溢料堆積。控制措施有：a.改進墊板和導板結構，保證在開機生產送入熱桿頭時不打滑，不跑偏，從而避免溢料堆積；b.保證預熱銅桿平直度，減小阻力，確保預熱銅桿順利進入擠壓輪槽；c及時調整擠壓間隙，及時更換磨損嚴重的擠壓輪和擋料塊。

（3）掛銅脫落的主要原因是擠壓溫度低。控制措施有：a.適當提高預熱銅桿的預熱溫度（特別是冬季）；b.適當降低轉速，在冷態開機時低速運行20-40分鐘，待擠壓溫度上升，掛銅逐步穩定后再慢慢提高至正常工作轉速。

（4）擠壓溫度高、溢料顏色發黑的原因是擠壓間隙太小；控制措施有：a.記錄每天生產狀況，包括間隙大小、溢料厚薄等，并對記錄情況進行分析預判，通過調整腔體墊片厚度適時調整擠壓間隙；b.更換擠壓輪、擋料塊、或腔體等關鍵零部件之一時，重新檢查調整擠壓間隙。擠壓間隙一般在1.1-1.6之間，根據合金牌號不同，擠壓銀銅合金、錫銅合金和鎂銅合金時，擠壓間隙取不同值。

（5）擠壓輪軸承油封漏油的原因是由于溢料溢出過程中，不規則溢料隨擠壓輪軸承動密封端蓋轉動進入密封槽內，損壞骨架油封；控制措施是：在軸承密封蓋兩端各加裝一塊鋼制檔板。

4 應用體會

4.1 工作條件

（1）擠壓機生產對系統諧波電壓比較敏感，當直流電機驅動設備較多時，系統諧波干擾較大，易出現生產中途停機，當發生停機故障時，處理余料十分困難，且嚴重影響生產，故要求低壓供電系統必須配置抗諧波裝置；（2）設備環境溫度不超過40°C，24小時周期內平均溫度不超過35°C，否則要采取通風降溫措施；（3）定期更換主電機上冷卻風機的濾網；（4）外循環冷卻水溫度應控制在在40°C以下，流量不小于50噸/小時，壓力不小于0.5MPa；（5）產品冷卻水溫度應控制在在50°C以下；（6）預熱銅桿：準備8-10根，每根長度約400mm，預熱爐溫度設置在750-800°C；（7）預熱模具及腔體：預熱爐溫度設置在600°C。

4.2 安全操作

（1）在開機、桿坯對接擠壓、滿盤更換收線盤等作業時，應安排3名操作員工協同操作，以保障安全；（2）正常生產至少安排2名員工；（3）收線紊亂的上引桿坯放線時應加裝托輥支架，設專人看管，防止桿坯傾覆，甚至拉斷桿坯造成意外事故；（4）需配備手持移動液壓剪斷機和手持電動切割機各一臺，作為擠壓銅桿剪斷安全工具；（5）需配備絞線專用手持剪斷工具一把，用于溢料剪斷作業；溢料用專用料箱和液壓小托車收集轉運，操作時防止溢料燙傷。

5 結束語

（1）與傳統工藝相比，取消了加熱和退火工序，節省投資，節約能源；（2）與傳統工藝相比，取消了酸洗工序，實現了無污染排放；（3）與傳統工藝相比，通過連續擠壓，產品性能好，尺寸精度高，光潔度高；（4）在生產銀銅、錫銅合金接觸線時，省去了冷軋工序，且擠壓桿坯為軟態，減輕了拉拔工序操作強度，提高了效率，同時改善了拉拔設備生產條件；（5）工藝簡單，一個模具直接成型；（6）原料規格統一，上引銅桿坯直徑均為？準22，備料簡單；（7）產品長度不限，卷與卷可對接連續生產，生產效率高。連續擠壓技術是一種高效、環保、節能的加工技術，隨著科學技術的進步和不斷的探索實踐，連續擠壓技術必將在電氣化鐵路基礎生產設備領域獲得更加廣泛的應用。

參考文獻

[1]姚幼甫，徐高磊，毛毅中，等.連續擠壓技術在銅加工中的應用[J].有色金屬加工，2010（2）：30-32.

[2]趙媛霞，劉平，劉新寬，等.高速電氣化鐵路接觸線制造工藝[J].上海有色金屬，2011（3）：133-139.