TLJ500连续挤压机在电气化铁路接触线生产中的应用

摘 要：连续挤压技术是一种新型高效有色金属加工技术，近年来已广泛应用于电气化铁路用接触线杆坯的生产。但在TLJ500挤压机实际应用过程中，特别是在生产不同铜合金杆坯时，常常遇到一些实际问题，文章主要介绍实际应用情况，以及解决这些问题的方法和控制措施。

关键词：连续挤压；细晶强化；应用情况；常见问题；主要原因；控制措施

1 铜材的连续挤压生产

铜材的连续挤压生产是二十世纪九十年代国际上出现的新技术，它采用上引法生产的铜盘条作为坯料，在挤压轮的驱动下，通过模具连续挤压出各种规格的产品。由于采用连续挤压技术生产的铜材具有节能、生产效率高、表面光洁无毛刺、晶粒细小（≤8μ），组织致密、电阻率低、易于保证电阻平衡、机械强度高、可生产长尺寸制品等诸多优点，因此得到了很快的发展和应用，是一种高效的加工技术。赣州江钨拉法格高铁铜材有限公司选用大连康丰公司制造的TLJ500连续挤压机，自2010年安装并投入使用以来，在实际应用中遇到不少实际问题，通过不断试验和探索，这些问题都逐步得到了解决。通过连续挤压机生产的电气化铁路等级的铜合金接触线产品，产品质量稳定，主要性能指标均高于铁标TB/T2809-2005的要求。TLJ500连续挤压机已在赣州江钨拉法格高铁铜材有限公司正常应用于电气化铁路接触网产品的生产制造。

2 挤压机的主要性能特点

2.1 工作原理

挤压轮由电机驱动旋转，杆坯进入挤压轮轮槽，由于槽壁的摩擦力作用被牵引到由挤压轮和腔体形成的弧形挤压腔内，在摩擦力产生的高压和高温作用下，金属通过模口挤出形成各种型材制品。铜合金经过挤压实际上是一个细晶进一步强化的过程，细晶强化是金属材料强化的基本手段，晶粒越细、强度越高，在受力变形过程中，由于位错的滑移由易到难、晶界及相邻晶粒取向不同等因素，从而使材料强化。由于晶体的导电性能与结晶取向无关，晶粒细化使晶界增多，从而对铜的导电性能影响很小。

2.2 性能参数

挤压轮直径：500mm 调速范围：2-7.5rpm 主电机功率：600kw 坯料直径：≤？准30mm系统压力：≤16MPa溢料率：3-8%

3 应用情况

3.1 挤压工艺流程和参数选择

根据电气化铁路接触线产品性能要求，结合铜合金材料的综合加工特点，以及对挤压工艺的适用性情况，在上引生产工序通过多方案调整不同合金元素的含量，统一上引杆坯规格，通过反复试验验证，得到其最佳挤压工艺和参数选择：（1）银铜合金接触线。上引？准22-挤压？准23-拉拔接触线成品 （CTA110、CTA120、CTA150），工作转速：≤4.5rpm；（2）锡铜合金接触线。上引？准22-挤压？准22-拉拔接触线成品 （CTS110、CTS120、CTS150），工作转速：≤4rpm；（3）镁铜合金接触线。上引？准22-挤压？准28-冷轧？准16/？准20-拉拔接触线成品 （CTMH110、CTMH120、CTMH150），工作转速：≤3rpm。

3.2 常见主要问题

（1）杆坯表面存在气泡缺陷，在后续拉拔过程中表现为成品接触线表面起皮；（2）在挤压开始生产过程中，由于垫板、导板结构设计问题，在送入预热铜杆时，热杆尾部卡在垫板与压实轮之间，导致挤压轮凹槽两边的挂铜逐步脱落，形成溢料堆积并卷入腔体内，杆坯内部存在夹杂、分层缺陷，在后续拉拔过程中表现为断杆、凹坑；（3）开始挤压过程中，挤压轮上的挂铜慢慢脱落；（4）挤压负荷重，温度高，溢料颜色发黑；（5）溢料出口槽体内挤压轮轴承油封漏油，导致油压下降影响挤压机正常运转。

3.3 主要原因和控制措施

（1）产生气泡的主要原因是铜杆被污染和氧化；控制措施有：a.对上引铜杆坯进行防护，防止被灰尘、油污、水汽污染；b.缩短上引铜杆坯料储备周期，对引出的铜杆及时安排挤压，一般不超过一周，防止铜杆氧化；c.在挤压机的入料前端安装铜杆表面机械清刷装置和热风吹干装置（春季潮湿季节使用，热风温度大于90°C）。

（2）产生夹杂和分层的主要原因是溢料堆积。控制措施有：a.改进垫板和导板结构，保证在开机生产送入热杆头时不打滑，不跑偏，从而避免溢料堆积；b.保证预热铜杆平直度，减小阻力，确保预热铜杆顺利进入挤压轮槽；c及时调整挤压间隙，及时更换磨损严重的挤压轮和挡料块。

（3）挂铜脱落的主要原因是挤压温度低。控制措施有：a.适当提高预热铜杆的预热温度（特别是冬季）；b.适当降低转速，在冷态开机时低速运行20-40分钟，待挤压温度上升，挂铜逐步稳定后再慢慢提高至正常工作转速。

（4）挤压温度高、溢料颜色发黑的原因是挤压间隙太小；控制措施有：a.记录每天生产状况，包括间隙大小、溢料厚薄等，并对记录情况进行分析预判，通过调整腔体垫片厚度适时调整挤压间隙；b.更换挤压轮、挡料块、或腔体等关键零部件之一时，重新检查调整挤压间隙。挤压间隙一般在1.1-1.6之间，根据合金牌号不同，挤压银铜合金、锡铜合金和镁铜合金时，挤压间隙取不同值。

（5）挤压轮轴承油封漏油的原因是由于溢料溢出过程中，不规则溢料随挤压轮轴承动密封端盖转动进入密封槽内，损坏骨架油封；控制措施是：在轴承密封盖两端各加装一块钢制档板。

4 应用体会

4.1 工作条件

（1）挤压机生产对系统谐波电压比较敏感，当直流电机驱动设备较多时，系统谐波干扰较大，易出现生产中途停机，当发生停机故障时，处理余料十分困难，且严重影响生产，故要求低压供电系统必须配置抗谐波装置；（2）设备环境温度不超过40°C，24小时周期内平均温度不超过35°C，否则要采取通风降温措施；（3）定期更换主电机上冷却风机的滤网；（4）外循环冷却水温度应控制在在40°C以下，流量不小于50吨/小时，压力不小于0.5MPa；（5）产品冷却水温度应控制在在50°C以下；（6）预热铜杆：准备8-10根，每根长度约400mm，预热炉温度设置在750-800°C；（7）预热模具及腔体：预热炉温度设置在600°C。

4.2 安全操作

（1）在开机、杆坯对接挤压、满盘更换收线盘等作业时，应安排3名操作员工协同操作，以保障安全；（2）正常生产至少安排2名员工；（3）收线紊乱的上引杆坯放线时应加装托辊支架，设专人看管，防止杆坯倾覆，甚至拉断杆坯造成意外事故；（4）需配备手持移动液压剪断机和手持电动切割机各一台，作为挤压铜杆剪断安全工具；（5）需配备绞线专用手持剪断工具一把，用于溢料剪断作业；溢料用专用料箱和液压小托车收集转运，操作时防止溢料烫伤。

5 结束语

（1）与传统工艺相比，取消了加热和退火工序，节省投资，节约能源；（2）与传统工艺相比，取消了酸洗工序，实现了无污染排放；（3）与传统工艺相比，通过连续挤压，产品性能好，尺寸精度高，光洁度高；（4）在生产银铜、锡铜合金接触线时，省去了冷轧工序，且挤压杆坯为软态，减轻了拉拔工序操作强度，提高了效率，同时改善了拉拔设备生产条件；（5）工艺简单，一个模具直接成型；（6）原料规格统一，上引铜杆坯直径均为？准22，备料简单；（7）产品长度不限，卷与卷可对接连续生产，生产效率高。连续挤压技术是一种高效、环保、节能的加工技术，随着科学技术的进步和不断的探索实践，连续挤压技术必将在电气化铁路基础生产设备领域获得更加广泛的应用。

参考文献

[1]姚幼甫，徐高磊，毛毅中，等.连续挤压技术在铜加工中的应用[J].有色金属加工，2010（2）：30-32.

[2]赵媛霞，刘平，刘新宽，等.高速电气化铁路接触线制造工艺[J].上海有色金属，2011（3）：133-139.

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