СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАГОТОВКИ КАТАНКИ ДЛЯ КОНТАКТНОГО ПРОВОДА Российский патент 2002 года по МПК B22D11/00 B22D11/108 

Заявляемое в качестве изобретения техническое решение относится к области металлургии, а именно к совмещенным процессам непрерывной разливки и прокатки металлов. Техническое решение может быть использовано для получения длинномерной катанки непрерывной длины с возможностью сматывания ее в бунты.

Известен способ получения непрерывнолитых биметаллических заготовок (ПРОТОТИП) по патенту РФ 2086346 с приоритетом 18.05.94г., МПК 6 B 22 D 11/00, опубликованный 10.08.97г. в бюллетене 22. Способ-прототип включает заливку в кристаллизатор основного жидкого металла, формирование корочки на гранях кристаллизатора, подачу в кристаллизатор ленты из другого металла в твердом состоянии, затвердевание биметаллической заготовки, причем вертикальным граням кристаллизатора сообщают возвратно-поступательное движение, а наклонным граням сообщают вращательное движение, при этом сформированную корочку разрушают на наклонных гранях кристаллизатора.

Общим признаком способа-прототипа и заявляемого технического решения является получение деформированной заготовки из металла, имеющего различные физико-механические свойства по высоте сечения.

Однако способ-прототип очень сложен в реализации и неприменим для получения заготовки в кристаллизаторе роторного типа.

Цель заявляемого технического решения заключается в получении катанки, которая позволит получить контактный провод с высокими электромеханическими свойствами без термообработки, причем физико-механические свойства провода имеют различия по высоте его сечения: нижняя часть более прочная и твердая, верхняя часть - высокоэлектропроводная. В настоящее время полуфабрикатом для изготовления контактного провода служит катанка из меди, полученная способом непрерывного литья и прокатки. Однако, обладая высокой электропроводностью, медь имеет сравнительно низкие механические свойства. Смонтированный контактный провод подвергается растягивающим усилиям, что обеспечивает его прямолинейность, однако при нагреве выше 100^oC провод проявляет ползучесть, то есть вытягивается с уменьшением сечения, что способствует повышению плотности протекающего по проводу тока, вследствие этого - еще большему нагреву и ползучести. Для исключения явления ползучести контактных проводов медь легируют различными присадками, например оловом, магнием, кадмием и т.д. Однако для значительного упрочнения необходимо значительное количество легирующей присадки (1-2% от массы меди). Но высокое содержание легирующей присадки сильно снижает электропроводность меди. Например, легирующая присадка олова в количестве 0,03-0,04% позволяет повысить временное сопротивление на разрыв на 1,5 кг/мм², а электропроводность составляет 96% от электропроводности меди. Контактный провод, изготовленный в США по стандарту ASTM B9 сплав 40 с присадкой олова в количестве 1,2%, позволил получить прочность до 50 кг/мм² с электропроводностью всего 40% от электропроводности меди, причем присадка олова 0,03-0,04% повышает температуру рекристаллизации до 390-400^oC, а присадка в 1,2% повышает температуру рекристаллизации до 400-405^oC.

Технической задачей является создание способа изготовления заготовки катанки для контактного провода с использованием процесса непрерывного литья и прокатки с применением кристаллизатора роторного типа.

Заявляемый способ позволяет получить в конце технологического цикла контактный провод, который в своей нижней части по сечению имеет содержание легирующего компонента, например олова, в количестве 1,2%, а в верхней части (головке) 0,02-0,03%, что обеспечит достаточную жаропрочность, повышенную прочность и высокую электропроводность, 80-85% от электропроводности меди.

Сущность заявляемого способа состоит в том, что способ изготовления заготовки катанки для контактного провода включает заливку в кристаллизатор основного жидкого металла, легирование основного металла легирующим компонентом, причем легирование основного металла легирующим компонентом осуществляют путем ввода прутка или прутков из легирующего компонента в струю жидкого металла и/или в зеркало жидкого металла в тот участок формы сечения выточки кристаллизатора, где требуется насыщение расплава легирующим компонентом. Легирование осуществляют путем ввода первого прутка из одного легирующего компонента в струю жидкого металла для общего повышения температуры рекристаллизации, а другой пруток вводят в зеркало расплава в тот участок формы сечения выточки кристаллизатора, где требуется насыщение расплава с достижением высокой твердости и прочности заготовки катанки.

В тех случаях, когда требуется небольшая разница концентрации легирующего элемента по сечению, легирующий элемент вводят в струю жидкого металла. В случае требуемой большой разницы в концентрации легирующего компонента по сечению получаемой заготовки пруток вводят в соответствующее место сечения зеркала расплава.

ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ СПОСОБА.

При проведении эксперимента пруток из магния диаметром 8 мм вводился в струю жидкой меди в нижнюю границу попадания струи в зеркало расплава. Благодаря этому была получена катанка, содержащая в нижней части 0,2% магния, в верхней части - 0,03% магния. Свойства контактного провода, изготовленного из такой катанки, составили:
1) Разрывное усилие - 43-44 кг/мм²;
2) Электросопротивление - 0,0180 Ом•мм²/м, что составляет 92% от электропроводности меди.

Применение заявляемого способа не усложняет стандартного процесса непрерывного литья и прокатки, кроме того, исключает потери легирующего металла на образование шлака.

Подобного сочетания простоты проведения процесса с получением катанки и контактного провода из нее с высокими электромеханическими свойствами в прототипе не достигнуто.

Из вышеизложенного можно сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует критериям "новизна", "изобретательский уровень" и "промышленная применимость".

Изобретение относится к области металлургии, а именно к совмещенным процессам непрерывной разливки и прокатки металлов. Технический результат - получение катанки для изготовления контактного провода с высокими электромеханическими свойствами без термообработки, имеющего различные физико-механические свойства по высоте сечения: нижняя часть более прочная и твердая, верхняя часть высокоэлектропроводная; исключение потерь легирующего материала на образование шлака. Способ включает заливку в кристаллизатор основного жидкого металла, его легирование легирующим компонентом. Легирование основного металла легирующим компонентом осуществляют путем ввода прутка или прутков из легирующего компонента в струю жидкого металла и/или в зеркало жидкого металла в тот участок формы сечения выточки кристаллизатора, где требуется насыщение расплава легирующим компонентом. Легирование могут осуществлять путем ввода первого прутка из одного легирующего компонента в струю жидкого металла для общего повышения температуры рекристаллизации, а другой пруток вводят в зеркало расплава в тот участок формы сечения выточки кристаллизатора, где требуется насыщение расплава с достижением высокой твердости и прочности заготовки катанки. В случаях, когда требуется небольшая разница концентрации легирующего элемента по сечению, легирующий элемент вводят в струю жидкого металла, а при большой разнице в концентрации легирующего компонента по сечению получаемой заготовки пруток вводят в соответствующее место сечения зеркала расплава. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления заготовки катанки для контактного провода, включающий заливку в кристаллизатор основного жидкого металла, легирование основного металла легирующим компонентом, отличающийся тем, что легирование основного металла легирующим компонентом осуществляют путем ввода прутка или прутков из легирующего компонента в струю жидкого металла и/или в зеркало жидкого металла в тот участок формы сечения выточки кристаллизатора, где требуется насыщение расплава легирующим компонентом. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что легирование осуществляют путем ввода первого прутка из одного легирующего компонента в струю жидкого металла для общего повышения температуры рекристаллизации, а другой пруток вводят в зеркало расплава в тот участок формы сечения выточки кристаллизатора, где требуется насыщение расплава с достижением высокой твердости и прочности заготовки катанки.