高速轨道交通运输专用铜合金导线材料高技术产业化示范工程可行性研究报告(编辑修改稿)

高速轨道交通运输专用铜合金导线材料高技术产业化示范工程可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

辊间隙和速度继续进行研究，特别是在浇铸断面扩大以后，需要依据流量方程对轧机参数重新进行计算和合理的调整，并制订出满足产业化生产的工艺技术标准。 （ 4）对产品质量影响因素的研究 对于某些影响合金坯料质量的因素 （例如铜水的化学成分、某些稀土元素 的添加等）也许未能在试验阶段的短期生产中体现出来，是否会在产业化生产中更为明显的显现，造成产品质量的改变。 这些因素影响产品质量的作用机理如何、程度有多大，及如何在产业化生产中避免这类问题的出现，也须进行认真的研究。 （ 5） SCR 连铸连轧生产工艺 本产业化项目采用的关键技术（生产工艺）为世界先进的 SCR 连铸连轧法生产工艺。 生产的工艺流程为：电解铜 →加料机→感应电炉→中间包→轮带式铸造机→铸坯→铣棱机→摩根轧机→线坯→冷却、清洗→涂蜡→绕线机→绕制成卷。 本生产工艺通过对熔化、铸造条件的精确控制保证 得到高质量的铸 坯，通过对轧制参数的严格控制确保得到高质量线坯。 将此工艺与铜合金生产的特殊性相结合，开发出合金产业化生产工艺技术，必能产生令人满意的效果。 与现有工艺及产品的比较 （ 1） 合金化方法更科学 目 前 国 内 生 产 运 行 中 的 铜 线 杆 连 铸 连 轧 生 产 线 中 ， 仅 有XXXXXXXXXXXXXXX 一家是采用英国 AJAX 大容量的工频有芯感应电炉作为熔化炉，也是国内铜加工行业屈指可数的大型感应电炉。 利用感应电炉在加热熔化时 ，独有的电磁搅拌可实现合金过程的连续高速和均匀稳定，而且工艺简捷、易于操作。 而对于竖炉，即便增加搅拌这项工艺措 施，合金成分均匀性也很难进行控制。 该项目可实现合金元素连续在线添加和合金成分的控制，利用感应电炉和中间浇包进行合金材料的合金化可以实 现合金成分的均匀、一致。 （ 2）连续铸造和铸造过程工艺控制更先进 该项目采用的是轮带式连铸机，与上引法铸造比较，不仅生产速度快、生产效率高，而且为上注式浇铸，铸坯凝固时具有显著的自下而上的方向性，不仅对气体的排出有利，又可极大的减少铸坯的疏松、缩孔及偏析等缺陷。 上引法相当于下注式，铸坯凝固为自上而下的方式，不仅气体极难排出，对疏松、缩孔的补缩也处于明显的劣势，又因生产速度慢，不 仅易使晶粒粗大，还易产生枝晶偏析，促使 α 次晶析出等，造成铸造过程中的成分分布不均。 （ 3）导线材料内部组织性能好 相对于上引杆 20mm~28mm 的铸造直径，该项目铸坯断面积可达1700～ 20xx mm2，两者之间的加工量相差悬殊，并且通过热轧加工，不仅可使铸造中可能残存的气孔、疏松、显微裂纹得到焊合消除，改善夹杂物与脆性相的形态、大小和分布，消除可能存在的偏析，又使粗大的柱状晶和树枝晶转变为细小、均匀的等轴晶，使材料的致密性和机械性能得到显著提高。 再经过冷拉加工成合金接触网导线，在品质上完全可以达到目前国内 进口的高质量铜合金接触网导线。 （ 4）生产成本和产品价格具有明显优势 项目开发的产品同进口产品相比，产品质量采用相同的标准，但在成本和价格上具有非常明显的竞争优势。 以 Ф 20mm 铜银合金导线材料和用其生产的 CTHA120 铜银合金接触线为例，采用进口连铸连轧铜银合金线坯并经拉拔 /轧制成接触线，产品总成本为 32500~34500 元 /吨，销售价格为36000~38500 元 /吨，而本项目开发的同类产品成本为 28000~320xx 元 /吨， 销售价格为 31500~35500 元 /吨。 （注：高纯阴极铜原料价格以 25000 元 /吨进行计算） 该技术的突破对行业技术进步的重要意义和作用 用 SCR 连铸连轧生产线生产铜银、铜锡以及其它铜合金导线技术上的突破，扩大了最初设计用于生产电工用铜线坯的 SCR 连铸连轧生产线的产品结构和范围。 产业技术的升级和先进的产业平台的建立，不仅使传统的铜深加工生产工艺更具活力，而且为后续新产品研究开发提供了可靠的创新平台。 本项目的实施改变了我国传统的铜合金导线生产工艺和生产方式，使得产品的质量水平又跃上了一个新的台阶。 产品可以满足我国铁路提速对接触导线材料的需要，替代 进口产品，使高速电气化铁路用高强 、高导铜合金接触网导线用材实现了国产化，加快我国高速电气化铁路发展速度，同时可以为通讯产业提供相关的高附加值导线产品。 5 项目实施方案（建设内容、规模、地点、建设期限） 建设方案 以云南铜业股份有限公司下属的 XXXXXXXXXXXXXXX 为基础，利用自主开发技术成果，在引进国外先进的生产和检测关键装备的同时进行产业技术提升，形成柔性化的产品链。 将 XXXXXXXXXXXXXXX 建设成为云南省铜及铜合金加工产品生产基地。 主要建设内容有： 建立完善的微合金化系统； 在原生 产工艺的基础上，通过自主设计，技术集成，形成扩展后的连铸连轧生产线； 建设接触线和合金绞线生产线，生产自行开发高速轨道交通用接触网导线、合金绞线材料等和向国内外接触网导线生产企业批量提供所需的新型铜高强、高导铜合金导线材料； 建立以直读光谱分析仪、涡流探伤仪、 RO300 测氧仪为主体的在线或下线测试等先进的应用评价体系，提升产品质量保证能力； 新建 3006 平方米厂房，改造 平方米厂房，形成纯铜和铜银、铜锡等二元及多元铜合金产品制备系统； 建立在新的生产工艺条件下的工艺规范、产品生产 标准、生产检验标准、生产管理制度等质量保证体系。 建设规模 本项目建设规模为年产新型铜及铜银、铜锡等合金导线材料 120xx 吨，其产品大纲如表所示： 建设地点 项目拟在 XXXXXXXXXXXXXXX 的基础上进行建设，建设地点在云南铜业股份有限公司内。 建设期限 项目建设期 2 年： 20xx 年 3 月～ 20xx 年 3 月。 序号 合金名称 铜合金导线（吨） 高强、高导 接触线（吨） 合金绞线 （吨） 话绳、手机振动器导线（吨） 合计（吨） 1 铜银合金 3000 20xx 0 0 5000 2 铜锡合金 1000 500 20xx 500 4000 4 纯铜 20xx 500 500 0 3000 5 合计（吨） 6000 3000 2500 500 120xx 6 关键技术产业化研究内容 项目研究的具体内容如下： （ 1）结合生产实际，进行微合金化方面的深入研究，使 铜银、铜锡等铜合金的成分设计得到进一步优化、使合金元素添加以及合金元素分布更加均匀稳定。 （ 2）铜锡合金配方设计、配置方法、合金性能的研究及铜锡合金连铸连轧杆的系列化、产业化开发。 为填补 200km/h 以 上电气化列车运行的接触线及合金绞线（承载母线）产品的生产空白，在基础材料方面打下基础。 （ 3）对扩展后的连铸连轧设备进行进一步改造研究，研究主要方向是合金配制专用设备、熔化系统的扩容改造、铸造系统的扩容改造、轧制系统的扩容改造及收线系统的改造。 （ 4）Ф 20mm 以上轧机孔型系统的研究； （ 5） SCR 连铸连轧设备连续化生产的工艺控制条件的确定； （ 6）冷、热成型加工技术及其工艺规程编制； （ 7）产品质量影响因素分析； （ 8）接触线产品的系列化开发，包括锡含量在 %之间的不同用途的接触线、合金绞线 等产品的研发； 七 项目技术特点、工艺技术路线、设备选型及主要技术经济指标 项目技术特点 纯铜、铜银、铜锡材料高速轨道运输专用导线是 XXXXXXXXXXXXXXX独立研发产品。 XXXXXXXXXXXXXXX 是国内第一家利用感应电炉＋ SCR 连铸连轧法＋连续拉拨（绞制）工艺实现高速轨道运输专用导线的企业，具有独立的知识产权。 实现科技成果的产业化，将进一步提高产品质量和批次稳定性。 实现流畅的信息采集与交换、信息与生产资源共享，降低生产、管理及销售成本，提高产品市场竞争力 和企业快速反应能力。 总体工艺路线 总体工艺路线 电 解 铜 合 金 化 连铸 连轧 保 护 膜 铜及铜合金杆 港 杆 绕 线 机 检验包装 合金元素 在线检测 预 拉 冷 拉 接触线产品 预 拉 冷 拉 绞 制 合金绞线产品 铜合金导线产品 车间组成及设备选型原则 车间组成 本项目根据项目产品结构设置生产车间，主要生产车间有连铸连轧车间、合金绞线车间和接触线车间组成，其中连铸连轧车间进行改造使用，合金绞线车间和接触线车间新建。 其他辅助生产构筑物利用XXXXXXXXXXXXXXX 已有设施，本项目不再单独设置。 设备选型原则 主要设备选型原则： 能满足生产工艺及生产需要并能保证产品质量、技术成熟、工艺可靠、代表当今先进水平的设备。 鉴于高速轨道交通运输铜合金专用材料的特殊性，尽可能选用高精度、自动化程度高、有利于材料制备技术提升的设备。 在国产设备能满足生产要求的前提下，选用起点高的国产设备。 工艺技术路线及设备选型 连铸连轧车间 车间任务及生产规模 SCR 连铸连轧车间主要任务是为接触线车间、合金绞线车间提供铜及铜合金合金坯料，同时 向国内外其他接触网导线生产企业提供所需的铜及铜合金导线材料。 车间年产 铜及铜银、铜锡合金导线 坯料 ：车间产品 6000t，其它车间生产坯料。 的坯料按合金划分：纯铜坯料,铜银合金坯料 ,铜锡合金坯料。 产品方案表 生产工艺简述及其流程 SCR 连铸连轧工艺流程简述 SCR 连铸连轧工艺过程： 电解铜 →加料机→感应电炉→中间包→轮带式铸造机→铸坯 →铣棱机→摩根轧机→线坯→冷却、清洗→涂蜡→绕线机→绕制成卷。 合格的阴极铜及合金材料加入感应电炉（边加料，边熔化），或者用专用的合金化设备配制合金，熔化的液体金属经溜槽连续地流入中间包，再经浇管注入旋转的轮带式铸机内，经冷却凝固成型。 控制好铜水温度、浇涛速度、冷却强度以保证得到质量优良的铸坯。 铸坯经铣棱后送入轧机内进行连续轧制，经九道次的轧制变形成各种规格的铜线坯。 严格控制铸坯进轧温度和轧机内乳化液的冷却、润滑条件，保证轧制质量。 轧制成的铜线坯再经冷却、润滑、清洗、涂蜡，由绕线机绕制成卷，经检验合格后，压 实、包装、过磅、入库。 根据顾客的不同要求，通过改变轧机技术参数可以生产其它不同规格的铜及铜合金线坯。 序号 产品名称 产品规格、型号 年产量（ t） 1 铜、铜银、铜锡合金 导线 φ 16－φ 22mm 6000 SCR 连铸连轧工艺流程图 设备选型 生产线主要设备选型见设备表。 车间平面布置 车间建筑面积为 ，工艺平面布置详见附图 K18224SQ13。 电解铜 加料机 中间包 感应电炉 铣棱机 摩根轧机 线 坯 冷却、清洗 轮带式铸造机 铸 坯 涂 蜡 绕线机 绕制成卷 合金绞线车间 车间任务及生产规模 合金绞线车间主要任务是生产各类铜及铜合金 绞线和导线 产品，本项目拟在车间建设一条 年产 3000 吨 铜及铜合金绞线生产线。 年产合金绞线和铜合金导线 3000t,产品方案见表。 产品方案表 生产工艺简述及其流程 工艺流程简述 电解铜熔化 → 配置中间合金 → 连铸连轧 → 表面喷涂保护层 → 预拉→ 冷拉 →绞制 成型 → 合金绞线 利用连铸连轧生产车间生产的 φ 8ｍｍ铜及铜合金坯料为原料，经过大拉机、中拉机的拉制、再经过绞线机的绞制，生产出符合 DIN4313DIN48201 标准的高强度的合金绞线产品。 序号 产品名称 产品规格、型号 年产量（ t） 1 铜锡合金高强度合金绞线 THJR、 THJ 20xx 2 纯铜高强度合金绞线 THJR、 THJ 500 3 铜锡合金话绳、手机振 动器导线 500 合计 3000 合金绞线工艺流程图。