電纜用鋁合金導(dǎo)體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電纜用鋁合金導(dǎo)體及其制備方法，其特征在于，其化學(xué)組分按重量百分比為，Mg：0.5-1.0%，Zr：0.2-0.6%，Cu：0.10-0.15%，F(xiàn)e：0.5-1.0%，Si：0.05-0.10%，稀土：0.10-0.12%，As：0.15-0.20%，Sr：0.05-0.08%，余量為Al；本發(fā)明的電纜用鋁合金導(dǎo)體制備方法包括熔化精煉、澆鑄、軋制、拉制單線、退火、絞制緊壓和包裝入庫(kù)等步驟，本發(fā)明的合金導(dǎo)體具有高強(qiáng)、高導(dǎo)電性及良好的耐電化學(xué)腐蝕性能、耐高溫性能、彎曲性能和抗蠕變性能等特點(diǎn)。
【專利說明】電纜用鋁合金導(dǎo)體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電纜電線加工領(lǐng)域，具體地說是一種電纜用鋁合金導(dǎo)體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]很長(zhǎng)一段時(shí)間以來，銅作為導(dǎo)體運(yùn)用在電纜中，其電氣性能和穩(wěn)定性較之前其他材料有很大優(yōu)勢(shì)，所以，銅一直是電纜、電線原材料的不二選擇，但基于我國(guó)銅少鋁多的實(shí)際情況，加之在倡導(dǎo)節(jié)能、崇尚可持續(xù)發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略遠(yuǎn)景下，更加經(jīng)濟(jì)、更加環(huán)保的鋁材必將成為電纜原材料的首選，“以鋁代銅”已成為電纜行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的必然趨勢(shì)。
[0003]隨著輸變電技術(shù)的提高和輸變電線路的發(fā)展，鋁合金導(dǎo)線越來越顯示其優(yōu)越性，在長(zhǎng)距離、大跨越、超高壓輸電中，獨(dú)占優(yōu)勢(shì)。目前，歐洲、美國(guó)、加拿大、日本等國(guó)已廣泛采用，美國(guó)和法國(guó)的輸電線路幾乎80%以上使用鋁合金導(dǎo)線，日本也已達(dá)50%以上，東南亞各國(guó)的使用量在逐年激增，而我國(guó)目前的應(yīng)用還不到1%。因此，中國(guó)電線電纜生產(chǎn)企業(yè)能否在鋁合金電纜上找到打破原材料價(jià)格居高不下的鐵錘，引起行業(yè)內(nèi)的廣泛興趣。
[0004]鋁合金電纜彌補(bǔ)了以往純鋁電纜的不足，提高了電纜的導(dǎo)電性能、彎曲性能、抗蠕變性能和耐磨性能等，能夠保證電纜在長(zhǎng)時(shí)間過載和過熱時(shí)保持連續(xù)性能穩(wěn)定，特別是加入稀土元素后，可以細(xì)化金屬導(dǎo)體中的晶體結(jié)構(gòu)，從而大大提高導(dǎo)體的導(dǎo)電率、耐高溫性同時(shí)解決了導(dǎo)體電化學(xué)腐蝕等問題。
[0005]目前很多廠家已經(jīng)開發(fā)出了多種導(dǎo)電鋁合金電纜線，但仍然不能滿足復(fù)雜自然條件、雨雪冰凍以及遠(yuǎn)距離闊海架線的需要，仍需進(jìn)一步改善其性能。而在國(guó)內(nèi)，生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品性能、大跨距架空電纜線應(yīng)用技術(shù)等于國(guó)外相比還存在較大差距，隨著我國(guó)電力需求的不斷增長(zhǎng)，輸電線路輸送容量不斷增大，對(duì)架空輸電電纜線提出了更高的要求，發(fā)展高強(qiáng)度高導(dǎo)電性鋁合金電纜線很有現(xiàn)實(shí)意義`。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高一種能滿足復(fù)雜自然條件，具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性及良好的耐電化學(xué)腐蝕性能、耐高溫性能、彎曲性能和抗蠕變性能的電纜用鋁合金導(dǎo)體及其制備方法。
[0007]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種電纜用鋁合金導(dǎo)體，其特征在于，其化學(xué)組分按重量百分比為，Mg:0.5-1.0%，Zr:0.2-0.6%, Cu:0.10-0.15%, Fe:0.5-1.0%, Si:0.05-0.10%,稀土:0.10-0.12%, As:
0.15-0.20%, Sr:0.05-0.08%，余量為 Al。
[0008]以上所述的稀土為鑭和釔，其重量百分比為1:1。
[0009]電纜用鋁合金導(dǎo)體的制備方法，其特征在于，其工藝包括熔化精煉、澆鑄、軋制、拉制單線、退火、絞制緊壓和包裝入庫(kù)等步驟，過程如下:
(I)熔化精煉:先將鋁錠投入熔煉爐中進(jìn)行熔煉，在熔煉過程中再加入鎂錠、鋯錠、銅徒、神徒、銀徒、招鐵中間合金、招娃中間合金、稀土、招欽砸絲、精煉劑和打潘劑，對(duì)招合金溶液進(jìn)行攪拌，并采用在線除氣去除低熔點(diǎn)輕金屬和非金屬雜質(zhì)；
(2)澆鑄:將熔化精煉的鋁合金溶液澆鑄成鋁合金鑄條，鑄造溫度為680°C-700°C，鑄造速度為120-140mm/min，冷卻水為2600L/分鐘；
(3)軋制:將澆鑄得到的鋁合金鑄條在軋機(jī)上熱軋成鋁合金線坯；
(4)拉制單線:將軋制后的鋁合金線坯經(jīng)過拉絲機(jī)多次拉制，制成鋁合金導(dǎo)線；
(5)退火:將的鋁合金導(dǎo)線進(jìn)行退火處理，退火溫度為400°C_450°C，退火時(shí)間為2h-4h，然后以35°C -40°C /h的速度隨爐緩冷，冷卻至200°C _250°C時(shí)出爐空冷；
(6)絞制緊壓:將多根鋁合金導(dǎo)線絞制緊壓制成鋁合金導(dǎo)體；
(7)包裝入庫(kù):將絞制緊壓好的鋁合金電纜導(dǎo)體成品檢驗(yàn)，合格的產(chǎn)品包裝入庫(kù)。
[0010]以上所述的在線除氣是將氯、氬氣吹入鋁合金熔體中，形成大量的彌散氣泡，鋁合金液與氯、氬氣充分接觸，氣泡在熔體中吸收熔體中的氫，以及吸附氧化夾渣之后上升到熔體的表面形成浮渣。
[0011]本發(fā)明的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步是:
1.本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性及良好的耐高溫性、彎曲性能和抗蠕變性能。
[0012]2.由于合金中加入了鐵、銅、鎂等元素，經(jīng)退火處理，使鋁合金電纜的抗蠕變性能極大提高了，減小了長(zhǎng)期機(jī)械作業(yè)下出現(xiàn)的蠕變現(xiàn)象，也降低了因蠕變而導(dǎo)致事故的幾率。
[0013]3.本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體的反彈性比銅合金電纜的更小，更有利于端子連接接頭處的緊密程度，易于壓緊，提高連接的穩(wěn)定性；相同載流量相同長(zhǎng)度的鋁合金導(dǎo)體是銅合金導(dǎo)體的重量的一半，在大跨度安裝中優(yōu)勢(shì)明顯，可以降低安裝成本。
[0014]4.與純鋁相比，本發(fā)明鋁合金導(dǎo)體抗拉強(qiáng)度更大、延伸性能更好，延伸性能提高了30倍；鋁合金導(dǎo)體經(jīng)過幾十次的彎折后不會(huì)出現(xiàn)開裂或折斷，消除了以往純鋁導(dǎo)體安裝使用過程中出現(xiàn)事故的隱患。
[0015]5.本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體的耐腐蝕性能比銅導(dǎo)體及純鋁導(dǎo)體更優(yōu)，因?yàn)樵阡X合金中加入稀土元素等化學(xué)元素可以增加鋁合金的耐腐蝕性能，特別增加鋁合金導(dǎo)體的耐電化學(xué)腐蝕性能，解決了純鋁長(zhǎng)期在接頭處出現(xiàn)的電化學(xué)腐蝕的問題。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1
取重量份數(shù)為Mg:0.5份，Zr:0.2份，Cu:0.10份，F(xiàn)e:0.5份，S1:0.05份，稀土鑭和釔:0.10份，As:0.15份，Sr:0.05份，余量為Al，進(jìn)行配料。
[0017]以上述配料為實(shí)施例說明本鋁合金導(dǎo)體的制備過程。
[0018](I)熔化精煉:先將鋁錠投入熔煉爐中進(jìn)行熔煉，在熔煉過程中再加入鎂錠、鋯錠、銅錠、砷錠、鍶錠、鋁鐵中間合金、鋁硅中間合金、稀土、鋁鈦硼絲、精煉劑和打渣劑，對(duì)鋁合金溶液進(jìn)行攪拌，并采用在線除氣去除低熔點(diǎn)輕金屬和非金屬雜質(zhì)；
(2)澆鑄:將熔化精煉的鋁合金溶液澆鑄成鋁合金鑄條，鑄造溫度為680°C，鑄造速度為120mm/min，冷卻水為2600L/分鐘；
(3)軋制:將澆鑄得到的鋁合金鑄條在軋機(jī)上熱軋成鋁合金線坯；(4)拉制單線:將軋制后的鋁合金線坯經(jīng)過拉絲機(jī)多次拉制，制成鋁合金導(dǎo)線；
(5)退火:將的鋁合金導(dǎo)線進(jìn)行退火處理，退火溫度為400°C，退火時(shí)間為4h，然后以350C -400C /h的速度隨爐緩冷，冷卻至200°C時(shí)出爐空冷；
(6)絞制緊壓:將多根鋁合金導(dǎo)線絞制緊壓制成鋁合金導(dǎo)體；
(7)包裝入庫(kù):將絞制緊壓好的鋁合金電纜導(dǎo)體成品檢驗(yàn)，合格的產(chǎn)品包裝入庫(kù)。
[0019]實(shí)施例2
取重量份數(shù)為Mg:1.0份，Zr:0.6份，Cu:0.15份，F(xiàn)e:1.0份，S1:0.10份，稀土鑭和釔:0.12份，As:0.20份，Sr:0.08份，余量為Al，進(jìn)行配料。
[0020]以上述配料為實(shí)施例說明本鋁合金導(dǎo)體的制備過程。
[0021](I)熔化精煉:先將鋁錠投入熔煉爐中進(jìn)行熔煉，在熔煉過程中再加入鎂錠、鋯錠、銅錠、砷錠、鍶錠、鋁鐵中間合金、鋁硅中間合金、稀土、鋁鈦硼絲、精煉劑和打渣劑，對(duì)鋁合金溶液進(jìn)行攪拌，并采用在線除氣去除低熔點(diǎn)輕金屬和非金屬雜質(zhì)；
(2)澆鑄:將熔化精煉的鋁合金溶液澆鑄成鋁合金鑄條，鑄造溫度為690°C，鑄造速度為130mm/min，冷卻水為2600L/分鐘；
(3)軋制:將澆鑄得到的鋁合金鑄條在軋機(jī)上熱軋成鋁合金線坯；
(4)拉制單線:將軋制后的鋁合金線坯經(jīng)過拉絲機(jī)多次拉制，制成鋁合金導(dǎo)線；
(5)退火:將的鋁合金導(dǎo)線進(jìn)行退火處理，退火溫度為420°C，退火時(shí)間為3h，然后以350C -400C /h的速度隨爐緩冷，冷卻至220°C時(shí)出爐空冷；
(6)絞制緊壓:將多根鋁合金導(dǎo)線絞制緊壓制成鋁合金導(dǎo)體；
(7)包裝入庫(kù):將絞制緊壓好的鋁合金電纜導(dǎo)體成品檢驗(yàn)，合格的產(chǎn)品包裝入庫(kù)。
[0022]實(shí)施例3
取重量份數(shù)為Mg:0.8份，Zr:0.4份，Cu:0.12份，F(xiàn)e:0.8份，S1:0.07份，稀土鑭和釔:0.11份，As:0.18份，Sr:0.07份，余量為Al，進(jìn)行配料。
[0023]以上述配料為實(shí)施例說明本鋁合金導(dǎo)體的制備過程。
[0024](I)熔化精煉:先將鋁錠投入熔煉爐中進(jìn)行熔煉，在熔煉過程中再加入鎂錠、鋯錠、銅錠、砷錠、鍶錠、鋁鐵中間合金、鋁硅中間合金、稀土、鋁鈦硼絲、精煉劑和打渣劑，對(duì)鋁合金溶液進(jìn)行攪拌，并采用在線除氣去除低熔點(diǎn)輕金屬和非金屬雜質(zhì)；
(2)澆鑄:將熔化精煉的鋁合金溶液澆鑄成鋁合金鑄條，鑄造溫度為700°C，鑄造速度為140mm/min，冷卻水為2600L/分鐘；
(3)軋制:將澆鑄得到的鋁合金鑄條在軋機(jī)上熱軋成鋁合金線坯；
(4)拉制單線:將軋制后的鋁合金線坯經(jīng)過拉絲機(jī)多次拉制，制成鋁合金導(dǎo)線；
(5)退火:將的鋁合金導(dǎo)線進(jìn)行退火處理，退火溫度為450°C，退火時(shí)間為2h，然后以350C -400C /h的速度隨爐緩冷，冷卻至250°C時(shí)出爐空冷；
(6)絞制緊壓:將多根鋁合金導(dǎo)線絞制緊壓制成鋁合金導(dǎo)體；
(7)包裝入庫(kù):將絞制緊壓好的鋁合金電纜導(dǎo)體成品檢驗(yàn)，合格的產(chǎn)品包裝入庫(kù)。
【權(quán)利要求】
1.一種電纜用鋁合金導(dǎo)體，其特征在于，其化學(xué)組分按重量百分比為，Mg:0.5-1.0%，Zr:0.2-0.6%, Cu:0.10-0.15%, Fe:0.5-1.0%, Si:0.05-0.10%,稀土:0.10-0.12%, As:0.15-0.20%, Sr:0.05-0.08%，余量為 Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜用鋁合金導(dǎo)體，其特征在于，所述的稀土為鑭和釔，其重量百分比為1:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜用鋁合金導(dǎo)體的制備方法，其特征在于，其工藝包括熔化精煉、澆鑄、軋制、拉制單線、退火、絞制緊壓和包裝入庫(kù)等步驟，過程如下: (O熔化精煉:先將鋁錠投入熔煉爐中進(jìn)行熔煉，在熔煉過程中再加入鎂錠、鋯錠、銅徒、神徒、銀徒、招鐵中間合金、招娃中間合金、稀土、招欽砸絲、精煉劑和打潘劑，對(duì)招合金溶液進(jìn)行攪拌，并采用在線除氣去除低熔點(diǎn)輕金屬和非金屬雜質(zhì)； (2)澆鑄:將熔化精煉的鋁合金溶液澆鑄成鋁合金鑄條，鑄造溫度為680°C-700°C，鑄造速度為120-140mm/min，冷卻水為2600L/分鐘； (3)軋制:將澆鑄得到的鋁合金鑄條在軋機(jī)上熱軋成鋁合金線坯； (4)拉制單線:將軋制后的鋁合金線坯經(jīng)過拉絲機(jī)多次拉制，制成鋁合金導(dǎo)線； (5)退火:將的鋁合金導(dǎo)線進(jìn)行退火處理，退火溫度為400°C-450°C，退火時(shí)間為2h-4h，然后以35°C -40°C /h的速度隨爐緩冷，冷卻至200°C _250°C時(shí)出爐空冷； (6)絞制緊壓:將多根鋁合金導(dǎo)線絞制緊壓制成鋁合金導(dǎo)體； (7)包裝入庫(kù):將絞制緊壓好的鋁合金電纜導(dǎo)體成品檢驗(yàn)，合格的產(chǎn)品包裝入庫(kù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電纜用鋁合金導(dǎo)體的制備方法，其特征在于:所述的在線除氣是將氯、氬氣吹入鋁合金熔體中，形成大量的彌散氣泡，鋁合金液與氯、氬氣充分接觸，氣泡在熔體中吸收熔體中的氫，以及吸附氧化夾渣之后上升到熔體的表面形成浮渣。
【文檔編號(hào)】C22F1/047GK103695736SQ201310706993
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】張聰聰, 陳榮立 申請(qǐng)人:廣西博士海意信息科技有限公司