導(dǎo)電率為55%iacs的高強(qiáng)度鋁合金線及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電率55%IACS高強(qiáng)度鋁合金線及其制造方法，屬于合金制造【技術(shù)領(lǐng)域】。合金元素重量百分比計配方比例：鐵0.16%-0.22%，硅0.48%-0.54%，鎂0.62%-0.67%，硼0.01%-0.02%，鐿0.02%-0.05%，其余為鋁。其經(jīng)過材料選擇、鋁液熔煉、鋁液成分調(diào)整、凈化處理、扒渣、保溫靜置、除氣處理、保溫過濾、澆鑄結(jié)晶、鋁桿軋制、拉拔、時效等工藝處理得到產(chǎn)品導(dǎo)電率≥55%IACS，抗拉強(qiáng)度≥315MPa的高強(qiáng)度鋁合金線。利用該鋁合金生產(chǎn)的電線電纜，可繼續(xù)使用傳統(tǒng)的施工工藝架設(shè)；在線路運(yùn)行過程中，降低線路損耗，節(jié)省施工費(fèi)用，給輸變電行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【專利說明】導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電率55%IACS高強(qiáng)度鋁合金線及其制造方法，具體地說是一種涉及高強(qiáng)度高導(dǎo)電率鋁合金電導(dǎo)體及其制造技術(shù)，屬于合金制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)線的開發(fā)、應(yīng)用已有100多年的歷史，鋁合金導(dǎo)線的開發(fā)、應(yīng)用已有80多年的歷史。
[0003]自從1898年美國正式使用純鋁線做架空絞線和1921年出現(xiàn)Aldrey鋁合金以來，鋁作為導(dǎo)體在電氣工業(yè)中被大量應(yīng)用。鋁合金克服了純鋁絞線的強(qiáng)度底、蠕變性、耐熱性能差等缺點(diǎn)，使導(dǎo)電用鋁合金發(fā)展更為迅速。鋁合金芯鋁絞線(ACAR)在北美的美國、加拿大等國得以大量應(yīng)用。
[0004]近年來我國在電力建設(shè)中貫徹采用“兩型三新”產(chǎn)品與技術(shù)，全鋁合金絞線、鋁合金芯鋁絞線等鋁合金產(chǎn)品得以大量的應(yīng)用。但目前我國大量使用的高強(qiáng)度鋁合金線種LHAU LHA2，鋁合金導(dǎo)電率分別為52.5%IACS和53%IACS，與普通硬鋁線導(dǎo)電率61%IACS有一定提升空間。因此，在保證鋁合金機(jī)械性能的前提下進(jìn)一步提高導(dǎo)電率，是各國研究者努力的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種能導(dǎo)電率55%IACS以上、工藝寬容性更好的高強(qiáng)度鋁合金線；本發(fā)明的另一目的是提供該鋁合金線的制備方法。
[0006]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線，按重量百分比計配方比例如下:鐵0.16%-0.22%,硅0.48%-0.54%,鎂0.62%_0.67%,硼0.01%-0.02%，鐿 0.02%-0.05%，其余為鋁。
[0007]所述鋁合金線直徑≤3.5mm，抗拉強(qiáng)度≤315MPa，單線直徑< 3.5mm，抗拉強(qiáng)度≤325MPa，導(dǎo)電率≤55%IACS，延伸率≤3%以上。
[0008]所述導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線的制備方法如下:
(I)材料選擇:按重量百分比計:
a、鋁錠的選擇:由鋁錠熔煉而成的鋁液中Si( 0.16% ；Fe ( 0.20% ；Cu ( 0.01%;Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鋁；
b、鋁鐵中間合金:Fe5% ；Si ( 0.2% ；Cu ( 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.1% ;其它雜質(zhì)含量(0.03% ;其余均為鋁；
C、鋁硅中間合金=Si 10% ；Fe ( 0.2% ；Cu ( 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.1% ;其它雜質(zhì)含量(0.03% ;其余均為鋁；
d、鋁硼中間合金:B3% ；Si ( 0.2% ；Fe ( 0.4% ；Cu ( 0.01% ;其余雜質(zhì)含量≤0.03% ；其余均為鋁；
e、鋁鐿稀土中間合金:Yb5% ；Si ( 0.2% ；Fe ( 0.2% ；Cu ( 0.1%;其余雜質(zhì)含量(0.03% ;其余均為鋁；
f>鎂錠:所選用的純鎂錠中Si≤0.005% ；Fe ( 0.004% ；Cu ( 0.003% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其余雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鎂；
(2)鋁液熔煉:按重量份計:取步驟(1)選擇的鋁錠93.55-95.25份、鋁鐵中間合金
0.1-0.8份、鋁硅中間合金3.25-4.75份加入熔鋁爐中進(jìn)行熔化；熔化溫度為690_730°C，熔煉時間為l_3h ;取鋁硼中間合金0.42-0.65份和鋁鐿稀土中間合金0.68-0.98份，從熔鋁爐至保溫爐淌槽內(nèi)連續(xù)均勻加入；
鋁液熔化完全結(jié)束后，將保溫爐中的鋁液溫度控制在730-750°C，當(dāng)鋁液溫度穩(wěn)定730-750°C時開始加入鎂錠0.62-0.69份；
(3)鋁液成分調(diào)整:按重量百分比計:用直讀光譜儀對鋁液進(jìn)行快速爐前分析，予以監(jiān)測和調(diào)整各元素含量，確保整爐鋁液成分均勻，各元素的含量得到控制:鐵0.16%-0.22%，硅 0.48%-0.54%,鎂 0.62%-0.67%,硼 0.01%-0.02%,鐿 0.02%_0.05%,其余為鋁；
(4)凈化處理:將步驟(3)所得鋁液溫度升溫至730-750°C，對鋁液進(jìn)行精煉處理；用高純氮?dú)鉃檩d體用不銹鋼管往保溫爐底部鋁液中吹入用量為爐料總質(zhì)量0.1%-0.5%的精煉劑；控制氮?dú)饬髁?，以輕微沸騰為度；所述氮?dú)饬魉贋?.7-lm3/h，充氮?dú)鈺r間為5-10min ；
(5)扒渣:步驟(4)對鋁液進(jìn)行凈化處理結(jié)束后，使溫度控制在720-750°C，靜置5-10min，讓鋁渣漂浮致鋁液表面，打開扒渣門，用扒渣器將液面表面的浮渣扒去，扒渣時由內(nèi)到外、扒到爐門口內(nèi)斜坡時稍作停留，讓帶出的鋁液回流入爐內(nèi)，然后將渣扒出爐外；
(6)保溫靜置:在上述各工序完成后，對鋁溶液進(jìn)行保溫靜置處理，靜置保溫的溫度為730-750°C，時間不小于20min，靜置保溫時不得在攪拌鋁合金溶液；控制保溫爐傾斜速度，使與澆鑄速度相匹配，避免忽快、忽慢；
(7)除氣處理:鋁液從保溫爐經(jīng)淌槽進(jìn)入除氣箱，除氣箱傳動系統(tǒng)帶動石墨轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使用氮/氬氣經(jīng)由轉(zhuǎn)子桿、噴頭吹入鋁液；高速旋轉(zhuǎn)的石墨轉(zhuǎn)子把進(jìn)入鋁液的氮/氬氣打散形成很多小氣泡，使其分散在金屬液中，同時旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子也促使鋁熔體內(nèi)的氫、非金屬夾雜物擴(kuò)散，使之與氣泡接觸，氣泡在熔體中靠氣體分壓差和表面吸附原理，吸收熔體中的氫，吸附氧化夾渣，并隨氣泡上升而被帶出熔體表面，使鋁液得以凈化；
(8)保溫過濾:步驟(7)所得鋁液從除氣箱中流出，經(jīng)淌槽進(jìn)入保溫過濾裝置，鋁液經(jīng)過陶瓷纖維過濾板過濾，濾除30 μ m以上渣核；
(9)澆鑄結(jié)晶:鋁液流入結(jié)晶輪啟動連軋機(jī)進(jìn)行水平澆鑄，澆鑄溫度為690-710°C，水平澆鑄機(jī)配置水平組合澆堡及水平澆嘴，避免渦流提高鑄胚質(zhì)量，鋁液經(jīng)結(jié)晶輪澆鑄再冷卻成招合金錠；
(10)鋁桿軋制:步驟(9)鑄錠成型的鋁合金錠通過中頻加熱器，將鋁合金錠的進(jìn)軋溫度控制在490-520°C的范圍內(nèi)，鋁合金桿的出軋溫度在350°C以上，出軋后立即進(jìn)行淬火處理；
(11)鋁桿處理:
a、繞桿收線:對軋制后的鋁桿通過繞桿裝置繞桿；
b、強(qiáng)化處理:對收排好的鋁合金桿進(jìn)行時效熱強(qiáng)化處理，溫度控制在145-160°C，強(qiáng)化時間3-5h后取出；
C、鋁線拉撥:將經(jīng)強(qiáng)化處理的鋁合金桿強(qiáng)度在拉制道次配模中拉撥，延伸率控制在
1.2-1.3之間，根據(jù)不同的線徑進(jìn)行合理配模；
d、時效處理:拉制的鋁合金線進(jìn)行時效強(qiáng)化，時效溫度145-160°C，時效時間3-5小時，即得產(chǎn)品導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線。
[0009]所述高純氮?dú)獾暮蕿?9.99%及以上。
[0010]步驟(4)所述精煉劑配方按重量百分比計如下:18%_22%的氟化鈣、32%_36%的氯化鉀、8%-12%的六氯甲烷、5%-6%的氟硼酸鉀、12%-16%的氟化鎂、10%_15%的木炭粉混合而成。
[0011]步驟(8)所述陶瓷纖維過濾板為40pp陶瓷過濾板。
[0012]步驟(2)中，當(dāng)鋁錠的熔煉結(jié)束時，加入鎂錠前，若保溫爐中鋁液化滿后，鋁硼中間合金、鋁鐿稀土中間合金仍未加完，則余下的用加料鏟均勻的投入鋁液的中心和四角，待熔化后均勻攪拌。
[0013]步驟(2)中，在加入鎂錠時，將鎂錠切割成小塊，再分4-8批放入鐘罩中；并在爐內(nèi)稍加預(yù)熱后迅速將鐘罩壓入鋁液中，然后前后左右做“米”字型移動，直至鎂錠小塊完全熔化。分批加鎂錠時要注意保溫爐內(nèi)各位置加鎂量的均勻，同時還要注意鐘罩不要拖著爐底移動、要在稍高爐底鋁液處移動，以防拖壞爐底，更不能在鋁液的上部移動以防鎂錠燒損。
[0014]本申請所述的其余雜質(zhì)是指在鋁錠、鋁鐵中間合金、鋁硅中間合金、鋁硼中間合金、鋁鐿稀土中間合金及鎂錠中不可避免的雜質(zhì)。
[0015]本發(fā)明的鋁合金線添加了稀土鐿元素，可以提高導(dǎo)線強(qiáng)度，同時，導(dǎo)電率下降的幅度減小，可制得直徑≥3.5mm，抗拉強(qiáng)度≥315MPa，單線直徑< 3.5mm，抗拉強(qiáng)度≥325MPa，導(dǎo)電率≥55%IACS，延伸率≥3%的高強(qiáng)度鋁合金線。
[0016]鋁基體應(yīng)采用牌號AL99.60或以上牌號的鋁錠進(jìn)行熔煉；鎂錠選用牌號Mg99.95
以上純鎂錠。
[0017]分批加鎂時要注意保溫爐內(nèi)各位置加鎂量的均勻，同時還要注意鐘罩不要拖著爐底移動、要在稍高爐底鋁液處移動，以防拖壞爐底，更不能在鋁液的上部移動以防鎂錠燒損。
[0018]控制氮?dú)饬髁浚灰屼X液翻騰特別猛烈，流量控制以輕微沸騰為度。氮?dú)饬髁繒r間可稍長些，有利于保溫爐的鋁液除氣。
[0019]鑄錠成型的鋁合金錠通過中頻加熱器，將鋁合金錠的進(jìn)軋溫度控制在490_520°C的范圍內(nèi)，確保各合金元素的在鋁中具有較高的溶解度。
[0020]軋制成型的鋁合金桿要立即進(jìn)行淬火處理，提高各元素在鋁中的固溶度。
[0021]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)為用重稀土元素鐿(Yb)微合金化的方法，其一、可促進(jìn)鋁合金中Mg、Fe、Si等固溶元素的脫溶，提高鋁合金的導(dǎo)電性能；其二、可促進(jìn)第二相球化，減小鋁合金強(qiáng)化相對導(dǎo)電性能的影響；其三、可提高鋁合金線的顯微硬度，提高鋁合金線的強(qiáng)度；其四、低溫時效過程中更容易促進(jìn)Mg5Si6合金強(qiáng)化相的析出。重稀土鐿(Yb)元素的加入在保證強(qiáng)化效果的前提下，減小了合金元素對鋁導(dǎo)電率的影響。同時，嚴(yán)格控制Mg、Fe、Si含量及其比例，并經(jīng)過硼化、精煉，時效等工藝處理，可制得導(dǎo)電率≥55%IACS，抗拉強(qiáng)度≥315MPa，延伸率≥3%的高強(qiáng)度鋁合金線。利用該鋁合金生產(chǎn)的電線電纜，可繼續(xù)使用傳統(tǒng)的施工工藝架設(shè)；在線路運(yùn)行過程中，降低線路損耗，節(jié)省施工費(fèi)用，給輸變電行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程圖。
[0023]圖2本發(fā)明設(shè)備圖。
[0024]1、淌槽；2、保溫爐；3、熔鋁爐；4、除氣箱；5、保溫過濾箱；6、結(jié)晶輪；7、中頻加熱器；8、軋機(jī)；9、繞桿裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0026]實(shí)施例1
一種導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線，按重量百分比計配方比例如下:鐵0.16%-0.22%,硅 0.48%-0.54%,鎂 0.62%_0.67%,硼 0.01%-0.02%,鐿 0.02%_0.05%,其余為招。
[0027]所述導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線的制備方法，步驟如下:
(1)材料選擇:按重量百分比計:
a、鋁錠的選擇:選用8噸牌號A199.70的鋁錠，Si 0.08% ；Fe 0.15% ；Cu 0.002% ；Ti+Mn+Cr+V ≤0.015% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鋁；
b、鋁鐵中間合金:鋁鐵中間合金52kg，F(xiàn)e5% ；Si 0.16% ；Cu 0.008% ；Ti+Mn+Cr+V ≤ 0.03% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鋁；
C、鋁硅中間合金:鋁硅中間合金335kg，Si 10% ；Fe 0.18% ；Cu 0.004% ；Ti+Mn+Cr+V ≤0.052% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鋁；
d、鋁硼中間合金:鋁硼中間合金40kg,B 2.89% ；Si 0.16% ；Fe 0.24% ；Cu 0.01% ;其他余每種雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鋁；
e、鋁鐿稀土中間合金:鋁鐿稀土中間合金60kg，Yb5% ；Si 0.12% ；Fe 0.15% ；Cu0.045% ;其它雜質(zhì)含量≤ 0.03% ;其余均為鋁；
f、鎂錠:牌號Mg99.95鎂錠55kg，所選用的純鎂錠中Si 0.0007% ；Fe 0.0015% ；Cu0.002% ；Ti+Mn+Cr+V 0.0001% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鎂；
(2)鋁液熔煉:取步驟(1)選擇的鋁錠、鋁鐵中間合金、鋁硅中間合金加入熔鋁爐中進(jìn)行熔化；熔化溫度為730°C，熔煉時間為Ih ;取鋁硼中間合金和鋁鐿稀土中間合金，從熔鋁爐(3)至保溫爐(2)的淌槽(I)內(nèi)連續(xù)均勻加入；
當(dāng)招徒的溶煉結(jié)束時，若保溫爐(2)中招液化?兩后，招砸中間合金、招鏡稀土中間合金仍未加完，則余下的用加料鏟均勻的投入鋁液的中心和四角，待熔化后均勻攪拌；
鋁液熔化完全結(jié)束后，將保溫爐(2)中的鋁液溫度控制在745°C，當(dāng)鋁液溫度穩(wěn)定745°C時開始加入鎂錠55kg ;將鎂錠分7批放入鐘罩中，鎂錠切割成小塊；在爐內(nèi)稍加預(yù)熱后迅速將鐘罩壓入招液中，然后如后左右做“米”子型移動，直至續(xù)徒小塊完全溶化；
(3)鋁液成分調(diào)整:按重量百分比計:用直讀光譜儀對鋁液進(jìn)行快速爐前分析，予以監(jiān)測和調(diào)整各元素含量，確保整爐鋁液成分均勻，各元素的含量得到控制；Fe 0.182%, Si0.513%, Mg 0.625%, B 0.014%, Yb 0.035%, Ti+Mn+Cr+V 0.021%，其它雜質(zhì)含量≤ 0.03%，其余為鋁。滿足導(dǎo)電率55%IACS高強(qiáng)度鋁合金線成分要求。[0028](4)凈化處理:將步驟(3)所得鋁液溫度升溫至740°C，對鋁液進(jìn)行精煉處理；用高純氮?dú)鉃檩d體用直徑18mm的不銹鋼管往保溫爐(2)底部鋁液中吹入用量為爐料總質(zhì)量14kg的精煉劑；控制氮?dú)饬髁?，以輕微沸騰為度；所述氮?dú)饬魉贋閘m3/h，充氮?dú)鈺r間為5min ；
(5)扒渣:步驟(4)對鋁液進(jìn)行凈化處理結(jié)束后，使溫度控制在745°C，靜置8min，讓鋁渣漂浮致鋁液表面，打開扒渣門，用扒渣器將液面表面的浮渣扒去，扒渣時由內(nèi)到外、扒到爐門口內(nèi)斜坡時稍作停留，讓帶出的鋁液回流入爐內(nèi)，然后將渣扒出爐外；
(6)保溫靜置:在上述各工序完成后，對鋁溶液進(jìn)行保溫靜置處理，靜置保溫的溫度為745°C，時間不小于20min，靜置保溫時不得在攪拌鋁合金溶液；控制保溫爐傾斜速度，使與澆鑄速度相匹配，避免忽快、忽慢；
(7)除氣處理:鋁液從保溫爐(2)經(jīng)淌槽進(jìn)入除氣箱(4)，除氣箱(4)傳動系統(tǒng)帶動石墨轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使用氮/氬氣經(jīng)由轉(zhuǎn)子桿、噴頭吹入鋁液；高速旋轉(zhuǎn)的石墨轉(zhuǎn)子把進(jìn)入鋁液的氮/氬氣打散形成很多小氣泡，使其分散在金屬液中，同時旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子也促使鋁熔體內(nèi)的氫、非金屬夾雜物擴(kuò)散，使之與氣泡接觸，氣泡在熔體中靠氣體分壓差和表面吸附原理，吸收熔體中的氫，吸附氧化夾渣，并隨氣泡上升而被帶出熔體表面，使鋁液得以凈化；
(8)保溫過濾:步驟(7)所得鋁液從除氣箱(4)中流出，經(jīng)淌槽進(jìn)入保溫過濾箱(5)，鋁液經(jīng)過陶瓷纖維過濾板過濾，濾除30 μ m以上渣核；
(9)澆鑄結(jié)晶:鋁液流入結(jié)晶輪(6)啟動軋機(jī)(8)進(jìn)行水平澆鑄，澆鑄溫度為700°C，水平澆鑄機(jī)配置水平組合澆堡及水平澆嘴，避免渦流提高鑄胚質(zhì)量，鋁液經(jīng)結(jié)晶輪(6 )澆鑄再冷卻成招合金徒;
(10)鋁桿軋制:步驟(9)鑄錠成型的鋁合金錠通過中頻加熱器(7)，將鋁合金錠的進(jìn)軋溫度控制在500°C，鋁合金桿的出軋溫度在380°C，出軋后立即進(jìn)行淬火處理；
(11)鋁桿處理:
a、繞桿收線:對軋制后的鋁桿通過繞桿裝置(9)繞桿；
b、強(qiáng)化處理:對收排好的鋁合金桿進(jìn)行時效熱強(qiáng)化處理，溫度控制在155°C，強(qiáng)化時間3h后取出；鋁桿強(qiáng)度達(dá)到220MPa，導(dǎo)電率為54.5%IACS。
[0029]C、鋁線拉撥:將經(jīng)強(qiáng)化處理的鋁合金桿強(qiáng)度在拉制道次配模中拉撥，在拉絲機(jī)上將起成直徑為3.22mm和4.53mm的鋁合金單線，拉制配模的延伸率控制在1.2-1.3之間。
[0030]d、時效處理:拉制的鋁合金線進(jìn)行時效強(qiáng)化,時效溫度150°C,時效時間4.5小時，即得產(chǎn)品導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線。
[0031]經(jīng)檢測鋁合金線性能:直徑3.22mm單線:單線強(qiáng)度33(T345MPa，導(dǎo)電率55.8-56.6%，伸長率5-7% ;直徑4.53mm單線:單線強(qiáng)度320~336MPa，導(dǎo)電率56.1-56.8%，伸長率5-7%。
[0032]所述高純氮?dú)獾暮蕿?9.99%及以上。
[0033]步驟(4)所述精煉劑配方按重量份計如下:18份的氟化鈣、32份的氯化鉀、8份的六氯甲烷、5份的氟硼酸鉀、12份的氟化鎂、10份的木炭粉混合而成。
[0034]步驟(8)所述陶瓷纖維過濾板為40pp陶瓷過濾板。 [0035]實(shí)施例2
一種導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線，按重量百分比計配方比例如下:鐵0.16%-0.22%,硅 0.48%-0.54%,鎂 0.62%_0.67%,硼 0.01%-0.02%,鐿 0.02%_0.05%,其余為招。
[0036]所述導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線的制備方法，步驟如下:
(1)材料選擇:按重量百分比計:
a、招徒的選擇:選用7.5噸牌號A199.60的招徒，保證由招徒溶煉而成的招液中:Si0.12% ；Fe 0.19% ；Cu 0.009% ；Ti+Mn+Cr+V 0.02% ;其它雜質(zhì)含量≤ 0.03% ;其余均為鋁；
b、鋁鐵中間合金:鋁鐵中間合金10kg，F(xiàn)e5% ；Si 0.18% ；Cu 0.008% ；Ti+Mn+Cr+V ≤ 0.03% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鋁；
C、鋁硅中間合金:鋁硅中間合金305kg，Si 10% ；Fe 0.18% ；Cu 0.004% ；Ti+Mn+Cr+V ≤ 0.052% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鋁；
d、鋁硼中間合金:鋁硼中間合金50kg,B 3% ；Si 0.08% ；Fe 0.15% ；Cu 0.045% ;其他余每種雜質(zhì)含量≤ 0.03% ;其余均為鋁；
e、鋁鐿稀土中間合金:鋁鐿稀土中間合金72kg, Yb 5% ；Si ^ 0.2% ；Fe ^ 0.2% ；Cu ≤ 0.1% ;其它雜質(zhì)含量≤ 0.03% ;其余均為鋁；
f、鎂錠:牌號Mg99.95鎂錠52kg，所選用的純鎂錠中Si 0.0007% ；Fe 0.0015% ；Cu
0.002% ；Ti+Mn+Cr+V 0.0001% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鎂；
(2)鋁液熔煉:取步驟(1)選擇的鋁錠、鋁鐵中間合金、鋁硅中間合金加入熔鋁爐(3)中進(jìn)行熔化；熔化溫度為730°C，熔煉時間為Ih ;取鋁硼中間合金和鋁鐿稀土中間合金，從熔鋁爐(3)至保溫爐(2)的淌槽(I)內(nèi)連續(xù)均勻加入；
當(dāng)招徒的溶煉結(jié)束時，若保溫爐(2)中招液化?兩后，招砸中間合金、招鏡稀土中間合金仍未加完，則余下的用加料鏟均勻的投入鋁液的中心和四角，待熔化后均勻攪拌；
鋁液熔化完全結(jié)束后，將保溫爐(2)中的鋁液溫度控制在740°C，當(dāng)鋁液溫度穩(wěn)定740°C時開始加入鎂錠52kg ;將鎂錠分4批放入鐘罩中，鎂錠切割成小塊；在爐內(nèi)稍加預(yù)熱后迅速將鐘罩壓入招液中，然后如后左右做“米”子型移動，直至續(xù)徒小塊完全溶化；
(3)鋁液成分調(diào)整:按重量百分比計:用直讀光譜儀對鋁液進(jìn)行快速爐前分析，予以監(jiān)測和調(diào)整各元素含量，確保整爐鋁液成分均勻，各元素的含量得到控制；Fe 0.193%，Si0.535%, Mg 0.652%, B 0.018%, Yb 0.047%, Ti+Mn+Cr+V 0.021%，其它雜質(zhì)含量≤ 0.03%，其余為招。
[0037](4)凈化處理:將步驟(3)所得鋁液溫度升溫至740°C，對鋁液進(jìn)行精煉處理；用高純氮?dú)鉃檩d體用直徑18_的不銹鋼管往保溫爐(2)底部鋁液中吹入用量為爐料總質(zhì)量14kg的精煉劑；控制氮?dú)饬髁?，以輕微沸騰為度；所述氮?dú)饬魉贋?.9m3/h，充氮?dú)鈺r間為7min ；
(5)扒渣:步驟(4)對鋁液進(jìn)行凈化處理結(jié)束后，使溫度控制在720-750°C，靜置5-10min，讓鋁渣漂浮致鋁液表面，打開扒渣門，用扒渣器將液面表面的浮渣扒去，扒渣時由內(nèi)到外、扒到爐門口內(nèi)斜坡時稍作停留，讓帶出的鋁液回流入爐內(nèi)，然后將渣扒出爐外；
(6)保溫靜置:在上述各工序完成后，對鋁溶液進(jìn)行保溫靜置處理，靜置保溫的溫度為745°C，時間不小于20min，靜置保溫時不得在攪拌鋁合金溶液；控制保溫爐(2)傾斜速度，使與澆鑄速度相匹配，避免忽快、忽慢；
(7)除氣處理:鋁液從保溫爐(2)經(jīng)淌槽進(jìn)入除氣箱(4)，除氣箱(4)傳動系統(tǒng)帶動石墨轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使用氮/氬氣經(jīng)由轉(zhuǎn)子桿、噴頭吹入鋁液；高速旋轉(zhuǎn)的石墨轉(zhuǎn)子把進(jìn)入鋁液的氮/氬氣打散形成很多小氣泡，使其分散在金屬液中，同時旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子也促使鋁熔體內(nèi)的氫、非金屬夾雜物擴(kuò)散，使之與氣泡接觸，氣泡在熔體中靠氣體分壓差和表面吸附原理，吸收熔體中的氫，吸附氧化夾渣，并隨氣泡上升而被帶出熔體表面，使鋁液得以凈化；
(8)保溫過濾:步驟(7)所得鋁液從除氣箱(4)中流出，經(jīng)淌槽進(jìn)入保溫過濾箱(5)，鋁液經(jīng)過陶瓷纖維過濾板過濾，濾除30 μ m以上渣核；
(9)澆鑄結(jié)晶:鋁液流入結(jié)晶輪(6)啟動軋機(jī)(8)進(jìn)行水平澆鑄，澆鑄溫度為710°C，水平澆鑄機(jī)配置水平組合澆堡及水平澆嘴，避免渦流提高鑄胚質(zhì)量，鋁液經(jīng)結(jié)晶輪(6 )澆鑄再冷卻成招合金徒;
(10)鋁桿軋制:步驟(9)鑄錠成型的鋁合金錠通過中頻加熱器(7)，將鋁合金錠的進(jìn)軋溫度控制在510°C的范圍內(nèi)，鋁合金桿的出軋溫度在360°C以上，出軋后立即進(jìn)行淬火處理；
(11)鋁桿處理:
a、繞桿收線:對軋制后的鋁桿通過繞桿裝置(9)繞桿；
b、強(qiáng)化處理:對收排好的鋁合金桿進(jìn)行時效熱強(qiáng)化處理，溫度控制在150°C，強(qiáng)化時間4h后取出；鋁桿強(qiáng)度達(dá)到225MPa，導(dǎo)電率為54.3%IACS。
[0038]C、鋁線拉撥:將經(jīng)強(qiáng)化處理的鋁合金桿強(qiáng)度在拉制道次配模中拉撥，在拉絲機(jī)上將起成直徑為3.22mm和4.53mm的鋁合金單線，拉制配模的延伸率控制在1.2-1.3之間。
[0039]d、時效處理:拉制的鋁合金線進(jìn)行時效強(qiáng)化,時效溫度145°C,時效時間5小時，即得產(chǎn)品導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線。
[0040]經(jīng)檢測鋁合金線性能:直徑3.22mm單線:單線強(qiáng)度328~346MPa，導(dǎo)電率55.4-56.5%，伸長率 5-7.2% ;直徑 4.53mm 單線:單線強(qiáng)度 322~340MPa，導(dǎo)電率 55.7-56.9%,伸長率6-8%。
[0041]所述高純氮?dú)獾暮蕿?9.99%及以上。
[0042]步驟(4)所述精煉劑配方按重量份如下:22份的氟化鈣、36份的氯化鉀、12份的六氯甲烷、6份的氟硼酸鉀、16份的氟化鎂、15份的木炭粉混合而成。
[0043]步驟(8)所述陶瓷纖維過濾板為40pp陶瓷過濾板。
[0044]實(shí)施例3
一種導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線，按重量百分比計配方比例如下:鐵0.2%，硅
0.51%,鎂 0.66%,硼 0.015%,鐿 0.04%,其余為鋁。
[0045]所述導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線的制備方法，步驟如下:
(1)材料選擇:按重量百分比計:
a、鋁錠的選擇:保證由鋁錠熔煉而成的鋁液中Si≤0.16% ；Fe ≤ 0.20% ；Cu ≤0.01% ；Ti+Mn+Cr+V ≤ 0.02% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鋁；
b、鋁鐵中間合金:Fe5% ；Si≤ 0.2% ；Cu ≤0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤0.1% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鋁；
C、鋁硅中間合金=Si 10% ；Fe ≤0.2% ；Cu≤0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤ 0.1% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鋁；
d、鋁硼中間合金:B 3% ；Si ≤ 0.2% ；Fe ≤0.4% ；Cu ≤ 0.01% ;其他余每種雜質(zhì)含量(0.03% ;其余均為鋁；
e、鋁鐿稀土中間合金:Yb 5% ；Si ( 0.2% ；Fe ( 0.2% ；Cu≤0.1% ;其它雜質(zhì)含量(0.03% ;其余均為鋁；
f>鎂錠:所選用的純鎂錠中Si≤0.005% ；Fe ( 0.004% ；Cu ( 0.003% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鎂；
(2)鋁液熔煉:按重量份計:取步驟(1)選擇的鋁錠94.85份、鋁鐵中間合金0.4份、鋁硅中間合金4.35份加入熔鋁爐中進(jìn)行熔化；熔化溫度為710°C，熔煉時間為2h ;取鋁硼中間合金0.55份和鋁鐿稀土中間合金0.8份，從熔鋁爐(3)至保溫爐(2)的淌槽(I)內(nèi)連續(xù)均勻加入；
當(dāng)招徒的溶煉結(jié)束時，若保溫爐(2)中招液化?兩后，招砸中間合金、招鏡稀土中間合金仍未加完，則余下的用加料鏟均勻的投入鋁液的中心和四角，待熔化后均勻攪拌；
鋁液熔化完全結(jié)束后，將保溫爐(2)中的鋁液溫度控制在730°C，當(dāng)鋁液溫度穩(wěn)定730°C時開始加入鎂錠0.65份；將鎂錠分8批放入鐘罩中，鎂錠切割成小塊；在爐內(nèi)稍加預(yù)熱后迅速將鐘罩壓入招液中，然后如后左右做“米”子型移動，直至續(xù)徒小塊完全溶化；
(3)鋁液成分調(diào)整:按重量百分比計:用直讀光譜儀對鋁液進(jìn)行快速爐前分析，予以監(jiān)測和調(diào)整各元素含量，確保整爐鋁液成分均勻，各元素的含量得到控制:鐵0.21%，硅
0.53%，鎂 0.65%，硼 0.015%,鐿 0.04%,其余為鋁；
(4)凈化處理:將步驟 (3)所得鋁液溫度升溫至740°C，對鋁液進(jìn)行精煉處理；用高純氮?dú)鉃檩d體用不銹鋼管往保溫爐(2)底部鋁液中吹入用量為爐料總質(zhì)量0.45%的精煉劑；控制氮?dú)饬髁?，以輕微沸騰為度；所述氮?dú)饬魉贋?.9m3/h，充氮?dú)鈺r間為6min ；
(5)扒渣:步驟(4)對鋁液進(jìn)行凈化處理結(jié)束后，使溫度控制在740°C，靜置lOmin，讓鋁渣漂浮致鋁液表面，打開扒渣門，用扒渣器將液面表面的浮渣扒去，扒渣時由內(nèi)到外、扒到爐門口內(nèi)斜坡時稍作停留，讓帶出的鋁液回流入爐內(nèi)，然后將渣扒出爐外；
(6)保溫靜置:在上述各工序完成后，對鋁溶液進(jìn)行保溫靜置處理，靜置保溫的溫度為740°C，時間不小于20min，靜置保溫時不得在攪拌鋁合金溶液；控制保溫爐傾斜速度，使與澆鑄速度相匹配，避免忽快、忽慢；
(7)除氣處理:鋁液從保溫爐(2)經(jīng)淌槽進(jìn)入除氣箱(4)，除氣箱(4)傳動系統(tǒng)帶動石墨轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使用氮/氬氣經(jīng)由轉(zhuǎn)子桿、噴頭吹入鋁液；高速旋轉(zhuǎn)的石墨轉(zhuǎn)子把進(jìn)入鋁液的氮/氬氣打散形成很多小氣泡，使其分散在金屬液中，同時旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子也促使鋁熔體內(nèi)的氫、非金屬夾雜物擴(kuò)散，使之與氣泡接觸，氣泡在熔體中靠氣體分壓差和表面吸附原理，吸收熔體中的氫，吸附氧化夾渣，并隨氣泡上升而被帶出熔體表面，使鋁液得以凈化；
(8)保溫過濾:步驟(7)所得鋁液從除氣箱(4)中流出，經(jīng)淌槽(I)進(jìn)入保溫過濾箱(5)，鋁液經(jīng)過陶瓷纖維過濾板過濾，濾除30 μ m以上渣核；
(9)澆鑄結(jié)晶:鋁液流入結(jié)晶輪(6)啟動軋機(jī)(8)進(jìn)行水平澆鑄，澆鑄溫度為700°C，水平澆鑄機(jī)配置水平組合澆堡及水平澆嘴，避免渦流提高鑄胚質(zhì)量，鋁液經(jīng)結(jié)晶輪(6)澆鑄再冷卻成招合金徒;
(10)鋁桿軋制:步驟(9)鑄錠成型的鋁合金錠通過中頻加熱器(7)，將鋁合金錠的進(jìn)軋溫度控制在520°C的范圍內(nèi)，鋁合金桿的出軋溫度在380°C以上，出軋后立即進(jìn)行淬火處理；(11)鋁桿處理:
a、繞桿收線:對軋制后的鋁桿通過繞桿裝置繞桿；
b、強(qiáng)化處理:對收排好的鋁合金桿進(jìn)行時效熱強(qiáng)化處理，溫度控制在160°C，強(qiáng)化時間3h后取出；
C、鋁線拉撥:將經(jīng)強(qiáng)化處理的鋁合金桿強(qiáng)度在拉制道次配模中拉撥，延伸率控制在
1.2之間，根據(jù)不同的線徑進(jìn)行合理配模；
d、時效處理:拉制的鋁合金線進(jìn)行時效強(qiáng)化，時效溫度160°C，時效時間3小時，即得產(chǎn)品導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線。
[0046]所述高純氮?dú)獾暮蕿?9.99%及以上。
[0047]步驟(4)所述精煉劑配方按重量份計如下:19份的氟化鈣、34份的氯化鉀、11份的六氯甲烷、5份的氟硼酸鉀、15份的氟化鎂、13份的木炭粉混合而成。
[0048]步驟(8)所述陶瓷纖維過濾板為40pp陶瓷過濾板。
[0049]上述僅是對本發(fā)明的簡述及展示。該發(fā)明并不局限于此，除非所附的要求有所界定，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本說明書的指導(dǎo)下，顯然可以調(diào)整產(chǎn)品配方、工藝參數(shù)和刪減部分工藝環(huán)節(jié)，從而制出適合其它`領(lǐng)域用的線材產(chǎn)品，這些都在本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線，其特征是按重量百分比計配方比例如下:鐵 0.16%-0.22%,硅 0.48%-0.54%,鎂 0.62%_0.67%,硼 0.01%-0.02%,鐿 0.02%_0.05%,其余為招。
2.如權(quán)利要求1所述導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線，其特征是:所述鋁合金線直徑≥3.5mm，抗拉強(qiáng)度≥315MPa，單線直徑< 3.5mm，抗拉強(qiáng)度≥325MPa，導(dǎo)電率≥55%IACS，延伸率≥3%以上。
3.權(quán)利要求1所述導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線的制備方法，其特征是步驟如下: (1)材料選擇:按重量百分比計: a、鋁錠的選擇:由鋁錠熔煉而成的鋁液中Si≤ 0.16% ；Fe ≤ 0.20% ；Cu ≤ 0.01% ；Ti+Mn+Cr+V ≤ 0.02% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鋁； b、鋁鐵中間合金:Fe5% ；Si ≤ 0.2% ；Cu ≤ 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤ 0.1% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鋁； C、鋁硅中間合金=Si 10% ；Fe ≤ 0.2% ；Cu ≤ 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤ 0.1% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鋁； d、鋁硼中間合金:B3% ；Si ≤ 0.2% ；Fe ≤ 0.4% ；Cu ≤ 0.01% ;其余雜質(zhì)含量≤0.03% ；其余均為鋁； e、鋁鐿稀土中間合金:Yb5% ；Si ≤ 0.2% ；Fe ≤ 0.2% ；Cu≤0.1% ;其余雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鋁； f>鎂錠:所選用的純鎂錠中Si≤0.005% ；Fe ≤ 0.004% ；Cu ≤ 0.003% ；Ti+Mn+Cr+V ≤ 0.02% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余均為鎂； (2)鋁液熔煉:按重量份計:取步驟(1)選擇的鋁錠93.55-95.25份、鋁鐵中間合金.0.1-0.8份、鋁硅中間合金3.25-4.75份加入熔鋁爐中進(jìn)行熔化；熔化溫度為690_730°C，熔煉時間為l_3h ;取鋁硼中間合金0.42-0.65份和鋁鐿稀土中間合金0.68-0.98份，從熔鋁爐至保溫爐淌槽內(nèi)連續(xù)均勻加入； 鋁液熔化完全結(jié)束后，將保溫爐中的鋁液溫度控制在730-750°C，當(dāng)鋁液溫度穩(wěn)定730-750°C時開始加入鎂錠0.62-0.69份； (3)鋁液成分調(diào)整:按重量百分比計:用直讀光譜儀對鋁液進(jìn)行快速爐前分析，予以監(jiān)測和調(diào)整各元素含量，確保整爐鋁液成分均勻，各元素的含量得到控制:鐵0.16%-0.22%，硅 0.48%-0.54%,鎂 0.62%-0.67%,硼 0.01%-0.02%,鐿 0.02%_0.05%,其余為鋁； (4)凈化處理:將步驟(3)所得鋁液溫度升溫至730-750°C，對鋁液進(jìn)行精煉處理；用高純氮?dú)鉃檩d體用不銹鋼管往保溫爐底部鋁液中吹入用量為爐料總質(zhì)量0.1%-0.5%的精煉劑；控制氮?dú)饬髁?，以輕微沸騰為度；所述氮?dú)饬魉贋?.7-lm3/h，充氮?dú)鈺r間為5-10min ； (5)扒渣:步驟(4)對鋁液進(jìn)行凈化處理結(jié)束后，使溫度控制在720-750°C，靜置5-10min，讓鋁渣漂浮致鋁液表面，打開扒渣門，用扒渣器將液面表面的浮渣扒去，扒渣時由內(nèi)到外、扒到爐門口內(nèi)斜坡時稍作停留，讓帶出的鋁液回流入爐內(nèi)，然后將渣扒出爐外；(6)保溫靜置:在上述各工序完成后，對鋁溶液進(jìn)行保溫靜置處理，靜置保溫的溫度為730-750°C，時間不小于20min，靜置保溫時不得在攪拌鋁合金溶液；控制保溫爐傾斜速度，使與澆鑄速度相匹配，避免忽快、忽慢；(7)除氣處理:鋁液從保溫爐經(jīng)淌槽進(jìn)入除氣箱，除氣箱傳動系統(tǒng)帶動石墨轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使用氮/氬氣經(jīng)由轉(zhuǎn)子桿、噴頭吹入鋁液；高速旋轉(zhuǎn)的石墨轉(zhuǎn)子把進(jìn)入鋁液的氮/氬氣打散形成很多小氣泡，使其分散在金屬液中，同時旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子也促使鋁熔體內(nèi)的氫、非金屬夾雜物擴(kuò)散，使之與氣泡接觸，氣泡在熔體中靠氣體分壓差和表面吸附原理，吸收熔體中的氫，吸附氧化夾渣，并隨氣泡上升而被帶出熔體表面，使鋁液得以凈化； (8)保溫過濾:步驟(7)所得鋁液從除氣箱中流出，經(jīng)淌槽進(jìn)入保溫過濾裝置，鋁液經(jīng)過陶瓷纖維過濾板過濾，濾除30 μ m以上渣核； (9)澆鑄結(jié)晶:鋁液流入結(jié)晶輪啟動連軋機(jī)進(jìn)行水平澆鑄，澆鑄溫度為690-710°C，水平澆鑄機(jī)配置水平組合澆堡及水平澆嘴，避免渦流提高鑄胚質(zhì)量，鋁液經(jīng)結(jié)晶輪澆鑄再冷卻成招合金錠； (10)鋁桿軋制:步驟(9)鑄錠成型的鋁合金錠通過中頻加熱器，將鋁合金錠的進(jìn)軋溫度控制在490-520°C的范圍內(nèi)，鋁合金桿的出軋溫度在350°C以上，出軋后立即進(jìn)行淬火處理； (11)鋁桿處理: a、繞桿收線:對軋制后的鋁桿通過繞桿裝置繞桿； b、強(qiáng)化處理:對收排好的鋁合金桿進(jìn)行時效熱強(qiáng)化處理，溫度控制在145-160°C，強(qiáng)化時間3-5h后取出； C、鋁線拉撥:將經(jīng)強(qiáng)化處理的鋁合金桿強(qiáng)度在拉制道次配模中拉撥，延伸率控制在·1.2-1.3之間，根據(jù)不同的線徑進(jìn)行合理配模；· d、時效處理:拉制的鋁合金線進(jìn)行時效強(qiáng)化，時效溫度145-160°C，時效時間3-5小時，即得產(chǎn)品導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線。
4.如權(quán)利要求3所述導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線的制備方法，其特征是:所述高純氮?dú)獾暮蕿?9.99%及以上。
5.如權(quán)利要求3所述導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線的制備方法，其特征是:步驟(4)所述精煉劑配方按重量百分比計如下:18%-22%的氟化鈣、32%-36%的氯化鉀、8%_12%的六氯甲烷、5%_6%的氟硼酸鉀、12%-16%的氟化鎂、10%-15%的木炭粉混合而成。
6.如權(quán)利要求3所述導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線的制備方法，其特征是:步驟(8)所述陶瓷纖維過濾板為40pp陶瓷過濾板。
7.如權(quán)利要求3所述導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線的制備方法，其特征是:步驟(2)中，當(dāng)鋁錠的熔煉結(jié)束時，加入鎂錠前，若保溫爐中鋁液化滿后，鋁硼中間合金、鋁鐿稀土中間合金仍未加完，則余下的用加料鏟均勻的投入鋁液的中心和四角，待熔化后均勻攪拌。
8.如權(quán)利要求3所述導(dǎo)電率為55%IACS的高強(qiáng)度鋁合金線的制備方法，其特征是:步驟(2)中，在加入鎂錠時，將鎂錠切割成小塊，再分4-8批放入鐘罩中；并在爐內(nèi)稍加預(yù)熱后迅速將鐘罩壓入鋁液中，然后前后左右做“米”字型移動，直至鎂錠小塊完全熔化。
【文檔編號】C22C21/08GK103820686SQ201410057973
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】楊懷, 鞠霖, 周瑾, 徐俊, 劉軍 申請人:無錫華能電纜有限公司