一種電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法。包括以下步驟（1）鑄造鋁合金鑄錠；（2）切毛料、均質(zhì)處理；（3）擠壓鋁合金厚壁管材；（4）鋁合金厚壁管材張力拉伸后時(shí)效處理；（5）鋁合金厚壁管材取樣、檢查、包裝。該方法生產(chǎn)出的型材產(chǎn)品在滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求下，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約成本，滿(mǎn)足用戶(hù)訂貨需求，生產(chǎn)效率提高13.5-21%，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金管材的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界性機(jī)械制造業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，新技術(shù)、新材料、新工藝，對(duì)高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的需求量越來(lái)越大。目前，電力設(shè)備及設(shè)施保護(hù)使用的高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材，對(duì)于高壓電線、電纜保護(hù)方面起到至關(guān)重要的作用，高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材應(yīng)用在電力設(shè)施保護(hù)方面時(shí)，目前高強(qiáng)高導(dǎo)電率導(dǎo)體多使用6063合金,6063合金的強(qiáng)度差于6082合金，6082合金雖然強(qiáng)度高，但由于該合金化程度高，淬火敏感性大，不適于在線淬火，在線淬火時(shí)強(qiáng)度降低，抗腐蝕性能變差，離線淬火雖然可以提高合金強(qiáng)度，但生產(chǎn)效率及成品率降低，如何在線淬火生產(chǎn)6082合金高強(qiáng)高導(dǎo)電率厚壁管材，使其具備強(qiáng)度高、塑性好、比強(qiáng)度高、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、耐蝕性好、無(wú)應(yīng)力腐蝕破裂傾向、抗晶間腐蝕能力強(qiáng)、焊接性能良好、焊接區(qū)耐蝕性能不變、切削性好等優(yōu)點(diǎn)，適合于各種形式的表面氧化防腐處理，在大氣酸堿、高寒、高熱、潮濕、干旱、風(fēng)沙等環(huán)境中保持良好的使用性能，是本發(fā)明需要解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述存在的缺陷而提供一種電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法。該方法生產(chǎn)出的型材產(chǎn)品在滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求下，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約成本，滿(mǎn)足用戶(hù)訂貨需求，生產(chǎn)效率提高13.5-21%，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004]本發(fā)明的一種電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法技術(shù)方案為，包括以下步驟: Cl)鑄造鋁合金鑄錠，鋁合金鑄錠中元素的質(zhì)量百分比如下:Si為0.7%~1.3%，F(xiàn)e為≤ 0.50%, Cu 為≤ 0.10%, Mn 為 0.4% ~1.0%, Mg 為 0.6% ~1.2%, Cr 為≤ 0.25%, Zn 為(0.20%, Ti為≤0.10%單個(gè)雜質(zhì)≤0.05%，合計(jì)雜質(zhì)≤0.15%，其余為Al ；
(2)切毛料、均質(zhì)處理；
(3)擠壓鋁合金厚壁管材、在線淬火；
(4)鋁合金厚壁管材張力拉伸后時(shí)效處理；
(5)鋁合金厚壁管材取樣、檢查、包裝。
[0005]步驟(1)中鑄造的鋁合金鑄錠為六系鋁合金圓鑄錠，規(guī)格為Φ320mmX4000mm或規(guī)格為 Φ 380_X 4000mm。
[0006]步驟(2)切毛料具體為:鋁合金圓鑄錠車(chē)皮、切頭、切尾、取低倍、化學(xué)成分、切毛料，毛料規(guī)格為:Φ308πιπιΧ550 ~1200mm 或 Φ368ι?πιΧ650 ~1450mm。
[0007]步驟(2)中均質(zhì)處理具體為:毛料均質(zhì)，加熱溫度:550-560°C，保溫9小時(shí)以上，風(fēng)冷+水冷降溫至室溫。
[0008]步驟(3)中擠壓鋁合金厚壁管材具體為，擠壓在36MN或55MN擠壓機(jī)上進(jìn)行，鑄錠加熱溫度500-540°C，擠壓溫度500-530°C，出口溫度515_530°C，擠壓速度3±0.5m/min。
[0009]步驟(3)中擠壓鋁合金厚壁管材后進(jìn)行淬火，淬火溫度515_530°C，淬火速度350-380 0C / 分。
[0010]步驟(4)中張力拉伸，拉伸率1.5~3.0%。
[0011]步驟(4)中鋁合金厚壁管材時(shí)效處理具體為:時(shí)效溫度165~195°C，金屬保溫8-12小時(shí)，出時(shí)效爐。
[0012]本發(fā)明的電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法，具體是按以下步驟實(shí)現(xiàn):
(I)鑄造的鋁合金為六系鋁合金圓鑄錠，鋁合金鑄錠中元素的質(zhì)量百分比如下:Si為1.1% ~1.25%, Fe 為≤ 0.20%, Cu 為≤ 0.10%, Mn 為 0.85% ~0.95%, Mg 為 1.0% ~1.15%,Cr為≤0.25%，Zn為≤0.20%, Ti為≤0.10%單個(gè)雜質(zhì)≤0.05%，合計(jì)雜質(zhì)≤0.15%，其余為Al ;規(guī)格為Φ 320mmX 4000mm或規(guī)格為Φ 380mmX 4000mm。熔煉六號(hào)鋁合金圓鑄錠時(shí)要求計(jì)算配料、液體扒渣、除氣，鑄造時(shí)要求過(guò)濾。
[0013](2)將規(guī)格為Φ320mmX4000mm或規(guī)格為0380mmX4000mm六號(hào)鋁合金圓鑄錠車(chē)皮、切頭、切尾、取低倍、化學(xué)成分，低倍，切毛料，毛料規(guī)格為Φ308πιπιΧ 1200mm或規(guī)格為Φ368πιιηΧ 1450mm ；
毛料均質(zhì)，加熱溫度:560±5°C，保溫9小時(shí)以上，冷卻方式:風(fēng)冷+水冷降溫。
[0014](3)將制備的六號(hào)鋁合金圓鑄錠加熱到533_540°C，迅速裝入擠壓筒，擠壓溫度520-530°C，擠壓速度 3±0.5m/min，出口溫度 515_530°C，淬火溫度 530-540±5°C，淬火速度 360-380 0C / 分。
[0015](4)將鋁合金厚壁管材張力拉伸，拉伸率1.5~2.0%，然后時(shí)效:時(shí)效溫度190°C，金屬保溫11-12小時(shí)，出時(shí)效爐。
[0016](5)將時(shí)效出爐的理化試驗(yàn)料，按照合同規(guī)定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及圖紙規(guī)定的取樣位置，取理化試樣,全部理化試驗(yàn)檢測(cè)合格后,將某型高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材表面檢查、尺寸檢查、檢查合格的某型高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材包裝。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明提供了批量生產(chǎn)電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的技術(shù)方案，該方法生產(chǎn)出的型材產(chǎn)品在滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求下，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約成本，滿(mǎn)足用戶(hù)訂貨需求，生產(chǎn)效率提高13.5-21%，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0018]本發(fā)明產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度≤310MPa、屈服強(qiáng)度≤260MPa、伸長(zhǎng)率≤8%、布氏硬度≤95、電導(dǎo)率≤26MS/m

【具體實(shí)施方式】
:
為了更好地理解本發(fā)明，下面用具體實(shí)例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0019]實(shí)施例1
本發(fā)明的電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法，具體是按以下步驟實(shí)現(xiàn):
(I)鑄造的鋁合金為六系鋁合金圓鑄錠，鋁合金鑄錠中元素的質(zhì)量百分比如下:Si為
1.21%, Fe 為 0.12%, Cu 為 0.09%, Mn 為 0.91%, Mg 為 1.11%, Cr 為 0.23%, Zn 為 0.159%, Ti為0.05%單個(gè)雜質(zhì)≤0.05%，合計(jì)雜質(zhì)≤0.15%，其余為Al ;鑄錠規(guī)格為Φ 320mmX 4000mm或規(guī)格為O380mmX 4000mm。熔煉六號(hào)鋁合金圓鑄錠時(shí)要求計(jì)算配料、液體扒渣、除氣，鑄造時(shí)要求過(guò)濾。
[0020](2)將規(guī)格為Φ320mmX4000mm或規(guī)格為0380mmX4000mm六號(hào)鋁合金圓鑄錠車(chē)皮、切頭、切尾、取低倍、化學(xué)成分，低倍，切毛料，毛料規(guī)格為Φ320πιπιΧ 1200mm或規(guī)格為Φ380πιιηΧ 1450mm ；
毛料均質(zhì)，加熱溫度:560°C，保溫9小時(shí)以上，冷卻方式:風(fēng)冷+水冷降溫。
[0021](3)將制備的六號(hào)鋁合金圓鑄錠加熱到535°C，迅速裝入擠壓筒，擠壓溫度525°C，擠壓速度3±0.5m/min，出口溫度515_530°C，淬火溫度530-540±5°C，淬火速度360-380 0C / 分。
[0022](4)將鋁合金厚壁管材張力拉伸，拉伸率1.5~2.0%，然后時(shí)效:時(shí)效溫度170~195°C，金屬保溫10-12小時(shí)，出時(shí)效爐。
[0023](5)將時(shí)效出爐的理化試驗(yàn)料，按照合同規(guī)定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及圖紙規(guī)定的取樣位置，取理化試樣,全部理化試驗(yàn)檢測(cè)合格后,將某型高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材表面檢查、尺寸檢查、檢查合格的某型高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材包裝。
[0024]步驟(1)中化學(xué)成分在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，將6082高強(qiáng)高導(dǎo)電率管材鑄造成分范圍變窄，并且鑄造范圍控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的中上線并偏上線，避免由于化學(xué)成分過(guò)大波動(dòng)引起內(nèi)部組織不均勻及力學(xué)性能散差過(guò)大；主要強(qiáng)化成分控制在中上線并偏上線，主要是為了提高6082合金的強(qiáng)度 ，控制Fe、Zn、Ti合金成分越小越好，主要是為了提高6082合金的純度，提高導(dǎo)電率；加入Cu元素，控制在標(biāo)準(zhǔn)的上線，少量的Cu與主要強(qiáng)化成分S1、Mg結(jié)合，使力學(xué)性能顯著提高，可使力學(xué)性能接近硬鋁的性能，Cu又可中和Ti對(duì)導(dǎo)電率的不良影響；由于鑄造過(guò)程中Fe元素的不可控制性，使Mn元素控制在上線，Mn參與強(qiáng)化作用，又可消除Fe的不良影響并可細(xì)化晶粒，使6082合金組織均勻、綜合性能提高，按照上述原則配制的化學(xué)成分，使大規(guī)格棒材合格率穩(wěn)定在93%以上。步驟(2)均火制度中冷卻方式為大風(fēng)冷卻至200°C加水冷降溫，實(shí)現(xiàn)快速冷卻，保證強(qiáng)化元素最大程度固溶，減少工序等待時(shí)間在24小時(shí)以上，提高生產(chǎn)效率，并且風(fēng)冷加水冷的降溫方式，可以減少或消除Fe元素對(duì)加工制品氧化后的不良影響，使高強(qiáng)高導(dǎo)電率大規(guī)格棒材加工成各種電力元?dú)饧蟊砻娼?jīng)各種氧化或涂層處理后光澤美觀、無(wú)暗紋、暗線，既保證使用性能又提高審美感；步驟
(3)的擠壓速度可以保證出口溫度，在線穿水冷卻保證淬火效果，保證力學(xué)性能合格，在線淬火與離線淬火比較能夠減少變形，步驟(4)使拉伸率在1.5~2.0%之間，減少拉伸率變化大引起的尺寸不均，保證持續(xù)供貨過(guò)程中尺寸散差小，在線淬火與離線淬火比較可以減少打頭、吊掛、離線淬火升溫、保溫等時(shí)間，每批減少工序時(shí)間在10小時(shí)以上；通過(guò)以上措施，可以實(shí)現(xiàn)6082高強(qiáng)高導(dǎo)電率要求，使抗拉強(qiáng)度> 345MPa,屈服強(qiáng)度> 290MPa，伸長(zhǎng)率≤15%，布氏硬度≤10HB,電導(dǎo)率≤26.3MS/m ;國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求:抗拉強(qiáng)度≤31OMPa,屈服強(qiáng)度≤260MPa，伸長(zhǎng)率≤8%，布氏硬度≤95HB,電導(dǎo)率≤26.0MS/m。
[0025]實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是，步驟(1)中采用的六號(hào)鋁合金圓鑄錠，精煉程度達(dá)到一級(jí)氧化膜要求，沒(méi)有金屬化合物偏析，Mg:Si不是按照1.73:1的原則，而是使Si過(guò)剩，過(guò)剩的Si可以提高硬度及強(qiáng)度，在融化后一次扒渣、熔煉爐精煉后一次扒渣、保溫爐精煉后一次扒渣；熔煉爐精煉后一次除氣、保溫爐精煉后一次除氣，保溫爐精煉后在進(jìn)行一次除氣機(jī)除氣。精煉程度達(dá)到一級(jí)氧化膜要求，沒(méi)有金屬與非金屬化合物偏析，保證熔體質(zhì)量，其他步驟及參數(shù)與實(shí)施例1相同。
[0026]實(shí)施例3
本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是，步驟(2)中毛料均質(zhì)，加熱溫度:560°C，保溫10小時(shí)以上，冷卻方式:空氣中自然冷卻，低倍檢查氧化膜，檢查化合物偏析，滿(mǎn)足一級(jí)氧化膜要求，其他步驟及參數(shù)與實(shí)施例1相同。
[0027]均火制度中冷卻方式為大風(fēng)冷卻至200°C加水冷降溫，實(shí)現(xiàn)快速冷卻，保證強(qiáng)化元素最大程度固溶，減少工序等待時(shí)間在24小時(shí)以上，提聞生廣效率，并且聞強(qiáng)聞導(dǎo)電率厚壁管材加工成型后表面經(jīng)各種氧化或涂層處理后光澤美觀、無(wú)暗紋、暗線，既保證使用性能又提高審美感;低倍檢查氧化膜可以保證鑄錠內(nèi)部質(zhì)量，防止因氧化膜引起的管材強(qiáng)度降低。
[0028]實(shí)施例4
本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是，步驟(3)中將制備的六號(hào)鋁合金圓鑄錠加熱到540°C，迅速裝入擠壓筒，擠壓速度2.5M/min,保證淬火溫度520°C以上，穿水冷卻(穿水冷卻是使擠壓產(chǎn)品穿過(guò)一個(gè)水槽)，淬火速度330~350°C，淬火冷卻速度360°C /分以上，其他步驟及參數(shù)與實(shí)施例1相同。高強(qiáng)高導(dǎo)電率厚壁管材，高溫慢速可以保證焊合質(zhì)量，經(jīng)多次試驗(yàn)，鑄錠加熱溫度在540°C時(shí)，擠壓速度2.5M/min，焊合質(zhì)量好，6082合金元素較多，對(duì)淬火敏感性較大，必須保證淬火溫度520°C，并快速冷卻，冷卻速度保證360°C /分以上，這樣可以使組織均勻，達(dá)到強(qiáng)度高、塑性好、電導(dǎo)率高、焊合好的目的。
[0029]實(shí)施例5
本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是，步驟(4)中將鋁合金厚壁管材張力拉伸，拉伸率1.5%，然后時(shí)效，時(shí)效溫度195°C，金屬保溫14小時(shí)，出時(shí)效爐，力學(xué)性能達(dá)到328MPa，電導(dǎo)率達(dá)到55.58%IACS，其他步驟及參數(shù)與實(shí)施例1相同。張力拉伸控制在1.5%，既可以消除淬火應(yīng)力又控制在不使內(nèi)部組織粗化。過(guò)時(shí)效制度:時(shí)效溫度195°C，金屬保溫14小時(shí)，可以保證電導(dǎo)率達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求或高于標(biāo)準(zhǔn)。
[0030]實(shí)施例6
本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是，低倍檢查氧化膜和化合物偏析，其他步驟及參數(shù)與實(shí)施例I相同。
[0031] 現(xiàn)有擠壓材料不檢查氧化膜和化合物偏析，重要件并且簡(jiǎn)單截面做探傷，此高強(qiáng)高導(dǎo)電率厚壁管材可以探傷，但探傷工序時(shí)間較長(zhǎng)，使生產(chǎn)周期延長(zhǎng)生產(chǎn)成本增加較多，因此增加低倍檢查氧化膜和化合物偏析，用抽檢檢查發(fā)現(xiàn)冶金組織缺陷，目的是為了保證冶金組織質(zhì)量。
【權(quán)利要求】
1.一種電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)鑄造鋁合金鑄錠，鋁合金鑄錠中元素的質(zhì)量百分比如下:Si為0.7%~1.3%，F(xiàn)e為≤ 0.50%, Cu 為≤ 0.10%, Mn 為 0.4% ~1.0%, Mg 為 0.6% ~1.2%, Cr 為≤ 0.25%, Zn 為(0.20%, Ti為≤0.10%單個(gè)雜質(zhì)≤0.05%，合計(jì)雜質(zhì)≤0.15%，其余為Al ； (2)切毛料、均質(zhì)處理； (3)擠壓鋁合金厚壁管材、在線淬火； (4)鋁合金厚壁管材張力拉伸后時(shí)效處理； (5)鋁合金厚壁管材取樣、檢查、包裝 。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，步驟(1)中鑄造的鋁合金鑄錠為六系鋁合金圓鑄錠，規(guī)格為Φ320πιπιΧ4000mm或規(guī)格為 Φ 380mm X 4000mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，步驟(2)切毛料具體為:鋁合金圓鑄錠車(chē)皮、切頭、切尾、取低倍、化學(xué)成分、切毛料，毛料規(guī)格為:Φ308ι?πιΧ550 ~1200mm 或 Φ 368mmX 650 ~1450mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，步驟(2)中均質(zhì)處理具體為:毛料均質(zhì)，加熱溫度:550-560°C，保溫9小時(shí)以上，風(fēng)冷+水冷降溫至室溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，步驟(3)中擠壓鋁合金厚壁管材具體為，擠壓在36MN或55MN擠壓機(jī)上進(jìn)行，鑄錠加熱溫度500-540°C，擠壓溫度500-530°C，出口溫度515_530°C，擠壓速度3±0.5m/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，步驟(3)中擠壓鋁合金厚壁管材后進(jìn)行淬火，淬火溫度515-530°C，淬火速度350-380 0C / 分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，步驟(4)中張力拉伸，拉伸率1.5~3.0%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備用高強(qiáng)高導(dǎo)電率鋁合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，步驟(4)中鋁合金厚壁管材時(shí)效處理具體為:時(shí)效溫度165-195°C，金屬保溫8-12小時(shí)，出時(shí)效爐。
【文檔編號(hào)】C22F1/05GK104131200SQ201410393978
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】王呈剛, 宋微, 許輝, 張建忠, 蔡文宗, 蘇本顯 申請(qǐng)人:山東裕航特種合金裝備有限公司