導電率60%iacs中強度鋁合金線及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種導電率60%IACS中強度鋁合金線及其制造方法，屬于合金制造【技術(shù)領域】。合金元素重量百分比計配方比例：鐵0.16%-0.22%，硅0.24%-0.30%，鎂0.40%-0.48%，硼0.01%-0.02%，稀土元素0.08%-0.15%，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)品導電率≥60%IACS，抗拉強度≥230MPa的中強度鋁合金線。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；在線路運行過程中，降低線路損耗，節(jié)省施工費用，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利說明】導電率60%IACS中強度鋁合金線及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種導電率60%IACS中強度鋁合金線及其制造方法，具體地說是一種涉及中強度高導電率鋁合金電導體及其制造技術(shù)，屬于合金制造【技術(shù)領域】。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金導線的開發(fā)、應用已有80多年的歷史。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，鋁作為導體在電氣工業(yè)中被大量應用。世界上日本、法國、澳大利亞等都在大量開發(fā)應用中強度鋁合金線，其多半為非熱處理型鋁合金，主要優(yōu)點是生產(chǎn)工藝簡便，成本低，導電率較好(58.5-59%IACS)，強度為24(T255MPa。延伸率1.5^3.0%。近年來我國在電力建設中貫徹采用“兩型三新”產(chǎn)品與技術(shù)，中強度全鋁合金絞線得以應用。但目前我國大量使用的中強度鋁合金線種LHA3，鋁合金導電率分別為58.5%IACS，強度在 230~250MPa。
[0003]中國專利CN102041418A公布了一種制造57%導電率的中強度鋁合金線方法，盡管強度大于245MPa，但其導電率僅為57% IACS。與普通硬鋁61% IACS有較大的差距，若在線路中推廣應用，勢必導致輸電線路較大的電能損耗。
[0004]中國專利CN201110030978.9公布了一種制造59%導電率的中強度鋁合金線方法，引入0.02、.04%銅元素，限制導電率的進一步提升；工藝處理中熱處理溫度較高200^2200C，需要較大的能耗 。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種能導電率60%IACS以上、工藝寬容性更好的中強度鋁合金線；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，一種導電率60%IACS中強度鋁合金線，按重量百分比計配方比例如下:鐵 0.16%-0.22%，硅 0.24%-0.30%，鎂 0.40%-0.48%，硼 0.01%-0.02%，稀土元素0.08%-0.15%，其余為鋁。
[0007]所述鋁合金線直徑≤4.0mm,抗拉強度≤230MPa ；4.0 >直徑≤3.0mm,抗拉強度≤240MPa ;單線直徑< 3.0_，抗拉強度≤250MPa ;導電率≤60%IACS ;延伸率≤3.5%。
[0008]所述稀土元素主要為鈰和鑭，其中鈰0.036%-0.085%,鑭0.023%_0.052%,其量為其它混合稀土元素。
[0009]導電率60%IACS中強度鋁合金線，步驟如下:
(I)材料選擇:按重量百分比計:
a、鋁錠:由鋁錠熔煉而成的鋁液中保證Si( 0.16% ；Fe ( 0.22% ；Cu ( 0.01% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余為鋁；
b、鋁鐵合金:Fe5% ；Si ^ 0.2% ；Cu ( 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤(λ 1% ;其它雜質(zhì)含量(0.03% ;其余為鋁；
C、鋁硅合金:Si 10% ；Fe ( 0.2% ；Cu ( 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤(λ 1% ;其它雜質(zhì)含量(0.03% ;其余為鋁；
d、鋁硼合金:B3% ；Si ( 0.2% ；Fe ( 0.4% ；Cu ( 0.1% ;其他余每鐘雜質(zhì)含量≥0.03% ；其余為鋁；
e、稀土鋁合金:Re10% ；Si ( 0.2% ；Fe ( 0.25% ；Cu ( 0.01% ;其它雜質(zhì)含量≥ 0.03% ；其余為鋁；其中稀土合金為富鈰稀土，稀土元素含量中Ce ^ 45%，La ^ 20% ；
f、鎂錠:Si( 0.005% ；Fe ( 0.004% ；Cu ( 0.003% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它雜質(zhì)含量< 0.03% ;其余為鎂；
(2)鋁液熔煉:按重量份計:取步驟(1)選擇的鋁錠95.5-96.5份、鋁鐵合金0.06-0.15份、鋁硅合金1.25-1.54份、稀土鋁合金0.7-1.54份，均勻加入熔鋁爐中進行熔化；鋁硼合金0.35%-0.45%，從熔鋁爐至保溫爐淌槽內(nèi)連續(xù)均勻加入；
鋁液熔化結(jié)束，將保溫爐中的鋁液溫度控制在730-750°C，當鋁液溫度穩(wěn)定730-750°C時加鎂錠0.41-0.50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 0.24%-0.30%，鎂 0.40%-0.48%，硼 0.01%-0.02%，稀土元素 0.08%-0.15%，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、立即對鋁液進行精煉處理；用高純氮氣為載體，用不銹鋼管往保溫爐底部鋁液中吹入用量為爐料總量0.1-0.5%的精煉劑，控制氮 氣流量，讓鋁液微微沸騰為度；所述氮氣流速為0.7-lm3/h，充氮氣時間為5-10min ；
(5)扒渣:鋁液進行凈化處理結(jié)束后，控制溫度在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，對鋁溶液進行保溫靜置處理，靜置保溫的溫度為730-7500C，時間> 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)淌槽進入除氣箱，除氣箱傳動系統(tǒng)帶動石墨轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)運動，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)晶輪啟動連軋機進行水平澆鑄，澆鑄溫度為690-710°C，水平澆鑄機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，將鋁合金錠的進軋溫度控制在480-530°C的范圍內(nèi)；鋁合金桿的出軋溫度在300°C以上，軋制成型的鋁合金桿要立即進行淬火處理；
(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收線；
b、強化處理:對其進行時效處理軋制的鋁合金桿進行熱強化處理，溫度控制在150-180°C，時效時間4-6小時取出；
C、鋁線拉撥:將經(jīng)強化處理的鋁合金桿強度在拉制道次配模中拉撥，延伸率控制在
1.2-1.32之間，根據(jù)不同的線徑進行合理配模；
d、時效處理:拉制的鋁合金線進行時效強化，時效溫度160-190°C，時效時間5-8小時，即得到產(chǎn)品導電率60%IACS中強度鋁合金線。
[0010]所述高純氮氣的含氮率為99.99%及以上。
[0011]步驟(4)所述精煉劑配方按重量份計如下:18-22份的氟化鈣、32-36份的氯化鉀、8-12份的六氯甲烷、5-6份的氟硼酸鉀、12-16份的氟化鎂、10-15份的木炭粉混合而成。
[0012]步驟(8)所述陶瓷纖維過濾板為40pp陶瓷過濾板。
[0013]步驟(2)中，當鋁錠的熔煉結(jié)束時，鋁硼合金仍未溶解完，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。
[0014]步驟(2)中，加入鎂錠時，將鎂錠應切割成小塊，分4-8批放入鐘罩中，在爐內(nèi)稍加預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。
[0015]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)。
[0016]本發(fā)明的鋁合金線添加為富鈰稀土，可以細化晶粒，提高抗拉強度，改善鋁合金線的導電性能，可制得直徑≥4.0mm，抗拉強度≥230MPa ;4.0 >直徑≥3.0mm，抗拉強度≥240MPa ;單線直徑< 3.0mm，抗拉強度≥250MPa，導電率≥60%IACS，延伸率≥3.5%的中強度鋁合金線。
[0017]將鋁合金錠的進軋溫度控制在480_530°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。
[0018]軋制成型的鋁合金桿要立即進行淬火處理，提高各元素在鋁中的固溶度。
[0019]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在控制鐵、硅、鎂合金元素的基礎上，添加稀土元素優(yōu)化，可細化晶粒，減少二次枝晶間距，同時可減少鋁合金的氣體和夾雜，并使夾雜相趨于球化；稀土元加入的可促進Mg5Si6、Mg2Si等合金強化相的析出，能進一步提高合金的強度和導電性能。
[0020]本發(fā)明生產(chǎn)工藝中經(jīng)過硼化、精煉，時效等工藝處理，可制得直徑≥4.0mm，抗拉強度≥230MPa ；4.0 >直徑≥3.0mm，抗拉強度≥240MPa;單線直徑< 3.0mm，抗拉強度≥250MPa，導電率≥60%IACS,延伸率≥3.5%的中強度鋁合金線。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；在線路運行過程中，降低線路損耗，節(jié)省施工費用，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
[0022]圖2本發(fā)明設備圖。[0023]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；9、繞桿裝置。
【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0025]實施例1
一種導電率60%IACS中強度鋁合金線，按重量百分比計配方比例如下:鐵0.16%，硅0.24%，鎂0.40%,硼0.01%,稀土元素0.08%,其余為鋁。
[0026]所述稀土元素主要為鈰和鑭，其中鈰0.036%-0.085%,鑭0.023%_0.052%,其量為
其它混合稀土元素。
[0027]導電率60%IACS中強度鋁合金線，步驟如下:
(1)材料選擇:按重量百分比計:
a、鋁錠:選用7 噸牌號 A199.60 的鋁錠，S1-0.14% ；Fe 0.18% ；Cu 0.009% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余為鋁；
b、鋁鐵合金:鋁鐵合金10kg, Fe 5% ；Si 0.17% ；Cu 0.006% ；Ti+Mn+Cr+V 0.025% ;其它雜質(zhì)含量< 0.03% ;其余為鋁；
C、鋁硅合金:鋁硅合金 105kg, Si 10% ；Fe 0.18% ；Cu 0.004% ；Ti+Mn+Cr+V 0.054% ;其它雜質(zhì)含量< 0.03% ;其余為鋁；
d、鋁硼合金:鋁硼合金30kg,B 3% ；Si 0.16% ；Fe 0.22% ；Cu 0.01% ;其他余每鐘雜質(zhì)含量< 0.03% ;其余為鋁；
e、稀土鋁合金:Re10% (Ce_5.2%、La_3.8%、Pr_0.5%、0.52% 為其它混合稀土)；Si0.14% ；Fe 0.22% ；Cu 0.006% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余為鋁；其中稀土合金為富鈰稀土，稀土元素含量中Ce≤45%，La≤20% ；
f、鎂錠:牌號Mg99.95 鎂錠 33kg, Si 0.0007% ；Fe 0.0015% ；Cu 0.002% ；Ti+Mn+Cr+V0.0001% ;其它雜質(zhì)含量< 0.03% ;其余為鎂；
(2)鋁液熔煉:取步驟(1)選擇的鋁錠、鋁鐵合金、鋁硅合金、稀土鋁合金，均勻加入熔鋁爐(3)中進行熔化；鋁硼合金從熔鋁爐(3)至保溫爐(2)的淌槽(I)內(nèi)連續(xù)均勻加入；
當鋁錠的熔煉結(jié)束時，鋁硼合金仍未溶解完，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；
鋁液熔化結(jié)束，將保溫爐中的鋁液溫度控制在735°C，當鋁液溫度穩(wěn)定735°C時加鎂錠33kg ;將鎂錠分4批放入鐘罩中，鎂錠應切割成小塊，在爐內(nèi)稍加預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。
[0028](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；從保溫爐中部進行取樣，進行鋁錢分析:Fe 0.187%, Si 0.291%, Mg 0.452%, B 0.017%, Re 0.148%,Ti+Mn+Cr+V 0.023%，其它雜質(zhì)含量< 0.03%，其余為鋁，滿足導電率60% IACS中強度鋁合金線組分要求。[0029](4)凈化處理:將步驟(3)所得鋁液溫度升溫至740°C、立即對鋁液進行精煉處理；用高純氮氣為載體，用不銹鋼管往保溫爐底部鋁液中吹入用量為爐料總量12kg的精煉劑，控制氮氣流量，讓鋁液微微沸騰為度；所述氮氣流速為0.7mVh,充氮氣時間為IOmin ；
(5)扒渣:鋁液進行凈化處理結(jié)束后，控制溫度在750°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，對鋁溶液進行保溫靜置處理，靜置保溫的溫度為745°C，時間25min，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)啟動連軋機(8)進行水平澆鑄，澆鑄溫度為690-710°C，水平澆鑄機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)澆鑄再冷卻成鋁合金錠； (10)鋁桿軋制:步驟 (9)鑄錠成型的鋁合金錠通過中頻加熱器(7)，將鋁合金錠的進軋溫度控制在510°C ;鋁合金桿的出軋溫度在360°C，軋制成型的鋁合金桿要立即進行淬火處理；
(11)鋁桿處理:
a、繞桿收線:對軋制后的鋁桿通過繞桿裝置(9)繞桿收線；
b、強化處理:對其進行時效處理軋制的鋁合金桿進行熱強化處理，溫度控制在150°C，時效時間6小時取出；鋁桿強度達到200MPa，導電率為56.7%IACS。
[0030]C、鋁線拉撥:將經(jīng)強化處理的鋁合金桿強度在拉制道次配模中拉撥，在拉絲機上將起成直徑為2.50mm,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。
[0031]d、時效處理:拉制的鋁合金線進行時效強化,時效溫度160°C,時效時間8小時，即得到產(chǎn)品導電率60%IACS中強度鋁合金線。
[0032]所述高純氮氣的含氮率為99.99%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]經(jīng)檢測鋁合金線性能:直徑2.50mm單線:單線強度258~275MPa，導電率60.81~61.11% IACS，伸長率6-8% ;直徑3.22mm單線:單線強度245~263MPa，導電率60.76~61.01%IACS,伸長率6.4-7.6% ;直徑4.53mm單線:單線強度237~253MPa，導電率60.62~60.95%IACS，伸長率 6-8%ο[0036]實施例2
一種導電率60%IACS中強度鋁合金線，按重量百分比計配方比例如下:鐵0.22%，硅0.30%,鎂0.48%，硼0.02%,稀土元素0.15%，其余為鋁。
[0037]所述稀土元素主要為鈰和鑭，其中鈰0.036%-0.085%,鑭0.023%_0.052%,其量為
其它混合稀土元素。
[0038]導電率60%IACS中強度鋁合金線，步驟如下:
(1)材料選擇:按重量百分比計: a、鋁錠:7噸牌號A199.70的鋁錠，由鋁錠熔煉而成的鋁液中保證Si 0.08% ；Fe0.15% ；Cu 0.002% ；Ti+Mn+Cr+V 0.015% ;其它雜質(zhì)含量≤ 0.03% ;其余為鋁；
b、鋁鐵合金:鋁鐵合金5kg, Fe 5% ；Si 0.17% ；Cu 0.006% ；Ti+Mn+Cr+V 0.023% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余為鋁；
C、鋁硅合金:鋁硅合金 105kg, Si 10% ；Fe 0.17% ；Cu 0.004% ；Ti+Mn+Cr+V 0.045% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余為鋁；
d、鋁硼合金:鋁硼合金30kg,B 3% ；Si 0.16% ；Fe 0.22% ；Cu 0.01% ;其他余每鐘雜質(zhì)含量≤ 0.03% ;其余為鋁；
e、稀土鋁合金:稀土合金62kg，Re 10% (Ce 5.2%、La 3.8%、Pr 0.5%、0.52% 為其它混合稀土)；Si 0.0007% ；Fe 0.0015% ；Cu 0.002% ；Ti+Mn+Cr+V 0.0001% 其余為鋁；其中稀土合金為富鋪稀土，稀土元素含量中Ce≥45%, La≥20% ；
f、鎂錠:牌號Mg99.95 鎂錠 30kg，Si ≤ 0.005% ；Fe ≤ 0.004% ；Cu ≤ 0.003% ；Ti+Mn+Cr+V ≤ 0.02% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余為鎂；
(2)鋁液熔煉:取步驟(1)選擇的鋁錠、鋁鐵合金、鋁硅合金、稀土鋁合金，均勻加入熔鋁爐(3)中進行熔化；鋁硼合金從熔鋁爐(3)至保溫爐(2)的淌槽(I)內(nèi)連續(xù)均勻加入；
當鋁錠的熔煉結(jié)束時，鋁硼合金仍未溶解完，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；
鋁液熔化結(jié)束，將保溫爐中的鋁液溫度控制在735°C，當鋁液溫度穩(wěn)定735°C時加鎂錠30kg ;將鎂錠分5批放入鐘罩中，鎂錠應切割成小塊，在爐內(nèi)稍加預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。
[0039](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；進行鋁錢分析:Fe-0.213%, S1-0.292%, Mg-0.476%, B-0.018%, Re-0.0142%, Ti+Mn+Cr+V-0.0181%，其它雜質(zhì)含量< 0.03%，其余為鋁。滿足導電率60%IACS中強度鋁合金線組分要求。
[0040](4)凈化處理:將步驟(3)所得鋁液溫度升溫至740°C、立即對鋁液進行精煉處理；用高純氮氣為載體，用為載體用直徑18mm的不銹鋼管往保溫爐(2)底部鋁液中吹入用量為12kg的精煉劑，控制氮氣流量，讓鋁液微微沸騰為度；所述氮氣流速為lm3/h，充氮氣時間為5min ；
(5)扒渣:鋁液進行凈化處理結(jié)束后，控制溫度在750°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，對鋁溶液進行保溫靜置處理，靜置保溫的溫度為750°C，時間25min，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(1)進入除氣箱(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(8)進行水平澆鑄，澆鑄溫度為700°C，水平澆鑄機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，軋制成型的鋁合金桿要立即進行淬火處理；
(11)鋁桿處理:
a、繞桿收線:對軋制后的鋁桿通過繞桿裝置(9)繞桿收線；
b、強化處理:對其進行時效處理軋制的鋁合金桿進行熱強化處理，溫度控制在178°C，時效時間4小時取出；鋁桿強度達到196MPa，導電率為57.6%IACS。
[0041]C、鋁線拉撥:將經(jīng)強化處理的鋁合金桿強度在拉制道次配模中拉撥，在拉絲機上將起成直徑為2.50mm,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。
[0042]d、時效處理:拉制的鋁合金線進行時效強化,時效溫度187°C,時效時間5小時，即得到產(chǎn)品導電率60%IACS中強度鋁合金線。
[0043]所述高純氮氣的含氮率為99.99%及以上。
[0044]步驟(4)所述精煉劑配方按重量份計如下: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。
[0045]步驟(8)所述陶瓷纖維過濾板為40pp陶瓷過濾板。
[0046]經(jīng)檢測鋁合金線性能:直徑2.50mm單線:單線強度252~265MPa，導電率60.93~61.22% IACS,伸長率5.6-
7.2% ;直徑3.22mm單線:單線強度242~256MPa，導電率60.96~61.24% IACS,伸長率5.4-7.2% ;直徑4.53mm單線:單線強度233~245MPa，導電率61.18~61.35% IACS，伸長率 5.0-6.8%。
[0047]實施例3
一種導電率60%IACS中強度鋁合金線，按重量百分比計配方比例如下:鐵0.19%，硅0.27%，鎂0.44%，硼0.015%，稀土元素0.1%，其余為鋁。
[0048]所述稀土元素主要為鈰和鑭，其中鈰0.036%-0.085%,鑭0.023%_0.052%,其余其它稀土元素。
[0049]導電率60%IACS中強度鋁合金線，步驟如下:
(1)材料選擇:按重量百分比計:
a、鋁錠:由鋁錠熔煉而成的鋁液中保證Si( 0.16% ；Fe ( 0.22% ；Cu ( 0.01% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余為鋁；
b、鋁鐵合金:Fe5% ；Si ^ 0.2% ；Cu ( 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤(λ 1% ;其它雜質(zhì)含量(0.03% ;其余為鋁；
C、鋁硅合金:Si 10% ；Fe ( 0.2% ；Cu ( 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤(λ 1% ;其它雜質(zhì)含量(0.03% ;其余為鋁；
d、鋁硼合金:B3% ；Si ( 0.2% ；Fe ( 0.4% ；Cu ( 0.1% ;其他余每鐘雜質(zhì)含量≤0.03% ；其余為鋁；
e、稀土鋁合金:Re10% ；Si ( 0.2% ；Fe ( 0.25% ；Cu ( 0.01% ;其它雜質(zhì)含量≤ 0.03% ；其余為鋁；其中稀土合金為富鈰稀土，稀土元素含量中Ce ^ 45%，La ^ 20% ；
f、鎂錠:Si ( 0.005% ；Fe ( 0.004% ；Cu ( 0.003% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它雜質(zhì)含量< 0.03% ;其余為鎂；
(2)鋁液熔煉:按重量份計:取步驟(1)選擇的鋁錠96份、鋁鐵合金0.1份、鋁硅合金1.4份、稀土鋁合金1.3份，均勻加入熔鋁爐中進行熔化；鋁硼合金0.4份從熔鋁爐至保溫爐淌槽內(nèi)連續(xù)均勻加入；
當鋁錠的熔煉結(jié)束時，鋁硼合金仍未溶解完，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；
鋁液熔化結(jié)束，將保溫爐中的鋁液溫度控制在740°C，當鋁液溫度穩(wěn)定745°C時加鎂錠
0.48份；將鎂錠分8批放入鐘罩中，鎂錠應切割成小塊，在爐內(nèi)稍加預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。
[0050](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0.181%，硅
0.273%，鎂 0.441%，硼 0.0152%，稀土元素 0.115%，其余為鋁；
(4)凈化處理:將步驟(3)所得鋁液溫度升溫至740°C、立即對鋁液進行精煉處理；用高純氮氣為載體，用不銹鋼管往保溫爐底部鋁液中吹入用量為爐料總量0.4%的精煉劑，控制氮氣流量，讓鋁液微微沸騰為度；所述氮氣流速為0.85m3/h，充氮氣時間為8min ；
(5)扒渣:鋁液進行凈化處理結(jié)束后，控制溫度在740°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，對鋁溶液進行保溫靜置處理，靜置保溫的溫度為750°C，時間> 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)淌槽進入除氣箱，除氣箱傳動系統(tǒng)帶動石墨轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)運動，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)晶輪啟動連軋機進行水平澆鑄，澆鑄溫度為710°C，水平澆鑄機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，將鋁合金錠的進軋溫度控制在510°C的范圍內(nèi)；鋁合金桿的出軋溫度在300°C以上，軋制成型的鋁合金桿要立即進行淬火處理； (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收線；
b、強化處理:對其進行時效處理軋制的鋁合金桿進行熱強化處理，溫度控制在170°C，時效時間5小時取出；
C、鋁線拉撥:將經(jīng)強化處理的鋁合金桿強度在拉制道次配模中拉撥，延伸率控制在
1.2-1.32之間，根據(jù)不同的線徑進行合理配模；
d、時效處理:拉制的鋁合金線進行時效強化，時效溫度175°C，時效時間6小時，即得到產(chǎn)品導電率60%IACS中強度鋁合金線。
[0051]所述高純氮氣的含氮率為99.99%及以上。
[0052]步驟(4)所述精煉劑配方按重量份計如下:21份的氟化鈣、34份的氯化鉀、10份的六氯甲烷、6份的氟硼酸鉀、15份的氟化鎂、13份的木炭粉混合而成。
[0053]步驟(8)所述陶瓷纖維過濾板為40pp陶瓷過濾板。
[0054]本發(fā)明的鋁合金線添加為富鈰稀土，可以細化晶粒，提高抗拉強度，改善鋁合金線的導電性能，可制得直徑≥4.0mm，抗拉強度≥230MPa ;4.0 >直徑≥3.0mm，抗拉強度≥240MPa ;單線直徑< 3.0mm，抗拉強度≥250MPa，導電率≥60%IACS，延伸率≥3.5%的中強度鋁合金線。
[0055]將鋁合金錠的進軋溫度控制在480_530°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。
[0056]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，本領域技術(shù)人員在本說明書的指導下，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域用的線材產(chǎn)品，這些都在本發(fā)明的保護之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種導電率60%IACS中強度鋁合金線，其特征是按重量百分比計配方比例如下:鐵0.16%-0.22%,硅 0.24%-0.30%,鎂 0.40%-0.48%,硼 0.01%-0.02%,稀土元素 0.08%-0.15%,其余為招。
2.如權(quán)利要求1所述導電率60%IACS中強度鋁合金線，其特征是:所述鋁合金線直徑≤4.0mm,抗拉強≤230MPa ；4.0 >直徑≤3.0mm,抗拉強≤240MPa ;單線直徑< 3.0mm,抗拉強度≤250MPa ;導電率≤60%IACS ;延伸率≤3.5%。
3.如權(quán)利要求1所述導電率60%IACS中強度鋁合金線，其特征是:所述稀土元素為鈰和鑭，其中鈰0.036%-0.085%，鑭0.023%-0.052%,其量為其它混合稀土元素。
4.權(quán)利要求1所述導電率60%IACS中強度鋁合金線的制備方法，其特征是所述方法的步驟如下: (1)材料選擇:按重量百分比計: a、鋁錠:由鋁錠熔煉而成的鋁液中Si≤(λ16% ；Fe ( 0.22% ；Cu ( 0.01% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它雜質(zhì)含量≤0.03% ;其余為鋁； b、鋁鐵合金:Fe5% ；Si ( 0.2% ；Cu ( 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤(λ 1% ;其它雜質(zhì)含量(0.03% ;其余為鋁； C、鋁硅合金:Si 10% ；Fe ( 0.2% ；Cu ( 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤(λ 1% ;其它雜質(zhì)含量(0.03% ;其余為鋁； d、鋁硼合金:B3% ；Si ( 0.2% ；Fe ( 0.4% ；Cu ( 0.1% ;其他余每鐘雜質(zhì)含量≤0.03% ；其余為鋁；
e、稀土鋁合金:Re10% ；Si ( 0.2% ；Fe ( 0.25% ；Cu ( 0.01% ;其它雜質(zhì)含量≤ 0.03% ；其余為鋁；其中稀土為富鈰稀土，稀土元素含量中Ce ^ 45%，La ^ 20% ；
f、鎂錠:Si( 0.005% ；Fe ( 0.004% ；Cu ( 0.003% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它雜質(zhì)含量< 0.03% ;其余為鎂； (2)鋁液熔煉:按重量份計:取步驟(1)選擇的鋁錠95.5-96.5份、鋁鐵合金0.06-0.15份、鋁硅合金1.25-1.54份、稀土鋁合金0.7-1.54份，均勻加入熔鋁爐中進行熔化；鋁硼合金0.35-0.45份從熔鋁爐至保溫爐淌槽內(nèi)連續(xù)均勻加入； 鋁液熔化結(jié)束，將保溫爐中的鋁液溫度控制在730-750°C，當鋁液溫度穩(wěn)定730-750°C時加鎂錠0.41-0.50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 0.24%-0.30%，鎂 0.40%-0.48%，硼 0.01%-0.02%，稀土元素 0.08%-0.15%，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、立即對鋁液進行精煉處理；用高純氮氣為載體，用不銹鋼管往保溫爐底部鋁液中吹入用量為爐料總量0.1-0.5%的精煉劑，控制氮氣流量，讓鋁液微微沸騰為度；所述氮氣流速為0.7-lm3/h，充氮氣時間為5-10min ； (5)扒渣:鋁液進行凈化處理結(jié)束后，控制溫度在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，對鋁溶液進行保溫靜置處理，靜置保溫的溫度為730-750°C，時間> 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)淌槽進入除氣箱，除氣箱傳動系統(tǒng)帶動石墨轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)運動，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)晶輪啟動連軋機進行水平澆鑄，澆鑄溫度為690-710°C，水平澆鑄機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，將鋁合金錠的進軋溫度控制在480-530°C的范圍內(nèi)；鋁合金桿的出軋溫度在300°C以上，軋制成型的鋁合金桿要立即進行淬火處理； (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收線； b、強化處理:對其進行時效處理軋制的鋁合金桿進行熱強化處理，溫度控制在150-180°C，時效時間4-6小時取出； C、鋁線拉撥:將經(jīng)強化處理·的鋁合金桿強度在拉制道次配模中拉撥，延伸率控制在·1.2-1.32之間，根據(jù)不同的線徑進行合理配模； d、時效處理:拉制的鋁合金線進行時效強化，時效溫度160-190°C，時效時間5-8小時，即得到產(chǎn)品導電率60%IACS中強度鋁合金線。
5.如權(quán)利要求4所述導電率60%IACS中強度鋁合金線的制備方法，其特征是:所述高純氮氣的含氮率為99.99%及以上。
6.如權(quán)利要求4所述導電率60%IACS中強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份計如下:18-22份的氟化鈣、32-36份的氯化鉀、8_12份的六氯甲烷、5-6份的氟硼酸鉀、12-16份的氟化鎂、10-15份的木炭粉混合而成。
7.如權(quán)利要求4所述導電率60%IACS中強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。
8.如權(quán)利要求4所述導電率60%IACS中強度鋁合金線的制備方法，其特征是:步驟(2)中，當鋁錠的熔煉結(jié)束時，鋁硼合金仍未溶解完，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。
9.如權(quán)利要求4所述導電率60%IACS中強度鋁合金線的制備方法，其特征是:步驟(2)中，加入鎂錠時，將鎂錠應切割成小塊，分4-8批放入鐘罩中，在爐內(nèi)稍加預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】H01B13/00GK103820685SQ201410057841
【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