一種含有硼的鐵鋁合金絲及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵鋁合金絲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含有硼的鐵鋁合金絲及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]80年代初，中國(guó)的鋁導(dǎo)體電纜用量激增，甚至小規(guī)格的建筑電纜也采用鋁導(dǎo)體。由于鋁成本低，來(lái)源廣，用純鋁制造的鋁芯電纜使用廣泛。然而由于純鋁導(dǎo)體蠕變性和連接性能比較差，在接頭處容易發(fā)生氧化和松動(dòng)，造成火災(zāi)、停電等事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)純鋁電纜故障率為銅芯電纜的50倍。90年代后，鋁芯電纜的使用量逐漸減少，除西北地區(qū)還在使用鋁芯電纜外，發(fā)達(dá)地區(qū)基本上不采用鋁芯電纜，而開(kāi)始采用銅芯電纜。銅芯電纜安全性和過(guò)載能力都比較強(qiáng)，使用穩(wěn)定，但是銅芯電纜價(jià)格高，給企業(yè)和客戶帶來(lái)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。中國(guó)銅資源匱乏，電纜行業(yè)用銅65%以上依賴進(jìn)口。鐵鋁合金絲改變了現(xiàn)有純鋁絲的缺點(diǎn)，替代了銅絲用于電線電纜行業(yè)。然而現(xiàn)有的鋁合金絲抗拉強(qiáng)度普遍偏低、斷裂伸長(zhǎng)率有限，蠕變性及耐腐蝕性能不高，難以滿足人們對(duì)鐵鋁合金電纜越來(lái)越高的使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中鋁絲存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種含有硼的鐵鋁合金絲及其制造方法，彌補(bǔ)鋁絲的不足，提高了單絲的抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、耐彎折性能、蠕變性能、耐腐蝕性能等。能夠保證在高溫和過(guò)載情況下電纜連接處的可靠性。安全替代銅絲，用于電線電纜行業(yè)。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0005]一種含有硼的鐵鋁合金絲，按重量百分比計(jì)，其組分為:硅:0.03%?0.08%，鐵:
0.4%?1.3%，銅:0.005%?0.01%，鋅:0.001%?0.1 %，硼:0.01%?0.05%，錳、釩、鉻、鈦四種元素總含量:0.01%?0.04%，鎂:0.001%?0.03%，其余為鋁，其余雜質(zhì)的總和不超過(guò)0.10%，單個(gè)雜質(zhì)不超過(guò)0.03%。
[0006]優(yōu)選地，所述硼元素的重量百分比為0.02%?0.03%。
[0007]優(yōu)選地，所述錳、釩、鉻、鈦四種元素總含量的重量百分比:0.01%?0.02%。
[0008]優(yōu)選地，所述鐵元素的重量百分比為0.5%?0.?%。
[0009]優(yōu)選地，所述鋁元素的重量百分比為98.8%?99.1%。
[0010]制造上述的鐵鋁合金絲的方法包括以下制作步驟:
[0011](I)配料:按照鐵鋁合金絲的配方，配齊各類材料。
[0012](2)烘爐:生產(chǎn)前停爐時(shí)間不超過(guò)12小時(shí)的，熔爐烘烤時(shí)間為10分鐘，如果停爐時(shí)間超過(guò)20小時(shí)，應(yīng)烘爐15分鐘。為確保鋁錠熔化，同時(shí)防止?fàn)t溫過(guò)高造成鋁燒損過(guò)大或鋁水過(guò)熱，爐膛溫度控制在1100°C?1200°C。
[0013](3)熔化:在熔爐內(nèi)溫度達(dá)到1100°C?1200°C時(shí)，在維持小火情況下，迅速將鋁錠和鐵鋁合金錠加入熔爐。鋁錠和鐵鋁合金錠正常熔化時(shí)，爐內(nèi)火焰為桔紅色，爐內(nèi)保持微還原性，以減少燒損。鋁水熔化后，注意出水口工作狀態(tài)，并保持鋁水溫度在720°C?740°C之間。
[0014](4)精煉:鋁水轉(zhuǎn)入保溫爐過(guò)程中，當(dāng)保溫爐中鋁水高度達(dá)到爐高的一半時(shí)，在鋁水中加入硼鋁合金塊。鋁水進(jìn)入保溫爐過(guò)程中，控制爐內(nèi)鋁水溫度在730°C?750°C之間。熔化過(guò)程中的鋁液不可避免的受到污染，如氧化、吸氣、混入雜質(zhì)等，這些都是造成合金桿機(jī)械性能和電性能變壞的根本原因，因此當(dāng)保溫爐內(nèi)鋁水裝滿后，加入精煉劑進(jìn)行精煉，精煉劑應(yīng)均勻加在鋁液中。由于熔化爐在熔化金屬時(shí)并沒(méi)有混合攪拌的作用，所以不能使鐵鋁合金和硼鋁合金均勻分散在鋁液中，因此在精煉過(guò)程中應(yīng)采用電磁攪拌裝置攪拌20?40分鐘，使鋁水內(nèi)各成分均勻。精煉結(jié)束后將鋁水表面浮渣扒出，扒渣一定要干凈，不允許有殘留。扒渣工作結(jié)束后，將鋁水靜置20?40分鐘，進(jìn)行爐前化學(xué)成分分析，符合配方要求后，即可放鋁水澆鑄軋桿。
[0015](5)澆鑄:在澆鑄軋桿前，控制保溫爐鋁水的溫度，保證澆鑄時(shí)鋁液溫度在690°C?720°C之間，澆鑄后保證合金條離開(kāi)結(jié)晶輪溫度在480°C?520°C之間。
[0016](6)軋制:步驟(5)中的合金條進(jìn)入軋機(jī)的初軋溫度控制在不低于480°C，冷卻潤(rùn)滑液的溫度控制在30°C?50°C之間，乳制壓力保持在0.1MPa?0.3MPa，在正常情況下，保持終軋溫度在300°C?330°C之間，以保證鋁合金桿的機(jī)械性能滿足拉制要求。
[0017](7)拉絲:步驟(6)中軋制成的鐵鋁合金桿存放24小時(shí)后，進(jìn)入拉絲工序，拉制成1.35mm?4.0mm的硬鋁合金絲，拉絲時(shí)應(yīng)保證硬鋁合金絲過(guò)每道模具時(shí)都能充分的潤(rùn)滑冷卻，保證成品絲外觀光亮；
[0018](8)熱處理:將步驟(7)中的硬鋁合金絲放入退火爐中，在360°C?390°C溫度下，保溫3-5小時(shí)，制得軟鋁合金絲。
[0019]優(yōu)選地，步驟(8)中所述的鐵鋁合金絲的退火溫度為350°C?390°C。
[0020]所述精煉劑由氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KCl)、冰晶石(Na3AlF6)按30: 40: 30比例構(gòu)成，精煉劑使用重量為鋁水重量的0.3%?0.5%。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的鐵鋁合金絲由于鐵元素的加入，合金絲退火后的抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率顯著提高，合金絲的蠕變性能基本與銅絲相當(dāng)。應(yīng)用于電纜導(dǎo)體時(shí)，電纜有更好的彎曲性能和連接可靠性能，提高了電纜使用的穩(wěn)定性。鐵含量在0.4%?
1.3 %范圍內(nèi)能保證合金絲的機(jī)械性能和電性能，含量太低起不到強(qiáng)化作用，含量太高，合金絲的電阻率偏大，影響經(jīng)濟(jì)性能。
[0022]本發(fā)明將硅含量控制在0.03%?0.08%，硅含量超過(guò)0.9%時(shí)對(duì)合金絲的電阻率和機(jī)械性能影響比較大，需要加入稀土進(jìn)行處理，以改善合金組織，同時(shí)也增加了材料成本。
[0023]本發(fā)明將硼加入鋁中，在澆鑄階段能起到增加結(jié)晶核作用，防止因結(jié)晶核減少，而造成晶粒粗大。硼在鋁中可以降低釩、錳、鈦、鉻四種微量雜質(zhì)對(duì)電阻率的影響，若該四種微量元素含量之和大于0.01%，則電阻率會(huì)超標(biāo)，當(dāng)四種元素之和大于0.04%時(shí)，即使加入硼元素，降低電阻率的作用也不明顯，四種元素含量越大，需加入的硼越多。實(shí)踐證明硼元素的加入使合金絲的電阻率能降低0.7%。
[0024]本發(fā)明將釩、錳、鈦、鉻四種微量雜質(zhì)含量控制在0.04%范圍內(nèi)，保證了硼化處理的效果，又能滿足經(jīng)濟(jì)實(shí)用性的要求。
[0025]本發(fā)明所用鋁錠為工業(yè)用AL99.70純鋁錠，合金絲中鋁含量控制在98.8 %?99.1%，保證合金絲的電阻率不高于0.02800 Ω ^mmVm,同時(shí)也能保證合金絲的機(jī)械性能達(dá)到使用要求。
[0026]另外，本發(fā)明提供的制造鐵鋁合金絲的方法，通過(guò)對(duì)熔化工序、精煉工序、澆鑄工序、連續(xù)軋制工序及退火工序中各工序溫度和時(shí)間的控制及對(duì)合金材料的加入時(shí)機(jī)的控制，保證了鐵鋁合金絲在生產(chǎn)過(guò)程中燒損少、機(jī)械性能優(yōu)良?？傊?，本發(fā)明的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)捷，成本適中，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0028]實(shí)施例一:
[0029]一種含有硼的鐵鋁合金絲，該合金絲的各組分所占重量百分比為:硅:0.08%，鐵:0.55%,銅:0.005 %,鋅:0.002 %,硼:0.025 %，錳、釩、鉻、鈦四種元素的總含量:0.015%，鎂:0.001%，其余為鋁。
[0030]按上述配料制作本鐵鋁合金絲采用以下步驟:
[0031](I)配料:按照鐵鋁合金絲的配方，配齊各類材料；
[0032](2)烘爐:熔爐烘烤10分鐘，保證爐膛溫度1100°C ;
[0033](3)熔化:在熔爐內(nèi)溫度達(dá)到1100°C時(shí)，在維持小火情況下，迅速將鋁錠和鐵鋁合金錠加入熔爐，使鋁水溫度達(dá)720°C ；
[0034](4)精煉:在保溫爐中鋁水高度達(dá)到爐高的一半時(shí)，加入硼鋁合金塊，并將爐內(nèi)鋁水溫度加熱至740°C，待保溫爐內(nèi)鋁水裝滿后，加入精煉劑進(jìn)行精煉，精煉過(guò)程中采用電磁攪拌裝置攪拌20分鐘，精煉結(jié)束后將鋁水表面浮渣扒出，扒渣工作結(jié)束后，鋁水靜置40分