專利名稱:一種節(jié)能懸垂線夾的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力金具，尤其涉及一種節(jié)能懸垂線夾。
背景技術(shù)：
隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展，輸送電容量大幅增加，對輸電線路中的懸垂線夾在輸電過程中消耗能量的問題逐漸引起人們的關(guān)注。由于現(xiàn)有的懸垂線夾一般用可鍛鑄鐵和Q235鋼材鐵磁性材料制成。當(dāng)導(dǎo)線中通過交變電流，在懸垂線夾上便形成一個閉合的磁回路，鐵磁物質(zhì)在交變磁場作用下反復(fù)磁化，其磁感應(yīng)強度的變化總是滯后于磁場強度的變化(即磁滯現(xiàn)象)。在反復(fù)磁化的過程中，由于磁疇的反復(fù)轉(zhuǎn)向，鐵磁物質(zhì)內(nèi)部的分子摩擦發(fā)熱而造成能量損耗，這種構(gòu)成閉合回路的電力金具在反復(fù)磁化過程中，因為磁疇反復(fù)轉(zhuǎn)向?qū)е碌墓β蕮p耗，就是所謂的磁滯損耗。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，這一交變磁場在懸垂線夾內(nèi)部也會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流(即渦流)，由于鋼鐵材料電阻的存在，必然產(chǎn)生有功功率損耗，即渦流損耗。根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律，在懸垂線夾內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與輸電線路的電流大小成正比，與材料的相對磁導(dǎo)率μr的大小成正比，與金具的厚度成正比。傳統(tǒng)的可鍛鑄鐵、Q235鋼制電力金具材料的相對磁導(dǎo)率大，存在磁滯渦流現(xiàn)象，在輸電線路上產(chǎn)生較大的磁滯和渦流損耗。
國內(nèi)外已有一些文獻介紹了可鍛鑄鐵及鋼材制造的懸垂線夾能量損耗的研究結(jié)果，如英國曼徹斯大學(xué)、美國O、B公司；國內(nèi)清華大學(xué)、國網(wǎng)公司電力建設(shè)研究所等單位都開展了實驗測試工作，從測試結(jié)果來看，基本相似，可鍛鑄鐵懸垂線夾與電流相關(guān)的功率損耗統(tǒng)計值見表1。
表1 可鍛鑄鐵懸垂線夾磁滯渦流功率損耗統(tǒng)計表
按表1所示，如果用XGU-3懸垂線夾，在環(huán)境溫度35℃，工作溫度60℃，用LGJ-185/10導(dǎo)線，載流量是350A，功率損耗為30W，也就是這一只線夾相當(dāng)于常年點了一只30W的照明燈，在線路上無形地、晝夜不停地消耗著能量。
我國地域遼闊，輸電線路很長，據(jù)中國電力年鑒發(fā)布，我國的220kV線路長度為102417km；110kV為162497km(1997年年鑒)；66kV為42214km；35kV為247390km(1995年年鑒)，按60％的額定負(fù)荷條件進行統(tǒng)計，全國高壓線路因可鍛鑄鐵懸垂線夾引起的電能損失為25684.1萬(kW·h)/年，在配電線路上的損失為8890.8萬(kW·h)/年，總計達34574.9萬(kW·h)/年，電價按0.4元/(kW·h)計算，電費的損失達13830萬元/年，盡管實際能耗會與估算有出入，但我們從這一保守的估算中，可以清楚看到可鍛鐵懸垂線夾的能耗大得驚人。由此看到，研制一種節(jié)能鋼材來制造電力金具的迫切性和現(xiàn)實的意義。
20世紀(jì)八十年代以后，由于材料工業(yè)的發(fā)展，高強度鋁合金得到了較為普遍的應(yīng)用和供應(yīng)，用鋁合金制造的懸垂線夾滿足了輸電線路對電力金具的機械強度要求，又是無磁材料，新建設(shè)的500kV超高壓線路，因同時需要考慮防電暈的要求，已普遍采用了高強度鋁合金金具。我國從五十年代就不斷建設(shè)220kV、110kV、66kV、35kV電壓等級的輸電線路，全國各種電壓等級的線路有如蜘蛛網(wǎng)，到處都有。如果將原有的可鍛鑄鐵及鋼材制造的金具都更換成高強度的鋁合金的，就需要數(shù)量很大的鋁合金，還要停電更換，每套金具售價也比原有金具高兩倍，這是不可能的。
現(xiàn)在不銹鋼也是不導(dǎo)磁的，常用的有1Cr18Ni9Ti、1Cr17Ni7、0Cr19Ni9等等，但由于價格比Q235普通碳素鋼高出10倍，，因此用其制造電力金具成本將大大地提高。

發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有懸垂線夾能量在輸電線路中損耗大的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種節(jié)能懸垂線夾。
為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案一種節(jié)能懸垂線夾，包括線夾主體、U形螺絲、壓條和掛板，所述的掛板通過開口銷固定設(shè)在線夾主體的兩側(cè)邊上，在掛板上方設(shè)有帶孔螺栓，所述的壓條通過U形螺絲固定在線夾主體的線槽上方，其中線夾主體、U形螺絲、壓條和掛板中至少有一個部件采用無磁鋼材料制成。
作為優(yōu)選，其中掛板和U形螺絲采用奧氏體無磁鋼材料制成。
作為優(yōu)選，所述的奧氏體無磁鋼按重量百分比含有錳20％～26％，鉻2％～10％，鋁1％～4％，碳0.18％～0.24％，稀土元素0.1％～0.2％，硫≤0.04％，磷≤0.04％，其余量為鐵。
作為再優(yōu)選，按重量百分比所述的奧氏體無磁鋼中錳的含量為20％～22％，鉻的含量為3％～4％，鋁的含量為1％～1.5％，碳的含量為0.2％～0.22％。
作為優(yōu)選，奧氏體無磁鋼中還含有硅0.17％～0.37％。
作為優(yōu)選，所述的復(fù)合稀土元素為鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔中的一種或多種。
作為再優(yōu)選，所述的復(fù)合稀土元素為鐠和釹中的一種或2種。
本發(fā)明由于采用了以上的技術(shù)方案，只對節(jié)能懸垂線夾的材料進行了改進，采用了奧氏體無磁鋼，隔斷了磁回路，消除或減少了電能損耗。掛板與線夾主體分體設(shè)置，在更換現(xiàn)有懸垂線夾時，只需要更換掛板和U形螺絲即可，也能達到有效隔斷磁回路，消除或減少了電能損耗，而不需要整體更換，大大節(jié)省了成本。
本發(fā)明所采用的奧氏體無磁鋼的主要化學(xué)成分的作用分析如下(1)錳、鋁、鉻，錳是主要合金元素，擴大奧氏體相區(qū)，穩(wěn)定奧氏體組織，提高合金強度。碳一定時，隨含錳量增加，鋼的組織逐漸從珠光體到馬氏體并進一步轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，但是鋼的加工硬化能力提高。控制好錳的含量，可以保證鑄態(tài)完全的奧氏體組織和穩(wěn)定的奧氏體，使得經(jīng)過適當(dāng)變形后不致引發(fā)大量的形變馬氏體出現(xiàn)。
除了脫氧要求加入少量的鋁外，鋁元素為非碳化物形成元素，一般均勻分布在基體中阻礙碳原子在奧氏體中的擴散，穩(wěn)定碳化物，同時易使奧氏體形成有序固溶體，增強γ-Fe原子的化學(xué)結(jié)合力，使γ-Fe原子移動激活力提高，增強奧氏體的穩(wěn)定性，抑制Fe-Mn基合金中γ-ε轉(zhuǎn)變，這對控制加工過程中由于形變馬氏體引起的磁導(dǎo)率和加工硬度非常重要。
鋁和鉻可以提高材料的耐腐蝕能力，在Fe-Mn基合金中加入鋁或鉻，可以提高材料的耐大氣腐蝕性能，特別是鉻的加入使材料的耐腐蝕能力大大的提高。
(2)碳、硅，碳既促進形成單相奧氏體組織，又可使固溶強化，降低材料的最大磁導(dǎo)率和磁飽和度。從Fe-Mn二元相圖可知，常溫時只有錳含量相當(dāng)高(超過30％)時才能得到單相奧氏體。而在二元合金中加入碳后，構(gòu)成的Fe-Mn-C三元合金在含有約1.0％的碳時，錳加入量只要9％～15％就可得到單相奧氏體組織。但當(dāng)碳含量較高時，鑄態(tài)組織中碳化物數(shù)量增加，在奧氏體晶界上形成連續(xù)和半連續(xù)網(wǎng)狀碳化物，大大削弱了晶間強度和鋼的塑性、韌性，嚴(yán)重時甚至使鋼的韌性降低為零。經(jīng)固溶處理后雖可使部分碳化物溶入奧氏體，但因鋼的碳含量高而必須提高固溶處理的溫度或延長熱處理的保溫時間。綜合考慮碳元素的利弊，采取適當(dāng)提高碳含量，允許組織中有少量的碳化物存在，這樣就可以使錳的加入量降低，而且可以使得到的奧氏體的穩(wěn)定性提高。
硅可固溶于奧氏體中，固溶強化。在鋼里加入少量的硅，提高材料的電阻率，以減少渦流。但是，硅可以降低碳在奧氏體中的溶解度，硅含量高時，鑄態(tài)組織中的碳化物數(shù)量增加，而且硅在高錳鋼結(jié)晶時有促使粗大枝晶形成的作用，并使鋼的晶粒粗化，降低材料機械性能。試驗中選擇碳含量0.18％～0.24％，硅含量在0.17％～0.37％為佳。
(3)硫、磷，硫、磷在通常范圍內(nèi)對鑄鋼的磁性影響不大，但含量較高時，由于大量共晶體的產(chǎn)生，會使磁導(dǎo)率有所提高，同時形成的磷共晶、硫化物等雜質(zhì)會降低材料力學(xué)性能，因此應(yīng)嚴(yán)格控制S≤0.04％，P≤0.04％為宜。
(4)復(fù)合稀土元素，可以細(xì)化晶粒、細(xì)化磁疇，降低渦流損耗，復(fù)合稀土元素在奧氏體錳鋼中具有較大的偏析系數(shù)，可加劇合金凝固時的成分過冷現(xiàn)象，促進樹枝晶的發(fā)展、熔斷、游離和增殖，提高其結(jié)晶形核率，有效地細(xì)化奧氏體晶粒。由于復(fù)合稀土元素的內(nèi)吸附作用，阻礙了碳原子的擴散，使奧氏體晶界上不易形成網(wǎng)狀碳化物，其晶體界上碳化物數(shù)量減少，碳化物形狀為團塊狀，因而鑄態(tài)組織中奧氏體內(nèi)固溶的碳量相對增加，且分布較為均勻，微觀組織的致密度增加，顯微缺陷減少。解決了中溫區(qū)產(chǎn)生低塑性的技術(shù)難題。
本發(fā)明的奧氏體無磁鋼的性能和效果如下(1)電工性能磁導(dǎo)率≤1.5μH/m；電阻率≥12MΩ/m。
(2)力學(xué)性能抗拉強度達到800MPa；屈服強度達到675MPa；延伸率達到41％；布氏硬度小于193HB。各項指標(biāo)均符合GB/T2315-2000《電力金具標(biāo)稱破壞載荷系列形式尺寸及聯(lián)結(jié)方式》的規(guī)定。
(3)金相組織本發(fā)明的碳化物應(yīng)彌散分布于奧氏體組織中，材料在成型加工中和以后的服役過程中保持奧氏體組織的穩(wěn)定性，盡量防止了產(chǎn)生形變馬氏體，避免磁導(dǎo)率的上升。
(4)切削加工性能本發(fā)明的無磁鋼能在普通機床上進行切削加工，可以在沖床上沖壓成型，加工性能好。
(5)經(jīng)濟成本上述的無磁鋼生產(chǎn)成本低，是鋁合金金具成本的50％，比原有的Q235鋼只提高10％，而且鋼材的原料來源廣泛，生產(chǎn)工藝簡單。
圖1為本發(fā)明懸垂線夾的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的左視圖。
具體實施方式實施例1如圖1、圖2所示的一種節(jié)能懸垂線夾，包括線夾主體1、U形螺絲3、壓條4和掛板2，掛板2通過開口銷7固定設(shè)在線夾主體1的兩側(cè)邊上，在掛板2上方設(shè)有帶孔螺栓6，壓條4通過U形螺絲3固定在線夾主體1的線槽5上方，在線夾主體1兩側(cè)邊對應(yīng)的位置分別設(shè)有U形螺絲安裝口8，U形螺絲3扣在安裝口8上，U形螺絲3下方設(shè)有螺母9，螺母9上方設(shè)有彈性墊片10。彈性墊片10上方設(shè)有墊圈11。其中掛板2和U形螺絲3采用無磁鋼材料制成。
奧氏體無磁鋼的組份如下錳20％，鋁1％，鉻3％，碳0.2％，復(fù)合稀土元素0.1％，硫＜0.04％，磷＜0.04％，復(fù)合稀土元素為鐠和釹，其余量為鐵。
實施例2奧氏體無磁鋼的組份如下錳22％，鉻3％，鋁1.5％，碳0.21％，復(fù)合稀土元素0.2％，硫＜0.04％，磷＜0.04％，其余量為鐵。
懸垂線夾的結(jié)構(gòu)如實施例1。
實施例3奧氏體無磁鋼的組份如下錳22％，鉻3％，鋁1.5％，碳0.19％，復(fù)合稀土元素0.2％，硫＜0.04％，磷＜0.04％，其余量為鐵。
懸垂線夾的結(jié)構(gòu)如實施例1。
實施例4奧氏體無磁鋼的組份如下錳20％，鉻3％，鋁1.5％，碳0.21％，復(fù)合稀土元素0.2％，硫＜0.04％，磷＜0.04％，其余量為鐵。
懸垂線夾的結(jié)構(gòu)如實施例1。
權(quán)利要求
1.一種節(jié)能懸垂線夾，包括線夾主體(1)、U形螺絲(3)、壓條(4)和掛板(2)，所述的掛板(2)通過開口銷(7)固定設(shè)在線夾主體(1)的兩側(cè)邊上，在掛板(2)上方設(shè)有帶孔螺栓(6)，所述的壓條(4)通過U形螺絲(3)固定在線夾主體(1)的線槽(5)上方，其中線夾主體(1)、U形螺絲(3)、壓條(4)和掛板(2)中至少有一個部件采用無磁鋼材料制成。
2.如權(quán)利要求
1所述的一種節(jié)能懸垂線夾，其特征在于掛板(2)和U形螺絲(3)采用奧氏體無磁鋼材料制成。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的一種節(jié)能懸垂線夾，其特征在于所述的奧氏體無磁鋼按重量百分比含有錳20％～26％，鉻2％～10％，鋁1％～4％，碳0.18％～0.24％，稀土元素0.1％～0.2％，硫≤0.04％，磷≤0.04％，其余量為鐵。
4.如權(quán)利要求
3所述的一種節(jié)能懸垂線夾，其特征在于按重量百分比所述的奧氏體無磁鋼中錳的含量為20％～22％，鉻的含量為3％～4％，鋁的含量為1％～1.5％，碳的含量為0.2％～0.22％。
5.如權(quán)利要求
4所述的一種節(jié)能懸垂線夾，其特征在于奧氏體無磁鋼中還含有硅0.17％～0.37％。
6.如權(quán)利要求
3所述的一種節(jié)能懸垂線夾，其特征在于所述的復(fù)合稀土元素為鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔中的一種或多種。
7.如權(quán)利要求
6所述的一種節(jié)能懸垂線夾，其特征在于所述的復(fù)合稀土元素為鐠和釹中的一種或2種。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種電力金具，尤其涉及一種節(jié)能懸垂線夾。一種節(jié)能懸垂線夾，包括線夾主體、U形螺絲、壓條和掛板，所述的掛板通過開口銷固定設(shè)在線夾主體的兩側(cè)邊上，在掛板上方設(shè)有帶孔螺栓，所述的壓條通過U形螺絲固定在線夾主體的線槽上方，其中線夾主體、U形螺絲、壓條和掛板中至少有一個部件采用無磁鋼材料制成。本發(fā)明由于采用了以上的技術(shù)方案，只對節(jié)能懸垂線夾的材料進行了改進，采用了奧氏體無磁鋼，隔斷了磁回路，消除或減少了電能損耗。掛板與線夾主體分體設(shè)置，在更換現(xiàn)有懸垂線夾時，只需要更換掛板和U形螺絲即可，也能達到有效隔斷磁回路，消除或減少了電能損耗，而不需要整體更換，大大節(jié)省了成本。
文檔編號H02G7/06GK1996689SQ200610048910
公開日2007年7月11日 申請日期2006年1月5日
發(fā)明者駱憶祖 申請人:鳳凰金具有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan