CN104131199A - 一种电力设备用6101bt7铝合金厚壁管材导体的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力设备用铝合金材料的技术领域，具体涉及一种内孔穿过高压导线用耐高压电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材导体的制造方法，具体为6101BT7Ф146×11mm（适合6101BT7各种规格管材）铝合金厚壁管材导体的制造方法。所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.40%～0.55%，Fe为0.15%～0.25%，Cu为≤0.05%，Mn为≤0.05%，Mg为0.40%～0.55%，Zn为≤0.10%，Cr≤0.02，单个杂质≤0.03%，合计杂质≤0.10%，其余为Al，可以有效解决大量生产、交货问题，通过此方法得到的力学性能及电导率稳定，经多次复现操作，均能够满足国家标准。

Description

一种电力设备用6101BT7铝合金厚壁管材导体的制造方法

技术领域

本发明属于电力设备用铝合金材料的技术领域，具体涉及一种内孔穿过高压导线用耐高压电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材导体的制造方法，具体为6101BT7 Ф146×11mm（适合6101BT7各种规格管材）铝合金厚壁管材导体的制造方法。 

背景技术

随着世界性制造业技术的快速发展，电力设备及设施保护应用的新技术、新材料、新工艺，新产品层出不穷，对远程输送高压电力的电线、电缆的保护使电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材导体的需求量越来越大，高强高导电率铝合金厚壁管材应用在电力设施保护方面时，必须具备强度高、塑性好、比强度高、质量轻、高导电性、高导热性、耐蚀性好、无应力腐蚀破裂倾向、抗晶间腐蚀能力强、焊接性能良好、焊接区耐蚀性能不变、切削性好等优点，并具有良好的工艺性能，适合于切削、弯曲加工，适合于各种形式的表面氧化防腐保护处理，在大气酸碱、高寒、高热、潮湿、干旱、风沙等环境中保持良好的使用性能。 

鉴于6101B铝合金的主要强化元素少，合金简单，所以强度不高，但在高温加热过程中，主要强化元素随着温度提高，固溶度显著增加，合金具有明显的淬火时效强化效果，淬火范围较宽，适于在线淬火，合金中Cu量很少，所以添加少量的Zn，以提高合金的强化效果，使6101B合金的强度增加较大，但对于淬火的敏感性增加，特别是管材直径大于100mm、壁厚大于10mm，当在线淬火时间较长时，抗腐蚀性能下降，对于6101B铝合金厚壁管材导体的制造方法不适用于目前的方法，因此，急需一种6101BT7Ф146×11mm（适合6101BT7各种规格管材）铝合金厚壁管材导体的制造方法。 

发明内容

本发明的目的是为了提供批量生产一种电力设备用6101BT7铝合金厚壁管材导体的制造方法，可以有效解决大量生产、交货问题，通过此方法得到的力学性能及电导率稳定，经多次复现操作，均能够满足国家标准。 

    本发明的技术方案为： 

一种电力设备用6101BT7铝合金厚壁管材导体的制造方法，步骤如下：

a、铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.40%～0.55%，Fe为0.15%～0.25%，Cu为≤0.05%，Mn为≤0.05%，Mg为0.40%～0.55%，Zn为≤0.10%，Cr≤0.02，单个杂质≤0.03%，合计杂质≤0.10%，其余为Al； 

b、将六系铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分，切毛料，毛料均质，加热温度：540-560℃，保温9小时以上，冷却方式：风冷及水冷降温；

c、将制备的铝合金毛料加热到500-530℃，迅速装入挤压筒，在36MN或55MN挤压机上进行，挤压温度500℃，挤压速度3±0.5m/min，在线淬火温度500±5℃，淬火速度300-350℃/分；

 d、将c步骤得到的6101B铝合金厚壁管材导体张力拉伸，在线淬火拉伸率1.5～1.7%，然后时效，时效温度160-230℃，金属保温8-14小时，出时效炉；

e、将时效出炉的理化试验料，按照合同规定的验收标准及图纸规定的取样位置，取理化试样，全部理化试验检测合格后，进行表面检查、尺寸检查、检查合格后包装。

所述的a步骤中，铝合金圆铸锭的规格为Φ320mm×4000mm或规格为Φ380mm×4000mm。 

所述的b步骤中，毛料规格为：Φ308mm×1200mm或规格为Φ368mm×1450mm。 

所述的b步骤中，冷却采用风冷至200℃时水冷至室温。 

所述的c步骤中，挤压速度3±0.5m/min，在线淬火温度500±5℃，淬火速度300-350℃/分。 

所述的d步骤中，在线淬火的拉伸率1.5～1.7%。 

所述的d步骤中，时效温度为170-230℃，金属保温8-14小时，出时效炉。 

得到的产品的抗拉强度210-245MPa,屈服强度155-189MPa，伸长率15-19%，布氏硬度70-79HB，电导率55.8-56.1%IACS。 

本发明的有益效果为：步骤a中化学成分在国家标准范围内，将6101B高强高导电率厚壁管材铸造成分范围变窄，并且铸造范围控制在国家标准的中线并偏上线，避免由于化学成分过大波动引起内部组织不均匀及力学性能散差过大；主要强化成分控制在中线并偏上线及控制其他合金成分越小越好，主要是为了提高6101B合金的纯度，提高导电率；合金中含有一定量的Fe元素，Fe与铝、硅、镁结合具有一定的强化作用，过剩的铁则形成硬脆相化合物，降低合金的塑性，所以加入一定量的的锰，中和铁的不良影响，Cu含量较少，所以加入一定量的Zn，与主要强化成分Si、Mg结合，使力学性能显著提高， Cu可中和Ti对导电率的不良影响；由于铸造过程中Fe元素的不可控制性，并且Fe元素规定为此合金的主要成分，Fe在6101B中参与强化，但多余的Fe形成硬脆化合物，所以使Mn元素控制在上线，可消除Fe的不良影响又可细化晶粒，在化学成分标准范围之外添加0.02%的Cr,Cr和Mn对6101B晶粒细化作用比单独使用其中之一的作用更为显著，按照上述原则配制的化学成分，使高强高导电率管材导体的合格率稳定在90%以上。 

步骤b均火制度中冷却方式为大风冷却至200℃加水冷降温，实现快速冷却，保证强化元素最大程度固溶，减少工序等待时间在24小时以上，提高生产效率，并且高强高导电率管材导体表面经各种氧化或涂层处理后光泽美观、无暗纹、暗线，既保证使用性能又提高审美感；步骤c的挤压速度可以保证出口温度，在线穿水冷却保证淬火效果，确保力学性能及电导率调整到最佳状态，在线淬火与离线淬火比较能够减少变形，步骤d使拉伸率在1.5～1.7%之间，减少拉伸率变化大引起的尺寸不均，保证持续供货过程中尺寸散差小，在线淬火与离线淬火比较可以减少打头、吊挂、离线淬火升温、保温等时间，每批减少工序时间在10小时以上。 

通过以上措施，可以实现6101BT7高强高导电率管材导体在线淬火并满足高强高导电率要求，抗拉强度210-245MPa,屈服强度155-189MPa，伸长率15-19%，布氏硬度70-79HB，电导率55.8-56.1%IACS；国家标准要求：抗拉强度≥170MPa,屈服强度≥120MPa，伸长率≥12%，布氏硬度≥56HB，电导率≥55.17%IACS。 

总之，本发明得到的产品，具备强度高、塑性好、比强度高、质量轻、高导电性、高导热性、耐蚀性好、无应力腐蚀破裂倾向、抗晶间腐蚀能力强、焊接性能良好、焊接区耐蚀性能不变、切削性好、易于加工等优点，并具有良好的工艺性能，适合于切削加工及各种形式的加工成型。按照上述技术方案进行生产复现，用户使用本公司提供的高强高导电率管材导体，应用在各种环境中，经过几年的使用，没有出现任何质量问题，更重要的是本发明提供了批量生产电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材导体的制造方法，使生产效率提高10～21%。 

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。 

实施例1、 

a.铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.52%，Fe为0.24%，Cu为0.042%，Mn为0.044%，Mg为0.54%，Zn为≤0.093%，Cr≤0.018，单个杂质≤0.03%，合计杂质≤0.10%，其余为Al； 

规格为Φ320mm×4000mm，熔炼六系铝合金圆铸锭时配料计算以步骤a的中线为基础，以确保铸锭成分控制在标准范围内；在融化后一次扒渣、熔炼炉精炼后一次扒渣、保温炉精炼后一次扒渣；熔炼炉精炼后一次除气、保温炉精炼后一次除气，保温炉精炼后再进行一次除气机除气。

b、将规格为Φ320mm×4000mm六系铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分，切毛料，毛料规格为Φ308mm×1200mm；毛料均质，加热温度：550℃，保温10小时，冷却方式：风冷＋水冷降温。 

c、将制备的六号铝合金圆铸锭毛料加热到500-530℃，迅速装入挤压筒，挤压速度3±0.5m/min，淬火温度500℃，淬火速度300～350℃/分。 

d、将电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材张力拉伸，拉伸率1.5～1.7%，然后时效：时效温度170-230℃，金属保温8-14小时，出时效炉。 

e、将时效出炉的理化试验料，按照合同规定的验收标准及图纸规定的取样位置，取理化试样，全部理化试验检测合格后，将电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材表面检查、尺寸检查、检查合格的电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材包装。 

实施例2： 

本实施方式与实施例1不同的是，步骤a中采用的六号铝合金圆铸锭规格为Φ380mm×4000mm，使用大一些直径的铸锭可以提高挤压变形，提高强度，精炼程度达到一级氧化膜要求，没有金属化合物偏析，化学成分中Mg:Si不是按照1.73:1的常规比例，而是Si过剩，其他步骤及参数与实施例1相同。

实施例3： 

本实施方式与实施例1不同的是，毛料均质，加热温度： 560℃，保温9小时以上，冷却方式：风冷至200℃时水冷至室温，低倍检查氧化膜，检查化合物偏析，满足一级氧化膜要求，其他步骤及参数与实施例1相同。

实施例4： 

本实施方式与实施例1不同的是，加热温度530℃，迅速装入挤压筒，挤压速度3.5m/min，保证管材出口温度520℃，淬火速度330～350℃/分，其他步骤及参数与实施例1相同。

实施例5： 

本实施方式与实施例1不同的是，将某型电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材张力拉伸，拉伸率1.7%，然后时效，时效温度195℃，金属保温14小时，出时效炉，其他步骤及参数与实施例1相同。

实施例6： 

本实施方式与实施例1不同的是，低倍检查氧化膜和化合物偏析，其他步骤及参数与实施例1相同。

本发明提供的批量生产电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材制造方法，可以使生产效率提高10～21%。 

Claims (8)

1.一种电力设备用6101BT7铝合金厚壁管材导体的制造方法，步骤如下：

a、铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，所用的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.40%～0.55%，Fe为0.15%～0.25%，Cu为≤0.05%，Mn为≤0.05%，Mg为0.40%～0.55%，Zn为≤0.10%，Cr≤0.02，单个杂质≤0.03%，合计杂质≤0.10%，其余为Al； 

b、将六系铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分，切毛料，毛料均质，加热温度：540-560℃，保温9小时以上，冷却方式：风冷及水冷降温；

c、将制备的铝合金毛料加热到500-530℃，迅速装入挤压筒，在36MN或55MN挤压机上进行，挤压温度500℃，挤压速度3±0.5m/min，在线淬火温度500±5℃，淬火速度300-350℃/分；

 d、将c步骤得到的6101B 铝合金厚壁管材导体张力拉伸，在线淬火拉伸率1.0～2.0%，然后时效，时效温度160-230℃，金属保温8-14小时，出时效炉；

e、将时效出炉的理化试验料，按照合同规定的验收标准及图纸规定的取样位置，取理化试样，全部理化试验检测合格后，进行表面检查、尺寸检查、检查合格后包装。

2.根据权利要求1所述的一种电力设备用6101B T7铝合金厚壁管材导体的制造方法，其特征在于，所述的a步骤中，铝合金圆铸锭的规格为Φ320mm×4000mm或规格为Φ380mm×4000mm。

3.根据权利要求1所述的一种电力设备用6101B T7铝合金厚壁管材导体的制造方法，其特征在于，所述的b步骤中，毛料规格为：Φ308mm×1200mm或规格为Φ368mm×1450mm。

4.根据权利要求1所述的一种电力设备用6101B T7铝合金厚壁管材导体的制造方法，其特征在于，所述的b步骤中，毛料均质后冷却采用风冷至200℃时水冷至室温。

5.根据权利要求1所述的一种电力设备用6101B T7铝合金厚壁管材导体的制造方法，其特征在于，所述的d步骤中，时效温度为170-230℃，金属保温8-14小时，出时效炉。

6.根据权利要求1所述的一种电力设备用6101B T7铝合金厚壁管材导体的制造方法，其特征在于，所述的c步骤中，挤压速度3±0.5m/min，在线淬火温度500±5℃，淬火速度300-350℃/分。

7. 根据权利要求1所述的一种电力设备用6101B T7铝合金厚壁管材导体的制造方法，其特征在于，所述的d步骤中，在线淬火的拉伸率1.0～2.0%。 

8.根据权利要求1所述的一种电力设备用6101B T7铝合金厚壁管材导体的制造方法，其特征在于，得到的产品的抗拉强度210-245MPa,屈服强度155-189MPa，伸长率15-19%，布氏硬度70-79HB，电导率55.8-56.1%IACS。