CN106148768A - 一种铝合金杆及其制备方法、铝合金导体电缆线芯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金杆及其制备方法、铝合金导体电缆线芯，该铝合金杆的合金的组成包括：铁的质量百分比为0.45％～0.60％，铜的质量百分比为0.15％～0.25％，镁的质量百分比为0.01％～0.03％，稀土的质量百分比为0.02％～0.03％，硼的质量百分比为0.01％～0.02％，余量为铝。本发明的铝合金杆相比于普铝导体，采用了特殊的配方组成，并采用了特殊的加工工艺，使其抗蠕变性能较普铝提高300％，使用本发明提供的铝合金杆制得的铝合金导体消除了铝芯电缆导体的蠕变倾向，保证了电缆在运行过程中能稳定连接。
Description
技术领域
本发明属于合金制造技术领域，具体涉及一种铝合金杆及其制备方法、铝合金导体电缆线芯。
背景技术
我国是世界上用铜量最大的国家，同时又是一个极度缺铜的国家，每年大约有80％的铜产品都是靠进口来满足国内需求。目前在我国，电线电缆制造行业从某种意义上来说是铜加工行业，可以说我国五大类电线电缆的生产都离不开铜原料。据统计，2013年电线电缆产值超过1.3万亿元，电缆用铜量已经达到400多万吨，占国内铜消耗量的近60％。铜资源的快速枯竭致使铜的价格上升，增加了电线电缆制造业的成本，对我国电线电缆工业的发展极为不利。但是我国铝土矿产资源相对丰富，而且铝金属具有质量轻、易加工、导电性好的特性。在导电性能方面，相同质量铝导线的导电能力较铜导线的强，用铝代替铜做导体是可行的。另一方面，铜价的飙升和居高不下，也使“以铝代铜”成为行业热点。因此，早在60、70年代，我们国家就提倡“以铝代铜”的政策。但是，在长期使用过程中由于铝芯电缆易产生蠕变，使电缆的中间和终端接头接触电阻增大，导致电缆接头处易发热、易引发火灾等问题，造成“以铝代铜”政策的发展出现停滞现象。
为解决铝导体抗蠕变性能差的问题，电缆行业科技人员研究开发了各种铝合金导体电缆，以提高普铝的抗蠕变性能，提高铝材的安全性，延长其使用寿命，加速铝代铜的进程。铝合金导体在北美地区已运用近50年，得到美国、澳大利亚和加拿大等发达国家广大用户的一致认可，北美地区90％的民用及商业建筑都使用铝合金导体电缆。自2006年铝合金芯电缆在我国推广应用以来，得到了广大电力工程应用商的一致肯定与好评。目前铝合金导体电缆主要应用于机场、军事基地、钢铁石化、商业娱乐、高速公路、办公大楼、住宅、酒店、超市、院校、体育场、医院、工厂厂房等建设工程。随着铝合金导体电缆的优势逐步为更多应用商所接受，铝合金导体电缆将为我国节能减排，环境改善方面做出巨大贡献。但是，目前市场上用铝合金导体电缆的铝合金杆，成本较高，性能时有波动，其综合性能较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种铝合金杆及其制备方法、铝合金导体电缆线芯，本发明的铝合金杆相比于普铝导体，采用了特殊的配方组成，并采用了特殊的加工工艺，使其抗蠕变性能较普铝提高300％，使用本发明提供的铝合金杆制得的铝合金导体消除了铝芯电缆导体的蠕变倾向，保证了电缆在运行过程中能稳定连接。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种铝合金杆，该铝合金杆的合金的组成包括：铁的质量百分比为0.45％～0.60％，铜的质量百分比为0.15％～0.25％，镁的质量百分比为0.01％～0.03％，稀土的质量百分比为0.02％～0.03％，硼的质量百分比为0.01％～0.02％，余量为铝。
本发明还提供一种铝合金杆的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备铝液
将9156～9454质量份的99.7wt％的重熔铝锭熔化，得到熔化的铝液；99.7wt％重熔铝锭指的是重熔铝锭中铝的质量百分含量不低于99.7％。
(2)熔炼铝合金液
将所述熔化的铝液放入保温炉内，向保温炉中加入342～495质量份的AlFe10铝铁中间合金，150～250质量份的AlCu10铝铜中间合金，20～30质量份的AlRe10铝稀土中间合金，33～67质量份的AlB3铝硼中间合金，加热至740～760℃，再加入0.7～2.7质量份的99.95wt％的镁锭；在740～760℃下保温静置20～40分钟，得到铝合金液；其中，AlFe10铝铁中间合金指的是铝铁中间合金中的铁的质量百分含量为9％～11％，AlRe10铝稀土中间合金指的是铝稀土中间合金中稀土的质量百分含量为9％～11％，AlB3铝硼中间合金指的是铝硼中间合金中硼的质量百分含量为2.5％～3.5％，AlCu10铝铜中间合金指的是铝铜中间合金中铜的质量百分含量为9％～11％，99.95wt％的镁锭指的是镁锭中镁的质量百分含量不低于99.95％。
优选的是，所述步骤(2)中当所述保温炉内的铝液达到全部应放铝液质量的50％时，将342～495质量份的AlFe10铝铁中间合金，150～250质量份的AlCu10铝铜中间合金，20～30质量份的AlRe10铝稀土中间合金，33～67质量份的AlB3铝硼中间合金分批投入保温炉内；当熔化的铝液全部放入保温炉后，将炉温升至740～760℃，再停止加热，用框式送镁器将0.7～2.7质量份的99.95wt％的镁锭送入保温炉内，搅拌。
因为镁锭和其它金属中间合金不同，镁锭的熔点较低，只有649℃，过早加入镁锭容易产生烧损，导致最终合金元素配比达不到要求。而当保温炉熔化的铝液放满后再加入镁锭，因镁锭的熔点低，很容易迅速熔化，还可以降低镁锭的烧损。当升温至740～760℃时，可加速镁锭快速熔化，框式送镁器进入铝液内，可在1分钟内熔化镁锭。
(3)浇铸得到铝合金铸条；
(4)轧制得到铝合金杆。
优选的是，所述步骤(2)中所述再加入0.7～2.7质量份的99.95wt％的镁锭之后还包括：步骤(a)净化处理
向所述保温炉内加入炉料总质量0.3％～0.4％的精炼剂，进行精炼，然后扒渣。
优选的是，所述重熔铝锭的质量百分比组成：0.07％≤Fe≤0.18％，0.04％≤Si≤0.09％，0.0001％≤Cu≤0.01，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlFe10铝铁中间合金的质量百分比组成：9％≤Fe≤11％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.1％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlB3铝硼中间合金的质量百分比组成：2.5％≤B≤3.5％，0.14％≤Fe≤0.4％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlCu10铝铜中间合金的质量百分比组成：9％≤Cu≤11％，0.07％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述99.95％镁锭的质量百分比组成：0≤Fe≤0.004％，0≤Si≤0.005％，0≤Cu≤0.003％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余杂质含量≤0.03％，其余为镁；
所述AlRe10铝稀土中间合金的质量百分比组成：9％≤Re≤11％，0.09％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，0.0001％≤Cu≤0.01％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝。
优选的是，AlRe10铝稀土中间合金中Re10为各种稀土元素总和，主要为镧系元素，AlRe10铝稀土中间合金的质量百分比组成：4.9％≤Ce≤5.2％、3.5≤La≤4.1％、0.3≤Pr≤0.7％、其它混合稀土元素为0.3～0.7％。
本发明中的铝合金杆中的铁元素对于铝的导电性的影响非常小，但是铁为铝合金杆的强化元素。
本发明中的铝合金杆中的铜是重要的合金元素，铜在铝中的最大溶解度是5.65％，当温度下降到300℃时，铜在铝中的溶解度为0.45％，铜起到一定的固溶强化效果，尤其是时效中会形成CuAl2化合物，CuAl2会形成网状结构沿晶界分布对金属内部的位错和滑移有阻碍作用，起到时效强化效果。铝合金杆中加入铜的主要目的就是提高强度，即通过热处理可以提高合金的低温强度，而高温强度的提高，则主要是Cu和Fe、Mn等形成了化合物。
优选的是，所述步骤(3)中的所述浇铸得到铝合金铸条前还包括步骤(b)将所述铝合金液采用陶瓷滤板过滤。
优选的是，所述步骤(3)具体为将所述铝合金液流入连铸机进行浇铸，浇铸温度为690～710℃，从连铸机出来的铸条温度为480～500℃。
优选的是，所述步骤(4)具体为将所述铝合金铸条进入连轧机，轧制得到250～300℃的铝合金杆。
本发明还提供一种铝合金导体电缆线芯，其由上述的铝合金杆进行拉丝、绞合、时效制得。
使用本发明提供的铝合金杆制得的铝合金导体电缆线芯的抗蠕变性能是普铝电缆线芯的3～4倍，可消除普铝电缆在使用过程中因蠕变性能差而引发的安全隐患和事故，为铝合金杆的大量应用和“以铝代铜”方案奠定了良好的基础，解决了“以铝代铜”的关键技术问题。
使用本发明提供的铝合金杆以及由该铝合金杆制得的铝合金导体电缆的优点如下：
1.导电性能
本发明的铝合金杆的导电率是最常用基准材料铜IACS的61.0％，铝合金杆的载流量是铜的79％，10～50mm2横截面规格的铜采用标称横截面积大一档的铝合金导体，70～400mm2横截面规格的铜采用标称横截面积大二档的铝合金导体。
2.物理机械性能
本发明的铝合金杆比铜柔韧性高30％，反弹性比铜低40％，铝合金导体电缆线芯的弯曲半径可达7倍产品外径(铜缆一般为10～15倍)，更容易进行端子连接。
3.抗蠕变性能
本发明的铝合金杆相比于普铝导体，采用了特殊的配方组成，并采用了特殊的加工工艺，使其抗蠕变性能较普铝提高300％，使用本发明提供的铝合金杆制得的铝合金导体消除了铝芯电缆导体的蠕变倾向，保证了电缆在运行过程中能稳定连接。
4.热膨胀系数
热膨胀系数用来计算在温度变化时材料的尺寸变化。本发明的铝合金杆的热膨胀系数与铜相当，多年来铝连接器一直可靠地用于铜和铝导体，且当今使用的大部分电气连接器都是用铝制造的，本发明的铝合金杆制做的铝合金导体与铝连接器的膨胀和收缩完全一致，铝连接器更适于铝合金导体的连接。
5.自重承载性能
本发明的铝合金杆改善了纯铝的抗拉强度，使用本发明提供的铝合金杆制得的铝合金导体电缆可支撑4000米长度的自重，而铜电缆只能支撑2750米。铝合金导体电缆的这种优势在大跨度的建筑(如体育场馆)配线时体现得尤为突出。
6.防腐蚀性能
铝固有的防腐性能缘自当铝表面与空气接触时形成薄而坚固的氧化层，这种氧化层特别耐受各种形式的腐蚀。即使在含硫的环境中，例如铁路隧道和其它类似地方，铝合金杆的抗腐蚀性能都大大优于铜。
7.环保性能
采用裸联锁铠装结构的铝合金导体电缆，可满足耐寒、无卤低烟阻燃特性，达到阻燃A类要求，符合节能、清洁、环保型社会的发展要求。
8.经济性能
在传输相同载流量时，本发明的铝合金导体电缆成本较铜缆低约30％，且重量减轻约50％，可免桥架安装，减少约30％的安装费用。
本发明将铝合金杆的机械性能控制在一个较小的范围，并且导电率也比国标有所提高，能更好地满足铝合金导体电缆的使用需求。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例提供一种铝合金杆的制备方法，包括以下步骤：
1)铝锭熔炼：选用9430质量份的99.7wt％的重熔铝锭，然后将9430质量份的99.7wt％的重熔铝锭分批投入熔炉中进行熔化。
2)炉前配方(一)：熔炉内熔化的铝液经流槽流入保温炉内，分别将352质量份的AlFe10铝铁中间合金、160质量份的AlCu10铝铜中间合金、21质量份的AlRe10铝稀土中间合金、37质量份的AlB3铝硼中间合金依次加入保温炉内。
3)炉前配方(二)：将保温炉加温升至740～760℃后，停止加温，用筐式送镁器将0.8质量份的99.95wt％的镁锭一次投入保温炉内，然后人工搅拌2min后，进行净化处理。
优选的是，所述重熔铝锭的质量百分比组成：0.07％≤Fe≤0.18％，0.04％≤Si≤0.09％，0.0001％≤Cu≤0.01，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlFe10铝铁中间合金的质量百分比组成：9％≤Fe≤11％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.1％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlB3铝硼中间合金的质量百分比组成：2.5％≤B≤3.5％，0.14％≤Fe≤0.4％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlCu10铝铜中间合金的质量百分比组成：9％≤Cu≤11％，0.07％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述99.95％镁锭的质量百分比组成：0≤Fe≤0.004％，0≤Si≤0.005％，0≤Cu≤0.003％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余杂质含量≤0.03％，其余为镁；
所述AlRe10铝稀土中间合金的质量百分比组成：9％≤Re≤11％，0.09％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，0.0001％≤Cu≤0.01％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝。
本实施例中的铝合金杆中的铁元素对于铝的导电性的影响非常小，但是铁为铝合金杆的强化元素。
本实施例中的铝合金杆中的铜是重要的合金元素，铜在铝中的最大溶解度是5.65％，当温度下降到300℃时，铜在铝中的溶解度为0.45％，铜起到一定的固溶强化效果，尤其是时效中会形成CuAl2化合物，CuAl2会形成网状结构沿晶界分布对金属内部的位错和滑移有阻碍作用，起到时效强化效果。铝合金杆中加入铜的主要目的就是提高强度，即通过热处理可以提高合金的低温强度，而高温强度的提高，则主要是Cu和Fe、Mn等形成了化合物。
4)净化处理：用高纯氮气(99.99％)将31质量份占炉料总质量的0.31％的精炼剂吹入保温炉铝合金液内进行精炼，精炼持续时间需达到5min以上。精炼后进行电磁搅拌，搅拌要求：正转10min，反转10min，人工搅拌2min，再正转10min，再反转10min，共计搅拌时间22min。然后扒渣，扒渣后的铝合金液表面不得有悬浮的铝渣，并在保温炉内四周及中间各取一个样，共计5个，进行光谱分析，如有个别成分未达到要求，可在此处补加。
5)如需补加合金成分，则需重复步骤4)的搅拌方式。
6)保温静置：将保温炉内铝合金溶液温度控制在740～760℃，静置20～40分钟，静置期间不得搅动铝合金溶液。
7)铝合金液进入过滤装置，使铝合金液经过陶瓷过滤板，滤除30μm以上的渣核，陶瓷过滤板每两炉(约30～35吨铝液)更换一次。
8)铝合金液经过上、下浇煲后进入连铸阶段，铝合金液流入结晶轮启动连铸机进行水平(12点)浇铸，铝合金液浇铸温度控制在690～710℃，从连铸机出来的铸条温度控制在480～500℃。
9)铝合金杆轧制：铸条直接进入连轧机，轧机电流控制在45-55A，即可轧制成φ9.5mm铝合金杆，经连轧机轧制完成后的铝合金杆温度在250～300℃范围内，然后经过绕杆装置进行收杆，即完成了一种电缆用铝合金杆熔、铸、轧生产和工艺控制全过程。
本实施例中铝合金杆的合金组成包括：铁的质量百分比为0.460％，铜的质量百分比为0.160％，镁的质量百分比为0.011％，稀土的质量百分比为0.021％，硼的质量百分比为0.011％，余量为铝及不可避免的杂质。
本实施例中的铝合金杆与GB/T-3954-2014电工圆铝杆中8030铝合金杆机械性能和电性能对比，如下表1。从表1可以明显看出，本实施例中的铝合金杆无论是机械性能还是电性能指标均优于GB/T-3954-2014电工圆铝杆中的8030铝合金杆，这无疑为铝合金杆的再加工提供了便利之门。
表1
铝合金电缆的关键技术即为铝合金炉前配方和熔铸轧工艺参数控制，目前进入市场的铝合金电缆，主要为铝铁铜合金，这类合金有一个共同特点：生产的铝合金线虽然性能可达到GB/T30552-2014电缆导体用铝合金线中DLH2型铝合金线的规定，但其综合性能指标低于本实施例所述铝合金杆。对于成品电缆来说，有一个综合性能指标较好的导电线芯，无疑在电缆的安装敷设、安全性、电能损耗和使用寿命方面都会更加得到用户的青睐。从表1可以看出，本发明的铝合金杆将抗拉强度控制在一个较小的范围，电阻率比国标要求降低了1.72％(即导电率提高了1.72％)，但其生产制造成本基本保持不变，本发明的铝合金杆的综合性能指标较好。
本实施例中的铝合金杆的电阻率不大于29.22nΩ·m(国家标准为29.73nΩ·m)、抗拉强度为120MPa～150MPa(国家标准为105～155MPa)、延伸率为15％～30％(国家标准为10％)。
本实施例的铝合金杆相比于普铝导体，采用了特殊的配方组成，并采用了特殊的加工工艺，使其抗蠕变性能较普铝提高300％，使用本实施例提供的铝合金杆制得的铝合金导体消除了铝芯电缆导体的蠕变倾向，保证了电缆在运行过程中能稳定连接。本实施例将铝合金杆的机械性能控制在一个较小的范围，并且导电率也比国标有所提高，能更好地满足铝合金导体电缆的使用需求。
实施例2
本实施例提供一种铝合金杆的制备方法，包括以下步骤：
1)铝锭熔炼：选用9374质量份的99.7wt％的重熔铝锭，然后将9374质量份的99.7wt％的重熔铝锭分批投入熔炉中进行熔化。
2)炉前配方(一)：熔炉内熔化的铝液经流槽流入保温炉内，当保温炉内铝液达到约5000质量份时，分别将393质量份的AlFe10铝铁中间合金、170质量份的AlCu10铝铜中间合金、22质量份的AlRe10铝稀土中间合金、40质量份的AlB3铝硼中间合金依次加入保温炉内，在配料陆续加入保温炉期间，熔炉内铝液持续经流槽流入保温炉。
3)炉前配方(二)：待9374质量份的铝液全部流入保温炉后，将保温炉加温升至740℃后，停止加温，用筐式送镁器将1.4质量份的99.95wt％的镁锭一次投入保温炉内，然后人工搅拌2min后，进行净化处理。
优选的是，所述重熔铝锭的质量百分比组成：0.07％≤Fe≤0.18％，0.04％≤Si≤0.09％，0.0001％≤Cu≤0.01，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlFe10铝铁中间合金的质量百分比组成：9％≤Fe≤11％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.1％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlB3铝硼中间合金的质量百分比组成：2.5％≤B≤3.5％，0.14％≤Fe≤0.4％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlCu10铝铜中间合金的质量百分比组成：9％≤Cu≤11％，0.07％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述99.95％镁锭的质量百分比组成：0≤Fe≤0.004％，0≤Si≤0.005％，0≤Cu≤0.003％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余杂质含量≤0.03％，其余为镁；
所述AlRe10铝稀土中间合金的质量百分比组成：9％≤Re≤11％，0.09％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，0.0001％≤Cu≤0.01％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝。
优选的是，AlRe10铝稀土中间合金中Re10为各种稀土元素总和，主要为镧系元素，AlRe10铝稀土中间合金的质量百分比组成：4.9％≤Ce≤5.2％、3.5≤La≤4.1％、0.3≤Pr≤0.7％、其它混合稀土元素为0.3～0.7％。
本实施例中的铝合金杆中的铁元素对于铝的导电性的影响非常小，但是铁为铝合金杆的强化元素。
本实施例中的铝合金杆中的铜是重要的合金元素，铜在铝中的最大溶解度是5.65％，当温度下降到300℃时，铜在铝中的溶解度为0.45％，铜起到一定的固溶强化效果，尤其是时效中会形成CuAl2化合物，CuAl2会形成网状结构沿晶界分布对金属内部的位错和滑移有阻碍作用，起到时效强化效果。铝合金杆中加入铜的主要目的就是提高强度，即通过热处理可以提高合金的低温强度，而高温强度的提高，则主要是Cu和Fe、Mn等形成了化合物。
4)净化处理：用高纯氮气(99.99％)将33质量份的占炉料总质量的0.33％的精炼剂吹入保温炉铝合金液内进行精炼，精炼持续时间需达到5min以上。精炼后进行电磁搅拌，搅拌要求：正转10min，反转10min，人工搅拌2min，再正转10min，再反转10min，共计搅拌时间22min。然后扒渣，扒渣后的铝合金液表面不得有悬浮的铝渣，并在保温炉内四周及中间各取一个样，共计5个，进行光谱分析，如有个别成分未达到要求，可在此处补加。
5)如需补加合金成分，则需重复步骤4)的搅拌方式。
6)保温静置：将保温炉内铝合金溶液温度控制在740℃，静置40分钟，静置期间不得搅动铝合金溶液。
7)铝合金液进入过滤装置，使铝合金液经过陶瓷过滤板，滤除30μm以上的渣核，陶瓷过滤板每两炉(约30～35吨铝液)更换一次。
8)铝合金液经过上、下浇煲后进入连铸阶段，铝合金液流入结晶轮启动连铸机进行水平(12点)浇铸，铝合金液浇铸温度控制在690℃，从连铸机出来的铸条温度控制在485℃。
9)铝合金杆轧制：铸条直接进入连轧机，轧机电流控制在45-55A，即可轧制成φ9.5mm铝合金杆，经连轧机轧制完成后的铝合金杆温度在250～300℃范围内，然后经过绕杆装置进行收杆，即完成了一种电缆用铝合金杆熔、铸、轧生产和工艺控制全过程。
本实施例中铝合金杆的合金组成包括：铁的质量百分比为0.500％，铜的质量百分比为0.170％，镁的质量百分比为0.017％，稀土的质量百分比为0.022％，硼的质量百分比为0.012％，余量为铝及不可避免的杂质。
本实施例中的铝合金杆8030H14的电阻率不大于29.22nΩ·m(国家标准为29.73nΩ·m)、抗拉强度为120MPa～150MPa(国家标准为105～155MPa)、延伸率为15％～30％(国家标准为10％)。
本实施例的铝合金杆相比于普铝导体，采用了特殊的配方组成，并采用了特殊的加工工艺，使其抗蠕变性能较普铝提高300％，使用本实施例提供的铝合金杆制得的铝合金导体消除了铝芯电缆导体的蠕变倾向，保证了电缆在运行过程中能稳定连接。本实施例将铝合金杆的机械性能控制在一个较小的范围，并且导电率也比国标有所提高，能更好地满足铝合金导体电缆的使用需求。
实施例3
本实施例提供一种铝合金杆的制备方法，包括以下步骤：
1)铝锭熔炼：选用9284质量份的99.7wt％的重熔铝锭，然后将9284质量份的99.7％的重熔铝锭分批投入熔炉中进行熔化。
2)炉前配方(一)：熔炉内熔化的铝液经流槽流入保温炉内，当保温炉内铝液达到约5000质量份时，分别将425质量份的AlFe10铝铁中间合金、210质量份的AlCu10铝铜中间合金、26质量份的AlRe10铝稀土中间合金、53质量份的AlB3铝硼中间合金依次加入保温炉内，在配料陆续加入保温炉期间，熔炉内铝液持续经流槽流入保温炉。
3)炉前配方(二)：待9284质量份的铝液全部流入保温炉后，将保温炉加温升至750℃后，停止加温，用筐式送镁器将1.8质量份的99.95wt％的镁锭一次投入保温炉内，然后人工搅拌2min后，进行净化处理。
优选的是，所述重熔铝锭的质量百分比组成：0.07％≤Fe≤0.18％，0.04％≤Si≤0.09％，0.0001％≤Cu≤0.01，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlFe10铝铁中间合金的质量百分比组成：9％≤Fe≤11％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.1％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlB3铝硼中间合金的质量百分比组成：2.5％≤B≤3.5％，0.14％≤Fe≤0.4％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlCu10铝铜中间合金的质量百分比组成：9％≤Cu≤11％，0.07％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述99.95％镁锭的质量百分比组成：0≤Fe≤0.004％，0≤Si≤0.005％，0≤Cu≤0.003％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余杂质含量≤0.03％，其余为镁；
所述AlRe10铝稀土中间合金的质量百分比组成：9％≤Re≤11％，0.09％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，0.0001％≤Cu≤0.01％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝。
优选的是，AlRe10铝稀土中间合金中Re10为各种稀土元素总和，主要为镧系元素，AlRe10铝稀土中间合金的质量百分比组成：4.9％≤Ce≤5.2％、3.5≤La≤4.1％、0.3≤Pr≤0.7％、其它混合稀土元素为0.3～0.7％。
4)净化处理：用高纯氮气(99.99％)将35质量份的占炉料总质量的0.35％的精炼剂吹入保温炉铝合金液内进行精炼，精炼持续时间需达到5min以上。精炼后进行电磁搅拌，搅拌要求：正转10min，反转10min，人工搅拌2min，再正转10min，再反转10min，共计搅拌时间22min。然后扒渣，扒渣后的铝合金液表面不得有悬浮的铝渣，并在保温炉内四周及中间各取一个样，共计5个，进行光谱分析，如有个别成分未达到要求，可在此处补加。
5)如需补加合金成分，则需重复步骤4)的搅拌方式。
6)保温静置：将保温炉内铝合金溶液温度控制在750℃，静置20分钟，静置期间不得搅动铝合金溶液。
7)铝合金液进入过滤装置，使铝合金液经过陶瓷过滤板，滤除30μm以上的渣核，陶瓷过滤板每两炉(约30～35吨铝液)更换一次。
8)铝合金液经过上、下浇煲后进入连铸阶段，铝合金液流入结晶轮启动连铸机进行水平(12点)浇铸，铝合金液浇铸温度控制在700℃，从连铸机出来的铸条温度控制在490℃。
9)铝合金杆轧制：铸条直接进入连轧机，轧机电流控制在45-55A，即可轧制成φ9.5mm铝合金杆，经连轧机轧制完成后的铝合金杆温度在250～300℃范围内，然后经过绕杆装置进行收杆，即完成了一种电缆用铝合金杆熔、铸、轧生产和工艺控制全过程。
本实施例中铝合金杆的合金组成包括：铁的质量百分比为0.531％，铜的质量百分比为0.210％，镁的质量百分比为0.021％，稀土的质量百分比为0.026％，硼的质量百分比为0.016％，余量为铝及不可避免的杂质。
本实施例中的铝合金杆8030H14的电阻率不大于29.22nΩ·m(国家标准为29.73nΩ·m)、抗拉强度为120MPa～150MPa(国家标准为105～155MPa)、延伸率为15％～30％(国家标准为10％)。
实施例4
本实施例提供一种铝合金杆的制备方法，包括以下步骤：
1)铝锭熔炼：选用9226质量份的99.7wt％的重熔铝锭，然后将9226质量份的99.7wt％的重熔铝锭分批投入熔炉中进行熔化。
2)炉前配方(一)：熔炉内熔化的铝液经流槽流入保温炉内，当保温炉内铝液达到约5000质量份时，分别将454质量份的AlFe10铝铁中间合金、230质量份的AlCu10铝铜中间合金、28质量份的AlRe10铝稀土中间合金、60质量份的AlB3铝硼中间合金依次加入保温炉内，在配料陆续加入保温炉期间，熔炉内铝液持续经流槽流入保温炉。
3)炉前配方(二)：待9226质量份的铝液全部流入保温炉后，将保温炉加温升至760℃后，停止加温，用筐式送镁器将2.0质量份的镁锭一次投入保温炉内，然后人工搅拌2min后，进行净化处理。
优选的是，所述重熔铝锭的质量百分比组成：0.07％≤Fe≤0.18％，0.04％≤Si≤0.09％，0.0001％≤Cu≤0.01，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlFe10铝铁中间合金的质量百分比组成：9％≤Fe≤11％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.1％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlB3铝硼中间合金的质量百分比组成：2.5％≤B≤3.5％，0.14％≤Fe≤0.4％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlCu10铝铜中间合金的质量百分比组成：9％≤Cu≤11％，0.07％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述99.95％镁锭的质量百分比组成：0≤Fe≤0.004％，0≤Si≤0.005％，0≤Cu≤0.003％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余杂质含量≤0.03％，其余为镁；
所述AlRe10铝稀土中间合金的质量百分比组成：9％≤Re≤11％，0.09％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，0.0001％≤Cu≤0.01％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝。
优选的是，AlRe10铝稀土中间合金中Re10为各种稀土元素总和，主要为镧系元素，AlRe10铝稀土中间合金的质量百分比组成：4.9％≤Ce≤5.2％、3.5≤La≤4.1％、0.3≤Pr≤0.7％、其它混合稀土元素为0.3～0.7％。
4)净化处理：用高纯氮气(99.99％)将37质量份的占炉料总质量的0.37％的精炼剂吹入保温炉铝合金液内进行精炼，精炼持续时间需达到5min以上。精炼后进行电磁搅拌，搅拌要求：正转10min，反转10min，人工搅拌2min，再正转10min，再反转10min，共计搅拌时间22min。然后扒渣，扒渣后的铝合金液表面不得有悬浮的铝渣，并在保温炉内四周及中间各取一个样，共计5个，进行光谱分析，如有个别成分未达到要求，可在此处补加。
5)如需补加合金成分，则需重复步骤4)的搅拌方式。
6)保温静置：将保温炉内铝合金溶液温度控制在760℃，静置30分钟，静置期间不得搅动铝合金溶液。
7)铝合金液进入过滤装置，使铝合金液经过陶瓷过滤板，滤除30μm以上的渣核，陶瓷过滤板每两炉(约30～35吨铝液)更换一次。
8)铝合金液经过上、下浇煲后进入连铸阶段，铝合金液流入结晶轮启动连铸机进行水平(12点)浇铸，铝合金液浇铸温度控制在690℃，从连铸机出来的铸条温度控制在500℃。
9)铝合金杆轧制：铸条直接进入连轧机，轧机电流控制在45-55A，即可轧制成φ9.5mm铝合金杆，经连轧机轧制完成后的铝合金杆温度在250～300℃范围内，然后经过绕杆装置进行收杆，即完成了一种电缆用铝合金杆熔、铸、轧生产和工艺控制全过程。
本实施例中铝合金杆的合金组成包括：铁的质量百分比为0.560％，铜的质量百分比为0.230％，镁的质量百分比为0.023％，稀土的质量百分比为0.028％，硼的质量百分比为0.018％，余量为铝及不可避免的杂质。
本实施例中的铝合金杆8030H14的电阻率不大于29.22nΩ·m(国家标准为29.73nΩ·m)、抗拉强度为120MPa～150MPa(国家标准为105～155MPa)、延伸率为15％～30％(国家标准为10％)。
实施例5
本实施例提供一种铝合金杆的制备方法，包括以下步骤：
1)铝锭熔炼：选用9177质量份的99.7wt％的重熔铝锭，然后将9177质量份的99.7wt％的重熔铝锭分批投入熔炉中进行熔化。
2)炉前配方(一)：熔炉内熔化的铝液经流槽流入保温炉内，当保温炉内铝液达到约5000质量份时，分别将485质量份的AlFe10铝铁中间合金、244质量份的AlCu10铝铜中间合金、29质量份的AlRe10铝稀土中间合金、63质量份的AlB3铝硼中间合金依次加入保温炉内，在配料陆续加入保温炉期间，熔炉内铝液持续经流槽流入保温炉。
3)炉前配方(二)：待9177质量份的铝液全部流入保温炉后，将保温炉加温升至755℃后，停止加温，用筐式送镁器将2.3质量份的99.95wt％的镁锭一次投入保温炉内，然后人工搅拌2min后，进行净化处理。
优选的是，所述重熔铝锭的质量百分比组成：0.07％≤Fe≤0.18％，0.04％≤Si≤0.09％，0.0001％≤Cu≤0.01，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlFe10铝铁中间合金的质量百分比组成：9％≤Fe≤11％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.1％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlB3铝硼中间合金的质量百分比组成：2.5％≤B≤3.5％，0.14％≤Fe≤0.4％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlCu10铝铜中间合金的质量百分比组成：9％≤Cu≤11％，0.07％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述99.95％镁锭的质量百分比组成：0≤Fe≤0.004％，0≤Si≤0.005％，0≤Cu≤0.003％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余杂质含量≤0.03％，其余为镁；
所述AlRe10铝稀土中间合金的质量百分比组成：9％≤Re≤11％，0.09％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，0.0001％≤Cu≤0.01％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝。
优选的是，AlRe10铝稀土中间合金中Re10为各种稀土元素总和，主要为镧系元素，AlRe10铝稀土中间合金的质量百分比组成：4.9％≤Ce≤5.2％、3.5≤La≤4.1％、0.3≤Pr≤0.7％、其它混合稀土元素为0.3～0.7％。
4)净化处理：用高纯氮气(99.99％)将38质量份的占炉料总质量的0.38％的精炼剂吹入保温炉铝合金液内进行精炼，精炼持续时间需达到5min以上。精炼后进行电磁搅拌，搅拌要求：正转10min，反转10min，人工搅拌2min，再正转10min，再反转10min，共计搅拌时间22min。然后扒渣，扒渣后的铝合金液表面不得有悬浮的铝渣，并在保温炉内四周及中间各取一个样，共计5个，进行光谱分析，如有个别成分未达到要求，可在此处补加。
5)如需补加合金成分，则需重复步骤4)的搅拌方式。
6)保温静置：将保温炉内铝合金溶液温度控制在755℃，静置30分钟，静置期间不得搅动铝合金溶液。
7)铝合金液进入过滤装置，使铝合金液经过陶瓷过滤板，滤除30μm以上的渣核，陶瓷过滤板每两炉(约30～35吨铝液)更换一次。
8)铝合金液经过上、下浇煲后进入连铸阶段，铝合金液流入结晶轮启动连铸机进行水平(12点)浇铸，铝合金液浇铸温度控制在710℃，从连铸机出来的铸条温度控制在480℃。
9)铝合金杆轧制：铸条直接进入连轧机，轧机电流控制在45-55A，即可轧制成φ9.5mm铝合金杆，经连轧机轧制完成后的铝合金杆温度在250～300℃范围内，然后经过绕杆装置进行收杆，即完成了一种电缆用铝合金杆熔、铸、轧生产和工艺控制全过程。
本实施例中铝合金杆的合金组成包括：铁的质量百分比为0.590％，铜的质量百分比为0.244％，镁的质量百分比为0.026％，稀土的质量百分比为0.029％，硼的质量百分比为0.019％，余量为铝及不可避免的杂质。
本实施例中的铝合金杆8030H14的电阻率不大于29.22nΩ·m(国家标准为29.73nΩ·m)、抗拉强度为120MPa～150MPa(国家标准为105～155MPa)、延伸率为15％～30％(国家标准为10％)。
实施例6
本实施例还提供一种铝合金导体电缆线芯，其由上述实施例1～5中的铝合金杆进行拉丝、绞合、时效制得。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种铝合金杆，其特征在于，该铝合金杆的合金的组成包括：铁的质量百分比为0.45％～0.60％，铜的质量百分比为0.15％～0.25％，镁的质量百分比为0.01％～0.03％，稀土的质量百分比为0.02％～0.03％，硼的质量百分比为0.01％～0.02％，余量为铝。
2.一种权利要求1中的铝合金杆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备铝液
将9156～9454质量份的99.7wt％的重熔铝锭熔化，得到熔化的铝液；
(2)熔炼铝合金液
将所述熔化的铝液放入保温炉内，向保温炉中加入342～495质量份的AlFe10铝铁中间合金，150～250质量份的AlCu10铝铜中间合金，20～30质量份的AlRe10铝稀土中间合金，33～67质量份的AlB3铝硼中间合金，加热至740～760℃，再加入0.7～2.7质量份的99.95wt％的镁锭；在740～760℃下保温静置20～40分钟，得到铝合金液；
(3)浇铸得到铝合金铸条；
(4)轧制得到铝合金杆。
3.根据权利要求2所述的铝合金杆的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述再加入0.7～2.7质量份的99.95wt％的镁锭之后还包括：步骤(a)净化处理
向所述保温炉内加入炉料总质量0.3％～0.4％的精炼剂，进行精炼，然后扒渣。
4.根据权利要求2所述的铝合金杆的制备方法，其特征在于，所述99.7wt％的重熔铝锭的质量百分比组成：0.07％≤Fe≤0.18％，0.04％≤Si≤0.09％，0.0001％≤Cu≤0.01，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlFe10铝铁中间合金的质量百分比组成：9％≤Fe≤11％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.1％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlB3铝硼中间合金的质量百分比组成：2.5％≤B≤3.5％，0.14％≤Fe≤0.4％，0.08％≤Si≤0.2％，0.001％≤Cu≤0.1％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述AlCu10铝铜中间合金的质量百分比组成：9％≤Cu≤11％，0.07％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝；
所述99.95wt％镁锭的质量百分比组成：0≤Fe≤0.004％，0≤Si≤0.005％，0≤Cu≤0.003％，0≤Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，其余杂质含量≤0.03％，其余为镁；
所述AlRe10铝稀土中间合金的质量百分比组成：9％≤Re≤11％，0.09％≤Fe≤0.25％，0.08％≤Si≤0.2％，0.0001％≤Cu≤0.01％，其余杂质含量≤0.03％，其余为铝。
5.根据权利要求4所述的铝合金杆的制备方法，其特征在于，AlRe10铝稀土中间合金中Re10为各种稀土元素总和，主要为镧系元素，AlRe10铝稀土中间合金的质量百分比组成：4.9％≤Ce≤5.2％、3.5≤La≤4.1％、0.3≤Pr≤0.7％、其它混合稀土元素为0.3～0.7％。
6.根据权利要求2所述的铝合金杆的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的所述浇铸得到铝合金铸条前还包括步骤(b)将所述铝合金液采用陶瓷滤板过滤。
7.根据权利要求2所述的铝合金杆的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为将所述铝合金液流入连铸机进行浇铸，浇铸温度为690～710℃，从连铸机出来的铸条温度为480～500℃。
8.根据权利要求2所述的铝合金杆的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为将所述铝合金铸条进入连轧机，轧制得到250～300℃的铝合金杆。
9.一种铝合金导体电缆线芯，其特征在于，其由权利要求1所述的铝合金杆进行拉丝、绞合、时效制得。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161123 |