CN106363034B - 一种中间态高导电铝单线及其制造方法 - Google Patents

一种中间态高导电铝单线及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中间态高导电铝单线及其制造方法，工艺为；步骤一：加工制得铝杆；将铝锭经熔炼、精炼、连铸连轧工艺生产出铝杆，将铝杆的性能控制在直径为12.0～16.00mm、20℃导体电阻率为≤0.02760Ω·mm2/m、抗张强度为90～120MPa，伸长率≥20.0％；步骤二：将铝杆挤出软态铝线坯；步骤三：将软态铝线坯通过高速拉丝机拉制形成中间态高导电铝单线；所述中间态的直径或等效直径为2.50～6.00mm，强度115～150MPa,伸长率≧5.0％，导电率≧62.5％。本发明采用一种全新的工艺生产中间态(3/4硬态)高导电铝单线，具有工艺稳定性好、性能均匀、导电性能好、能耗低等特点。为中间态(3/4硬态)高导电铝单线生产提供一个全新的工艺。

Description

一种中间态高导电铝单线及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种中间态高导电铝单线及其制造方法。
背景技术
为保证导线的强度，目前，常规导线均采用硬铝，硬铝线具有表面硬度大、强度高等优点，但其伸率不足，导电性能相对较小。一方面，为提高硬铝导电性能，需要提高铝导体纯度或采取一定的工艺措施，这样造成成本增加。另一方面，由于其伸长率不足，当硬铝线与加强芯(如钢芯、复合材料芯)匹配时，往往由于伸率不一致，铝丝先断裂而不能充分发挥加强芯的性能，造成整根拉断力偏小。
为提高铝的导电性能、提高铝的伸长率，人们再次想到采用软铝线，但是软铝线一方面由于其强度低，表面硬度小，造成导线整根拉断力小，如果要增加整根拉断力满足线路要求，则需选择更高强度的加强芯或增加加强芯面积，造成成本增加；另一方面，由于其表面硬度小，施工时容易擦伤或表面毛糙，造成导线容易产生电晕，降低输送效率。
为此，我们提出采用一种中间态铝线，也即3/4硬态铝线，将其与加强芯配合用于架空输电线路中，不仅弥补了硬铝线伸长率小和导电性能较低的不足，同时也弥补了软铝线强度小的不足。将中间态(3/4硬态)铝线与加强芯(钢芯、复合材料芯)配合，能充分发挥加强芯和中间态铝线的整体强度，大大提高输电线路的安全性。目前中间态(3/4硬态)铝线加工工艺方式主要采用先拉丝后退火传统的工艺方式，该工艺方式不仅退火能耗大，而且退火后产品性能稳定性差，一批的波动性较大，产品性能很难得到保证。
发明内容
本发明的第一个目的是本发明提供一种导电性能好、伸率大的中间态高导电铝线，同时提供一种该产品工艺稳定性好、性能均匀、能耗低的加工工艺方式。
实现本发明第一个目的的技术方案是一种中间态高导电铝单线的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：加工制得铝杆；将铝锭经熔炼、精炼、连铸连轧工艺生产出铝杆，将铝杆的性能控制在直径为12.0～16.00mm、20℃导体电阻率为≤0.02760Ω·mm2/m、抗张强度为90～120MPa，伸长率≥20.0％；
步骤二：将铝杆挤出软态铝线坯；
步骤三：将软态铝线坯通过高速拉丝机拉制形成中间态高导电铝单线；所述中间态的直径或等效直径为2.50～6.00mm，强度115～150MPa,伸长率≧5.0％，导电率≧62.5％。
所述步骤一加工制得铝杆的方法为：将铝锭通过熔炼、合金成分配置、连铸连轧工序形成铝杆；其中合金成分配置将质量百分数控制在：Fe：0.11～0.17％、Si：0.04～0.06％、Cu<0.001％，Ga≤0.018％、Zn≤0.006％、B：0.04～0.08％，铝合金液保温温度730～760℃，浇铸前H2含量控制≤0.03ml/100g；浇铸温度680～700℃，入轧温度控制在450～500℃。
所述步骤二采用康纺机挤出，挤出压缩比控制在2.5～4，挤出模腔温度控制在430～500℃，铝线坯的截面为25mm2～75mm2，软铝线坯的性能控制在20℃导体电阻率为≤0.02740Ω·mm2/m、抗张强度为≥80MPa，伸长率≥30.0％。
所述步骤三中，拉丝各道延伸系数为1.05～1.25，拉伸道次控制在3～7道，总延伸系数控制在1.5～3.0。
所述软铝线坯的形状为规则形状或者不规则形状；所述中间态高导电铝单线的形状为规则形状或者不规则形状，与软铝线坯的形状一致，或者不一致。
本发明的第二个目的是提供一种中间态高导电铝单线。
实现本发明第二个目的的技术方案是一种中间态高导电铝单线，由前述工艺方法饿到，所述中间态高导电铝单线的直径或等效直径为2.50～6.00mm,强度115～150MPa,伸长率≧5.0％，导电率≧62.5％。
采用了上述技术方案后，本发明的优点在于：(1)本发明提供了样子红全新的工艺方法，不仅产品性能电性能和机械性能均十分优越，而且具备通条稳定性，产品生产效率高。
(2)因传统退火工序退火炉各区温度有偏差，炉内温度很难控制均匀一致，因而容易造成退火后成盘铝丝，盘内和盘外的性能不一致、每一盘之间性能不一致，波动大，同时工艺控制难度大，温度稍有波动，产品性能就不满足要求；本发明采用挤出再拉制的工艺，制得的铝线强度和伸率十分均匀。
(3)本发明采用挤出再拉制工艺，可以省去传统退火工艺，大大节约退火工序能耗。
(4)本发明采用挤出再拉制工艺，其挤出的铝线坯面积和形状可以任意调整，拉丝过程总延伸率要明显小于传统拉丝工艺的延伸率，其能耗可大大降低。
(5)本发明采用挤出再拉制工艺，其拉丝模具个数少于传统拉丝工艺，节约模具成本。
(6)本发明通过挤压工序，在压力作用下，使得晶体组织更加致密，减少了气体杂质，提高了导体电阻率，同时为了保证挤出后铝丝的强度满足要求，铁的含量也不能过高，过高会影响铝单线的导电性能，不能过低，过低强度达不到。
(7)本发明通过添加适量的B降低重金属对铝单线导电率的影响，通过限制Cu、Ga、Zn等固体杂质元素降低对铝单线导电性能的影响，限制H气体杂质含量对导电性能的影响。
(8)本发明拉丝过程中控制各道次延伸系数和总延伸系数，如总延伸过大，可能造成铝单线的伸长率不合格，如总延伸过小，可能造成强度不能满足要求。各道次延伸系数过大会造成阻力过大，降低铝丝伸长率，同时会造成铝丝单个模具阻力过大，容易断丝，如果延伸系数过小，会造成拉丝漏油现象。
具体实施方式
本实施例的生产工艺为：
步骤一：加工制得铝杆；将铝锭经熔炼、精炼、连铸连轧工艺生产出铝杆，将铝杆的性能控制在直径为12.0～16.00mm、20℃导体电阻率为≤0.02760Ω·mm2/m、抗张强度为90～120MPa，伸长率≥20.0％；将铝锭通过熔炼、合金成分配置、连铸连轧工序形成铝杆；其中合金成分配置将质量百分数控制在：Fe：0.11～0.17％、Si：0.04～0.06％、Cu<0.001％，Ga≤0.018％、Zn≤0.006％、B：0.04～0.08％，铝合金液保温温度730～760℃，浇铸温度680～700℃，入轧温度控制在450～500℃。
步骤二：将铝杆挤出软态铝线坯；采用康纺机挤出，挤出压缩比控制在2.5～4，挤出模腔温度控制在430～500℃，铝线坯的截面为25mm2～75mm2，软铝线坯的性能控制在20℃导体电阻率为≤0.02740Ω·mm2/m、抗张强度为≥80MPa，伸长率≥30.0％。
步骤三：将软态铝线坯通过高速拉丝机拉制形成中间态高导电铝单线；中间态的直径或等效直径为2.50～6.00mm，强度115～150MPa,伸长率≧5.0％，导电率≧62.5％。拉丝各道延伸系数为1.05～1.25，拉伸道次控制在3～7道。
软铝线坯的形状为规则形状或者不规则形状；中间态高导电铝单线的形状为规则形状或者不规则形状，与软铝线坯的形状一致，或者不一致。

Claims (4)

1.一种中间态高导电铝单线的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：加工制得铝杆；将铝锭经熔炼、精炼、连铸连轧工艺生产出铝杆，将铝杆的性能控制在直径为12.0～16.00mm、20℃导体电阻率为≤0.02760Ω·mm2/m、抗张强度为90～120MPa，伸长率≥20.0％；
步骤二：将铝杆挤出软态铝线坯；
步骤三：将软态铝线坯通过高速拉丝机拉制形成中间态高导电铝单线；所述中间态的直径或等效直径为2.50～6.00mm，强度115～150MPa,伸长率≧5.0％，导电率≧62.5％；
所述步骤二采用康纺机挤出，挤出压缩比控制在2.5～4，挤出模腔温度控制在430～500℃，铝线坯的截面为25mm2～75mm2，软铝线坯的性能控制在20℃导体电阻率为≤0.02740Ω·mm2/m、抗张强度为≥80MPa，伸长率≥30.0％。
2.根据权利要求1所述的一种中间态高导电铝单线的制造方法，其特征在于：所述步骤一加工制得铝杆的方法为：将铝锭通过熔炼、合金成分配置、连铸连轧工序形成铝杆；其中合金成分配置将质量百分数控制在：Fe：0.11～0.17％、Si：0.04～0.06％、Cu<0.001％，Ga≤0.018％、Zn≤0.006％、B：0.04～0.08％，铝合金液保温温度730～760℃，浇铸前H2含量控制≤0.03ml/100g；浇铸温度680～700℃，入轧温度控制在450～500℃。
3.根据权利要求1所述的一种中间态高导电铝单线的制造方法，其特征在于：所述步骤三中，拉丝各道延伸系数为1.05～1.25，拉伸道次控制在3～7道，总延伸系数控制在1.5～3.0。
4.根据权利要求1至3任一所述的一种中间态高导电铝单线的制造方法，其特征在于：所述软铝线坯的形状为规则形状或者不规则形状；所述中间态高导电铝单线的形状为规则形状或者不规则形状，与软铝线坯的形状一致，或者不一致。
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