CN108396226A - 一种架空导线用合金钢及其制备方法 - Google Patents

一种架空导线用合金钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种架空导线用合金钢及其制备方法，其化学组成按重量百分数计包含以下元素：C：0.2～0.3wt％，Si：0.2～0.3wt％，Mn：0.3～0.4wt％，P≦0.012wt％，S≦0.01wt％，Ni:37～39wt％，Mo:2～3wt％，Cr：0.1～0.2wt％，V:0.6～0.7wt％，Ti：0.005～0.01wt％，余量为Fe和不可避免的微量杂质。本发明通过改变合金钢材料的配比，细化了晶粒，提高了合金钢的强度和韧性，降低了成本，由此生产出的合金钢抗拉强度≥1300MPa，伸长率≥1.2％，膨胀系数≤3.7×10‑6/℃(20～200℃)。

Description

一种架空导线用合金钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种合金钢，具体涉及一种架空导线用合金钢及其制备方法。
背景技术
现代经济的飞速发展加速了电力工业的发展，也大大推动了输电线路的技术进步。架空输电导线作为输送电力的载体，在输电线路中占有极为重要的地位。为了安全可靠的多送电力，各国科技工作者不断的努力寻求理想的架空输电线路用导线，以取代传统的各种导线。为此，各类特种导线应运而生，例如，具有防腐性能的铝包钢芯绞线；高强度的钢芯铝合金绞线、全铝合金绞线、铝包钢芯铝合金绞线等；高耐热性能和输送容量的各种耐热铝合金导线和低驰度导线殷钢芯导线等。
电线电缆行业技术目前的发展发展方向在于“超高压、大容量、环保化、无油化、抗短路、高可靠、免维护”，以满足“高能效、低损耗”的要求。
发明内容
本发明提供一种架空导线用合金钢及其制备方法，其目的是通过改变合金钢材料的配比，细化了晶粒，提高了合金钢的强度和韧性，降低了成本，由此生产出的合金钢抗拉强度≥1300MPa，伸长率≥1.2％，(20～200℃)膨胀系数≤3.7×10-6/℃。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种架空导线用合金钢，按重量百分数计包含以下组分：C：0.2～0.3wt％，Si：0.2～0.30wt％，Mn：0.3～0.4wt％，P≦0.012wt％，S≦0.01wt％，Ni:37～39wt％，Mo:2～3wt％，Cr：0.1～0.2wt％，V:0.6～0.7wt％，Ti：0.005～0.01wt％，余量为Fe和不可避免的微量杂质。
优选的，合金钢按重量百分数计包含以下组分：C：0.25～0.3wt％，Si：0.25～0.29wt％，Mn：0.3～0.36wt％，P≦0.012wt％，S≦0.01wt％，Ni:38～39wt％，Mo:2.2～2.5wt％，Cr：0.12～0.18wt％，V:0.6～0.7wt％，Ti：0.005～0.008wt％，余量为Fe和不可避免的微量杂质。
优选的，合金钢按重量百分数计包含以下组分：C：0.3wt％，Si：0.29wt％，Mn：0.36wt％，P：0.01wt％，S：0.01wt％，Ni:39wt％，Mo:2.2wt％，Cr：0.18wt％，V:0.6wt％，Ti：0.005wt％，余量为Fe和不可避免的微量杂质。
进一步的，一种架空导线用合金钢的制备方法，包括先后下述步骤：
(1)真空全部熔化冶炼原料，
(2)电渣精炼：在1450℃～1680℃精炼0.5h～1.5h，
(3)电渣重熔：包括装炉、引弧造渣、冶炼、补缩、冷却处理，制成钢坯锭，
(4)高温锻造：始锻温度≥1000℃，终锻温度≥750℃，
(5)热轧成型：初轧温度≥1050℃，终轧温度≥900℃，
(6)拉拔处理：氩气保护条件下进行拉拔处理。
优选的，预先将所有原料干燥处理，镍板去氢退火后再进行所述步骤(1)真空熔化冶炼原料。
优选的，预先在1000～1150℃保温0.5h～2h，再进行所述步骤(4)的高温锻造。
优选的，预先在1050～1150℃保温0.5～1h，再进行所述步骤(5)的热轧成型，作为优选热轧成φ8mm盘圆。
优选的，上述制备方法中步骤(6)拉拔处理包括先后两个阶段，1000～1100℃固溶处理冷拉拔至φ6.0mm和600～680℃热处理冷拉拔至φ3.5mm。优选的，所述拉拔处理在600～680℃热处理时间为2～5h。
进一步的，用本发明的合金钢材料制成的架空导线，是由加强芯线和导线外层绞制而成，其中加强芯线是由本发明的合金钢包覆铝制得，而导线外层由铝合金线组成。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
1.本发明通过改变合金钢材料的配比，细化了晶粒，提高了合金钢的强度和韧性，降低了成本。
2.通过优化制备加工工艺，在保证材料性能的前提下，降低了成本，由此生产出的合金钢抗拉强度≥1300MPa，伸长率≥1.2％，(20～200℃)膨胀系数≤3.7×10-6/℃。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，对本发明的技术方案进行清楚完整的描述，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明中的实施例的启发下，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下对本发明提供的实施例进行种种变更或修改，均属于申请待批的本发明的保护范围。
实施例1
一种架空导线用新型合金钢，按重量百分数计包含以下组分：C：0.3wt％；Si：0.29wt％；Mn：0.36wt％，P：0.01wt％，S：0.01wt％，Ni：39wt％，Mo：2.2wt％；Cr：0.18wt％，V：0.6wt％，Ti：0.005wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述合金钢的制备和加工工艺，包括如下步骤：
(1)原料准备：镍板去氢退火、所有原材料干燥处理；
(2)真空冶炼：铁熔化后加入其它合金元素，将其全部熔化；
(3)电渣精炼：在1450℃精炼0.5h，浇注成电渣锭；
(3)电渣重熔：进行电渣重熔，经过装炉、引弧造渣、冶炼、补缩、冷却得钢坯锭；
(4)高温锻造：1150℃保温1h后锻造，始锻温度1050℃，终锻温度800℃；
(5)热轧成型：在1050保温1h，把方坯热轧成φ8mm盘圆，初轧温度1050℃，终轧温度900℃；
(6)拉拔处理：盘圆经过扒皮处理后，在1000℃氩气保护下进行固溶处理，经过6道次冷拉拔至φ6.0mm；600℃度进行5h的氩气保护热处理，保持光亮，继续冷拉拔到φ3.5mm。
实施例2
一种架空导线用新型合金钢，按重量百分数计包含以下组分：C：0.2wt％；Si：0.25wt％；Mn：0.3wt％，P：0.012wt％，S：0.01wt％，Ni：37wt％，Mo：3wt％；Cr：0.15wt％，V：0.6wt％，Ti：0.01wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述合金钢的制备和加工工艺，包括如下步骤：
(1)原料准备：镍板去氢退火、所有原材料干燥处理；
(2)真空冶炼：铁熔化后加入其它合金元素，将其全部熔化；
(3)电渣精炼：在1450℃精炼0.5h，浇注成电渣锭；
(3)电渣重熔：进行电渣重熔，经过装炉、引弧造渣、冶炼、补缩、冷却得钢坯锭；
(4)高温锻造：1150℃保温1h后锻造，始锻温度1050℃，终锻温度800℃；
(5)热轧成型：在1050保温1h，把方坯热轧成φ8mm盘圆，初轧温度1050℃，终轧温度900℃；
(6)拉拔处理：盘圆经过扒皮处理后，在1000℃氩气保护下进行固溶处理，经过6道次冷拉拔至φ6.0mm；600℃度进行5h的氩气保护热处理，保持光亮，继续冷拉拔到φ3.5mm。
实施例3
一种架空导线用新型合金钢，按重量百分数计包含以下组分：C：0.25wt％；Si：0.2wt％；Mn：0.35wt％，P：0.01wt％，S：0.009wt％，Ni：38wt％，Mo：2wt％；Cr：0.1wt％，V：0.65wt％，Ti：0.008wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述合金钢的制备和加工工艺，包括如下步骤：
(1)原料准备：镍板去氢退火、所有原材料干燥处理；
(2)真空冶炼：铁熔化后加入其它合金元素，将其全部熔化；
(3)电渣精炼：在1500℃精炼0.5h，浇注成电渣锭；
(3)电渣重熔：进行电渣重熔，经过装炉、引弧造渣、冶炼、补缩、冷却得钢坯锭；
(4)高温锻造：1100℃保温1h后锻造，始锻温度1000℃，终锻温度750℃；
(5)热轧成型：在1100℃保温1h，热轧成φ8mm盘圆，初轧温度1100℃，终轧温度950℃；
(6)拉拔处理：盘圆经过扒皮处理后，在1050℃氩气保护下进行固溶处理，经过6道次冷拉拔至φ6.0mm；650℃度进行3h的氩气保护热处理，保持光亮，继续冷拉拔到φ3.5mm。
实施例4
一种架空导线用新型合金钢，按重量百分数计包含以下组分：C：0.28wt％；Si：0.3wt％；Mn：0.32wt％，P：0.009wt％，S：0.01wt％，Ni：38.2wt％，Mo：2.5wt％；Cr：0.12wt％，V：0.7wt％，Ti：0.005wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述合金钢的制备和加工工艺，包括如下步骤：
(1)原料准备：镍板去氢退火、所有原材料干燥处理；
(2)真空冶炼：铁熔化后加入其它合金元素，将其全部熔化；
(3)电渣精炼：在1500℃精炼0.5h，浇注成电渣锭；
(3)电渣重熔：进行电渣重熔，经过装炉、引弧造渣、冶炼、补缩、冷却得钢坯锭；
(4)高温锻造：1100℃保温1h后锻造，始锻温度1000℃，终锻温度750℃；
(5)热轧成型：在1100℃保温1h，热轧成φ8mm盘圆，初轧温度1100℃，终轧温度950℃；
(6)拉拔处理：盘圆经过扒皮处理后，在1050℃氩气保护下进行固溶处理，经过6道次冷拉拔至φ6.0mm；650℃度进行3h的氩气保护热处理，保持光亮，继续冷拉拔到φ3.5mm。
实施例5
一种架空导线用新型合金钢，包括如下重量百分比的化学组分：C：0.25wt％；Si：0.27wt％；Mn：0.4wt％，P：0.011wt％，S：0.008wt％，Ni：38.6wt％，Mo：2.3wt％；Cr：0.2wt％，V：0.68wt％，Ti：0.006wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述合金钢的制备和加工工艺，包括如下步骤：
(1)原料准备：镍板去氢退火、所有原材料干燥处理；
(2)真空冶炼：铁熔化后加入其它合金元素，将其全部熔化；
(3)电渣精炼：在1680℃精炼0.5h，浇注成电渣锭；
(3)电渣重熔：进行电渣重熔，经过装炉、引弧造渣、冶炼、补缩、冷却得钢坯锭；
(4)高温锻造：1000℃保温1h后锻造，始锻温度1100℃，终锻温度800℃；
(5)热轧成型：在1150℃保温1h，热轧成φ8mm盘圆，初轧温度1050℃，终轧温度970℃；
(6)拉拔处理：盘圆经过扒皮处理后，在1100℃氩气保护下进行固溶处理，经过6道次冷拉拔至φ6.0mm；680℃度进行2h的氩气保护热处理，保持光亮，继续冷拉拔到φ3.5mm。
将上述实施例1-5制成的新型合金钢进行性能测试，数据如表1.
表1：合金钢性能检测结果
由表1可以看出，实施例1-5所制备的新型合金钢具有优异的性能，抗拉强度≥1300MPa，伸长率≥1.2％，(20～200℃)膨胀系数≤3.7×10-6/℃。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者同等替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者同等替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (11)

1.一种架空导线用合金钢，其特征在于，所述合金钢按重量百分数计包含以下组分：C：0.2～0.3wt％，Si：0.2～0.30wt％，Mn：0.3～0.4wt％，P≦0.012wt％，S≦0.01wt％，Ni:37～39wt％，Mo:2～3wt％，Cr：0.1～0.2wt％，V:0.6～0.7wt％，Ti：0.005～0.01wt％，余量为Fe和不可避免的微量杂质。
2.根据权利要求1所述的架空导线用合金钢，其特征在于，所述合金钢按重量百分数计包含以下组分：C：0.25～0.3wt％，Si：0.25～0.29wt％，Mn：0.3～0.36wt％，Ni:38～39wt％，Mo:2.2～2.5wt％，Cr：0.12～0.18wt％，Ti：0.005～0.008wt％。
3.根据权利要求1所述的架空导线用合金钢，其特征在于，所述合金钢按重量百分数计包含以下组分：C：0.3wt％，Si：0.29wt％，Mn：0.36wt％，P：0.01wt％，S：0.01wt％，Ni:39wt％，Mo:2.2wt％，Cr：0.18wt％，V:0.6wt％，Ti：0.005wt％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的架空导线用合金钢，其特征在于，所述合金钢的抗拉强度≥1300MPa，伸长率≥1.2％，20～200℃下膨胀系数≤3.7×10-6/℃。
5.一种权利要求1-3任一项所述的架空导线用合金钢的制备方法，其特征在于，所述合金钢的制备方法包括先后以下步骤：
(1)真空全部熔化冶炼原料，
(2)电渣精炼：在1450℃～1680℃精炼0.5h～1.5h，
(3)电渣重熔：包括装炉、引弧造渣、冶炼、补缩和冷却处理得钢坯锭，
(4)高温锻造：始锻温度≥1000℃，终锻温度≥750℃，
(5)热轧成型：初轧温度≥1050℃，终轧温度≥900℃，
(6)拉拔处理：氩气保护条件下进行拉拔处理。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，预先将所有原料干燥处理，镍板去氢退火后再进行所述步骤(1)真空熔化冶炼原料。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，预先在1000～1150℃保温0.5h～2h，再进行所述步骤(4)的高温锻造。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，预先在1050～1150℃保温0.5～1h，再进行所述步骤(5)的热轧成型。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)拉拔处理包括先后两个阶段，1000～1100℃固溶处理冷拉拔至φ6.0mm和600～680℃热处理冷拉拔至φ3.5mm。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，热处理时间为2～5h。
11.一种架空导线，其特征在于，所述架空导线由加强芯线和导线外层绞制而成，所述加强芯线由权利要求1-3任一项所述的合金钢包覆铝制成，所述导线外层由铝合金线组成。
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