CN109234579A - 一种高导电率耐热中强度铝合金线及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高导电率耐热中强度铝合金线及其生产工艺。该铝合金线，其化学成分按重量分数计包含以下组分：Fe 0.2‑0.35%，Si 0.20‑0.30%，Zr 0.10‑0.15%，Mg 0.30‑0.45%，Er 0.05‑0.10%，Ti 0.006‑0.01%，余量为Al。其生产工艺，包括以下步骤：熔炼；精炼；连续铸造；连续轧制；在线淬火；收线：热挤压；拉丝；时效处理。通过该工艺最终得到导电率≥60%IACS，抗拉强度≥235MPa，伸长率≥3%，210℃/1h后合金线强度保留率≥90%。具有导电性高，耐热性能好，强度高，伸长率大、抗腐蚀性能好的特点。

Description

一种高导电率耐热中强度铝合金线及其生产工艺
技术领域
本发明属于架空输电线路架空导线制备技术领域，涉及一种高导电率耐热中强度铝合金线及其生产工艺。
背景技术
现有架空输电线路中使用最广泛的是钢芯铝绞线，但随着技术的进步以及电力行业发展的需要，铝合金导线由于其优越的技术性能，良好的运行效果，尤其是在超高压线路以及大跨越线路上良好的使用效果，逐渐被世界各国广泛采用。铝合金单线主要包括中强度铝合金线、高强度铝合金线和耐热铝合金线，其中，中强度铝合金线用于制造全铝合金绞线，在高压、超高压的新建线路中具有十分明显的技术优越性、经济优越性。
目前，铝合金线材生产过程较为复杂，主要包括熔炼、精炼和连铸连轧方式获得合金杆材，这种杆材再经过拉丝、时效处理，最终获得符合机械、电气性能要求的中强度铝合金线。但由于制造设备的缺陷以及制造工艺的不稳定性，在保证抗拉强度、伸长率等力学性能的前提下，现有的中强度铝合金线的导电率普遍为58.5%IACS，实际应用中输电线损较大。因此，如何在保证力学性能的前提下提高中强度铝合金导线的导电性能，是目前生产中强度铝合金导线亟待解决的问题，于是，越来越多的研究者开始致力于中强度铝合金线材生产工艺的研究。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有工艺存在的问题，提供一种高导电率耐热中强度铝合金线及其生产工艺。使用本发明生产工艺生产的铝合金线，具有导电性高，耐热性能好，强度高，伸长率大、抗腐蚀性能好的特点，能够被应用于常规的架空输电线路，也可用于大档距、大落差的高海拔地区的架空输电线路。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高导电率耐热中强度铝合金线，其化学成分按重量分数计包含以下组分：Fe0.2-0.35%，Si0.20-0.30%，Zr0.10-0.15%，Mg0.30-0.45%，Er0.05-0.10%，Ti0.006-0.01%，余量为Al。
Ti：钛元素会与与铝形成TiAl2相，成为结晶时的非自发核心，细化晶粒，提高合金的强度；
Er：铒元素使铝合金成分过冷增大，细化晶粒，减少合金中的气体和夹杂，提高铝合金的强度以及导电性，同时铒可以和锆形成更加细小，弥散分布的Al3(ZrEr)复合相，提高合金的强度及耐热性。
Zr：锆元素一方面可以形成Al3(ZrEr)复合相，增大铒在铝中的固溶度，增强铒对铝合金的强度及导电性能的优化效果，因此铒的含量控制在Er0.05-0.10%；另一方面，锆元素会与铝形成Al3Zr，当它弥散、细小地析出时，作为异质形核核心，阻碍加热时再结晶的形核，从而细化铝合金的晶粒，提高了短时耐热性能，但锆含量的增加会对导电性能带来不利影响，因此最终合金中锆含量控制在0.10-0.15%，以保证合金具有较优的性能。
Mg：镁元素能显著提高材料的强度，但过量的Mg会降低材料的塑性，限制Mg质量分数范围在0.30-0.45%之间，使材料具有足够的强度和良好的塑性。
Si：合金中加入Si能提高合金熔融态的流动性，但过量的Si会降低该材料的塑性。
Fe：合金中加入Fe的益处：一是起到强化作用，二是与Al形成高密度尺寸细小的Al-Fe提高该合金强度。
一种如上所述高导电率耐热中强度铝合金线的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：熔炼：将铝锭在熔炼炉中熔化成铝液，将铝液加注到保温炉中保温；按照化学成分中各组分重量分数配比，依次加入铝铁合金锭、铝硅合金锭、铝锆合金锭、镁锭、铝铒合金锭、铝钛合金锭，充分混合后进行炉前化学快速分析，调整铝合金液成分；
步骤二：精炼：熔炼完成后，在保温炉中将精炼剂随氮气从铝合金液液面下吹入，进行精炼，然后将铝液表面的渣扒干净，进行保温静置；
步骤三：连续铸造：从保温炉中流出的铝合金液经炉外在线除杂***进行除杂过滤，然后经晶粒细化和过滤处理后送入浇铸机，采用水平浇铸方式进行连续铸造得到铝合金锭坯；
步骤四：连续轧制：通过感应器将铸坯加热到530℃~550℃，进行连续轧制；所述轧制***由粗轧机和精轧机两台轧机串联而成；
步骤五：在线淬火；
步骤六：收线；
步骤七：挤压；
步骤八：拉丝；
步骤九：时效处理。
上述步骤一中，将铝含量为99.7%铝锭在熔炼炉中熔化成铝液，当保温炉内温度升到750~760℃，将铝液加注到保温炉中，保温炉内设有自动搅拌装置；按化学成分中各组分重量分数配比，依此将铝铁合金锭、铝硅合金锭、铝锆合金锭、镁锭、铝铒合金锭、铝钛合金锭加入到保温炉中，在760~780℃熔化并搅拌，搅拌采用自动搅拌器搅拌，搅拌时间≥2h；铝合金液充分混合后，对铝合金液进行炉前化学快速分析，然后根据化学成分中各组分的重量分数比调整铝液合金组分。
上述步骤二中，精炼剂吹入温度为735~745℃，精炼剂与铝合金液的重量比为1:1000；精炼剂加入后，进行精炼的时间≥25min；静置温度为730~740℃，静置时间≥40min。
上述步骤三中，在线除杂***温度为900℃，氮气通入量为35 L/min，转子转速设定为150 rpm，除杂后Zn含量≤0.006%，Ni含量≤0.001%，Pb含量≤0.005%，氢含量≤0.250ml/100g；经过滤的铝合金液，流入浇包，浇铸采用水平浇铸，浇铸速度为7~8T/h，冷却水温度为28℃，所述浇铸机的结晶轮为铜质量百分含量≥99.9%、直径为2000mm、结晶轮槽截面积为2800mm2和结晶轮槽底部倒角半径为3.5mm的H型式结晶轮。
上述步骤三中的在线除杂***装有金属过滤装置，该金属过滤装置在上方设置进液口；在过滤装置内部有三层水平分布的过滤板及吸附板，由上至下三层分别是：孔径为10ppi的泡沫陶瓷过滤板，孔径为20ppi的泡沫陶瓷过滤板，吸附工业重金属的离子吸附板；在过滤装置底部有出液口。为保证铝液的流速正常，进液口、过滤板和吸附板，出液口三者横截面积之比为：1:5:1。合金液从保温炉流出，经进液口流入过滤装置，分别经10ppi、20ppi的过滤板过滤掉尺寸较大的夹杂物；随后合金液继续向下流动经过可以吸附工业重金属的离子吸附板，此吸附板可以吸附掉合金液中的锌、镍、铅元素，降低其在合金液中的含量；经吸附板过滤过的合金液继续向下流动，并从出液口流出，进入下道除气工序。
上述步骤四中，采用粗轧机和精轧机两台轧机串联进行连续轧制，制得直径为12mm的铝合金杆，轧制速度为5.2~5.6m/s；乳化液温度为60~80℃，乳化液压力为150~230kPa。
上述步骤五中，采用在线淬火；淬火温度为15±3℃，淬火压力为500±50kPa。
上述步骤六中，采用盘式自动收线装置，收线铝合金杆温度为25~35℃，每盘铝合金杆重量为2000kg。
上述步骤七中，采用挤压机将铝合金杆挤压成所需直径的铝合金杆，热挤压温度为480±20℃。
上述步骤八中，采用高速铝拉机将铝合金杆拉制成所需直径的中强度铝合金线，高速铝拉机采用多道模具，前3道延伸系数为1.25~1.35，后几道延伸系数为1.10~1.25，且到出线模具的延伸系数逐步降低至1.10，拉丝速度为10~16m/s。
上述步骤九中，采用连续式时效炉对拉制所得的铝合金线进行双级时效处理，一级时效温度为110~130℃，时效时间为10~12h；二级时效温度为160~190℃，时效时间为15~18h。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明在Al、Mg、Si和Fe组成的合金基础上加入了铝锆、铝铒和铝钛合金，钛元素会与与铝形成TiAl2相，成为结晶时的非自发核心，细化晶粒，提高合金的强度；铒元素可以使铝合金成分过冷增大，细化晶粒，减少合金中的气体和夹杂，提高铝合金的强度以及导电性，同时铒可以和锆形成更加细小，弥散分布的Al3(ZrEr)复合相，提高合金的强度及耐热性。本发明同时添加三种元素可以使得晶粒更加细小，同时在时效阶段使得Mg2Si强化相及其他杂质相更加弥散均匀析出，以提高合金的导电性能和强度，同时铝锆合金可以提高合金的耐热性能。
（2）本发明依次加入铝铁合金锭、铝硅合金锭、铝锆合金锭、镁锭、铝铒合金锭、铝钛合金锭，是由于铝铁合金、铝硅合金、铝锆合金熔点高，而镁锭熔点低，吸气严重，易烧损，所以其加料顺序在铝铁、铝硅、铝锆合金之后，可以减轻铝合金液的吸气及烧损情况；而铝铒合金和铝钛合金主要是起细化晶粒的作用，可以促进精炼效果，在最后即精炼前加入即可。
（3）本发明的铝液配方，锆元素和铒元素的含量分别为0.10-0.15%， 0.05-0.10%。根据Al-Er二元合金相图，铒在铝中形成Al3Er化合物，平衡状态下铒在铝中的最大固溶度<0.05%，通过加入一定量的锆，一方面可以形成Al3(ZrEr)复合相，增大铒在铝中的固溶度，增强铒对铝合金的强度及导电性能的优化效果，因此铒的含量控制在Er0.05-0.10%；另一方面，锆元素会与铝形成Al3Zr，当它弥散、细小地析出时，作为异质形核核心，阻碍加热时再结晶的形核，从而细化铝合金的晶粒，提高了短时耐热性能，但锆含量的增加会对导电性能带来不利影响，因此最终合金中锆含量控制在0.10-0.15%，可以保证合金具有较优的性能。
（4）本发明的在线除杂***装有金属过滤装置，区别于常规过滤装置没有对合金液中的金属杂质的过滤，该装置能够过滤掉合金液中的对铝合金性能有不利影响的金属杂质，包括Zn、Ni、Pb元素，提高所得合金杆的性能。
（5）由于在轧制过程铝杆内部出现很多析出相、缺陷及残余应力，因此本发明工艺增加热挤压工序，经过480±20℃的热挤压之后，析出相重新固溶到合金中，同时铝杆轧制过程中产生的应力减少，使得后道工序中强化相的均匀细小析出，从而提高铝合金线的强度和导电率。
（6）本发明工艺中，采用一级低温预时效和二级高温终时效的双级时效方式，在较低温度进行预时效，可以在合金中形成高密度细小弥散的GP区，为终时效的析出相提供形核核心；在稍高温度进行终时效，可以有效改善合金析出相的分布，使得合金在保持中高强度的同时，具有较好的抗腐蚀性能和导电性能。
（7）本发明在连续轧制前，采用感应加热器辅助加温，保证Mg2Si充分固溶，提高合金的导电性能和强度。
（8）本发明的轧制***由粗轧机和精轧机两台轧机串联组成，粗轧机进行高压缩比轧制，有利于细化晶粒，提高产品质量；精轧机以低压缩比轧制，可更好的控制圆杆的几何形状；轧制工序能耗相对最低，粗轧机和精轧机的产能得到最大限度发挥、轧制效率大大提高，可以稳定生产中强度铝合金杆。
（9）本发明工艺中，采用炉内精炼除气和炉外在线除杂相结合的除杂方式，净化铝液中的金属以及气体杂质，提高合金的导电性能。
（10）本发明工艺中，保温炉中设置有自动搅拌装置，使铝液搅拌充分，合金化程度更高；精炼剂加入后，采用永磁搅拌的方式搅动铝液，使其均匀分散于铝液内，提高精炼效果，减少工人的劳动强度、提高效率。
（11）本发明工艺中，采用盘式收线装置，高低盘自动切换，最大程度的满足了不减速连续生产，提高生产效率。
（12）根据本发明的工艺制得的铝合金线具有导电性高，耐热性能好，强度高，伸长率大、抗腐蚀性能好的特点，该中强度铝合金线既可应用于常规的架空输电线路，也可用于大档距、大落差的高海拔地区，具有显著的经济效益。
具体实施方式
本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
实施例1
一种高导电率耐热中强度铝合金线，其化学成分按重量分数计包含以下组分：Fe0.2%，Si 0.20%，Zr 0.10%，Mg 0.30%，Er 0.05%，Ti 0.006%，余量为Al。
一种如上所述高导电率耐热中强度铝合金线生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：熔炼：将铝含量为99.7%铝锭在熔炼炉中熔化成铝液，当保温炉内温度升到750℃，将铝液加注到保温炉中，保温炉内设有自动搅拌装置；按化学成分中各组分重量分数配比，依此将铝铁合金锭、铝硅合金锭、铝锆合金锭、镁锭、铝铒合金锭、铝钛合金锭加入到保温炉中，在760℃熔化并搅拌，搅拌采用自动搅拌器搅拌，搅拌时间2h；铝合金液充分混合后，进行炉前化学快速分析，然后根据配方中各组分的重量比调整铝合金液组分；
步骤二：精炼：熔炼完成后，在保温炉中将精炼剂从铝液液面下吹入，精炼剂导入温度为735℃，精炼剂与铝合金液的重量比为1:1000；精炼剂加入后，采用永磁搅拌的方式搅拌铝液，精炼时间25min；然后将铝液表面的渣扒干净，然后静置，静置温度为730℃，静置时间为40min；
步骤三：连续铸造：从保温炉中流出的铝合金液，经过装有金属过滤装置的在线除杂***进行过滤除杂，除杂炉温度为900℃，氮气通入量为35 L/min，转子转速设定为150 rpm，除杂后Zn含量为0.006%，Ni含量为0.001%，Pb含量为0.005%，氢含量为0.250 ml/100g；经过滤的铝合金液，流入浇包，浇铸采用水平浇铸，浇铸速度为7T/h，冷却水温度为28℃。浇铸机的结晶轮为铜质量百分含量为99.9%、直径为2000mm、结晶轮槽截面积为2800mm2和结晶轮槽底部倒角半径为3.5mm的H型式结晶轮。此种结晶轮铜含量较高，具有良好的导热性能，同时结晶轮直径和轮槽面积较大，散热较快，在浇铸过程中冷却速度加快，可以获得内部组织均匀，晶粒细化，高质量的的铸造锭坯。
步骤四：连续轧制：通过感应器将铸坯加热到530℃，采用粗轧机和精轧机两台轧机串联进行连续轧制，制得直径为12mm的铝合金杆，轧制速度为5.2m/s；乳化液温度为60℃，乳化液压力为150kPa；
步骤五：在线淬火；淬火温度为12℃，淬火压力为450kPa；
步骤六：收线：采用盘式自动收线装置，收线铝合金杆温度为25℃，每盘铝合金杆重量为2000kg；
步骤七：挤压；将直径为12mm的中强度铝合金杆通过挤压机进行挤压，在460℃的温度下，挤压成直径为9.5mm的铝合金杆；
步骤八：拉丝：将直径为9.5mm的中强度铝合金杆通过高速铝拉丝机，拉制成直径为4mm的中强度铝合金线，拉丝的速度为10m/s；
步骤九：时效处理：采用双级时效的方式对拉制的铝合金线进行时效处理，一级时效温度为110℃，时效时间为10h，二级时效温度为160℃，时效时间为15h。时效完成后得到导电率≥61%IACS，抗拉强度≥235MPa，伸长率≥3%，210℃/1h后合金线强度保留率≥90%。
表1 普通中强度铝合金线和本发明的高导电耐热中强度铝合金线的性能对比
实施例2
一种高导电率耐热中强度铝合金线，其化学成分按重量分数计包含以下组分：Fe0.35%，Si 0.30%，Zr 0.15%，Mg 0.45%，Er 0.10%，Ti 0.01%，余量为Al。
一种如上所述高导电率耐热中强度铝合金线生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：熔炼：将铝含量为99.7%铝锭在熔炼炉中熔化成铝液，当保温炉内温度升到760℃，将铝液加注到保温炉中，保温炉内设有自动搅拌装置；按化学成分中各组分重量分数配比，依此将铝铁合金锭、铝硅合金锭、铝锆合金锭、镁锭、铝铒合金锭、铝钛合金锭加入到保温炉中，在780℃熔化并搅拌，搅拌采用自动搅拌器搅拌，搅拌时间2.5h；铝液充分混合后，进行炉前化学快速分析，然后根据配方中各组分的重量比调整铝液组分；
步骤二：精炼：熔炼完成后，在保温炉中将精炼剂从铝液液面下吹入，精炼剂导入温度为745℃，精炼剂与铝合金液的重量比为1:1000；精炼剂加入后，采用永磁搅拌的方式搅拌铝液，精炼时间30min；然后将铝液表面的渣扒干净，然后静置，静置温度为740℃，静置时间为60min；
步骤三：连续铸造：从保温炉中流出的铝合金液，经过装有金属过滤装置的在线除杂***进行过滤除杂，除杂炉温度为900℃，氮气通入量为35 L/min，转子转速设定为150 rpm，除杂后Zn含量为0.004%，Ni含量为0.0008%，Pb含量为0.003%，氢含量为0.230 ml/100g；经过滤的铝合金液，流入浇包，浇铸采用水平浇铸，浇铸速度为8T/h，冷却水温度为28℃。浇铸机的结晶轮为铜质量百分含量为99.95%、直径为2000mm、结晶轮槽截面积为2800mm2和结晶轮槽底部倒角半径为3.5mm的H型式结晶轮。此种结晶轮铜含量较高，具有良好的导热性能，同时结晶轮直径和轮槽面积较大，散热较快，在浇铸过程中冷却速度加快，可以获得内部组织均匀，晶粒细化，高质量的的铸造锭坯。
步骤四：连续轧制：通过感应器将铸坯加热到550℃，采用粗轧机和精轧机两台轧机串联进行连续轧制，制得直径为12mm的铝合金杆，轧制速度为5.6m/s；乳化液温度为80℃，乳化液压力为230kPa；
步骤五：在线淬火；淬火温度为18℃，淬火压力为550kPa；
步骤六：收线：采用盘式自动收线装置，收线铝合金杆温度为35℃，每盘铝合金杆重量为2000kg；
步骤七：挤压；将直径为12mm的中强度铝合金杆通过挤压机进行挤压，在500℃的温度下，挤压成直径为9.0mm的铝合金杆；
步骤八：拉丝：将直径为9.0mm的中强度铝合金杆通过高速铝拉丝机，拉制成直径为3.8mm的中强度铝合金线，拉丝的速度为16m/s；
步骤九：时效处理：采用双级时效的方式对拉制的铝合金线进行时效处理，一级时效温度为130℃，时效时间为12h，二级时效温度为190℃，时效时间为18h。时效完成后得到导电率≥60%IACS，抗拉强度≥260MPa，伸长率≥4%，210℃/1h后合金线强度保留率≥95%。
表2普通中强度铝合金线和本发明的高导电耐热中强度铝合金线的性能对比
实施例3
一种高导电率耐热中强度铝合金线，其化学成分按重量分数计包含以下组分：Fe0.28%，Si 0.25%，Zr 0.13%，Mg 0.38%，Er 0.08%，Ti 0.008%，余量为Al。
一种如上所述高导电率耐热中强度铝合金线生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：熔炼：将铝含量为99.7%铝锭在熔炼炉中熔化成铝液，当保温炉内温度升到755℃，将铝液加注到保温炉中，保温炉内设有自动搅拌装置；按化学成分中各组分重量分数配比依此将铝铁合金锭、铝硅合金锭、铝锆合金锭、镁锭、铝铒合金锭、铝钛合金锭加入到保温炉中，在770℃熔化并搅拌，搅拌采用自动搅拌器搅拌，搅拌时间3h；铝液充分混合后，进行炉前化学快速分析，然后根据配方中各组分的重量比调整铝液组分；
步骤二：精炼：熔炼完成后，在保温炉中将精炼剂从铝液液面下吹入，精炼剂导入温度为740℃，精炼剂与铝合金液的重量比为1:1000；精炼剂加入后，采用永磁搅拌的方式搅拌铝液，精炼时间35min；然后将铝液表面的渣扒干净，然后静置，静置温度为735℃，静置时间为50min；
步骤三：连续铸造：从保温炉中流出的铝合金液，经过装有金属过滤装置的在线除杂***进行过滤除杂，除杂炉温度为900℃，氮气通入量为35 L/min，转子转速设定为150 rpm，除杂后Zn含量为0.005%，Ni含量为0.0009%，Pb含量为0.004%，氢含量为0.240 ml/100g；经过滤的铝合金液，流入浇包，浇铸采用水平浇铸，浇铸速度为7.5T/h，冷却水温度为28℃。浇铸机的结晶轮为铜质量百分含量为99.95%、直径为2000mm、结晶轮槽截面积为2800mm2和结晶轮槽底部倒角半径为3.5mm的H型式结晶轮。此种结晶轮铜含量较高，具有良好的导热性能，同时结晶轮直径和轮槽面积较大，散热较快，在浇铸过程中冷却速度加快，可以获得内部组织均匀，晶粒细化，高质量的的铸造锭坯。
步骤四：连续轧制：通过感应器将铸坯加热到540℃，采用粗轧机和精轧机两台轧机串联进行连续轧制，制得直径为12mm的铝合金杆，轧制速度为5.4m/s；乳化液温度为70℃，乳化液压力为190kPa；
步骤五：在线淬火；淬火温度为15℃，淬火压力为500kPa；
步骤六：收线：采用盘式自动收线装置，收线铝合金杆温度为30℃，每盘铝合金杆重量为2000kg；
步骤七：挤压；将直径为12mm的中强度铝合金杆通过挤压机进行挤压，在480℃的温度下，挤压成直径为9.3mm的铝合金杆；
步骤八：拉丝：将直径为9.3mm的中强度铝合金杆通过高速铝拉丝机，拉制成直径为3.5mm的中强度铝合金线，拉丝的速度为13m/s；
步骤九：时效处理：采用双级时效的方式对拉制的铝合金线进行时效处理，一级时效温度为120℃，时效时间为11h，二级时效温度为175℃，时效时间为16h。时效完成后得到导电率≥60.5%IACS，抗拉强度≥245MPa，伸长率≥3.5%，210℃/1h后合金线强度保留率≥93%。
表3普通中强度铝合金线和本发明的高导电耐热中强度铝合金线的性能对比
实施例4
目前工业生产圆铝合金杆的过程中，常规的过滤装置的作用是除气，即通过通入一定流量的N2，去除合金液中的H2，提高杆材的导电率，但是这种传统的过滤装置并没有对合金液中的金属杂质进行过滤。
本发明实施例1至3中所使用金属过滤装置，在上方设置进液口；在过滤装置内部有三层水平分布的过滤板及吸附板，由上至下三层分别是：孔径为10ppi的泡沫陶瓷过滤板，孔径为20ppi的泡沫陶瓷过滤板，吸附工业重金属的离子吸附板；在过滤装置底部有出液口。为保证铝液的流速正常，进液口、过滤板和吸附板，出液口三者横截面积之比为：1:5:1。合金液从保温炉流出，经进液口流入过滤装置，分别经10ppi、20ppi的过滤板过滤掉尺寸较大的夹杂物；随后合金液继续向下流动经过可以吸附工业重金属的离子吸附板，此吸附板可以吸附掉合金液中的锌、镍、铅元素，降低其在合金液中的含量；经吸附板过滤过的合金液继续向下流动，并从出液口流出，进入下道除气工序。因此金属过滤装置可以过滤掉合金液中的对铝合金性能有不利影响的金属杂质，包括Zn、Ni、Pb元素，提高所得合金杆的性能。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高导电率耐热中强度铝合金线，其特征在于：其化学成分按重量分数计包含以下组分：Fe 0.2-0.35%，Si 0.20-0.30%，Zr 0.10-0.15%，Mg 0.30-0.45%，Er 0.05-0.10%，Ti 0.006-0.01%，余量为Al。
2.一种高导电率耐热中强度铝合金线的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：熔炼：将铝锭在熔炼炉中熔化成铝液，将铝液加注到保温炉中保温；按照化学成分中各组分重量分数配比，依次加入铝铁合金锭、铝硅合金锭、铝锆合金锭、镁锭、铝铒合金锭、铝钛合金锭，铝合金液充分混合；
步骤二：精炼：熔炼完成后，在保温炉中将精炼剂随氮气从铝液液面下吹入，进行精炼，然后将铝合金液表面的渣扒干净，进行保温静置；
步骤三：连续铸造：从保温炉中流出的铝合金液经炉外在线除杂***进行过滤除杂，然后经晶粒细化和过滤处理后送入浇铸机，采用水平浇铸方式进行连续铸造得到铝合金锭坯；
步骤四：连续轧制：通过感应器将铸坯加热到530℃~550℃，进行连续轧制；
步骤五：在线淬火；
步骤六：收线；
步骤七：热挤压；采用挤压机将铝合金杆挤压成所需直径的铝合金杆；
步骤八：拉丝；
步骤九：时效处理。
3.根据权利要求2所述的一种高导电率耐热中强度铝合金线的生产工艺，其特征在于：步骤一中，所述铝锭中铝含量为99.7%；所述将铝液加注到保温炉时，保温炉内温度为750~760℃；所述铝合金液充分混合为保温炉内温度760~780℃熔化并搅拌，搅拌时间≥2h，铝合金液充分混合。
4.根据权利要求2所述的一种高导电率耐热中强度铝合金线的生产工艺，其特征在于：步骤二中，所述精炼剂吹入温度为735~745℃，精炼剂与铝合金液的重量比为1:1000；所述进行精炼的时间≥25min；所述静置的温度为730~740℃，时间≥40min。
5.根据权利要求2所述的一种高导电率耐热中强度铝合金线的生产工艺，其特征在于：步骤三中，所述在线除杂***装有金属过滤装置，该装置内部具有自上至下孔径为10ppi的泡沫陶瓷过滤板，孔径为20ppi的泡沫陶瓷过滤板和吸附工业重金属的离子吸附板，共三层水平分布的过滤板及吸附版；除杂***的温度为900℃，氮气通入量为35 L/min，转子转速设定为150 rpm，除杂后Zn含量≤0.006%，Ni含量≤0.001%，Pb含量≤0.005%，氢含量≤0.250 ml/100 g；所述铸造的速度为7~8T/h，冷却水温度为28℃。
6.根据权利要求2所述的一种高导电率耐热中强度铝合金线的生产工艺，其特征在于：步骤五中，所述淬火温度为15±3℃，淬火压力为500±50kPa。
7.根据权利要求2所述的一种高导电率耐热中强度铝合金线的生产工艺，其特征在于：步骤六中，所述收线的铝合金杆温度为25~35℃，每盘铝合金杆重量为2000kg。
8.根据权利要求2所述的一种高导电率耐热中强度铝合金线的生产工艺，其特征在于：步骤七中，所述热挤压温度为480±20℃。
9.根据权利要求2所述的一种高导电率耐热中强度铝合金线的生产工艺，其特征在于：步骤八中，所述拉丝采用高速铝拉机将铝合金杆拉制成所需直径的中强度铝合金线，高速铝拉机采用多道模具，前3道延伸系数为1.25~1.35，后几道延伸系数为1.10~1.25，且到出线模具的延伸系数逐步降低至1.10，拉丝速度为10~16m/s。
10.根据权利要求2所述的一种高导电率耐热中强度铝合金线的生产工艺，其特征在于：步骤九中，所述时效处理采用双级时效的方式，一级时效温度为110~130℃，时效时间为10~12h；二级时效温度为160~190℃，时效时间为15~18h。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110026443A (zh) * 2019-05-31 2019-07-19 永康卡梅新材料有限公司 基于布料、焊接及出网为一体的网片焊接用复合工装
CN110931153A (zh) * 2019-12-06 2020-03-27 绍兴电力设备有限公司 一种耐火光纤复合集束电缆及其制备方法
CN112853162A (zh) * 2021-01-07 2021-05-28 中铝材料应用研究院有限公司 一种高导耐热的铝合金及其制备方法
CN114713650A (zh) * 2022-03-31 2022-07-08 江阴电工合金股份有限公司 高延展性高抗软化铜铬锆接触线的生产工艺及装置
CN115522085A (zh) * 2022-09-01 2022-12-27 国网江苏省电力有限公司 一种高导电率耐热硬铝线及制备方法
CN115725879A (zh) * 2022-12-02 2023-03-03 广东远光电缆实业有限公司 一种高导电率铝合金导线及其制备方法
CN115852209A (zh) * 2023-01-18 2023-03-28 远东电缆有限公司 一种石墨烯改性铝合金线及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101423908A (zh) * 2008-12-05 2009-05-06 广东吉青电缆实业有限公司 高导电性高强度耐热铝合金导线及其制造方法、导线
CN104797724A (zh) * 2013-03-29 2015-07-22 古河电器工业株式会社 铝合金导体、铝合金绞线、被覆电线、线束以及铝合金导体的制造方法
CN105369073A (zh) * 2015-10-15 2016-03-02 远东电缆有限公司 智能电网用高强耐热铝合金单线、导线及其加工工艺
CN107429334A (zh) * 2015-04-28 2017-12-01 株式会社自动网络技术研究所 铝合金线材、铝合金绞线及其制造方法、汽车用电线以及线束
CN108359861A (zh) * 2018-03-12 2018-08-03 郑州轻研合金科技有限公司 一种高导耐热抗蠕变铝合金及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101423908A (zh) * 2008-12-05 2009-05-06 广东吉青电缆实业有限公司 高导电性高强度耐热铝合金导线及其制造方法、导线
CN104797724A (zh) * 2013-03-29 2015-07-22 古河电器工业株式会社 铝合金导体、铝合金绞线、被覆电线、线束以及铝合金导体的制造方法
CN107429334A (zh) * 2015-04-28 2017-12-01 株式会社自动网络技术研究所 铝合金线材、铝合金绞线及其制造方法、汽车用电线以及线束
CN105369073A (zh) * 2015-10-15 2016-03-02 远东电缆有限公司 智能电网用高强耐热铝合金单线、导线及其加工工艺
CN108359861A (zh) * 2018-03-12 2018-08-03 郑州轻研合金科技有限公司 一种高导耐热抗蠕变铝合金及其制备方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110026443A (zh) * 2019-05-31 2019-07-19 永康卡梅新材料有限公司 基于布料、焊接及出网为一体的网片焊接用复合工装
CN110026443B (zh) * 2019-05-31 2021-08-27 深圳市点金贵金属精炼有限公司 一种制备金属丝的设备
CN110931153A (zh) * 2019-12-06 2020-03-27 绍兴电力设备有限公司 一种耐火光纤复合集束电缆及其制备方法
CN110931153B (zh) * 2019-12-06 2021-05-18 绍兴电力设备有限公司 一种耐火光纤复合集束电缆及其制备方法
CN112853162A (zh) * 2021-01-07 2021-05-28 中铝材料应用研究院有限公司 一种高导耐热的铝合金及其制备方法
CN114713650A (zh) * 2022-03-31 2022-07-08 江阴电工合金股份有限公司 高延展性高抗软化铜铬锆接触线的生产工艺及装置
CN115522085A (zh) * 2022-09-01 2022-12-27 国网江苏省电力有限公司 一种高导电率耐热硬铝线及制备方法
CN115725879A (zh) * 2022-12-02 2023-03-03 广东远光电缆实业有限公司 一种高导电率铝合金导线及其制备方法
CN115725879B (zh) * 2022-12-02 2023-08-25 广东远光电缆实业有限公司 一种高导电率铝合金导线及其制备方法
CN115852209A (zh) * 2023-01-18 2023-03-28 远东电缆有限公司 一种石墨烯改性铝合金线及其制备方法

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