CN101383200A - 电缆用铝箔及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电缆用铝箔及生产方法，该电缆用铝箔材料的组成成分按重量百分比为：硅Si 0.79～0.83％，铁Fe 0.22～0.26％，铜Cu≤0.1％，锰Mn≤0.2％，镁Mg≤0.05％，铬Cr≤ 0.05％，锌Zn≤0.1％，钛Ti≤0.08％，单个杂质含量≤0.05％，杂质总含量≤0.15％，余量为铝Al；其中，铁和硅两者的重量百分比含量之和：Fe+Si＜1.1％。其生产工艺流程为：配料－熔化－成分分析－补料充淡－喷粉精炼－N2精炼－炉外在线精炼－铸轧－铸轧板型检查－卷坯－冷轧－纵剪分切－成品退火－检验－包装－入库－出厂；本发明电缆用铝箔的力学性能优越，抗拉强度在90～105MPa之间，伸长率＞25％，产品需求具有较大发展潜力，可以明显提高企业效益和社会效益。
Description
技术领域：
本发明涉及一种电缆用铝箔的合金材料及其生产方法，用于通信电缆、光纤电缆以及其他行业的基础材料。
背景技术：
电缆铝箔带是生产通讯电缆、光纤电缆的主要基础材料之一，它经铝塑复合后，包覆着电缆芯，起到屏蔽、防潮和增加强度的作用。普通产品要求铝箔厚度为0.15mm左右，宽度500～800mm，长度大于2Km以上，产品合金常采用铝合金材料，抗拉强度在60～85Mpa之间，延伸率在15～17％(标样规格为：50mm定标距)铝箔厚度公差为正负8～15微米，板面要求平整洁净、无孔洞、分切端面平齐、整卷中间不允许有断头、接头等缺陷。
随着国民经济的迅猛发展，国内需求的电缆用铝箔材料上升速度也十分惊人，特别是通信电缆、光纤电缆需求量更大。通过对市场的调查分析，国内电缆厂已达数百家，电缆用铝箔铝塑复合厂家更多，而国内能生产铝箔的加工单位也不少。但是从铝箔供应单位的质量分析，用户普遍反映质量较差而且非常不稳定，主要表现在合金成份不稳、抗拉强度不高，伸长率太低，孔洞、夹渣、油斑、划伤严重，导致用户在复合分切或电缆制作中断带或复合膜脱皮，从而给双方造成极大的经济损失。随着中国对外开放的加快，特别是我国加入WTO之后，国内许多生产通信电缆厂商不仅加快国内的市场占有，同时把眼光瞄准国外市场，其原因是因为国内市场竞争激烈。目前国内已拥有数百家专业电缆厂，初期阶段生产的电缆质量差、价格高、利润空间很大。随着竞争的加剧，各下游用户对电缆质量要求越来越高，特别是光纤电缆和出口电缆所需的铝箔材料技术标准已经远远高于国家通讯行业所制订的技术标准，要求抗拉强度控制在90～105Mpa，伸长率又必须超过25％。面对高技术性能指标的竞争，许多原电缆铝箔生产厂家难以跨入高档电缆生产企业行列。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种抗拉强度在90～105Mpa之间、伸长率超过25％的新型电缆用铝箔及其生产方法，来满足市场以及企业的需求。
本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：
一种电缆用铝箔，该电缆用铝箔材料的组成成分按重量百分比为：硅Si0.79～0.83％，铁Fe0.22～0.26％，铜Cu≤0.1％，锰Mn≤0.2％，镁Mg≤0.05％，铬Cr≤0.05％，锌Zn≤0.1％，钛Ti≤0.08％，单个杂质含量≤0.05％，杂质总含量≤0.15％，余量为铝Al。
所述铁和硅两者的重量百分比含量之和：Fe+Si<1.1％。
所述电缆用铝箔的抗拉强度在90～105Mpa之间，伸长率>25％。
上面所述的电缆用铝箔的生产方法，其具体工艺流程为：
a、用铝锭和冷轧废料配料；
b、在780～790℃温度条件下加热溶化；
c、撒覆盖剂来减少氧化造渣；
d、搅拌使化学成分和温度均匀；
e、扒渣来保持熔体洁净
f、取样化验：用光谱仪快速分析炉前化学成分；
g、成分调整---补料或冲淡，使原料组分含量下列要求：硅Si 0.79～0.83％，铁Fe 0.22～0.26％，铜Cu≤0.1％，锰Mn≤0.2％，镁Mg≤0.05％，铬Cr≤0.05％，锌Zn≤0.1％，钛Ti≤0.08％，单个杂质含量≤0.05％，杂质总含量≤0.15％，余量为铝Al，其中铁和硅的总百分比含量Fe+Si<1.1％；
h、熔炼炉中，采用无污染的高纯N2+精炼喷粉剂来喷粉精炼进行除气除渣；
i、温度调整到730～750℃；
j、用虹吸箱平稳导炉，导入到静置炉中采用高纯N2精炼，来除气除渣；
k、炉外在线精炼，石墨转子转速230转/分，主流量300～500L/h、分流量是200～300L/h，除气箱温度710～720℃；
l、过滤除渣，前箱温度680～690℃；
m、铸轧板坯，铸轧速度为800～900mm/min，牵引，剪切、卷取、打包送冷轧车间进行冷轧，轧到用户所需厚度；
n、纵剪分切，切成用户所需要的宽度和长度；
o、成品退火，退火温度在280～320℃之间，升温保温时间累计30小时左右；
p、检验、包装、入库、出厂。
在步骤“c”中，所述的覆盖剂为氯化钾、氯化钠和氟铝酸钠的混合物，其中，氯化钠的重量百分比为40～50％，氟铝酸钠的重量百分比为18～23％，余量为氯化钾。
在步骤“h”中，所述的高纯N2的纯度为99.9995％以上。
在步骤“h”中，所述的精炼喷粉剂为氯化钾、氯化钠和氟化铝的混合物，其中，氯化钠的重量百分比为45～55％，氟化铝的重量百分比为3～8％，余量为氯化钾。
与本发明有关的实验数据如下：
1.本发明电缆用铝箔成品的各种性能参数如下：
合金成分：Fe+Si<1.1％
合金状态：○状态
产品规格：厚度0.11～0.2mm，宽度100～1300mm
尺寸允许偏差：厚度公差±0.01，宽度公差±1mm
板面平直度：执行YS/T430-2000检验标准
室温力学性能：抗拉强度90～105Mpa，伸长率≥25％
表面质量要求：无腐蚀、孔洞、油斑、氧化、气条、夹渣
刷水性能试验：≥B级(按YS/T430-2000检验)
端面质量要求：错层≤1.5mm，塔形≤4mm
长度偏差：+10m，中间不允许有断头和接头
2.本发明电缆用铝箔合金成分以及退火工艺曲线研制(参见表一和表二)：
表一：铁、硅不同成分力学性能测试表
在表一中：试验样品全部为申请人的试验产品；退火是在自动控温实验炉中完成；试样厚度全部为0.15mm；退火温度全部为300℃，时间为5小时。
从表一中可以看出：铁、硅总含量在0.87～1.1之间时，效果最佳。
表二：不同温度退火实验力学性能比较表
在表二中：铝材中铁、硅含量总数均为0.881％；产品厚度全部为0.15mm；在实验炉中的退火时间均为5小时。
从表二中可以看出：铝材退火温度在280～320℃时材料的力学性能较好。
3.本发明电缆用铝箔工业炉退火曲线研究：
本发明电缆用铝箔工业炉退火工艺曲线图参见附图1～附图6。
表三：本发明电缆用铝箔工业退火后力学性能比较：
| 批号 | 产品规格 | 一次温度及时间T/h | 保温时间h | 二次升降温度及时间T/h | 保温时间h | 出炉温度T | 平均抗拉强度MPa | 平均伸长率％ |
| 1 | 0.15mm×C | 280/2 | 6 | 300/1 | 20 | <200 | 98 | 24 |
| 2 | 0.15mm×C | 260/1 | 8 | 350/3 | 18 | <200 | 96 | 23 |
| 3 | 0.15mm×C | 260/2 | 5 | 370/1 | 18 | <200 | 99 | 25 |
| 4 | 0.15mm×C | 260/1 | 5 | 300/3 | 21 | <200 | 99 | 27 |
| 5 | 0.15mm×C | 260/2 | 6 | 300/1 | 20 | <200 | 103 | 28 |
| 6 | 0.15mm×C | 530/4 | 2.5 | 410/2 | 8 | <200 | 105 | 24 |
4.电缆用铝箔国内主要生产厂家与本发明技术指标比较：
| 企业名称 | 合金牌号号 | (Fe+Si)％含量 | 产品厚度mm | 退火温度℃ | 加热时间h | 抗拉强度MPa | 伸长率(50mm定标距) |
| 郑州铝业股份有限公司 | 1145 | 0.41～0.52 | 0.15 | 400 | 10 | 70～80 | ≥15 |
| 顺源实业有限公司 | 1145 | 0.45～0.55 | 0.15 | 530 | 11 | 77～85 | ≥15 |
| 山西解州铝厂 | 1145 | 0.45～0.55 | 0.15 | 400 | 20 | 72～70 | ≥17 |
| 华东铝加工厂 | 1145 | 0.35～0.55 | 0.15 | 410 | 18 | 70～100 | ≥17 |
| 本发明产品 | 8011(A) | 0.87～0.95 | 0.15 | 300 | 29 | 90～105 | ≥25 |
本发明的积极有意效果是：
1.本发明电缆用铝箔的生产方法中，铝液采用低温铸轧，有利于除气、除渣、减少金属烧损、节省能源、提高轧制速度、减少合金偏析、提高材料力学性能。
2.本发明电缆用铝箔的生产方法中，采用氮气加精炼喷粉剂对铝液进行除气除渣精炼，优越于传统的CCL4。
3.本发明电缆用铝箔的生产方法中，对铝液实行过滤除渣，有利于铝液纯度提高，有利于降低氢含量、减少产品夹渣和孔洞。
4.本发明电缆用铝箔的生产方法中，冷轧机轧制油吹扫空气采用冷冻干燥供气，可以充分防止铝板氧化；铝板表面轧制油吹干、板面清洗、延长退火吹扫时间，消除板面油痕是保证电缆用铝箔优质刷水性能的关键。
5.本发明电缆用铝箔的力学性能优越。随着合金元素的增加，材料的强度也相应提高，而材料的伸长率则在某些元素超过一定值后才明显提高，同时，随着总合金元素的增加或单个元素含量的增加，伸长率又会下降。合理的选择铁、硅含量及二者的比值十分重要，调整合金成份，使材料产生更多的中间金属化合物质点和形成更多的位错。中间化合物质点能使材料产生杂乱结构来抵销变形结构的影响；位错则能使结构的形成起着销钉的作用。材料中存在的FeAl3、TiAl3等弥散相，可阻止再结晶晶粒的不均匀长大。本发明生产采取低温轧制、CCl4+N2精炼等工艺，有利于除氢、晶粒细化、防止合金偏析、减少渣含量；退火采取了低温和合理的加热时间，防止晶粒粗化，从而保证了本发明电缆用铝箔所需的力学性能。
附图说明：
图1为本发明电缆用铝箔生产中工业炉280～300℃退火工艺曲线图；
图2为本发明电缆用铝箔生产中工业炉260～350℃退火工艺曲线图；
图3为本发明电缆用铝箔生产中工业炉260～370℃退火工艺曲线图；
图4为本发明电缆用铝箔生产中工业炉260～300℃退火工艺曲线图；
图5为本发明电缆用铝箔生产中工业炉260～310℃退火工艺曲线图；
图6为本发明电缆用铝箔生产中工业炉530～410℃退火工艺曲线图。
具体实施方式：
实施例：一种电缆用铝箔，其组成成分按重量百分比为：硅Si 0.79％，铁Fe 0.22％，铜Cu≤0.1％，锰Mn≤0.2％，镁Mg≤0.05％，铬Cr≤0.05％，锌Zn≤0.1％，钛Ti≤0.08％，单个杂质含量≤0.05％，杂质总含量≤0.15％，余量为铝Al。
上面所述的电缆用铝箔的生产方法，其具体工艺流程为：
a、用铝锭和冷轧废料配料；
b、在780～790℃温度条件下加热溶化；
c、撒适量覆盖剂来减少氧化造渣；
d、搅拌使化学成分和温度均匀；
e、扒渣来保持熔体洁净
f、取样化验：用光谱仪快速分析炉前化学成分；
g、成分调整---补料或冲淡，使原料组分含量下列要求：硅Si0.79％，铁Fe0.22％，铜Cu≤0.1％，锰Mn≤0.2％，镁Mg≤0.05％，铬Cr≤0.05％，锌Zn≤0.1％，钛Ti≤0.08％，单个杂质含量≤0.05％，杂质总含量≤0.15％，余量为铝Al；
h、熔炼炉中，采用无污染的高纯N2+适量精炼喷粉剂来喷粉精炼进行除气除渣；
i、温度调整到730～750℃；
j、用虹吸箱平稳导炉，导入到静置炉中采用高纯N2精炼，来除气除渣；
k、炉外在线精炼，石墨转子转速230转/分，主流量300～500L/h、分流量是200～300L/h，除气箱温度710～720℃；
l、过滤除渣，前箱温度680～690℃；
m、铸轧板坯，铸轧速度为800～900mm/min，牵引，剪切、卷取、打包送冷轧车间进行冷轧，轧到用户所需厚度；
n、纵剪分切，切成用户所需要的宽度和长度；
o、成品退火，退火温度在280～320℃之间，升温保温时间累计30小时左右；
p、检验、包装、入库、出厂。
在步骤“h”中，所述的高纯N2的纯度为99.9995％以上。
在步骤“h”中，所述的精炼喷粉剂为氯化钾、氯化钠和氟化铝的混合物，其中，氯化钠的重量百分比为45～55％，氟化铝的重量百分比为3～8％，余量为氯化钾。
在步骤“c”中，所述的覆盖剂为氯化钾、氯化钠和氟铝酸钠的混合物，其中，氯化钠的重量百分比为40～50％，氟铝酸钠的重量百分比为18～23％，余量为氯化钾。
用上面所述的生产方法所得到的电缆用铝箔的抗拉强度为104Mpa，伸长率为30％。
改变铁、硅的含量，改变工艺流程中的各种工艺参数，改变覆盖剂以及精炼喷粉剂的含量，可以组成很多实施例，均为本发明的常见变化范围，所得到的电缆用铝箔产品的抗拉强度均在90～105Mpa之间，伸长率>25％，在此不一一详述。
Claims (7)
1.一种电缆用铝箔，其特征在于该电缆用铝箔材料的组成成分按重量百分比为：硅Si 0.79～0.83％，铁Fe 0.22～0.26％，铜Cu≤0.1％，锰Mn≤0.2％，镁Mg≤0.05％，铬Cr≤0.05％，锌Zn≤0.1％，钛Ti≤0.08％，单个杂质含量≤0.05％，杂质总含量≤0.15％，余量为铝Al。
2.根据权利要求1所述的电缆用铝箔，其特征在于铁和硅两者的重量百分比含量之和：Fe+Si<1.1％。
3.根据权利要求1或2所述的电缆用铝箔，其特征在于：所述电缆用铝箔的抗拉强度在90～105Mpa之间，伸长率>25％。
4.权利要求3所述的电缆用铝箔的生产方法，其具体工艺流程为：
a、用铝锭和冷轧废料配料；
b、在780～790℃温度条件下加热溶化；
c、撒适量覆盖剂来减少氧化造渣；
d、搅拌使化学成分和温度均匀；
e、扒渣来保持熔体洁净
f、取样化验：用光谱仪快速分析炉前化学成分；
g、成分调整---补料或冲淡，使原料组分含量下列要求：硅Si 0.79～0.83％，铁Fe 0.22～0.26％，铜Cu≤0.1％，锰Mn≤0.2％，镁Mg≤0.05％，铬Cr≤0.05％，锌Zn≤0.1％，钛Ti≤0.08％，单个杂质含量≤0.05％，杂质总含量≤0.15％，余量为铝Al，其中铁和硅的总百分比含量Fe+Si<1.1％；
h、熔炼炉中，采用无污染的高纯N2+适量精炼喷粉剂来喷粉精炼进行除气除渣；
i、温度调整到730～750℃；
j、用虹吸箱平稳导炉，导入到静置炉中采用高纯N2精炼，来除气除渣；
k、炉外在线精炼，石墨转子转速230转/分，主流量300～500L/h、分流是200～300L/h，除气箱温度710～720℃；
l、过滤除渣，前箱温度680～690℃；
m、铸轧板坯，铸轧速度为800～900mm/min，牵引，剪切、卷取、打包送冷轧车间进行冷轧，轧到用户所需厚度；
n、纵剪分切，切成用户所需要的宽度和长度；
o、成品退火，退火温度在280～320℃之间，升温保温时间累计30小时左右；
p、检验、包装、入库、出厂。
5.根据权利要求4所述的电缆用铝箔的生产方法，其特征在于：在步骤“h”中，所述的高纯N2的纯度为99.9995％以上。
6.根据权利要求4所述的电缆用铝箔的生产方法，其特征在于：在步骤“h”中，所述的精炼喷粉剂为氯化钾、氯化钠和氟化铝的混合物，其中，氯化钠的重量百分比为45～55％，氟化铝的重量百分比为3～8％，余量为氯化钾。
7.根据权利要求4所述的电缆用铝箔的生产方法，其特征在于：在步骤“c”中，所述的覆盖剂为氯化钾、氯化钠和氟铝酸钠的混合物，其中，氯化钠的重量百分比为40～50％，氟铝酸钠的重量百分比为18～23％，余量为氯化钾。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101208 Termination date: 20131020 |