CN101419849B - 一种高导电率软铝线及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高导电率软铝线及制造方法，具体地说是一种用于输电线路架空导线的导体材料制造技术。所述软铝线的成分包括：Si≤0.08％；Fe≤0.20％，Cu≤0.005％；0.07-0.15％的硼，余为铝；单位为重量百分数。利用这种软铝线，可以降低输电线路损耗，从而有效降低运行费用。
Description
技术领域
本发明涉及一种软铝线的制造技术，具体地说是一种用于输电线路架空的高导电率软铝线及其制造方法。
背景技术
目前架空输电线路常用的输送导线是普通的钢芯铝绞线，而普通的钢芯铝绞线所用铝线均采用导电率为61％IACS的硬铝线，一般电阻率在0.02790-0.028264Ω.mm2/m，而在架空导线中，主要依靠铝线来传输电流，如果铝线电阻率较高，则在输电时线路损耗增加，从而增加线路运行成本。因此，为降低线路损耗，现在主要采用直流输电或增大导线截面来进行，但输电线路工程投资建设成本增加很多。中国专利99104364.2公开了一种高导电率含硼铝合金的制造技术，但该专利仅适用于铝杆的制造过程，这种铝杆在经过拉拔延伸后电阻率会上升较多，导电率也不能达到63.5％IACS。而中国专利200410079600.8公开了高导电率铝线含稀土、硼的铝基材料及制备方法，该专利适用于合金锭的制造，而且该合金锭经融化、轧制、拉拔后电阻率也不能完全达到63.5％IACS。普通软铝线的导电率一般在62.5％IACS左右，超过此数值的铝线，一般就称之为高导电率软铝线。
发明内容
本发明的目的在于开发一种高导电率软铝线及制造方法，利用这种软铝线，可以降低输电线路损耗，从而有效降低运行费用。
本发明的具体工艺过程如下：
实施条件为铝杆连铸连轧生产线，非滑动式高速铝拉丝机，时效处理炉。
所述软铝线的成分包括：Si≤0.08％；Fe≤0.20％，Cu≤0.005％；0.07-0.15％的硼，余为铝；单位为重量百分数。
所述软铝线的制造方法包括如下步骤：
1)采用99.70A或99.8％牌号的铝锭进行熔化，保证铝液中Si≤0.08％；Fe≤0.20％，Cu≤0.005％，单位为重量百分数；
2)铝液在保温炉内以氮气为载体，在底部吹入0.2-0.5％的铝液精炼剂，以除去铝液中的气体和氧化铝杂质，并使温度控制在720-750℃；
3)加入铝-硼(Al-B)中间合金进行硼化处理，确保铝液中含硼量控制在0.07-0.15％，单位为重量百分数，并搅拌2-5min；
4)静置25-30min后，打开保温炉阀门，铝液流入淌槽，采用双层玻璃纤维过滤网过滤掉氧化铝杂质；
5)过滤处理后的铝液进入结晶轮，确保冷却水均匀有效，并控制铸锭的进轧温度在430-470℃间，轧制时乳化液的温度应控制在60℃以下，保证出杆终轧温度控制在220-250℃间；
6)调整轧辊，轧制出直径为9-12mm的圆铝杆，并冷却24小时以上；
7)采用钨模或聚晶模在高速铝拉丝机拉制铝线，各道次延伸系数控制在1.20-1.35间。
拉制成需要规格的铝线后，使铝线进入时效处理炉进行时效处理，形成软铝线；时效处理时：横截面面积在5mm2以下的铝线需要在280-300℃条件下时效1-1.5小时；横截面面积在5-15mm2间的铝线需要在280-300℃条件下时效1.5-2小时；横截面面积在15-25mm2间的铝线需要在280-300℃条件下时效2-2.5小时；横截面面积在25mm2以上的铝线需要在280-300℃条件下时效3-4小时。
在用双层玻璃纤维过滤网进行过滤铝液时，每40分钟到80分钟时更换一次双层玻璃纤维过滤网。所述软铝线的导电率大于等于63.5％IACS。
本发明的优点为：为了能够提高铝线的导电率，在铝中加入了硼元素，然后经过结晶、轧制、拉拔、高温时效处理工艺，制造出导电率为63.5％IACS的铝线，这种软铝线可以为圆形、梯形或“Z”形，在架空导线中使用该铝线，配合强度很高的特高强度钢芯、复合材料芯、或殷钢芯进行绞合，导线在运行时由于铝线伸长率很大，所以线路运行时铝线不受力，只起传输电流作用，因此可提高架空导线工作温度，提高载流量；而软铝线电阻率低，可有效降低线路损耗，给输变电行业带来巨大的经济效益和社会效益。
附图说明
图1：软铝线制造工艺流程图。
具体实施方式
实施例一：采用10吨99.80牌号的铝锭进行熔化，采用分光光度计分析铝液中Si含量为0.05％；Fe含量为0.13％，Cu含量0.004％；在保温炉内采用氮气在炉底吹入30kg的精炼剂进行净化处理，并使温度控制在750℃；10分钟后加入AL-B中间合金，确保铝液中含硼量控制在0.07-0.15％，进行3min的搅拌，静置25min后，打开保温炉阀门，铝液流入淌槽，采用双层玻璃纤维过滤网进行过滤杂质。过滤处理后的铝液进入结晶轮，确保冷却水均匀有效，并控制铸锭的进轧温度在450℃，轧制时乳化液温度控制在55℃，测量出杆终轧温度为240℃，铝杆直径为9.5mm；铝杆经冷却24小时后，在高速铝拉丝机上进行拉制线径为3.22mm圆铝线，配模尺寸为：8.1mm；6.86mm；5.95mm；5.18mm；4.53mm；3.99mm；3.57mm；3.22mm。其中3.22mm模具为聚晶模，其余采用钨钢模。拉制完成后，进入时效处理炉，在280-300℃条件下时效100分钟；这样，高导电率(大于63.5％IACS)的软圆铝线就生产完成了。经在QJ36电桥上测量，铝线的电阻率在0.02680-0.02700Ω.mm2/m，导电率在63.8-64.3％IACS间，伸长率平均达到27％，铝线强度平均75Mpa。
实施例二：采用8吨99.70A牌号的铝锭进行熔化，采用分光光度计分析铝液中Si含量为0.07％；Fe含量0.16％，Cu含量0.004％；在保温炉采用氮气在炉底吹入32kg的精炼剂进行净化处理，并使温度控制在740℃；10分钟后加入AL-B中间合金，确保铝液中含硼量控制在0.07-0.15％，进行5min的搅拌，静置28min后，打开保温炉阀门，铝液流入淌槽，采用双层玻璃纤维过滤网进行过滤杂质。过滤处理后的铝液进入结晶轮，确保冷却水均匀有效，并控制铸锭的进轧温度在460℃，轧制时乳化液温度控制在60℃，测量出杆终轧温度为235℃，铝杆直径为9.5mm；截面为71.5mm2；铝杆经冷却24小时后，在高速铝拉丝机上进行拉制截面为20.75mm2的梯型铝线，配模尺寸为55.55mm2；42.60mm2；32.55mm2；24.85mm2；20.75mm2；模具全部采用钨钢模。拉制完成后，进入时效处理炉，在280-300℃条件下时效100分钟；这样，高导电率(大于63.5％IACS)的软铝型线就生产完成了。经在QJ36电桥上测量，铝线的电阻率在0.02685-0.02705Ω·mm2/m，导电率在63.7-64.2％IACS间，伸长率平均达到26％，铝线强度平均80Mpa。
实施例三：采用4吨99.70A和6吨99.80牌号的铝锭进行熔化，用分光光度计分析铝液中Si含量为0.06％；Fe含量0.15％，Cu含量0.003％；在保温炉内采用氮气在炉底吹入40kg的铝液精炼剂进行净化处理，并使温度控制在730℃；10分钟后加入AL-B中间合金，AL-B中间合金的加入量应确保铝液中含硼量控制在0.07-0.15％，进行5min的搅拌，静置25-30min后，打开保温炉阀门，铝液流入淌槽，采用双层玻璃纤维过滤网进行过滤杂质。过滤处理后的铝液进入结晶轮，确保冷却水均匀有效，并控制铸锭的进轧温度在440℃，轧制时乳化液温度控制在60℃，测量出杆终轧温度为230℃，铝杆直径为10.5mm；截面为87.2mm2；铝杆经冷却24小时后，在高速铝拉丝机上进行拉制截面为26.85mm2的梯型铝线，配模尺寸为67.6mm2；52.40mm2；40.94mm2；32.75mm2；26.85mm2；模具全部采用钨钢模。拉制完成后，进入时效处理炉，在280-300℃条件下时效200分钟；这样，高导电率(大于63.5％IACS)的软铝型线就生产完成了。经在QJ36电桥上测量，铝线的电阻率在0.02690-0.02710Ω.mm2/m，导电率在63.6-64.1％IACS间，伸长率平均达到24％，铝线强度平均85Mpa。
所述聚晶模是拉丝模的一种，与其他拉丝模相比，可获得更长的模具寿命，更好的金属丝圆度，并且高度可预测的模具磨损性能。进口聚晶模原料采用美国通用公司GE料和日本住友料生产的，是一种具有高度表面光洁度，最小摩擦力的耐磨人工合成材料，模具寿命最长，金属丝表面光洁度最好。
所述乳化液是由水和乳化油按1：98配制而成，乳化油主要由基础油和添加剂组成，在轧制过程中主要起润滑及冷却作用，一般都是外购的。
Claims (1)
1.一种高导电率软铝线的制造方法，所述高导电率软铝线的成分包括：Si≤0.08％；Fe≤0.20％，Cu≤0.005％，0.07-0.15％的硼，余为铝，单位为重量百分数；其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：
1)采用99.70A或99.8％牌号的铝锭进行熔化，保证铝液中Si≤0.08％；Fe≤0.20％，Cu≤0.005％，单位为重量百分数；
2)铝液在保温炉内以氮气为载体，在底部吹入0.2-0.5％的铝液精炼剂，以除去铝液中的气体和氧化铝杂质，并使温度控制在720-750℃；
3)加入Al-B中间合金进行硼化处理，确保铝液中含硼量控制在0.07-0.15％，单位为重量百分数，并搅拌2-5min；
4)静置25-30min后，打开保温炉阀门，铝液流入淌槽，采用双层玻璃纤维过滤网过滤掉氧化铝杂质；
5)过滤处理后的铝液进入结晶轮，确保冷却水均匀有效，并控制铸锭的进轧温度在430-470℃间，轧制时乳化液的温度应控制在60℃以下，保证出杆终轧温度控制在220-250℃间；
6)调整轧辊，轧制出直径为9-12mm的圆铝杆，并冷却24小时以上；
7)采用钨模或聚晶模在高速铝拉丝机上拉制铝线，各道次延伸系数控制在1.20-1.35间；
拉制成需要规格的铝线后，使铝线进入时效处理炉进行时效处理，形成软铝线；时效处理时：横截面面积在5mm2以下的铝线需要在280-300℃条件下时效1-1.5小时；横截面面积在5-15mm2间的铝线需要在280-300℃条件下时效1.5-2小时；横截面面积在15-25mm2间的铝线需要在280-300℃条件下时效2-2.5小时；横截面面积大于25mm2的铝线需要在280-300℃条件下时效3-4小时；
在用双层玻璃纤维过滤网进行过滤铝液时，每40分钟到80分钟时更换一次双层玻璃纤维过滤网；
所述软铝线的导电率大于等于63.5％IACS。
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