CN101423908A

CN101423908A - 高导电性高强度耐热铝合金导线及其制造方法、导线

Info

Publication number: CN101423908A
Application number: CNA2008102179913A
Authority: CN
Inventors: 刘小祥; 罗伟香
Original assignee: GUANGDONG JIQING CABLE INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: GUANGDONG JIQING CABLE INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2009-05-06
Anticipated expiration: 2028-12-05
Also published as: CN101423908B

Abstract

本发明公开了一种高导电性高强度耐热铝合金导线及其制造方法、导线，要解决的技术问题满足电缆同时具有高导电性、高强度、耐热性。本发明的高导电性高强度耐热铝合金导线包含的重量百分比为：锆Zr 0.10～0.40％、铁Fe0.10～0.80％、硅Si 0.04～0.30％、镁Mg 0.50～0.80％、稀土RE 0.10～0.30％，铜Cu＜0.01％，其余为铝Al。其制造方法包括以下步骤：将锆、铁、硅、镁、稀土，铝放入炉内，搅拌，静置，连铸连轧，拉制，时效热处理。一种导线，采用高导电性高强度耐热铝合金导线。本发明与现有技术相比，导电率达到58.0％IACS以上，抗拉强度达到265MPa以上，耐热性能达到150℃以上，有效增加导线输电能力，增大导线敷设跨度。

Description

高导电性高强度耐热铝合金导线及其制造方法、导线

技术领域

本发明涉及一种电缆的导线及其制造方法、导线，特别是一种高导电性、高强度、耐热铝合金导线及其制造方法，以及采用该高导电性、高强度、耐热铝合金导线的导线。

背景技术

现有技术的输变电线路上所采用的导线有普通钢芯铝绞线、铝包钢芯铝绞线、耐热合金导线，高强度合金导线等，由于使用的是普通绞线或单一性能的导线，不能满足电缆同时具有高导电性、高强度、耐热性能的要求。为此人们对电缆进行了改进，如中国专利申请号200610069052.X所公开的技术方案中，耐热性能长期运行可达到150℃以上，导电率可达到60％IACS，而抗拉强度则均未超过200MPa，该技术方案对铝合金杆进行热处理，既费时又费电，使得产品在热处理工序上大量积压，造成连续生产制约瓶颈，也会因大量耗时、耗电而增加产品的成本，同时，由于这种耐热导线强度低，而作为加强元件的普通镀锌钢丝，预热后线膨胀系数大，导线温度升高，弧垂增加，将影响线路的安全运行。中国专利申请号200610030805.6所公开的技术方案，虽然抗拉强度能达到265MPa以上，但耐热性能长期运行温度达不到150℃，而且导电率只能达到53.0％IACS，也难以同时满足对导线高导电性、高强度、耐热的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高导电性高强度耐热铝合金导线及其制造方法、导线，要解决的技术问题满足电缆同时具有高导电性、高强度、耐热性。

本发明采用以下技术方案：一种高导电性高强度耐热铝合金导线，所述高导电性高强度耐热铝合金导线包含的重量百分比为：锆Zr 0.10～0.40％、铁Fe0.10～0.80％、硅Si 0.04～0.30％、镁Mg0.50～0.80％、稀土RE 0.10～0.30％，铜Cu<0.01％，其余为铝Al。

本发明的高导电性高强度耐热铝合金导线包含的重量百分比为：锆Zr0.28％、铁Fe 0.49％、硅Si 0.22％、镁Mg0.62％、稀土RE 0.18％，铜Cu<0.01％，其余为铝Al。

本发明的高导电性高强度耐热铝合金导线中按重量百分比钛Ti、钒V、锰Mn、和铬Cr元素之和<0.01％。

一种高导电性高强度耐热铝合金导线的制造方法，包括以下步骤：一、按重量百分比：锆Zr 0.10～0.40％、铁Fe 0.10～0.80％、硅Si 0.04～0.30％、镁Mg0.50～0.80％、稀土RE 0.10～0.30％，铜Cu<0.01％，其余为铝Al，放入炉内；二、用2～4小时升温到735～755℃之间，在每分钟不大于10周的速度范围内搅拌，时间不少于5分钟；三、除渣后的铝合金液体静置40～50分钟，温度控制在735～755℃之间；四、进入铝杆连铸连轧机组，铸坯进轧温度高于490℃，得到铝合金杆；五、将铝合金杆在铝合金拉丝机上拉制得到铝合金单线；六、时效热处理，热处理温度为160℃～280℃，热处理时间为150～360分钟，自然冷却得到高导电性高强度耐热铝合金导线。

本发明方法的铝Al为重熔用铝锭。

本发明方法的搅拌控制钛Ti、钒V、锰Mn和铬Cr元素之和在0.01％以下。

本发明的方法在铝合金拉丝机上拉制润滑液温度不高于60℃。

一种导线，所述导线采用高导电性高强度耐热铝合金导线，以高强度钢绞线为芯线，同心式绞合构成，所述高导电性高强度耐热铝合金导线包含的重量百分比为：锆Zr 0.10～0.40％、铁Fe 0.10～0.80％、硅Si 0.04～0.30％、镁Mg0.50～0.80％、稀土RE 0.10～0.30％，铜Cu<0.01％，其余为铝Al。

本发明导线的高导电性高强度耐热铝合金导线为进行三级导轮预变形处理同心绞合的铝合金导线。

本发明导线的高导电性高强度耐热铝合金导线包含的重量百分比为：锆Zr0.28％、铁Fe 0.49％、硅Si 0.22％、镁Mg0.62％、稀土RE 0.18％，铜Cu<0.01％，其余为铝Al，钛Ti、钒V、锰Mn、和铬Cr元素之和<0.01％。

本发明与现有技术相比，同时具有高导电性，导电率可达到58.0％IACS以上，高强度，抗拉强度达到265MPa以上，耐热性能长期运行达到150℃以上的高导电性高强度耐热铝合金导线，可以有效增加导线输电能力，同时可增大导线敷设跨度，进一步降低投资成本。

附图说明

图1是本发明实施例导线的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。本发明的高导电性高强度耐热铝合金导线，包含的重量百分比组分为：锆Zr 0.10～0.40％、铁Fe0.10～0.80％、硅Si 0.04～0.30％、镁Mg0.50～0.80％、稀土RE 0.10～0.30％，控制铜Cu<0.01％，钛Ti、钒V、锰Mn和铬Cr元素之和<0.01％，其余为铝A1。

本发明的高导电性高强度耐热铝合金导线，优选的重量百分比组分为：锆Zr 0.28％、铁Fe 0.49％、硅Si 0.22％、镁Mg0.62％、稀土RE 0.18％，控制铜Cu<0.01％，钛Ti、钒V、锰Mn和铬Cr的总和<0.01％，其余为铝Al。

本发明的高导电性高强度耐热铝合金导线的制造方法，包括以下步骤：

一、按重量百分比：合金化的添加元素锆Zr 0.10～0.40％、铁Fe 0.10～0.80％、硅Si 0.04～0.30％、镁Mg0.50～0.80％、稀土RE0.10～0.30％，铜Cu<0.01％，其余为标准的重熔用铝锭，放入12吨一体熔铝炉内；

二、用2～4小时的时间，升温到735～755℃之间，在每分钟不大于10周的搅拌速度范围内，时间不小于5分钟，采用氮气加铝精炼剂精炼除气，控制钛Ti、钒V、锰Mn和铬Cr元素之和在0.01％以下；

三、除渣后的铝合金液体静置40～50分钟，铝合金液体温度控制在735～755℃之间，期间经炉前分析、补料、再分析过程；

四、然后进入14轧铝杆连铸连轧机组经浇铸轮行成铸坯，随后进入轧辊，铸坯进轧温度高于490℃，用以增强淬火效果，铸坯与铝合金导线压缩比大于45，得到铝合金杆；

五、在南京LHD-450型铝合金拉丝机上拉制，得到所需规格的铝合金单线，拉丝润滑液温度不高于60℃；

六、在300台式型时效炉内进行热处理，热处理温度为160℃～280℃，热处理时间为150～360分钟，自然冷却到环境温度，得到高导电性高强度耐热铝合金单线。

本发明的导线，采用上述高导电性高强度耐热铝合金单线，用合宁电工JLK630/54型框式绞线机，以高强度钢绞线为芯线，同心式绞合构成高导电性、高强度、耐热铝合金导线。导线绞合过程中，采用三级导轮预扭装置对铝合金单线进行预变形处理绞合，确保绞合紧密，并对各导轮作必要防护处理，防止损伤导线。

根据本发明的方法生产出的导线，其与高强度钢绞线绞合后，根据GB4909-85及GB/3048-2007进行测试，采用上海精科QJ36型电桥测试导电率，采用广州LJ-5000A型拉力机测试抗拉强度，采用上海401B型老化箱测试长期耐热150℃时强度残存率，采用扬州TYY-1型蝶式引伸仪测试伸长率。

实施例1，选择牌号为AI99.85的重熔用铝锭，加入金属元素锆、铁、硅、镁、稀土，用3.5小时升温至743℃，在每分钟不大于10周的速度范围内，搅拌10分钟，经精练、除气、除渣、补料等常规工序后静置45分钟的炉前分析其含量为：锆Zr 0.28％、铁Fe 0.49％、硅Si 0.22％、镁Mg0.62％、稀土RE 0.18％，控制铜Cu<0.01％、钛Ti、钒V、锰Mn和铬Cr元素之和在0.01％以下；经浇铸轮行成铸坯，随后进入轧辊，进轧温度为495℃，制成Φ9.5mm合金铝杆，经拉丝机拉制成Φ3.60mm合金铝单线，在时效炉内185℃±3℃热处理210分钟，冷却48小时至室温后制成高导电性高强度耐热铝合金导线。如图1所示，采用G2A型高强度钢绞线为7根Φ2.40mm，铝合金单线为24根Φ3.60mm，经同心式绞合构成240/30mm²高导电性、高强度、耐热铝合金导线。经测试，导电率不小于58.0％IACS，抗拉强度为272MPa，长期耐热150℃时强度残存率不小于90％，伸长率为2.1％。

实施例2，选择牌号为AI99.85的重熔用铝锭，加入金属元素锆、铁、硅、镁、稀土，用2.5小时升温至735℃，在每分钟不大于10周的速度范围内，搅拌12分钟，经精练、除气、除渣、补料等常规工序后静置45分钟的炉前分析其含量为：锆Zr 0.20％、铁Fe 0.39％、硅Si 0.14％、镁Mg0.54％、稀土RE 0.16％，控制铜Cu<0.01％、钛Ti、钒V、锰Mn和铬Cr元素之和在0.01％以下；经浇铸轮行成铸坯，随后进入轧辊，进轧温度为498℃，制成Φ9.5mm合金铝杆，经拉丝机拉制成Φ3.99mm合金铝单线，在时效炉内170℃±3℃热处理270分钟，冷却48小时至室温后制成高导电性高强度耐热铝合金单线。采用G2A型高强度钢绞线为7根Φ2.66mm，铝合金单线为24根Φ3.99mm，经同心式绞合构成300/40mm²高导电性、高强度、耐热铝合金导线。经测试，导电率为58.0％IACS，抗拉强度为265MPa，长期耐热150℃时强度残存率为90％，伸长率为2.5％。

实施例3，选择牌号为AI99.85的重熔用铝锭，加入金属元素锆、铁、硅、镁、稀土，用2.5小时升温至735℃，在每分钟不大于10周的速度范围内，搅拌15分钟，经精练、除气、除渣、补料等常规工序后静置45分钟的炉前分析其含量为：锆Zr 0.34％、铁Fe 0.62％、硅Si 0.26％、镁Mg0.68％、稀土RE 0.21％，控制铜Cu<0.01％、钛Ti、钒V、锰Mn和铬Cr元素之和在0.01％以下；经浇铸轮行成铸坯，随后进入轧辊，进轧温度为510℃，制成Φ9.5mm合金铝杆，经拉丝机拉制成Φ3.99mm合金铝单线，在时效炉内170℃±3℃热处理270分钟，冷却48小时至室温后制成高导电性高强度耐热铝合金单线。采用G2A型高强度钢绞线为7根Φ2.10mm，铝合金单线为26根Φ2.70mm，经同心式绞合构成150/25mm²高导电性、高强度、耐热铝合金导线。经测试，导电率不小于58.0％IACS，抗拉强度为278MPa，长期耐热150℃时强度残存率不小于90％，伸长率为2.1％。

本发明的导线具有高导电性、高强度和良好的耐热性能，不仅可以增加导线输电能力，同时可增大导线敷设跨度，进一步降低投资成本，保障线路的安全运行。

Claims

1.一种高导电性高强度耐热铝合金导线，其特征在于：所述高导电性高强度耐热铝合金导线包含的重量百分比为：锆Zr 0.10～0.40％、铁Fe 0.10～0.80％、硅Si 0.04～0.30％、镁Mg0.50～0.80％、稀土RE 0.10～0.30％，铜Cu<0.01％，其余为铝Al。

2.根据权利要求1所述的铝合金导线，其特征在于：所述合金导线包含的重量百分比为：锆Zr 0.28％、铁Fe 0.49％、硅Si 0.22％、镁Mg0.62％、稀土RE 0.18％，铜Cu<0.01％，其余为铝Al。

3.根据权利要求1或2所述的高导电性高强度耐热铝合金导线，其特征在于：所述高导电性高强度耐热铝合金导线中按重量百分比钛Ti、钒V、锰Mn、和铬Cr元素之和<0.01％。

4.一种高导电性高强度耐热铝合金导线的制造方法，包括以下步骤：一、按重量百分比：锆Zr 0.10～0.40％、铁Fe 0.10～0.80％、硅Si 0.04～0.30％、镁Mg0.50～0.80％、稀土RE 0.10～0.30％，铜Cu<0.01％，其余为铝Al，放入炉内；二、用2～4小时升温到735～755℃之间，在每分钟不大于10周的速度范围内搅拌，时间不少于5分钟；三、除渣后的铝合金液体静置40～50分钟，温度控制在735～755℃之间；四、进入铝杆连铸连轧机组，铸坯进轧温度高于490℃，得到铝合金杆；五、将铝合金杆在铝合金拉丝机上拉制得到铝合金单线；六、时效热处理，热处理温度为160℃～280℃，热处理时间为150～360分钟，自然冷却得到高导电性高强度耐热铝合金导线。

5.根据权利要求4所述的高导电性高强度耐热铝合金导线的制造方法，其特征在于：所述铝Al为重熔用铝锭。

6.根据权利要求5所述的高导电性高强度耐热铝合金导线的制造方法，其特征在于：所述搅拌控制钛Ti、钒V、锰Mn和铬Cr元素之和在0.01％以下。

7.根据权利要求6所述的铝合金导线的制造方法，其特征在于：所述在铝合金拉丝机上拉制润滑液温度不高于60℃。

8.一种导线，其特征在于：所述导线采用高导电性高强度耐热铝合金导线，以高强度钢绞线为芯线，同心式绞合构成，所述高导电性高强度耐热铝合金导线包含的重量百分比为：锆Zr 0.10～0.40％、铁Fe 0.10～0.80％、硅Si 0.04～0.30％、镁Mg0.50～0.80％、稀土RE 0.10～0.30％，铜Cu<0.01％，其余为铝Al。

9.根据权利要求8所述的导线，其特征在于：所述高导电性高强度耐热铝合金导线为进行三级导轮预变形处理同心绞合的铝合金导线。

10.根据权利要求9所述的导线，其特征在于：所述铝合金导线包含的重量百分比为：锆Zr 0.28％、铁Fe 0.49％、硅Si 0.22％、镁Mg0.62％、稀土RE 0.18％，铜Cu<0.01％，其余为铝Al，钛Ti、钒V、锰Mn、和铬Cr元素之和<0.01％。