CN102828130A - 铝合金导线生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铝合金导线生产工艺，包括配料、熔化、精炼、水平连铸、清洗、连续挤压、在线淬火、在线小冷变形拉伸、人工时效处理工序。本发明的工艺利用连续挤压大剪切变形的特点，并通过在线小冷变形拉伸和人工时效处理，从而获得组织细小、性能均匀、表面质量优良的导线。本发明的工艺步骤简单、操作方便、成材率高、生产成本低，用其生产的产品性能均匀、表面质量优良。本发明的工艺可用于铝合金导线的生产。
Description
技术领域
本发明属于金属塑性加工技术领域，具体涉及一种铝合金导线生产工艺。
背景技术
铝-镁-硅合金是一种可形变热处理铝合金，具有较高的强度与导电性能组合，被广泛用作铝合金架空导线。连铸连轧－多道次拉伸工艺是电线电缆行业生产铝和软铝合金线坯的主要方法，其工艺流程：配料→熔化→精炼→连续铸造(边长为40～50 mm菱形截面的坯料) →热连轧(13道次) → Ф9.8mm左右的线坯。这种工艺路线设备投资适中，产品单重大、成材率较高(90％以上)、质量相对稳定。不足之处是需要采用多道次拉伸才能得到符合尺寸要求的产品，步骤复杂、生产成本高。水平连铸制备铝合金线坯的工艺流程：配料→熔化→精炼→水平连铸连拉(12个或24个结晶器并联) → Ф12 mm左右的线坯。水平连铸连拉法的特点是设备投资少，线材的成品率较高(90％以上)。然而水平连铸铝合金杆坯中不可避免的出现较常见比重偏析、枝晶偏析、晶界偏析和区域偏析，而这些偏析在后续拉拔工艺中难以消除它，通常采用对水平连铸铝合金杆坯进行均匀化处理。这不但增加了工序和生产成本，而且还会使杆坯表面氧化严重。此外，在水平连铸－连拉的情况下，拉制出来的线坯基本上是一种铸造组织，塑性比较差，后续拉制过程中容易出现断丝。
发明内容
本发明针对上述不足，提供一种铝合金导线生产工艺，该生产工艺步骤简单、操作方便、成材率高、生产成本低，用其生产的产品性能均匀、表面质量优良、成材率高。
本发明提供的铝合金导线生产工艺，步骤如下：
a. 配料；
b. 熔化；
c. 精炼，得精炼后的合金液;
d. 水平连铸：对步骤c得到的合金液采用带结晶器的水平连铸机铸造，浇注温度680～750℃，水平连铸速度800～1300mm/min，得直径Ф8～Ф15mm的圆线杆坯；
e. 清洗：对步骤d得到的圆线杆坯采用钢丝轮刷和在线超声波进行清洗，超声波清洗采用专用铝合金清洗剂，清洗和漂洗的温度控制55~70℃，得清洗后的圆线杆坯；
f.连续挤压：步骤e得到的清洗后的圆线杆坯通过连续挤压机进行连续挤压，温度为450～550℃，得挤出线坯；
g.在线淬火：用高压吹水头在线对步骤f得到的挤出线坯进行直接水淬,得淬火产品，淬火产品保持40～60℃的温度；
h.在线小变形拉伸：利用安装在高压吹水头和恒张力收绕装置之间的拉丝模对步骤g得到的淬火产品进行在线小变形拉伸,冷变形量控制在1%～5%,得到的变形拉伸产品收线卷取在恒张力收绕装置上；
i.人工时效处理，对步骤h得到的变形拉伸产品进行人工时效处理，温度145～195℃下保温2～4小时，得成品。
作为本发明的生产工艺的进一步改进，步骤i中的人工时效处理为150～175℃保温2～4小时。
本发明有别于现有的连铸连轧－多道次拉伸工艺制备铝合金导线在于：充分利用了连续挤压大剪切变形的特点，一次将水平连铸杆坯挤压成接近尺寸的铝合金导线，而无需采用多道次拉伸。本发明提供的铝合金导线生产工艺，其连续挤压－在线淬火实质上是一种高温形变热处理工艺，利用连续挤压变形及变形热的共同作用实现铝合金的快速固溶，并由于连续挤压具有产品组织性能均匀等特点，可确保整个生产过程的完全固溶，为随后的人工时效处理提供良好的组织条件，从而确保铝合金导线具有良好、均匀的力学性能和导电性能；同时，也是一种步骤简单、操作方便、成材率高、生产成本低的铝合金导线生产工艺。本发明的铝合金导线生产工艺生产的产品性能均匀、表面质量优良。本发明的工艺可广泛用于铝合金导线的生产。
具体实施方式
实施例 采用99.7%铝锭、镁锭以及Al-Si、Al-Fe中间合金，根据铝合金导线的化学组成配料，经熔化后，采用光谱直读方法对溶体取样进行化学成分分析，实测成分见表1，其中合金1相当于LHA1，合金2相当于LHA2。采用带结晶器的水平连铸机铸造成一定直径的圆线杆坯，将该圆线杆坯清洗后，在LJ300铝材连续挤压机上挤压成一定直径的出模口产品，将此出模口产品在线直接水淬后经在线小冷变形拉伸收线卷取，然后在90KW箱式电阻炉内进行人工时效处理，不同实施方式的铝合金成分、浇注温度、水平连铸速度、连续挤压温度、淬火产品保持温度、冷变形量及人工时效处理的温度和时间见表2，对应产品力学性能和电阻率数据见表3。作为对比，采用连铸连轧－多道次拉伸工艺生产的高强度铝合金线LHA1和LHA2的力学性能和电阻率数据见表4。
| 合金 | Mg | Si | Cu | Fe | Mn | Cr | Zn | Ti | AL |
| 6201 | 0.60～0.90 | 0.50～0.90 | 0.10 | 0.50 | 0.03 | 0.03 | 0.10 | - | 其余 |
| 合金1 | 0.538 | 0.526 | 0.031 | 0.118 | 0.020 | 0.008 | 0.011 | 0.001 | 其余 |
| 合金2 | 0.632 | 0.621 | 0.027 | 0.121 | 0.011 | 0.009 | 0.019 | 0.001 | 其余 |
表1 不同实施例铝合金及6201铝合金的化学成份（重量百分比，%）
表2 不同实施方式的工艺参数
| 实施例 | 产品抗拉强度/MPa | 伸长率/% | 20℃电阻率/μΩ·m |
| 1 | 291 | 5 | 32．50 |
| 2 | 305 | 6 | 32．48 |
| 3 | 294 | 6 | 32．55 |
| 4 | 296 | 7 | 32．38 |
| 5 | 289 | 8 | 32．60 |
| 6 | 316 | 6 | 32．48 |
| 7 | 320 | 6 | 32．55 |
| 8 | 331 | 5 | 32．56 |
表3 表2中不同实施方式对应的产品性能数据
| 规格/mm | 抗拉强度/MPa | 伸长率/% | 20℃电阻率/μΩ·m |
| 高强度铝合金线LHA1 | ≥325 | ≥3.0 | ≤32.84 |
| 高强度铝合金线LHA2 | ≥295 | ≥3.5 | ≤32.53 |
表4 采用连铸连轧－多道次拉伸工艺生产的高强度铝合金线LHA1和LHA2的力学性能和电阻率数据。
由表3和表4中的力学性能和电阻率数据可知，采用本发明的工艺生产的铝合金导线，比采用连铸连轧－多道次拉伸工艺生产的高强度铝合金线的力学性能更优，电阻率更低。
Claims (2)
1.一种铝合金导线生产工艺，步骤如下：
a. 配料；
b. 熔化；
c. 精炼，得精炼后的合金液;
d. 水平连铸：对步骤c得到的精炼后的合金液采用带结晶器的水平连铸机铸造，浇注温度680～750℃，水平连铸速度800～1300mm/min，得圆线杆坯；
e. 清洗：对步骤d得到的圆线杆坯采用钢丝轮刷和在线超声波进行清洗，超声波清洗采用专用铝合金清洗剂，清洗和漂洗的温度控制55~70℃，得清洗后的圆线杆坯；
f.连续挤压：步骤e得到的清洗后的圆线杆坯通过连续挤压机进行连续挤压，温度为450～550℃，得挤出线坯；
g.在线淬火：用高压吹水头在线对步骤f得到的挤出线坯进行直接水淬,得淬火产品，淬火产品保持40～60℃的温度；
h.在线小变形拉伸：利用安装在高压吹水头和恒张力收绕装置之间的拉丝模对步骤g得到的淬火产品进行在线小变形拉伸,冷变形量控制在1%～5%,得到的变形拉伸产品收线卷取在恒张力收绕装置上；
i.人工时效处理，对步骤h得到的变形拉伸产品进行人工时效处理，温度145～195℃下保温2～4小时，得成品。
2.根据权利要求1所述的铝合金导线生产工艺，其特征在于：步骤i中的人工时效处理为150～175℃保温2～4小时。
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