CN103469019A - 一种铝合金电缆线芯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金电缆线芯及其制备方法,该线芯的材料组分重量百分比是:Si:0.06、Fe:0.40~1.2、Cu:0.05、Mg:0.01~0.05、RE:0.01~0.3、Zn:0.05、B:0.04,余量为Al。本发明利用我国稀土资源优势,在导体材料添加稀土元素后,经熔炼、拉杆、拉丝、紧压绞合工艺及特殊的退火处理,制备出极具竞争力的导电性、柔韧性、弯曲性能、拉伸性能、抗蠕变性能、连接的稳定性及优异的抗腐蚀性铝合金导体,经国内外权威机构检测验证,其综合性能已远超出国内外行业现行标准,高科技的铝合金电缆产品可广泛应用于电力、汽车、交通、矿产、船舶、化工、军事等领域,尤其在复杂恶劣的工程环境下使用其优势更为明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆线芯,特别涉及一种铝合金电缆线芯及其制备方法。
背景技术
铜在我国被列入为仅次于石油的战略储备物资,而我国又是铜矿资源匮乏的国家和用铜大国。据中国有色金属工业协会统计,截至2009年,中国铜矿资源的储量约3000万吨,约占世界总储量的5%。目前,国内每年铜用量约700万吨,其中电线电缆用铜量约占全国用铜量的65%,占很大比重,若不进口,我国的铜资源仅可使用5年。这样,我国每年需花费大量的外汇进口铜,比重高达70%。电缆行业“以铝代铜”是一场材料革命,节约的铜资源可用在军事工业,国防建设和尖端科学,其战略意义不言而喻,寻求国家战略物资替代,对一个国家来说,是极其重要的因素。 我国是一个铝矿资源和稀土资源储量丰富的国家,据有关方面公布,铝矿储量为30亿吨,占世界总量的12%。由于普通铝芯电缆的机械性能和抗腐蚀性能较差,所以我国每年铝芯电缆占中国电缆总量很少部分,仅为3%。研发应用铝合金电缆,实现“以铝代铜”,实现资源替代就显得尤为重要。
目前我国建筑业中使用的铝缆,材质普遍为纯铝。其缺点是抗蠕变性能差,由通电断电引起热胀冷缩在连接处会造成蠕变,长时间后会松弛,相对螺栓的压紧力变小,接触电阻增大而引起过热,最后引发事故;端子与设备或母排连接的螺栓材质参差不齐,甚至是铁制螺栓,金属材料的膨胀系数不同,而且在安装时不加装弹垫,导致空气进入形成氧化膜,使得接触电阻增大而过热,也是隐患。纯铝电缆所用端子未经特殊处理,与铜排的连接处可能会产生电化学腐蚀。因此, 生产出抗蠕变性强、疲劳强度好、延伸率高的铝合金导电线芯具有重要意义,也是未来线缆发展的必然趋势。
发明内容
[0003] 本发明的目的就在于提供一种抗蠕变性强、疲劳强度好、延伸率高的铝合金电缆线芯及其制备方法。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是这样的:本发明的铝合金电缆线芯,该线芯的材料组分重量百分比是:Si:0.06、Fe:0.40~1.2、Cu:0.05、Mg:0.01~0.05、RE:0.01~0.3、Zn:0.05、B:0.04,余量为Al。
所述铝合金电缆线芯的制备方法,步骤为:
1)投入基料:选用电解原铝或铝锭投入熔化炉中加热至740-780℃;
2)加入合金:加热完成后向熔化炉内加入合金,先加入铝铁中间合金,然后加入稀土合金、铝硼合金,最后加入镁锭,然后搅拌10分钟;
3)精炼:搅拌完成后,采用喷粉方式混合精炼,按2Kg/吨精炼剂充分、均匀精炼30分钟,然后扒去铝液表面的浮渣,并撒上覆盖剂;
4)成分分析:精炼完成后,在熔体不同部位取2个以上试样分析成分;
5)成分调整:将成分调整为符合上述线芯材料的成分范围,然后调温静置,静置时间≥30分钟;
6)过滤:静置完成后使用过滤板进行过滤;
7)浇铸:过滤完成后待温度冷却到710-730℃浇铸成铸坯;
8)轧杆:用连铸连轧机将铸坯轧制成杆材,并盘绕成卷;
9)拉丝:用拉线机将盘卷杆材拉成相应规格的铝合金丝;
10)退火:将铝合金丝退火2-10小时,温度为300-360℃;
11)性能检测:按照国际标准检测铝合金丝的力学及电气性能。
作为优选,所述步骤1)中熔化炉的加热温度为760℃。
作为优选,所述步骤3)精炼中熔体的温度为740-760℃。
作为优选,所述步骤5)中静置时间为30分钟。
作为优选,所述步骤6)中过滤板采用30目陶瓷过滤板。
作为优选,所述步骤7)中浇铸速度为11-15m/min。
作为优选,所述步骤11)中退火温度为350℃。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1.可靠的安全性能,抗蠕变性强,不需要后期维护;高温情况下,电阻稳定。
2.良好的导电性能,A8R76合金是通过加入我国特有的稀土及铜、铁等元素,通过特殊工艺处理后的新型合金电缆,其导电率是铜的62%,经过特殊工艺处理,将合金导体截面增大1.28-1.5倍,使电缆的载流量与电压降等电气性能与铜缆相当,达到“以合金新材料代铜”的目的。
3.极佳的防腐性能,A8R76合金导体与空气接触时立即形成致密的氧化层,这种氧化层特别耐受各种形式的腐蚀,因而具有承受最恶劣环境的特性;
4.优越的机械性能,疲劳强度好,弯折不易折断,A8R76合金电缆的反弹性能比铜缆小40%,柔韧性高25%;有很好的弯曲性能,敷设半径远小于铜缆要求,更容易进行敷设和端子连接;特殊的配方与热处理工艺大大减少了导体在受热和压力下的蠕变性,使合金电缆的电气连接与铜缆一样稳定。
5.节省的经济性能,对比A8R76铝合金导体和铜导体,发现由于电阻率的不同,它们的IACS不同,A8R76铝合金是铜的62%,当我们将铝合金导体的截面积增大两倍或者提高到铜导体截面积的150%时,其电气性能一致。按照该计算,在满足相同导电性能的前提下,相同重量铝合金电缆的长度是铜电缆的两倍,因此,相同载流量时铝合金电缆的重量大约是铜缆的一半,采用铝合金电缆取代铜缆,重量轻,仅为同等铜缆的一半,易运输、易铺设等。对于大中型工程来说,选用铝合金电缆能实现资金、人力、物力的全面节约。A8R76铝合金导体的屈服接近于铜导体,从而使得铝合金导体的蠕变性能接近铜导体的蠕变性能,在断裂伸长率上,铝合金导体和铜导体基本相同。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
实施例:
本发明的一种铝合金电缆线芯,该线芯的材料组分重量百分比是:Si:0.06、Fe:0.40~1.2、Cu:0.05、Mg:0.01~0.05、RE:0.01~0.3、Zn:0.05、B:0.04,余量为Al。
所述铝合金电缆线芯的制备方法,步骤为:
1)投入基料:选用电解原铝或铝锭投入熔化炉中加热至740-780℃,本实施例熔化炉的加热至760℃;
2)加入合金:加热完成后向熔化炉内加入合金,先加入铝铁中间合金,然后加入稀土合金、铝硼合金,最后加入镁锭,然后搅拌10分钟;
3)精炼:搅拌完成后,熔体的温度为740-760℃,采用喷粉方式混合精炼,按2Kg/吨精炼剂充分、均匀精炼30分钟,然后扒去铝液表面的浮渣,并撒上覆盖剂;
4)成分分析:精炼完成后,在熔体不同部位取2个以上试样分析成分;
5)成分调整:将成分调整为符合上述线芯材料的成分范围,然后调温静置,静置时间≥30分钟,本实施例的静置时间为30分钟;
6)过滤:静置完成后使用30目陶瓷过滤板进行过滤;
7)浇铸:过滤完成后待温度冷却到710-730℃浇铸成铸坯,浇铸速度为11-15m/min;
8)轧杆:用连铸连轧机将铸坯轧制成杆材,并盘绕成卷;
9)拉丝:用拉线机将盘卷杆材拉成相应规格的铝合金丝;
10)退火:将铝合金丝退火2-10小时,温度为300-360℃;本实施例的退火温度为350℃。
11)性能检测:按照国际标准检测铝合金丝的力学及电气性能。
Claims (8)
1.一种铝合金电缆线芯,其特征在于:该线芯的材料组分重量百分比是:Si:0.06、Fe:0.40~1.2、Cu:0.05、Mg:0.01~0.05、RE:0.01~0.3、Zn:0.05、B:0.04,余量为Al。
2.权利要求1所述铝合金电缆线芯的制备方法,其特征在于,步骤为:
1)投入基料:选用电解原铝或铝锭投入熔化炉中加热至740-780℃;
2)加入合金:加热完成后向熔化炉内加入合金,先加入铝铁中间合金,然后加入稀土合金、铝硼合金,最后加入镁锭,然后搅拌10分钟;
3)精炼:搅拌完成后,采用喷粉方式混合精炼,按2Kg/吨精炼剂充分、均匀精炼30分钟,然后扒去铝液表面的浮渣,并撒上覆盖剂;
4)成分分析:精炼完成后,在熔体不同部位取2个以上试样分析成分;
5)成分调整:将成分调整为符合上述线芯材料的成分范围,然后调温静置,静置时间≥30分钟;
6)过滤:静置完成后使用过滤板进行过滤;
7)浇铸:过滤完成后待温度冷却到710-730℃浇铸成铸坯;
8)轧杆:用连铸连轧机将铸坯轧制成杆材,并盘绕成卷;
9)拉丝:用拉线机将盘卷杆材拉成相应规格的铝合金丝;
10)退火:将铝合金丝退火2-10小时,温度为300-360℃;
11)性能检测:按照国际标准检测铝合金丝的力学及电气性能。
3.根据权利要求2所述的铝合金电缆线芯的制备方法,其特征在于:所述步骤1)中熔化炉的加热温度为760℃。
4..根据权利要求2所述的铝合金电缆线芯的制备方法,其特征在于:所述步骤3)精炼中熔体的温度为740-760℃。
5.根据权利要求2所述的铝合金电缆线芯的制备方法,其特征在于:所述步骤5)中静置时间为30分钟。
6.根据权利要求2所述的铝合金电缆线芯的制备方法,其特征在于:所述步骤6)中过滤板采用30目陶瓷过滤板。
7.根据权利要求2所述的铝合金电缆线芯的制备方法,其特征在于:所述步骤7)中浇铸速度为11-15m/min。
8.根据权利要求2所述的铝合金电缆线芯的制备方法,其特征在于:所述步骤11)中退火温度为350℃。
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