CN103695736A - 电缆用铝合金导体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电缆用铝合金导体及其制备方法，其特征在于，其化学组分按重量百分比为，Mg：0.5-1.0%，Zr：0.2-0.6%，Cu：0.10-0.15%，Fe：0.5-1.0%，Si：0.05-0.10%，稀土：0.10-0.12%，As：0.15-0.20%，Sr：0.05-0.08%，余量为Al；本发明的电缆用铝合金导体制备方法包括熔化精炼、浇铸、轧制、拉制单线、退火、绞制紧压和包装入库等步骤，本发明的合金导体具有高强、高导电性及良好的耐电化学腐蚀性能、耐高温性能、弯曲性能和抗蠕变性能等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆电线加工领域，具体地说是一种电缆用铝合金导体及其制备方法。
背景技术
很长一段时间以来，铜作为导体运用在电缆中，其电气性能和稳定性较之前其他材料有很大优势，所以，铜一直是电缆、电线原材料的不二选择，但基于我国铜少铝多的实际情况，加之在倡导节能、崇尚可持续发展的国家战略远景下，更加经济、更加环保的铝材必将成为电缆原材料的首选,“以铝代铜”已成为电缆行业转型发展的必然趋势。
随着输变电技术的提高和输变电线路的发展，铝合金导线越来越显示其优越性，在长距离、大跨越、超高压输电中，独占优势。目前，欧洲、美国、加拿大、日本等国已广泛采用，美国和法国的输电线路几乎80%以上使用铝合金导线，日本也已达50%以上，东南亚各国的使用量在逐年激增，而我国目前的应用还不到1%。因此，中国电线电缆生产企业能否在铝合金电缆上找到打破原材料价格居高不下的铁锤，引起行业内的广泛兴趣。
铝合金电缆弥补了以往纯铝电缆的不足，提高了电缆的导电性能、弯曲性能、抗蠕变性能和耐磨性能等，能够保证电缆在长时间过载和过热时保持连续性能稳定，特别是加入稀土元素后，可以细化金属导体中的晶体结构，从而大大提高导体的导电率、耐高温性同时解决了导体电化学腐蚀等问题。
目前很多厂家已经开发出了多种导电铝合金电缆线，但仍然不能满足复杂自然条件、雨雪冰冻以及远距离阔海架线的需要，仍需进一步改善其性能。而在国内，生产工艺、产品性能、大跨距架空电缆线应用技术等于国外相比还存在较大差距，随着我国电力需求的不断增长，输电线路输送容量不断增大，对架空输电电缆线提出了更高的要求，发展高强度高导电性铝合金电缆线很有现实意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提高一种能满足复杂自然条件，具有高强度、高导电性及良好的耐电化学腐蚀性能、耐高温性能、弯曲性能和抗蠕变性能的电缆用铝合金导体及其制备方法。
本发明是这样实现的：
一种电缆用铝合金导体，其特征在于，其化学组分按重量百分比为，Mg：0.5-1.0%，Zr：0.2-0.6%，Cu：0.10-0.15%，Fe：0.5-1.0%，Si：0.05-0.10%，稀土：0.10-0.12%，As：0.15-0.20%，Sr：0.05-0.08%，余量为Al。
以上所述的稀土为镧和钇,其重量百分比为1:1。
电缆用铝合金导体的制备方法，其特征在于，其工艺包括熔化精炼、浇铸、轧制、拉制单线、退火、绞制紧压和包装入库等步骤，过程如下：
（1）熔化精炼：先将铝锭投入熔炼炉中进行熔炼，在熔炼过程中再加入镁锭、锆锭、铜锭、砷锭、锶锭、铝铁中间合金、铝硅中间合金、稀土、铝钛硼丝、精炼剂和打渣剂，对铝合金溶液进行搅拌，并采用在线除气去除低熔点轻金属和非金属杂质；
（2）浇铸：将熔化精炼的铝合金溶液浇铸成铝合金铸条，铸造温度为680℃-700℃，铸造速度为120-140mm/min，冷却水为2600L/分钟；
（3）轧制：将浇铸得到的铝合金铸条在轧机上热轧成铝合金线坯；
（4）拉制单线：将轧制后的铝合金线坯经过拉丝机多次拉制，制成铝合金导线；
（5）退火:将的铝合金导线进行退火处理，退火温度为400℃-450℃，退火时间为2h-4h，然后以35℃-40℃/h的速度随炉缓冷，冷却至200℃-250℃时出炉空冷；
（6）绞制紧压：将多根铝合金导线绞制紧压制成铝合金导体；
（7）包装入库：将绞制紧压好的铝合金电缆导体成品检验，合格的产品包装入库。
以上所述的在线除气是将氯、氩气吹入铝合金熔体中，形成大量的弥散气泡，铝合金液与氯、氩气充分接触，气泡在熔体中吸收熔体中的氢，以及吸附氧化夹渣之后上升到熔体的表面形成浮渣。
本发明的突出的实质性特点和显著的进步是：
1．本发明的铝合金导体具有高强度、高导电性及良好的耐高温性、弯曲性能和抗蠕变性能。
2．由于合金中加入了铁、铜、镁等元素，经退火处理，使铝合金电缆的抗蠕变性能极大提高了，减小了长期机械作业下出现的蠕变现象，也降低了因蠕变而导致事故的几率。
3．本发明的铝合金导体的反弹性比铜合金电缆的更小，更有利于端子连接接头处的紧密程度，易于压紧，提高连接的稳定性；相同载流量相同长度的铝合金导体是铜合金导体的重量的一半，在大跨度安装中优势明显，可以降低安装成本。
4．与纯铝相比，本发明铝合金导体抗拉强度更大、延伸性能更好，延伸性能提高了30倍；铝合金导体经过几十次的弯折后不会出现开裂或折断，消除了以往纯铝导体安装使用过程中出现事故的隐患。
5．本发明的铝合金导体的耐腐蚀性能比铜导体及纯铝导体更优，因为在铝合金中加入稀土元素等化学元素可以增加铝合金的耐腐蚀性能，特别增加铝合金导体的耐电化学腐蚀性能，解决了纯铝长期在接头处出现的电化学腐蚀的问题。
具体实施方式
实施例1
取重量份数为Mg：0.5份，Zr：0.2份，Cu：0.10份，Fe：0.5份，Si：0.05份，稀土镧和钇：0.10份，As：0.15份，Sr：0.05份，余量为Al，进行配料。
以上述配料为实施例说明本铝合金导体的制备过程。
（1）熔化精炼：先将铝锭投入熔炼炉中进行熔炼，在熔炼过程中再加入镁锭、锆锭、铜锭、砷锭、锶锭、铝铁中间合金、铝硅中间合金、稀土、铝钛硼丝、精炼剂和打渣剂，对铝合金溶液进行搅拌，并采用在线除气去除低熔点轻金属和非金属杂质；
（2）浇铸：将熔化精炼的铝合金溶液浇铸成铝合金铸条，铸造温度为680℃，铸造速度为120mm/min，冷却水为2600L/分钟；
（3）轧制：将浇铸得到的铝合金铸条在轧机上热轧成铝合金线坯；
（4）拉制单线：将轧制后的铝合金线坯经过拉丝机多次拉制，制成铝合金导线；
（5）退火:将的铝合金导线进行退火处理，退火温度为400℃，退火时间为4h，然后以35℃-40℃/h的速度随炉缓冷，冷却至200℃时出炉空冷；
（6）绞制紧压：将多根铝合金导线绞制紧压制成铝合金导体；
（7）包装入库：将绞制紧压好的铝合金电缆导体成品检验，合格的产品包装入库。
实施例2
取重量份数为Mg：1.0份，Zr：0.6份，Cu：0.15份，Fe：1.0份，Si：0.10份，稀土镧和钇：0.12份，As：0.20份，Sr：0.08份，余量为Al，进行配料。
以上述配料为实施例说明本铝合金导体的制备过程。
（1）熔化精炼：先将铝锭投入熔炼炉中进行熔炼，在熔炼过程中再加入镁锭、锆锭、铜锭、砷锭、锶锭、铝铁中间合金、铝硅中间合金、稀土、铝钛硼丝、精炼剂和打渣剂，对铝合金溶液进行搅拌，并采用在线除气去除低熔点轻金属和非金属杂质；
（2）浇铸：将熔化精炼的铝合金溶液浇铸成铝合金铸条，铸造温度为690℃，铸造速度为130mm/min，冷却水为2600L/分钟；
（3）轧制：将浇铸得到的铝合金铸条在轧机上热轧成铝合金线坯；
（4）拉制单线：将轧制后的铝合金线坯经过拉丝机多次拉制，制成铝合金导线；
（5）退火:将的铝合金导线进行退火处理，退火温度为420℃，退火时间为3h，然后以35℃-40℃/h的速度随炉缓冷，冷却至220℃时出炉空冷；
（6）绞制紧压：将多根铝合金导线绞制紧压制成铝合金导体；
（7）包装入库：将绞制紧压好的铝合金电缆导体成品检验，合格的产品包装入库。
实施例3
取重量份数为Mg：0.8份，Zr：0.4份，Cu：0.12份，Fe：0.8份，Si：0.07份，稀土镧和钇：0.11份，As：0.18份，Sr：0.07份，余量为Al，进行配料。
以上述配料为实施例说明本铝合金导体的制备过程。
（1）熔化精炼：先将铝锭投入熔炼炉中进行熔炼，在熔炼过程中再加入镁锭、锆锭、铜锭、砷锭、锶锭、铝铁中间合金、铝硅中间合金、稀土、铝钛硼丝、精炼剂和打渣剂，对铝合金溶液进行搅拌，并采用在线除气去除低熔点轻金属和非金属杂质；
（2）浇铸：将熔化精炼的铝合金溶液浇铸成铝合金铸条，铸造温度为700℃，铸造速度为140mm/min，冷却水为2600L/分钟；
（3）轧制：将浇铸得到的铝合金铸条在轧机上热轧成铝合金线坯；
（4）拉制单线：将轧制后的铝合金线坯经过拉丝机多次拉制，制成铝合金导线；
（5）退火:将的铝合金导线进行退火处理，退火温度为450℃，退火时间为2h，然后以35℃-40℃/h的速度随炉缓冷，冷却至250℃时出炉空冷；
（6）绞制紧压：将多根铝合金导线绞制紧压制成铝合金导体；
（7）包装入库：将绞制紧压好的铝合金电缆导体成品检验，合格的产品包装入库。
Claims (4)
1.一种电缆用铝合金导体，其特征在于，其化学组分按重量百分比为，Mg：0.5-1.0%，Zr：0.2-0.6%，Cu：0.10-0.15%，Fe：0.5-1.0%，Si：0.05-0.10%，稀土：0.10-0.12%，As：0.15-0.20%，Sr：0.05-0.08%，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的电缆用铝合金导体，其特征在于，所述的稀土为镧和钇,其重量百分比为1:1。
3.根据权利要求1所述的电缆用铝合金导体的制备方法，其特征在于，其工艺包括熔化精炼、浇铸、轧制、拉制单线、退火、绞制紧压和包装入库等步骤，过程如下：
（1）熔化精炼：先将铝锭投入熔炼炉中进行熔炼，在熔炼过程中再加入镁锭、锆锭、铜锭、砷锭、锶锭、铝铁中间合金、铝硅中间合金、稀土、铝钛硼丝、精炼剂和打渣剂，对铝合金溶液进行搅拌，并采用在线除气去除低熔点轻金属和非金属杂质；
（2）浇铸：将熔化精炼的铝合金溶液浇铸成铝合金铸条，铸造温度为680℃-700℃，铸造速度为120-140mm/min，冷却水为2600L/分钟；
（3）轧制：将浇铸得到的铝合金铸条在轧机上热轧成铝合金线坯；
（4）拉制单线：将轧制后的铝合金线坯经过拉丝机多次拉制，制成铝合金导线；
（5）退火:将的铝合金导线进行退火处理，退火温度为400℃-450℃，退火时间为2h-4h，然后以35℃-40℃/h的速度随炉缓冷，冷却至200℃-250℃时出炉空冷；
（6）绞制紧压：将多根铝合金导线绞制紧压制成铝合金导体；
（7）包装入库：将绞制紧压好的铝合金电缆导体成品检验，合格的产品包装入库。
4.根据权利要求3所述的电缆用铝合金导体的制备方法，其特征在于：所述的在线除气是将氯、氩气吹入铝合金熔体中，形成大量的弥散气泡，铝合金液与氯、氩气充分接触，气泡在熔体中吸收熔体中的氢，以及吸附氧化夹渣之后上升到熔体的表面形成浮渣。
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Denomination of invention: Aluminum alloy conductor for cables and preparation method thereof Effective date of registration: 20180326 Granted publication date: 20160427 Pledgee: Liupanshui city Zijin Mountain village bank Limited by Share Ltd Pledgor: Liupanshui noble wire & Cable Co., Ltd. Registration number: 2018520000003 |
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