CN103698605A

CN103698605A - 一种铜包钢用线材导电率的测量方法

Info

Publication number: CN103698605A
Application number: CN201310681869.2A
Authority: CN
Inventors: 仇东丽; 帅习元; 蒋跃东; 吴杰; 周勇; 鲁修宇; 夏艳花; 吴超
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: CN103698605B

Abstract

本发明涉及一种铜包钢用线材导电率的测量方法，包括如下步骤：1）将铜包钢用线材置入温度T恒温，测量所述铜包钢用线材的电阻R；沿所述铜包钢用线材长度方向测量横截面的面积S；再测量所述铜包钢用线材两电位端的长度L(m)，计算所述铜包钢用线材在温度T时的实测电阻率ρ和实测导电率；2）设定环境温度修正系数K=R₂₀/R_T，绘制环境温度修正系数K与温度T的线性关系；3）所述实测导电率与环境温度系数K的比值即为所述铜包钢用线材的导电率。本发明提出了环境温度修正系数与温度之间的线性关系，可以准确矫正不同温度的实验环境下测得的铜包钢用线材的导电率，准确快速、简便易行。

Description

一种铜包钢用线材导电率的测量方法

技术领域

本技术方案属于一种铜包钢用线材导电率的测量方法，属于金属制品领域。

背景技术

铜包钢是钢丝外围包裹铜层的复合线材，因此铜包钢线融合了钢的抗拉强度及韧性、铜的导电性能及高频特性；质量轻，无蠕变，经受得起风雪冰雹的袭击，经得起大跨度、盐雾和易腐蚀环境，能减少传输信息的畸变、失真，提高传输质量；具有节约铜材、降低成本等优点，是纯铜线产品的替代品。

导电率是铜包钢用线材关键的技术指标之一。导电率是一个比值，定义是相对IACS铜标准电阻率的比值。我们所熟悉的铜的标准电阻率是17.241Ω·mm²/Km，国际上称为IACS（国际退火软铜标准）电阻率。铜包钢用线材的电阻率较小，影响测量线材导电率的主要因素有测量的环境温度、测量设备、试样条件等，为提供准确可靠的测试数据，急需找到最佳的测量方法。目前，国内没有用于测量铜包钢线材导电率的标准。

在所公开发表文献中，有关于铜包钢的报道如下：1、中国专利《铜包钢用钢及其生产方法》(申请号：CN201110217963.3)中主要介绍一种铜包钢用钢及生产方法，没有涉及铜包钢用线材导电率的测量方法；2、中国专利《高电导铜包钢复合线缆》（申请号:CN00240614.4）是一种高电导铜包钢复合线缆制造的实用新型，并没有涉及铜包钢用线材导电率的测量方法。3、《铜包Q195钢复合线材的组织与性能》介绍了采用复合熔铸-旋煅法制备了铜包Q195钢复合线材，对该复合线材的电学性能进行了研究，未提及测量方法；4、《铜包钢线加工工艺对其电阻率的影响》采用包覆焊接法制备铜包钢线，其中仅对米电阻进行室温测量，然后通过计算得到铜包钢线的电阻率；5、《铜包钢裸线制造》仅介绍了采用直线式电沉积法制造铜包钢双金属的方法；6、《基于线阵CCD在线铜包钢线径测量仪的研究》只针对在线铜包钢线径测量仪的研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中存在的技术问题，提供一种铜包钢用线材导电率的测量方法，提出了环境温度修正系数与温度之间的线性关系，可以准确矫正不同温度的实验环境下测得的铜包钢用线材的导电率，准确快速、简便易行。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种铜包钢用线材导电率的测量方法，包括如下步骤：

1）将铜包钢用线材置入温度T恒温2h以上，温度T误差范围优选控制在±0.3℃以内；沿所述铜包钢用线材长度方向分别测量若干处横截面的面积，优选取平均值S；测量所述铜包钢用线材在温度T时的实测电阻，优选取平均值R；再测量所述铜包钢用线材两电位端的长度，优选取平均值L，计算所述铜包钢用线材在温度T时的实测电阻率ρ和实测导电率；

实测电阻率ρ=R×S/L （1）

式（1）中：电阻率ρ—Ω·mm²/m；面积S—mm²；实测电阻R—Ω；长度L—m。

实测导电率(%IACS)=0.017241/ρ×100% （2）

式（2）中：电阻率ρ—Ω·mm²/m；IACS铜标准电阻率—0.017241Ω·mm²/m。

2）温度为20℃时，所述铜包钢用线材电阻为R₂₀，温度为T时，所述铜包钢用线材电阻为R_T，设定环境温度修正系数K=R₂₀/R_T，通过试验测定所述铜包钢用线材在不同温度T时的电阻R_T，并测定其在温度20℃时的电阻R₂₀，计算出不同温度T时的环境温度修正系数K，T为-40～46℃，绘制环境温度修正系数K与温度T的线性关系，具体各温度范围线性关系式如下：

当T为-40～-30℃时，K=-0.0045T+1.0736；

当T为-30～-19℃时，K=-0.0044T+1.0765；

当T为-19～-9℃时，K=-0.0043T+1.0783；

当T为-9～-1℃时，K=-0.0042T+1.0792；

当T为-1～5℃时，K=-0.0041T+1.0793；

当T为5～10℃时，K=-0.0040T+1.0788；

当T为10～16℃时，K=-0.0039T+1.0775；

当T为16～22℃时，K=-0.0038T+1.0762；

当T为22～29℃时，K=-0.0037T+1.0740；

当T为29～35℃时，K=-0.0036T+1.0707；

当T为35～41℃时，K=-0.0035T+1.0672；

当T为41～46℃时，K=-0.0034T+1.0631；

上述各线性关系拟合成一个整体关系式为K=-0.004T+1.084，T为-40～46℃，当对测量结果的精确度要求不是非常严格时，可采用该拟合关系式，其应用的温度T范围更宽，应用性更强；

3）所述实测导电率与环境温度系数K的比值即为所述铜包钢用线材的导电率，即导电率=实测导电率÷环境温度系数。

上述方案中，步骤1)所述铜包钢用线材优选长度略大于一米，选取铜包钢用线材样品过程中不得对样品造成表面伤害或力学伤害，避免使测试结果失真，故所述铜包钢用线材表面质量良好，即要求线材表面要光滑、无裂纹和缺陷、无油污等。

上述方案中，步骤1)所述铜包钢用线材为规格Φ≥8.0mm的试样时，测量的接触部位需要进行倒角加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

第一，针对温度对电阻有影响，为了统一评价标准，国际上通行20℃时的测量值，本发明通过铜包钢用线材电阻受温度影响的实验，提出了环境温度修正系数与温度之间的线性关系，用以矫正不同温度的实验环境下测得的铜包钢用线材的导电率。

第二，本发明采用体积电阻率测量方法，按本发明所提供的测量条件及环境温度修正系数等，可使测量准确、简便快速，满足大生产时批量检验的要求，从而达到了提高生产效率，确保产品性能的目的；同时本发明所述方法可作为产品研究或用户使用时的性能检验，方法简便易行，能够满足生产厂家及用户的使用需求，还可广泛用作其它线材大生产检验。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

下述实施例中所述试件选取规格为Φ5.5～17.0mm的铜包钢用线材，长度为500～2000mm，线材表面质量良好，两端除掉氧化铁皮。

下述实施例中的测试设备包括测试电源、数字化台式小电流电阻测试仪、专用夹具、螺旋测微器、长卷尺、温度计。数字化台式小电流电阻测试仪具有测量精度高，性能稳定、测试速度快、抗干扰能力等特点，测试电流比同类型仪器小，有效地防止自热现象对测量精度带来影响。专用夹具的两电位端要互相平行并垂直于试件纵轴；其接触点作成锐利的刀刃形或针状形。

实施例1

一种铜包钢用线材导电率的测量方法，包括如下步骤：

1）选取铜包钢用线材1#，轧制直径：

两端去掉氧化铁皮，线材表面质量良好；

将铜包钢用线材1#置入25℃恒温2h以上，温度误差范围控制在±0.3℃以内，同时预热电阻仪并归零位；沿所述铜包钢用线材1#长度方向以大约相等的间距分别测量若干处横截面的面积，取平均值S，为33.696(mm²)；测量所述铜包钢用线材1#在温度T时的实测电阻，确保夹具平稳有效夹住所述铜包钢用线材1#两端后，待电阻仪读数稳定后读数，取平均值R，为3.218×10^-3（Ω）；再测量所述铜包钢用线材1#两电位端的长度L，为1(m)；

（2）所述铜包钢用线材在温度25℃时的实测电阻率ρ=R×S/L=0.1084Ω·mm²/m，实测导电率=0.017241/ρ×100%=15.90%；

当T为25℃时，环境温度修正系数K与温度T的线性关系为K=-0.0037T+1.0740，K=-0.0037*25+1.0740=0.9815；

所述铜包钢用线材的导电率=实测导电率÷环境温度系数，即为15.90%÷0.9815=16.20%。

验证：通过试验测定所述铜包钢用线材在25℃时，环境温度系数实验值K₀=0.9814，由K₀所计算的铜包钢用线材的导电率为16.20%，与实施例1所述方法测得的铜包钢用线材的导电率数据相符合。

当对铜包钢用线材导电率的精度要求不严格时，将步骤2）中，当T为25℃时，环境温度修正系数K与温度T的线性关系按照K=-0.004T+1.084=-0.004*25+1.084=0.984；

所述铜包钢用线材的导电率=实测导电率÷环境温度系数，即为15.90%÷0.984=16.16%，与环境温度系数实验值K₀所计算的导电率16.20%相比，误差为-0.25%。

实施例2

一种铜包钢用线材导电率的测量方法，包括如下步骤：

1）选取铜包钢用线材2#，轧制直径：

两端去掉氧化铁皮，线材表面质量良好；

将铜包钢用线材2#置入40℃恒温2h以上，温度误差范围控制在±0.3℃以内，同时预热电阻仪并归零位；沿所述铜包钢用线材2#长度方向分别测量若干处横截面的面积，取平均值S，为78.448(mm²)；测量所述铜包钢用线材2#在温度T时的实测电阻，取平均值R，为1.231×10^-3（Ω）；再测量所述铜包钢用线材2#两电位端的长度L，为800(mm)；

2）所述铜包钢用线材在温度40℃时的实测电阻率ρ=R×S/L=0.1207Ω·mm²/m，实测导电率=0.017241/ρ×100%=14.28%；

当T为40℃时，环境温度修正系数K与温度T的线性关系为K=-0.0035T+1.0672，K=-0.0035×40+1.0672=0.9272；

所述铜包钢用线材的导电率=实测导电率÷环境温度系数，即为14.28%÷0.9272=15.40%。

验证：通过试验测定所述铜包钢用线材在40℃时，环境温度系数实验值K₀=0.9297，由K₀所计算的铜包钢用线材的导电率为15.36%，与实施例2所述方法测得的铜包钢用线材的导电率数据相比，实施例2的误差为0.26%。

当对铜包钢用线材导电率的精度要求不严格时，将步骤2）中，当T为40℃时，环境温度修正系数K与温度T的线性关系按照K=-0.004T+1.084=-0.004×40+1.084=0.924；

所述铜包钢用线材的导电率=实测导电率÷环境温度系数，即为14.28%÷0.924=15.45%，与环境温度系数实验值K₀所计算的导电率15.36%相比，误差为0.59%。

实施例3

一种铜包钢用线材导电率的测量方法，包括如下步骤：

1）选取铜包钢用线材3#，轧制直径：

两端去掉氧化铁皮，线材表面质量良好；

将铜包钢用线材3#置入-30℃恒温2h以上，温度误差范围控制在±0.3℃以内，同时预热电阻仪并归零位；沿所述铜包钢用线材3#长度方向分别测量若干处横截面的面积，取平均值S，为23.746(mm²)；测量所述铜包钢用线材3#在温度T时的实测电阻，取平均值R，为5.496×10^-3（Ω）；再测量所述铜包钢用线材3#两电位端的长度L，为1500(mm)；

2）所述铜包钢用线材在温度-30℃时的实测电阻率ρ=R×S/L=0.0870(Ω·mm²/m)，实测导电率=0.017241/ρ×100%=19.82%；

当T为-30℃时，环境温度修正系数K与温度T的线性关系为K=-0.0044T+1.0765，K=-0.0044×（-30）+1.0765=1.2085；

所述铜包钢用线材的导电率=实测导电率÷环境温度系数，即为19.82%÷1.2085=16.40%。

验证：通过试验测定所述铜包钢用线材在-30℃时，环境温度系数实验值K₀=1.2086，由K₀所计算的铜包钢用线材的导电率为16.40%，与实施例3所述方法测得的铜包钢用线材的导电率数据相符合。

当对铜包钢用线材导电率的精度要求不严格时，将步骤2）中，当T为-30℃时，环境温度修正系数K与温度T的线性关系按照K=-0.004T+1.084=-0.004×(-30)+1.084=1.204；

所述铜包钢用线材的导电率=实测导电率÷环境温度系数，即为19.82%÷1.204=16.46%，与环境温度系数实验值K₀所计算的导电率16.40%相比，误差为0.37%。

实施例4

一种铜包钢用线材导电率的测量方法，包括如下步骤：

1）选取铜包钢用线材4#，轧制直径：

两端去掉氧化铁皮，线材表面质量良好；

将铜包钢用线材4#置入0℃恒温2h以上，温度误差范围控制在±0.3℃以内，同时预热电阻仪并归零位；沿所述铜包钢用线材3#长度方向分别测量若干处横截面的面积，取平均值S，为50.282(mm²)；测量所述铜包钢用线材4#在温度T时的实测电阻，取平均值R，为1.083×10^-3（Ω）；再测量所述铜包钢用线材4#两电位端的长度L，为500(mm)；

2）所述铜包钢用线材在温度40℃时的实测电阻率ρ=R×S/L=0.1089(Ω·mm²/m)，实测导电率=0.017241/ρ×100%=15.83%；

当T为0℃时，环境温度修正系数K与温度T的线性关系为K=-0.0041T+1.0793，K=-0.0041*（0）+1.0793=1.0793；

所述铜包钢用线材的导电率=实测导电率÷环境温度系数，即为15.83%÷1.0793=14.67%。

验证：通过试验测定所述铜包钢用线材在0℃时，环境温度系数实验值K₀=1.0818，由K₀所计算的铜包钢用线材的导电率为14.63%，与实施例4所述方法测得的铜包钢用线材的导电率数据相比，实施例4的误差为0.27%。

当对铜包钢用线材导电率的精度要求不严格时，将步骤2）中，当T为0℃时，环境温度修正系数K与温度T的线性关系按照K=-0.004T+1.084=-0.004×0+1.084=1.084；

所述铜包钢用线材的导电率=实测导电率÷环境温度系数，即为15.83%÷1.084=14.60%，与环境温度系数实验值K₀所计算的导电率14.63%相比，误差为-0.21%。

实施例5

一种铜包钢用线材导电率的测量方法，包括如下步骤：

1）选取铜包钢用线材5#，轧制直径：两端去掉氧化铁皮，线材表面质量良好；

将铜包钢用线材5#置入-10℃恒温2h以上，温度误差范围控制在±0.3℃以内，同时预热电阻仪并归零位；沿所述铜包钢用线材3#长度方向分别测量若干处横截面的面积，取平均值S，为32.962(mm²)；测量所述铜包钢用线材5#在温度T时的实测电阻，取平均值R，为5.460×10^-3（Ω）；再测量所述铜包钢用线材5#两电位端的长度L，为2000(mm)；

2）所述铜包钢用线材在温度-10℃时的实测电阻率ρ=R×S/L=0.0900(Ω·mm²/m)，实测导电率=0.017241/ρ×100%=19.16%；

当T为-10℃时，环境温度修正系数K与温度T的线性关系为K=-0.0043T+1.0783，K=-0.0043*（-10）+1.0783=1.1213；

所述铜包钢用线材的导电率=实测导电率÷环境温度系数，即为19.16%÷1.1213=17.01%。

验证：通过试验测定所述铜包钢用线材在-10℃时，环境温度系数实验值K₀=1.1213，由K₀所计算的铜包钢用线材的导电率为17.01%，与实施例5所述方法测得的铜包钢用线材的导电率数据相符合。

当对铜包钢用线材导电率的精度要求不严格时，将步骤2）中，当T为-10℃时，环境温度修正系数K与温度T的线性关系按照K=-0.004T+1.084=-0.004×(-10)+1.084=1.124；

所述铜包钢用线材的导电率=实测导电率÷环境温度系数，即为19.16%÷1.124=17.05%，与环境温度系数实验值K₀所计算的导电率17.01%相比，误差为0.24%。

Claims

1.一种铜包钢用线材导电率的测量方法，其特征在于包括如下步骤：

1）将铜包钢用线材置入温度T下恒温，测量所述铜包钢用线材在温度T时的实测电阻R；沿所述铜包钢用线材长度方向测量横截面的面积S；再测量所述铜包钢用线材两电位端的长度L，T为-40～46℃；

2）计算所述铜包钢用线材在温度T时的实测电阻率ρ和实测导电率，实测电阻率ρ=R×S/L；实测导电率=实测电阻率ρ/IACS铜标准电阻率；

所述铜包钢用线材的导电率为所述实测导电率与环境温度系数K的比值，K=-0.004T+1.084。

2.一种铜包钢用线材导电率的测量方法，其特征在于包括如下步骤：

所述铜包钢用线材的导电率为所述实测导电率与环境温度系数K的比值，

当T为-40～-30℃时，K=-0.0045T+1.0736；

当T为-30～-19℃时，K=-0.0044T+1.0765；

当T为-19～-9℃时，K=-0.0043T+1.0783；

当T为-9～-1℃时，K=-0.0042T+1.0792；

当T为-1～5℃时，K=-0.0041T+1.0793；

当T为5～10℃时，K=-0.0040T+1.0788；

当T为10～16℃时，K=-0.0039T+1.0775；

当T为16～22℃时，K=-0.0038T+1.0762；

当T为22～29℃时，K=-0.0037T+1.0740；

当T为29～35℃时，K=-0.0036T+1.0707；

当T为35～41℃时，K=-0.0035T+1.0672；

当T为41～46℃时，K=-0.0034T+1.0631。