CN103985481B - 一种稀土锌铝合金镀层钢绞线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稀土锌铝合金镀层钢绞线及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：钢盘条弯曲剥壳、强制涂敷拉拔、热处理、超声波清洗、粘助镀剂溶剂、干燥处理、热浸镀、冷却和收线。本发明的稀土锌铝合金镀层钢绞线，具有镀层光滑，生产无污染，表面质量稳定等优点，大大延长了现有钢绞线的使用寿命，经试验检测其各项指标均高于国家标准《YB/T 5004-2012》，可广泛适用于高压和超高压输电线路和架空地线。
Description
技术领域
本发明涉及电线电缆技术领域，具体涉及一种稀土锌铝合金镀层钢绞线及其制备方法。
背景技术
据有关部门统计，随着我国工业化进程的不断推进，用于电网线路的钢丝和架空地线（钢绞线）的用量不断增加。而在工业大气中铝导线的设计寿命为三十年，铁塔等附属设备经过检修、维护、也可达到三十年左右，但目前用于导线的镀锌钢绞线（架空地线）的寿命只有十年左右。同时，钢芯铝绞线用镀锌钢丝也很难保证有三十年的寿命。因而在导线三十年的使用期限内，特别是超高压（35 KV～220KV）、大跨越线路多铺设在山区，路途遥远，条件更加恶劣，镀锌钢绞线就需要更换两次以上。这样不仅花钱多，而且更换导线所需的时间及随之带来的对工程项目影响及资源费用的浪费十分惊人。因此，如何提高电网线路用钢丝、钢绞线防腐蚀性能和使用寿命就成为急需解决的关键问题。
如申请号为201310515974.9的中国专利公开了一种大跨越铝包钢绞线的生产方法，包括如下步骤：钢盘条弯曲剥壳；强制涂敷拉拔；钢丝表面处理；钢丝超声波清洗；钢丝感应加热；铝杆表面预处理；短槽距连续挤压；双金属快速同步变形；铝包钢线复绕；铝包钢绞线。虽然上述专利通过采用连续短槽距连续挤压工艺和双金属快速同步变形技术，较之传统的铝包钢芯铝绞线相比，其制备的产品具有耐腐蚀性能好，使用寿命长，强度高的特点，但其制造工艺繁琐，走线速度较慢，且成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的稀土锌铝合金镀层钢绞线，解决现有钢绞线耐腐蚀性能不佳，使用寿命短的问题，同时具有镀层光滑，生产无污染，表面质量稳定等优点。
本发明的另一个目的在于提供一种稀土锌铝合金镀层钢绞线的制备方法，解决现有钢绞线制造工艺复杂，走线速度较慢，成本较高的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种稀土锌铝合金镀层钢绞线，由位于中心位置的钢丝以及包覆在钢丝表面的镀层组成，该产品可广泛适用于高压和超高压输电线路和架空地线。
上述稀土锌铝合金镀层钢绞线的制备方法，包括以下步骤：
1）钢盘条弯曲剥壳：将附着在钢盘条上的氧化皮通过剥壳机的弯曲导轮及钢丝轮刷剥离，得到钢丝。
2）强制涂敷拉拔：采用无酸拉拔压力装置，当钢丝进入压力模腔时，钢丝运动会不断把外面的拉丝粉带入模腔，模腔中的压力不断增加，当压力达到工艺要求时，多余的拉丝粉从泄漏孔溢出，保证了恒定压力要求，可使得拉丝粉均匀的涂覆在钢丝表面。
3）热处理：将钢丝通过热处理炉加热，以得到表面洁净的半成品；优选的，热处理温度为500～650℃。
4）超声波清洗：利用超声波清洗槽对加热后的钢丝表面进行清洗。
5）粘助镀剂溶剂：将钢丝以8～15m/min的速度进入助镀剂溶液中，助镀温度为650～700℃，助镀时间为5～10 s；进一步的，所述助镀剂为熔盐助镀剂或水溶液助镀剂。
6）干燥处理：将钢丝表面残留的助镀剂烘干；优选的，烘干温度为40～60℃，烘干时间为5～10s。
7）热浸镀：在盛有温度为450～470℃稀土合金涂层液的镀锌锅中加入适量合金锌锭，并保证镀锌锅内铝含量按质量分数计，保持在11.0%～15.0%之间，接着将钢丝浸入镀锌锅中，通过多金属快速同步变形，使得钢丝表面生成一镀层。优选的，该镀层厚度为10～25nm。具体的，稀土合金涂层液的温度可随钢丝直径做相应调整，钢丝直径小，温度可适度降低；钢丝直径大，温度则适度提高。
所述稀土合金涂层液，由以下成分组成：KCL：150～250g/L，ZnCL2：230～280g/L，ReCL3：230～250g/L，NH4F：30～40g/L。
所述合金锌锭以质量百分比计，由下述成分组成：铝：11.0%~15.0%，镧+铈：0.02%~ 0.09%，铁：0.075%以下，硅：0.015%以下，铅：0.005%以下，其他不可避免的杂质：0.03%以下，剩余为锌。
8）冷却：将工件冷却至室温后进行收线。具体的，可以通过风冷、水冷或者两者相结合的方式进行操作。
为了避免钢丝镀层表面出现“橘皮皱纹”的不光滑状态，在上述步骤8）之前先将经热浸镀处理的钢绞线用氮气预热，其预热温度为310～350℃；在氮气预热过程中，喷气嘴与钢丝的夹角为45°。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明所述的稀土锌铝合金镀层钢绞线，具有镀层光滑，生产无污染，表面质量稳定等优点，经试验检测其各项指标均高于国家标准《YB/T 5004-2012》，对收线后的产品进行盐雾实验时，108小时无白锈，且其力学性能实验结果较好。
2、本发明所述稀土锌铝合金镀层钢绞线的制备方法，与现有技术相比，其DV值（直径与速率的乘积）在105～120m·mm/min范围内，走线速度大增，提高了生产效率。
3、将钢丝浸入盛有温度为450～470℃稀土合金涂层液的镀锌锅，并加入适量合金锌锭，并保证镀锌锅内铝含量按质量分数计保持在11.0%～15.0%之间，通过多金属快速同步变形，使得钢丝表面生成一镀层，制得产品的镀层表面质量稳定，抗腐蚀性强，大大提高了产品的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步展开说明，但需要指出的是，本发明的稀土锌铝合金镀层钢绞线及其制备方法并不限于所述具体的制备工艺。对于本领域普通技术人员可知，以下的说明内容即使不做任何调整或修正，也可以直接适用于在此未指明的其他类似的组分和制备工艺上。
实施例1
一种稀土锌铝合金镀层钢绞线的制备方法，包括以下步骤：
1）钢盘条弯曲剥壳：将附着在钢盘条上的氧化皮通过剥壳机的弯曲导轮及钢丝轮刷剥离，得到钢丝。
2）强制涂敷拉拔：采用无酸拉拔压力装置（其具体结构可参阅中国专利申请号200920188297.3），当钢丝进入压力模腔时，钢丝运动会不断把外面的拉丝粉带入模腔，模腔中的压力不断增加，当压力达到工艺要求时，多余的拉丝粉从泄漏孔溢出，保证了恒定压力要求，可使得拉丝粉均匀的涂覆在钢丝表面。
3）热处理：将钢丝通过热处理炉加热至500～650℃，以得到表面洁净的半成品。
4）超声波清洗：利用超声波清洗槽对加热后的钢丝表面进行清洗。
5）粘助镀剂溶剂：将钢丝以8～15m/min的速度进入助镀剂溶液中，助镀温度为650～700℃，助镀时间为5～10 s。
6）干燥处理：将钢丝表面残留的助镀剂烘干，其烘干温度为40～60℃，烘干时间为5～10s。
7）热浸镀：在盛有温度为450～470℃稀土合金涂层液的镀锌锅中加入适量合金锌锭，并保证镀锌锅内铝含量按质量分数计，保持在11.0%～15.0%之间，接着将钢丝浸入镀锌锅中，通过多金属快速同步变形，使得钢丝表面生成一镀层。优选的，该镀层厚度为10～25nm。具体的，稀土合金涂层液的温度可随钢丝直径做相应调整，钢丝直径小，温度可适度降低；钢丝直径大，温度则适度提高。
8）氮气抹试：将经热浸镀处理的钢绞线用氮气预热，其预热温度为310～ 350 ℃；在氮气预热过程中，喷气嘴与钢丝的夹角为45°，上述处理可以有效的避免钢丝镀层表面出现“橘皮皱纹”的不光滑状态。
9）冷却：将工件通过风冷、水冷相结合的方式冷却至室温后进行收线。
其中，上述步骤7）中稀土合金涂层液组分为：
步骤7）中合金锌锭各组分为：（注：各元素含量以质量%计）
实施例2
制备方法同于实施例1，其中，步骤7）中稀土合金涂层液组分为：
| KCL | ZnCL2 | ReCL3 | NH4F |
| 250 g/L | 230 g/L | 250 g/L | 30 g/L |
合金锌锭各组分为：（注：各元素含量以质量%计）
选取直径为3.0mm的低碳合金钢丝为例，当DV值为120m·mm/min时，首先用工字轮放线，通过机械弯曲剥壳除去钢丝表面的氧化皮，通过强制涂敷拉拔可获得良好的润滑性，经热处理、超声波清洗后，进入粘助镀剂溶剂，并干燥处理。选取实施例1～2的稀土合金涂层液和合金锌锭，通过强制涂敷、多金属快速同步变形，使得钢丝表面生成一镀层；通过310°的高温氮气抹试将镀层表面多余的稀土合金吹流到稀土合金液中，冷却至室温后进行收线。参照国家标准《YB/T 5004-2012》、《GB/T228.1》，对收线后的产品做盐雾实验，108小时无白锈，且各力学性能指标均高于国家标准《YB/T 5004-2012》。
与现有镀锌钢绞线相比，本发明的稀土锌铝合金镀层钢绞线各项性能见下表：
本发明制备的稀土锌铝合金镀层钢绞线，可广泛适用于高压和超高压输电线路和架空地线，具有镀层光滑，生产无污染，表面质量稳定等优点，大大延长了现有钢绞线的使用寿命。
Claims (8)
1.一种稀土锌铝合金镀层钢绞线，由位于中心位置的钢丝以及包覆在钢丝表面的镀层组成，其特征在于，所述稀土锌铝合金镀层钢绞线由以下步骤制备而成的 ：
1）钢盘条弯曲剥壳：将附着在钢盘条上的氧化皮通过剥壳机的弯曲导轮及钢丝轮刷剥离，得到钢丝；
2）强制涂敷拉拔：采用无酸拉拔压力装置，使得拉丝粉均匀的涂覆在钢丝表面；
3）热处理：将钢丝通过热处理炉加热，以得到表面洁净的半成品；
4）超声波清洗：利用超声波清洗槽对加热后的钢丝表面进行清洗；
5）粘助镀剂溶剂：将钢丝以8～15m/min 的速度进入助镀剂溶液中，助镀温度为650 ～700℃，助镀时间为5～10 s ；
6）干燥处理：将钢丝表面残留的助镀剂烘干；
7）热浸镀：在盛有温度为450～470℃稀土合金涂层液的镀锌锅中加入合金锌锭，并保证镀锌锅内铝含量按质量百分比计保持在11.0%～15.0%之间，然后将钢丝浸入镀锌锅中，使得钢丝表面生成一镀层；所述稀土合金涂层液由以下成分组成：KCL：150～250g/L，ZnCL2：230～280g/L， ReCL3：230～250g/L，NH4F：30～40g/L；所述合金锌锭由以下质量百分比的组分组成：铝：11.0%~15.0%，镧 + 铈：0.02% ~ 0.09%，铁：0.075%以下，硅：0.015%以下，铅：0.005%以下，其他不可避免的杂质：0.03% 以下，剩余为锌；
8）冷却：将工件冷却至室温后进行收线。
2.一种稀土锌铝合金镀层钢绞线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）钢盘条弯曲剥壳：将附着在钢盘条上的氧化皮通过剥壳机的弯曲导轮及钢丝轮刷剥离，得到钢丝；
2）强制涂敷拉拔：采用无酸拉拔压力装置，使得拉丝粉均匀的涂覆在钢丝表面；
3）热处理：将钢丝通过热处理炉加热，以得到表面洁净的半成品；
4）超声波清洗：利用超声波清洗槽对加热后的钢丝表面进行清洗；
5）粘助镀剂溶剂：将钢丝以8～15m/min 的速度进入助镀剂溶液中，助镀温度为650～700℃，助镀时间为5～10 s；
6）干燥处理：将钢丝表面残留的助镀剂烘干；
7）热浸镀：在盛有温度为450～470℃稀土合金涂层液的镀锌锅中加入合金锌锭，并保证镀锌锅内铝含量按质量百分比计保持在11.0%～15.0%之间，然后将钢丝浸入镀锌锅中，使得钢丝表面生成一镀层；所述稀土合金涂层液由以下成分组成：KCL：150～250g/L，ZnCL2：230～280g/L，ReCL3：230～250g/L，NH4F：30～40g/L；所述合金锌锭由以下质量百分比的组分组成：铝：11.0%~15.0%，镧 + 铈：0.02%~0.09%，铁：0.075%以下，硅：0.015% 以下，铅：0.005% 以下，其他不可避免的杂质：0.03% 以下，剩余为锌；
8）冷却：将工件冷却至室温后进行收线。
3.如权利要求2所述的一种稀土锌铝合金镀层钢绞线的制备方法，其特征在于：在所述步骤 8）之前还包括将经热浸镀处理的钢绞线用氮气预热处理的步骤，所述氮气预热温度为310～350℃。
4.如权利要求 3 所述的一种稀土锌铝合金镀层钢绞线的制备方法，其特征在于：所述氮气预热处理的步骤中，喷气嘴与钢丝的夹角为45°。
5.如权利要求 2 所述的一种稀土锌铝合金镀层钢绞线的制备方法，其特征在于：所述步骤 7）中的镀层的厚度为10～25nm。
6.如权利要求 2 所述的一种稀土锌铝合金镀层钢绞线的制备方法，其特征在于：所述步骤 3）中热处理温度为500～650℃。
7.如权利要求 2 所述的一种稀土锌铝合金镀层钢绞线的制备方法，其特征在于：所述步骤 5）中的助镀剂为熔盐助镀剂或水溶液助镀剂。
8.如权利要求 2 所述的一种稀土锌铝合金镀层钢绞线的制备方法，其特征在于：所述步骤 6）中烘干温度选取为40～60℃，烘干时间为5～10s。
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