CN104342587A

CN104342587A - 高导电节能铝导杆及其生产工艺

Info

Publication number: CN104342587A
Application number: CN201310327369.9A
Authority: CN
Inventors: 王宝金; 周天国; 顾振环; 裴晓龙
Original assignee: SHENYANG FLAME RETARDANT CABLE Co Ltd
Current assignee: SHENYANG FLAME RETARDANT CABLE Co Ltd
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2015-02-11

Abstract

一种高导电节能铝导杆及其生产工艺，其特点是：所述高导电节能铝导杆中含有≥99.7%的Al，所述高导电节能铝导杆的导电率（20℃）为27.20nΩ·m、相对导电率（IACS）为64%；该生产工艺为：分析铝锭熔炼成分范围；保温炉元素调整中间合金填充；电磁搅拌；氩气底吹PK精炼；氩气旋转喷头底吹在线脱气；带温度补偿陶瓷过滤；连铸连轧 Ф9.5，Ф12，,Ф15高导电铝杆。本发明生产出导电率不大于（ 20 ℃ ） 27.20 ，相对导电率达 64% 的高导电铝杆，应用此产品生产高压输变电用的钢芯铝绞线，可减少线路损耗 3-4% ，经济效益和社会效益极为显著。

Description

高导电节能铝导杆及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种高导电节能铝导杆及其生产工艺，特别是涉及一种使用纯铝含量≥97%时使其导电率（20℃）27.20nΩ·m、相对导电率（IACS）达到64%的高导电节能铝导杆及其生产工艺。

背景技术

目前国内架空导线用量约达到150万吨，约占世界铝杆生产的50%，但从整个行业的发展水平来看，还存在着行业集中度低，技术力量分散，产品科技含量不高的问题。

现有技术中的高导电产品仍然为导电率61%IACS的钢芯铝绞线，导电率达63%IACS或以上的环保节能型铝导线还没有。

在纯铝导杆的制作中，国内科研成果表明取得了显著的成果，大连理工大学刘顺华教授等《高导电率含硼铝导体的研制》膨化工艺可使相对导电率由61%提高至62.6%-63%，但其没有提到其稳定性问题。

2020年，我国电力要实现全国联网。目前，我国能源主要集中在欠发达的西部地区；而工业发达，用电量需求大的则是东部及沿海地区，电力需要“西电东送”，为节省能源，广泛采用高压输电。因此，生产高导率（63%IACS以上）的节能导线以满足我国电网建设要求，已经成为当前国内铝导线生产的重要任务。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题,经过长时间的大量试验,提供一种使用纯铝含量≥97%时使其导电率（20℃）27.20nΩ·m、相对导电率（IACS）达到64%的高导电节能铝导杆及其生产工艺,解决了目前用于生产主导产品钢芯铝绞线的铝杆导电率由61%IACS提高至64%IACS以上所遇到的技术问题和生产工艺。

本发明给出的高导电节能铝杆，是在通常使用的纯铝含量≥97%的重熔铝基础上，精确测定每一种杂质元素的含量，确定其影响导电率的范围，使用试验研究出有效控制其增加或减少的“化学法”制定了精细的精炼工艺。本发明就是于精炼中控制其元素的含量后加入精炼剂调整配比，使其结晶优化，能稳定制造生产高导电节能铝杆。

本发明给出的技术方案是:这种高导电节能铝导杆,其特点是所述高导电节能铝导杆中含有≥99.7%的Al, 所述高导电节能铝导杆的导电率（20℃）为27.20nΩ·m、相对导电率（IACS）为64%。

为更好地实现本发明的目的，这种高导电节能铝导杆,其特点是所述高导电节能铝导杆铝导杆的组成按重量计: 0.03-0.07%Si、0.08-0.13%Fe、0.06-0.08%B、[Cr+Mn+Ti+V]<0.01%、 [Cu+Ni+Zn+Mg+Li+Zr]<0.01%、≥99.7%的Al。

为更好地实现本发明的目的，保证相对导电率达64%，所述高导电节能铝导杆中按重量计的Si含量<0.05%、Fe含量0.08-0.13%、B含量0.06%，不得大于0.08%，其他元素合计<0.02%，Al≥99.7%，特别是高导电节能铝导杆中按重量计的Fe：Si为1.3-2.0为最好。

根据本发明Ф9.5mm高导电节能铝杆抗拉强度不低于90Mpa，伸长率≥18%。

本发明给出的这种高导电节能铝杆生产工艺,有以下步骤。

1.分析铝锭熔炼成分范围。

对供应商提供的铝锭除铝元素外其它元素的分析，在入炉前和熔炼入保温炉中都要详细分析除铝以外其它元素的分析，确保熔炼质量。

2.保温炉元素调整中间合金填充。

降低有害元素的比份是生产高导电铝杆的关键，铝液放入保温炉后根据元素分析结果，计算应填加的中间合金数量，分别均匀加入炉中。

3.电磁搅拌。

为使中间合金充分熔化，均匀的与有害杂质元素反应,使其浮于铝液表面便于清除。

4.氩气底吹PK精炼。

使用氩气底吹PK精炼机和插入导管吹入精炼剂，使铝液进一步除去有害杂质元素并初步脱气。

5.氩气旋转喷头底吹在线脱气。

使用ZJ-1X型带陶瓷旋转喷头氩气底吹在线脱气装置，氩气纯度99.999%，使700-730℃铝液中氢气含量≤0.15ml/100g,温降≤10℃。

6.带温度补偿陶瓷过滤。

陶瓷过滤铝液中的杂质，使用50ppi的泡沫陶瓷过滤板过滤效果≥95%(颗粒度≥10μm杂物)。

7.连铸连轧Ф9.5，Ф12，,Ф15高导电铝杆。

使用国产UL+E-1600+255/14型铝连珠连轧机组生产铝杆,炉衬.流槽、箱体内衬全部采用低硅、不沾铝的A93浇注料,以控制生产过程中有害杂质的渗入。

为更好地实现本发明的目的，在不沾铝的熔炉中，根据元素分析加入中间合金（AlB3、AlFe20），进行15分钟的电磁搅拌，其温度<730±5℃，静置后仔细进行扒渣，随之进行PK氩气底吹精炼机均匀于炉底吹入铝液重量的0.15%6AB精炼剂，稍事静置再次清渣使铝液面如镜面取样成分元素分析达到要求后静放30-60分钟后，依次放入在线脱气箱，确保其温降≤10℃，其温度在720℃时效放入补偿温度过滤箱，达到720℃放入浇铸机包待温度平衡>690℃时连续浇铸，连续轧制，轧机速度620r/min，铝杆筐满（2t-3t）后立即放入保温时效炉进行时效处理，检验合格后存库。

以下详细描述本发明的高导电节能铝杆中影响导电率提高或降低的元素及控制上限的定量分析理由及其工艺措施。

Si是影响铝导电率主要元素之一，其含量大时致使导电率增大，试验研究本发明控制其含量0.03-0.05%，工艺过程中炉衬流槽全部采用不沾铝93A耐火材料和极其严格的清洁管理工艺。Fe元素也是影响导电率的元素，通过适时测其含量按要求配加AlFe20合金使其控制在0.08-0.13%；添加AlB3的硼化工艺使（Cr+V+Mn+Ti）4元素合计含量<0.01%。

铝液的净化是提高铝杆导电率的极其重要关键环节，工艺中采用了50mm厚的50目泡沫陶瓷过滤板在预加热过滤箱，使铝液纯度保持在99.7%以上。

为减少重熔过程中吸入的气体（H₂）的影响，采用氢气底吹气泡浮游法，（ZJ-1单旋子）X型箱式在线除气装置氢气压力0.15Mpa，使氢气降至≤0.12ml/100克铝液。

适时地、适量的加细粒净化剂，使铝液在精炼静置过程中，减少有害元素对导电率的降低；试验研究中细粒净化剂填配量AB6 0.15%/t铝液。

工艺过程中铝的熔化温度精炼温度、在线脱气、过滤温度、浇铸温度、轧制温度是保证铝杆质量的核心工艺因素，本发明工艺节点温度控制为熔炼≤760℃，保温炉精炼温度≤740℃，在线除气、过滤温度为720℃，浇注温度>690℃，轧制温度>480℃，在线时效≥300℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是:连铸连轧后得到的高导电节能铝杆电阻率不大于27.25（20℃）nΩ·m，相对导电率(IACS)64%，抗拉强度不小于90Mpa。用此杆拉Ф1.8-4.0mm导线抗拉强度达160Mpa,本发明给出的高导电节能铝杆具有高导电性，用于制钢芯铝绞线，可实现节约线路损失3-4%，亦可用于电缆的制造降低路线损耗的社会效益极为显著。满足节能减排预期要求。

本发明的高导电节能铝杆,按重量计包含0.03-0.07%Si、0.08-0.013%Fe、0.06-0.08%B、[Cr+Mn+Ti+V]<0.01%、 [Cu+Ni+Zn+Mg+Li+Zr]<0.01%、99.7%以上的Al。

具体实施方式

实验研究生产的产品Ф9.5高导电节能铝杆。

实施例1。

产品化学成分。

Si

Fe

Mn

Cr

Ni

Ti

B

Li

V

Zr

Al

0.043

0.099

＜0.002

0.0043

＜0.001

0.061

0.00013

0.0022

＜0.002

99.74

高导电节能铝杆生产工艺,有以下步骤。

1.包括铝锭熔炼成分分析。

通常铝锭供应商提供的除铝元素外的分析仅几项不能满足高导电铝杆生产要求，为此必须根据本发明的要求在入炉前和熔炼入保温炉中都要详细分析除铝以外，其它多达14项元素的分析，确保熔炼质量。

2.保温炉元素调整中间合金填充。

降低有害元素的比份是生产高导电铝杆的关键，铝液放入保温炉后。根据元素分析结果，计算应填加的中间合金数量，分别均匀加入炉中。

3.电磁搅拌。

为使中间合金充分熔化，均匀的与有害杂质元素反应使其浮于铝液表面便于清除。

4.氩气底吹PK精炼。

本发明使用氩气底吹PK精炼机和插入导管吹入6AB精炼剂，使铝液进一步除去有害杂质元素并初步脱气。

5.氩气旋转喷头底吹在线脱气。本发明使用ZJ-1X型带陶瓷旋转喷头氩气底吹在线脱气装置，氩气纯度99.999%，使700-730℃铝液中氢气含量≤0.15ml/100g。温降≤10℃。

6.带温度补偿（24kw加热器）陶瓷过滤。

陶瓷过滤是目前比较有效的过滤技术可极大限度的过滤净铝液中的杂质，使用50目瑞士进口的泡沫陶瓷过滤板，过滤效果≥95%(颗粒度≥10μm杂物)。

7.连铸连轧Ф9.5，Ф12，,Ф15高导电铝杆。

本发明使用国产UL+E-1600+255/14型铝连珠连轧机组，可每小时生产4吨铝杆。

炉衬。流槽、箱体内衬等全部采用低硅、不沾铝的A93浇注料控制生产过程中有害杂质的渗入。

产品数据结果。

编号	抗拉强度	伸长率	电阻值	电阻率	等效电阻率
						01	98	18.5	0.391×10^-3	26.93	64.01

例2。

产品化学成分。

Si

Fe

Mn

Cr

Ni

Ti

B

Li

V

Zr

Al

0.052

0.129

＜0.002

0.0021

＜0.001

0.028

0.00006

<0.002

＜0.002

99.74

高导电节能铝杆生产工艺和实施例1相同。

产品数据结果。

编号	抗拉强度	伸长率	电阻值	电阻率	等效电阻率
						01	101.2	33	0.402×10^-3	28.02	61.52

例3。

产品化学成分。

Si

Fe

Mn

Cr

Ni

Ti

B

Li

V

Zr

Al

0.055

0.0117

＜0.002

0.0033

＜0.001

0.072

0.00005

<0.002

＜0.002

99.69

高导电节能铝杆生产工艺和实施例1相同。

产品数据结果。

编号	抗拉强度	伸长率	电阻值	电阻率	等效电阻率
						01	99	21.5	0.4002×10^-3	27.54	62.60

。

Claims

1.一种高导电节能铝导杆, 其特征在于所述高导电节能铝导杆中含有≥99.7%的Al, 所述高导电节能铝导杆的导电率（20℃）为27.20nΩ·m、相对导电率（IACS）为64%。

2.根据权利要求1所述的高导电节能铝导杆, 其特征在于所述高导电节能铝导杆的组成按重量计为: 0.03-0.07%Si、0.08-0.13%Fe、0.06-0.08%B、[Cr+Mn+Ti+V]<0.01%、[Cu+Ni+Zn+Mg+Li+Zr]<0.01%、≥99.7%的Al。

3.根据权利要求1或2所述的高导电节能铝导杆, 其特征在于所述高导电节能铝导杆中按重量计的Fe：Si为1.3-2.0为最好。

4.权利要求1所述的一种高导电节能铝导杆的生产工艺, 其特征在于：有以下步骤:

（1）分析铝锭熔炼成分范围

对供应商提供的铝锭除铝元素外其它元素的分析，在入炉前和熔炼入保温炉中都要详细分析除铝以外其它元素的分析，确保熔炼质量;

（2）保温炉元素调整中间合金填充

降低有害元素的比份是生产高导电铝杆的关键，铝液放入保温炉后根据元素分析结果，计算应填加的中间合金数量，分别均匀加入炉中;

（3）电磁搅拌

为使中间合金充分熔化，均匀的与有害杂质元素反应,使其浮于铝液表面便于清除;

（4）氩气底吹PK精炼

使用氩气底吹PK精炼机和插入导管吹入精炼剂，使铝液进一步除去有害杂质元素并初步脱气;

（5）氩气旋转喷头底吹在线脱气

使用ZJ-1X型带陶瓷旋转喷头氩气底吹在线脱气装置，氩气纯度99.999%，使700-730℃铝液中氢气含量≤0.15ml/100g,温降≤10℃;

（6）带温度补偿陶瓷过滤

陶瓷过滤铝液中的杂质，使用50ppi的泡沫陶瓷过滤板过滤效果≥95%(颗粒度≥10μm杂物);

(7)连铸连轧Ф9.5，Ф12，,Ф15高导电铝杆