CN104862541A - 一种中强度铝合金线及其制备方法 - Google Patents

一种中强度铝合金线及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104862541A
CN104862541A CN201510289597.0A CN201510289597A CN104862541A CN 104862541 A CN104862541 A CN 104862541A CN 201510289597 A CN201510289597 A CN 201510289597A CN 104862541 A CN104862541 A CN 104862541A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminium alloy
preparation
alloy
aluminum alloy
aluminium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510289597.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104862541B (zh
Inventor
张强
陈保安
祝志祥
韩钰
潘学东
陈新
马光
于鑫
杨长龙
李红英
刘冬雨
韩春成
刘君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
Central South University
North China Electric Power University
State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Smart Grid Research Institute of SGCC
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
Central South University
North China Electric Power University
State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Smart Grid Research Institute of SGCC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, Central South University, North China Electric Power University, State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd, Smart Grid Research Institute of SGCC filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201510289597.0A priority Critical patent/CN104862541B/zh
Publication of CN104862541A publication Critical patent/CN104862541A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104862541B publication Critical patent/CN104862541B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Conductive Materials (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

本发明提供了一种中强度铝合金线及其制备方法，其中合金由按质量百分比计的以下原料组成：Fe 0.12～0.15％，Cu 0.06～0.08％，Mg 0.06～0.10％，B0.05～0.12％，Er 0.01～0.15％，Si≤0.10％，(Cr+Mn+V+Ti)≤0.0015％，余量为铝。通过冶炼、除气、制杆和拉丝的方法步骤制成3.0～4.0mm的铝合金线，其导电率≥59％IACS，抗拉强度≥243MPa，延伸率≥2％。本发明提供的技术方案解决了现有中强度铝合金生产工艺复杂，成本高，产品导电率低的技术难题。

Description

一种中强度铝合金线及其制备方法
技术领域
本发明属于输电线路架空导线技术领域，具体涉及一种中强度铝合金线及其制备方法。
背景技术
随着我国经济建设的快速发展，电力需求逐年攀升。如何充分利用现有线路走廊及线路设施，尽可能多输送电量、降低线损，提高输电效率已成为电力运行部门必须考虑的问题。电网对降低输配电线路损耗的强烈要求，催生了中强度全铝合金绞线，中强度全铝合金绞线的优良特性又促进了其发展。
对于新建输电线路而言，全铝合金导线的能耗较常规同截面的钢芯铝导线小，年耗电降低约5％。采用全铝合金导线，平均档距可增加约3％，每公里塔材指标降低15％，综合考虑杆塔、基础、绝缘子和金具造价以及导线架设及其工地运输费用，用全铝合金线代替钢芯铝绞线可节约线路本体造价约5％～8％，且减少了杆塔的用量，节约走廊面积。相比高强全铝合金导线，中强度全铝合金线具有更高的导电率，进一步降低了线损。
目前高强全铝合金导线导电率较低，线损较大；而中强全铝合金导线导电率虽比高强全铝合金导线有所提升，但生产工艺复杂，成本高。因此，如何提高现有中强度铝合金导线的导电率，减少输电线损，成为目前中强度铝合金导线最为迫切的技术需求。
发明内容
本发明目的在于提供一种中强度铝合金线及其制备方法，解决现有中强度铝合金生产工艺复杂，成本高，产品导电率低的技术难题。
为实现上述目的，采取以下技术方案：
一种中强度铝合金线，所述合金由按质量百分比计的以下原料组成：Fe0.12～0.15％，Cu 0.06～0.08％，Mg 0.06～0.10％，B 0.05～0.12％，Er 0.01～0.15％，Si≤0.10％，(Cr+Mn+V+Ti)≤0.0015％，余量为铝。
所述的中强度铝合金线的第一优选方案，Er的重量百分比为0.05～0.10％。
所述的中强度铝合金线的制备方法，包括以下步骤：
1)冶炼：于690～750℃下熔炼纯度为99.7％的铝锭，以Al-B中间合金对铝液进行硼化处理，熔化Al-Fe、Al-Cu、Al-Er中间合金和纯Mg，搅拌30min；
2)除气：向铝合金液中吹N2 2～10min，静置50～200min；
3)制杆：经浇铸、校直、连轧制得Ф9.5mm的铝合金杆；
4)拉丝：以16-22m/s的速度对铝合金杆进行冷拉丝，通过每道次8～20％的变形量拉制得到铝合金线。
所述的中强度铝合金线的制备方法的第一优选技术方案，步骤1)所述硼化处理的温度为730℃。
所述的中强度铝合金线的制备方法的第二优选技术方案，步骤2)所述吹N2的时间为5min。
所述的中强度铝合金线的制备方法的第三优选技术方案，步骤3)所述制杆的工艺参数：浇铸温度690℃，出条温度550℃，入轧温度480～520℃，出杆温度90℃，出杆速度10～12m/s。
所述的中强度铝合金线的制备方法的第四优选技术方案，步骤4)所述铝合金线的直径为3.0～4.0mm。
各合金元素的作用及机理如下：
Fe(铁)：在铝合金导体材料中加入Fe元素可以提高铝合金导体材料的强度，同时提高铝合金导体材料的耐热性能，并且其导电性无明显降低。但也有资料表明在实际生产中，铝合金导体材料中的Fe含量过高会使其电阻率显著升高，所以也应该适当控制铁的含量。
Cu(铜)：在铝合金中Cu具有固溶强化作用，可以使铝合金的力学性能提高，切削性变好。铝合金中添加少量的铜元素，可以在提高铝合金强度的同时又能使其抗蚀性不发生明显的改变。
Mg(镁)：Mg原子半径与铝相差较大，Mg在铝固溶体中含量越多，引起晶格畸变越严重，Mg含量超过0.3％后，强度提高而导电率明显下降。另外，Mg和Si会形成Mg2Si强化相，对合金起到强化作用。
B(硼)：硼化处理被认为是降低杂质元素含量的一种重要方法，即在熔融的铝中添加适当的硼，能在很大程度上去除过渡族元素的有害作用。普遍的观点认为，硼改善铝导电性的作用是由于硼可以与铝中的过渡族杂质元素Ti、V等反应，使它们由固溶态转变为化合态并沉积于熔体底部，进而被清除。
Er(铒)：Er对合金的细化和强化作用来自于初生与次生Al3Er相。由于Er在Al中易形成过饱和固溶体，在随后的加工和热处理过程中将从基体中析出次生Al3Er相，该相细小且弥散分布，对位错和亚晶界能起到钉轧作用从而提高合金的强度和再结晶温度且保持合金的塑性基本不变。但当Er含量超过0.3％时，由于Al8Cu4Er相数量增多，合金力学性能变差。
Si(硅)：硅是铝合金的最普通的合金元素之一，它能提高铝合金的铸造性能及焊接流动性，还能使铝合金有较高的力学性能，因为它在合金中能形成一些化合物，使合金成为可热处理强化。随着Si含量升高，合金的电导率下降。这是由于提高合金中Si含量，铝基体中游离Si数量增加，而Si是半导体，较铝基体的电阻率高得多，因此Si含量的提高减少铝基体的有效导电截面积，降低合金的电导率。
Cr、Mn、V、Ti：均为合金中常见的杂质元素。铝导体中的Cr、Mn、V、Ti等杂质元素以固溶态存在时，很容易吸收导体材料内的自由电子而填充它们不完整的电子层，这种传导电子数目的减少导致了铝导体导电性的降低。研究表明，每1％(Cr+Mn+V+Ti)的有害作用为每1％Si对铝导电性有害作用的5倍。由此可以看出严格控制这些元素的含量对保证铝导体的质量具有重要的实际应用意义。
与现有技术相比，本发明具有如下优异效果：
1)本发明由于优化合金成分并通过加入稀土元素Er，在保证合金强度的前提下提高了铝合金的导电率(≥59％IACS)；
2)简化了中强度铝合金的制备工艺，通过连铸连轧及常温拉拔工艺生产出的铝合金线抗拉强度≥243MPa，延伸率≥2％。
具体实施方式
所有实施方式都是采用现有的连铸连轧及拉丝设备。
实施例1
一种中强度铝合金线，组分及其质量百分比为：
上述中强度铝合金线的制备方法，包括以下步骤：
1)冶炼：于700℃下熔炼纯度为99.7％的铝锭，再于730℃下以Al-B中间合金对铝液进行硼化处理，熔化Al-Fe、Al-Cu、Al-Er中间合金和纯Mg，搅拌30min。
2)除气：向铝合金液中吹N2 5min，静置60min。
3)制杆：经浇铸、校直、连轧制得Ф9.5mm的铝合金杆。制备过程中：浇铸温度690℃，出条温度550℃，入轧温度480℃，出杆温度90℃，出杆速度10m/s。
4)拉丝：以16m/s的速度对铝合金杆进行冷拉丝，拉制得到直径为3.0mm的铝合金线。
制备出的中强度铝合金线导电率为59.03％IACS，抗拉强度为247MPa，延伸率为2.02％。
实施例2
一种中强度铝合金线，组分及其质量百分比为：
上述中强度铝合金线的制备方法，包括以下步骤：
1)冶炼：于720℃下熔炼纯度为99.7％的铝锭，再于730℃下以Al-B中间合金对铝液进行硼化处理，熔化Al-Fe、Al-Cu、Al-Er中间合金和纯Mg，搅拌30min。
2)除气：向铝合金液中吹N2 5min，静置80min。
3)制杆：经浇铸、校直、连轧制得Ф9.5mm的铝合金杆。制备过程中：浇铸温度690℃，出条温度550℃，入轧温度500℃，出杆温度90℃，出杆速度10m/s。
4)拉丝：以18m/s的速度对铝合金杆进行冷拉丝，拉制得到直径为3.4mm的铝合金线。
制备出的中强度铝合金线导电率为59.02％IACS，抗拉强度为245MPa，延伸率为2.05％。
实施例3
一种中强度铝合金线，组分及其质量百分比为：
上述中强度铝合金线的制备方法，包括以下步骤：
1)冶炼：于730℃下熔炼纯度为99.7％的铝锭，并以Al-B中间合金对铝液进行硼化处理，熔化Al-Fe、Al-Cu、Al-Er中间合金和纯Mg，搅拌30min。
2)除气：向铝合金液中吹N25min，静置50min。
3)制杆：经浇铸、校直、连轧制得Ф9.5mm的铝合金杆。其中浇铸温度690℃，出条温度550℃，入轧温度520℃，出杆温度90℃，出杆速度12m/s。
4)拉丝：以20m/s的速度对铝合金杆进行冷拉丝，拉制得到直径为3.6mm的铝合金线。
制备出的中强度铝合金线导电率为59.00％IACS，抗拉强度为245MPa，延伸率为2.06％。
实施例4
一种中强度铝合金线，组分及其质量百分比为：
上述中强度铝合金线的制备方法，包括以下步骤：
1)冶炼：于750℃下熔炼纯度为99.7％的铝锭，再于730℃下以Al-B中间合金对铝液进行硼化处理，熔化Al-Fe、Al-Cu、Al-Er中间合金和纯Mg，搅拌30min。
2)除气：向铝合金液中吹N2 5min，静置100min。
3)制杆：经浇铸、校直、连轧制得Ф9.5mm的铝合金杆。制备过程中：浇铸温度690℃，出条温度550℃，入轧温度480℃，出杆温度90℃，出杆速度12m/s。
4)拉丝：以16m/s的速度对铝合金杆进行冷拉丝，拉制得到直径为3.8mm的铝合金线。
制备出的中强度铝合金线导电率为59.02％IACS，抗拉强度为244MPa，延伸率为2.02％。
实施例5
一种中强度铝合金线，组分及其质量百分比为：
上述中强度铝合金线的制备方法，包括以下步骤：
1)冶炼：于750℃下熔炼纯度为99.7％的铝锭，再于730℃下以Al-B中间合金对铝液进行硼化处理，熔化Al-Fe、Al-Cu、Al-Er中间合金和纯Mg，搅拌30min。
2)除气：向铝合金液中吹N2 5min，静置120min。
3)制杆：经浇铸、校直、连轧制得Ф9.5mm的铝合金杆。制备过程中：浇铸温度690℃，出条温度550℃，入轧温度520℃，出杆温度90℃，出杆速度12m/s。
4)拉丝：以18m/s的速度对铝合金杆进行冷拉丝，拉制得到直径为4.0mm的铝合金线。
制备出的中强度铝合金线导电率为59.05％IACS，抗拉强度为243MPa，延伸率为2.03％。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种中强度铝合金线，其特征在于所述合金由按质量百分比计的以下原料组成：Fe 0.12～0.15％，Cu 0.06～0.08％，Mg 0.06～0.10％，B 0.05～0.12％，Er0.01～0.15％，Si≤0.10％，(Cr+Mn+V+Ti)≤0.0015％，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的中强度铝合金线，其特征在于Er的重量百分比为0.05～0.10％。
3.一种权利要求1所述的中强度铝合金线的制备方法，包括以下步骤：
1)冶炼：于690～750℃下熔炼纯度为99.7％的铝锭，以Al-B中间合金对铝液进行硼化处理，熔化Al-Fe、Al-Cu、Al-Er中间合金和纯Mg，搅拌30min；
2)除气：向铝合金液中吹N22～10min，静置50～200min；
3)制杆：经浇铸、校直、连轧制得Ф9.5mm的铝合金杆；
4)拉丝：以16-22m/s的速度对铝合金杆进行冷拉丝，通过每道次8～20％的变形量拉制得到铝合金线。
4.根据权利要求3所述的中强度铝合金线的制备方法，其特征在于步骤1)所述硼化处理的温度为730℃。
5.根据权利要求3所述的中强度铝合金线的制备方法，其特征在于步骤2)所述吹N2的时间为5min。
6.根据权利要求3所述的中强度铝合金线的制备方法，其特征在于步骤3)所述制杆的工艺参数：浇铸、出条、入轧和出杆的温度分别为690℃、550℃、480～520℃和90℃，出杆速度10～12m/s。
7.根据权利要求3所述的中强度铝合金线的制备方法，其特征在于步骤4)所述铝合金线的直径为3.0～4.0mm。
CN201510289597.0A 2015-05-29 2015-05-29 一种中强度铝合金线及其制备方法 Active CN104862541B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510289597.0A CN104862541B (zh) 2015-05-29 2015-05-29 一种中强度铝合金线及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510289597.0A CN104862541B (zh) 2015-05-29 2015-05-29 一种中强度铝合金线及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104862541A true CN104862541A (zh) 2015-08-26
CN104862541B CN104862541B (zh) 2017-12-15

Family

ID=53908704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510289597.0A Active CN104862541B (zh) 2015-05-29 2015-05-29 一种中强度铝合金线及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104862541B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107460378A (zh) * 2017-08-07 2017-12-12 中南大学 一种Al‑Si‑Fe‑Mg‑Cu合金导体材料及其制备方法
CN107587004A (zh) * 2017-08-30 2018-01-16 中南大学 一种Al‑Ni‑Cu‑Fe‑Yb‑Sc合金导体材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102264928A (zh) * 2009-01-19 2011-11-30 古河电气工业株式会社 铝合金线材
CN103045915A (zh) * 2012-12-14 2013-04-17 国网智能电网研究院 一种高导电率中强耐热铝合金单丝及其制备方法
CN103757484A (zh) * 2013-12-19 2014-04-30 铜陵金力铜材有限公司 抗拉强度高的铝合金线材及制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102264928A (zh) * 2009-01-19 2011-11-30 古河电气工业株式会社 铝合金线材
CN103045915A (zh) * 2012-12-14 2013-04-17 国网智能电网研究院 一种高导电率中强耐热铝合金单丝及其制备方法
CN103757484A (zh) * 2013-12-19 2014-04-30 铜陵金力铜材有限公司 抗拉强度高的铝合金线材及制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107460378A (zh) * 2017-08-07 2017-12-12 中南大学 一种Al‑Si‑Fe‑Mg‑Cu合金导体材料及其制备方法
CN107587004A (zh) * 2017-08-30 2018-01-16 中南大学 一种Al‑Ni‑Cu‑Fe‑Yb‑Sc合金导体材料及其制备方法
CN107587004B (zh) * 2017-08-30 2019-03-29 中南大学 一种Al-Ni-Cu-Fe-Yb-Sc合金导体材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104862541B (zh) 2017-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101587757B (zh) 一种含稀土元素钇的铝合金电缆线及其制备方法
CN104946936B (zh) 一种架空导线用高导电率稀土硬铝单丝材料
CN103952605B (zh) 一种中强度铝合金单丝的制备方法
CN102703770B (zh) 一种用于电线电缆的铝铁铜镁稀土合金材料及其制备方法
CN111349820B (zh) 一种高导电率耐热Al-Zr-Er合金导线材料及其制备方法
CN105063433B (zh) 一种高导耐热铝合金单丝及其制备方法
CN1300356C (zh) 高导电率含稀土、硼的铝基材料及制备方法
CN104975211A (zh) 一种高导电率热处理型中强铝合金导电单丝
CN101974709A (zh) 特软铝合金导体及其制备方法
CN107043878B (zh) 高强度高导电性能的铝合金材料及其生产工艺、导电体
CN108559874B (zh) 一种高强高导的耐热铝合金导线及其制备方法
CN102021444A (zh) 一种高导电耐热铝合金导线及其制备方法
CN106676334A (zh) 高强度高电导率铝钪合金及其制备方法和用途
CN102796921A (zh) 一种电缆用铝合金导线及其制备方法
CN104894438A (zh) 一种高导电率耐热铝合金单丝材料及其制备方法
CN108315602A (zh) 一种铁路用稀土铝合金电缆导体及制备方法
CN104532074A (zh) 一种高导电率硬铝导线及其制造方法
CN111826558A (zh) 一种铝-镁-硅合金单丝及其制备方法
CN107675048A (zh) 一种高导电中强度铝合金及其制备方法
CN104911408B (zh) 一种硬铝导线单丝及其制备方法
CN104532067A (zh) 一种非热处理型中强度铝合金导体材料及其制备方法
CN104862542B (zh) 一种非热处理型中强度铝合金单丝及其制备方法
CN109234553A (zh) 一种Al-Zr-Sc-B耐热合金单丝及其制备方法
CN104862541B (zh) 一种中强度铝合金线及其制备方法
CN111826559A (zh) 一种铝-镁-硅-钪-硼合金单丝及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 102209 Beijing City, Changping District science and Technology Park in the future smart grid research institute hospital

Applicant after: GLOBAL ENERGY INTERCONNECTION RESEARCH INSTITUTE

Applicant after: State Grid Corporation of China

Applicant after: Dandong Power Supply Company, State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd.

Applicant after: State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd.

Applicant after: Central South University

Applicant after: North China Electric Power University

Applicant after: Anshan Power Supply Company, State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd.

Address before: 102211 Beijing city Changping District Xiaotangshan town big East Village Road No. 270 (future technology city)

Applicant before: State Grid Smart Grid Institute

Applicant before: State Grid Corporation of China

Applicant before: Dandong Power Supply Company, State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd.

Applicant before: State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd.

Applicant before: Central South University

Applicant before: North China Electric Power University

Applicant before: Anshan Power Supply Company, State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd.

CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhang Qiang

Inventor after: Yang Changlong

Inventor after: Li Hongying

Inventor after: Xia Yujue

Inventor after: Liu Dongyu

Inventor after: Xu Peihong

Inventor after: Han Chuncheng

Inventor after: Liu Jun

Inventor after: Chen Baoan

Inventor after: Zhu Zhixiang

Inventor after: Ge Weichun

Inventor after: Han Yu

Inventor after: Pan Xuedong

Inventor after: Chen Xin

Inventor after: Ma Guang

Inventor after: Yu Xin

Inventor before: Zhang Qiang

Inventor before: Li Hongying

Inventor before: Liu Dongyu

Inventor before: Han Chuncheng

Inventor before: Liu Jun

Inventor before: Chen Baoan

Inventor before: Zhu Zhixiang

Inventor before: Han Yu

Inventor before: Pan Xuedong

Inventor before: Chen Xin

Inventor before: Ma Guang

Inventor before: Yu Xin

Inventor before: Yang Changlong

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant