CN104962784A - 一种中强度铝合金缆芯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中强度铝合金缆芯，采用以下方式制成：将各原料熔化形成合金液，除气精炼，保温静置，浇铸得到铸锭，调控后合金液的成分按质量分数包括：铁≤0.30％，硅0.30-0.50％，镁0.30-0.50％，稀土0.10-0.15％，余量为铝；将得到的铸锭进行水冷，然后进行热轧，在冷却后获得热轧铝合金杆；将得到的热轧铝合金杆进行拔丝处理得到铝合金芯线；将得到的铝合金芯线放入保温炉中，以2-4℃/min的升温速率升温至120-130℃，保温20-40min，以10-15℃/min的升温速率升温至155-158℃，保温2-2.5h，以1-2℃/min的降温速率降温至152-154℃，保温40-50min，空冷，获得中强度铝合金缆芯。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种中强度铝合金缆芯。
背景技术
目前，随着导体合金化的发展，以铝合金材料作为导体材料和加强材料的输电导线在国内外应用也日趋广泛，其代表种类包括全铝合金绞线和铝合金芯铝绞线。全铝合金绞线由同一材料构成，制造工艺非常简便，且在工程应用上具有诸多优点。现有技术中，由于产品性能要求不断升高，在制备中强度铝合金缆芯的过程中，现有的制备工艺得到的中强度铝合金无法获得理想的性能，同时，目前厂家设备的升级改造，为中强度铝合金的制备工艺控制提供了良好的设备基础。因此，探索一种性能更加优良的中强度铝合金缆芯，已经成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
基于上述背景技术存在的技术问题，本发明提出一种中强度铝合金缆芯，其工艺合理，步骤简单，机械性能和抗腐蚀性能优异。
本发明提出了一种中强度铝合金缆芯，采用以下方式制成：
S1：熔炼：将铝锭加入熔化炉中，在720-750℃下铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭形成合金液，再在730-740℃进行除气精炼，然后在720-730℃下保温静置30-50min，浇铸得到铸锭，其中，在浇铸前进行合金液成分调控，调控后合金液的成分按质量分数包括：铁≤0.30％，硅0.30-0.50％，镁0.30-0.50％，稀土0.10-0.15％，余量为铝；
S2：轧制：将S1中得到的铸锭进行水冷，然后进行热轧，在冷却后获得热轧铝合金杆；
S3：拔丝：将S2中得到的热轧铝合金杆进行拔丝处理得到铝合金芯线；
S4：热处理：将S3中得到的铝合金芯线放入保温炉中，以2-4℃/min的升温速率升温至120-130℃，保温20-40min，以10-15℃/min的升温速率升温至155-158℃，保温2-2.5h，以1-2℃/min的降温速率降温至152-154℃，保温40-50min，空冷，获得中强度铝合金缆芯。
其中，在S1中，将铝锭加入熔化炉中，在730-740℃下铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭形成合金液。
其中，在S1中，除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.3-0.4％，精炼后合金液中氢含量为0.10～0.12ml/100g；优选地，在S1中，除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.32-0.38％，精炼后合金液中氢含量为0.11～0.12ml/100g。
其中，在S1中，调控后合金液成分中铁含量为0.17-0.23％；优选地，在S1中，调控后合金液成分中铁含量为0.18-0.22％。
其中，在S2中，采用水温为30-40℃的冷却水对浇铸形成的铸锭进行水冷，冷却水的水压≥3pa。
其中，在S2中，热轧过程中，铸锭进轧温度为460-480℃，终轧温度≥360℃；优选地，在S2中，热轧过程中，铸锭进轧温度为465-478℃，终轧温度为360-380℃。
其中，热轧后，冷却至铸锭温度小于100℃获得热轧铝合金杆。
其中，在S2中，热轧过程中，采用乳化液进行润滑，其中，乳化液温度≥60℃。
其中，在S4中，将S3中得到的铝合金芯线放入保温炉中，以2.5-3.5℃/min的升温速率升温至122-128℃，保温25-35min，以11-14℃/min的升温速率升温至155-157℃，保温2.2-2.4h，以1.2-1.8℃/min的降温速率降温至152-154℃，保温42-48min，空冷，获得中强度铝合金绞线。
其中，在S3中，将热轧铝合金杆进行拔丝处理前进行软化处理，软化处理的方式为：软化温度为120-130℃，软化时间为1-2h；优选地，在S3中，将热轧铝合金杆进行拔丝处理前进行软化处理，软化处理的方式为：软化温度为123-126℃，软化时间为80-100min。
在本发明中，对现有的中强度铝合金缆芯制备工艺进行了改进，探索形成新的中强度铝合金缆芯制备工艺制度，从而制备获得性能良好的中强度铝合金缆芯；在上述工艺制度中，优化了铝合金的合金成分和合金化工艺，调控了铝、镁、硅三种元素的配比，获得Mg2Si和Mg2Al3两种强化相成分基础，为最终获得性能良好的中强度铝合金缆芯奠定基础；通过将浇铸-水冷-热轧-冷却进行综合考虑和工艺协同，形成连铸连轧，并对工艺参数进行合理设定，使得中强度铝合金缆芯成形过程中，形变合理，并在热轧过程中同步完成合金元素的固溶处理，并进一步控制热轧后铝合金温度，热轧后冷却至铸锭温度小于100℃获得热轧铝合金杆，防止合金元素自然时效造成强度损失，为后续的人工时效获得良好强化效果做准备；采用软化处理和拔丝处理相结合，获得可作为缆芯的铝合金芯线形状；通过制定良好的人工时效参数，采用多级时效处理，并优化了分步升温-保温-降温的工艺制度，从而充分发挥合金元素的强化作用，形成分布良好的强化相，从而使得最终得到的中强度铝合金缆芯具有良好的机械性能和抗腐蚀性能。
附图说明
图1为本发明提出的一种中强度铝合金缆芯的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出了一种中强度铝合金缆芯，采用以下方式制成：
S1：熔炼：将铝锭加入熔化炉中，在720-750℃下铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭形成合金液，再在730-740℃进行除气精炼，然后在720-730℃下保温静置30-50min，浇铸得到铸锭，其中，在浇铸前进行合金液成分调控，调控后合金液的成分按质量分数包括：铁≤0.30％，硅0.30-0.50％，镁0.30-0.50％，稀土0.10-0.15％，余量为铝；
S2：轧制：将S1中得到的铸锭进行水冷，然后进行热轧，在冷却后获得热轧铝合金杆；
S3：拔丝：将S2中得到的热轧铝合金杆进行软化处理，上述软化处理的方式为：软化温度为120-130℃，软化时间为1-2h；软化处理后拔丝处理得到铝合金芯线；
S4：热处理：将S3中得到的铝合金芯线放入保温炉中，以2-4℃/min的升温速率升温至120-130℃，保温20-40min，以10-15℃/min的升温速率升温至155-158℃，保温2-2.5h，以1-2℃/min的降温速率降温至152-154℃，保温40-50min，空冷，获得中强度铝合金缆芯。
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本实施例提出的一种中强度铝合金缆芯，采用以下方式制成：
S1：熔炼：将铝锭加入熔化炉中，在740℃下铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭形成合金液，在735℃加入精炼剂进行除气精炼，在725℃进行保温静置40min，浇铸得到铸锭；
其中，在浇铸前进行合金液成分调控，调控后合金液的成分按重量分数包括：铁0.20％，硅0.40％，镁0.40％，稀土0.12％，余量为铝；
除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.35％，精炼后合金液中氢含量为0.11ml/100g；
S2：轧制：将S1中得到的铸锭采用水温为35℃的冷却水对浇铸形成的铸锭进行水冷，水冷后进行热轧后冷却，获得热轧铝合金杆，其中，铸锭水冷过程中冷却水的水压不小于3pa，热轧过程中，采用温度不低于60℃的乳化液进行润滑，铸锭进轧温度为470℃，终轧温度大于360℃，热轧冷却后热轧铝合金杆温度小于100℃；
S3：拔丝：将S2中得到的热轧铝合金杆进行软化处理，上述软化处理的方式为：软化温度为130℃，软化时间为1h；软化处理后拔丝处理得到铝合金芯线；
S4：热处理：将S3中得到的铝合金芯线放入保温炉中，以2℃/min的升温速率升温至120℃，保温40min，以15℃/min的升温速率升温至158℃，保温2h，以1℃/min的降温速率降温至152℃，保温50min，空冷，获得中强度铝合金缆芯。
实施例2
本实施例提出的一种中强度铝合金缆芯，采用以下方式制成：
S1：熔炼：将铝锭加入熔化炉中，在750℃下铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭形成合金液，在740℃加入精炼剂进行除气精炼，在730℃进行保温静置30min，浇铸得到铸锭；
其中，在浇铸前进行合金液成分调控，调控后合金液的成分按质量分数包括：铁0.23％，硅0.30％，镁0.50％，稀土0.10％，余量为铝；
除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.4％，精炼后合金液中氢含量为0.10ml/100g；
S2：轧制：将S1中得到的铸锭采用水温为40℃的冷却水对浇铸形成的铸锭进行水冷，水冷后进行热轧后冷却，获得热轧铝合金杆，其中，铸锭水冷过程中冷却水的水压不小于3pa，热轧过程中，采用温度不低于60℃的乳化液进行润滑，铸锭进轧温度为460℃，终轧温度大于360℃，热轧冷却后热轧铝合金杆温度小于100℃；
S3：拔丝：将S2中得到的热轧铝合金杆进行软化处理，上述软化处理的方式为：软化温度为120℃，软化时间为2h；软化处理后拔丝处理得到铝合金芯线；
S4：热处理：将S3中得到的铝合金芯线放入保温炉中，以4℃/min的升温速率升温至130℃，保温20min，以10℃/min的升温速率升温至155℃，保温2.5h，以2℃/min的降温速率降温至154℃，保温40min，空冷，获得中强度铝合金缆芯。
实施例3
本实施例提出的一种中强度铝合金缆芯，采用以下方式制成：
S1：熔炼：将铝锭加入熔化炉中，在720℃下铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭形成合金液，在730℃加入精炼剂进行除气精炼，在720℃进行保温静置50min，浇铸得到铸锭；
其中，在浇铸前进行合金液成分调控，调控后合金液的成分按质量分数包括：铁0.17％，硅0.50％，镁0.30％，稀土0.15％，余量为铝；
除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.3％，精炼后合金液中氢含量为0.12ml/100g；
S2：轧制：将S1中得到的铸锭采用水温为30℃的冷却水对浇铸形成的铸锭进行水冷，水冷后进行热轧后冷却，获得热轧铝合金杆，其中，铸锭水冷过程中冷却水的水压不小于3pa，热轧过程中，采用温度不低于60℃的乳化液进行润滑，铸锭进轧温度为480℃，终轧温度大于360℃，热轧冷却后热轧铝合金杆温度小于100℃；
S3：拔丝：将S2中得到的热轧铝合金杆进行软化处理，上述软化处理的方式为：软化温度为125℃，软化时间为1.5h；软化处理后拔丝处理得到铝合金芯线；
S4：热处理：将S3中得到的铝合金芯线放入保温炉中，以3℃/min的升温速率升温至125℃，保温30min，以13℃/min的升温速率升温至156℃，保温2.4h，以1.5℃/min的降温速率降温至153℃，保温45min，空冷，获得中强度铝合金缆芯。
在本发明中，对现有的中强度铝合金缆芯制备工艺进行了改进，探索形成新的中强度铝合金缆芯制备工艺制度，从而制备获得性能良好的中强度铝合金缆芯；在上述工艺制度中，优化了铝合金的合金成分和合金化工艺，调控了铝、镁、硅三种元素的配比，获得Mg2Si和Mg2Al3两种强化相成分基础，为最终获得性能良好的中强度铝合金缆芯奠定基础；通过将浇铸-水冷-热轧-冷却进行综合考虑和工艺协同，形成连铸连轧，并对工艺参数进行合理设定，使得中强度铝合金缆芯成形过程中，形变合理，并在热轧过程中同步完成合金元素的固溶处理，并进一步控制热轧后热轧铝合金杆温度，防止合金元素自然时效造成强度损失，为后续的人工时效获得良好强化效果做准备；采用软化处理和拔丝处理相结合，获得可作为缆芯的铝合金芯线形状；通过制定良好的人工时效参数，采用多级时效处理，并优化了分步升温-保温-降温的工艺制度，从而充分发挥合金元素的强化作用，形成分布良好的强化相，从而使得最终得到的中强度铝合金缆芯具有良好的机械性能和抗腐蚀性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中强度铝合金缆芯，其特征在于，采用以下方式制成：
S1：熔炼：将铝锭加入熔化炉中，在720-750℃下铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭形成合金液，再在730-740℃进行除气精炼，然后在720-730℃下保温静置30-50min，浇铸得到铸锭，其中，在浇铸前进行合金液成分调控，调控后合金液的成分按质量分数包括：铁≤0.30％，硅0.30-0.50％，镁0.30-0.50％，稀土0.10-0.15％，余量为铝；
S2：轧制：将S1中得到的铸锭进行水冷，然后进行热轧，在冷却后获得热轧铝合金杆；
S3：拔丝：将S2中得到的热轧铝合金杆进行拔丝处理得到铝合金芯线；
S4：热处理：将S3中得到的铝合金芯线放入保温炉中，以2-4℃/min的升温速率升温至120-130℃，保温20-40min，以10-15℃/min的升温速率升温至155-158℃，保温2-2.5h，以1-2℃/min的降温速率降温至152-154℃，保温40-50min，空冷，获得中强度铝合金缆芯。
2.根据权利要求1所述中强度铝合金缆芯，其特征在于，在S1中，将铝锭加入熔化炉中，在730-740℃下铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭形成合金液。
3.根据权利要求1或2所述中强度铝合金缆芯，其特征在于，在S1中，除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.3-0.4％，精炼后合金液中氢含量为0.10～0.12ml/100g；优选地，在S1中，除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.32-0.38％，精炼后合金液中氢含量为0.11～0.12ml/100g。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的中强度铝合金缆芯，其特征在于，在S1中，调控后合金液成分中铁含量为0.17-0.23％；优选地，在S1中，调控后合金液成分中铁含量为0.18-0.22％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的中强度铝合金缆芯，其特征在于，在S2中，采用水温为30-40℃的冷却水对浇铸形成的铸锭进行水冷，冷却水的水压≥3pa。
6.根据权利要求1-6中任一项所述的中强度铝合金缆芯，其特征在于，在S2中，热轧过程中，铸锭进轧温度为460-480℃，终轧温度≥360℃；优选地，在S2中，热轧过程中，铸锭进轧温度为465-478℃，终轧温度为360-380℃。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的中强度铝合金缆芯，其特征在于，热轧后，冷却至铸锭温度小于100℃获得热轧铝合金杆。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的中强度铝合金缆芯，其特征在于，在S2中，热轧过程中，采用乳化液进行润滑，其中，乳化液温度≥60℃。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的中强度铝合金缆芯，其特征在于，在S4中，将S3中得到的铝合金芯线放入保温炉中，以2.5-3.5℃/min的升温速率升温至122-128℃，保温25-35min，以11-14℃/min的升温速率升温至155-157℃，保温2.2-2.4h，以1.2-1.8℃/min的降温速率降温至152-154℃，保温42-48min，空冷，获得中强度铝合金绞线。
10.根据权利要求1-9任一项所述中强度铝合金缆芯，其特征在于，在S3中，将热轧铝合金杆进行拔丝处理前进行软化处理，软化处理的方式为：软化温度为120-130℃，软化时间为1-2h；优选地，在S3中，将热轧铝合金杆进行拔丝处理前进行软化处理，软化处理的方式为：软化温度为123-126℃，软化时间为80-100min。
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