CN105274399A - 一种电缆导体用铝合金材料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电缆导体用铝合金材料，其金属组织结构好，且采用合理的生产工艺方法，经过生产试验以及后续拉丝时抗拉强度、伸长率好，其提高延展性、细化后所得宏观晶粒度到6-8级，可降低电阻率8-10％，具有耐腐蚀性，增加铝合金杆强度。在铝基体中加入硅Si、铁Fe、铜Cu、稀土元素、硼B，材料内各组分质量百分比如下：硅Si：0.06％～0.09％；铁Fe：0.46％～-0.61％；铜Cu：0.001％～0.02％；稀土元素包括镧La和铈Ce两者的总含量：0.02％～0.05％、且镧La：铈Ce＝2:1；硼B：0.005％～0.015％；其余为铝，上述所有组分的质量百分比相加为100％。

Description

一种电缆导体用铝合金材料及其应用

技术领域

本发明涉及特种导线结构技术领域，具体为一种电缆导体用铝合金材料，本发明还提供了一种电缆导体用铝合金杆、一种电缆导体用铝合金杆的制备方法、一种电缆导体用线的制备方法以及对应的电缆导体用线。

背景技术

自上世纪70年代开始，铝合金电缆在国外工业与民用建筑中已开始大量使用，而目前我国作为铝资源丰富和铜资源匮乏的大国，在很多建筑场所却限制了铝制电缆的使用。

铝合金电力电缆是以AA-8000系列铝合金材料为导体，采用特殊紧压工艺和退火处理等先进技术发明创造的新型材料电力电缆。采用AA-8000系列铝合金导体，可以大大提高铝合金电缆的导电率、耐高温性，同时解决了纯铝导体电化学腐蚀、蠕变等问题。铝合金的导电率是最常用基准材料铜IACS的61.8％，载流量是铜的79％，优于纯铝标准。在同样体积下，铝合金的实际重量大约是铜的三分之一。按照该计算，在满足相同导电性能的前提下，相同重量铝合金电缆的长度是铜电缆的两倍。因此，相同载流量时铝合金电缆的重量大约是铜缆的一半。采用铝合金电缆取代铜缆，可以减轻电缆重量，降低安装成本，减少设备和电缆的磨损，使安装工作更轻松。

但是现有的铝合金材料的金属组织结构不好，且拉丝时抗拉强度、伸长率不佳，使得铝合金电力电缆的发展缓慢。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种电缆导体用铝合金材料，其金属组织结构好，且采用合理的生产工艺方法，经过生产试验以及后续拉丝时抗拉强度、伸长率好，其提高延展性、细化后所得宏观晶粒度到6-8级，可降低电阻率8-10％，具有耐腐蚀性，增加铝合金杆强度。

一种电缆导体用铝合金材料，其特征在于：在铝基体中加入硅Si、铁Fe、铜Cu、稀土元素、硼B，材料内各组分质量百分比如下：

硅Si：0.06％～0.09％；

铁Fe：0.46％～-0.61％；

铜Cu：0.001％～0.02％；

稀土元素包括镧La和铈Ce两者的总含量：0.02％～0.05％、且镧La：铈Ce＝2:1；

硼B：0.005％～0.015％；

其余为铝，上述所有组分的质量百分比相加为100％。

铝基体中增加元素含量后各元素结合并发挥如下作用：

稀土元素，在指定范围内铁和稀土的协同作用,可以提高合金杆的延展性、优化铝液体成分，细化晶粒、去渣、增加耐腐蚀性能。去除铝合金中的气体和有害杂质，减少铝合金的裂纹源，从而提高铝合金的强度，改善加工性能，还能改善铝合金的耐热性、可塑性及可锻性，提高硬度、增加强度和韧性；

硼元素：将硼元素控制在本发明的范围内，加入上述铝和稀土的混合基体中，在浇铸过程中提高铝的流动性，减小铝中其他元素的不利影响，形成核质点，从而形成非自发形核，起到细化晶粒的作用，宏观晶粒度在可以达到5-6级。添加的硼元素在一定范围内，和上述铝能合理搭配，能够降低电阻率6-10％；

铜元素：由于铝基体中存在上述有益元素后，再加入铜元素，可以在金属晶粒组织中起到明显作用，将铜元素控制在本发明的范围内，提升电缆导体用铝合金线强度5％。

一种电缆导体用铝合金杆的制备方法，其特征在于：预先制出电缆导体用铝合金材料成分配比的铝液，之后高效喷粉精炼剂通入装有铝液的保温炉内熔体中进行精炼，扒渣后再次调整铝液内成分配比，之后炉外精炼及除渣获得洁净铝液，将洁净铝液进行浇铸，之后对浇铸的毛坯校直、冷却后进行连续轧制、形成铝杆，之后淬火、清洁、冷却后获得电缆导体用铝合金杆。

其进一步特征在于：

其具体制备步骤如下：

1)原材料选择及熔炼：对原材料进行检验，选择相应品位的铝锭进行合理搭配，投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃；

2)铝液成分分析：将熔炼好的铝液或电解原铝液转注到保温炉，搅拌均匀后取样用直读光谱仪进行快速分析，检测溶液中Al、Si、Fe、Cu和B、La、Ce的含量；

3)合金化处理：根据步骤2光谱检验结果,计算铝硅、铝铁、铝铜、铝稀土、铝硼中间合金的加入量，控制保温炉铝液温度在740±10℃时，加入相应的中间合金，搅拌使铝液成分充分均匀，所述铝液主要成分组成为：Al≥98.60wt％，Si：0.06～0.09wt％,Fe：0.46～0.61wt％，Cu：0.001～0.02wt％，B：0.005～0.015wt％，稀土元素包括镧La和铈Ce两者的总含量：0.02～0.05wt％并使La：Ce＝2:1；

4)精炼：完成步骤3后，在铝液温度达到750±10℃时用99.999％的高纯氮气作载体，将高效喷粉精炼剂通入保温炉内熔体中进行精炼,达到铝液除气、除杂的净化处理，精炼时控制精炼剂吹入的速度和氮气的压力,使精炼时间控制在20～30分钟，氮气压力控制在10～15KPa；

5)扒渣：步骤4完成后，铝液静置5～10分钟，打开保温炉扒渣门进行扒渣，将浮在铝液表面上的铝渣清理干净；

6)成分调整:将完成步骤4、5的铝液在保温炉内静置30～40分钟，然后进行取样分析,元素含量偏离时进行调整,确认铝液成分组成为：Al≥98.60wt％，Si：0.06～0.09wt％,Fe：0.46～0.61wt％，Cu：0.001～0.02wt％，B：0.005～0.015wt％，稀土元素包括镧La和铈Ce两者的总含量：0.02～0.05wt％并使La：Ce＝2:1；

7)炉外精炼及除渣：步骤6完成后，在铝液温度达到740±10℃时，即可出炉，铝液从保温炉出来经过流槽进入在线除气装置和过滤装置,进行炉外精炼，再次除气除渣；

8)连续铸造：对步骤7再次精炼后的洁净铝液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690～700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸。同时根据拉制单丝的直径范围，控制结晶轮的速度、冷却水压力，使从结晶轮出来到引桥上的铸坯温度为490～510℃；

9)连续轧制：对步骤8制得的铸坯进行校直、冷却，控制进轧前铸坯温度保持在430～460℃，轧制过程采用乳化液对轧辊和铝杆进行润滑和冷却。调整乳化液压力和流量，使电缆导体用杆终轧温度≤300℃；

10)铝杆淬火：用水或稀乳化液对轧机出来的电缆导体用杆进行淬火—快速冷却处理，控制铝杆表面温度≤70℃，以保证铝杆的强度；

11)铝杆清洁：在铝杆进入收线框或卷取盘前，用压缩空气将铝杆表面的水吹干，保持铝杆的洁净和干燥；

12)自然冷却：对步骤11)所得电缆导体用杆放在场地上进行自然冷却处理。

其更进一步特征在于：

步骤1中采用工业用Al99.70的纯铝，使本发明制备的铝合金具有原材料供应充足、成本低、采购方便等优势；同时还可以采用精铝或高纯级铝作为基体合金，该铝基体比普通铝基材料具有更高的品质，加工成的产品在电性能和机械性能方面更具优势；

步骤1中将铝基体投入熔炉中，加热使之熔化并在750～780℃下保温，之后加入铝铁合金、铝硅合金、铝铜合金、铝硼合金、铝钛合金、铝稀土合金，充分搅拌至均匀，静置保温45min，搅拌均匀，搅拌时间≥30min，搅拌均匀后立即取样，进行步骤2的铝液成分分析，根据分析结果确定补料，其取样温度740～760℃；

步骤4中，在合金熔体加入高效精炼剂，并采用高纯氮气进行精炼，氮气精炼温度750～780℃，精炼时间45min，再保温；

步骤7中将铝液倾倒出炉，再经过在线除气系统进行除气，为了控制铝液内有害气体，采用除气系统进行处理，并且采用测氢仪进行检测，除气之后气体含量≤0.150ml/100g；

步骤8中浇铸得到铝合金铸锭，控制浇铸温度690～700℃，控制浇铸速度5.5～6.1t/h；

步骤9中通过冷却通道装置冷却铸坯，温度降温到430～460℃下进行轧制，为了控制好铝合金杆的各项指标，轧制必须在一定温度下进行。一般会在进轧之前进行温度的提升。采用冷却通道装置，可将铸坯温度降低30-40℃。只有在430-460℃下进轧，才能和此成分的有机结合，使得铝合金杆达到要求；

步骤10中的快速冷却处理分为五部分进行冷却，通过调节五区的冷却水的水压大小。最终将铝杆降温到60～90℃，其中第一区水压为100Mpa、第二区水压为200Mpa、第三区水压为100Mpa、第四区水压为50Mpa、第五区水压为0Mpa。

一种电缆导体用铝合金杆，其特征在于：其通过上述制备方法加工所得。

一种电缆导体用线的制备方法，其特征在于，其制备步骤如下：

1)电缆导体用杆的制备：采用上述电缆导体用杆制备方法，获得所需电缆导体用杆；

2)电缆导体用线的制备：将步骤1)的电缆导体用杆通过普通拉丝机拉制成所需直径电缆导体用线。

其进一步特征在于：拉丝速度根据所用拉丝机型号和铝线直径为12～25m/s，每道次铝线截面变化率为20～25％。

拉丝工艺中可采用非滑动式拉丝机拉制所需截面的型线。

一种电缆导体用线，其特征在于：其通过上述制备方法制成。

其进一步特征在于：其截面可以是圆形、梯形或S/Z型。

本发明还公开了一种电缆导体用的金相分析方法，其特征在于：

金相分析方法具体步骤如下：

a切割

取样后，冷却，用切割机切取至适当大小，切割铝坯厚度大小以30～40mm为宜，太大影响操作，太小在磨制过程不好拿。切割过程，先打开乳化液冷却系统，再开始进行切割，在切割过程注意，如果遇到切割阻力，适当退刀，重新切割，切割中一定用力要均匀，不能过快，造成断面不平整，影响后续打磨。切割好之后可以进行打磨；

b磨样：

即对样品进行打磨，先检查打磨机安装是否规范，然后再开机，打磨时注意，先采用粗砂纸打平，注意水的流量，以不使磨砂划到试样为好，打磨过程中，先采取一个角度进行打磨，打磨好之后，转换90°继续打磨，直到第一道划痕全部消失为止，第二次换角度后需用力较第一道小，待其划痕较少时，砂纸换成较细的型号打磨，打磨过程开始力较大，然后转换角度，减小用力。直到划痕较小，并且在一个方向。打磨完毕用清水冲洗干净，本发明金相先采用60#水砂纸进行打磨，然后换320#水砂纸进行打磨；

c配制腐蚀液

表3电缆导体用腐蚀配比单

名称	H2O	HCl	FeCl3	HF
					配比/ml	47	50	3	3

d腐蚀

配好腐蚀剂之后，将磨好的试样用夹子夹入上述配好的腐蚀液中进行腐蚀，铝合金腐蚀时间为1.5分钟。腐蚀完毕，将样品夹出腐蚀液，并立即放入冷水中冷却。并用大量清水进行冲洗干净；

e分析

对照金相分析图谱，进行金相分析。通过宏观晶粒度等级计算公式分析。

采用本发明后，其金属组织结构好，且采用合理的生产工艺方法，经过生产试验以及后续拉丝时抗拉强度、伸长率好，其提高延展性、细化后所得宏观晶粒度到6-8级，可降低电阻率8-10％，具有耐腐蚀性，增加铝合金杆强度。

附图说明

图1为本发明的电缆导体用铝合金杆的制备工艺流程示意图；

图2为本发明的电缆导体用铝合金线的制备工艺流程示意图。

具体实施方式

一种电缆导体用铝合金材料，其特征在于：在铝基体中加入硅Si、铁Fe、铜Cu、稀土元素、硼B，材料内各组分质量百分比如下：

硅Si：0.06％～0.09％；

铁Fe：0.46％～-0.61％；

铜Cu：0.001％～0.02％；

稀土元素包括镧La和铈Ce两者的总含量：0.02％～0.05％、且镧La：铈Ce＝2:1；

硼B：0.005％～0.015％；

其余为铝，上述所有组分的质量百分比相加为100％。

铝基体中增加元素含量后各元素结合并发挥如下作用：

稀土元素，在指定范围内铁和稀土的协同作用,可以提高合金杆的延展性、优化铝液体成分，细化晶粒、去渣、增加耐腐蚀性能。去除铝合金中的气体和有害杂质，减少铝合金的裂纹源，从而提高铝合金的强度，改善加工性能，还能改善铝合金的耐热性、可塑性及可锻性，提高硬度、增加强度和韧性；

硼元素：将硼元素控制在本发明的范围内，加入上述铝和稀土的混合基体中，在浇铸过程中提高铝的流动性，减小铝中其他元素的不利影响，形成核质点，从而形成非自发形核，起到细化晶粒的作用，宏观晶粒度在可以达到5～6级。添加的硼元素在一定范围内，和上述铝能合理搭配，能够降低电阻率6～10％；

铜元素：由于铝基体中存在上述有益元素后，再加入铜元素，可以-在金属晶粒组织中起到明显作用，将铜元素控制在本发明的范围内，提升电缆导体用铝合金线强度5％。

一种电缆导体用铝合金杆的制备方法，预先制出电缆导体用铝合金材料成分配比的铝液，之后高效喷粉精炼剂通入装有铝液的保温炉内熔体中进行精炼，扒渣后再次调整铝液内成分配比，之后炉外精炼及除渣获得洁净铝液，将洁净铝液进行浇铸，之后对浇铸的毛坯校直、冷却后进行连续轧制、形成铝杆，之后淬火、清洁、冷却后获得电缆导体用铝合金杆。

其具体制备步骤如下，见图1：

1)原材料选择及熔炼：对原材料进行检验，选择相应品位的铝锭进行合理搭配，投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃；

2)铝液成分分析：将熔炼好的铝液或电解原铝液转注到保温炉，搅拌均匀后取样用直读光谱仪进行快速分析，检测溶液中Al、Si、Fe、Cu和B、La、Ce的含量；

3)合金化处理：根据步骤2光谱检验结果,计算铝硅、铝铁、铝铜、铝稀土、铝硼中间合金的加入量，控制保温炉铝液温度在740±10℃时，加入相应的中间合金，搅拌使铝液成分充分均匀，所述铝液主要成分组成为：Al≥98.60wt％，Si：0.06～0.09wt％,Fe：0.46～0.61wt％，Cu：0.001～0.02wt％，B：0.005～0.015wt％，稀土元素包括镧La和铈Ce两者的总含量：0.02～0.05wt％、并使La：Ce＝2:1；

4)精炼：完成步骤3后，在铝液温度达到750±10℃时用99.999％的高纯氮气作载体，将高效喷粉精炼剂通入保温炉内熔体中进行精炼,达到铝液除气、除杂的净化处理，精炼时控制精炼剂吹入的速度和氮气的压力,使精炼时间控制在20～30分钟，氮气压力控制在10～15KPa；

5)扒渣：步骤4完成后，铝液静置5～10分钟，打开保温炉扒渣门进行扒渣，将浮在铝液表面上的铝渣清理干净；

6)成分调整:将完成步骤4、5的铝液在保温炉内静置30～40分钟，然后进行取样分析,元素含量偏离时进行调整,确认铝液成分组成为：Al≥98.60wt％，Si：0.06～0.09wt％,Fe：0.46～0.61wt％，Cu：0.001～0.02wt％，B：0.005～0.015wt％，稀土元素包括镧La和铈Ce两者的总含量：0.02～0.05wt％、并使La：Ce＝2:1；

7)炉外精炼及除渣：步骤6完成后，在铝液温度达到740±10℃时，即可出炉，铝液从保温炉出来经过流槽进入在线除气装置和过滤装置,进行炉外精炼，再次除气除渣；

8)连续铸造：对步骤7再次精炼后的洁净铝液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690～700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸。同时根据拉制单丝的直径范围，控制结晶轮的速度、冷却水压力，使从结晶轮出来到引桥上的铸坯温度为490～510℃；

9)连续轧制：对步骤8制得的铸坯进行校直、冷却，控制进轧前铸坯温度保持在430～460℃，轧制过程采用乳化液对轧辊和铝杆进行润滑和冷却。调整乳化液压力和流量，使电缆导体用杆终轧温度≤300℃；

10)铝杆淬火：用水或稀乳化液对轧机出来的电缆导体用杆进行淬火—快速冷却处理，控制铝杆表面温度≤70℃，以保证铝杆的强度；

11)铝杆清洁：在铝杆进入收线框或卷取盘前，用压缩空气将铝杆表面的水吹干，保持铝杆的洁净和干燥；

12)自然冷却：对步骤11)所得电缆导体用杆放在场地上进行自然冷却处理。

步骤1中采用工业用Al99.70的纯铝，使本发明制备的铝合金具有原材料供应充足、成本低、采购方便等优势；同时还可以采用精铝或高纯级铝作为基体合金，该铝基体比普通铝基材料具有更高的品质，加工成的产品在电性能和机械性能方面更具优势。

步骤1中将铝基体投入熔炉中，加热使之熔化并在750～780℃下保温，之后加入铝铁合金、铝硅合金、铝铜合金、铝硼合金、铝钛合金、铝稀土合金，充分搅拌至均匀，静置保温45min。搅拌均匀，搅拌时间≥30min，搅拌均匀后立即取样，进行步骤2的铝液成分分析，根据分析结果确定补料，其取样温度740～760℃；

步骤4中，在合金熔体加入高效精炼剂，并采用高纯氮气进行精炼，氮气精炼温度750-780℃，精炼时间45min，再保温。

步骤7中将铝液倾倒出炉，再经过在线除气系统进行除气，为了控制铝液内有害气体，采用除气系统进行处理，并且采用测氢仪进行检测，除气之后气体含量≤0.150ml/100g：

步骤8中浇铸得到铝合金铸锭，控制浇铸温度690～700℃，控制浇铸速度5.5～6.1t/h；

步骤9中通过冷却通道装置冷却铸坯，温度降温到430～460℃下进行轧制，为了控制好铝合金杆的各项指标，轧制必须在一定温度下进行。一般会在进轧之前进行温度的提升。采用冷却通道装置，可将铸坯温度降低30～40℃。只有在430-460℃下进轧，才能和此成分的有机结合，使得铝合金杆达到要求；

步骤10中的快速冷却处理分为五部分进行冷却，通过调节五区的冷却水的水压大小。最终将铝杆降温到60-90℃，其中第一区水压为100Mpa、第二区水压为200Mpa、第三区水压为100Mpa、第四区水压为50Mpa、第五区水压为0Mpa。

一种电缆导体用铝合金杆，其通过上述制备方法加工所得。

一种电缆导体用线的制备方法，其制备步骤如下，见图2：

1)电缆导体用杆的制备：采用一种电缆导体用铝合金杆的制备方法，获得所需电缆导体用杆；

2)电缆导体用线的制备：将步骤1)的电缆导体用杆通过普通拉丝机拉制成所需直径电缆导体用线。

拉丝速度根据所用拉丝机型号和铝线直径为12～25m/s，每道次铝线截面变化率为20～25％.

拉丝工艺中可也采用非滑动式拉丝机拉制所需截面的型线。

一种电缆导体用线，其通过上述制备方法制成。其截面可以是圆形、梯形或S/Z型。

本发明还公开了一种电缆导体用的金相分析方法，金相分析方法具体步骤如下：

a切割

取样后，冷却，用切割机切取至适当大小，切割铝坯厚度大小以30～40mm为宜，太大影响操作，太小在磨制过程不好拿，切割过程，先打开乳化液冷却系统，再开始进行切割。在切割过程注意，如果遇到切割阻力，适当退刀，重新切割，切割中一定用力要均匀，不能过快，造成断面不平整，影响后续打磨。切割好之后可以进行打磨；

b磨样：

即对样品进行打磨，先检查打磨机安装是否规范，然后再开机，打磨时注意，先采用粗砂纸打平，注意水的流量，以不使磨砂划到试样为好，打磨过程中，先采取一个角度进行打磨，打磨好之后，转换90°继续打磨，直到第一道划痕全部消失为止，第二次换角度后需用力较第一道小，待其划痕较少时，砂纸换成较细的型号打磨，打磨过程开始力较大，然后转换角度，减小用力，直到划痕较小，并且在一个方向。打磨完毕用清水冲洗干净。本发明金相先采用60#水砂纸进行打磨，然后换320#水砂纸进行打磨；

c配制腐蚀液

表3电缆导体用腐蚀配比单

名称	H2O	HCl	FeCl3	HF
					配比/ml	47	50	3	3

d腐蚀

配好腐蚀剂之后，将磨好的试样用夹子夹入上述配好的腐蚀液中进行腐蚀，铝合金腐蚀时间为1.5分钟。腐蚀完毕，将样品夹出腐蚀液，并立即放入冷水中冷却，并用大量清水进行冲洗干净；

e分析

对照金相分析图谱，进行金相分析。通过宏观晶粒度等级计算公式分析。

具体实施例获得：

铝锭选用牌号Al99.70重熔铝锭，进行优化搭配使用；

按附图1工艺流程，将铝锭投入熔化速率为10t/h的熔化炉中熔炼，当熔化炉铝液温度≥720℃时，转入保温炉搅拌均匀并迅速提温，然后在铝液中取样用直读光谱仪进行快速分析，检测溶液中Al、Si、Fe和La、Ce、Ti、B的含量。根据检验结果、铝锭投料总量和各中间合金成分计算所需铝硅、铝铁、铝铜、铝稀土、铝硼中间合金的加入量。当保温炉内铝液温度为740±10℃时，加入铝硅、铝铁、铝铜、铝稀土、铝硼中间合金。中间合金投放完毕后，对炉内熔体进行充分搅拌(人工+电磁搅拌)，搅拌时间≥30分钟，使铝液成分均匀。

搅拌完成后，铝液迅速提温到750±10℃，采用高效喷粉精炼剂进行精炼，其中高效喷粉精炼剂的主要成分为：氯化钠、氯化钾、冰晶石，精炼剂用量为炉料总量的0.4％.利用纯度99.999％的高纯氮气将精炼剂吹入炉内铝液中进行精炼，同时对铝液再次进行充分搅拌。精炼完毕后，对铝液加温，熔体静置5～10分钟，当铝液温度≥730℃时，打开保温炉扒渣门进行扒渣，将铝液表面上的浮渣扒干净。扒渣完成后，让铝液在保温炉内静置30～40分钟，并保持铝液温度在740±10℃，然后对炉内铝液取样进行化学成分快速分析，确认铝液化学成分组成为Al≥98.60wt％，Si：0.06～0.09wt％,Fe：0.46～0.61wt％，Cu：0.001～0.02wt％，B：0.005～0.015wt％，稀土元素包括镧La和铈Ce两者的总含量：0.02～0.05wt％、并使La：Ce＝2:1；

取样位置至少为3处不同的地方，且分布均匀，如取样结果与上述成分不符，应进行调整，重新搅拌、静置后再取样分析。铝液化学成分符合要求、温度达到740±10℃后，开炉放流。

从保温炉出来的铝液经流槽进入在线除气装置和过滤装置,进行炉外精炼。在铝熔体中通过喂丝机添加Al-Ti-B丝，熔体经过在线除气装置中高纯氮气的再次除气处理和过滤装置中陶瓷过滤板再次除渣处理，过滤板规格选用40PPI，之后进入上浇包，经导流管流入下浇包。通过控制浇包铝液温度，保持浇铸温度为690～700℃，调节结晶轮转速为1.5转/分，铸造冷却水温度为25～35℃，冷却水总压力为0.30MPa.当从结晶轮出来的铸坯温度达到≥490℃时,将其送人校直机进行校直；然后再进入冷却通道装置，通过调节冷却阀,使进轧前铸坯温度控制在430～460℃；连续轧制过程中采用常规铝连轧乳化液对轧辊和铝杆进行润滑和冷却，乳化液浓度为14％，温度为65℃，压力为0.25MPa，轧制出来的电缆导体用杆直径为9.5mm，控制铝杆终轧温度＜300℃.,然后迅速对轧机出来的铝杆进行淬火冷却处理,淬火水温度为30℃,总压力为300MPa.淬火处理完成后,电缆导体用杆表面温度≤70℃,经压缩空气吹干,收线成盘。由上述方法制得的9.5mm铝杆,其性能指标分别为:铝杆20℃时电阻率在28.20-28.65nΩ.m，抗拉强度在110～130MPa，见表1

规格/mm	强度/Mpa	伸长率/％	电阻率/n.Ωm
				9.5	120.3	14.8	28.39
9.5	125.4	15.2	28.34
				9.5	123.7	15.4	28.29

表1本发明铝合金杆各项指标

制成的9.5mm电缆导体用杆,经过24小时自然冷却后,在滑动式高速拉丝机上拉制圆线,拉丝速度为15m/s,每道次截面变化率为20％，拉制成品铝线的直径可为0.3-5mm，电缆导体用线的伸长率、抗拉强度指标见表5，完全符合《GB/T30552-2014电缆导体用铝合金线》的要求，经过绞合以及合理退火工艺所得导体符合《GB/T3956-2008电缆的导体》规定。

表2本发明具体实施例与《GB/T30552-2014电缆导体用铝合金线》对比

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种电缆导体用铝合金材料，其特征在于：在铝基体中加入硅Si、铁Fe、铜Cu、稀土元素、硼B，材料内各组分质量百分比如下：

硅Si：0.06％～0.09％；

铁Fe：0.46％～-0.61％；

铜Cu：0.001％～0.02％；

稀土元素包括镧La和铈Ce两者的总含量：0.02％～0.05％、且镧La：铈Ce＝2:1；

硼B：0.005％～0.015％；

其余为铝，上述所有组分的质量百分比相加为100％。

2.一种电缆导体用铝合金杆的制备方法，其特征在于：预先制出电缆导体用铝合金材料成分配比的铝液，之后高效喷粉精炼剂通入装有铝液的保温炉内熔体中进行精炼，扒渣后再次调整铝液内成分配比，之后炉外精炼及除渣获得洁净铝液，将洁净铝液进行浇铸，之后对浇铸的毛坯校直、冷却后进行连续轧制、形成铝杆，之后淬火、清洁、冷却后获得电缆导体用铝合金杆。

3.如权利要求2所述的一种电缆导体用铝合金杆的制备方法，其特征在于：

其具体制备步骤如下：

1)原材料选择及熔炼：对原材料进行检验，选择相应品位的铝锭进行合理搭配，投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃；

2)铝液成分分析：将熔炼好的铝液或电解原铝液转注到保温炉，搅拌均匀后取样用直读光谱仪进行快速分析，检测溶液中Al、Si、Fe、Cu和B、La、Ce的含量；

3)合金化处理：根据步骤2光谱检验结果,计算铝硅、铝铁、铝铜、铝稀土、铝硼中间合金的加入量，控制保温炉铝液温度在740±10℃时，加入相应的中间合金，搅拌使铝液成分充分均匀，所述铝液主要成分组成为：Al≥98.60wt％，Si：0.06～0.09wt％,Fe：0.46～0.61wt％，Cu：0.001～0.02wt％，B：0.005～0.015wt％，稀土元素包括镧La和铈Ce两者的总含量：0.02～0.05wt％并使La：Ce＝2:1；

4)精炼：完成步骤3后，在铝液温度达到750±10℃时用99.999％的高纯氮气作载体，将高效喷粉精炼剂通入保温炉内熔体中进行精炼,达到铝液除气、除杂的净化处理，精炼时控制精炼剂吹入的速度和氮气的压力,使精炼时间控制在20～30分钟，氮气压力控制在10～15KPa；

5)扒渣：步骤4完成后，铝液静置5～10分钟，打开保温炉扒渣门进行扒渣，将浮在铝液表面上的铝渣清理干净；

6)成分调整:将完成步骤4、5的铝液在保温炉内静置30～40分钟，然后进行取样分析,元素含量偏离时进行调整,确认铝液成分组成为：Al≥98.60wt％，Si：0.06～0.09wt％,Fe：0.46～0.61wt％，Cu：0.001～0.02wt％，B：0.005～0.015wt％，稀土元素包括镧La和铈Ce两者的总含量：0.02～0.05wt％并使La：Ce＝2:1；

7)炉外精炼及除渣：步骤6完成后，在铝液温度达到740±10℃时，即可出炉，铝液从保温炉出来经过流槽进入在线除气装置和过滤装置,进行炉外精炼，再次除气除渣；

8)连续铸造：对步骤7再次精炼后的洁净铝液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690～700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸。同时根据拉制单丝的直径范围，控制结晶轮的速度、冷却水压力，使从结晶轮出来到引桥上的铸坯温度为490～510℃；

9)连续轧制：对步骤8制得的铸坯进行校直、冷却，控制进轧前铸坯温度保持在430～460℃，轧制过程采用乳化液对轧辊和铝杆进行润滑和冷却。调整乳化液压力和流量，使电缆导体用杆终轧温度≤300℃；

10)铝杆淬火：用水或稀乳化液对轧机出来的电缆导体用杆进行淬火—快速冷却处理，控制铝杆表面温度≤70℃，以保证铝杆的强度；

11)铝杆清洁：在铝杆进入收线框或卷取盘前，用压缩空气将铝杆表面的水吹干，保持铝杆的洁净和干燥；

12)自然冷却：对步骤11)所得电缆导体用杆放在场地上进行自然冷却处理。

4.如权利要求3所述的一种电缆导体用铝合金杆的制备方法，其特征在于：步骤4中，在合金熔体加入高效精炼剂，并采用高纯氮气进行精炼，氮气精炼温度750～780℃，精炼时间45min，再保温。

5.如权利要求3所述的一种电缆导体用铝合金杆的制备方法，其特征在于：步骤7中将铝液倾倒出炉，再经过在线除气系统进行除气，为了控制铝液内有害气体，采用除气系统进行处理，并且采用测氢仪进行检测，除气之后气体含量≤0.150ml/100g。

6.一种电缆导体用铝合金杆，其特征在于：其通过权利要2至5中任一权利要求所述的一种电缆导体用铝合金杆的制备方法加工所得。

7.一种电缆导体用线的制备方法，其特征在于，其制备步骤如下：

1)电缆导体用杆的制备：采用权利要2至5中任一权利要求所述的一种电缆导体用铝合金杆的制备方法，获得所需电缆导体用杆；

2)电缆导体用线的制备：将步骤1)的电缆导体用杆通过普通拉丝机拉制成所需直径电缆导体用线。

8.如权利要求7所述的一种电缆导体用线的制备方法，其特征在于：拉丝速度根据所用拉丝机型号和铝线直径为12～25m/s，每道次铝线截面变化率为20～25％。

9.一种电缆导体用线，其特征在于：其通过权利要求7或8所述的一种电缆导体用线的制备方法制备所得。

10.如权利要求9所述的一种电缆导体用线，其特征在于：其截面是圆形、梯形或S/Z型。