CN106057273A - 高强度耐热铝合金线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高强度耐热铝合金线，所述高强度耐热铝合金线通过以下工艺获得，此工艺包括以下步骤：将100份铝锭投入熔铝炉熔炼；将熔炼好的铝液转注到保温炉，制保温炉铝液温度在740±10℃时，在铝液添加硅、铁、铜、稀土元素、硼、钛、铍，搅拌使铝液成分充分均匀；铸造后铸坯进行校直、加热，控制进轧前铸坯温度保持在520‑540℃；用水或稀乳化液对轧机出来的铝合金杆进行快速冷却处理；在铝杆进入收线框前，用压缩空气将铝杆表面的水吹干，保持铝杆的洁净和干燥后，再自然冷却。本发明高强度耐热铝合金线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。

Description

高强度耐热铝合金线
技术领域
本发明涉及一种铝合金线，尤其涉及一种高强度耐热铝合金线。
背景技术
随着我国国民经济的持续高速发展，对电力的需求也急剧增加。送电线路要求向大电流、超高压方向发展，这就要求增大导线的输电容量。随着我国对输电电网建设不断加强，三峡输电工程线路的不断延伸，西电东送，南北互供，全国联网，以及对已经运行几十年的老旧线路的改造，国家急需建设一个能满足工农业发展需求的，最可靠、最安全的、节约型电网。在增容改造工程中，若重建整条线路要进行土地征用、通道砍伐，这样会导致费用投资过大，建设工期长、线践走廊紧张。
现有输电线路的增容有两种方法：一是加大导线截面；二是采用耐热导线。加大导线截面要求加强现有铁塔，而采用耐热导线则无须加强现有铁塔。以耐热铝合金材料为导电层加上铝包钢芯结构作为提高载流量的导线，具有较好的市场前景。
铝合金是工业中使用最广泛的有色金属材料之一，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已有大量应用。随着科学技术以及工业经济的快速发展，铝合金的需求日益增多，铝合金的研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金在电力行业的发展，同时电力行业的发展有促进了铝合金的应用领域。
耐热铝合金可使导线的工作温度从70℃提高到150℃，载流量也相应提高了0.6倍。耐热铝合金导线的导线弧垂特别小，在线路净空不足的情况下，使用耐热铝合金导线可有效节约线路净空，降低线路建设投资。该导线特别适用于电流涨落较大的区段。此外线杆不变、需更换线增容的区段，线路瓶颈段、城市走廊狭窄地区，季节性过负荷线路，均适用此线。另外传输相同容量的电能，耐热导线的外径减小，铁塔架设费用相应减少，架线方便，可降低建设费用8%，包括线损在内，年度经费可降低4%，具有良好的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明提供一种高强度耐热铝合金线，此高强度耐热铝合金线金属组织结构明显好转，宏观晶粒度可达6~8级别，抗拉强度达到180~200 MPa。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高强度耐热铝合金线，所述高强度耐热铝合金线通过以下工艺获得，此工艺包括以下步骤：
步骤一、将100份铝锭投入熔铝炉熔炼；
步骤二、将熔炼好的铝液转注到保温炉，制保温炉铝液温度在740±10℃时，在铝液添加硅0.04~0.06份、铁1~1.3份、铜0.18~0.28份、稀土元素0.08~0.1份、硼0.015~0.03份、钛0.01~0.02份、铍0.01~0.02份，搅拌30分钟，使铝液成分充分均匀，所述稀土元素由镧、铈和钪组成，且此镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素；
步骤三、在铝液温度达到750±10℃时用高纯氮气作载体，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、除杂等净化处理；该步骤中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；
步骤四、将经过步骤三的铝合金液静置5~10分钟，打开保温炉扒渣门将浮在铝合金液表面上的铝渣清理干净；
步骤五、在铝合金液温度达到740±10℃时，出炉，铝合金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；
步骤六、将经步骤五获得的洁净后铝合金液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690~700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸获得铸造后铸坯；
步骤七、对步骤六制得的铸造后铸坯进行校直、加热，控制进轧前铸坯温度保持在520-540℃，使铝合金杆终轧温度≤300℃；
步骤八、用水或稀乳化液对轧机出来的铝合金杆进行快速冷却处理，并控制铝杆表面温度≤70℃；
步骤九、在铝杆进入收线框前，用压缩空气将铝杆表面的水吹干，保持铝杆的洁净和干燥后，再自然冷却。
上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：
1. 上述方案中，所述步骤五除气除渣后再在铝合金浇铸流槽内的铝熔体中通过喂丝机加入Al-Ti-B丝。
2. 上述方案中，所述步骤一中控制炉内铝液温度≤760℃。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1. 本发明高强度耐热铝合金线，其采用含有由镧、铈和钪组成的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；其次，所述镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素与硼协同作用，使得产品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%；再次，钛元素：由于铝基体中存在上述有益元素后，再加入钛元素，可以在金属晶粒组织中起到明显作用，将钛元素控制在本发明的范围内，宏观晶粒度达到6-8级。
2. 本发明高强度耐热铝合金线，通过对熔炼、精炼、铸造、轧制等工艺的控制，制出抗拉强度、导电率都符合铝合金杆，此种铝杆经24小时自然冷却后，经过包覆，可直接进入拉丝机，按常规拉丝工艺进行拉拔，由此得到的铝合金线其抗拉强度达到200 MPa。与传统的铝杆或导体退火处理工艺相比，通过本发明所提供的方法制得的铝合金杆性能稳定，使用这些铝杆拉拔出来的铝合金线同样性能稳定，产品合格率≥90。由于减掉了退火处理工序，省却了热处理工艺带来的能耗和生产时间，因此在完全满足对铝合金线使用要求的前提下，大大提高了铝合金线的生产效率、降低了生产成本。根据本方案所生产的铝合金杆，制造的铝合金杆将广泛的用于铝合金线路，将为目前存在的情况进行大幅度改善。将合金元素控制在本方案中的质量百分比，将解决原来出现的问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：一种高强度耐热铝合金线，所述高强度耐热铝合金线通过以下工艺获得，此工艺包括以下步骤：
步骤一、将100份铝锭投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃；
步骤二、将熔炼好的铝液转注到保温炉，制保温炉铝液温度在740±10℃时，在铝液添加硅0.04份、铁1.1份、铜0.2份、稀土元素0.1份、硼0.02份、钛0.012份、铍0.012份，搅拌30分钟，使铝液成分充分均匀，所述稀土元素由镧、铈和钪组成，且此镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素；
步骤三、在铝液温度达到750±10℃时用高纯氮气作载体，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、除杂等净化处理；
步骤四、将经过步骤三的铝合金液静置5~10分钟，打开保温炉扒渣门将浮在铝合金液表面上的铝渣清理干净；
步骤五、在铝合金液温度达到740±10℃时，出炉，铝合金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；
步骤六、将经步骤五获得的洁净后铝合金液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690~700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸获得铸造后铸坯；
步骤七、对步骤六制得的铸造后铸坯进行校直、加热，控制进轧前铸坯温度保持在520-540℃，使铝合金杆终轧温度≤300℃；
步骤八、用水或稀乳化液对轧机出来的铝合金杆进行快速冷却处理，并控制铝杆表面温度≤70℃；
步骤九、在铝杆进入收线框前，用压缩空气将铝杆表面的水吹干，保持铝杆的洁净和干燥后，再自然冷却。
实施例2：一种高强度耐热铝合金线，所述高强度耐热铝合金线通过以下工艺获得，此工艺包括以下步骤：
步骤一、将100份铝锭投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃；
步骤二、将熔炼好的铝液转注到保温炉，制保温炉铝液温度在740±10℃时，在铝液添加硅0.045份、铁1份、铜0.25份、稀土元素0.085份、硼0.018份、钛0.02份、铍0.02份，搅拌30分钟，使铝液成分充分均匀，所述稀土元素由镧、铈和钪组成，且此镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素；
步骤三、在铝液温度达到750±10℃时用高纯氮气作载体，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、除杂等净化处理；
步骤四、将经过步骤三的铝合金液静置5~10分钟，打开保温炉扒渣门将浮在铝合金液表面上的铝渣清理干净；
步骤五、在铝合金液温度达到740±10℃时，出炉，铝合金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；
步骤六、将经步骤五获得的洁净后铝合金液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690~700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸获得铸造后铸坯；
步骤七、对步骤六制得的铸造后铸坯进行校直、加热，控制进轧前铸坯温度保持在520-540℃，使铝合金杆终轧温度≤300℃；
步骤八、用水或稀乳化液对轧机出来的铝合金杆进行快速冷却处理，并控制铝杆表面温度≤70℃；
步骤九、在铝杆进入收线框前，用压缩空气将铝杆表面的水吹干，保持铝杆的洁净和干燥后，再自然冷却。
上述步骤五除气除渣后再在铝合金浇铸流槽内的铝熔体中通过喂丝机加入Al-Ti-B丝。
实施例3：一种高强度耐热铝合金线，所述高强度耐热铝合金线通过以下工艺获得，此工艺包括以下步骤：
步骤一、将100份铝锭投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃；
步骤二、将熔炼好的铝液转注到保温炉，制保温炉铝液温度在740±10℃时，在铝液添加硅0.06份、铁1.2份、铜0.22份、稀土元素0.09份、硼0.025份、钛0.018份、铍0.018份，搅拌30分钟，使铝液成分充分均匀，所述稀土元素由镧、铈和钪组成，且此镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素；
步骤三、在铝液温度达到750±10℃时用高纯氮气作载体，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、除杂等净化处理；
步骤四、将经过步骤三的铝合金液静置5~10分钟，打开保温炉扒渣门将浮在铝合金液表面上的铝渣清理干净；
步骤五、在铝合金液温度达到740±10℃时，出炉，铝合金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；
步骤六、将经步骤五获得的洁净后铝合金液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690~700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸获得铸造后铸坯；
步骤七、对步骤六制得的铸造后铸坯进行校直、加热，控制进轧前铸坯温度保持在520-540℃，使铝合金杆终轧温度≤300℃；
步骤八、用水或稀乳化液对轧机出来的铝合金杆进行快速冷却处理，并控制铝杆表面温度≤70℃；
步骤九、在铝杆进入收线框前，用压缩空气将铝杆表面的水吹干，保持铝杆的洁净和干燥后，再自然冷却。
上述步骤三中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。
采用上述高强度耐热铝合金线时，其配方中含有由镧、铈和钪组成的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；其次，所述镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素与硼协同作用，使得产品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%；再次，钛元素：由于铝基体中存在上述有益元素后，再加入钛元素，可以在金属晶粒组织中起到明显作用，将钛元素控制在本发明的范围内，宏观晶粒度达到6-8级。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高强度耐热铝合金线，其特征在于：所述高强度耐热铝合金线通过以下工艺获得，此工艺包括以下步骤：
步骤一、将100份铝锭投入熔铝炉熔炼；
步骤二、将熔炼好的铝液转注到保温炉，制保温炉铝液温度在740±10℃时，在铝液添加硅0.04~0.06份、铁1~1.3份、铜0.18~0.28份、稀土元素0.08~0.1份、硼0.015~0.03份、钛0.01~0.02份、铍0.01~0.02份，搅拌30分钟，使铝液成分充分均匀，所述稀土元素由镧、铈和钪组成，且此镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素；
步骤三、在铝液温度达到750±10℃时用高纯氮气作载体，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、除杂等净化处理；该步骤中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；
步骤四、将经过步骤三的铝合金液静置5~10分钟，打开保温炉扒渣门将浮在铝合金液表面上的铝渣清理干净；
步骤五、在铝合金液温度达到740±10℃时出炉，铝合金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；
步骤六、将经步骤五获得的洁净后铝合金液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690~700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸获得铸造后铸坯；
步骤七、对步骤六制得的铸造后铸坯进行校直、加热，控制进轧前铸坯温度保持在520-540℃，使铝合金杆终轧温度≤300℃；
步骤八、用水或稀乳化液对轧机出来的铝合金杆进行快速冷却处理，并控制铝杆表面温度≤70℃；
步骤九、在铝杆进入收线框前，用压缩空气将铝杆表面的水吹干，保持铝杆的洁净和干燥后，再自然冷却。
2.根据权利要求1所述的高强度耐热铝合金线，其特征在于：所述步骤五除气除渣后再在铝合金浇铸流槽内的铝熔体中通过喂丝机加入Al-Ti-B丝。
3.根据权利要求1所述的高强度耐热铝合金线，其特征在于：所述步骤一中控制炉内铝液温度≤760℃。
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