CN106119612A - 一种中强度铝合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中强度铝合金材料，按重量百分比计，包含以下组分：Fe：0.15‑0.45％、Si：0.35‑0.55％、Mg：0.42‑0.62％、Cu：0.05‑0.40％、B：0.01‑0.03％、Ti：0.005‑0.02％、稀土元素：0.05‑0.15％、Al：98.1‑98.9％、杂质含量＜0.1％，所述稀土元素为镧和铈，且镧与铈的质量比为2:1；并公开了制备方法。发明主要通过对原材料的设计优选及合理搭配使用，提高铝坯的质量。针对工业用铝锭化学成分的特点，合理设计选用铝中间合金。同时，通过对熔炼、精炼、铸造、轧制等工艺的控制，制出抗拉强度、导电率都符合中强度用的铝合金杆。本发明制备的铝合金材料2.00‑3.00mm的抗拉强度可以达到290‑310Mpa，规格为3.00‑4.00mm可以达到275‑295Mpa，规格为4.00‑5.00可以达到255‑275Mpa。此单丝伸长率≥3.0％，电阻率＜30.247nΩ.m。

Description

一种中强度铝合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于冶金材料领域，涉及一种铝合金材料，具体公开了一种中强度铝合金材料及其制备方法。
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；二是采用中强度导线。加大导线截面要求加强现有铁塔，而采用中强度导线则无须加强现有铁塔。以中强度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。
与常规钢芯铝绞线相比，中强度铝合金绞线在结构上全部采用导电用的铝合金单线同心绞合而成，铝合金线同时承担导电和加强芯作用，没有钢芯等额外加强元件，不存在磁滞损耗和涡流损耗，也没有由于不同材料之间电化学腐蚀而大大延长导线使用寿命。应用中强度、铝合金绞线具有工程造价低、耐高温特性好、输送容量高、拉重比大、线路损耗低、弧垂性能好、抗过载性能好、使用寿命长和施工简单等优点。中强度铝合金绞线的工程应用推广，符合国家电网公司推动“两型三新”线路建设的精神，不仅对于提高输电线路的输送容量和电网的安全可靠性，以及降低架空输变电工程总造价和环境保护具有重要意义，还将促进新技术、新工艺、新材料的研究，也势必推动国内相关产业的技术升级与进步，具有广泛的应用价值和前景。
中强度铝镁硅铝合金杆生产后，后续经过时效处理，有效的析出强化相，进 而提高铝合金的强度，可以将各项性能指标达到规定要求。因此这种微合金化材料的批量研制成功对导线产品的开发有重大意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种中强度铝合金缆芯及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种中强度铝合金材料，按重量百分比计，包含以下组分：Fe：0.15-0.45％、Si：0.35-0.55％、Mg：0.42-0.62％、Cu：0.05-0.40％、B：0.01-0.03％、Ti：0.005-0.02％、稀土元素：0.05-0.15％、Al：98.1-98.9％、杂质含量＜0.1％，所述稀土元素为镧和铈，且镧与铈的质量比为2:1。
所述的中强度铝合金材料的制备方法，具体方法步骤如下：
S1：原材料选择及熔炼：对原材料进行检验，将纯度大于99.70％投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃；
S2: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、Fe、B、Si、Mg、La、Ce、Cu、Ti的含量；
S3:合金化处理：根据步骤S2光谱检验结果，计算铝铁、铝稀土、铝硼、镁锭、铝硅、铝铜、铝钛中间合金的加入量；控制保温炉铝液温度在730-750℃时，加入相应的中间合金，人工搅拌加电磁搅拌30分钟，使铝液成分充分均匀；
S4：精炼：完成步骤S3后，在铝液温度达到740-760℃时用99.999％的高纯氮气作载体，将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；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30-40分钟，氮气压力控制在10-15KPa，所述喷粉精炼剂由氯化钠、氯化钾和冰晶石组成，其质量比为1:1:1；
S5：扒渣：步骤S4完成后，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；
S6：成分调整：将完成步骤S4、S5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；
S7：炉外精炼及除渣：步骤S6完成后，在铝液温度达到730-750℃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，并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；
S：8连续铸造：对步骤S7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、铸造冷却水的压力，使从结晶轮出来到引桥上的铸坯温度为470-490℃；
S9：连续轧制：对步骤S8制得的铸坯进行校直、加热，控制进轧前铸坯温度保持在510-530℃，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，使中强度铝合金杆终轧温度≤300℃；
S10：铝杆淬火：用工业用水对轧机出来的中强度铝合金杆进行淬火—快速冷却处理，控制铝杆表面温度≤70℃，以保证铝杆的强度；
S11：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；
S12；自然冷却：对步骤S11所得中强度铝合金杆放在场地上进行自然冷却处理，所述自然冷却时间≥24小时。
优选地，所述中强度铝合金材料在抗冰雪导线线缆中的应用。
优选地，所述中强度铝合金材料在低损耗节能型导线中的应用。
优选地，所述步骤S5：扒渣过程铝液温度控制在720-750℃。
优选地，所述步骤S7所述炉外过滤除渣采用陶瓷过滤板对铝溶液进行过滤，所述陶瓷过滤板的孔隙规格40PPI。
优选地，所述步骤S8所述浇铸温度控制在690-700℃，结晶轮转速为1.4-1.8转/分，铸造冷却水温度为25-35℃，引桥上的铸坯温度为470-490℃。
优选地，所述步骤S9对进轧前铸坯进行加热，选用感应加热装置；控制进轧前铸坯温度为510-530℃，乳化液浓度为12-16％，中强度用铝杆终轧温度≤300℃。
优选地，所述步骤S10对中强度铝合金杆进行淬火—快速冷却处理，控制铝杆表面温度≤70℃，淬火所用介质为工业用水，介质温度为20-40℃。
优选地，所述步骤S11铝杆表面干燥和清洁采用压缩空气，压力为0.5-0.6MPa。
本发明制备的铝合金材料2.00-3.00mm的抗拉强度可以达到290-310Mpa，规格为3.00-4.00mm可以达到275-295Mpa，规格为4.00-5.00可以达到255-275Mpa。此单丝伸长率≥3.0％，电阻率＜30.247nΩ.m。
(1)：铝锭熔化
本发明可以采用工业用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；同时铝基体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。
将铝锭投入熔炉中，加热使之熔化并在750-780℃下保温，加入镁锭、铝铁、铝稀土、铝硼、铝钛、铝铜等中间合金的加入量。充分搅拌至均匀，静置保温30min。搅拌均匀，搅拌时间≥30min。搅拌均匀后立即取样，进行炉前分析，根据分析结果确定补料。取样温度740-760℃。合金化，成分控制到目标值
(2)精炼：在合金熔体加入喷粉精炼剂，并采用高纯氮气进行精炼，精炼温度740-760℃，精炼时间30min，再保温。
(3)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。指标要求如下表：
表1除气要求
在线除气之前/≤ 在线除气之后/≤
0.300ml/100g 0.150ml/100g
(4)浇铸得到铝合金铸锭。铸造成型。浇铸过程控制关键点，控制浇铸温度690-700℃，控制浇铸速度5.8-6.4t/h。
(5)进行感应加热，温度升到510-530℃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。采用加热装置，可将温度提高20-30℃。只有在510-530℃下进轧，才能和此成分的有机结合，使得铝合金杆达到要求。
(6)迅速冷却：冷却部分总共有5部分进行冷却，通过调节各区域分布，将铝杆降温到60-90℃。各区域分布如下：
表2冷却水分布表
区域 1区 2区 3区 4区 5区
水压/Mpa 115 175 100 25 0
(7)收线：收线方式采用密排卷绕方式进行收线。
铝基体，增加各元素含量后显著作用：
1、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、以优化铝液体成分，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，还能改善铝合金的中强度性、可塑性及可锻性，提高硬度、增加强度和韧性。
2、硼元素：将硼元素控制在一定范围内，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。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％
3、铜元素：由于铝基体中存在上述有益元素后，将Cu元素控制在本发明范围内，保证铝合金杆经过拉丝后强度符合要求，并且可以适当增加材料的刚度。
4、硅镁配比：硅镁元素作为析出强化相最关键的控制因素，在保证电阻率较低时得到强度较高的材料，起着关键性作用。
5、钛元素：钛元素本身有细化晶粒的作用，在本发明中发现，钛元素必须控制在上述规定范围内，否则将会起到其他有害作用，降低组分配比最佳的有益效果，而控制在规定范围内时，成分最佳配比将充分发挥出来。
本发明相对于现有技术而言具有的有益技术效果：
1.本发明主要通过对原材料的设计优选及合理搭配使用，提高铝坯的质量。针对工业用铝锭化学成分的特点，合理设计选用铝中间合金。同时，通过对熔炼、精炼、铸造、轧制等工艺的控制，制出抗拉强度、导电率都符合中强度用的铝合金杆。此种铝杆经24小时自然冷却后，可直接进入拉丝机，按常规拉丝工艺进行拉拔，由此得到的中强度铝合金线指标按照规格划分，2.00-3.00mm的抗拉强度可以达到290-310Mpa，规格为3.00-4.00mm可以达到275-295Mpa，规格为 4.00-5.00可以达到255-275Mpa；单丝伸长率≥3.0％；电阻率＜30.247nΩ.m。
2.与传统的铝杆工艺相比，通过本发明所提供的方法制得的中强度铝合缆芯性能稳定，使用这些铝杆拉拔出来的中强度铝合金线同样性能稳定，产品合格率≥98％。由于本发明专利中，各项元素之间选用最佳搭配，并且结合最佳轧机工艺的控制，因此可以生产出优异的铝合金材料，并且由于其强度大、电阻率低，使用领域主要覆盖在抗冰雪、低损耗节能导线。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中强度抗冰雪低损耗节能型线。
3.本发明公开的铝合金配方，采用Si、Fe、Cu、稀土、B、Mg、Ti为添加组分，结合轧机工艺使制品的再结晶晶粒得以细化，强度、伸长率得到改善。并且公开一种生产工艺方法，制备的铝合金杆，且经过拉丝验证后，性能优异。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
一种中强度铝合金材料，按重量百分比计，包含以下组分：Fe：0.15％、Si：0.35％、Mg：0.42％、Cu：0.05％、B：0.01％、Ti：0.005％、稀土元素：0.05％、Al：98.1％、杂质含量＜0.1％，所述稀土元素为镧和铈，且镧与铈的质量比为2:1。
所述的中强度铝合金材料的制备方法，具体方法步骤如下：
S1：原材料选择及熔炼：对原材料进行检验，将纯度为98.30％的铝投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃；
S2: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、Fe、B、Si、Mg、La、Ce、Cu、Ti的含量；
S3:合金化处理：根据步骤S2光谱检验结果，计算铝铁、铝稀土、铝硼、镁锭、铝硅、铝铜、铝钛中间合金的加入量；控制保温炉铝液温度在730℃时，加入相应的中间合金，人工搅拌加电磁搅拌30分钟，使铝液成分充分均匀；
S4：精炼：完成步骤S3后，在铝液温度达到740℃时用99.999％的高纯氮气 作载体，将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；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30分钟，氮气压力控制在10KPa，所述喷粉精炼剂由氯化钠、氯化钾和冰晶石组成，其质量比为1:1:1；
S5：扒渣：步骤S4完成后，静置5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；
S6：成分调整：将完成步骤S4、S5的铝液在保温炉内静置30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；
S7：炉外精炼及除渣：步骤S6完成后，在铝液温度达到730℃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，并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；
S：8连续铸造：对步骤S7再次精炼后的洁净铝液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690℃，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、铸造冷却水的压力，使从结晶轮出来到引桥上的铸坯温度为470-490℃；
S9：连续轧制：对步骤S8制得的铸坯进行校直、加热，控制进轧前铸坯温度保持在510℃，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，使中强度铝合金杆终轧温度300℃；
S10：铝杆淬火：用工业用水对轧机出来的中强度铝合金杆进行淬火—快速冷却处理，控制铝杆表面温度70℃，以保证铝杆的强度；
S11：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；
S12；自然冷却：对步骤S11所得中强度铝合金杆放在场地上进行自然冷却处理，所述自然冷却时间24小时。
优选地，所述中强度铝合金材料在抗冰雪导线线缆中的应用。
优选地，所述中强度铝合金材料在低损耗节能型导线中的应用。
优选地，所述步骤S5：扒渣过程铝液温度控制在720℃。
优选地，所述步骤S7所述炉外过滤除渣采用陶瓷过滤板对铝溶液进行过滤， 所述陶瓷过滤板的孔隙规格40PPI。
优选地，所述步骤S8所述浇铸温度控制在690℃，结晶轮转速为1.4转/分，铸造冷却水温度为25℃，引桥上的铸坯温度为470℃。
优选地，所述步骤S9对进轧前铸坯进行加热，选用感应加热装置；控制进轧前铸坯温度为510℃，乳化液浓度为12％，中强度用铝杆终轧温度300℃。
优选地，所述步骤S10对中强度铝合金杆进行淬火—快速冷却处理，控制铝杆表面温度70℃，淬火所用介质为工业用水，介质温度为20℃。
优选地，所述步骤S11铝杆表面干燥和清洁采用压缩空气，压力为0.5MPa。
产品性能：直径：2.00mm；抗拉强度可以达到300Mpa；单丝伸长率3.0％，电阻率＜24.123nΩ.m。
实施例2
一种中强度铝合金材料，按重量百分比计，包含以下组分：Fe：0.45％、Si：0.55％、Mg：0.62％、Cu：0.40％、B：0.03％、Ti：0.02％、稀土元素：0.15％、Al 98.90％、杂质含量0.01％，所述稀土元素为镧和铈，且镧与铈的质量比为2:1。
所述的中强度铝合金材料的制备方法，具体方法步骤如下：
S1：原材料选择及熔炼：对原材料进行检验，将纯度大于99.30％投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度700℃；
S2: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、Fe、B、Si、Mg、La、Ce、Cu、Ti的含量；
S3:合金化处理：根据步骤S2光谱检验结果，计算铝铁、铝稀土、铝硼、镁锭、铝硅、铝铜、铝钛中间合金的加入量；控制保温炉铝液温度在750℃时，加入相应的中间合金，人工搅拌加电磁搅拌30分钟，使铝液成分充分均匀；
S4：精炼：完成步骤S3后，在铝液温度达到760℃时用99.999％的高纯氮气作载体，将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；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40分钟，氮气压力控制在15KPa，所述喷粉精炼剂由氯化钠、氯化钾和冰晶石组成，其质量比为1:1:1；
S5：扒渣：步骤S4完成后，静置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；
S6：成分调整：将完成步骤S4、S5的铝液在保温炉内静置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；
S7：炉外精炼及除渣：步骤S6完成后，在铝液温度达到750℃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，并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；
S：8连续铸造：对步骤S7再次精炼后的洁净铝液进行连续浇铸，浇铸温度控制在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、铸造冷却水的压力，使从结晶轮出来到引桥上的铸坯温度为490℃；
S9：连续轧制：对步骤S8制得的铸坯进行校直、加热，控制进轧前铸坯温度保持在530℃，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，使中强度铝合金杆终轧温度280℃；
S10：铝杆淬火：用工业用水对轧机出来的中强度铝合金杆进行淬火—快速冷却处理，控制铝杆表面温度60℃，以保证铝杆的强度；
S11：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；
S12；自然冷却：对步骤S11所得中强度铝合金杆放在场地上进行自然冷却处理，所述自然冷却时间48小时。
优选地，所述中强度铝合金材料在抗冰雪导线线缆中的应用。
优选地，所述中强度铝合金材料在低损耗节能型导线中的应用。
优选地，所述步骤S5：扒渣过程铝液温度控制在750℃。
优选地，所述步骤S7所述炉外过滤除渣采用陶瓷过滤板对铝溶液进行过滤，所述陶瓷过滤板的孔隙规格40PPI。
优选地，所述步骤S8所述浇铸温度控制在700℃，结晶轮转速为1.8转/分，铸造冷却水温度为35℃，引桥上的铸坯温度为490℃。
优选地，所述步骤S9对进轧前铸坯进行加热，选用感应加热装置；控制进轧前铸坯温度为530℃，乳化液浓度为16％，中强度用铝杆终轧温度280℃。
优选地，所述步骤S10对中强度铝合金杆进行淬火—快速冷却处理，控制铝 杆表面温度65℃，淬火所用介质为工业用水，介质温度为40℃。
优选地，所述步骤S11铝杆表面干燥和清洁采用压缩空气，压力为0.6MPa。
产品性能：直径：3.50mm；抗拉强度可以达到285Mpa；单丝伸长率13.0％，电阻率＜8.968nΩ.m。
实施例3
一种中强度铝合金材料，按重量百分比计，包含以下组分：Fe：0.25％、Si：0.45％、Mg：0.52％、Cu：0.15％、B：0.015％、Ti：0.0082％、稀土元素：0.09％、Al 98.20％、杂质含量＜0.1％，所述稀土元素为镧和铈，且镧与铈的质量比为2:1。
所述的中强度铝合金材料的制备方法，具体方法步骤如下：
S1：原材料选择及熔炼：对原材料进行检验，将纯度大于99.80％投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度500℃；
S2: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、Fe、B、Si、Mg、La、Ce、Cu、Ti的含量；
S3:合金化处理：根据步骤S2光谱检验结果，计算铝铁、铝稀土、铝硼、镁锭、铝硅、铝铜、铝钛中间合金的加入量；控制保温炉铝液温度在740℃时，加入相应的中间合金，人工搅拌加电磁搅拌30分钟，使铝液成分充分均匀；
S4：精炼：完成步骤S3后，在铝液温度达到750℃时用99.999％的高纯氮气作载体，将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；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35分钟，氮气压力控制在12KPa，所述喷粉精炼剂由氯化钠、氯化钾和冰晶石组成，其质量比为1:1:1；
S5：扒渣：步骤S4完成后，静置8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；
S6：成分调整：将完成步骤S4、S5的铝液在保温炉内静置35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；
S7：炉外精炼及除渣：步骤S6完成后，在铝液温度达到740℃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，并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；
S：8连续铸造：对步骤S7再次精炼后的洁净铝液进行连续浇铸，浇铸温度控制在695℃，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、铸造冷却水的压力，使从结晶轮出来到引桥上的铸坯温度为480℃；
S9：连续轧制：对步骤S8制得的铸坯进行校直、加热，控制进轧前铸坯温度保持在515℃，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，使中强度铝合金杆终轧温度250℃；
S10：铝杆淬火：用工业用水对轧机出来的中强度铝合金杆进行淬火—快速冷却处理，控制铝杆表面温度55℃，以保证铝杆的强度；
S11：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；
S12；自然冷却：对步骤S11所得中强度铝合金杆放在场地上进行自然冷却处理，所述自然冷却时间96小时。
优选地，所述中强度铝合金材料在抗冰雪导线线缆中的应用。
优选地，所述中强度铝合金材料在低损耗节能型导线中的应用。
优选地，所述步骤S5：扒渣过程铝液温度控制在725℃。
优选地，所述步骤S7所述炉外过滤除渣采用陶瓷过滤板对铝溶液进行过滤，所述陶瓷过滤板的孔隙规格40PPI。
优选地，所述步骤S8所述浇铸温度控制在690-700℃，结晶轮转速为1.5转/分，铸造冷却水温度为30℃，引桥上的铸坯温度为480℃。
优选地，所述步骤S9对进轧前铸坯进行加热，选用感应加热装置；控制进轧前铸坯温度为520℃，乳化液浓度为14％，中强度用铝杆终轧温度260℃。
优选地，所述步骤S10对中强度铝合金杆进行淬火—快速冷却处理，控制铝杆表面温度65℃，淬火所用介质为工业用水，介质温度为30℃。
优选地，所述步骤S11铝杆表面干燥和清洁采用压缩空气，压力为0.55MPa。
产品性能：直径：4.50mm；抗拉强度可以达到265Mpa；单丝伸长率4.0％，电阻率：15.345nΩ.m。
实施例4
一种中强度铝合金材料，按重量百分比计，包含以下组分：Fe：0.35％、Si：0.45％、Mg：0.52％、Cu：0.35％、B：0.02％、Ti：0.01％、稀土元素：0.10％、Al：98.50％、杂质含量：0.001％，所述稀土元素为镧和铈，且镧与铈的质量比为2:1。
所述的中强度铝合金材料的制备方法，具体方法步骤如下：
S1：原材料选择及熔炼：对原材料进行检验，将纯度大于99.90％投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度520℃；
S2: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、Fe、B、Si、Mg、La、Ce、Cu、Ti的含量；
S3:合金化处理：根据步骤S2光谱检验结果，计算铝铁、铝稀土、铝硼、镁锭、铝硅、铝铜、铝钛中间合金的加入量；控制保温炉铝液温度在745℃时，加入相应的中间合金，人工搅拌加电磁搅拌30分钟，使铝液成分充分均匀；
S4：精炼：完成步骤S3后，在铝液温度达到758℃时用99.999％的高纯氮气作载体，将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；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38分钟，氮气压力控制在14KPa，所述喷粉精炼剂由氯化钠、氯化钾和冰晶石组成，其质量比为1:1:1；
S5：扒渣：步骤S4完成后，静置7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；
S6：成分调整：将完成步骤S4、S5的铝液在保温炉内静置36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；
S7：炉外精炼及除渣：步骤S6完成后，在铝液温度达到745℃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，并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；
S：8连续铸造：对步骤S7再次精炼后的洁净铝液进行连续浇铸，浇铸温度控制在696℃，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、铸造冷却水的压力，使从结晶轮出来到引桥上的铸坯温度为485℃；
S9：连续轧制：对步骤S8制得的铸坯进行校直、加热，控制进轧前铸坯温度保持在525℃，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，使中强度铝合金杆终轧温度150℃；
S10：铝杆淬火：工业用水对轧机出来的中强度铝合金杆进行淬火—快速冷却处理，控制铝杆表面温度35℃，以保证铝杆的强度；
S11：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；
S12；自然冷却：对步骤S11所得中强度铝合金杆放在场地上进行自然冷却处理，所述自然冷却时间36小时。
优选地，所述中强度铝合金材料在抗冰雪导线线缆中的应用。
优选地，所述中强度铝合金材料在低损耗节能型导线中的应用。
优选地，所述步骤S5：扒渣过程铝液温度控制在720-750℃。
优选地，所述步骤S7所述炉外过滤除渣采用陶瓷过滤板对铝溶液进行过滤，所述陶瓷过滤板的孔隙规格40PPI。
优选地，所述步骤S8所述浇铸温度控制在695℃，结晶轮转速为1.7转/分，铸造冷却水温度为29℃，引桥上的铸坯温度为480℃。
优选地，所述步骤S9对进轧前铸坯进行加热，选用感应加热装置；控制进轧前铸坯温度为525℃，乳化液浓度为15％，中强度用铝杆终轧温度280℃。
优选地，所述步骤S10对中强度铝合金杆进行淬火—快速冷却处理，控制铝杆表面温度30℃，淬火所用介质为工业用水，介质温度为35℃。
优选地，所述步骤S11铝杆表面干燥和清洁采用压缩空气，压力为0.55MPa。
产品性能：直径：5.00mm；抗拉强度为275Mpa；单丝伸长率8.0％，电阻率＜20.247nΩ.m。
以上所述，仅为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材料，其特征在于：按重量百分比计，包含以下组分：Fe：0.15-0.45％、Si：0.35-0.55％、Mg：0.42-0.62％、Cu：0.05-0.40％、B：0.01-0.03％、Ti：0.005-0.02％、稀土元素：0.05-0.15％、Al：98.1-98.9％、杂质含量＜0.1％，所述稀土元素为镧和铈，且镧与铈的质量比为2:1。
2.如权利要求1所述的中强度铝合金材料的制备方法，其特征在于：具体方法步骤如下：
S1：原材料选择及熔炼：对原材料进行检验，将纯度大于99.70％投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃；
S2: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、Fe、B、Si、Mg、La、Ce、Cu、Ti的含量；
S3:合金化处理：根据步骤S2光谱检验结果，计算铝铁、铝稀土、铝硼、镁锭、铝硅、铝铜、铝钛中间合金的加入量；控制保温炉铝液温度在730-750℃时，加入相应的中间合金，人工搅拌加电磁搅拌30分钟，使铝液成分充分均匀；
S4：精炼：完成步骤S3后，在铝液温度达到740-760℃时用99.999％的高纯氮气作载体，将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；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30-40分钟，氮气压力控制在10-15KPa，所述喷粉精炼剂由氯化钠、氯化钾和冰晶石组成，其质量比为1:1:1；
S5：扒渣：步骤S4完成后，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；
S6：成分调整：将完成步骤S4、S5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；
S7：炉外精炼及除渣：步骤S6完成后，在铝液温度达到730-750℃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，并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；
S：8连续铸造：对步骤S7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、铸造冷却水的压力，使从结晶轮出来到引桥上的铸坯温度为470-490℃；
S9：连续轧制：对步骤S8制得的铸坯进行校直、加热，控制进轧前铸坯温度保持在510-530℃，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，使中强度铝合金杆终轧温度≤300℃；
S10：铝杆淬火：用工业用水对轧机出来的中强度铝合金杆进行淬火—快速冷却处理，控制铝杆表面温度≤70℃，以保证铝杆的强度；
S11：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；
S12；自然冷却：对步骤S11所得中强度铝合金杆放在场地上进行自然冷却处理，所述自然冷却时间≥24小时。
3.权利要求1所述中强度铝合金材料在抗冰雪导线线缆中的应用。
4.权利要求1所述中强度铝合金材料在低损耗节能型导线中的应用。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5：扒渣过程铝液温度控制在720-750℃。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S7所述炉外过滤除渣采用陶瓷过滤板对铝溶液进行过滤，所述陶瓷过滤板的孔隙规格40PPI。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S8所述浇铸温度控制在690-700℃，结晶轮转速为1.4-1.8转/分，铸造冷却水温度为25-35℃，引桥上的铸坯温度为470-490℃。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S9对进轧前铸坯进行加热，选用感应加热装置；控制进轧前铸坯温度为510-530℃，乳化液浓度为12-16％，中强度用铝杆终轧温度≤300℃。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S10对中强度铝合金杆进行淬火—快速冷却处理，控制铝杆表面温度≤70℃，淬火所用介质为工业用水，介质温度为20-40℃。
10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S11铝杆表面干燥和清洁采用压缩空气，压力为0.5-0.6MPa。
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