CN106504831A - 一种阻燃铝合金电缆生产工艺 - Google Patents

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张广帅
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华伟清
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Abstract

本发明涉及一种铝合金电缆生产工艺，具体的说是一种建筑工程用阻燃铝合金电缆生产工艺，属于铝合金电缆制备技术领域。其包括熔铸、拉丝、绞合、退火热处理和线缆挤塑成型几个步骤。本发明的铝合金导体的合金材料与退火处理工艺减少了导体在受热和压力下的“蠕变”倾向，相对于纯铝，抗蠕变性能提高300%，避免了由于蠕变引起的松弛问题；铝合金电缆的导体材料与空气接触形成氧化层，能承受多种样式的腐蚀，因而具有承受恶劣环境的特性；铝合金改善了纯铝的抗拉强度，铝合金电缆可支撑4000米长度的自重，铜电缆只能支撑2750米。这种优势在大跨度的建筑配线时体现得尤为突出。

Description

一种阻燃铝合金电缆生产工艺
技术领域
本发明涉及一种铝合金电缆生产工艺，具体的说是一种建筑工程用阻燃铝合金电缆生产工艺，属于铝合金电缆制备技术领域。
背景技术
目前在我国，电缆的导体绝大部分采用铜和铝两种材料。铜导体具有优越的导电性、抗腐蚀性、机械性能，其用量远远超过铝导体，成为电缆导体的首选材料,但我国铜矿资源储藏相对短缺，以及价格高昂，对铜芯电缆的发展产生了一定的抑制。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种阻燃铝合金电缆生产工艺，使得电缆抗蠕变、柔韧性及水平燃烧和耐日光性能大大提高，从而延长电缆的使用寿命，降低安装成本，减少设备和电缆的磨损，使安装工作更轻松。阻燃剂的添加，降低火灾的危险系数。
按照本发明提供的技术方案，一种阻燃铝合金电缆生产工艺，其特征是：包括如下步骤
（1）熔铸：首先应根据不同牌号重熔用铝锭的化学成分进行合金成分计算，在熔融炉中加入Al-Fe合金锭、Al- Ce合金锭和铝锭进行熔融，得到液态铝合金，在熔融过程中同时加入Al-B合金锭对铝锭中其余微量元素硼化处理，熔融温度范围为700~860℃；得到的液态铝合金通过流槽流入保温炉体中进行保温，保温温度范围为800~850℃，保温时间为30~60min；保温完成后打开保温炉出水口，让液态铝合金通过结晶轮进入连铸连轧机进行轧制，轧制成铝合金杆，连铸连轧过程中铸锭温度范围为480~520℃，出杆温度范围为200~300℃；制得的铝合金杆中各个组分及各组分占质量的百分比如下：Fe：0.40~1.0%，Si：0.03~0.15%，，Ce：0.001~0.15%，B：0.006~0.007%，杂质（总和）：≤0.15%，，余量为Al；
（2）拉丝：使用铝拉丝机，对铝合金杆进行拉丝，拉制成铝合金单线；
（3）绞合：将铝合金单线绞合制得铝合金导体；
（4）退火热处理：将铝合金导体放入退火箱中，在280~320℃温度条件下热处理8~8.5h，然后开启风机冷却铝合金导体持续4~4.5h取出；
（5）线缆挤塑成型：将铝合金导体放入挤塑机上挤包热固性绝缘材料，制成阻燃铝合金电缆。
进一步的，铝合金单线的抗拉强度为94~210Mpa，伸长率为1.6~2.0%，电阻率为0.028314~0.028513Ω*mm2/m。
进一步的，铝合金导体抗拉强度为115~132Mpa，伸长率为15~20%，电阻率为≤0.028264Ω*mm2/m。
进一步的，杂质包括Zn、Mg、Cr、Zr和Cu。
进一步的，铝合金单线出线速度为2.26~3.05米/秒。
进一步的，热固性绝缘材料材料中包括交联聚乙烯绝缘与阻燃剂，交联聚乙烯绝缘与阻燃剂的质量配比为8∶2，在交联聚乙烯绝缘与阻燃剂混合物中再加入占总质量2~3%的炭黑得到热固性绝缘材料材料。
进一步的，阻燃剂为硅烷交联聚乙烯阻燃母粒。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
本发明的铝合金导体的合金材料与退火处理工艺减少了导体在受热和压力下的“蠕变”倾向，相对于纯铝，抗蠕变性能提高300%，避免了由于蠕变引起的松弛问题；铝合金电缆的导体材料与空气接触形成氧化层，能承受多种样式的腐蚀，因而具有承受恶劣环境的特性；铝合金改善了纯铝的抗拉强度，铝合金电缆可支撑4000米长度的自重，铜电缆只能支撑2750米。这种优势在大跨度的建筑配线时体现得尤为突出。
具体实施方式
下面本发明将结合实施例作进一步描述：
本发明的实施例一：轧制铝合金总量为900kg±100kg；
（1）熔铸：首先应根据不同牌号重熔用铝锭的化学成分进行合金成分计算，在熔融炉中加入Fe含量10%的Al-Fe合金锭50kg、Ce含量10%的Al-Ce合金锭2.5kg和99.7%牌号的铝锭900kg进行熔融，得到液态铝合金，在熔融过程中同时加入B含量3%的Al-B合金锭2.5kg对铝锭中其余微量元素硼化处理，熔融温度为700℃；得到的液态铝合金通过流槽流入保温炉体中进行保温，保温温度为800℃，保温时间为30min；保温完成后打开保温炉出水口，让液态铝合金通过结晶轮进入连铸连轧机进行轧制，轧制成φ9.5mm铝合金杆，连铸连轧过程中铸锭温度为480℃，出杆温度范围为200℃。
铝合金杆中各个组分及各组分占质量的百分比如下：Fe：0.40~1.0%， Si：0.03~0.15%，Ce：0.001~0.15%，B：0.006~0.007%，杂质（总和）：≤0.15%，，余量为Al。所述杂质为Zn、Mg、Cr、Zr和Cu。
（2）拉丝：使用铝拉线机，对φ9.5mm的铝合金杆进行拉丝，拉制成φ2.22mm铝合金单线，设备出线速度为2.26米/秒；铝合金单线的抗拉强度为94~210Mpa，伸长率为1.6~2.0%，电阻率为0.028314~0.028513Ω*mm2/m。
（3）绞合：将7根φ2.22mm铝合金单线绞合制得铝合金导体。
（4）退火热处理：将铝合金导体放入退火箱中，在280℃温度条件下热处理8h，然后开启风机冷却铝合金导体持续4h取出。铝合金导体抗拉强度为115~132Mpa，伸长率为15~20%，电阻率为≤0.028264Ω*mm2/m。
（5）线缆挤塑成型：将铝合金导体放入挤塑机上挤包热固性绝缘材料，制成阻燃铝合金电缆；热固性绝缘材料材料中交联聚乙烯绝缘与阻燃剂的质量为800kg和200kg，在交联聚乙烯绝缘与阻燃剂混合物中再加入20kg的炭黑。
本发明的实施例二：轧制铝合金总量为：1000kg±100kg；
（1）熔铸：首先应根据不同牌号重熔用铝锭的化学成分进行合金成分计算，在熔融炉中加入Fe含量10%的Al-Fe合金锭50kg、Ce含量10%的Al-Ce合金锭2kg和99.85%牌号的铝锭1000kg进行熔融，得到液态铝合金，在熔融过程中同时加入B含量3%的Al-B合金锭2kg对铝锭中其余微量元素硼化处理，熔融温度为860℃；得到的液态铝合金通过流槽流入保温炉体中进行保温，保温温度为850℃，保温时间为60min；保温完成后打开保温炉出水口，让液态铝合金通过结晶轮进入连铸连轧机进行轧制，轧制成φ9.5mm铝合金杆，连铸连轧过程中铸锭温度为520℃，出杆温度范围为300℃。
铝合金杆中各个组分及各组分占质量的百分比如下：Fe：0.40~1.0%， Si：0.03~0.15%，，Ce：0.001~0.15%，B：0.006~0.007%，杂质（总和）：≤0.15%，，余量为Al。所述杂质为Zn、Mg、Cr、Zr和Cu。
（2）拉丝：使用铝拉线机，对φ9.5mm的铝合金杆进行拉丝，拉制成φ2.22mm铝合金单线，设备出线速度为3.05米/秒；铝合金单线的抗拉强度为94~210Mpa，伸长率为1.6~2.0%，电阻率为0.028314~0.028513Ω*mm2/m。
（3）绞合：将7根φ2.22mm铝合金单线绞合制得铝合金导体。
（4）退火热处理：将铝合金导体放入退火箱中，在320℃温度条件下热处理8.5h，然后开启风机冷却铝合金导体持续4.5h取出。铝合金导体抗拉强度为115~132Mpa，伸长率为15~20%，电阻率为≤0.028264Ω*mm2/m。
（5）线缆挤塑成型：将铝合金导体放入挤塑机上挤包热固性绝缘材料，制成阻燃铝合金电缆；热固性绝缘材料材料中交联聚乙烯绝缘与阻燃剂的质量为800kg和200kg，在交联聚乙烯绝缘与阻燃剂混合物中再加入质量为30kg的炭黑。
本发明是以系列铝合金材料为导体，采用拉丝工艺、退火热处理和添加阻燃剂等工艺处理的电缆，其具有高性价比及优异的综合性能，与传统的铜及纯铝作为电缆导体的普通电缆相比，其制造成本可节约30%，安装成本可减少20%—30%，且在安全性能、机械性能、耐腐蚀性能、使用寿命等方面更有优势，阻燃剂的添加，降低了火灾的危险系数。其电气性能与纯铝基本相当，达到61.5%电导率，其抗拉强度与A6型电工圆铝杆的抗拉强度相近，而其伸长率明显高于A6型电工圆铝杆，机械性能大幅改善，在抗蠕变、柔韧性、耐腐蚀及屈服强度上均接近甚至超越了铜导体。
本发明的铝合金导体的合金材料与退火处理工艺减少了导体在受热和压力下的“蠕变”倾向，相对于纯铝，抗蠕变性能提高300%，避免了由于蠕变引起的松弛问题；铝合金电缆的导体材料与空气接触形成氧化层，能承受多种样式的腐蚀，因而具有承受恶劣环境的特性。铝合金改善了纯铝的抗拉强度，铝合金电缆可支撑4000米长度的自重，铜电缆只能支撑2750米。这种优势在大跨度的建筑配线时体现得尤为突出。

Claims (7)

1.一种阻燃铝合金电缆生产工艺，其特征是：包括如下步骤：
（1）熔铸：首先根据不同牌号重熔用铝锭的化学成分进行合金成分计算，在熔融炉中加入Al-Fe合金锭、Al- Ce合金锭和铝锭进行熔融，得到液态铝合金；
在熔融过程中同时加入Al-B合金锭对铝锭中其余微量元素硼化处理；
熔融温度范围为700~860℃；
得到的液态铝合金通过流槽流入保温炉体中进行保温，保温温度范围为800~850℃，保温时间为30~60min；保温完成后打开保温炉出水口，
让液态铝合金通过结晶轮进入连铸连轧机进行轧制，轧制成铝合金杆，连铸连轧过程中铸锭温度范围为480~520℃，出杆温度范围为200~300℃；制得的铝合金杆中各个组分及各组分占质量的百分比如下：Fe：0.40~1.0%，Si：0.03~0.15%，Ce：0.001~0.15%，B：0.006~0.007%，杂质：≤0.15%，余量为Al；
（2）拉丝：使用铝拉丝机，对铝合金杆进行拉丝，拉成铝合金单线；
（3）绞合：将铝合金单线绞合制得铝合金导体；
（4）退火热处理：将铝合金导体放入退火箱中，在280~320℃温度条件下热处理8~8.5h，然后开启风机冷却铝合金导体持续4~4.5h取出；
（5）线缆挤塑成型：将铝合金导体放入挤塑机上挤包热固性绝缘材料，制成阻燃铝合金电缆。
2.如权利要求1所述的一种阻燃铝合金电缆生产工艺，其特征是：所述铝合金单线的抗拉强度为94~210Mpa，伸长率为1.6~2.0%，电阻率为0.028314~0.028513Ω*mm2/m。
3.如权利要求1所述的一种阻燃铝合金电缆生产工艺，其特征是：所述铝合金导体抗拉强度为115~132Mpa，伸长率为15~20%，电阻率为≤0.028264Ω*mm2/m。
4.如权利要求1所述的一种阻燃铝合金电缆生产工艺，其特征是：所述杂质包括Zn、Mg、Cr、Zr和Cu。
5.如权利要求1所述的一种阻燃铝合金电缆生产工艺，其特征是：所述铝合金单线出线速度为2.26~3.05米/秒。
6.如权利要求1所述的一种阻燃铝合金电缆生产工艺，其特征是：所述热固性绝缘材料材料中包括交联聚乙烯绝缘与阻燃剂，交联聚乙烯绝缘与阻燃剂的质量配比为8∶2，在交联聚乙烯绝缘与阻燃剂混合物中再加入占总质量2~3%的炭黑得到热固性绝缘材料材料。
7.如权利要求6所述的一种阻燃铝合金电缆生产工艺，其特征是：所述阻燃剂为硅烷交联聚乙烯阻燃母粒。
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