CN110983116A - 一种高导电率中强度铝合金的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导电率中强度铝合金的制备工艺，具体包括原料准备；工具准备及处理；熔炼；浇铸；轧制；拉丝；绞制。在原料质量上进行精准把控，污物杂质不与铝合金直接接触，不会污染铝合金，加热温度和加热时间控制，利于合金元素的溶解及气体、夹杂物的排出，使铸件得到合理的补缩，熔炼温度控制，不会吸入过多的氢，晶粒大小合适，铝的氧化轻微，合金的机械性能得到保障，铸造性能和机械加工性能优，变质处理的效果增强，铸件的气密性好，减少铝熔体的氧化、吸气和铁的溶解。
Description
技术领域
本发明涉及一种导电材料的加工领域，具体是一种高导电率中强度铝合金的制备工艺。
背景技术
由于铝合金具有比重轻，比强度高，延展性优良，易于加工，耐腐蚀性好，电阻率低（P=0.0294Ω·mm2/m）等优点，一直是国民经济和现代化建设不可或缺的基础金属材料。
中强度全铝合金导线是指由抗拉强度为230~265MPa的铝合金单丝绞制而成的铝合金绞线。在超高压、特高压输电线路上采用中强度全铝合金导线较为普遍。
铝导体的导电率不仅与杂质元素有关，铝液中夹杂物和气体的大量存在同样导致其电阻率增大。因此，为提高铝的导电率，除了进成分优化外，降低杂质元素的危害以外，应尽可能地去除铝液中夹杂物及气体。
目前现有的中强度铝合金的制备过程中，常常会混入大量的氧化铝和铝液中的氢气，使得导线的电阻率增大。
发明内容
基于上述背景技术中所提到的现有技术中的不足之处，为此本发明提供了一种高导电率中强度铝合金的制备工艺。
本发明通过采用如下技术方案克服以上技术问题，具体为：
一种高导电率中强度铝合金的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一，原料准备，对原料进行称取并通过全谱火花直读光谱仪进行检测；
步骤二，工具准备及处理，坩埚使用前清理干净并仔细检查有无穿透性缺陷，并预热烘干2小时以上，仔细清理坩埚内壁；
步骤三，熔炼，将称取并检测合格的原料放入坩埚中，通过中频熔炼炉对坩埚以及坩埚中的原料进行加热熔炼，熔炼使用到的工具包括压瓢、搅拌勺和浇包；
步骤四，浇铸，浇铸时控制炉膛温度为690-700℃，去除表面铝渣；金属铸模在200℃进行预热；将熔炼的铝合金液浇铸成22×22×380mm的铸锭；
步骤五，轧制，将浇铸后的22×22×380mm规格铸锭在530℃保温1h后采用轧机经过多道次轧制，轧成Φ9.5mm的铝合金圆杆；
步骤六，拉丝，将浇铸后的铸锭进行多道拉拔处理形成单丝状；
步骤七，绞制，根据导线型号规格，采用绞制机对拉丝后的铝丝进行绞制，得到导线。
作为本发明进一步的方案：所述步骤三中，熔炼包括温度控制，通过定期不间断的对坩埚中的温度进行监测，并根据监测的温度调整中频熔炼炉的加热温度。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤三中，包括时间控制，缩短铝熔体在炉内的停留时间，快速熔炼，加热时长为2小时。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤四中，浇铸的具体内容包括以下部分：
部分一，浇注前应仔细检查熔体出炉温度、浇包容量及其表面涂料层的干燥程度；
部分二，由坩埚内获取熔体，先用包底轻轻拨开熔体表面的氧化皮或熔剂层，缓慢地将浇包浸入熔体内，用浇包的宽口舀取熔体，然后平稳的提起浇包；
部分三，端包步伐平稳，浇包避免提得过高，浇包内金属液面必须保持平稳；
部分四，即将浇注时，扒净浇包的渣子；
部分五，在浇注中，熔体流要保持平稳，不能中断，不能直冲口杯的底孔；浇口杯自始至终应充满，液面不得翻动，浇注速度控制得当；
部分六，在浇注过程中，浇包咀与浇口的距离靠近，以不超过50毫米为限；
部分七，距坩埚底部60毫米以下的熔体不宜继续浇注铸件；
部分八，在浇铸的过程中，避免将浇口余料及废铸件随意加入合金液内。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤六中，拉丝之前还包括热处理，其中，热处理是将Φ9.5mm的铝合金圆杆在190℃下保温8h后拉拔成单丝。
作为本发明再进一步的方案：所述热处理是将Φ9.5mm的铝合金圆杆拉拔成单丝后在165-175℃保温3-6h进行热处理。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤三中，压瓢、搅拌勺、浇包使用前必须除尽残余金属及氧化皮。
本发明相较于现有技术，具备以下优点：采用该方法制备的高导电率中强度铝合金，由于在原料质量上进行精准把控，污物杂质不与铝合金直接接触，不会污染铝合金，加热温度和加热时间控制，利于合金元素的溶解及气体、夹杂物的排出，使铸件得到合理的补缩，熔炼温度控制，不会吸入过多的氢，晶粒大小合适，铝的氧化轻微，合金的机械性能得到保障，铸造性能和机械加工性能优，变质处理的效果增强，铸件的气密性好。
附图说明
图1为高导电率中强度铝合金的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以多种不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参阅图1，本发明实施例中，一种高导电率中强度铝合金的制备工艺，包括如下步骤：
步骤一，原料准备，对原料进行称取并通过全谱火花直读光谱仪进行检测；
其中，选取的工业纯铝锭原料成分具体如下：
全谱火花直读光谱仪检测分析的内容如下：
需要说明的是，全谱火花直读光谱仪选用德国布鲁克Q4型；
步骤二，工具准备及处理，坩埚使用前清理干净并仔细检查有无穿透性缺陷，并预热烘干2小时以上，以烧除附着在坩埚内壁的水分及可燃物质，仔细清理坩埚内壁；坩埚要烘干、烘透才能使用；
步骤三，熔炼，将称取并检测合格的原料放入坩埚中，通过中频熔炼炉对坩埚以及坩埚中的原料进行加热熔炼；熔炼使用到的工具包括压瓢、搅拌勺和浇包，中频熔炼炉采用西安科信产KGPS50/2.5型熔炼炉；
步骤四，浇铸，浇铸时控制炉膛温度为690-700℃，去除表面铝渣；金属铸模在200℃进行预热；最终将熔炼的铝合金液浇铸成22×22×380mm的铸锭；
步骤五，轧制，将浇铸后的22×22×380mm规格铸锭在530℃保温1h后采用轧机经过多道次轧制，轧成Φ9.5mm的铝合金圆杆，其中，轧机采用西安科信产ZO-A型钢筋轧头机；
步骤六，拉丝，将浇铸后的铸锭进行多道拉拔处理形成单丝状；
具体是将Φ9.5mm的铝合金圆杆经过920→830→790→722→664→610→560→517→477→439→405→373→335→308→......等多道次拉拔成单丝；
步骤七，绞制，根据工程设计的导线型号规格，采用绞制机对拉丝后的铝丝进行绞制，得到导线。
在本发明的一个实施例中，所述步骤三中，熔炼包括温度控制，通过定期不间断的对坩埚中的温度进行监测，并根据监测的温度调整中频熔炼炉的加热温度；熔炼温度过低，不利于合金元素的溶解及气体、夹杂物的排出，增加形成偏析、冷隔、欠铸的倾向，还会因冒口热量不足，使铸件得不到合理的补缩；熔炼温度过高不仅浪费能源，更严重的是因为温度愈高，吸氢愈多，晶粒亦愈粗大，铝的氧化愈严重，一些合金元素的烧损也愈严重，从而导致合金的机械性能的下降，铸造性能和机械加工性能恶化，变质处理的效果削弱，铸件的气密性降低。
在本发明的另一个实施例中，所述步骤三中，包括时间控制，为了减少铝熔体的氧化、吸气和铁的溶解，应尽量缩短铝熔体在炉内的停留时间，快速熔炼，具体加热时长为2小时。
在本发明的又一个实施例中，所述步骤四中，浇铸的具体内容包括以下部分：
部分一，浇注前应仔细检查熔体出炉温度、浇包容量及其表面涂料层的干燥程度，其他工具的准备是否合乎要求；
部分二，由坩埚内获取熔体时，应先用包底轻轻拨开熔体表面的氧化皮或熔剂层，缓慢地将浇包浸入熔体内，用浇包的宽口舀取熔体，然后平稳的提起浇包；
部分三，端包时步子要稳，浇包不宜提得过高，浇包内金属液面必须保持平稳，不受拢动；
部分四，即将浇注时，应扒净浇包的渣子，以免在浇注中将熔渣、氧化皮等带入铸型中；
部分五，在浇注中，熔体流要保持平稳，不能中断，不能直冲口杯的底孔。浇口杯自始至终应充满，液面不得翻动，浇注速度要控制得当。通常，浇注开始时速度稍慢些，使熔体充填平稳，然后速度稍快，并基本保持浇注速度不变；
部分六，在浇注过程中，浇包咀与浇口的距离要尽可能靠近，以不超过50毫米为限，以免熔液过多地氧化；
部分七，距坩埚底部60毫米以下的熔体不宜继续浇注铸件；
部分八，在浇铸的过程中，要特别注意不能将浇口余料及废铸件随意加入合金液内。在整个过程中，要尽量少破坏合金液的氧化皮，防止合金的继续氧化。
在本发明的又一个实施例中，所述步骤六中，拉丝之前还包括热处理，其中，热处理是将Φ9.5mm的铝合金圆杆在190℃下保温8h后拉拔成单丝。
在本发明的又一个实施例中，所述热处理是将Φ9.5mm的铝合金圆杆拉拔成单丝后在165-175℃保温3-6h进行热处理。
在本发明的又一个实施例中，所述步骤三中，压瓢、搅拌勺、浇包等熔炼工具使用前必须除尽残余金属及氧化皮等污物，以免与铝合金直接接触，污染铝合金。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化。但凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
Claims (7)
1.一种高导电率中强度铝合金的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，原料准备，对原料进行称取并通过全谱火花直读光谱仪进行检测；
步骤二，工具准备及处理，坩埚使用前清理干净并仔细检查有无穿透性缺陷，并预热烘干2小时以上，仔细清理坩埚内壁；
步骤三，熔炼，将称取并检测合格的原料放入坩埚中，通过中频熔炼炉对坩埚以及坩埚中的原料进行加热熔炼，熔炼使用到的工具包括压瓢、搅拌勺和浇包；
步骤四，浇铸，浇铸时控制炉膛温度为690-700℃，去除表面铝渣；金属铸模在200℃进行预热；将熔炼的铝合金液浇铸成22×22×380mm的铸锭；
步骤五，轧制，将浇铸后的22×22×380mm规格铸锭在530℃保温1h后采用轧机经过多道次轧制，轧成Φ9.5mm的铝合金圆杆；
步骤六，拉丝，将浇铸后的铸锭进行多道拉拔处理形成单丝状；
步骤七，绞制，根据导线型号规格，采用绞制机对拉丝后的铝丝进行绞制，得到导线。
2.根据权利要求1所述的一种高导电率中强度铝合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤三中，熔炼包括温度控制，通过定期不间断的对坩埚中的温度进行监测，并根据监测的温度调整中频熔炼炉的加热温度。
3.根据权利要求1所述的一种高导电率中强度铝合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤三中，包括时间控制，缩短铝熔体在炉内的停留时间，快速熔炼，加热时长为2小时。
4.根据权利要求1所述的一种高导电率中强度铝合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤四中，浇铸的具体内容包括以下部分：
部分一，浇注前应仔细检查熔体出炉温度、浇包容量及其表面涂料层的干燥程度；
部分二，由坩埚内获取熔体，先用包底轻轻拨开熔体表面的氧化皮或熔剂层，缓慢地将浇包浸入熔体内，用浇包的宽口舀取熔体，然后平稳的提起浇包；
部分三，端包步伐平稳，浇包避免提得过高，浇包内金属液面必须保持平稳；
部分四，即将浇注时，扒净浇包的渣子；
部分五，在浇注中，熔体流要保持平稳，不能中断，不能直冲口杯的底孔；浇口杯自始至终应充满，液面不得翻动，浇注速度控制得当；
部分六，在浇注过程中，浇包咀与浇口的距离靠近，以不超过50毫米为限；
部分七，距坩埚底部60毫米以下的熔体不宜继续浇注铸件；
部分八，在浇铸的过程中，避免将浇口余料及废铸件随意加入合金液内。
5.根据权利要求1所述的一种高导电率中强度铝合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤六中，拉丝之前还包括热处理，其中，热处理是将Φ9.5mm的铝合金圆杆在190℃下保温8h后拉拔成单丝。
6.根据权利要求5所述的一种高导电率中强度铝合金的制备工艺，其特征在于，所述热处理是将Φ9.5mm的铝合金圆杆拉拔成单丝后在165-175℃保温3-6h进行热处理。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种高导电率中强度铝合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤三中，压瓢、搅拌勺、浇包使用前必须除尽残余金属及氧化皮。
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