CN111167877A - 一种耐高温绝缘电缆用内导体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温绝缘电缆用内导体的制备方法,内导体按照重量百分比计,钴0.2~0.3%,磷0.02%~0.03%,银0.005~0.007%,锡0.005~0.007%,镁0.005~0.007%,铟0.005~0.007%;制备的内导体硬态时的抗拉强度≥650MPa、伸长率≥6%、导电率≥80%IACS;370℃时,24小时加热后的硬度HB大于100;内导体的直径为0.03mm,直径公差为±0.002mm,长度大于50万米。
Description
技术领域
本发明涉及一种有色金属材料的制备方法,尤其涉及一种耐高温绝缘电缆用内导体的制备方法。
背景技术
耐高温绝缘电缆具有优良的耐腐蚀性能、耐油、抗强酸、强碱等;具有优良的电绝缘性能、耐高温、高频损耗小、不吸潮、绝缘电阻大;具有优良的阻燃、耐老化性能、使用寿命长。
耐高温绝缘电缆内导体不仅要求具有良好的电气性能,同时还要求具有良好的高温性能,即在一定的温度、时间下,其硬度保持在一定的范围。普通的纯铜内导体电气性能优异,但是其耐高温性能较差;而针对一些铜合金而言,虽然耐高温性能较好,但是随着合金元素的添加,导致其电气性能较差,无法满足电缆的使用要求。因此开发电气性能优异,同时耐高温性能优异的内导体十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高温绝缘电缆用内导体的制备方法。
本发明所述的耐高温绝缘电缆用内导体按照重量百分比计,钴0.2~0.3%,磷0.02%~0.03%,银0.005~0.007%,锡0.005~0.007%,镁0.005~0.007%,铟0.005~0.007%;钴含量与磷含量含量之比为10:1,银含量与锡含量、镁含量、铟含量的比值为1:1:1:1;铜、钴、磷、银、锡、镁、铟等元素的含量之和大于99.995%。
本发明所述的耐高温绝缘电缆用内导体的制备方法是:高纯铜熔炼—定向凝固—第一次扒皮—第一次轧制—第一次退火—第二次轧制—第二次退火—拉丝。
(1)高纯铜熔铸:以A级阴极铜为原料,采用真空电子束熔炼、凝固,去除杂质元素;制备的高纯铜铸锭的成分组成为:铜含量大于99.999%,氧含量≤0.0005%,导电率≥102.5%IACS;所述的真空电子束熔炼时的电子枪工作真空度小于2×10-3Pa,熔炼室真空度小于2×10-2Pa,加速电压50KV;冷却水流量为大于1000l/h,牵引速度为5mm/min-50mm/min。
(2)定向凝固:高纯铜铸锭,放入定向凝固装置中进行熔化,采用木炭、石墨鳞片覆盖铜液表面,采用牵引机组水平牵引铜杆;所述的熔炼装置包括定向凝固结晶器、熔炼炉和保温炉,定向凝固结晶器的出水温度为小于28℃,熔炼炉的温度为1155℃,保温炉的温度为1150℃;熔炼炉采用烘干的木炭覆盖,木炭的粒度为30mm-50mm,覆盖厚度为150mm-180mm,保温炉采用石墨鳞片覆盖,覆盖厚度为30mm-50mm;铜杆的牵引速度为20mm/min-100mm/min,制备的铜杆中钴0.2~0.3%,磷0.02%~0.03%,银0.005~0.007%,锡0.005~0.007%,镁0.005~0.007%,铟0.005~0.007%;钴含量与磷含量含量之比为10:1,银含量与锡含量、镁含量、铟含量的比值为1:1:1:1;铜、钴、磷、银、锡、镁、铟等元素的含量之和大于99.995%,氧含量≤0.0005%,导电率≥85%IACS。制备的铜杆为柱状晶粒组织,柱状晶粒的个数为2-5个。
(3)第一次扒皮:将定向凝固制备的铜杆表面进行扒皮,铜杆表面扒皮的尺寸为0.2~0.5mm。
(4)第一次轧制:采用多机架的二辊轧机轧制,轧制速度0.30米/秒,轧制后铜棒的直径为20mm;轧制后铜棒直径不圆度小于0.1mm,采用椭圆-圆孔型的孔型系统,多机架单独传动变频调速,各个道次机架轧辊是由各个不同的变频电机驱动,交流变频电机30KW,轧辊:Ф300mm,轧辊材质为Cr12MoV,轧辊硬度HRC58,轧辊孔槽粗糙度不低于Ra0.1;轧制过程中对轧辊、铜棒进行乳液冷却及润滑,流量:20m3/h,乳液工作压力:2.2MPa,乳液温度:35℃,乳液浓度10%。
(5)第一次退火:采用保护气氛真空炉进行退火,退火温度为450℃,保温时间为5小时,冷却时间8小时,出炉温度小于50℃,退火后铜棒的晶粒尺寸为0.01mm-0.15mm。
(6)第二次轧制:将直径为20mm的铜棒采用多机架的二辊轧机轧制,轧制后铜线的直径为3mm;轧制后铜棒直径不圆度小于0.05mm,采用椭圆-圆孔型的孔型系统,多机架单独传动变频调速,各个道次机架轧辊是由各个不同的变频电机驱动,交流变频电机30KW,轧辊:Ф300mm,轧辊材质为Cr12MoV,轧辊硬度HRC58,轧辊孔槽粗糙度不低于Ra0.1;轧制过程中对轧辊、铜棒进行乳液冷却及润滑,流量:20m3/h,乳液工作压力:2.2MPa,乳液温度:35℃,乳液浓度10%。
(7)第二次退火:采用保护气氛真空炉进行退火,退火温度为430℃,保温时间为5小时,冷却时间8小时,出炉温度小于50℃,退火后铜棒的晶粒尺寸为0.01mm-0.15mm。
(8)拉丝:将退火后直径为3mm的铜线多道次拉丝,直径大于0.1mm时,乳液的浓度为10%~12%,温度小于35℃,拉丝过程中采用在线退火的方法,在线退火的电压为50V-60V,速度为500-800m/min;直径不大于0.1mm时,采用6%-8%乳化液进行冷却,温度小于25℃;在线退火的电压为35V~40V,速度为1000~1200m/min。
上述方法制备的耐高温绝缘电缆用内导体硬态时的抗拉强度≥650MPa、伸长率≥6%、导电率≥80%IACS;370℃时,24小时加热后的硬度HB大于100;内导体的直径为0.03mm,直径公差为±0.002mm,长度大于50万米。
本发明的有益效果在于:
1.采用高纯铜熔炼、定向凝固、扒皮、轧制、退火、拉丝等工艺相结合,制备的内导体350℃时,24小时加热后的硬度HB大于100。
2.通过扒皮,将铜棒表面清理干净,避免表面的污染物带入铜材内部,避免内导体在拉丝过程中断裂,保证内导体的长度大于50万米。
3.通过控制铜合金线材的成分,优化铜、钴、磷、银、锡、镁、铟等元素含量,提高铜合金线材综合性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述。
本发明所述的耐高温绝缘电缆用内导体按照重量百分比计,钴0.2%,磷0.02%,银0.005%,锡0.005%,镁0.005%,铟0.005%;铜、钴、磷、银、锡、镁、铟等元素的含量之和大于99.995%。
本发明所述的耐高温绝缘电缆用内导体的制备方法是:高纯铜熔炼—定向凝固—第一次扒皮—第一次轧制—第一次退火—第二次轧制—第二次退火—拉丝。
(1)高纯铜熔铸:以A级阴极铜为原料,采用真空电子束熔炼、凝固,去除杂质元素;制备的高纯铜铸锭的成分组成为:铜含量大于99.999%,氧含量≤0.0005%,导电率≥102.5%IACS;所述的真空电子束熔炼时的电子枪工作真空度小于2×10-3Pa,熔炼室真空度小于2×10-2Pa,加速电压50KV;冷却水流量为大于1000l/h,牵引速度为5mm/min-50mm/min。
(2)定向凝固:高纯铜铸锭,放入定向凝固装置中进行熔化,采用木炭、石墨鳞片覆盖铜液表面,采用牵引机组水平牵引铜杆;所述的熔炼装置包括定向凝固结晶器、熔炼炉和保温炉,定向凝固结晶器的出水温度为小于28℃,熔炼炉的温度为1155℃,保温炉的温度为1150℃;熔炼炉采用烘干的木炭覆盖,木炭的粒度为30mm-50mm,覆盖厚度为150mm-180mm,保温炉采用石墨鳞片覆盖,覆盖厚度为30mm-50mm;铜杆的牵引速度为20mm/min-100mm/min,制备的铜杆中钴0.2%,磷0.02%,银0.005%,锡0.005%,镁0.005%,铟0.005%;铜、钴、磷、银、锡、镁、铟等元素的含量之和大于99.995%,氧含量≤0.0005%,导电率≥85%IACS。制备的铜杆为柱状晶粒组织,柱状晶粒的个数为2-5个。
(3)第一次扒皮:将定向凝固制备的铜杆表面进行扒皮,铜杆表面扒皮的尺寸为0.2~0.5mm。
(4)第一次轧制:采用多机架的二辊轧机轧制,轧制速度0.30米/秒,轧制后铜棒的直径为20mm;轧制后铜棒直径不圆度小于0.1mm,采用椭圆-圆孔型的孔型系统,多机架单独传动变频调速,各个道次机架轧辊是由各个不同的变频电机驱动,交流变频电机30KW,轧辊:Ф300mm,轧辊材质为Cr12MoV,轧辊硬度HRC58,轧辊孔槽粗糙度不低于Ra0.1;轧制过程中对轧辊、铜棒进行乳液冷却及润滑,流量:20m3/h,乳液工作压力:2.2MPa,乳液温度:35℃,乳液浓度10%。
(5)第一次退火:采用保护气氛真空炉进行退火,退火温度为450℃,保温时间为5小时,冷却时间8小时,出炉温度小于50℃,退火后铜棒的晶粒尺寸为0.01mm-0.15mm。
(6)第二次轧制:将直径为20mm的铜棒采用多机架的二辊轧机轧制,轧制后铜线的直径为3mm;轧制后铜棒直径不圆度小于0.05mm,采用椭圆-圆孔型的孔型系统,多机架单独传动变频调速,各个道次机架轧辊是由各个不同的变频电机驱动,交流变频电机30KW,轧辊:Ф300mm,轧辊材质为Cr12MoV,轧辊硬度HRC58,轧辊孔槽粗糙度不低于Ra0.1;轧制过程中对轧辊、铜棒进行乳液冷却及润滑,流量:20m3/h,乳液工作压力:2.2MPa,乳液温度:35℃,乳液浓度10%。
(7)第二次退火:采用保护气氛真空炉进行退火,退火温度为430℃,保温时间为5小时,冷却时间8小时,出炉温度小于50℃,退火后铜棒的晶粒尺寸为0.01mm-0.15mm。
(8)拉丝:将退火后直径为3mm的铜线多道次拉丝,直径大于0.1mm时,乳液的浓度为10%~12%,温度小于35℃,拉丝过程中采用在线退火的方法,在线退火的电压为50V-60V,速度为500-800m/min;直径不大于0.1mm时,采用6%-8%乳化液进行冷却,温度小于25℃;在线退火的电压为35V~40V,速度为1000~1200m/min。
上述方法制备的耐高温绝缘电缆用内导体硬态时的抗拉强度≥650MPa、伸长率≥6%、导电率≥80%IACS;370℃时,24小时加热后的硬度HB大于100;内导体的直径为0.03mm,直径公差为±0.002mm,长度大于50万米。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思,而非对本发明权利保护的限定,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应落入本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种耐高温绝缘电缆用内导体制备方法,其特征在于:所述的耐高温绝缘电缆用内导体按照重量百分比计,钴0.2~0.3%,磷0.02%~0.03%,银0.005~0.007%,锡0.005~0.007%,镁0.005~0.007%,铟0.005~0.007%;钴含量与磷含量含量之比为10:1,银含量与锡含量、镁含量、铟含量的比值为1:1:1:1;铜、钴、磷、银、锡、镁、铟等元素的含量之和大于99.995%;所述的制备方法是:高纯铜熔炼—定向凝固—第一次扒皮—第一次轧制—第一次退火—第二次轧制—第二次退火—拉丝;所述的制备方法的具体步骤是:
(1)高纯铜熔铸:以A级阴极铜为原料,采用真空电子束熔炼、凝固,去除杂质元素;制备的高纯铜铸锭的成分组成为:铜含量大于99.999%,氧含量≤0.0005%,导电率≥102.5%IACS;所述的真空电子束熔炼时的电子枪工作真空度小于2×10-3Pa,熔炼室真空度小于2×10-2Pa,加速电压50KV;冷却水流量为大于1000l/h,牵引速度为5mm/min-50mm/min。
(2)定向凝固:高纯铜铸锭,放入定向凝固装置中进行熔化,采用木炭、石墨鳞片覆盖铜液表面,采用牵引机组水平牵引铜杆;所述的熔炼装置包括定向凝固结晶器、熔炼炉和保温炉,定向凝固结晶器的出水温度为小于28℃,熔炼炉的温度为1155℃,保温炉的温度为1150℃;熔炼炉采用烘干的木炭覆盖,木炭的粒度为30mm-50mm,覆盖厚度为150mm-180mm,保温炉采用石墨鳞片覆盖,覆盖厚度为30mm-50mm;铜杆的牵引速度为20mm/min-100mm/min,制备的铜杆中钴0.2~0.3%,磷0.02%~0.03%,银0.005~0.007%,锡0.005~0.007%,镁0.005~0.007%,铟0.005~0.007%;钴含量与磷含量含量之比为10:1,银含量与锡含量、镁含量、铟含量的比值为1:1:1:1;铜、钴、磷、银、锡、镁、铟等元素的含量之和大于99.995%,氧含量≤0.0005%,导电率≥85%IACS。制备的铜杆为柱状晶粒组织,柱状晶粒的个数为2-5个。
(3)第一次扒皮:将定向凝固制备的铜杆表面进行扒皮,铜杆表面扒皮的尺寸为0.2~0.5mm。
(4)第一次轧制:采用多机架的二辊轧机轧制,轧制速度0.30米/秒,轧制后铜棒的直径为20mm;轧制后铜棒直径不圆度小于0.1mm,采用椭圆-圆孔型的孔型系统,多机架单独传动变频调速,各个道次机架轧辊是由各个不同的变频电机驱动,交流变频电机30KW,轧辊:Ф300mm,轧辊材质为Cr12MoV,轧辊硬度HRC58,轧辊孔槽粗糙度不低于Ra0.1;轧制过程中对轧辊、铜棒进行乳液冷却及润滑,流量:20m3/h,乳液工作压力:2.2MPa,乳液温度:35℃,乳液浓度10%。
(5)第一次退火:采用保护气氛真空炉进行退火,退火温度为450℃,保温时间为5小时,冷却时间8小时,出炉温度小于50℃,退火后铜棒的晶粒尺寸为0.01mm-0.15mm。
(6)第二次轧制:将直径为20mm的铜棒采用多机架的二辊轧机轧制,轧制后铜线的直径为3mm;轧制后铜棒直径不圆度小于0.05mm,采用椭圆-圆孔型的孔型系统,多机架单独传动变频调速,各个道次机架轧辊是由各个不同的变频电机驱动,交流变频电机30KW,轧辊:Ф300mm,轧辊材质为Cr12MoV,轧辊硬度HRC58,轧辊孔槽粗糙度不低于Ra0.1;轧制过程中对轧辊、铜棒进行乳液冷却及润滑,流量:20m3/h,乳液工作压力:2.2MPa,乳液温度:35℃,乳液浓度10%。
(7)第二次退火:采用保护气氛真空炉进行退火,退火温度为430℃,保温时间为5小时,冷却时间8小时,出炉温度小于50℃,退火后铜棒的晶粒尺寸为0.01mm-0.15mm。
(8)拉丝:将退火后直径为3mm的铜线多道次拉丝,直径大于0.1mm时,乳液的浓度为10%~12%,温度小于35℃,拉丝过程中采用在线退火的方法,在线退火的电压为50V-60V,速度为500-800m/min;直径不大于0.1mm时,采用6%-8%乳化液进行冷却,温度小于25℃;在线退火的电压为35V~40V,速度为1000~1200m/min;
上述方法制备的耐高温绝缘电缆用内导体硬态时的抗拉强度≥650MPa、伸长率≥6%、导电率≥80%IACS;370℃时,24小时加热后的硬度HB大于100;内导体的直径为0.03mm,直径公差为±0.002mm,长度大于50万米。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20200519 |