CN113355602A - 一种架空导线用芯线材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢绞线领域，具体涉及一种架空导线用芯线材料及其制备方法。本发明提供一种架空导线用芯线材料，其成分按质量百分比计为：C：0.78～0.85％，Si：0.10～0.30％，Mn：0.60～0.75％，P≤0.02％，S≤0.02％，Cr：0.10～0.30％，Ni≤0.05％，Cu≤0.05％，La：0.01～0.30％，余量为Fe。本发明利用Mn、Cr、La微量合金化元素优化控制高碳钢的显微组织，使其索氏体含量在92％以上；同时通过优化预应力处理工艺参数，使制备的预应力处理型镀锌铝合金层钢芯线具有优良的力学性能。

Description

一种架空导线用芯线材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢绞线领域，具体涉及一种架空导线用芯线材料及其制备方法。
背景技术
钢芯铝绞线是目前我国架空输电线路中应用最多的导线之一，约占整个导线类型的80％左右。对于钢芯铝绞线而言，钢芯主要作为承力件，发挥承载作用，而外层铝线主要发挥导电功能，因此钢芯的力学特性很大程度上决定着钢芯铝绞线的力学特性。实际应用中，由于钢芯铝绞线的温度变化以及所受风、冰雪等外部荷载的作用，使钢芯铝绞线会产生一定的变形，使得钢芯铝绞线的弧垂增大，进而对线路运行带来很大的安全隐患。如何改善钢芯铝绞线中钢芯的力学性能是本领域技术人员需要解决的问题。
借鉴其他领域的钢线预应力处理技术，对钢芯进行预应力处理，选取合适的导体材料配合，制造成预应力型增容导线，它是一种在钢芯软铝绞线基础上改进的新型导线技术，由预应力高强度钢绞线加强芯+全退火软铝绞线组成。它是在钢芯生产时进行预应力处理，利用特强钢芯的高强度，在钢芯受力阶段应力-应变一直呈现为线性关系，使利用其作为加强芯的导线具有优异的弧垂性能特性。预应力型钢芯软铝增容导线主要有以下优点：(1)节能节材，采用导电率不小于63％IACS的软铝线绞制，与同截面的普通钢芯硬铝绞线相比，可降低线路损耗4％以上，载流截面增加近30％，长期允许运行温度可达150℃以上，输送相同容量下，该导线良好的过载能力可有效减小导体截面，节约导体和杆塔等材料用量；(2)减小弧垂，导线采用预应力处理的钢芯，运行温度上升时，导线应力会快速转移至钢芯，导线最终弧垂大大优于钢芯铝绞线和一般的钢芯软铝绞线，可实现120℃弧垂与同结构普通钢芯硬铝绞线70℃弧垂相当；(3)低成本，导线由钢芯和软铝线组成，材料成本与普通钢芯硬铝绞线相当，加强芯预应力工艺处理成本增加低于20％以下。该导线总体制造成本增加可控制在5％以内。导线金具、线路安装、运维成本与传统导线基本相当；(4)安全可靠。导线配套金具与普通钢芯硬铝绞线基本一致，金具压接工艺类似，加强芯镀层采用高耐蚀合金镀层，导线安装架设和线路运维仅需采取适当加强措施，因此导线具有良好的安全可靠性。基于以上优点，预应力处理钢芯铝绞线可应用在新建线路和增容改造线路，是一种低成本、安全可靠并可大规模推广的新型导线技术。
国内目前已有关于架空导线用预应力钢芯线的研究报道，其抗拉强度值可以达到国家标准GB/T 3428-2012《架空绞线用镀锌钢线》中5级强度值(≥1820MPa)的要求，但低于目前使用的碳纤维复合芯导线芯棒的抗拉强度(>2000MPa)，在架空增容导线档距设计选型时的技术经济性存在一定差距。因此，进一步提升预应力钢芯线的力学性能成为充分发挥预应力钢芯软铝增容导线技术经济优势亟待解决的关键技术问题之一。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的钢芯线抗拉强度、伸长率等关键性能指标难以协同提高的技术问题，从而提供一种电力行业架空导线用抗拉强度高、伸长率好的预应力钢芯线，及其制备方法。
一种架空导线用芯线材料，其成分按质量百分比计为：
C：0.78～0.85％，Si：0.10～0.30％，Mn：0.60～0.75％，P≤0.02％，S≤0.02％，Cr：0.10～0.30％，Ni≤0.05％，Cu≤0.05％，La：0.01～0.30％，余量为Fe。
可选的，其成分按质量百分比计为：C：0.78～0.85％，Si：0.10～0.25％，Mn：0.60～0.70％，P≤0.02％，S≤0.01％，Cr：0.10～0.25％，Ni≤0.02％，Cu≤0.02％，La：0.05～0.30％，余量为Fe。
可选的，其成分按质量百分比计为：
C：0.78％，Si：0.10％，Mn：0.60％，P：0.01％，S：0.005％，Cr：0.10％，Ni：0.005％，Cu：0.005％，La：0.08％，余量为Fe；
或，C：0.80％，Si：0.15％，Mn：0.63％，P：0.011％，S：0.005％，Cr：0.15％，Ni：0.003％，Cu：0.003％，La：0.10％，余量为Fe；
或，C：0.82％，Si：0.20％，Mn：0.65％，P：0.01％，S：0.005％，Cr：0.18％，Ni：0.002％，Cu：0.003％，La：0.15％，余量为Fe；
或，C：0.83％，Si：0.25％，Mn：0.70％，P：0.01％，S：0.005％，Cr：0.22％，Ni：0.002％，Cu：0.002％，La：0.20％，余量为Fe；
或，C：0.85％，Si：0.30％，Mn：0.75％，P：0.012％，S：0.005％，Cr：0.30％，Ni：0.002％，Cu：0.002％，La：0.30％，余量为Fe。
可选的，所述方法包括如下步骤：
(1)原料准备及真空熔炼；
(2)电渣精炼、重熔；
(3)高温煅烧、热轧成型；
(4)拉拔处理。
可选的，所述方法还包括步骤(5)：将(4)中得到的钢丝热镀锌铝合金层；
(6)预应力处理；(7)收线、成品。
可选的，所述步骤(1)包括将原料经干燥处理，干燥处理温度为100～150℃，干燥时间为2.0～3.0h；原料干燥后在真空熔炼炉中进行熔炼，熔炼时待铁熔化后再加入其它元素，将其全部熔化并搅拌均匀；可选的，真空熔炼温度1100～1250℃；
所述步骤(2)中电渣精炼包括在1100℃～1200℃下精炼1.0～2.0h；
所述步骤(2)中电渣重熔包括装炉、引弧造渣、冶炼、补缩、冷却处理和制成钢坯锭。
可选的，所述步骤(3)包括：
高温煅烧前在1100～1200℃下保温1.0～2.0h后再热轧成盘条；
始锻温度1000℃～1150℃，终锻温度850～950℃；
可选的，所述盘条的公称直径为φ8.0mm；
盘条吐丝温度控制在700～750℃；
盘条冷却速度控制在6～10℃/s，冷却至500～600℃，并保持30～60s后空冷至室温。
可选的，所述步骤(4)包括：将步骤(3)制成的盘条经酸洗去锈及磷化处理后，用拉丝机将盘条进行多道次拉拔加工，最终制得直径为2.40mm的钢丝；拉拔加工的速率为3.0～5.0m/s的、变形量为15～25％；
所述步骤(5)包括：
S51：对步骤(4)拉拔制成的钢丝表面进行脱脂清洗；将脱脂清洗后的钢丝以30～40m/min的速度进入助镀剂溶液中，助镀温度为70～90℃，助镀时间为25～40s；可选的，助镀剂溶液包括以下组分：ZnCl2 50～70g/L、KOH 5～20g/L、NH4Cl 5～20g/L、金属氧化物5～20g/L；
所述金属氧化物为由ZnO和Al2O3组合而成，ZnO与Al2O3的质量比为2:1；
S52：将钢丝表面残留的助镀剂烘干；烘干后浸入盛有锌铝合金镀液的陶瓷镀锅中浸镀，使得钢丝表面生成锌铝合金镀层，控制浸镀时间保证锌铝合金镀层的质量大于310g/m2；
可选的，烘干温度为80～120℃，烘干时间20～30s；
可选的，锌铝合金镀液的制备方法：按照下述比例，即质量比为5％的铝、0.01％的铒、0.02％的锰、0.02％的铬，余量为锌和不可避免的杂质，将纯铝锭(≥99.7％Al)、铒、锰、铬、纯锌锭(≥99.99％Zn)加入至熔化炉，炉温升至650℃-700℃，完全熔化后机械搅拌均匀形成锌铝合金镀液，放置在陶瓷镀锅中500℃-600℃下保温待用。
可选的，所述步骤(6)中镀锌铝合金镀层钢丝经绞制机绞制成绞线，并在一定温度和张力作用下进行预应力处理；可选的，所述温度为190～210℃，所述张力大小为43～46kN，速度为23～25m/min；
所述步骤(7)中预应力处理后的镀锌铝合金镀层钢绞线通过风冷和水冷的方式冷却至室温后采用收线机收线，得到产品。
如下任一所述产品
(1)上述任一方法制备得到的镀锌铝合金镀层钢丝；
(2)(1)所述镀锌铝合金镀层钢丝制成的绞线；
(3)(2)所述的镀锌铝合金镀层钢丝制成的绞线经过预应力处理后得到的预应力处理型镀锌铝合金层钢绞线。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
1、本发明提供的架空导线用芯线材料，利用Mn、Cr、La微量合金化元素优化控制高碳钢的显微组织，使其索氏体含量在92％以上；同时通过优化预应力处理工艺参数，使制备的预应力处理型镀锌铝合金层钢芯线具有优良的力学性能。
2、本发明提供的架空导线用预应力处理型镀锌铝合金层钢芯线材料的抗拉强度≥2070MPa，伸长率≥4.5％，扭转次数≥15次，1％伸长时的应力≥1630MPa，镀锌铝合金层质量≥310g/m2。
3、本发明提供的架空导线用预应力处理型镀锌铝合金层钢绞线的耐腐蚀性能是现有镀锌钢绞线性能的10倍以上。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
锌铝合金镀液的制备方法：按照下述比例，即质量比为5％的铝、0.01％的铒、0.02％的锰、0.02％的铬，余量为锌和不可避免的杂质，将纯铝锭(≥99.7％Al)、铒、锰、铬、纯锌锭(≥99.99％Zn)加入至熔化炉，炉温升至700℃，完全熔化后机械搅拌均匀形成锌铝合金镀液，放置在陶瓷镀锅中600℃下保温待用。
实施例1
一种架空导线用芯线材料，其成分按质量百分比计为：C：0.78％，Si：0.10％，Mn：0.60％，P：0.01％，S：0.005％，Cr：0.10％，Ni：0.005％，Cu：0.005％，La：0.08％，余量为Fe和不可避免的其他杂质。
上述芯线的制备和加工工艺，包括如下步骤：
(1)原料准备及真空冶炼：将原料经150℃干燥处理2.0h；在1250℃真空熔炼炉中，待铁熔化后加入其它元素，将其全部熔化；
(2)电渣精炼、重熔：在1200℃下精炼1.0h，浇注成电渣锭；将电渣锭进行电渣重熔，经过装炉、引弧造渣、冶炼、补缩、冷却得钢坯锭；
(3)高温煅烧、热轧成型：将步骤(2)中得到的钢坯锭经1200℃保温1.0h后锻造，把方坯热轧成
Figure BDA0003100080240000071
盘条，始锻温度1050℃，终锻温度950℃；盘条吐丝温度控制在750℃；盘条冷却速度控制在10℃/s，冷却至600℃，并保持30s后空冷至室温；
(4)拉拔处理：将盘条经酸洗去锈及磷化处理后，以3.0m/s的速率、25％的变形量，用拉丝机将盘条进行多道次拉拔加工，制得直径为2.42mm的钢丝；
(5)热镀锌铝合金层：利用超声波清洗槽对拉拔制成的钢丝表面进行脱脂清洗；将钢丝以40m/min的速度进入助镀剂溶液中，助镀温度为70℃，助镀时间为25s。助镀剂溶液包括以下组分：ZnCl2 50g/L、NH4OH 15g/L、NH4Cl 10g/L、金属氧化物(由ZnO和Al2O3组合而成，ZnO与Al2O3的质量份数比为2:1)10g/L。将钢丝表面残留的助镀剂烘干，烘干温度为80℃，烘干时间30s；烘干后立即浸入盛有锌铝合金镀液的陶瓷镀锅中浸镀，使得钢丝表面生成镀锌铝合金层，控制浸镀时间使镀锌铝合金层质量为312g/m2。
(6)绞制及预应力处理：将7股镀锌铝合金层钢丝在绞制机上绞制成镀锌铝合金层钢绞线，捻距为139mm，捻向为右向。将得到的镀锌铝合金层钢绞线在190℃、46kN的张力作用下进行预应力处理，速度为23m/min；
(7)收线、成品：将预应力处理后的镀锌铝合金层钢绞线通过风冷和水冷的方式冷却至室温，采用梅花收线机收线，得到最终产品。
实施例2
一种架空导线用芯线材料，其成分按质量百分比计为：C：0.80％，Si：0.15％，Mn：0.63％，P：0.011％，S：0.005％，Cr：0.15％，Ni：0.003％，Cu：0.003％，La：0.10％，余量为Fe和不可避免的其他杂质。
上述芯线的制备和加工工艺，包括如下步骤：
(1)原料准备及真空冶炼：将原料经100℃干燥处理3.0h；在1100℃真空熔炼炉中，待铁熔化后加入其它元素，将其全部熔化；
(2)电渣精炼、重熔：在1100℃下精炼2.0h，浇注成电渣锭；将电渣锭进行电渣重熔，经过装炉、引弧造渣、冶炼、补缩、冷却得钢坯锭；
(3)高温煅烧、热轧成型：将步骤(2)中得到的钢坯锭经1200℃保温1.0h后锻造，把方坯热轧成
Figure BDA0003100080240000081
盘条，始锻温度1000℃，终锻温度850℃；盘条吐丝温度控制在700℃；盘条冷却速度控制在6℃/s，冷却至500℃，并保持60s后空冷至室温；
(4)拉拔处理：将盘条经酸洗去锈及磷化处理后，以5.0m/s的速率、15％的变形量，用拉丝机将盘条进行多道次拉拔加工，制得直径为2.40mm的钢丝；
(5)热镀锌铝合金层：利用超声波清洗槽对拉拔制成的钢丝表面进行脱脂清洗；将钢丝以30m/min的速度进入助镀剂溶液中，助镀温度为90℃，助镀时间为40s。助镀剂溶液包括以下组分：ZnCl2 55g/L、NH4OH 15g/L、NH4Cl 10g/L、金属氧化物10g/L(由ZnO和Al2O3组合而成，ZnO与Al2O3的质量比为2:1)。将钢丝表面残留的助镀剂烘干，烘干温度为120℃，烘干时间20s；烘干后立即浸入盛有锌铝合金镀液的陶瓷镀锅中浸镀，使得钢丝表面生成镀锌铝合金层，控制浸镀时间使镀锌铝合金层质量为313g/m2；
(6)绞制及预应力处理：将7股镀锌铝合金层钢丝在绞制机上绞制成镀锌铝合金层钢绞线，捻距为139mm，捻向为右向。将得到的镀锌铝合金层钢绞线在195℃、45.5kN的张力作用下进行预应力处理，速度为24m/min；
(7)收线、成品：将预应力处理后的镀锌铝合金层钢绞线通过风冷和水冷的方式冷却至室温，采用梅花收线机收线，得到最终产品。
实施例3
一种架空导线用芯线材料，其成分按质量百分比计为：C：0.82％，Si：0.20％，Mn：0.65％，P：0.01％，S：0.005％，Cr：0.18％，Ni：0.002％，Cu：0.003％，La：0.15％，余量为Fe和不可避免的其他杂质。
上述芯线的制备和加工工艺，包括如下步骤：
(1)原料准备及真空冶炼：将原料经120℃干燥处理3.0h；在1200℃真空熔炼炉中，待铁熔化后加入其它元素，将其全部熔化；
(2)电渣精炼、重熔：在1150℃下精炼2.0h，浇注成电渣锭；将电渣锭进行电渣重熔，经过装炉、引弧造渣、冶炼、补缩、冷却得钢坯锭；
(3)高温煅烧、热轧成型：将步骤(2)中得到的钢坯锭经1150℃保温1.5h后锻造，把方坯热轧成
Figure BDA0003100080240000101
盘条，始锻温度1040℃，终锻温度900℃；盘条吐丝温度控制在730℃；盘条冷却速度控制在8℃/s，冷却至550℃，并保持45s后空冷至室温；
(4)拉拔处理：将盘条经酸洗去锈及磷化处理后，以4.0m/s的速率、20％的变形量，用拉丝机将盘条进行多道次拉拔加工，制得直径为2.41mm的钢丝；
(5)热镀锌铝合金层：利用超声波清洗槽对拉拔制成的钢丝表面进行脱脂清洗；将钢丝以35m/min的速度进入助镀剂溶液中，助镀温度为80℃，助镀时间为30s。助镀剂溶液包括以下组分：ZnCl2 60g/L、NH4OH 10g/L、NH4Cl 10g/L、金属氧化物10g/L(由ZnO和Al2O3组合而成，ZnO与Al2O3的质量比为2:1)。将钢丝表面残留的助镀剂烘干，烘干温度为100℃，烘干时间30s；烘干后立即浸入盛有锌铝合金镀液的陶瓷镀锅中浸镀，使得钢丝表面生成镀锌铝合金层，控制浸镀时间使镀锌铝合金层质量为310g/m2；
(6)绞制及预应力处理：将7股镀锌铝合金层钢丝在绞制机上绞制成镀锌铝合金层钢绞线，捻距为139mm，捻向为右向。将得到的镀锌铝合金层钢绞线在200℃、45kN的张力作用下进行预应力处理，速度为25m/min；
(7)收线、成品：将预应力处理后的镀锌铝合金层钢绞线通过风冷和水冷的方式冷却至室温，采用梅花收线机收线，得到最终产品。
实施例4
一种架空导线用芯线材料，其成分按质量百分比计为：C：0.83％，Si：0.25％，Mn：0.70％，P：0.01％，S：0.005％，Cr：0.22％，Ni：0.002％，Cu：0.002％，La：0.20％，余量为Fe和不可避免的其他杂质。
上述芯线的制备和加工工艺，包括如下步骤：
(1)原料准备及真空冶炼：将原料经120℃干燥处理5.0h；在1210℃真空熔炼炉中，待铁熔化后加入其它元素，将其全部熔化；
(2)电渣精炼、重熔：在1180℃下精炼1.5h，浇注成电渣锭；将电渣锭进行电渣重熔，经过装炉、引弧造渣、冶炼、补缩、冷却得钢坯锭；
(3)高温煅烧、热轧成型：将步骤(2)中得到的钢坯锭经1200℃保温1.0h后锻造，把方坯热轧成
Figure BDA0003100080240000111
盘条，始锻温度1040℃，终锻温度880℃；盘条吐丝温度控制在750℃；盘条冷却速度控制在7.5℃/s，冷却至530℃，并保持60s后空冷至室温；
(4)拉拔处理：将盘条经酸洗去锈及磷化处理后，以4.0m/s的速率、22％的变形量，用拉丝机将盘条进行多道次拉拔加工，制得直径为2.41mm的钢丝；
(5)热镀锌铝合金层：利用超声波清洗槽对拉拔制成的钢丝表面进行脱脂清洗；将钢丝以30m/min的速度进入助镀剂溶液中，助镀温度为70℃，助镀时间为36s。助镀剂溶液包括以下组分：ZnCl2 60g/L、NH4OH 15g/L、NH4Cl 8g/L、金属氧化物8g/L(由ZnO和Al2O3组合而成，ZnO与Al2O3的质量比为2:1)。将钢丝表面残留的助镀剂烘干，烘干温度为100℃，烘干时间25s；烘干后立即浸入盛有锌铝合金镀液的陶瓷镀锅中浸镀，使得钢丝表面生成镀锌铝合金层，控制浸镀时间使镀锌铝合金层质量为315g/m2；
(6)绞制及预应力处理：将7股镀锌铝合金层钢丝在绞制机上绞制成镀锌铝合金层钢绞线，捻距为139mm，捻向为右向。将得到的镀锌铝合金层钢绞线在205℃、44.5kN的张力作用下进行预应力处理，速度为24m/min；
(7)收线、成品：将预应力处理后的镀锌铝合金层钢绞线通过风冷和水冷的方式冷却至室温，采用梅花收线机收线，得到最终产品。
实施例5
一种架空导线用芯线材料，其成分按质量百分比计为：C：0.85％，Si：0.30％，Mn：0.75％，P：0.012％，S：0.005％，Cr：0.30％，Ni：0.002％，Cu：0.002％，La：0.30％，余量为Fe和不可避免的其他杂质。
上述芯线的制备和加工工艺，包括如下步骤：
(1)原料准备及真空冶炼：将原料经130℃干燥处理4.0h；在1230℃真空熔炼炉中，待铁熔化后加入其它元素，将其全部熔化；
(2)电渣精炼、重熔：在1180℃下精炼2.0h，浇注成电渣锭；将电渣锭进行电渣重熔，经过装炉、引弧造渣、冶炼、补缩、冷却得钢坯锭；
(3)高温煅烧、热轧成型：将步骤(2)中得到的钢坯锭经1200℃保温1.2h后锻造，把方坯热轧成
Figure BDA0003100080240000121
盘条，始锻温度1050℃，终锻温度900℃；盘条吐丝温度控制在750℃；盘条冷却速度控制在8℃/s，冷却至550℃，并保持50s后空冷至室温；
(4)拉拔处理：将盘条经酸洗去锈及磷化处理后，以5.0m/s的速率、18％的变形量，用拉丝机将盘条进行多道次拉拔加工，制得直径为2.40mm的钢丝；
(5)热镀锌铝合金层：利用超声波清洗槽对拉拔制成的钢丝表面进行脱脂清洗；将钢丝以30m/min的速度进入助镀剂溶液中，助镀温度为70℃，助镀时间为40s。助镀剂溶液包括以下组分：ZnCl2 70g/L、NH4OH 10g/L、NH4Cl 5g/L、金属氧化物5g/L(由ZnO和Al2O3组合而成，ZnO与Al2O3的质量比为2:1)。将钢丝表面残留的助镀剂烘干，烘干温度为120℃，烘干时间22s；烘干后立即浸入盛有锌铝合金镀液的陶瓷镀锅中浸镀，使得钢丝表面生成镀锌铝合金层，控制浸镀时间使镀锌铝合金层质量为313g/m2；
(6)绞制及预应力处理：将7股镀锌铝合金层钢丝在绞制机上绞制成镀锌铝合金层钢绞线，捻距为139mm，捻向为右向。将得到的镀锌铝合金层钢绞线在210℃、43kN的张力作用下进行预应力处理，速度为23m/min；
(7)收线、成品：将预应力处理后的镀锌铝合金层钢绞线通过风冷和水冷的方式冷却至室温，采用梅花收线机收线，得到最终产品。
实验例
对各实施例制得的芯线材料进行性能测试；抗拉强度、伸长率、扭转次数、卷绕、1％伸长时的应力、镀锌铝合金层质量检测按照中华人民共和国国家标准GB/T 3428-2012《架空绞线用镀锌钢线》进行。
测试结果见下表1。
表1：性能测试结果
Figure BDA0003100080240000131
Figure BDA0003100080240000141
由上表可看出，本发明所提供的架空导线用预应力处理型镀锌铝合金层钢线材料具有优良的力学性能，抗拉强度≥2070MPa，伸长率≥4.5％，扭转次数≥15次，1％伸长时的应力≥1630MPa，镀锌铝合金层质量≥310g/m2。
与现有镀锌钢绞线相比，本发明的预应力处理型镀锌铝合金层钢绞线的耐腐蚀性能见下表，可见其是现有镀锌钢绞线的10倍以上。
Figure BDA0003100080240000142
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种架空导线用芯线材料，其特征在于，其成分按质量百分比计为：
C：0.78～0.85％，Si：0.10～0.30％，Mn：0.60～0.75％，P≤0.02％，S≤0.02％，Cr：0.10～0.30％，Ni≤0.05％，Cu≤0.05％，La：0.01～0.30％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的架空导线用芯线材料，其特征在于，其成分按质量百分比计为：
C：0.78～0.85％，Si：0.10～0.25％，Mn：0.60～0.70％，P≤0.02％，S≤0.01％，Cr：0.10～0.25％，Ni≤0.02％，Cu≤0.02％，La：0.05～0.30％，余量为Fe。
3.根据权利要求1或2所述的架空导线用芯线材料，其特征在于，其成分按质量百分比计为：
C：0.78％，Si：0.10％，Mn：0.60％，P：0.01％，S：0.005％，Cr：0.10％，Ni：0.005％，Cu：0.005％，La：0.08％，余量为Fe；
或，C：0.80％，Si：0.15％，Mn：0.63％，P：0.011％，S：0.005％，Cr：0.15％，Ni：0.003％，Cu：0.003％，La：0.10％，余量为Fe；
或，C：0.82％，Si：0.20％，Mn：0.65％，P：0.01％，S：0.005％，Cr：0.1 8％，Ni：0.002％，Cu：0.003％，La：0.15％，余量为Fe；
或，C：0.83％，Si：0.25％，Mn：0.70％，P：0.01％，S：0.005％，Cr：0.22％，Ni：0.002％，Cu：0.002％，La：0.20％，余量为Fe；
或，C：0.85％，Si：0.30％，Mn：0.75％，P：0.012％，S：0.005％，Cr：0.30％，Ni：0.002％，Cu：0.002％，La：0.30％，余量为Fe。
4.权利要求1-3任一所述的架空导线用芯线材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)原料准备及真空熔炼；
(2)电渣精炼、重熔；
(3)高温煅烧、热轧成型；
(4)拉拔处理。
5.根据权利要求4所述的架空导线用芯线材料的制备方法，其特征在于，所述方法还包括步骤(5)：将(4)中得到的钢丝热镀锌铝合金层；
(6)预应力处理；(7)收线、成品。
6.根据权利要求4或5所述的架空导线用芯线材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)包括将原料经干燥处理，干燥处理温度为100～150℃，干燥时间为2.0～3.0h；原料干燥后在真空熔炼炉中进行熔炼，熔炼时待铁熔化后再加入其它元素，将其全部熔化并搅拌均匀；可选的，真空熔炼温度1100～1250℃；
所述步骤(2)中电渣精炼包括在1100℃～1200℃下精炼1.0～2.0h；
所述步骤(2)中电渣重熔包括装炉、引弧造渣、冶炼、补缩、冷却处理和制成钢坯锭。
7.根据权利要求4-6任一所述的架空导线用芯线材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：
高温煅烧前在1100～1200℃下保温1.0～2.0h后再热轧成盘条；
始锻温度1000℃～1150℃，终锻温度850～950℃；
可选的，所述盘条的公称直径为φ8.0mm；
盘条吐丝温度控制在700～750℃；
盘条冷却速度控制在6～10℃/s，冷却至500～600℃，并保持30～60s后空冷至室温。
8.根据权利要求4-7任一所述的架空导线用芯线材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：将步骤(3)制成的盘条经酸洗去锈及磷化处理后，用拉丝机将盘条进行多道次拉拔加工，最终制得直径为2.40mm的钢丝；拉拔加工的速率为3.0～5.0m/s的、变形量为15～25％；
所述步骤(5)包括：
S51：对步骤(4)拉拔制成的钢丝表面进行脱脂清洗；将脱脂清洗后的钢丝以30～40m/min的速度进入助镀剂溶液中，助镀温度为70～90℃，助镀时间为25～40s；可选的，助镀剂溶液包括以下组分：ZnCl2 50～70g/L、KOH 5～20g/L、NH4Cl 5～20g/L、金属氧化物5～20g/L；
所述金属氧化物为由ZnO和Al2O3组合而成，ZnO与Al2O3的质量比为2:1；
S52：将钢丝表面残留的助镀剂烘干；烘干后浸入盛有锌铝合金镀液的陶瓷镀锅中浸镀，使得钢丝表面生成锌铝合金镀层，控制浸镀时间保证锌铝合金镀层的质量大于310g/m2；
可选的，烘干温度为80～120℃，烘干时间20～30s；
可选的，锌铝合金镀液的制备方法：按照下述比例，即质量比为5％的铝、0.01％的铒、0.02％的锰、0.02％的铬，余量为锌和不可避免的杂质，将纯铝锭(≥99.7％Al)、铒、锰、铬、纯锌锭(≥99.99％Zn)加入至熔化炉，炉温升至650℃-700℃，完全熔化后机械搅拌均匀形成锌铝合金镀液，放置在陶瓷镀锅中500℃-600℃下保温待用。
9.根据权利要求4-8任一所述的架空导线用芯线材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中镀锌铝合金镀层钢丝经绞制机绞制成绞线，并在一定温度和张力作用下进行预应力处理；可选的，所述温度为190～210℃，所述张力大小为43～46kN，速度为23～25m/min；
所述步骤(7)中预应力处理后的镀锌铝合金镀层钢绞线通过风冷和水冷的方式冷却至室温后采用收线机收线，得到产品。
10.如下任一所述产品：
(1)权利要求5-8中任一方法制备得到的镀锌铝合金镀层钢丝；
(2)(1)所述镀锌铝合金镀层钢丝制成的钢绞线；
(3)(2)所述的镀锌铝合金镀层钢丝制成的绞线经过预应力处理后得到的预应力处理型镀锌铝合金层钢芯线。
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