CN113903499B - 一种钢芯高导电率铝绞线及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢芯高导电率铝绞线及其加工方法，包括以下步骤：步骤A、铝锭挑选；步骤B、铝锭融化；步骤C、合金配制；步骤D、在线磁力搅拌：使用磁力搅拌装置对合金液进行搅拌，使其混合均匀；步骤E、成型处理；所述步骤D的磁力搅拌设备包括加料装置、搅拌装置；所述加料装置包括挡料组件、加料组件；通过设置了搅拌装置，使混料桶中的铝液可以更好的进行搅拌，提高铝液和粉末的混合效果；设置了挡料组件，可以更好的使粉末完全填充进第二搅拌叶内部并通过加料组件可以在铝液内部进行添加粉末，使粉末添加之后均匀分布在铝液内部；本发明通过在铝液内部添加粉末并进行更好的搅拌，提高铝液和粉末的混合效果来提高产品的质量。

Description

一种钢芯高导电率铝绞线及其加工方法

技术领域

本发明属于电缆线加工技术领域，尤其是涉及一种钢芯高导电率铝绞线及其加工方法。

背景技术

我国对低能耗导线的研究，开始于20世纪八九十年代。通过对电工铝导体与稀土优化铝的不断深入研究，将硬铝导电率提高了3％。进入2012年之后，国家电网大力发展节能型导线，将重点放在了钢芯高导电率铝绞线、铝合金芯高导电率铝绞线以及中强度全铝合金绞线等产品。研究工作表明，通过合理控制合金元素的种类、含量及配比，采用合理的加工手段及热处理工艺，可以使得合金的细晶强化、加工硬化以及净化晶界的效果显著，从而得到导电率有较大程度提高的硬铝合金。目前已研发的高导电率硬铝导线是由硬铝导体材料制备而得。其导电率为61.5％到63％IACS，高于普通铝导线；其力学性能与普通铝导线基本相同。完全可以代替普通钢芯铝绞线在新建输电线路中使用；

目前，国内市场上的钢芯高导电率铝绞线在加工时由于铝液温度过高会导致难以搅拌的现象，之后温度过高，使用磁力搅拌时磁体虽然可以耐高温但是会由于在高温环境下导致磁力下降，时间久了会对磁力有所影响，从而降低搅拌的效果，并且铝液的粘度过高，是水的几百倍，铝液及其容易粘附在搅拌桶内部，难以进行搅拌所以会导致加入到铝液中的粉末难以混合均匀，从而导致加工产品的质量低下。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种安全可靠，实用性好，产品质量高的钢芯高导电节能导线生产工艺。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种钢芯高导电率铝绞线，以多根镀锌钢线为芯，外部同心绞合多层导电率在61.5％IACS至63％IACS之间的硬铝线，构成的绞线称之为钢芯高导电率铝绞线，该钢芯高导电率铝绞线是由一层或多层高导电率铝线同心绞合在钢芯加强芯外，钢芯可以为一根钢丝，也可由多股钢丝同心绞合。

一种钢芯高导电率铝绞线及其加工方法，包括以下步骤：

步骤A、铝锭挑选；炉前快速抽样原铝锭，分析各厂家不同批次高纯铝锭的铝、铁、硅元素含量，按重量配比，控制铁含量在0.13％以下，硅含量在0.05％以下，铁硅比在2.0～3.5之间，熔炼后不会出现影响铸造性能的β(Al 9 Fe 2 Si 2 )相；

步骤B、铝锭融化：将步骤A挑选后的铝锭投入熔铝炉内进行熔化，铝水温控保持690℃～730℃，不可过烧，使熔铝清洁、均匀、彻底，为后续精炼提供高品质的纯铝水；

步骤C、合金配制：将步骤B的纯铝水注入已加热后的保温炉(精炼炉)，添加合金之前，进行光谱成分分析，确定铝水中各元素成分含量之后，按步骤A配比要求，在熔融的铝液中添加合金添加剂、辅助材料(精炼剂)及精炼保护气体；

步骤D、在线磁力搅拌：在上述步骤C进行精炼之前，开启磁力搅拌装置对合金液进行搅拌，使其混合均匀，采用光谱分析器对铝合金铸锭进行成分光谱分析，根据分析结果增补合金添加剂或冲淡铝液,合金配置尽可能一次性完成，因为合金的增补和冲淡都会破坏铝液表层氧化保护膜，增加铝液吸气的可能；

步骤E、铝杆成型：排出合金液中的气体，采用水平浇铸的方式，控制好冷却水的压力和流量，形成铝合金铸锭；将合格的铝合金铸锭置入铝合金连轧机组轧成铝合金杆；

步骤F、铝线拉制：采用拉丝机将铝合金杆拉成所需的直径，其中拉丝油温控制在60℃以下；

步骤G、铝线绞制：在框绞机上绞合成所述的直径的钢芯高导电率铝绞线。

所述步骤D的磁力搅拌设备包括支柱(1)、设于支柱(1)上方的磁力搅拌驱动件(2)、固定于磁力搅拌驱动件(2)上方的混料桶(3)、设于混料桶(3)内部的第一旋转件(4)、连接于第一旋转件(4)和混料桶(3)顶部的加料装置(7)、连接于第一旋转件(4)并贴在混料桶(3)内壁上的刮料板(5)、连接于第一旋转件(4)的搅拌装置(6)；所述第一旋转件(4)内部设有与第一永磁体(23)配合并被第一永磁体(23)带动进行旋转的第二永磁体(43)；所述搅拌装置(6)包括转动设于刮料板(5)上方的旋转板件(60)、设于旋转板件(60)上的多个转动组件(61)、连接于转动组件(61)并由转动组件(61)驱动进行自转的曲轴(62)、设于曲轴(62)底部并连接在第一旋转件(4)上用于使曲轴(62)旋转的第二旋转件(64)；所述加料装置(7)包括穿设于混料桶(3)和旋转板件(60)并连接于第一旋转件(4)的连接块(73)、固定于混料桶(3)顶部的第三支架(71)、固定于第三支架(71)并穿设于连接块(73)的第三固定件(72)、连接于第三固定件(72)的齿轮箱(74)、连接于齿轮箱(74)并被齿轮箱(74)驱动进行自转的螺旋输送元件(75)、设于螺旋输送元件(75)侧面并挡住连接块(73)内部通道的挡料组件(76)、设于螺旋输送元件(75)下方的加料组件(77)；所述连接块(73)位于旋转板件(60)下方的部分为方形的加料装置(70)；所述加料装置(70)侧面上设有多个跟随加料装置(70)进行旋转对混料桶(3)内部搅拌的第二搅拌叶(701)；所述加料组件(77)设于第二搅拌叶(701)的下方；所述连接块(73)、加料装置(70)和第二搅拌叶(701)内部都设有用来盛放需要添加的粉末的空腔；在使用该设备时，先将精炼剂粉末加入到连接块(73)内部，磁力驱动件(2)带动第一旋转件(4)进行旋转，从而会使连接块(73)进行旋转，连接块(73)通过齿轮箱(74)使螺旋输送元件(75)旋转，将粉末输送到第二搅拌叶(701)最侧面的位置，之后会通过挡料组件(76)使粉末逐级添加，每个第二搅拌叶(701)内部都装满粉末，之后再将铝融熔的铝液加入到混料桶(3)中，然后连接块(73)的旋转会通过加料装置(70)和第二搅拌叶(701)对其进行搅拌，并在搅拌的同时通过加料组件(77)向铝液中添加粉末，之后第一旋转件(4)会带动曲轴(62)进行绕着加料装置(70)公转，旋转板件(60)会随着加料装置(70)一起转动，曲轴(62)也会对混料桶(3)内部进行搅拌，之后第二杆件(52)随着第一旋转件(4)和旋转板件(60)一起进行转动，之后刮壁板(51)会不断的刮到混料桶(3)的内壁；通过在混料桶内部设置第一旋转件与第一永磁体配合进行转动，从而避免转轴连通在混料桶内部，之后转轴温度过高导致电机无法连接的现象，从而可以更好的保证混料桶内部的封闭性，更好的进行设备的工作，通过第一杆件和刮底板的设置可以对混料桶的底面进行搅拌，避免出现搅拌的死角，由于铝液的粘度很大，很难进行流动，所以铝液会很容易的粘附在混料桶的内壁上，通过刮壁板一直贴在混料桶的内壁上可以避免这种情况，从而使更多的铝液去与粉末进行混合，从而提高产品的均匀性，之后加料装置旋转，通过加料组件在内部向混料桶中添加粉末，并且第二搅拌叶上下设有多个，可以在不同的位置更好的直接将粉末加入到铝液中，使粉末可以均匀的分布在铝液内部，之后加入进来的铝液迅速被第二搅拌叶以及曲轴搅拌，从而可以更好的对其进行搅拌，使粉末更加均匀的分布在铝液上下的每一个位置，从而增加了搅拌之后合金液内部材料的均匀性，从而更好的提高产品的质量。

进一步的，所述合金添加剂为硼铝、铁剂、稀土合金。

进一步的，所述步骤E中的浇铸温度通过在线温控监测装置进行监测。

进一步的，所述齿轮箱设有多个；所述每个第二搅拌叶处都设有一个齿轮箱；所述齿轮箱内部设有固定于第三固定件的第一斜齿轮、啮合于第一斜齿轮并固定于螺旋输送元件上的第二斜齿轮；所述挡料组件包括转动设于螺旋输送元件上并滑动设在第二搅拌叶内部的第二挡板、设于第二挡板和第二搅拌叶之间的第二弹簧、连接于第二挡板的第四杆件、固定设于加料装置内部两侧位置并位于第二搅拌叶下方的两个第四挡板、滑动设于两个第四挡板中的两个第三挡板、连接于第四杆件通过第二搅拌叶和加料装置连接在第三挡板上的第五杆件；所述第三挡板上设有使第三固定件穿过的避位孔；粉末加入到加料装置中时会第一时间落在第四挡板和第三挡板上方之后第四挡板和第三挡板上方的螺旋输送元件会将粉末输送进入到第二搅拌叶中，可以更好的将粉末输送进入到第二搅拌叶内部，并且当第二搅拌叶中盛放满了之后第四挡板和第三挡板会打开，使粉末落到下一个第三挡板和第四挡板上，之后再次重复同样的原理，从而可以从上往下一次将每个第二搅拌叶内部都充满粉末，从而可以更好的使粉末充进第二搅拌叶中，不会由于粉末直接落到最底部，导致不能保证每个位置都能装满粉末的现象，从而该设置可以更好的保证第二搅拌叶中装入需要与铝液混合的原料，更好的配合加料组件进行内部添加。

进一步的，所述加料组件包括固定设于螺旋输送元件上可以与螺旋输送元件一起进行转动的凸轮、设于凸轮上的轮槽、配合于轮槽进行上下动作的第六杆件、固定于第六杆件的第七杆件、设于第二搅拌叶下方与第七杆件配合的下料管、固定设于第七杆件下方的第四支架、固定于第四支架下方的第五挡板、设在第五挡板上使粉末可以通过到达第五挡板下方的下料口、固定于第五挡板下方的第八杆件、设于第八杆件下方的第七挡板、滑动设在第五挡板下方控制下料口开闭状态的第六挡板、固定设于第六挡板下方的第四固定件、设于第四固定件下方位置并固定于下料管侧壁上的第五固定件、铰接于第四固定件和第五固定件的第二连杆；所述第五挡板、第四支架和第七挡板滑动设于下料管中；螺旋输送元件通过凸轮带动第六杆件进行上下，从而使第五挡板上下运动，第五挡板和第七挡板之间是装满粉末的，之后第五挡板向下运动会在第六挡板的作用下将下料口堵住，之后第五挡板和第七挡板之间是封闭的，之后第七挡板运动到下料管下方，与铝液进行接触，从而可以在第五挡板的作用下将粉末推进铝液中去，从而可以更好的将粉末加入到铝液中，并且加入的位置是位于每个第二搅拌叶下方的下料管的位置，从而可以将粉末在更多的位置加入到铝液中，从而加速了铝液和粉末的融合速度，之后粉末被推进到铝液中，可以使粉末可以更好的加入到高粘度的铝液中，不会出现铝液浓度过大，无法进行添加的现象，之后粉末添加是在第二搅拌叶进行旋转的过程，会在第二搅拌叶所在的那一层铝液中均匀加入粉末，从而可以使粉末在还没有搅拌之前均匀的分布在铝液中，之后螺旋输送元件会将粉末进行输送，可以实现每当有粉末加入到铝液中就会有粉末再螺旋输送元件的作用下输送到下料管上方，实现粉末添加的连续性，更好的保证粉末添加进铝液中，之后进行搅拌时可以更好的快速搅拌完成使铝液中的粉末可以更加的均匀分布，增加最后得到的合金溶液的均匀程度，从而提高产品质量。

进一步的，所述转动组件包括固定设于混料桶内壁上的第二固定件、固定于第二固定件的第一内齿轮、转动设于旋转板件上并啮合于第一内齿轮的第一齿轮；固定设于旋转板件上方的第二支架、设于第二支架下方并固定于第二支架的第二内齿轮、啮合于第二内齿轮的第二齿轮；所述曲轴固定设于第二齿轮上；所述曲轴穿设于第一齿轮；所述曲轴的上下两端是处于同一竖直线上的；所述曲轴上设有多个第一搅拌叶；通过转动组件可以使加料装置带动旋转板件旋转时带动曲轴绕着加料装置进行公转的同时还会绕着第一齿轮的中线轴线进行公转，之后曲轴还会进行自转，从而可以使曲轴处于多个转动轨迹上，并且曲轴的形状中间是曲形的，可以进一步的增加曲轴对混料桶内部进行搅拌的程度，减少搅拌死角的同时通过第一搅拌叶提高搅拌效果，使铝液更好的被搅拌混合，从而进一步的提高粉末和铝液的混合效果，使加料组件处加入进来的粉末迅速被解被搅拌混合，从而使粉末更好的均匀分布在铝液中，进一步的提高产品的质量。

综上所述，本发明通过设置了加料装置，可以更加均匀的向混料桶中的铝液添加粉末，从而可以更好的使铝液和粉末混合的更加均匀，增加了产品密度的均匀性，提升了产品质量；设置了搅拌装置，使搅拌的效果进一步提高；设置了刮料板，防止铝液粘附在混料桶的内壁上，使全部铝液可以更好的进行流动，从而更好的进行搅拌。

所述高导铝液精炼配合实验室对试制的各炉次铝水采样，将后续符合要求的铝杆-硬铝线-成品铝线对应试样的光谱检测结果采用回归统计分析，分析结果用于重新定义63％IACS高导专用试块元素的含量上限值，制备专用“砝码”标样，提高了试验结果的精准可靠性。

所述铝线拉制配模，通过对滑动系数τ、拉拔的安全系数K、以及拉丝模材质、拉丝模压缩角和定径区长度等的调整，并通过适当减少配模道次，降低拉丝速度，增加拉丝延伸形变量，确保安全(不断线)顺利(能连续)拉线，确保拉线光洁无毛刺，有效提升各道次抗拉强度增量和拉制单线的机械强度。

所述绞制过程对绞线机气动张力和预扭角度的控制，对绞制节径比的调整，有效保证钢芯高导电率铝绞线绞合紧密，不出现松股、蛇形和对导线电阻的负影响。

所述绞线绕盘时及成品包装时对导线的防护技术，大截面导线采用宽度为导线直径1.5～2倍的牛皮纸垫层，防止层间、圈间摩损；包装采用可回收、可降解的珍珠棉+竹片帘进行防护。

附图说明

图1为本发明的第一中心剖视结构示意图；

图2为本发明图1中A的放大图；

图3为本发明的第二中心剖视结构示意图；

图4为本发明图3中B的放大图；

图5为本发明图3中C的放大图；

图6为本发明图3中D的放大图；

图7为本发明图3中E的放大图；

图8为本发明图4中F的放大图；

图9为本发明整体的结构示意图；

图10为本发明中转动组件的结构示意图；

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1-10所示，一种钢芯高导电率铝绞线，以多根镀锌钢线为芯，外部同心绞合多层导电率在61.5％IACS至63％IACS之间的硬铝线，构成的绞线称之为钢芯高导电率铝绞线，该钢芯高导电率铝绞线是由一层或多层高导电率铝线同心绞合在钢芯加强芯外，钢芯可以为一根钢丝，也可由多股钢丝同心绞合。

一种钢芯高导电率铝绞线及其加工方法，包括以下步骤：

步骤A、铝锭挑选；炉前快速抽样原铝锭，分析各厂家不同批次高纯铝锭的铝、铁、硅元素含量，按重量配比，控制铁含量在0.13％以下，硅含量在0.05％以下，铁硅比在2.0～3.5之间，熔炼后不会出现影响铸造性能的β(Al 9 Fe 2 Si 2 )相；

步骤B、铝锭融化：将步骤A挑选后的铝锭投入熔铝炉内进行熔化，铝水温控保持690℃～730℃，不可过烧，使熔铝清洁、均匀、彻底，为后续精炼提供高品质的纯铝水；

步骤C、合金配制：将步骤B的纯铝水注入已加热后的保温炉(精炼炉)，添加合金之前，进行光谱成分分析，确定铝水中各元素成分含量之后，按步骤A配比要求，在熔融的铝液中添加合金添加剂、辅助材料(精炼剂)及精炼保护气体；

步骤D、在线磁力搅拌：在上述步骤C进行精炼之前，开启磁力搅拌装置对合金液进行搅拌，使其混合均匀，采用光谱分析仪对铝合金铸锭进行成分光谱分析，根据分析结果增补合金添加剂或冲淡铝液,合金配置尽可能一次性完成，因为合金的增补和冲淡都会破坏铝液表层氧化保护膜，增加铝液吸气的可能；

步骤E、铝杆成型：排出合金液中的气体，采用水平浇铸的方式，控制好冷却水的压力和流量，形成铝合金铸锭；将合格的铝合金铸锭置入铝合金连轧机组轧成铝合金杆；

步骤F、铝线拉制：采用拉丝机将铝合金杆拉成所需的直径，其中拉丝油温控制在60℃以下；

步骤G、铝线绞制：在框绞机上绞合成所述的直径的钢芯高导电率铝绞线。

所述步骤E,浇铸时浇包铝液释放改用铝液重力与浮力自我平衡的均速释放，来替代人工判断液位、手动释放铝液的过程，该浇铸方式与水平浇铸配套，液流平稳，结晶轮铝液不外溢，减少铸条飞边、毛边，铸条平滑饱满；轧制时，对用于高导电率杆的乳化液浓度调配至7.5～8.5，流量适当调小，即可保证润滑性和铝杆的出线温度，保证铝杆的抗拉强度和电阻率双优化。

所述步骤C进行合金配置精炼时，需要注意：

a)当影响导电率的微量元素Ti、V、Cr、Mn的总量大于0.01％时，需向保温炉中的铝液加入硼化剂，硼化剂是以Al-B 3 中间合金形式来加入的，加入量B元素相对于整炉铝水含量控制为0.015％～0.025％，能够将Ti、V、Cr、Mn总量减少至0.004～0.002％，但硼化剂不可多加，会增加材料的脆性；

b)当铝中硅的含量大于0.06％，可以进行混合稀土Al-10RE优化处理,加入稀土Ce、La元素量相对于整炉铝水含量控制为0.015％～0.025％，以消除铝中杂质元素的有害作用和起细化晶粒等变质作用，对导电率和塑性都有利(通过多次观察，加入混合稀土之后，B元素与杂质反应能力加强，影响电阻的V元素有波动下降的趋势，影响脆性的Ga元素也略有下降)；

c)铝液的吸气程度与铝液的温度和保温时间有直接(正比)关系，铝液温度在任何时间内都≤760℃，精炼后静置40～60分钟。

所述步骤C，进一步的为准确制定某一型号的高导电率铝的元素配比，进行光谱分析时需要采用特定的标样作为标称“砝码”，此标样的各主要成分的参考值被输入计算机标样数据库，生成的坐标轴曲线图谱可用于更加精准地判断每一份该型号高导电率铝试样，进而衡量成分差距，为生产加工提供依据，标样数据库中的元素成分参考值的由来，是对众多符合要求的成品高导电率铝线进行溯源，将一一对应的精炼铝光谱报告中的成分回归统计分析而得出，增加了试验结果的精准可靠性。

所述步骤F铝线拉制选用人造金刚石聚晶拉丝模具或纳米涂层的硬合金模，此类拉丝模硬度好，抗冲击能力好，能耐受长时间的摩擦，磨损度小，不会造成拉丝线径因扩孔问题而不标准；其表层具有各向同性，拉制时对铝线抛光均匀细致，避免模孔磨损不均匀和不圆整造成的择优磨损现象。

更进一步的，所述步骤F铝线拉制过程，对拉丝模的压缩区角度、定径长度进行了严格的调整：

a)压缩角(拉丝模进线喇叭口角度的一半)控制在40°～45°，不宜过大或过小，过大则会缩短变形区长度，增加变形速率，加速摩擦生热，瞬间大热量会造成拉丝油蒸发变质，影响拉丝效果和电气性能，质地较软的铝线表面会出现凹凸、裂纹刮痕和椭圆现象；过小则会延长变形区长度，减小了拉丝油润滑间隙，摩擦力加大，无用功增加，也会产生大热量，同样也会影响拉丝质量，造成铝线易断或收缩。

b)定径区长度的控制为定径口径的1～1.5倍，过长则增加拉线摩擦力，容易断线或缩线；过短则拉不到精准的线材外径和稳定的截面，并会对模口造成磨损。

更进一步的，所述步骤F铝线拉制过程，对拉拔的安全系数K进行控制，安全系数K为铝线抗拉强度与拉丝模出口处拉伸应力的比值，拉制线径为1.5mm～4.8mm的架空导线常用铝线时K值应控制在1.4～1.8之间，既可以保证不发生K值过小时“过拉”拉细或断头，又可以保证不发生K值过大时没充分利用金属塑性而增加拉拔道次的浪费。

更进一步的，所述步骤F铝线拉制过程，对拉伸速比、拉伸道次和拉丝配模工艺进行研究，适应不同线径的高导电率铝线拉伸形变量和抗拉强度的要求。对拉拔配模道次进行了调整，因为在相同的变形量情况下，每道次抗拉强度增量，高导电率铝线要比普通铝线小，因此在保证滑动系数τ在1.015～1.04的情况下，适当减少拉拔道次，增加其变形量，可以提高其机械强度。

更进一步的，所述步骤F铝线拉制过程，使用三级沉淀拉丝油池+静电离心滤渣+循环冷却系统，保证拉丝环境温度。拉丝润滑油需要采用国标基础油进行配置，其运动粘度为110～130，闪点＞220℃，倾点-10℃左右，浓稠适中,具有优良的抗摩、减摩和抗氧化性能，使铝线光亮、减少铝粉产生。严禁采用低粘度和高粘度油进行勾兑，防止高温作业时轻重组分分离，破坏拉丝油分子链和晶体结构，从而降低了拉丝油活性。

所述步骤G，钢芯高导电率硬铝线的绞制成型

a)气动张力控制(包括单丝线盘满盘、空盘张力一致，绞线牵引力道的控制)，适应形变和延伸更加容易的高导电铝线的绞合。

b)预扭装置的角度的调整，减少因预扭过度而造成的形变、电阻率升高的影响。

c)采用绞线机断线检测装置时各绞笼任一盘线断线时达到低时延判断。

更进一步的，所述步骤G，调整各绞层节径比，使绞线结构更加致密、匀称，降低通电后高频电磁噪声的发生和干扰。构成一种钢芯高导电率铝绞线的钢芯加强芯如为多股钢丝同心绞合时，6根层钢丝节径比控制为18～20，12根层钢丝节径比控制为14～18。

所述步骤G，构成一种钢芯高导电率铝绞线的铝绞线层绞合时，里层(不为最外层的绞线层均统称为里层)节径比控制为12～16，外层节径比控制为10～11.5。

对铝绞线层节径比控制细分如下：

a)如铝绞线层仅一层绞合，节径比控制为10.2～10.8；

b)如铝绞线层有两层绞合，内层节径比控制为12～16(一般为15左右)，外层节径比控制为10～11；

c)如铝绞线层有三层绞合，内层节径比控制为14～16(一般为15左右，不超过16)，中层节径比控制为12～14(一般为接近14)，外层节径比控制为10～11.2(一般为11以内)；

d)如铝绞线层有四层绞合，内层节径比控制为14～16，邻内层节径比控制为13～15，邻外层节径比控制为12～14，外层节径比控制为10～11.5(一般为11以内)。

更进一步的，所述步骤G，绞制过程、绞线绕盘时及成品包装时对导线的防护技术，大截面导线采用宽度为导线直径1.5～2倍的牛皮纸垫层，防止层间、圈间摩损；包装采用可回收、可降解的珍珠棉+竹片帘进行防护。

所述步骤D的磁力搅拌设备包括支柱(1)、设于支柱(1)上方的磁力搅拌驱动件(2)、固定于磁力搅拌驱动件(2)上方的混料桶(3)、设于混料桶(3)内部的第一旋转件(4)、连接于第一旋转件(4)和混料桶(3)顶部的加料装置(7)、连接于第一旋转件(4)并贴在混料桶(3)内壁上的刮料板(5)、连接于第一旋转件(4)的搅拌装置(6)；所述第一旋转件(4)内部设有与第一永磁体(23)配合并被第一永磁体(23)带动进行旋转的第二永磁体(43)；所述搅拌装置(6)包括转动设于刮料板(5)上方的旋转板件(60)、设于旋转板件(60)上的多个转动组件(61)、连接于转动组件(61)并由转动组件(61)驱动进行自转的曲轴(62)、设于曲轴(62)底部并连接在第一旋转件(4)上用于使曲轴(62)旋转的第二旋转件(64)；所述加料装置(7)包括穿设于混料桶(3)和旋转板件(60)并连接于第一旋转件(4)的连接块(73)、固定于混料桶(3)顶部的第三支架(71)、固定于第三支架(71)并穿设于连接块(73)的第三固定件(72)、连接于第三固定件(72)的齿轮箱(74)、连接于齿轮箱(74)并被齿轮箱(74)驱动进行自转的螺旋输送元件(75)、设于螺旋输送元件(75)侧面并挡住连接块(73)内部通道的挡料组件(76)、设于螺旋输送元件(75)下方的加料组件(77)；所述连接块(73)位于旋转板件(60)下方的部分为方形的加料装置(70)；所述加料装置(70)侧面上设有多个跟随加料装置(70)进行旋转对混料桶(3)内部搅拌的第二搅拌叶(701)；所述加料组件(77)设于第二搅拌叶(701)的下方；所述连接块(73)、加料装置(70)和第二搅拌叶(701)内部都设有用来盛放需要添加的粉末的空腔；在使用该设备时，合金锭已经融化之后需要先将精炼剂粉末加入到连接块(73)内部，磁力驱动件(2)带动第一旋转件(4)进行旋转，从而会使连接块(73)进行旋转，连接块(73)通过齿轮箱(74)使螺旋输送元件(75)旋转，将粉末输送到第二搅拌叶(701)最侧面的位置，之后会通过挡料组件(76)使粉末逐级添加，每个第二搅拌叶(701)内部都装满粉末，之后再将铝融熔的铝液加入到混料桶(3)中，然后连接块(73)的旋转会通过加料装置(70)和第二搅拌叶(701)对其进行搅拌，并在搅拌的同时通过加料组件(77)向铝液中添加粉末，之后第一旋转件(4)会带动曲轴(62)进行绕着加料装置(70)公转，旋转板件(60)会随着加料装置(70)一起转动，曲轴(62)也会对混料桶(3)内部进行搅拌，之后第二杆件(52)随着第一旋转件(4)和旋转板件(60)一起进行转动，之后刮壁板(51)会不断的刮到混料桶(3)的内壁。

具体的，所述合金添加剂为硼铝、铁剂、稀土合金。

具体的，所述步骤E中的浇铸温度通过在线温控监测装置进行监测。

具体的，所述齿轮箱74设有多个；所述每个第二搅拌叶701处都设有一个齿轮箱74；所述齿轮箱74内部设有固定于第三固定件72的第一斜齿轮741、啮合于第一斜齿轮741并固定于螺旋输送元件75上的第二斜齿轮742；所述挡料组件76包括转动设于螺旋输送元件75上并滑动设在第二搅拌叶701内部的第二挡板761、设于第二挡板761和第二搅拌叶701之间的第二弹簧762、连接于第二挡板761的第四杆件763、固定设于加料装置70内部两侧位置并位于第二搅拌叶701下方的两个第四挡板766、滑动设于两个第四挡板766中的两个第三挡板765、连接于第四杆件763通过第二搅拌叶701和加料装置70连接在第三挡板765上的第五杆件764；所述第三挡板765上设有使第三固定件72穿过的避位孔；其中，所述加料装置70、连接块73、第二搅拌叶701为一体成型，可以保证内部密封连接于第三固定件72和螺旋输送元件75；所述齿轮箱74内部处于封闭状态防止第一斜齿轮741和第二斜齿轮742上会有粉末容易发生点蚀现象，增加使用寿命；所述加料装置70转动设在第一旋转件4上；所述连接块73转动设于混料桶3顶部；所述连接块73和加料装置70一起旋转；所述第三固定件72固定不动；所述两侧的螺旋输送元件75旋转方向不同将粉末向两侧加料装置70的两侧第二搅拌叶701中进行输送；所述第四挡板766和所述第三挡板765会将加料装置70内部分隔成很多段。

具体的，所述加料组件77包括固定设于螺旋输送元件75上可以与螺旋输送元件75一起进行转动的凸轮771、设于凸轮771上的轮槽772、配合于轮槽772进行上下动作的第六杆件773、固定于第六杆件773的第七杆件774、设于第二搅拌叶701下方与第七杆件774配合的下料管770、固定设于第七杆件774下方的第四支架775、固定于第四支架775下方的第五挡板776、设在第五挡板776上使粉末可以通过到达第五挡板776下方的下料口777、固定于第五挡板776下方的第八杆件7761、设于第八杆件7761下方的第七挡板7771、滑动设在第五挡板776下方控制下料口777开闭状态的第六挡板778、固定设于第六挡板778下方的第四固定件7791、设于第四固定件7791下方位置并固定于下料管770侧壁上的第五固定件7792、铰接于第四固定件7791和第五固定件7792的第二连杆779；所述第五挡板776、第四支架775和第七挡板7771滑动设于下料管770中；其中，所述凸轮771通过轮槽772迫使第六杆件773上下运动；所述第六杆件773通过第七杆件774和第四支架775与所述下料管770的滑动连接进行导向保持位置，保持第六杆件773和轮槽772的配合不受到影响；所述第六杆件773、第七杆件774一体成型；所述下料管770和所述第二搅拌叶701一体成型；所述第七挡板7771、第八杆件7761和第五挡板776一体成型；所述第六杆件773嵌在所述轮槽772中。

具体的，所述转动组件61包括固定设于混料桶3内壁上的第二固定件611、固定于第二固定件611的第一内齿轮612、转动设于旋转板件60上并啮合于第一内齿轮612的第一齿轮613；固定设于旋转板件60上方的第二支架614、设于第二支架614下方并固定于第二支架614的第二内齿轮615、啮合于第二内齿轮615的第二齿轮616；所述曲轴62固定设于第二齿轮616上；所述曲轴62穿设于第一齿轮613；所述曲轴62的上下两端是处于同一竖直线上的；所述曲轴62上设有多个第一搅拌叶63。

具体的，所述生产导电率62.5％IACS高导电率铝线构成的钢芯铝绞线JL3/G1A-630/45-45/7

1.挑选含Fe:0.10％，Si:0.03％的铝锭若干吨，投入熔铝炉熔化，保持铝水温度690℃～730℃；

2.铝水注入保温炉，进行铝液快速光谱分析，得到原铝液的成分含量；

3.向保温炉中投入硼铝、铁剂、稀土合金等添加剂，开启在线磁力搅拌机进行搅拌，添加精炼剂精炼和保温，进行合金液的快速光谱分析，按工艺配比增补、冲淡铝液，整个精炼和保温过程保持在60分钟左右；

4.控制好冷却工艺进行铝坯的浇铸和铝杆的轧制，得到电阻率(20℃)27.25nΩ·m，抗拉强度118～125Mpa，延伸率≥8％的直径9.5mm高导电率铝杆；

5.控制好拉丝油温，冬季在15℃～35℃，夏季在53℃以下，采用LHD-450/13型铝合金拉线机，对铝杆进行拉制成所需线径为4.22mm的单线，配模拉伸道次为7模，平均滑动系数τ为1.018，拉制采用人造金刚石聚晶拉丝模，各道模子压缩角均控制在40°～45°，定径区长度与定径口径之比保证1～1.5，拉拔的安全系数K控制在1.4～1.8之间；

6.采用JLK-720/6+12+18+24+30框绞机，设置好气动张力，调整小幅预扭角进行高导电率钢芯铝绞线的绞制，控制节径比范围：内层15.0～15.5，邻外层12.5～13.5，外层10.2～10.8；

7.绞后单丝平均抗拉强度为173Mpa，抗拉强度极差为13，电阻率(20℃)27.497nΩ·m(相当于62.7％IACS)。

本发明在在国民经济发展中的作用，

高导电率硬铝绞线单价较普通钢芯铝绞线稍高，但是由于导线风荷载降低约10％，塔重可降低约0.5％，减少了杆塔投资，而且采用高导电率铝合金绞线可以压缩走廊宽度，同样降低了初期投资。总体来说，采用高导电率铝合金绞线的初始投资要略高于普通钢芯铝绞线，但是从长远发展来看，其对节能环保、降耗减排意义重大，并且其增加的初始投资成本可在较短的时间内收回；

综合以上分析，新型高导电率硬铝线在新建线路上有很大的利用空间，相比以往的钢芯铝绞线有明显优势，在节省损耗、降低投资、增大传输容量上更具优势，因此值得大力发展并推广使用。以单线导电率为62.5％IACS的新型高导电率硬铝导体材料为例，如用于一条500kV线路中,与同规格常规导线相比，降低线路损耗2.5％，每年每公里线路可节电492kWh，按照全线年损耗3000h计，全线一年创造节能降耗直接效益393.6万元。按供电煤耗360g标煤/(kWh)计算，全线一年将减少标煤消耗0.773万吨，减排二氧化碳约1.12万吨。

本发明的具体工作流程是：先将精炼剂粉末加入到连接块73内部，顺着连接块73到达加料装置70中，之后会集中落在最上方的第四挡板766和第三挡板765上方，之后第一旋转件4进行旋转，从而会使加料装置70进行旋转，连接块73带动旋转会带动螺旋输送元件75随着连接块73一起进行运动，之后第三固定件72是固定位置的，从而第一斜齿轮741也是固定的，螺旋输送元件75跟着连接块73一起运动也就是会使第二斜齿轮742一起进行运动，之后第二斜齿轮742会在第一斜齿轮741的作用下进行自转，之后带动螺旋输送元件75进行自转，螺旋输送元件75将第三挡板765和第四挡板766上方的粉末输送到第二搅拌叶701内部，并持续向第二搅拌叶701中进行输送，输送量越来越多就会使第二搅拌叶701内装满粉末，并还会持续输入，就会使粉末抵在第二挡板761上，之后第二挡板761会受到压力，从而第二挡板761顺着压力的方向进行运动，压缩第二弹簧762，之后第二挡板761会带动第四杆件763一起进行运动，第四杆件763通过第五杆件764带动第三挡板765运动，从而会使两个第三挡板765在第四挡板766处进行向两侧打开，从而会使第三挡板765上方的粉末落到下方去，到达下一个第三挡板765和第四挡板766的上方，之后重复上述的过程，将每个第二搅拌叶701内部都输送满粉末，之后第二搅拌叶701中的粉末还会顺着下料管770到达第五挡板776上方，之后顺着下料口777落到第七挡板7771上方，之后螺旋输送元件75旋转会带动凸轮771进行旋转，凸轮771通过轮槽772带动第六杆件773上下往复运动，之后第六杆件773会带动第七杆件774进行上下往复运动，第七杆件774带动第四支架775进行同样的运动，第四支架775带动第五挡板776、第八杆件7761和第七挡板7771一起进行同样的运动，之后粉末会一起向下，之后第五挡板776向下时还会带动第六挡板778向下进行运动，之后第六挡板778下方的第四固定件7791和第五固定件7792之间的距离会变短，之后第六挡板778会在第二连杆779的作用下进行滑动，之后第六挡板778会挡住下料口777，之后第五挡板776充当了一个密封的推动元件，之后第七挡板7771会脱离下料管770，也就是第七挡板7771到达了下料管770的下方，之后被挡住的第五挡板776会向下将粉末推出去，也就是实现了添加粉末，在添加粉末时下料管770是会继续旋转的；

在第一旋转件4带动加料装置70进行旋转时还会带动第二旋转件64一起进行运动，之后加料装置70上的连接块73会带动旋转板件60一起进行运动，从而旋转板件60和第一旋转件4会同步旋转，之后第二固定件611是固定位置的，从而第二固定件611上的第一内齿轮612位置也是固定的，第一内齿轮612位置不会随着旋转板件60进行变化，之后第一齿轮613会随着旋转板件60一起进行运动，也就是第一齿轮613会绕着加料装置70进行旋转，之后第一齿轮613和第一内齿轮612啮合，第一内齿轮612会进行自转，之后第一内齿轮612自转会带动曲轴62在绕着加料装置70公转的同时还会绕着第一齿轮613的中心轴线进行公转，之后第二支架614会随着旋转板件60一起进行运动，从而第二内齿轮615也是随着旋转板件60一起进行运动的，之后第二齿轮616和第二内齿轮615啮合，会带动曲轴62进行自转，之后曲轴62自转曲轴62上的第一搅拌叶63也会一起进行转动；

需要将混合好的铝液向外排出时可以在混料桶底部设置的出口位置向外排出。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种钢芯高导电率铝绞线的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、铝锭挑选；炉前快速抽样原铝锭，分析各厂家不同批次高纯铝锭的铝、铁、硅元素含量，按重量配比，控制铁含量在0.13%以下，硅含量在0.05%以下，铁硅比在2.0~3.5之间，熔炼后不会出现影响铸造性能的β（Al₉Fe₂Si₂）相；

步骤B、铝锭融化：将步骤A挑选后的铝锭投入熔铝炉内进行熔化，铝水温控保持690℃~730℃，不可过烧，使熔铝清洁、均匀、彻底，为后续精炼提供高品质的纯铝水；

步骤C、合金配制：将步骤B的纯铝水注入已加热后的保温炉，添加合金之前，进行光谱成分分析，确定铝水中各元素成分含量之后，按步骤A配比要求，在熔融的铝液中添加合金添加剂、辅助材料及精炼保护气体；

步骤D、在线磁力搅拌：在上述步骤C进行精炼之前，开启磁力搅拌装置对合金液进行搅拌，使其混合均匀，采用光谱分析器对铝合金铸锭进行成分光谱分析，根据分析结果增补合金添加剂或冲淡铝液,合金配置尽可能一次性完成，因为合金的增补和冲淡都会破坏铝液表层氧化保护膜，增加铝液吸气的可能；

步骤E、铝杆成型：排出合金液中的气体，采用水平浇铸的方式，控制好冷却水的压力和流量，形成铝合金铸锭；将合格的铝合金铸锭置入铝合金连轧机组轧成铝合金杆；

步骤F、铝线拉制：采用拉丝机将铝合金杆拉成所需的直径，其中拉丝油温控制在60℃以下；

步骤G、铝线绞制：在框绞机上绞合成所述的直径的钢芯高导电率铝绞线；

所述步骤D的磁力搅拌设备包括支柱（1）、设于支柱（1）上方的磁力搅拌驱动件（2）、固定于磁力搅拌驱动件（2）上方的混料桶（3）、设于混料桶（3）内部的第一旋转件（4）、连接于第一旋转件（4）和混料桶（3）顶部的加料装置（7）、连接于第一旋转件（4）并贴在混料桶（3）内壁上的刮料板（5）、连接于第一旋转件（4）的搅拌装置（6）；所述第一旋转件（4）内部设有与第一永磁体（23）配合并被第一永磁体（23）带动进行旋转的第二永磁体（43）：

所述搅拌装置（6）包括转动设于刮料板（5）上方的旋转板件（60）、设于旋转板件（60）上的多个转动组件（61）、连接于转动组件（61）并由转动组件（61）驱动进行自转的曲轴（62）、设于曲轴（62）底部并连接在第一旋转件（4）上用于使曲轴（62）旋转的第二旋转件（64）；

所述加料装置（7）包括穿设于混料桶（3）和旋转板件（60）并连接于第一旋转件（4）的连接块（73）、固定于混料桶（3）顶部的第三支架（71）、固定于第三支架（71）并穿设于连接块（73）的第三固定件（72）、连接于第三固定件（72）的齿轮箱（74）、连接于齿轮箱（74）并被齿轮箱（74）驱动进行自转的螺旋输送元件（75）、设于螺旋输送元件（75）侧面并挡住连接块（73）内部通道的挡料组件（76）、设于螺旋输送元件（75）下方的加料组件（77）；

所述加料装置（70）侧面上设有多个跟随加料装置（70）进行旋转对混料桶（3）内部搅拌的第二搅拌叶（701）；所述加料组件（77）设于第二搅拌叶（701）的下方；所述连接块（73）、加料装置（70）和第二搅拌叶（701）内部都设有用来盛放需要添加的粉末的空腔；在使用该设备时，先将精炼剂粉末加入到连接块(73)内部，磁力驱动件 （2）带动第一旋转件（4）进行旋转，从而会使连接块（73）进行旋转，连接块（73）通过齿轮箱（74）使螺旋输送元件（75）旋转，将粉末输送到第二搅拌叶（701）最侧面的位置，之后会通过挡料组件（76）使粉末逐级添加，每个第二搅拌叶（701）内部都装满粉末，之后再将铝融熔的铝液加入到混料桶（3）中，然后连接块（73）的旋转会通过加料装置（70）和第二搅拌叶（701）对其进行搅拌，并在搅拌的同时通过加料组件（77）向铝液中添加粉末，之后第一旋转件（4）会带动曲轴（62）进行绕着加料装置（70）公转，旋转板件（60）会随着加料装置（70）一起转动，曲轴（62）也会对混料桶（3）内部进行搅拌，之后第二杆件（52）随着第一旋转件（4）和旋转板件（60）一起进行转动，之后刮壁板（51）会不断的刮到混料桶（3）的内壁。

2.根据权利要求1所述的一种钢芯高导电率铝绞线的加工方法，其特征在于：所述合金添加剂为硼铝、铁剂、稀土合金。

3.根据权利要求1所述的一种钢芯高导电率铝绞线的加工方法，其特征在于：所述步骤E中的浇铸温度通过在线温控监测装置进行监测。

4.根据权利要求1所述的一种钢芯高导电率铝绞线的加工方法，其特征在于：高导电率硬铝线进行拉制时选择润滑效果良好，浓稠适中的拉丝油。

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