CN113921164B - 风电耐扭转电缆用高强度铝合金五类导体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风电耐扭转电缆用高强度铝合金五类导体及其制备方法。风电耐扭转电缆用高强度铝合金五类导体，按重量份由以下组份组成：Si:0.35份～0.8份，Fe:0.1份～0.3份，Mg:0.35份～0.8份，B:0.008份～0.04份,Ni:0.006份～0.03份,Ce:0.006份～0.02份,La:0.006份～0.02份,Sc:0.006份～0.015份,单个杂质＜0.03份，杂质总量＜0.1份，余量为铝；所述铝合金五类导体由标称直径为0.50mm的铝合金单丝绞合而成。
Description
技术领域
本发明属于电缆铝合金导体技术领域，特别涉及一种风电耐扭转电缆用高强度铝合金五类导体及其制备方法。
背景技术
风电作为重要的绿色能源，其装机容量将大幅度提升。目前，中国已经成为全球风力发电规模最大、增长最快的市场。2020年，中国新增风电装机容量71.7GW，累计风电装机容量达到281.5GW。预计2021年，中国新增风电装机容量将达65.9GW，累计风电装机容量达291.3GW。降低风电塔筒建设成本，成为推动风电发展的关键因素。耐扭转电缆作为重要的组件之一，其导体基本为铜导体、镀锡铜导体；我国铜资源匮乏，国际铜价高且波动大；铜的密度大，由于塔内耐扭转电缆为垂直安装，电缆的自重会随着本身长度的增长而越来越重，不利于电缆的耐扭转性能。铝合金导体，密度小，价格低，导电性优良，且铝为我国丰富资源，使用铝合金导体替代铜导体制作耐扭转电缆能够很好的实现降本、减重的需求。然而目前市场上的铝合金导体，抗拉强度低，且不能很好的兼顾抗拉强度与延伸性能:抗拉强度大于150Mpa的导体延伸率基本为1%～2%，不利于电缆的耐扭转性能。现有技术所制造的铝合金导体抗拉强度低，且无法兼顾高抗拉强度和延伸的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种通过加入Ni元素并合理配比的Ni元素能够增加铝合金五类导体强度的同时，保持铝合金导体的延展性及硬度，提高铝合金五类导体的抗拉强度的同时兼顾了铝合金五类导体的延伸性及柔韧性，解决了风电耐扭转电缆中以铝合金五类导体替代铜的可能性，实现耐扭转电缆的降本、减重需求的风电耐扭转电缆用高强度铝合金五类导体。本发明的另一目的是提供一种采用超高温热处理方法，消除了高强度铝合金轧制过程的内应力，提高了铝合金线杆的延伸性，进一步的强化了高强度铝合金线杆的拉丝性能，适合稳定工业化生产的风电耐扭转电缆用高强度铝合金五类导体的制备方法。
本发明的技术解决方案是所述风电耐扭转电缆用高强度铝合金五类导体，其特殊之处在于，所述铝合金五类导体按重量份由以下组份组成：
Si:0.35份～0.8份，Fe:0.1份～0.3份，Mg:0.35份～0.8份，B:0.008份～0.04份,Ni:0.006份～0.03份,Ce:0.006份～0.02份,La:0.006份～0.02份,Sc:0.006份～0.015份,单个杂质＜0.03份，杂质总量＜0.1份，余量为铝。；所述铝合金五类导体由标称直径为0.50mm的铝合金单丝绞合而成。
本发明的另一技术解决方案是所述风电耐扭转电缆用高强度铝合金五类导体的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
⑴将设定成分的原料转入熔炼炉熔化及成分调配；将符合设定要求的铝合金溶液经熔铸系统进行处理，后由15辊线杆轧机完成直径9.5mm铝合金线杆的生产；
⑵将铝合金线杆放入箱式加热保温炉内进行热处理；设置温度为600℃～620℃，加热时间为1～3小时，保温时间为6～9小时，保温完成后随炉冷却；
⑶将所述铝合金线杆经拉丝机拉至成直径为0.5mm的铝合金单丝；
⑷将所述铝合金单丝经二次绞合得到铝合金导体；
⑸将所述铝合金导体放入箱式加热保温炉内进行固溶热处理，温度为590℃～620℃，时间为9小时，得到铝合金五类导体。
作为优选：步骤⑷中的二次绞合导体为非紧压圆形导体，单丝直径为0.5mm。
作为优选：步骤⑸所述固溶热处理得到的导体为铝合金五类导体，单丝的抗拉强度≥150Mpa；延伸率≥8%；导电率≥50%IACS。
与现有技术相比，本发明的有益效果:
⑴本发明提高了铝合金五类导体的抗拉强度的同时兼顾了铝合金五类导体的延伸性及柔韧性；解决了风电耐扭转电缆中以铝合金五类导体替代铜的可能性，实现耐扭转电缆的降本、减重的需求。与铜导体相比，载流量相同的情况下，所述高强度铝合金五类导体减重40%以上，成本降低30%以上。
⑵本发明铝合金五类导体熔铸材料中，首次选择加入Ni元素从而发现新的高强度软导体材料，合理配比的Ni元素能够增加铝合金五类导体强度的同时，保持铝合金导体的延展性及硬度。B元素合理配比能够保持良好的导电性能，Ce、La、Sc元素的合理配比能够加强铝合金五类导体的加工性能。
⑶本发明高强度铝合金五类导体的制备方法中，根据本发明所发现的铝合导体材料所制成线杆配套研发出步骤⑵的超高温热处理工艺，在保证导电率的情况下，消除了高强度铝合金轧制过程的内应力，提高了铝合金线杆的延伸性，进一步的强化了高强度铝合金线杆的拉丝性能，适合稳定的工业化生产
⑷本发明高强度铝合金五类导体相较于市面上现有技术的铝合金导体五类导体，抗拉强度获得极大的提高，同时保持延伸率大于8%，大幅提高了铝合金导体的耐弯、耐扭性能。
⑸本发明高强度铝合金五类导体所制造的400mm2单丝直径为0.5mm的线缆，进行10000个周期的-60℃～+60℃条件下1440°常温扭转实验，实验结果无裂纹及扭曲现象,扭转试验完成试进行15min交流电压试验，试验结果未击穿。
⑹本发明高强度铝合金五类导体所制造的400mm2单丝直径为0.5mm的线缆，进行10000个周期的-40℃条件下1440°低温温扭转实验，实验结果无裂纹及扭曲现象，扭转试验完成试进行15min交流电压试验，试验结果未击穿。
实施方式
本发明下面将结合实施例作进一步详述：
实施例
风电耐扭转电缆用高强度铝合金五类导体，所述铝合金五类导体按重量份由以下组份组成：
Si:0.35份～0.8份，Fe:0.1份～0.3份，Mg:0.35份～0.8份，Ni:0.006份～0.03份,单个杂质＜0.03份，杂质总量＜0.1份，余量为铝；所述铝合金五类导体由标称直径为0.50mm的铝合金单丝绞合而成。
风电耐扭转电缆用高强度铝合金五类导体的制备方法，包括以下步骤：
⑴将设定成分的原料转入熔炼炉熔化及成分调配；将符合设定要求的铝合金溶液经熔铸系统进行处理，后由15辊线杆轧机完成直径9.5mm铝合金线杆的生产；
⑵将铝合金线杆放入箱式加热保温炉内进行热处理；设置温度为600℃～620℃，加热时间为1～3小时，保温时间为6～9小时，保温完成后随炉冷却；
⑶将所述铝合金线杆经拉丝机拉至成直径为0.5mm的铝合金单丝；
⑷将所述铝合金单丝经二次绞合得到铝合金导体；所述二次绞合导体为非紧压圆形导体，单丝直径为0.5mm；
⑸将所述铝合金导体放入箱式加热保温炉内进行固溶热处理，温度为590℃～620℃，时间为9小时，得到铝合金五类导体；所述固溶热处理得到的导体为铝合金五类导体，单丝的抗拉强度≥150Mpa；延伸率≥8%；导电率≥50%IACS。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (1)
1.一种风电耐扭转电缆用高强度铝合金五类导体的制备方法，所述铝合金五类导体按重量份由以下组份组成：Si:0.35份～0.8份，Fe:0.1份～0.3份，Mg:0.35份～0.8份，B:0.008份～0.04份,Ni:0.006份～0.03份,Ce:0.006份～0.02份,La:0.006份～0.02份,Sc:0.006份～0.015份,单个杂质＜0.03份，杂质总量＜0.1份，余量为铝；所述铝合金五类导体由标称直径为0.50mm的铝合金单丝绞合而成；包括以下步骤：
步骤⑴将设定成分的原料转入熔炼炉熔化及成分调配；将符合设定要求的铝合金溶液经熔铸系统进行处理，后由15辊线杆轧机完成直径9.5mm铝合金线杆的生产；
步骤⑶将所述铝合金线杆经拉丝机拉至成直径为0.5mm的铝合金单丝；
其特征在于，还包括以下步骤：
步骤⑵将铝合金线杆放入箱式加热保温炉内进行热处理；设置温度为600℃～620℃，加热时间为1～3小时，保温时间为6～9小时，保温完成后随炉冷却，在保证导电率的情况下，消除了高强度铝合金轧制过程的内应力，提高了铝合金线杆的延伸性，进一步的强化了高强度铝合金线杆的拉丝性能；
步骤⑷将所述铝合金单丝经二次绞合得到铝合金导体；二次绞合导体为非紧压圆形导体，单丝直径为0.5mm；
步骤⑸将所述铝合金导体放入箱式加热保温炉内进行固溶热处理，温度为590℃～620℃，时间为9小时，得到铝合金五类导体；所述固溶热处理得到的导体为铝合金五类导体，单丝的抗拉强度≥150Mpa；延伸率≥8％；导电率≥50％IACS。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1518546A (en) * | 1974-10-04 | 1978-07-19 | Pechiney Aluminium | Aluminium alloy electrical conductors and processes for their manufacture |
| CN102332319A (zh) * | 2011-07-28 | 2012-01-25 | 无锡市阳山永安橡塑电器有限公司 | 一种铝合金电缆 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1518546A (en) * | 1974-10-04 | 1978-07-19 | Pechiney Aluminium | Aluminium alloy electrical conductors and processes for their manufacture |
| CN102332319A (zh) * | 2011-07-28 | 2012-01-25 | 无锡市阳山永安橡塑电器有限公司 | 一种铝合金电缆 |
| CN103757485A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-04-30 | 安徽欣意电缆有限公司 | 一种Al-Fe-Cu-Mg铝合金及其制造的低压电缆 |
| CN103757487A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-04-30 | 安徽欣意电缆有限公司 | 一种汽车线用Al-Fe-Mg-Ni铝合金及其线束 |
| CN104299673A (zh) * | 2014-09-15 | 2015-01-21 | 安徽欣意电缆有限公司 | 煤矿电缆用Al-Fe-Mg-Zr铝合金及铝合金电缆及制备方法 |
| CN110534244A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-12-03 | 安徽凌宇电缆科技有限公司 | 海上风力发电用耐寒耐腐阻燃阻水钪铝合金导体低压电缆 |
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