KR100429965B1 - 고강도,고내열알루미늄합금,도전선,가공용전선,및고강도,고내열알루미늄합금의제조방법 - Google Patents

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겐지 미야자끼
도시야 이께다
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스미토모덴키고교가부시키가이샤
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Abstract

인장 강도 및 도전율이 높고 내열성이 우수한 알루미늄 합금을 제공한다.
알루미늄 합금은 지르코늄을 0.28 내지 0.80 중량%, 망간을 0.10 내지 0.80 중량%, 구리를 0.10 내지 0.40 중량% 포함한다. 또한, 규소를 0.16 내지 0.30 중량% 포함하는 것이 바람직하다.
또, 이 알루미늄 합금으로 이루어진 선재를 꼬아서 도전선 또는 가공용 전선으로 할 수도 있다.
알루미늄 합금의 제조 방법은 0.28 내지 0.80 중량%의 지르코늄, 0.10 내지 0.80 중량%의 망간 및 0.10 내지 0.40 중량%의 구리를 포함하고, 나머지가 알루미늄으로 이루어진 원료를 {750 + 227 x (Z - 0.28)}℃ 이상 (여기서, Z는 지르코늄의 함유 중량%의 값이다)의 온도에서 주입하고, 그 후에, 0.1 ℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각함으로써 주조 알루미늄을 형성하는 공정과, 그 주조 알루미늄에 열간 가공을 실시함으로써 1차 알루미늄 합금을 형성하는 공정과, 그 1차 알루미늄 합금에 열처리를 실시함으로써 2차 알루미늄 합금을 형성하는 공정과, 그 2차 알루미늄 합금에 냉간 가공을 실시하는 공정을 포함한다.

Description

고강도, 고내열 알루미늄 합금, 도전선, 가공용 전선, 및 고강도, 고내열 알루미늄 합금의 제조 방법{Aluminium Alloy Having High Strength and Heat-Resistance, Electrically-Conductive Wire, Over-head Electrical Wire, and The Process for The Production of Aluminium Alloy Having High Strength and Heat-Resistance}
본 발명은 알루미늄 합금 및 그의 제조 방법에 관한 것이며, 특히 알루미늄 합금선과 전기용 알루미늄선을 꼬아 만든 도전선에 사용되며, 인장 강도와 도전율이 높고, 내열성이 우수한 알루미늄 합금 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 전력 수송용의 도전선으로서는, 알루미늄의 순도가 99.7% 이상인 전기용 알루미늄 (이하, ECAl이라 한다)을 강선의 주위에 꼬아붙인 도전선 (이하, ACSR이라 한다)과, 알루미늄 합금선의 주위에 ECAl선을 꼬아붙인 알루미늄 도전선이 알려져 있다.
이 알루미늄 도전선이 철탑에 가선될 때에는 큰 장력이 가해진다. 또, 도전선의 도전율이 높을 수록 전력 수송시의 에너지 손실을 감소시킬 수 있다. 이 때문에, 알루미늄 도전선에 있어서는 강도 및 도전율을 일정 수준 이상으로 높일 필요가 있다. 여기서, 알루미늄 도전선을 구성하는 ECAl의 강도 및 도전율은 개선의 여지가 없으며, 그 이상 향상시킬 수 없다. 따라서, 알루미늄 도전선의 강도 및 도전율을 높이기 위해서는, 알루미늄 합금선의 강도와 도전율을 높일 필요가 있다.
또한, 쇼트 등의 사고에 의해 알루미늄 도전선에 대전류가 흐르게 되면, 알루미늄 도전선으로부터 대량의 열이 발생한다. 이 때문에, 사고 등이 있을 때에는, 알루미늄 도전선의 온도가 100oC 이상이 될 때가 있다. 따라서, 알루미늄 도전선에는 실온까지 냉각된 후에도 승온 전의 강도와 같은 정도의 강도 즉, 내열성이 요구된다. 여기서, 알루미늄 도전선을 구성하는 ECAl의 내열성은 개선의 여지가 없다. 그러므로, 알루미늄 도전선이 실용에 제공되기 위해서는 알루미늄 합금선이 높은 내열성을 갖는 것이 필요하게 된다.
이상에서 기술한 바와 같이, 알루미늄 도전선에 사용되는 알루미늄 합금은 고강도, 고내열성 및 고도전율을 가질 필요가 있다.
한편, 알루미늄 도전선은 일반적으로 철탑간에 가선되는 수가 많다. 철탑 사이에 알루미늄 도전선을 가선하면, 이도(弛度)가 생긴다.
여기서, 이도에 대하여 설명한다. 도 4는, 전선을 가선한 철탑을 나타내는 모식도이다. 도 4를 참조하면, 철탑 (101a)는 지지 부분 (107a), (108a), (109a)를, 철탑 (101b)는 지지 부분 (107b), (108b), (109b)를 구비한다. 철탑 (101a), (101b)의 사이에 알루미늄 도전선 (103), (104), (105)가 가선되어 있다. 전선 (103)은 지지 부분 (107a), (107b)에 의해 철탑 (101a), (101b)에 고정되어 있다. 전선 (104), (105)에 대해서도 같다.
이와 같이 가선된 전선에 있어서, 지지 부분(109a), (109b)를 연결하는 직선과, 알루미늄 도전선(105)의 느슨해짐이 가장 큰 부분과의 거리(H)를 이도라 한다.
여기서, 철탑 사이의 거리가 길어졌을 경우에도, 이 이도가 커지지 않아야 할 필요가 있다. 이 때문에, 도전선에 대한 장력을 크게 할 필요가 있다. 장력을 크게 하기 위해서는, 도전선 중의 알루미늄 합금의 강도를 높일 필요가 있다.
또, 이 강도는 전술한 바와 같이, 도전선에 대전류가 흐름으로써 도전선의 온도가 높아지고, 그후에 실온까지 냉각된 후에도 승온 전과 같은 정도의 강도가 요구된다.
즉, 철탑 사이의 거리가 길어졌을 경우에는, 종래보다 알루미늄 합금선의 강도를 높이고, 내열성을 높일 필요가 있다.
이와 같은 고강도 및 고내열성의 알루미늄 합금으로서는, KTAl이 알려져 있으며, 고내열성의 알루미늄 합금으로서는, XTAl 및 ZTAl이 알려져 있다. 이 알루미늄 합금의 특성을 표 1에 나타낸다.
재료 인장 강도 (kgf/mm2) 200 ℃ 인장강도(kgf/mm2) 도전율 (%IACS)
1H 유지후 1000H 유지후
XTAl 17.8 17.5 17.5 58
ZTAl 17.8 17.5 17.5 60
KTAl 26.5 18.0 18.0 55
표 1 중에서, "1H 유지 후"란 시료를 온도 200oC에서 1 시간 유지한 후, 실온까지 냉각한 후의 시료의 인장 강도를 나타낸다. 또한, "1000H 유지 후"란 시료를 온도 200oC에서 1000 시간 유지한 후, 시료를 실온까지 냉각한 후의 시료의 인장 강도를 나타낸다.
또, 표 1에서는, 도전율의 단위로서 "%IACS"를 사용하고 있다. 여기서, %IACS란 저항율이 100 / (58 x X) Ωmm2/ m 임을 나타낸다. 후술하는 실시예의 표2, 4, 5, 7에서도 동일하게 표시한다.
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, KTAl은 특히 강도가 높고, 내열성이 우수한 알루미늄 합금이라 말할 수 있다. 이 KTAl은 일례로서 일본 특개소 제63-293146호 공보에서 나타난 바와 같이, 0.25 내지 0.7 중량%의 지르코늄, 0.10 내지 0.4 중량%의 규소, 0.10 내지 1.0 중량%의 철 및 0.10 내지 0.40 중량%의 구리를 포함하고, 그 나머지가 알루미늄과 불순물로 이루어진 합금이다.
이와 같은 고강도 및 고내열성의 KTAl을 전선에 사용함으로써, 도전선의 이도를 작게 하고, 철탑 사이의 거리를 길게 할 수 있다.
그러나, 근년에는 해협 횡단 등에서 철탑 간의 거리를 점점 길게 하는 것이 요망되고 있다. 따라서, 가선시의 장력을 더욱 크게 할 필요가 있으며, KTAl로서도 강도가 부족한 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, KTAl 이상의 강도를 갖는 알루미늄 합금이 필요하게 된다.
여기서, KTAl보다 강도가 높은 알루미늄 합금으로서는, JIS 호칭 5083 H112, JIS 호칭 6061T6, JIS 호칭 7075T6이 알려져 있다. 그러나, 이 알루미늄 합금은 각각 도전율이 29 %IACS, 43 %IACS, 33 %IACS로 낮으며, 도전용 (50 % IACS 이상) 합금에 적합하지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 고강도, 고내열 및 고전도율의 알루미늄 합금, 도전선 및 가공용 전선을 제공하는데 있다.
도1a, 도1b는 본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금을 사용한 도전선의 모식적인 단면도.
도 2는 본 발명의 알루미늄 합금으로 이루어진 가공 지선(架空地線) 및 가공 송전선(架空 送電線)이 부착된 철탑의 모식도.
도 3은 본 발명의 알루미늄 합금으로 이루어진 트롤리선의 모식도.
도 4는 종래의 철탑에 가선한 전선의 모식도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1, 4 : 도전선2 : ECAl선
3a, 3b, 5a, 5b, 5c : 알루미늄 합금선11 : 가공지선
12 : 철탑13 : 가공 송전선
14 : 애자21 : 트롤리선
22 : 전원23 : 레일
24 : 전차25 : 펜타그래프
본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금은, 인장 강도가 28 kgf / mm2이상이고, 도전율이 50 %IACS 이상이며, 온도 180 ℃에서 400 시간의 열 이력(熱履歷)이 있은 후의 인장 강도가 열 이력 전의 인장 강도의 90% 이상임을 특징으로 하는 것이다.
이와 같은 고강도·고내열 알루미늄 합금에 있어서는, 인장 강도가 28 kgf/mm2이기 때문에, 도전선으로서 사용할 경우, 종래보다 높은 장력으로 가선할 수 있다. 따라서, 도전선의 이도를 적게 할 수 있고, 도전선을 지지하는 철탑 사이의 거리를 길게 할 수 있다.
또, 온도 180 ℃에서 400 시간의 열 이력이 있은 후의 인장 강도가 열 이력 전의 인장 강도의 90% 이상이다. 여기서, 온도 180 ℃에서 400 시간 열 이력을 실시한다는 것은, 온도 150 ℃에서 36 년간 열 이력을 실시한 것에 필적한다. 따라서, 본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금을 도전선으로 사용할 경우에는, 장기간의 열 이력에 견딜 수 있으며, 장기간의 사용이 가능하다.
또한, 도전율이 50 %IACS 이상이라는 것은 저항율이 1/29 Ω·mm2/m 이하임을 나타낸다. 따라서, 송전시의 발열에 의한 에너지 손실을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금은 인장 강도가 28kgf/mm2이상이고, 열전도율이 200 W/ m·k 이상이며, 온도 180 ℃에서 400 시간 열 이력이 있은 후의 인장 강도가 열 이력 전의 인장 강도의 90% 이상임을 특징으로 하는 것이다. 여기서, 열전도율은 도전율에 비례하고, 열전도율이 200 W/m·K 이상이라는 것은, 도전율이 50 %IACS 이상이라는 것과 대응한다.
이와 같은 고강도·고내열 알루미늄 합금에 있어서는, 고강도, 고내열성 및 고열전도성이 요구되는 부재에 응용할 수 있다. 예를 들면, 수송 기기 등의 부재에서는 엔진 블럭, 엔진 헤드, 라지에이터 등을 들 수 있다.
이와 같이, 수송 기기의 부재에 본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금을 적용함으로써, 종래 이 부재가 철 합금으로 구성되어 있던 경우에 비교하여, 수송 기기의 대폭적인 경량화를 도모할 수 있다.
본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금은 0.28 내지 0.80 중량%의 지르코늄, 0.10 내지 0.80 중량%의 망간, 0.10 내지 0.40 중량%의 구리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금은 규소를 0.16 내지 0.30 중량 % 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금은 망간 대신 바나듐, 코발트, 크롬 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1 종을 0.10 내지 0.30 중량% 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금은, 바나듐, 코발트, 크롬 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 0.10 내지 0.30 중량% 포함하는 것이 바람직하다.
이들 원소의 작용에 대하여, 아래에 설명한다.
먼저, 지르코늄에 대하여 설명한다. 지르코늄은 소정 범위 크기의 Al3Zr의 석출물 또는 정출물(晶出物)을 형성하여, 알루미늄 합금 중에 분산했을 때에 내열성을 향상시키는 것으로 생각된다. 여기서, 석출물이란 정출물을 핵으로 하여 열처리에 의해 성장한 것도 포함한다. 여기서, 지르코늄의 함유율이 0.28 중량% 미만이면, 내열성을 향상시키는 Al3Zr의 석출물 및 정출물의 양을 충분히 확보하지 못하기 때문에, 내열성을 향상시킬 수 없다. 또한, 지르코늄의 함유율이 0.8 중량%를 초과하면, 통상의 주조 속도로는 냉각 과정에서, Al3Zr이 큰 덩어리가 되어 정출하여, 알루미늄 합금 중에 분산하지 않는다. 이 때문에, 알루미늄 합금의 내열성이 저하한다. 지르코늄의 함유율이 0.80 중량%를 초과할 경우에는, 내열성을 향상시키기 위해 아토마이즈 등의 분말 야금적 수단에 의해 Al3Zr의 정출물을 분산시킬 필요가 있다. 단, 이와 같은 수단을 사용하면, 제조 비용이 높아질 것으로 예상된다. 그러므로, 지르코늄의 함유율은 0.28 내지 0.80 중량%의 범위내에 있는 것이 바람직하다.
또한, 지르코늄의 함유율이 0.50 중량% 이하가 되면, 지르코늄을 포함하는 알루미늄 합금의 액상선 온도는 810 ℃ 이하가 된다. 여기서, 일반적인 알루미늄 합금의 주조 설비는 온도 850 ℃까지 견디게 설계되어 있는 것이 많다. 이 때문에, 지르코늄의 함유율이 0.50 중량% 이하이면, 일반적인 알루미늄 합금의 주조 설비로 본 발명의 알루미늄 합금을 제조할 수 있다. 이 때문에, 지르코늄의 함유율은 0.28 내지 0.50 중량%의 범위내에 있는 것이 가장 바람직하다.
다음에, 구리에 대하여 설명한다. 구리는 알루미늄 합금에 첨가됨으로써, 알루미늄 합금의 실온에서의 인장 강도를 증가시키는 역할을 한다. 구리의 함유율이 0.1 중량% 미만이면, 알루미늄 합금의 실온에서의 인장 강도의 증가 효과가 작다. 구리의 함유율이 0.4 중량%를 초과하면, 실온에서의 인장 강도가 증가하지만, 내식성 및 내열성이 저하한다. 이 때문에, 구리의 함유율은 0.10 내지 0.40 중량%의 범위 내인 것이 바람직하다.
다음에, 망간에 대하여 설명한다. 망간은 구리와 동일하게 알루미늄 합금의 실온에서의 인장 강도의 증대를 가져오지만, 내열성을 향상시키는 역할도 크다. 먼저 나타낸 바와 같이, 구리는 알루미늄 합금의 실온에서의 인장 강도를 증대시킨다. 한편 구리의 첨가량이 증가하면, 알루미늄 합금의 내열성이 저하한다. 이것을 보충하기 위하여 지르코늄을 증가시키는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 지르코늄을 증가시키면, 상술한 이유 때문에 아토마이즈 등의 분말 야금적인 수단이 필요하게 된다. 이 때문에, 제조 비용이 높아지고, 제조가 어려워진다. 따라서, 망간을 알루미늄 합금에 첨가함으로써, 지르코늄의 첨가량을 증가시키지 않고 내열성을 향상시킬 수 있다.
단, 망간의 함유율이 0.1 중량% 미만이면, 내열성 향상의 효과가 작다. 또, 망간의 함유율이 0.8 중량%를 초과하면, 도전율이 50 %IACS를 밑돌 가능성이 있다. 따라서, 망간의 함유율은 0.10 내지 0.80 중량%의 범위내에 있는 것이 바람직하다.
또한, 망간과 유사한 효과를 가져오는 것으로서, 크롬, 바나듐, 코발트 및몰리브덴이 있다. 단, 이들 원소를 알루미늄 합금에 첨가하면 도전율이 대폭 저하하기 때문에, 이들 원소의 함유율의 총계가 0.1 내지 0.3 중량% 범위내에 있는 것이 바람직하다.
다음에, 규소에 대하여 설명한다. 규소는 Al3Zr의 석출시 핵이 되는 작용을 한다. 즉, 알루미늄 합금에 열처리를 실시했을 경우, 알루미늄 합금에 규소가 분산되어 포함되어 있으면, 규소를 핵으로 하여 Al3Zr의 석출이 분산하여 일어난다. 이 때문에, Al3Zr의 석출물은 넓게 알루미늄 합금 중에 분산하므로, 알루미늄 합금의 내열성이 향상된다.
단, 규소의 함유율이 0.16 중량% 미만이면, 상술한 바와 같은 작용을 하기에 충분한 양이라 할 수 없다. 또, 규소의 함유율이 0.3 중량%를 초과하면, 알루미늄 합금의 도전율이 50 %IACS를 밑돌 가능성이 있다. 따라서, 규소의 함유율은 0.16 내지 0.30 중량%의 범위내에 있는 것이 바람직하다.
또, 냉간 가공의 비율과 비교하여, 열간 가공의 비율이 많은 경우에는, Al3Zr의 석출량도 많아진다. 여기서, 규소가 많이 포함되면, 상술한 바와 같은 작용에 의해 알루미늄 합금의 내열성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 열간 가공의 비율이 큰 경우에는, 규소의 함유율을 0.16 내지 0.30 중량%의 범위내에서 넉넉하게 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 알루미늄 합금을 꼬아서 연선 구조로 한 도전선을 사용할 수 있다. 또한, 이 도전선을 가공(架空)용 전선으로 사용할 수 있다. 이와 같이 구성된 도전선, 가공용 전선은 고강도, 고내열성이기 때문에, 큰 장력으로 가선할 수 있고, 이도를 작게 할 수 있다.
본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금의 제조 방법에 있어서는, 0.28 내지 0.80 중량%의 지르코늄을 포함하고, 0.10 내지 0.80 중량%의 망간을 포함하며, 0.10 내지 0.40 중량%의 구리를 포함하며, 그 나머지가 알루미늄으로 이루어진 원료를 ｛750+227x(Z-0.28)｝℃ 이상 (Z는 지르코늄의 함유 중량%의 값이다)의 온도에서 주조하고, 그 후, 0.1 ℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각함으로써, 주조 알루미늄을 형성한다. 다음에, 그 주조 알루미늄에 열간 가공을 실시함으로써, 1차 알루미늄 합금을 형성한다. 이어서, 그 1차 알루미늄 합금에 열처리를 실시함으로써, 2차 알루미늄 합금을 형성한다. 다음에, 그 2차 알루미늄 합금에 냉간 가공을 실시한다. 이 냉간 가공의 공정은 생략할 수도 있다. 또, 1차 알루미늄 합금에 열처리를 실시하기 전에 냉간 가공을 실시하여도 좋다.
또, 원료는 0.16 내지 0.30 중량%의 규소를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 원료는 망간 대신 바나듐, 크롬, 몰리브덴 및 코발트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1 종을 0.10 내지 0.30 중량% 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 원료는 바나듐, 크롬, 몰리브덴 및 코발트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1 종을 0.10 내지 0.30 중량% 포함하는 것이 바람직하다.
더욱이, 열처리는 온도 320 ℃ 이상 390 ℃ 이하의 분위기 중에서, 30 내지 300 시간 실시하는 것이 바람직하다.
이와 같은 방법으로 제조된 알루미늄 합금은 0.28 내지 0.80 중량%의 지르코늄, 0.10 내지 0.80 중량%의 망간, 0.10 내지 0.40 중량%의 구리를 포함한다. 또, 알루미늄 합금은 0.16 내지 0.30 중량%의 규소를 포함한다. 또, 알루미늄 합금은, 망간 대신에 또는 추가하여, 바나듐, 코발트, 크롬 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1 종을 0.1 내지 0.3 중량% 포함한다. 이 때문에, 강도, 도전율이 높고, 내열성이 우수한 알루미늄 합금을 제공할 수 있다.
또, 주조 온도는 ｛750+227x(Z-0.28)} ℃ 이상이다. 여기서, Z는 지르코늄의 함유 중량%의 값을 나타낸다. 이 식은 지르코늄의 액상선을 나타내는 식에 대단히 가까운 것이다. 따라서, 이 식으로 표시되는 온도보다 낮은 온도에서 주조를 시작하면, 주조 전에 Al3Zr이 정출하여, 용탕(溶湯) 중에 지르코늄의 양이 감소하므로 알루미늄 합금의 내열성이 손상된다.
또, 주조된 후의 냉각 속도는 0.1 ℃/s 이상이다. 이 때문에, 정출물(Al3Zr)이 크게 성장하는 것이 억제되어, 알루미늄 합금의 내열성을 높일 수 있다.
또, 이 열처리는 온도 320 ℃ 이상 390 ℃ 이하의 분위기 중에서 30 내지 300 시간 실시하는 것이 바람직하다.
이와 같은 온도 및 시간의 범위내에서는, 내열성을 가장 효과적으로 발휘할 수 있는 크기의 Al3Zr이 석출(정출물을 핵으로 하여 석출하는 경우도 포함)한다. 따라서, 알루미늄 합금의 내열성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금을 사용한 예에 대하여, 아래에 설명한다.
도 1a를 참조하면, 도전선 (1)은 ECAl선(2)와, 알루미늄 합금선(3a),(3b)를 구비하고 있다. 알루미늄 합금선 (3a),(3b)는 본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금으로 이루어진다. 도전선 (1)은, 알루미늄 합금선 (3a)를 중심으로 하고 알루미늄 합금선(3b) 및 그 외측에 ECAl선 (2)를 꼬아맞춘, 동심(同心) 연선 구조로 되어 있다.
도 1b를 참조하면, 도전선(4)는 알루미늄 합금선 (5a),(5b),(5c)를 구비하고 있다. 알루미늄 합금선 (5a),(5b),(5c)는 본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금으로 이루어진다. 도전선 (4)는, 알루미늄 합금선(5a)를 중심으로 하고, 알루미늄 합금선 (5b) 및 그 외측에 알루미늄 합금선 (5c)를 꼬아붙인 동심 연선 구조로 되어 있다.
이와 같이 구성된 도전선 (1),(4)는, 본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금 (인장 강도 28 kgf/mm2이상)으로 이루어진 선재를 구비하고 있다. 이 때문에, 종래의 KTAl (인장 강도 26.5 kgf/mm2)를 사용한 도전선에 비하여, 높은 인장 강도를 가진다.
도 2를 참조하면, 철탑 (12)에 가공 지선 (11)이 부착되어 있다. 이 때문에, 가공 지선 (11)과 철탑(12)는 전기적으로 접속되어 있다. 애자(碍子) (14)를 개재시켜서 철탑(12)에 가공 송전선(13)이 부착되어 있다. 철탑(12)와 가공 송전선 (13)은 애자(14)에 의해 전기적으로 절연되어 있다. 가공 지선 (11), 가공 송전선 (13)은 도 1a 및 도1b에 표시한 본 발명의 알루미늄 합금을 사용한 도전선에 의해 구성되어 있다.
이와 같이, 본 발명의 알루미늄 합금을 사용한 도전선을 가공 지선, 가공 송전선에 사용함으로써, 큰 장력으로 가선할 수 있고, 이도를 작게 할 수 있다. 따라서, 종래에 비하여 철탑 사이의 거리를 길게 할 수 있다. 또한, 도시되어 있지 않으나, 본 발명의 알루미늄 합금을 사용한 연선, 단선은 가공 배전선(架空配電線)으로서도 사용할 수 있다.
도 3을 참조하면, 레일(23) 상에 전차(24)가 위치하고 있다. 전차(24)의 펜타그래프 (25)와 접하도록 트롤리선(21)이 설치되어 있다. 트롤리선(21)과 레일 (23)은 직류 또는 교류 전원(22)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 트롤리선(21)에 본 발명의 알루미늄 합금을 사용할 수 있다.
<실시예 1>
표 2에 표시된 조성의 알루미늄 합금의 원료를 준비하였다. 이들 원료를 표 2에 표시된 온도에서 주조하고, 표 2에 표시된 냉각 속도로 냉각하여, 주조 덩어리 (직경 200 mm x 길이 300 mm)를 수득하였다. 이 주조 덩어리를 온도 450 ℃에서 0.5 시간 가열하였다.
샘플 번호 1 내지 5에 대해서는, 압출 가공에 의해 이 주조 덩어리를 직경 30 mm의 둥근 막대로 만들었다. 표 2에 표시한 열처리 조건에서 이 둥근 막대에 열처리를 실시한 후, 냉간 신선(伸線)하여, 직경 12 mm의 둥근 막대로 만들었다.
샘플 번호 6, 7에 대해서는, 압출 가공에 의해 이 주조 덩어리를 외경 15 mm, 내경 12 mm의 파이프로 만들었다. 표 2에 표시한 열처리 조건에서 이 파이프에 열처리를 실시한 후, 냉간 신선하여 외경 8 mm, 내경 6 mm의 파이프로 만들었다. 이와 같이 하여 샘플 번호 1 내지 7 (본 발명품)을 준비하였다.
종래품으로서, 재질이 JIS 호칭 3004-O의 알루미늄 합금, 재질이 JIS 호칭 5056-O의 알루미늄 합금, KTAl (지르코늄 : 0.33 중량%, 구리 : 0.2 중량%, 규소 : 0.3 중량%, 철 : 0.2 중량%, 그 나머지 알루미늄)를 준비하였다. 이 알루미늄 합금을 외경 8 mm, 내경 6 mm의 파이프로 가공하고, 샘플 번호 8 내지 10으로 하였다.
샘플 번호 1 내지 10에 대하여, 실온에서의 인장 강도, 온도 180 ℃에서 400 시간 열 이력한 후의 인장 강도 및 도전율을 조사하였다. 이 결과를 표 2에 표시하였다.
샘플 번호 조성(중량%) 주조온도 (℃) 냉각온도 (℃/S) 열처리 조건 (℃×H) 실온 인장강도 (kgf/mm2) 이력후 인장강도 (kgf/mm2) 잔존 강도 (%) 도전율 (%IACS)
Zr Mn Cu Si
본발명품 1 0.32 0.21 0.18 0.21 760 0.5∼3 390×300 29.6 28.1 95.1 54.9
2 0.36 0.23 0.21 0.18 770 0.5∼3 370×300 30.1 28.1 93.2 54.7
3 0.40 0.16 0.25 0.19 780 0.4∼3 360×100 30.6 28.2 92.0 55.0
4 0.45 0.59 0.30 0.25 790 0.2∼1 330×30 32.8 30.1 91.8 51.3
5 0.45 0.56 0.22 0.25 790 0.2∼2 340×30 31.3 29.3 93.5 51.7
6 0.37 0.24 0.20 0.19 775 0.3∼3 350×70 30.3 28.1 92.6 54.7
7 0.42 0.55 0.33 0.21 780 0.2∼2 340×70 32.8 29.9 91.1 52.0
종래품 8 JIS3004-0 - - - 18.0 18.0 100.0 42.3
9 JIS5056-O - - - 29.5 29.4 99.7 29.2
10 KTAℓ - - - 26.6 24.5 92.0 56.1
표 2 중에서, "열처리 조건"이 390 x 300이라는 것은, 온도 390 ℃에서 300 시간 열처리를 실시한 것을 나타낸다. "이력 후 인장 강도"란, 샘플을 온도 180 ℃에서 400 시간 열 이력한 후의 인장 강도를 나타낸다. 또, "잔존 강도"는, 아래 수학식 1로 산출하였다.
잔존~강도~=~ {이력~후~인장~강도} over {실온~인장~강도}~×~100
샘플 번호 1 내지 7 (본 발명품)은 샘플 번호 8 (종래품)보다 인장 강도와 열 이력 후의 인장 강도가 높은 값을 나타냈다. 또, 본 발명품은 샘플 번호 9 (종래품)보다 도전율이 높은 값을 나타냈다. 또, 본 발명품은 샘플 번호 10 (종래품)보다 실온 인장 강도와 열 이력 후의 인장 강도가 높은 값을 나타냈다.
다음에, 온도 200 ℃로 유지한 오일 중에 샘플 번호 6 내지 10의 파이프 (외경 8 mm, 내경 6 mm)를 침지하였다. 오일에 침지된 파이프 부분의 길이는 1 m였다. 그 후, 이 파이프의 한쪽 끝에서 파이프 내부에 온도 25 ℃의 물을 흘렸다(유속 1.51 m / 분). 파이프의 다른 한쪽 끝에서 나오는 물의 온도(출구 수온)를 측정하였다. 또한, 온도 200 ℃로 유지한 오일 중에 샘플 번호 6 내지 10의 파이프를 1000 시간 침지한 후, 파이프의 인장 시험을 실시하였다. 그 결과를 표 3에 표시하였다.
샘플 번호 출구 수온 (℃) 1000H후 인장강도 (kgf/㎟) 잔존 강도 (%)
본발명품 6 53.5 26.8 86.8
7 52.9 27.1 82.6
종래품 8 50.9 18.0 100
9 48.3 29.3 99.3
10 55.0 19.9 74.8
표 3 중에서, "1000H 후 인장 강도"는, 온도 200 ℃로 유지한 오일 중에 샘플 번호 6 내지 10의 파이프를 1000 시간 침지한 후의 인장 강도를 나타낸다. 또, 표 3 중에서, "잔존 강도"는, 아래의 수학식 2로 계산하였다.
잔존~강도~=~{1000~H~후~인장~강도~(표~3)} over {실온~인장~강도~(표~2)}~×~100
표 3 중의 "출구 수온"에서 알 수 있는 바와 같이, 샘플 번호 10, 6, 7, 8, 9의 순으로 전열성이 높았다. 또한, 샘플 번호 10 이외는 잔존 강도가 80% 이상의 값을 나타냈다. 따라서, 고전열성, 고강도 및 고내열성이 요구되는 부재에는 본 발명품 (샘플 번호 6, 7)이 가장 우수함을 알 수 있다.
<실시예 2>
먼저, 지르코늄, 망간, 구리, 규소, 크롬, 바나듐, 코발트 및 몰리브덴의 중량%가 표 4 및 5에 표시된 알루미늄 합금의 원료를 준비하였다. 이 원료를 직경 30 mm x 길이 300 mm 크기의 금형에 표 4 및 5에 표시된 온도에서 주입하고, 0.5 내지 0.9 ℃/s의 냉각 속도로 냉각하여, 주조 덩어리를 형성하였다.
이 주조 덩어리를 온도 410 ℃에서 0.3 시간 가열한 후, 열간 스웨이지 가공에 의해 직경 12 mm의 선재로 만들었다.
이 선재를 냉간 신선하여 직경을 4.1 mm로 만들고, 표 4 및 표 5에 표시된 열처리 조건에서 열처리를 실시하였다. 이 선재를 다시 냉간 신선하여 직경을 0.8 mm로 하여, 이 선재의 실온 인장 강도, 온도 180 ℃에서 400 시간 열 이력한 후의 인장 강도 및 도전율을 조사하였다.
또, 열 이력 전의 동일 중량의 선재에 염수를 1000 시간 계속해서 분사한 후, 선재를 꺼내고, 부식된 후의 선재의 중량을 조사하였다. 그 결과를 표 4 및 5에 나타냈다.
샘플 번호 조성 (중량%) 주조 온도 (℃) 열처리 조건 (℃×H) 실온 인장강도 (kgf/㎟) 이력후 인장강도 (kgf/㎟) 잔존강도 (%) 도전율 (%IACS) 내식성
Zr Mn Cu Si 그외
본발명품 11 0.49 0.79 0.40 0.28 - 800 320×30 35.1 32.4 92.2 50.2 ??
12 0.48 0.80 0.38 0.18 - 800 320×100 34.5 31.8 92.1 50.8 ??
13 0.49 0.77 0.10 0.29 - 800 350×30 30.4 28.6 94.0 51.1 ??
14 0.49 0.13 0.40 0.27 - 800 320×30 32.5 30.2 92.8 53.5 ??
15 0.29 0.79 0.39 0.27 - 760 350×100 34.7 31.5 90.8 51.2 ??
16 0.28 0.11 0.39 0.29 - 760 340×100 31.9 28.8 90.2 53.9 ??
17 0.28 0.79 0.11 0.28 - 760 370×70 28.9 26.9 93.0 51.3 ◎
18 0.47 0.10 0.11 0.30 - 795 390×100 28.3 26.6 94.0 54.8 ◎
19 0.29 0.80 0.39 0.18 - 760 360×70 33.6 30.5 90.9 51.5 ??
20 0.50 0.17 0.38 0.17 - 800 320×70 32.6 29.7 91.1 54.6 ??
21 0.48 0.76 0.13 0.16 - 800 370×100 29.1 27.1 93.2 51.3 ??
22 0.48 0.14 0.12 0.16 - 800 330×100 28.4 26.2 92.1 56.1 ◎
23 0.30 0.74 0.11 0.17 - 760 390×300 28.5 26.8 94.2 52.5 ◎
24 0.28 0.13 0.38 0.17 - 760 330×100 31.4 28.4 90.3 55.4 ??
25 0.28 0.11 0.11 0.30 - 760 350×100 28.4 27.1 95.4 55.1 ◎
26 0.28 0.11 0.12 0.18 - 760 340×70 28.4 27.1 95.3 56.5 ◎
27 0.40 0.38 0.30 0.19 - 780 370×70 31.8 28.9 90.9 53.2 ??
28 0.40 0.38 0.30 0.29 - 780 370×30 32.1 29.3 91.3 52.9 ??
29 0.40 - 0.30 0.22 Cr 0.27 780 360×70 30.7 28.1 91.4 50.2 ??
30 0.39 - 0.29 0.21 V 0.28 780 360×70 29.2 26.5 90.8 51.2 ??
31 0.38 - 0.28 0.23 Co 0.29 780 350×70 30.7 28.0 91.2 50.9 ??
32 0.42 - 0.28 0.19 Mo 0.19 780 360×70 29.0 26.4 90.9 50.3 ??
33 0.40 0.12 0.19 0.22 Cr 0.12 Co 0.11 780 370×70 30.9 28.2 91.4 50.3 ??
샘플 번호 조성 (중량%) 주조 온도 (℃) 열처리 조건 (℃×H) 실온 인장강도 (kgf/㎟) 이력후 인장강도 (kgf/㎟) 잔존강도 (%) 도전율 (%IACS) 내식성
Zr Mn Cu Si 그외
비교예 34 0.22 0.07 0.10 0.20 - 740 310×700 24.9 23.4 94.2 57.3 ◎
35 0.50 0.05 0.09 0.21 - 800 410×300 26.0 24.5 94.4 56.4 ◎
36 0.28 0.59 0.11 0.16 - 760 410×100 26.5 25.3 95.5 52.2 ◎
37 0.55 0.60 0.05 0.18 - 820 420×100 27.2 26.1 96.1 53.3 ◎
38 0.28 0.05 0.45 0.11 - 760 320×10 33.2 28.5 86.0 56.4 ×
39 0.52 0.05 0.44 0.25 - 820 340×10 32.1 28.0 87.3 56.1 ×
40 0.25 0.85 0.42 0.12 - 750 400×70 33.2 30.1 90.8 48.8 ×
41 0.52 0.86 0.43 0.27 - 820 340×70 33.5 30.8 92.1 48.9 ×
42 0.83 0.34 0.18 0.20 - 870 390×100 32.2 29.9 93.0 49.7 ×
43 0.37 0.82 0.30 0.26 - 775 410×100 32.0 29.5 92.3 49.1 ??
44 0.34 0.52 0.47 0.12 - 765 410×300 33.8 29.4 87.0 53.2 ??
45 0.39 0.42 0.30 0.35 - 776 370×10 31.2 28.5 91.5 49.8 ??
46 0.40 - 0.31 0.25 Cr 0.33 780 370×70 31.2 28.7 91.9 48.2 ??
47 0.39 - 0.31 0.26 Cr 0.07 777 370×100 30.2 26.2 86.7 51.3 ??
48 0.41 - 0.31 0.24 V 0.35 780 360×100 29.9 27.1 90.6 49.2 ??
49 0.38 - 0.31 0.26 V 0.06 775 360×100 29.3 25.5 87.0 52.0 ??
50 0.40 - 0.30 0.25 Co 0.34 780 370×70 31.2 28.5 91.4 48.6 ??
51 0.39 - 0.30 0.24 Co 0.08 775 370×70 30.5 26.6 87.2 52.1 ??
52 0.42 - 0.31 0.25 Mo 0.33 785 370×70 31.5 28.7 91.0 48.7 ??
53 0.41 - 0.31 0.25 Mo 0.06 780 370×70 30.1 26.5 88.0 52.3 ??
54 - - 26.5 24.4 91.9 56.2 기준
표 4 및 5 중에서, 샘플 번호 11 내지 33은 본 발명의 범위내의 조성, 주조 온도 및 열처리 조건을 구비한 것이다. 샘플 번호 34 내지 53은 조성, 주조 온도 또는 열처리 조건이 본 발명의 범위 밖의 비교품이다. 또, 샘플 번호 54의 재질은 샘플 번호 10(KTAl)과 동일하다. 또한, "잔존 강도"는 수학식 1로 표시되는 식에 의해 산출하였다. 또, "내식성"의 난에서는, 샘플 번호 54(KTAl)의 부식 후의 중량을 기준으로 하여 부식 후의 중량이 기준치의 95 내지 105%까지의 값을 나타내는것을 "??", 부식 후의 중량이 기준치의 105%를 초과하고 내식성이 우수한 것을 "◎", 부식 후의 중량이 기준치의 95% 미만이고 내식성이 떨어진 것을 "X"로 하였다.
표 4 및 5에 의해, 본 발명의 고강도, 고내열 알루미늄 합금(샘플 번호 11 내지 33)은 KTAl (샘플 번호 54)보다 실온 인장 강도와 열 이력 후의 인장 강도가 높은 값을 나타낸다. 또, 비교품 (샘플 번호 34 내지 53)은 상술한 이유에 의해 본 발명품에 비해 실온 인장 강도, 열 이력 후의 인장 강도 또는 도전율이 작은 값을 나타내고, 내식성도 떨어지는 것이 있었다.
<실시예 3>
표 4의 샘플 번호 11 내지 33과 동일 조성의 원료를 준비하였다. 이 원료를 여러 온도에서 금형에 주입하였다. 이 때, 주조 온도가 ｛750+227x(Z-0.28)}℃ 미만에서는, 도가니를 항온 유지했을시, 용탕 중의 지르코늄이 Al3Zr이 되어 정출하였다. 여기서, Z는 지르코늄의 중량%를 나타낸다. 이 정출을 피하기 위해서는, 주조 온도를 상술한 식으로 표시된 온도 이상의 온도로 할 필요가 있다.
표 6에서 표시된 주조 온도에서 원료를 주입한 후, 냉각 속도를 여러가지로 변화시켜 (0.05 내지 2.0 ℃/s), 주조 덩어리 (직경 30 mm x 길이 200 mm)를 형성하였다. 이 주조 덩어리를 실시예 2와 동일한 방법으로 가공하여, 직경 4.1 mm의 선재로 만들었다.
이 선재에, 샘플 번호 55에 대해서는 샘플 번호 11, 그리고 샘플 번호 56에 대해서는 샘플 번호 12 등의 방식으로 동일한 열처리 조건하에서 열처리를 실시하고, 그 후에 실온 인장 강도 및 온도 180 ℃에서 400 시간 열 이력을 실시한 후의 인장 강도 및 도전율을 조사하였다. 그 결과를 표 6에 나타냈다.
샘플 번호 조성 (중량%) 주조온도 (℃) 냉각 속도 (℃/S)
Zr Mn Cu Si 그외 0.05∼0.1 0.1∼0.5 0.5∼1.0 1.0∼2.0
55 0.49 0.79 0.40 0.28 - 800 ?? ?? ?? ??
56 0.48 0.80 0.38 0.18 - 796 ?? ?? ?? ??
57 0.49 0.77 0.10 0.29 - 800 ?? ?? ?? ??
58 0.49 0.13 0.40 0.27 - 800 × ?? ?? ??
59 0.29 0.79 0.39 0.27 - 755 × ?? ?? ??
60 0.28 0.11 0.39 0.29 - 750 × ?? ?? ??
61 0.28 0.79 0.11 0.28 - 750 × ?? ?? ??
62 0.47 0.10 0.11 0.30 - 795 ?? ?? ?? ??
63 0.29 0.80 0.39 0.18 - 755 ?? ?? ?? ??
64 0.50 0.17 0.38 0.17 - 800 × ?? ?? ??
65 0.48 0.76 0.13 0.16 - 797 ?? ?? ?? ??
66 0.48 0.14 0.12 0.16 - 797 ?? ?? ?? ??
67 0.30 0.74 0.11 0.17 - 758 ?? ?? ?? ??
68 0.28 0.13 0.38 0.17 - 751 × ?? ?? ??
69 0.28 0.11 0.11 0.30 - 751 × ?? ?? ??
70 0.28 0.11 0.12 0.18 - 750 × ?? ?? ??
71 0.40 0.38 0.30 0.19 - 780 × ?? ?? ??
72 0.40 0.38 0.30 0.29 - 780 × ?? ?? ??
73 0.40 - 0.30 0.22 Cr 0.27 780 × ?? ?? ??
74 0.39 - 0.29 0.21 V 0.28 780 × ?? ?? ??
75 0.38 - 0.28 0.23 Co 0.29 780 × ?? ?? ??
76 0.42 - 0.28 0.19 Mo 0.19 780 × ?? ?? ??
77 0.40 0.12 0.19 0.22 Cr 0.12 Co 0.11 780 × ?? ?? ??
표 6 중에서, "??"은 표 4 중의 동일 조성을 가지는 샘플보다도 실온 인장 강도가 높은 값을 표시하고, 잔존 강도가 90% 이상이었음을 표시한다. 또, "??"은 실온 인장 강도가 28 kgf / mm2이상, "??" 이하이며, 또한 잔존 강도가 90% 이상이었음을 표시한다. 또한, "X"는 실온 인장 강도가 28 kgf / mm2미만 또는 잔존 강도가 90% 이하이었음을 표시한다.
표 6으로 부터, 냉각 속도가 0.1 ℃/s 이상이면, 실온 인장 강도가 28 kgf/ mm2이상, 그리고 잔존 강도가 90% 이상임을 알 수 있다. 또, 표에는 표시되어 있지 않으나, 모든 샘플에서 도전율은 50 %IACS 이상이었다.
<실시예 4>
본 발명의 알루미늄 합금을 프로펠치 연속 주조 압연 방법으로 제조한 예를 아래에 나타낸다.
먼저, 지르코늄의 함유율이 0.40 중량%, 망간의 함유율이 0.46 중량%, 구리의 함유율이 0.30 중량%, 규소의 함유율이 0.25 중량%인 알루미늄 합금의 원료를 준비하였다. 이 원료를 온도 780 ℃에서 주형에 주입하고, 용탕을 형성하였다. 이 용탕을 냉각하고, 주조 덩어리를 형성하였다. 이 주조 덩어리의 단면적은 3500 mm2이었다. 이 주조 덩어리를 샘플링하고, 덴드라이트 간격을 측정함으로써, 냉각 속도를 측정하였다. 냉각 속도는 0.9 내지 32 ℃/s의 범위내이었다.
이 주조 덩어리에 열간 압연 가공을 실시하여, 직경 4.0mm의 선재를 형성하였다. 이 선재에 온도 300 ℃에서 80 시간 열처리를 실시하였다. 그 후에, 이 선재를 냉간 신선하여 직경을 4.0 mm로 만들었다.
이와 같이 하여 제조된 선재의 조성은 원료의 조성과 동일하였다. 또, 선재의 실온 인장 강도는 32.1 kgf/mm2이었고, 도전율은 51 %IACS이었다. 또, 이 선재를 온도 180℃로 400 시간 동안 열 이력한 후의 인장 강도는 29.9 kgf/mm2이었고, 잔존 강도는 93%이었다.
이와 같이, 프로펠치 연속 주조 압연 방법은 본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금을 제조하기 위한 유효한 제조 수단이라 할 수 있다.
<실시예 5>
실시예 4에서 제조된 직경 4.0 mm의 선재 19개를 꼬아붙여서 연선(撚線)으로 만들었다. 한편, KTAl로 이루어진 선재 19개를 꼬아붙여서 연선으로 만들었다. 이 연선의 도전율, 인장 강도 및 동일 이도에서의 철탑 간격을 비교하였다. 그 결과를 표 7에 나타낸다.
연선 구성 연선의 외경 중량 연선 도전율 연선 인장강도 철탑간격
본발명품 19개/4.0㎜ 20.0㎜ 654.5kg/km 51%IACS 6890kgf 800m
종래품(KTAl) 19개/4.0㎜ 20.0㎜ 654.5kg/km 51%IACS 5220kgf 700m
표 7 중에서, "철탑 간격"은 철탑에 연선을 가선할 때의 최대 사용 장력을, 연선 인장 강도의 1/3.5로 하고(안전율 3.5), 이도가 29m가 되는 상태에서의 철탑 간격을 나타낸다.
표 7에서, 본 발명의 알루미늄 합금을 사용한 연선은 KTAl 합금을 사용한 연선에 대하여, 중량은 동등하며, 연선 인장 강도는 큰 값을 나태내었다.
KTAl 합금을 사용한 연선의 철탑 간격이 700m였던 것에 비하여, 본 발명의알루미늄 합금을 사용한 연선에서는 연선 인장 강도가 크기 때문에, 철탑 간격은 800 m가 되었다.
이와 같이, 본 발명의 알루미늄 합금을 사용한 연선은 종래의 연선에 비교하여, 철탑 간격이 길어진 경우의 가선에 적용 가능하다.
<실시예 6>
실시예 4에 있어서, 프로펠치 연속 주조 압연 방법에 의해 제조된 직경 10mm의 선재(열처리 끝남)를 신선하여 성형선으로 만들었다. 이 성형선이 중심부, ECAl의 성형선이 주변부가 되도록 꼬아붙여서 도 1에 표시한 바와 같은 송전선으로 하였다. 이 송전선과, ACSR (구리선의 주위에 ECAl 선을 꼬아붙인 도전선)과의 특성의 비교를 표 8에 나타냈다.
연선의 구조 연선의 외경 중량 연선 도전율 연선 인장강도 이도
본발명품 EC-알루미늄 단면적: 500㎟ 35.3㎜ 2390kg/km 56.17%IACS 18790kgf 21.1m
본 발명 단면적 : 370㎟
종래품 (ACSR) EC-알루미늄 단면적: 814.5㎟ 38.4㎜ 2700kg/km 56.12%IACS 18480kgf 22.3m
강 단면적 : 56.29㎟
표 8 중에서, "EC - 알루미늄 단면적"은, 도전선 중의 ECAl선의 단면적을 표시한다. 또, "본 발명 단면적"은 도전선 중의 본 발명의 알루미늄 합금을 사용한 선재의 단면적을 표시한다. 또한, "강 단면적"은, ACSR 중의 강선의 단면적을 표시한다. 또, 표 8 중에서, "이도"는 철탑에 가선할 때의 최대 사용 장력을 5 tf로 하고, 철탑의 간격을 400m로 했을 경우의 이도를 표시한다. 본 발명품과 ACSR을 비교하면, 도전율 및 인장 강도는 동등하였다. 또, 본 발명품은 ACSR과 비교하여 경량화가 되었다. 이 때문에, 본 발명품의 이도는 ACSR과 비교하여 1.2 m 작았다.
이와 같이, 연선 인장 강도를 저하시키지 않고 경량화를 시도하면, 종래와 동일한 장력으로 가선하여도 이도가 작아진다. 따라서, 이 도전선은 간격이 긴 철탑 사이에 가선 가능하다. 또, 도전선이 경량화되면, 도전선을 지지하는 철탑의 강도를 내릴 수 있기 때문에, 철탑의 비용을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 고강도·고내열 알루미늄 합금은 도전선으로 사용할 경우 종래의 것보다 높은 장력으로 가선할 수 있고, 도전선의 이도를 작게 할 수 있으며, 도전선을 지지하는 철탑 사이의 거리를 길게 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 0.28 내지 0.80 중량%의 지르코늄, 0.10 내지 0.40 중량%의 구리 및 0.16 내지 0.30 중량%의 규소를 포함하고,
    0.10 내지 0.80 중량%의 망간 또는 0.10 내지 0.30 중량%의 바나듐, 코발트, 크롬 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는, 인장 강도가 28 kgf/㎟ 이상이고, 도전율이 50 %IACS 이상이며, 온도 180 ℃에서 400 시간 열 이력을 실시한 후의 인장 강도가 상기 열 이력 전의 인장 강도의 90% 이상인 고강도·고내열 알루미늄 합금(3a, 3b, 5a, 5b, 5c).
  2. 0.28 내지 0.80 중량%의 지르코늄, 0.10 내지 0.40 중량%의 구리 및 0.16 내지 0.30 중량%의 규소를 포함하고,
    0.10 내지 0.80 중량%의 망간 또는 0.10 내지 0.30 중량%의 바나듐, 코발트, 크롬 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는, 인장 강도가 28 kgf/㎟ 이상이고, 열전도율이 200 W/m·K 이상이며, 온도 180 ℃에서 400 시간 열 이력을 실시한 후의 인장 강도가 상기 열 이력 전의 인장 강도의 90% 이상인 고강도·고내열 알루미늄 합금(3a, 3b, 5a, 5b, 5c).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 바나듐, 코발트, 크롬 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1 종 0.10 내지 0.30 중량%를 추가로 포함하는 것을특징으로 하는 고강도·고내열 알루미늄 합금(3a, 3b, 5a, 5b, 5c).
  4. 0.28 내지 0.80 중량%의 지르코늄, 0.10 내지 0.80 중량%의 망간 및 0.10 내지 0.40 중량%의 구리를 포함하는 고강도·고내열 알루미늄 합금으로 이루어진 선재(3a, 3b, 5a, 5b, 5c)의 연선을 갖는 도전선(1, 4).
  5. 0.28 내지 0.80 중량%의 지르코늄, 0.10 내지 0.80 중량%의 망간 및 0.10 내지 0.40 중량%의 구리를 포함하는 고강도·고내열 알루미늄 합금으로 이루어진 선재의 연선을 갖는 가공용(架空用) 전선(11, 13, 21).
  6. 0.28 내지 0.80 중량%의 지르코늄 및 0.10 내지 0.40 중량%의 구리를 포함하고,
    0.10 내지 0.80 중량%의 망간 또는 0.10 내지 0.30 중량%의 바나듐, 코발트, 크롬 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하고, 나머지가 알루미늄으로 이루어진 원료를 {750 + 227 x (Z - 0.28)}℃ 이상 (여기서, Z는 지르코늄의 함유 중량%의 값이다)의 온도에서 주입하고, 그 후에, 0.1 ℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각함으로써 주조 알루미늄을 형성하는 공정과,
    그 주조 알루미늄에 열간 가공을 실시함으로써 1차 알루미늄 합금을 형성하는 공정과,
    그 1차 알루미늄 합금에 온도 320 ℃ 이상 390 ℃ 이하의 분위기 중에서 30내지 300 시간 열처리를 실시함으로써 2차 알루미늄 합금을 형성하는 공정과,
    그 2차 알루미늄 합금에 냉간 가공을 실시하는 공정
    을 포함하는 고강도·고내열 알루미늄 합금(3a, 3b, 5a, 5b, 5c)의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 원료는 0.16 내지 0.30 중량%의 규소를 추가로 포함하는 고강도·고내열 알루미늄 합금(3a, 3b, 5a, 5b, 5c)의 제조 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 원료는 바나듐, 크롬, 몰리브덴 및 코발트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1 종 0.10 내지 0.30 중량%를 추가로 포함하는 고강도·고내열 알루미늄 합금(3a, 3b, 5a, 5b, 5c)의 제조 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101351239B1 (ko) * 2012-11-15 2014-01-15 (주)메탈링크 가공송전선용 사다리꼴 알루미늄합금선 제조방법 및 그 제조장치
KR101454432B1 (ko) 2013-09-30 2014-11-03 한국전기연구원 가공송전선용 사다리꼴형 알루미늄 선재 제조방법

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100434617B1 (ko) * 2001-03-01 2004-06-04 후루카와 덴끼고교 가부시키가이샤 배전어셈블리
US7615127B2 (en) 2003-05-13 2009-11-10 Alcan International, Ltd. Process of producing overhead transmission conductor
JP2008166141A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 電線導体および絶縁電線
CN101020978B (zh) * 2007-03-27 2010-09-08 中铝河南铝业有限公司 一种变压器带用铝合金成分控制方法
DE102008035541A1 (de) * 2008-07-30 2010-02-04 Siemens Aktiengesellschaft Oberleitungsanlage
CN101456122B (zh) * 2008-12-15 2013-05-01 同济大学 高导电率高硅铝基合金及其制备方法
WO2011114809A1 (ja) * 2010-03-16 2011-09-22 株式会社村田製作所 積層セラミック電子部品
WO2011114804A1 (ja) * 2010-03-16 2011-09-22 株式会社村田製作所 積層セラミック電子部品
WO2011114808A1 (ja) * 2010-03-16 2011-09-22 株式会社村田製作所 積層セラミック電子部品
CN102456442B (zh) * 2010-10-26 2013-03-27 上海中天铝线有限公司 导电率为57%iacs的中强度铝合金线的制造方法
CN102424925B (zh) * 2011-12-15 2013-04-10 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 掺杂Co2N的铝合金及其熔炼方法
CN102517475B (zh) * 2011-12-15 2013-05-15 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 一种掺杂ZrC的高强度铝合金及其制备方法
FR2996951B1 (fr) * 2012-10-17 2015-11-27 Nexans Fil de transport d'electricite en alliage d'aluminium
CN103103394A (zh) * 2012-11-05 2013-05-15 熊科学 一种高强度耐热铝合金
CN103103393A (zh) * 2012-11-05 2013-05-15 熊科学 一种高强度耐热铝合金及制造方法
CN104307915B (zh) * 2013-02-27 2017-02-22 国家电网公司 以优质铝锭为原料的电工用母线的生产工艺
JPWO2014136535A1 (ja) * 2013-03-04 2017-02-09 ヤマハ発動機株式会社 空冷式単気筒内燃機関、鞍乗型車両および空冷式単気筒内燃機関の製造方法
CN103820680B (zh) * 2014-02-25 2016-08-17 贵州大学 一种高强耐热铝合金导线
CN104060200B (zh) * 2014-05-30 2016-05-18 河南开启电力实业有限公司 复合轻质高导架空输电线的加工方法及加工装置
CN105761815A (zh) * 2014-11-03 2016-07-13 谢安军 高强度高压输电电力电缆
JP6461570B2 (ja) * 2014-11-25 2019-01-30 住友電気工業株式会社 送電線および送電線の製造方法
CN104361942B (zh) * 2014-11-28 2016-08-24 国家电网公司 一种单绞线铝合金芯电缆及其制备方法
CN104616786B (zh) * 2015-01-22 2017-01-11 远东电缆有限公司 智慧能源用复合芯高伸率耐热铝合金导线及其制造方法
RU2616316C1 (ru) * 2015-11-06 2017-04-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Проводниковый ультрамелкозернистый алюминиевый сплав и способ его получения
RU2667271C1 (ru) * 2017-11-23 2018-09-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Термостойкий проводниковый ультрамелкозернистый алюминиевый сплав и способ его получения
JP7145683B2 (ja) * 2018-08-03 2022-10-03 古河電気工業株式会社 フラットケーブル及びその製造方法
RU2696794C1 (ru) * 2018-11-14 2019-08-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Способ получения катанки из термостойкого алюминиевого сплава
US10796821B1 (en) 2019-06-03 2020-10-06 Mi-Song Ku Method of manufacturing polygonal shaped Al alloy wire
RU2743499C1 (ru) * 2020-07-31 2021-02-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Термостойкий электропроводный алюминиевый сплав (варианты)
DE102021109719A1 (de) 2021-04-17 2022-10-20 Furrer & Frey Ag Fahrdraht einer Stromschiene und Stromschiene
CN113345625A (zh) * 2021-05-28 2021-09-03 远东电缆有限公司 一种节能型倍容导线及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS607701B2 (ja) * 1980-04-14 1985-02-26 住友電気工業株式会社 高導電耐熱アルミニウム合金の製造法
US4397696A (en) * 1981-12-28 1983-08-09 Aluminum Company Of America Method for producing improved aluminum conductor from direct chill cast ingot
NO161686C (no) * 1986-06-20 1989-09-13 Raufoss Ammunisjonsfabrikker Aluminiumlegering, fremgangsmaate for dens fremstilling oganvendelse av legeringen i elektriske ledninger.
JP2582073B2 (ja) 1987-05-26 1997-02-19 住友電気工業株式会社 導電用高力耐熱アルミニウム合金の製造方法
SE512137C2 (sv) * 1992-10-29 2000-01-31 Eka Chemicals Ab Förfarande för blekning av lignocellulosahaltig massa
JPH06158246A (ja) * 1992-11-17 1994-06-07 Furukawa Electric Co Ltd:The 導電用高耐熱性アルミニウム合金線の製造方法
JP3403763B2 (ja) * 1993-08-06 2003-05-06 三菱電線工業株式会社 導電用高耐熱性アルミニウム合金線の製造方法
JPH07207392A (ja) * 1994-01-17 1995-08-08 Nippon Light Metal Co Ltd 導電用耐熱性アルミニウム合金及び合金線の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101351239B1 (ko) * 2012-11-15 2014-01-15 (주)메탈링크 가공송전선용 사다리꼴 알루미늄합금선 제조방법 및 그 제조장치
KR101454432B1 (ko) 2013-09-30 2014-11-03 한국전기연구원 가공송전선용 사다리꼴형 알루미늄 선재 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN1077606C (zh) 2002-01-09
AU7650296A (en) 1997-08-07
JPH09213131A (ja) 1997-08-15
EP0787811A1 (en) 1997-08-06
DE69701817T2 (de) 2000-08-17
CN1163317A (zh) 1997-10-29
DE69701817D1 (de) 2000-06-08
EP0787811B1 (en) 2000-05-03
AU706528B2 (en) 1999-06-17
JP3724033B2 (ja) 2005-12-07

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