KR20070078880A - 고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선의 제조방법,이 방법에 의해 제조된 합금선 및 가공송전선 - Google Patents

고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선의 제조방법,이 방법에 의해 제조된 합금선 및 가공송전선 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고전도성 및 고내열성을 갖는 알루미늄 합금선의 제조방법을 개시한다. 본 발명에 따른 알루미늄 합금선의 제조방법은, Al-Zr-Fe-Si계 알루미늄 합금선의 제조방법으로서, 0.2 내지 0.4 중량%의 지르코늄, 0.05 내지 0.2 중량%의 철, 및 0.05 내지 0.2 중량%의 규소를 첨가 성분으로 하고, 철과 규소의 성분합이 0.3 중량%를 초과하지 않도록 하고, 알루미늄을 주 성분으로 하는 원료를, (A) 합금 용탕의 상태로 주입하고, 압연 및 압출 개시하여 주조 알루미늄 합금선재을 형성하는 주조 단계; (B) 주조 알루미늄 합금선재의 상변화 및 결정립 성장을 억제하는 온도 범위에서 상기 주조 알루미늄 합금선재의 단면을 1차 감소시켜 1차 알루미늄 합금선재로 가공하는 열간가공 단계; (C) 1차 알루미늄 합금선재를 350 내지 400℃의 온도에서 20 내지 30 시간동안 시효 처리하는 1차 열처리 단계; (D) 1차 열처리된 1차 알루미늄 합금선재의 단면 감소율을 2차 감소시켜 2차 알루미늄 합금선재로 가공하는 냉간가공 단계; 및 (E) 2차 알루미늄 합금선재를 상기 1차 열처리의 온도에 비하여 20 내지 30℃ 낮은 온도에서 50 내지 60 시간동안 시효 처리하는 2차 열처리 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
알루미늄, 합금선, 선재, 고전도성, 고내열성

Description

고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선의 제조방법, 이 방법에 의해 제조된 합금선 및 가공송전선{Method of manufacturing aluminum alloy having high electro-conductivity and heat resistance, Aluminum alloy wire and Overhead transmission line manufactured using the same}
도 1은 종래 기술에 따른 알루미늄 합금선의 제조 과정을 개략적으로 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선의 제조 과정을 개략적으로 도시한 개념도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선을 사용한 가공송전선의 개략적인 단면도.
본 발명은 알루미늄 합금선의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 열간가공 후의 1차 및 2차 열처리를 통하여 제조 공정을 단순화하고, 도전성 및 내열성이 향상된 알루미늄 합금선을 제조하는 방법에 관한 것이다.
현재, 발전소에서 변전소를 통해 대도시나 대형 공장 등에 전기를 공급하는 송전 방법에는 철탑으로 연결하는 가공송전식과 지하에 매설된 케이블을 통하는 지중송전식이 있으며, 가공송전식이 국내 송전의 90% 정도를 차지하고 있다.
여기서, 합금이 첨가되지 않은 순수 알루미늄의 도전율은 62% 정도이지만, 연하기 때문에 전선용으로 사용하기 위해서는 도전율의 저하를 감수하고서라도 소량의 합금 원소를 첨가하여 강도를 높인다.
가공송전선용 알루미늄 합금선의 기술 동향은 1960년대에는 60%IACS 도전율과 150℃ 연속사용온도의 60TAL(내열 알루미늄 합금선), 1980년대에는 58%IACS 도전율과 230℃ 연속사용온도의 XTAL(특별내열 알루미늄 합금선), 1985년에는 60%IACS 도전율과 210℃ 연속사용온도의 STAL 또는 ZTAL(초내열 알루미늄 합금선), 1993년에는 58%IACS 도전율과 230℃ 연속사용온도의 XTAL 이 그 주류를 형성하였다.
이때, '%IACS'란 도전율의 단위로서 저항율이 100/(58×x)Ω㎟/m 임을 나타내며, 후술하는 실시예에서도 동일하게 표시한다.
또한, 도전율은 동일 단면적의 알루미늄 도체에서 흘릴 수 있는 전류량과 관계가 있으며, 도전율이 높을 경우, 더 많은 전류를 흘릴 수 있어 송전 용량이 늘어나게 된다.
아울러, 연속사용온도는 내열온도라고도 한다. 알루미늄 도체를 통해 전류를 흘릴 경우 도체 저항으로 인하여 열이 발생하게 되며, 열이 발생할 경우 모든 금속은 연화되어 자중에 의해 늘어나게 된다. 따라서, 내열온도가 높아진다는 의미는 보다 많은 전류를 흘려 도체의 온도가 높아져도 강도의 변화가 없어진다는 의미이 며, 또한, 발열에 의한 강도 손실없이 송전 용량을 늘릴 수 있다는 의미이다.
전술한 기술 동향에 있어서, 송전용량은 도전율과 연속사용온도에 따라 결정되며, 예컨데, 도전율과 연속사용온도가 각각 60%IACS와 210℃인 STAL의 송전용량을 1로 가정하면, 58%IACS, 230℃인 XTAL의 동일단면적 당 송전용량은 1.13으로 약 13% 정도의 송전용량이 증가한다. 따라서, 가공송전선의 송전용량을 높이기 위해서는 도전율과 연속사용온도를 높여야 한다.
그러나, 도전율과 연속사용온도에 따른 고온강도와의 관계는, 도전율이 높아질 경우 고온강도 확보가 어렵고, 고온강도를 높일 경우 도전율이 낮아지는 'trade off' 특성이 있어 두 인자를 모두 높이기 위해서는 가공조건과 열처리 조건의 최적화가 필수적이다.
또한, 알루미늄에 불순물이 첨가되면 도전율이 낮아지게 되므로, Al-Zr계 알루미늄 합금선의 도전율을 높이기 위해서는 합금 원소들을 최대한 석출시켜야 하며, 연속사용온도를 높이기 위해서는 Al이 높은 온도에서도 기존의 조직이 변화하지 않는, 즉, 재결정되지 않는 조직을 가져야만 한다.
일본특개평 11-92896 호는 지르코늄을 0.03 내지 1.0 중량%, 철을 0.08 내지 0.8 중량%, 규소를 0.03 내지 0.4 중량%, 티타늄을 0.004 내지 0.1% 함유하고, 나머지가 알루미늄과 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어지는 알루미늄 합금선의 제조 방법을 제안한다.
여기서, 이 '92896호의 특허에 따른 알루미늄 합금선의 제조 방법은 도 1에 도시된 제조 공정으로 도전성 및 내열성을 높인 알루미늄 합금선을 제작하였다.
도 1을 참조하면, 도전율 58% 이상, 연속사용온도 230℃ 이상을 가지는 알루미늄 합금선의 제조는, "주조(S10)→열간가공(S20)→열처리(S30)→냉간가공(S40)" 의 과정을 통해 이루어지며, 연속 주조 압연가공에 의해 황인선(荒引線)을 형성하고(S10 내지 S20), 상기 황인선을 300 내지 500℃의 온도 범위에서 6 내지 250 시간동안 열처리를 행하여 지르코늄 화합물을 석출시킨다(S30). 이어서, 냉간가공을 통하여 가공 경화시켜 강도를 높인 알루미늄 합금선을 제작한다(S40). 이후, 필요에 따라 상기 알루미늄 합금선을 200 내지 450℃의 온도 범위에서 1 내지 100 시간동안 열처리를 더 행함으로써, 상기 알루미늄 합금선의 도전율과 내열성을 향상시킨다.
그러나, 상기 '92896호의 특허에 따른 제조 방법은 장시간에 걸친 시효 열처리로 인해 생산력이 저하되며, 고온 강도를 높이기 위해 첨가하는 티타늄의 원재료값 및 그 가공비가 고가로 생산 단가의 상승으로 이어지는 문제점이 있다.
또한, 상기 제조 방법에 따라 제조된 알루미늄 합금선은 연속 사용 온도가 230℃로 높은 반면, 도전율은 58%IACS 정도로 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 알루미늄 합금의 강도를 높이기 위해서 첨가되는 고가의 티타늄을 배제하고, 열처리의 시간 범위를 축소시킨 단순한 공정을 통하여 알루미늄 합금선의 도전성과 내열성을 동시에 높일 수 있는 알루미늄 합금선의 제조방법, 및 이 방법에 의해 제조된 알루미늄 합금선과 가공송전선을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선의 제조 방법은, Al-Zr-Fe-Si계 알루미늄 합금선의 제조 방법으로서, 0.2 내지 0.4 중량%의 지르코늄, 0.05 내지 0.2 중량%의 철, 및 0.05 내지 0.2 중량%의 규소를 첨가 성분으로 하고, 상기 철과 규소의 성분합이 0.3 중량%를 초과하지 않도록 하고, 알루미늄을 주 성분으로 하는 원료를, (A) 합금 용탕의 상태로 주입하고, 압연 및 압출 개시하여 주조 알루미늄 합금선재을 형성하는 주조 단계; (B) 상기 주조 알루미늄 합금선재의 상변화 및 결정립 성장을 억제하는 온도 범위에서 상기 주조 알루미늄 합금선재의 단면을 1차 감소시켜 1차 알루미늄 합금선재로 가공하는 열간가공 단계; (C) 상기 1차 알루미늄 합금선재를 350 내지 400℃의 온도에서 20 내지 30 시간동안 시효 처리하는 1차 열처리 단계; (D) 상기 1차 열처리된 1차 알루미늄 합금선재의 단면 감소율을 2차 감소시켜 2차 알루미늄 합금선재로 가공하는 냉간가공 단계; 및 (E) 상기 2차 알루미늄 합금선재를 상기 1차 열처리의 온도에 비하여 20 내지 30℃ 낮은 온도에서 50 내지 60 시간동안 시효 처리하는 2차 열처리 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (A) 단계에서 합금 용탕의 주입 온도는 750 내지 950℃의 온도 범위이고, 압연 및 압출을 위한 개시 온도는 450 내지 550℃의 온도 범위이다.
바람직하게, 상기 (B) 단계의 1차 감소되는 단면의 감소율은 70% 이상이며, 상기 (D) 단계의 2차 감소되는 단면의 감소율은 85 내지 90% 범위이다.
본 발명에 따르면, 상기 알루미늄 합금선은 상온 도전율이 60%IACS 이상이고, 상온 인장강도가 16.22Kgf/㎟ 이상이고, 내열온도가 230℃ 이다.
본 발명은 또한 상술한 제조방법에 의해 제조되는 고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선 및 그 합금선을 구비하는 가공송전선을 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 알루미늄 합금선의 원료는 알루미늄을 주 원료로 하고, 상기 주 원료에 지르코늄, 철 및 규소를 첨가 원료로 하여 제조한다.
상기 지르코늄은 전이 원소로서 기호 Zr, 원자번호 40, 원자량 91.22, 비중 6.51 및 융점 1,850℃의 특성이 있으며, 알루미늄 합금의 전체 중량 대비 0.2 내지 0.4%의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 이 경우, 내열성 및 연성은 상기 지르코늄의 함량 범위를 벗어날수록 감소되기 때문에 상기 함량 범위가 최적이다.
또한, 상기 지르코늄은 알루미늄 합금의 결정립을 미세화시키는 역할을 함으 로서 연신율을 향상시키며, 용해시 형성된 지르코늄 입자가 응고 과정에서 알루미늄의 핵 생성 사이트(Site)를 제공한다.
상기 철은 전이 원소로서 기호 Fe, 원자번호 26, 원자량 55.847, 비중 7.86, 융점 1540℃ 및 비점 2750℃의 특성이 있으며, 알루미늄 합금의 전체 중량 대비 0.05 내지 0.2%의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 이 경우, 내식성과 인장강도는 상기 철의 함량 범위를 벗어날수록 감소되기 때문에 상기 함량 범위가 최적이다.
또한, 상기 철은 상기 알루미늄 모체(Matrix)내에 생성되는 석출물의 성장을 제어하는 인자로 알루미늄 모체내의 결정립(Grain)이 급속하게 성장하여 연성율이 저하되지 않도록 한다.
상기 규소는 비금속 원소로서 기호 Si, 원자번호 14, 원자량 28.086, 비중 2.32, 융점 1410℃ 및 비점 2335℃ 의 특성이 있으며, 알루미늄 합금의 전체 중량 대비 0.05 내지 0.2%의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 이 경우, 내열성과 인장강도는 상기 규소의 함량 범위를 벗어날수록 감소되기 때문에 상기 함량 범위가 최적이다.
또한, 상기 규소는 알루미늄 합금의 주조시 용탕의 유동도를 증가시키는 역할을 하며, 석출 경화시 알루미늄 모재 내에 생성되는 석출물의 핵이 되는 작용을 한다.
이때, 상기 철의 함량이 규소 함량과 비교하여 극히 낮으면, 알루미늄 모체내에 형성되는 결정립이 급속하게 성장하여 알루미늄 합금의 연성율을 저하시킨다. 또한, 철의 함량이 규소 함량과 비교하여 극단적으로 크면, 알루미늄 모체에 규소 원자의 분산율이 저하되어 내열성을 향상시킬 수 없으므로, 상기 철과 규소 합금 원소의 성분합은 알루미늄 합금의 전체 중량 대비 0.3%를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
상기와 같은 원료로 제조되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선의 제조 과정에 대해서 도 2를 참조로 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 먼저, 알루미늄 합금선의 원료를 750 내지 900℃의 온도 범위에서 용탕의 상태로 주입하여 주조하고, 450 내지 550℃의 온도 범위에서 압연 및 압출하여 주조 알루미늄 합금선재(Wire Rod)를 형성하고(S100), 상기 주조 알루미늄 합금의 단면 감소율을 70% 이상으로 열간가공하여 1차 알루미늄 합금선재를 형성한다(S200).
여기서, 상기 원료는 0.2 내지 0.4 중량%의 지르코늄을 포함하고, 0.05 내지 0.2 중량%의 철을 포함하고, 0.05 내지 0.2 중량%의 규소를 포함하며, 그 나머지가 알루미늄으로 이루어고, 상기 철과 규소의 성분합이 0.3 중량%를 초과하지 않도록 한다.
또한, 상기 용탕의 주입 온도 범위는 금속간 화합물인 고용체 즉, 치밀한 미세조직을 갖는 주물을 얻기 위함이며, 상기 용탕의 주입 온도가 900℃를 초과시에는 주물의 미세조직이 조대해지기 때문에 충격인성의 향상 효과가 없으며, 750℃ 미만에서는 상기 용탕의 유동성이 부족하여 주형 공간을 치밀하게 채우지 못하는 미스런(Miss Run) 현상이 발생하게 되므로 750 내지 900℃의 온도 범위가 최적이다.
아울러, 상기 압연 및 압출 온도 범위는 상기 주물의 가공을 용이하게 하고 알루미늄 모체내의 금속간 화합물의 상변화 및 결정립 성장을 억제시키기 위함이며, 상기 압연 및 압출 온도가 550℃를 초과시에는 압연 및 압출시 결정립의 조대화 및 입계용융 등의 조직붕괴 현상을 초래할 수 있으며, 450℃ 미만에서는 압연성 및 압출성을 현저히 저하시키므로 450 내지 550℃의 온도 범위가 최적이다.
이때, 상기 1차 알루미늄 합금선재는 9.8mmΦ의 직경이고, S200 단계에서의 열간가공은 연속주조 압연가공에 의해서도 수행될 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 알루미늄 합금선의 도전율 향상은 Al3Zr의 석출에 의한 향상에 기인된다. 즉, 알루미늄 원소와 지르코늄 원소가 S100 내지 S200 단계를 통하여 Al3Zr의 화합물을 형성하며, 상기 Al3Zr의 균일한 석출에 의해 상기 알루미늄 합금선의 도전율이 향상된다.
상기 S200 단계 이후에 상기 Al3Zr의 핵 생성 사이트인 전위의 분포를 증식시키는 1차 열처리를 한다(S300). 상기 1차 열처리는 상기 S200 단계의 1차 알루미늄 합금선재를 350 내지 400℃의 온도로 20 내지 30 시간 동안 시효 처리함으로서 실현되며, 상기 온도 및 시간은 상기 S200 단계의 열간가공에 의해 도입된 석출의 핵 생성 사이트를 더욱 증대시켜 이와 비례하는 다량의 석출물이 생길 수 있도록 하는 최적의 범위이다. 즉, 알루미늄 모재 내에 합금 원자들이 석출의 핵이 생길 수 있는 자리(Site)를 제공하도록 하고, 상기 알루미늄 모체내에 에너지를 도입시키며, 상기 에너지가 석출이 일어날 수 있는 구동력(Driving Force)으로 작용하도록 한다.
여기서, 상기 1차 열처리에 의해 상기 1차 알루미늄 합금선재를 형성하는 결정입계(結晶粒界) 사이로 Al3Zr이 빠져나와 석출하게 되며, 상기 1차 알루미늄 합금선재 내에서 힘이 전달되는 경로는 상기 결정입계 사이로 전해지게 되는데, 상기 결정입계에 석출물이 형성되어 있으므로 힘의 전달을 방해받게 되어 경도가 증가하게 된다.
상기 S300 단계 이후, 상기 1차 알루미늄 합금선재의 단면 감소율을 85 내지 90% 범위 내로 냉간가공하여 2차 알루미늄 합금선재를 형성한다(S400).
여기서, 상기 냉간가공은 상기 S100 내지 S300 단계를 통해 형성된 결정립(結晶粒)을 미세화시키고 알루미늄 합금의 강도를 증가시킨다.
또한, 상기 S300 단계의 단면 감소율을 85 내지 90% 범위로 한정한 것은 후술하는 2차 열처리에서 상기 Al3Zr의 석출량을 최대화하기 위함이며, 상기 Al3Zr의 석출량을 최대화하는 것은 본 발명에 따른 알루미늄 합금선의 도전율을 높이기 위함이다.
상기 S400 단계 이후에 상기 Al3Zr의 석출량을 최적화시키는 2차 열처리를 한다(S500). 상기 2차 열처리는 상기 냉각가공된 2차 알루미늄 합금선재를 1차 열 처리의 온도와 비교하여 20 내지 30℃ 낮은 온도 범위에서 50 내지 60 시간동안 시효 처리함으로서 실현되며, 상기 1차 열처리를 통하여 석출된 Al3Zr의 석출량을 최적화시킨다.
이때, 상기 Al3Zr의 석출량이 작으면 내열성을 향상시킬 수 없고, 상기 Al3Zr의 석출량이 많으면 냉각 과정에서 상기 Al3Zr의 결정이 커져서 알루미늄 모재 내로 균등 분산이 되지 않아 내열성이 저하되므로, 상기 석출된 Al3Zr이 알루미늄 모재 내에 미립자(Particulate)로 최적화하여 균등하게 분산할 수 있도록 상기 온도 및 시간 범위내에서 2차 열처리를 한다.
본 발명에 따라 제조된 알루미늄 합금선은 상기 제조 과정 특히, S300 단계 내지 S500 단계를 통하여 알루미늄 모재 내에 합금 원소들을 최적화하여 석출시킴으로써 도전율을 향상시킨다. 또한, 상기 알루미늄 모재 내의 석출물은 도체의 온도가 올라갈 경우, 상기 알루미늄 합금선을 구성하고 있는 결정립의 움직임을 방해하여 재결정되는 것을 억제하며, 고온에서도 기존의 조직이 변화하지 않게 함으로써 연속사용온도 즉, 내열성을 향상시킨다.
전술한 과정에 따라 제조된 알루미늄 합금선의 특성을 측정하기 위하여, 99.8wt.% 순도의 알루미늄에 합금원소로 지르코늄, 규소 및 철을 전술한 성분비로 첨가하여 용해한 후 연속주조 압연을 통하여 9.8mmΦ의 Rod 형태로 만들었다. 이후 상기 S300 단계 내지 S500 단계를 통하여 알루미늄 합금선을 만들었다(실시예 1, 2, 3, 4, 5).
비교예는 일본특개평 제11-92896호의 방법으로 제조하였다.
이후, 상기 실시예 및 비교예의 알루미늄 합금선을 캘빈더블브리지(Double Bridge)법으로 전기저항을 측정하여 도전율을 구했으며, 인장시험을 통해 기계적 성질을 측정하였다. 또한, 내열온도를 결정할 수 있는 내열성 시험은 합금선을 400℃에서 4시간 열처리하고, 열처리 전과 후의 인장강도의 비율로 내열성을 측정하였다. 이때 내열성이 90% 이상인 경우 내열온도가 230℃ 인 것으로 인정된다.
상기 측정에 따른 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
분 류 NO. 1차 열처리 냉간가공율 % 2차 열처리 도전율 %IACS 내열성 %
온도(℃) 시간(H) 온도(℃) 시간(H)
실 시 예 1 350 20 90 320 60 60.49 99.2
2 350 30 90 370 60 61.08 98.7
3 400 20 90 370 50 60.67 99.4
4 380 30 90 350 50 60.69 98.1
5 380 30 90 370 60 60.89 99.3
비 교 예 1 - 58.00 99.6
2 - 58.00 97.0
3 - 58.20 98.2
상기 표 1을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 번호 1 내지 5 는 상온 도전율이 60%IACS 이상이고, 상온 인장강도가 16.22Kgf/㎟ 이상이며, 내열성이 90% 이상으로, 비교예의 티타늄을 첨가 성분으로 제조한 합금선과 비교하여 도전율이 향상되었고, 연속사용온도 230℃의 시험규격을 만족하고 있음을 알 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 알루미늄 합금선은 도전율이 60%IACS 이상이고, 내열성이 90% 이상 즉, 연속사용온도가 230℃ 인 특성이 있으므로 철탑 또는 전주를 지지물로 하고 애자(碍子)에 고정시켜 공중에 가설한 가공송전선(架空送電線)에 적용이 가능하다.
도 3a 내지 도 3c은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선을 사용한 가공송전선의 개략적인 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 가공송전선(1, 2, 3)은 강연선 또는 인바선을 심선(1a, 2a, 3a)으로 하고, 상기 심선의 둘레로 알루미늄 합금선(1b, 2b, 3b)을 꼬아맞춘 동심 연선 구조로 되어 있다.
상기의 가공송전선(1, 2, 3)은 도전율이 60%IACS 이상이고, 연속사용온도가 230℃ 이상인 알루미늄 합금선(1b, 2b, 3b)을 포함하여 구성함으로써, 도전율 및 내열성이 향상되어 발열에 의한 강도 손실 없이 송전 용량을 증대할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명의 방법에 따라 제조되는 알루미늄 합금선은 도전율과 연속사용온도 특성이 종래의 알루미늄 합금선에 비해 우수하며, 알루미늄 합금에 티타늄을 첨가하지 않으므로 생산 단가를 감소시킬 수 있고, 열처리 시간의 축소를 통한 공정의 단순화로 제품의 제조 효율과 생산성이 높다.
또한, 본 발명에 의한 합금선을 가공송전선에 적용할 경우 도전율이 60%IACS 이상으로 송전 용량을 더욱 증대할 수 있는 장점이 있다.

Claims (8)

  1. Al-Zr-Fe-Si계 알루미늄 합금선의 제조방법으로서,
    0.2 내지 0.4 중량%의 지르코늄, 0.05 내지 0.2 중량%의 철, 및 0.05 내지 0.2 중량%의 규소를 첨가 성분으로 하고, 상기 철과 규소의 성분합이 0.3 중량%를 초과하지 않도록 하고, 알루미늄을 주 성분으로 하는 원료를,
    (A) 합금 용탕의 상태로 주입하고, 압연 및 압출 개시하여 주조 알루미늄 합금선재을 형성하는 주조 단계;
    (B) 상기 주조 알루미늄 합금선재의 상변화 및 결정립 성장을 억제하는 온도 범위에서 상기 주조 알루미늄 합금선재의 단면을 1차 감소시켜 1차 알루미늄 합금선재로 가공하는 열간가공 단계;
    (C) 상기 1차 알루미늄 합금선재를 350 내지 400℃의 온도에서 20 내지 30 시간동안 시효 처리하는 1차 열처리 단계;
    (D) 상기 1차 열처리된 1차 알루미늄 합금선재의 단면 감소율을 2차 감소시켜 2차 알루미늄 합금선재로 가공하는 냉간가공 단계; 및
    (E) 상기 2차 알루미늄 합금선재를 상기 1차 열처리의 온도에 비하여 20 내지 30℃ 낮은 온도에서 50 내지 60 시간동안 시효 처리하는 2차 열처리 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (A) 단계에서 합금 용탕의 주입 온도는 750 내지 950℃의 온도 범위인 것을 특징으로 하는 고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (A) 단계에서 압연 및 압출을 위한 개시 온도는 450 내지 550℃의 온도 범위인 것을 특징으로 하는 고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (B) 단계의 1차 감소되는 단면의 감소율은 70% 이상인 것을 특징으로 하는 고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (D) 단계의 2차 감소되는 단면의 감소율은 85 내지 90% 범위인 것을 특징으로 하는 고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금선은 상온 도전율이 60%IACS 이상이고, 상온 인장강도가 16.22Kgf/㎟ 이상이고, 연속사용온도가 230℃인 것을 특징으로 하는 고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선의 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 고전도성 및 고내열성을 갖춘 알루미늄 합금선.
  8. 제7항의 알루미늄 합금선을 구비하는 가공송전선.
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