一種高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高導(dǎo)電率(63%IACS)硬鋁導(dǎo)線及其制備工藝，包括以下步驟：步驟一：連鑄連軋制備高導(dǎo)電鋁桿；步驟二：將高導(dǎo)電鋁桿拉制成高導(dǎo)電鋁線；通過多道模具進(jìn)行拉制，最后一道模具的延伸系數(shù)控制在1.35～1.50，其余各道延伸系數(shù)控制在1.30～1.40；步驟三：多根絞合；絞合過程中控制放線張力，控制氣壓≤3kg，使得制得的硬鋁單線的抗張強(qiáng)度≥160MPa，20℃時(shí)導(dǎo)體電阻率≤0.027366Ω·mm2/m。本發(fā)明的工藝制得的架空導(dǎo)線中硬鋁單線的抗張強(qiáng)度≥160MPa，20℃時(shí)導(dǎo)體電阻率≤0.027366Ω·mm2/m.即既保持了硬鋁線的抗張強(qiáng)度，又使硬鋁線的導(dǎo)電率提高到63%IACS，即比常規(guī)GB/T17937-2009中規(guī)定的硬鋁線導(dǎo)電率提高了3.28%，用于架空導(dǎo)線中，可以大大減小線路電能的損耗，降低線路運(yùn)行成本，又可以明顯提高導(dǎo)線的載流量。
【專利說明】一種高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線及其制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種架空導(dǎo)線用的高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，導(dǎo)線的電阻越高，其在線路上的損耗也就越大。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，我國電網(wǎng)輸電線路每年電能損耗是傳輸電量的8.0%以上，約有四千至六千億度電能在線路上發(fā)熱而白白浪費(fèi)掉。如何降低傳統(tǒng)導(dǎo)線面臨的線損大、提高電能傳輸效率，做到節(jié)能環(huán)保經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。近年來，國家電網(wǎng)公司大力倡導(dǎo)開發(fā)、推廣應(yīng)用節(jié)能型導(dǎo)線。影響導(dǎo)線電阻的因素主要為導(dǎo)體的電阻率和導(dǎo)線的截面積。雖然可以通過提高導(dǎo)線的面積來降低導(dǎo)線的電阻，但是提高導(dǎo)線面積帶來材料用量增加，成本增加。如何在導(dǎo)線截面不變、材料成本基本不變的情況下，降低導(dǎo)體的電阻是我們一直努力的目標(biāo)?，F(xiàn)在輸電架空導(dǎo)線用鋁導(dǎo)體，主要為硬鋁線，其主要性能指標(biāo)滿足GB/T17048的要求，即導(dǎo)線中各硬鋁單線的抗張強(qiáng)度> 160MPa,20°C時(shí)導(dǎo)體電阻率≤0.028264Ω.mm2/m.鋁線的導(dǎo)電率為61%IACS。有統(tǒng)計(jì)，如將導(dǎo)體的導(dǎo)電率從61%IACS提高到63%IACS，線路上的損耗將降低3.3%左右。因此提高鋁導(dǎo)體的導(dǎo)電率，為人們長期所期望和追求的。
[0003]行業(yè)內(nèi)曾采取多種方式來降低鋁導(dǎo)體的電阻率，但是鋁的電阻率和強(qiáng)度一般情況下是相互制約的。例如:采用退火方式改變鋁的組織狀態(tài)，可以使鋁的導(dǎo)電率由61%IACS提高到63%IACS以上，但是，鋁的狀態(tài)由硬態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檐洃B(tài)，導(dǎo)致其強(qiáng)度大大下降，由原來的160~200MPa下降到60~lOOMPa，使得同截面導(dǎo)線整體拉斷力下降25%~30%，導(dǎo)線的安全性和可靠性大大降低，因此，不適用于架空敷設(shè)應(yīng)用；人們也通過選用低雜質(zhì)含量的優(yōu)質(zhì)高純鋁錠來生產(chǎn)高導(dǎo)電鋁絲，但是原材料純度的增加，必然導(dǎo)致原材料成本的增加，使得高導(dǎo)電率導(dǎo)線的價(jià)格遠(yuǎn)高于普通導(dǎo)線成本；人們也曾通過除雜、絞合低溫回復(fù)等工藝手段降低雜質(zhì)、加工硬化等因素對(duì)鋁導(dǎo)電性能的影響，雖然通過各種優(yōu)化措施可以適當(dāng)提高導(dǎo)電率，但是效果不是十分明顯。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的第一個(gè)目的是克服上述技術(shù)的不足缺點(diǎn)，提供一種生產(chǎn)既具有硬鋁線強(qiáng)度，又具有不低于63%IACS的較高導(dǎo)電率的架空導(dǎo)線用高導(dǎo)率電硬鋁導(dǎo)線的方法。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一個(gè)目的的技術(shù)方案是一種高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線的制備工藝，包括以下步驟:
[0006]步驟一:連鑄連軋制備高導(dǎo)電鋁桿；連鑄連軋高導(dǎo)電鋁桿的具體步驟依次為鋁錠熔煉——合金成份配置——燒鑄——軋桿——收桿；在電工鋁錠熔煉過程中加入鋁硼等合金，進(jìn)行精煉、除氣過濾，控制爐內(nèi)各元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下:A1≤99.82wt%, Si ( 0.04wt%,(Cr+V+Mn+Ti) ( 0.01wt %, B 的含量為 0.01 ~0.1wt %, Fe 的含量為 0.06 ~0.1Owt % ；高導(dǎo)電鋁桿的直徑為0 9.5mm~0 12.0mm，抗張強(qiáng)度控制在105~140MPa，20°C時(shí)導(dǎo)體電阻率≤0.02735 Ω.mm2/m,伸長率≤8% ；[0007]步驟二:將高導(dǎo)電鋁桿拉制成高導(dǎo)電鋁線；通過多道模具進(jìn)行拉制，最后一道模具的延伸系數(shù)控制在1.35~1.50，其余各道延伸系數(shù)控制在1.30~1.40 ;
[0008]步驟三:多根絞合；絞合過程中控制放線張力，控制氣壓< 3kg，使得制得的硬鋁單線的抗張強(qiáng)度≥160MPa，20°C時(shí)導(dǎo)體電阻率≤0.027366 Ω.mm2/m。
[0009]具體的工藝又可以分為兩種，第一種:
[0010]所述步驟一中，控制爐內(nèi)各元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下:A1≥99.82wt%, Si≤0.04wt%,(Cr+V+Mn+Ti) ( 0.01wt %, B 的含量為 0.01 ~0.1wt %, Fe 的含量為 0.06 ~0.1Owt % ；高導(dǎo)電鋁桿的直徑為0 9.5mm~0 12.0mm，抗張強(qiáng)度控制在105~140MPa，20°C時(shí)導(dǎo)體電阻率≤0.02735 Ω.mm2/m,伸長率≥8%。
[0011]所述步驟一中，選用原材料電工鋁錠的純度> 99.85% ;連鑄連軋過程中爐內(nèi)溫度控制在730~750°C，澆鑄溫度控制在690~710°C，入軋溫度420~480°C。
[0012]所述步驟二中，高導(dǎo)電鋁線的拉制拉絲潤滑液的溫度不大于60°C ;拉制成的高導(dǎo)電鋁線的強(qiáng)度控制在160MPa~180MPa，電阻率控制在≤0.027500 Ω.mm2/m ;若電阻率超過范圍，則在140~160°C下低溫回復(fù)熱處理2~3h ;拉制過程中，對(duì)鋁線的面積壓縮比最后一道控制在1.35~1.45，其余各道控制1.25~1.40，拉絲成品表面溫度不超過65°C。
[0013]第二種:
[0014]所述步驟一中，控制爐內(nèi)各元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下:A1≥99.80wt%, Si ^ 0.05wt%,(Cr+V+Mn+Ti) ( 0.01wt %, B 的含量為 0.01 ~0.1wt %, Fe 的含量為 0.06 ~0.12wt% ；高導(dǎo)電鋁桿的直徑為0 15.0mm，抗張強(qiáng)度控制在90~105MPa，20°C時(shí)導(dǎo)體電阻率^ 0.02735 Ω.mm2/m，伸長率> 8% ;所述步驟二將高導(dǎo)電鋁桿拉制成高導(dǎo)電鋁線的具體步驟為:A、將高導(dǎo)電鋁桿通過康仿擠出機(jī)擠出直徑為0 7.0~0 12.0的高導(dǎo)鋁線坯；B、將高導(dǎo)鋁線坯拉制成高導(dǎo)電鋁線；通過多道模具進(jìn)行拉制，最后一道模具的延伸系數(shù)控制在
1.35~1.50，其余各道延伸系數(shù)控制在1.30~1.40。
[0015]所述步驟一中，選用原材料電工鋁錠的純度> 99.80% ;連鑄連軋過程中爐內(nèi)溫度控制在730~750°C，澆鑄溫度控制在690~710°C，入軋溫度420~480°C。
[0016]所述步驟二中，高導(dǎo)鋁線坯擠出時(shí)擠出溫度控制在380~420°C ;高導(dǎo)電鋁線坯的強(qiáng)度控制在85~105MPa，20°C時(shí)導(dǎo)體電阻率≤0.02725 Ω.mm2/m，伸長率≥8% ;高導(dǎo)電鋁線坯的直徑由下道工序中高導(dǎo)電硬鋁線的直徑來決定；線坯面積與鋁線面積比一般控制在
7.0~16.0之間；將高導(dǎo)電鋁線坯拉制成高導(dǎo)電鋁線的強(qiáng)度控制在160MPa~180MPa，電阻率控制在≤ 0.027500 Ω.mm2/m。
[0017]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種既具有硬鋁線強(qiáng)度，又具有不低于63%IACS的較高導(dǎo)電率的架空導(dǎo)線用高導(dǎo)率電硬鋁導(dǎo)線。
[0018]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二個(gè)目的的技術(shù)方案是一種高導(dǎo)率電硬鋁導(dǎo)線包括多根絞合的高導(dǎo)電硬鋁單線；每根高導(dǎo)電硬鋁單線由前述的制備工藝制成；所述硬鋁單線的截面形狀為圓形或“凹”形或“凸”形或“Z”形或“S”形或梯形或瓦形；所述高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線的導(dǎo)電率>63%IACS。所述高導(dǎo)電硬鋁單線的絞合層數(shù)為I~4層。還包括位于中心的加強(qiáng)芯；所述加強(qiáng)芯為鋼芯或鋁包鋼芯或纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合芯。
[0019]采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下的有益的效果:(I)采用本發(fā)明的工藝生產(chǎn)，使得制得的架空導(dǎo)線中硬鋁單線的抗張強(qiáng)度> 160MPa，20°C時(shí)導(dǎo)體電阻率≤ 0.027366 Ω.mm2/m.即既保持了硬鋁線的抗張強(qiáng)度，又使硬鋁線的導(dǎo)電率提高到63%IACS，即比常規(guī)GB/T17937-2009中規(guī)定的硬鋁線導(dǎo)電率提高了 3.28%。
[0020](2)將本發(fā)明的高導(dǎo)硬鋁線用于架空導(dǎo)線中，可以大大減小線路電能的損耗，降低線路運(yùn)行成本，又可以明顯提高導(dǎo)線的載流量，具有導(dǎo)電性能好、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，提高了導(dǎo)線敷設(shè)及運(yùn)行的可靠性和安全性，同時(shí)采用該工藝生產(chǎn)可以提高產(chǎn)品的合格率，能夠成產(chǎn)出性能優(yōu)越且十分穩(wěn)定高導(dǎo)電硬鋁導(dǎo)線。
[0021](3)本發(fā)明提供了一種思路下兩種不同的具體制備工藝，一種工藝對(duì)鋁的純度要求高，另一種工藝對(duì)鋁的純度要求低，生產(chǎn)成本可以大大降低，且同時(shí)采用先制成高導(dǎo)鋁線坯，再拉絲絞合的方式，這樣能使合金成分分布得更加均勻，導(dǎo)線的性能更好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
[0023]圖1為本發(fā)明的導(dǎo)線的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的導(dǎo)線的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]附圖中標(biāo)號(hào)為:高導(dǎo)電硬鋁單線1、加強(qiáng)芯2。
【具體實(shí)施方式】
[0026](實(shí)施例1)
[0027]本實(shí)施例的高導(dǎo)電率(63%IACS)硬鋁導(dǎo)線的制備工藝的步驟為:
[0028]步驟一:通過連鑄連軋制備高導(dǎo)電鋁桿，包括鋁錠熔煉一雜質(zhì)優(yōu)化處理一除渣除氣一澆鑄一軋桿一繞桿等工序；具體來說，生產(chǎn)前進(jìn)行冷清爐，去除爐內(nèi)雜質(zhì)，選擇原材料鋁錠中 W(Si) ( 0.04%,w(Fe) ( 0.10%,w(V+Cr+Mn+Ti)^ 0.005%,w(Al99.85% 牌號(hào)為AL99.85%的鋁錠來生產(chǎn)，鋁錠的實(shí)際成份如表1，生產(chǎn)過程中加入AlB35kg/T，精煉、除氣，控制爐內(nèi)鋁液成分重量百分比為w(Fe):0.07%~0.10% ；w(Si):≤0.04% ；w(B):0.010%~
0.040%, w (V+Cr+Mn+Ti ) ( 0.01%,實(shí)際爐內(nèi)的成份如表2。連鑄連軋過程中爐內(nèi)溫度控制在730~750°C，澆鑄溫度控制在690~710°C，入軋溫度420~480°C。生產(chǎn)的高導(dǎo)電鋁桿的性能如表3。
[0029]表1原材料各成份情況(wt%)
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線的制備工藝，其特征在于包括以下步驟: 步驟一:通過連鑄連軋制備高導(dǎo)電鋁桿；連鑄連軋高導(dǎo)電鋁桿的具體步驟依次為鋁錠熔煉一合金成份配置一澆鑄一軋桿一收桿；在電工鋁錠熔煉過程中加入鋁硼合金，進(jìn)行精煉、除氣過濾，控制爐內(nèi)各元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下:A1≥99.80wt%, Si ≤ 0.05wt%,(Cr+V+Mn+Ti) ≤ 0.01wt %, B 的含量為 0.01 ~0.1wt %, Fe 的含量為 0.06 ~0.12wt% ；高導(dǎo)電鋁桿的直徑為0 9.5mm~0 15.0mm，抗張強(qiáng)度控制在90~140MPa，20°C時(shí)導(dǎo)體電阻率≤0.02735 Ω.mm2/m,伸長率≥8% ； 步驟二:將高導(dǎo)電鋁桿拉制成高導(dǎo)電鋁線；通過多道模具進(jìn)行拉制，最后一道模具的延伸系數(shù)控制在1.35~1.50，其余各道延伸系數(shù)控制在1.30~1.40 ; 步驟三:多根絞合；絞合過程中控制放線張力，控制張力氣壓≤3kg，使得制得的硬鋁單線的抗張強(qiáng)度≥160MPa，20°C時(shí)導(dǎo)體電阻率≤0.027366 Ω.mm2/m，導(dǎo)電率≥63%IACS。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線的制備工藝，其特征在于:所述步驟一中，控制爐內(nèi)各元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下:A1≥99.82wt%, Si ≤0.04wt %,(Cr+V+Mn+Ti) ≤0.01wt %, B 的含量為 0.01 ~0.1wt %, Fe 的含量為 0.06 ~0.1Owt % ；高導(dǎo)電鋁桿的直徑為0 9.5mm~0 12.0mm，抗張強(qiáng)度控制在105~140MPa，20°C時(shí)導(dǎo)體電阻率≤0.02735 Ω.mm2/m，伸長率≥8%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線的制備工藝，其特征在于:所述步驟一中，選用原材料電工鋁錠的純度≥ 99.85%;連鑄連軋過程中爐內(nèi)溫度控制在730~7500C，澆鑄溫度控制在690~710°C，入軋溫度420~480°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線的制備工藝，其特征在于:所述步驟二中，高導(dǎo)電鋁線的拉制拉絲潤滑液的溫度不大于60°C ;拉制成的高導(dǎo)電鋁線的強(qiáng)度控制在160MPa~180MPa，電阻率控制在≤0.027500 Ω.mm2/m ;若電阻率超過范圍，則在140~160°C下低溫回復(fù)熱處理2~3h ;拉制過程中，對(duì)鋁線的面積壓縮比最后一道控制在1.35~1.45，其余各道控制1.25~1.40，拉絲成品表面溫度不超過65°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線的制備工藝，其特征在于:所述步驟一中，控制爐內(nèi)各元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下:A1≥99.80wt%, Si ≤0.05wt %,(Cr+V+Mn+Ti) ≤0.01wt %, B 的含量為 0.01 ~0.1wt %, Fe 的含量為 0.06 ~0.12wt% ；高導(dǎo)電鋁桿的直徑為0 15.0mm，抗張強(qiáng)度控制在90~105MPa，20°C時(shí)導(dǎo)體電阻率^ 0.02735 Ω.mm2/m，伸長率> 8% ;所述步驟二將高導(dǎo)電鋁桿拉制成高導(dǎo)電鋁線的具體步驟為:A、將高導(dǎo)電鋁桿通過康仿擠出機(jī)擠出直徑為0 7.0~0 12.0的高導(dǎo)鋁線坯；B、將高導(dǎo)鋁線坯拉制成高導(dǎo)電鋁線；通過多道模具進(jìn)行拉制，最后一道模具的延伸系數(shù)控制在1.35~1.50，其余各道延伸系數(shù)控制在1.30~1.40。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線的制備工藝，其特征在于:所述步驟一中，選用原材料電工鋁錠的純度≥ 99.80% ;連鑄連軋過程中爐內(nèi)溫度控制在730~7500C，澆鑄溫度控制在690~710°C，入軋溫度420~480°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線的制備工藝，其特征在于:所述步驟二中，高導(dǎo)鋁線坯擠出時(shí)擠出溫度控制在380~420°C ;高導(dǎo)電鋁線坯的強(qiáng)度控制在85~105MPa，20°C時(shí)導(dǎo)體電阻率≥0.02725 Ω.mm2/m，伸長率≥8% ;高導(dǎo)電鋁線坯的直徑由下道工序中高導(dǎo)電硬鋁線的直徑來決定；線坯面積與鋁線面積比一般控制在7.0~16.0之間；將高導(dǎo)電鋁線坯拉制成高導(dǎo)電鋁線的強(qiáng)度控制在160MPa~180MPa，電阻率控制在≤0.027500 Ω.mm2/m。
8.一種高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線，其特征在于:包括多根絞合的高導(dǎo)電硬鋁單線(I);每根高導(dǎo)電硬鋁單線(I)由權(quán)利要求1至7之一所述的制備工藝制成；所述硬鋁單線(I)的截面形狀為圓形或“凹”形或“凸”形或“Z”形或“S”形或梯形或瓦形；所述高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線的導(dǎo)電率≥63%IACS。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線，其特征在于:所述高導(dǎo)電硬鋁單線(I)的絞合層數(shù)為I~4層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高導(dǎo)電率硬鋁導(dǎo)線，其特征在于:還包括位于中心的加強(qiáng)芯(2);所述加強(qiáng)芯(2)為鋼芯或鋁包鋼芯或纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合芯。
【文檔編號(hào)】H01B5/10GK103854807SQ201410065843
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】汪傳斌, 徐靜 申請(qǐng)人:遠(yuǎn)東電纜有限公司, 新遠(yuǎn)東電纜有限公司, 遠(yuǎn)東復(fù)合技術(shù)有限公司