一种铁路用稀土铝合金电缆及导体制备方法技术

本发明专利技术属于铝合金材料制备、有色金属导体加工成形及电缆制造技术领域，具体涉及一种铁路用稀土铝合金电缆及导体制备方法。所述稀土铝合金电缆中Fe元素含量0.5～1wt％，Cu元素含量0.3～0.5wt％，B元素含量0.01～0.05wt％，Sr元素含量0.01～0.03wt％，稀土元素含量0.01～0.05wt％，Si元素含量小于0.05wt％，余量为Al；其中稀土为镧、铈、钕、钇组成的混合稀土。导体采用水平连铸+连续挤压+多模拉拔技术制备，通过连续挤压剪切变形，细化组织和破碎粗大的金属间化合物，进一步改善了合金的综合性能。本发明专利技术为铁路提供了一种电性能、耐蚀性能优良的新型铝合金电缆，导体制备工艺简单，投资小，成本低，生产效率高，适于工业化大规模批量化生产，具有显著的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种铁路用稀土铝合金电缆及导体制备方法
本专利技术属于铝合金材料制备、有色金属导体加工成形及电缆制造
，具体涉及一种铁路用稀土铝合金电缆及导体的制备方法。
技术介绍
铝与铜均具有优良的导电性，相对铜而言铝合金具有更高的比强度，且较小的密度决定其更适宜远距离输电，是铁路电缆轻量化发展的首选导体材料之一，但目前的电工铝强度低，抗蠕变性差、伸长率低、柔韧性差，连接处易松动，造成接触电阻增大，使用过程会产生安全隐患，难以满足铁路系统对电缆的使用要求。铝合金中添加适量稀土元素对精炼效果具有促进作用，可以有效细化铸态组织，同时可以与各种杂质元素形成化合物，消除有害杂质的影响，改善夹杂物的形态，净化晶界，提高合金导电性能，形成的金属间化合物作为第二相能增加铝合金强韧性，提高合金力学性能。
技术实现思路
本专利技术立足于铁路电缆轻量化的要求，提出了一种铁路用稀土铝合金电缆及导体制备方法。其中，稀土铝合金电缆化学成分及质量百分比：Fe0.5～1wt％，Cu0.3～0.5wt％，B0.01～0.05wt％，Sr0.01～0.03wt％，稀土元素0.01～0.05wt％，Si含量小于0.05wt％，余量为Al；所述稀土为镧、铈、钕、钇组成的混合稀土。所述铝合金电缆中杂质Cr+Mn+V+Ti元素含量总和小于0.06wt％，其他每种杂质元素的含量小于0.005wt％。所述铁路用稀土铝合金电缆导体的制备方法，包括以下步骤：(1)设计铝合金电缆的化学成分，配料、熔炼、精炼，获得所需成分的铝合金熔体；(2)在水平连铸机上，对铝合金熔体进行水平连铸，获得稀土铝合金圆杆坯；(3)将水平连铸圆杆进行连续挤压；(4)将连续挤压棒线进行多模拉拔，获得稀土铝合金导体；(5)将拉拔稀土铝合金导体进行退火热处理后，绞制成缆。步骤(1)中，熔炼时，Fe、Cu、B、Sr均采用中间合金加入。步骤(1)中，精炼后铝合金熔体的温度为700～720℃。步骤(2)中，所述水平连铸的速度为10mm/s～15mm/s，稀土铝合金圆杆坯直径为Φ10mm～Φ16mm。步骤(3)中，所述连续挤压温度为450～500℃，挤压轮转速为6r/min～12r/min，挤压比3～15。步骤(4)中，多模连续冷拔润滑剂的温度为10～35℃，拉拔速度为6～10m/s。步骤(5)中，铝合金导体的退火温度为350～420℃，保温时间4～8h。根据步骤1-5所制备的铝合金导体的导电率为61～63.5％IACS，抗拉强度为145～185MPa。本专利技术的优点和有益效果为：1.本专利技术通过硼和稀土与铝中的有害杂质元素Ti，V，Cr，Mn等发生反应，生成复杂金属化合物，将有害杂质固溶态转变为析出态，净化合金，减少铝导体内部晶格的畸变，提高铝导体的导电性和耐蚀性能；硼、稀土和锶可以细化合金组织，有效控制杂质的形态、尺寸和分布，提高铝导体的强度和韧性，通过连续挤压剪切变形，破碎复杂金属化合物，消除其对导体综合性能影响，本专利技术生产的铝合金导体具有良好的电性能和耐蚀性能，为铁路提供新型的稀土铝合金电缆。2.本专利技术铝合金导体采用水平连铸+连续挤压+多模拉拔技术生产，生产投资小，成本低，节能，适合规模化大批量生产，制造电缆轻质，非常便于运输和安装。具体实施方式本专利技术提出了一种铁路用稀土铝合金电缆及导体制备方法，下面通过实施例对其做进一步说明。实施例1一种铁路用稀土铝合金电缆，主要由铁、铜、硼、稀土元素、锶合金元素，铬、锰、钒、钛杂质元素和其他不可避免的杂质元素及基体铝组成。合金元素质量百分比为：Fe0.6wt％，Cu0.35wt％，B0.035wt％，稀土元素0.03wt％，Sr0.02wt％，Si元素含量小于0.04wt％，余量为Al；杂质Cr+Mn+V+Ti元素含量总和小于0.03％wt％，其他每种杂质元素的含量小于0.003wt％。按上述设计铝合金电缆的化学成分，经熔炼和精炼后铝合金熔体的温度为710℃，将铝合金熔液水平连铸成Φ16mm圆杆坯水平连铸速度15mm/s；在连续挤压机上，将连铸圆杆坯挤压成Φ4.5mm，挤压温度465℃，挤压轮转速为12r/min，挤压比13；经多模连续冷拔成Φ2.65mm的导体，拉拔润滑剂的温度为15～35℃，拉拔速度为10m/s；将冷拔Φ2.65mm导体进行退火处理，退火温度为375℃，保温6.5h，退火铝合金导体的导电率为63.3％IACS，抗拉强度为155MPa，然后将导体绞制成缆。实施例2一种铁路用稀土铝合金电缆，主要由铁、铜、硼、稀土元素、锶合金元素，铬、锰、钒、钛杂质元素和其他不可避免的杂质元素及基体铝组成。合金元素质量百分比为：Fe0.8wt％，Cu0.45wt％，B0.04wt％，稀土元素0.04wt％，Sr0.02wt％，Si元素含量小于0.04wt％，余量为Al；杂质Cr+Mn+V+Ti元素含量总和小于0.03％wt％，其他每种杂质元素的含量小于0.003wt％。按上述设计铝合金导体的化学成分，经熔炼和精炼后铝合金熔体的温度为715℃，将铝合金熔液水平连铸成Φ14mm圆杆坯水平连铸速度12mm/s；在连续挤压机上，将连铸圆杆坯挤压成Φ7mm，挤压温度485℃，挤压轮转速为10r/min，挤压比4；经多模连续冷拔成Φ3.5mm的导体，拉拔润滑剂的温度为10～30℃，拉拔速度为8m/s；将冷拔Φ3mm导体进行退火处理，退火温度为385℃，保温4.5h，退火铝合金导体的导电率为62.1％IACS，抗拉强度为165MPa，然后将导体绞制成缆。实施例3一种铁路用稀土铝合金电缆，主要由铁、铜、硼、稀土元素、锶合金元素，铬、锰、钒、钛杂质元素和其他不可避免的杂质元素及基体铝组成。合金元素质量百分比为：Fe0.95wt％，Cu0.5wt％，B0.045wt％，稀土元素0.045wt％，Sr0.025wt％，Si元素含量小于0.04wt％，余量为Al；杂质Cr+Mn+V+Ti元素含量总和小于0.03％wt％，其他每种杂质元素的含量小于0.003wt％。按上述设计铝合金导体的化学成分，经熔炼和精炼后铝合金熔体的温度为720℃，将铝合金熔液水平连铸成Φ12mm圆杆坯水平连铸速度10mm/s；在连续挤压机上，将连铸圆杆坯挤压成Φ6.5mm，挤压温度500℃，挤压轮转速为10r/min，挤压比3.5；经多模连续冷拔成Φ3mm的导体，拉拔润滑剂的温度为10～30℃，拉拔速度为6.5m/s；将冷拔Φ3mm导体进行退火处理，退火温度为415℃，保温5h，退火稀土铝合金导体的导电率为61.2％IACS，抗拉强度为175MPa，然后将导体绞制成缆。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路用稀土铝合金电缆，其特征在于，铝合金电缆化学成分及质量百分比：Fe 0.5～1wt％，Cu 0.3～0.5wt％，B 0.01～0.05wt％，Sr 0.01～0.03wt％，稀土元素0.01～0.05wt％，Si含量小于0.05wt％，余量为Al；其中，所述稀土为镧、铈、钕、钇组成的混合稀土。

【技术特征摘要】
1.一种铁路用稀土铝合金电缆，其特征在于，铝合金电缆化学成分及质量百分比：Fe0.5～1wt％，Cu0.3～0.5wt％，B0.01～0.05wt％，Sr0.01～0.03wt％，稀土元素0.01～0.05wt％，Si含量小于0.05wt％，余量为Al；其中，所述稀土为镧、铈、钕、钇组成的混合稀土。2.根据权利要求1所述的铁路用稀土铝合金电缆，其特征在于，所述稀土铝合金电缆中杂质Cr、Mn、V、Ti四种元素含量总和小于0.06wt％，其他每种杂质元素的含量小于0.005wt％。3.一种铁路用稀土铝合金电缆导体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设计铝合金电缆的化学成分，配料、熔炼、精炼，获得所需成分的铝合金熔体；(2)在水平连铸机上，对铝合金熔体进行水平连铸，获得稀土铝合金圆杆坯；(3)将水平连铸圆杆进行连续挤压；(4)将连续挤压棒线进行多模拉拔，获得稀土铝合金导体；(5)将拉拔稀土铝合金导体进行退火热处理后，绞制成缆。4.根据权利要求3所述铁路用稀土铝合金电缆导体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，熔炼时，Fe、Cu、B、S...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭胜利，李德富，樊建中，刘卓辉，赵鲁彬，王斌晓，郑东炜，刘建华，马静波，周宪宝，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，中国铁路设计集团有限公司，北京中安远大电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11