特高压用铝合金导线制造技术

本发明专利技术提供特高压用铝合金导线，所述特高压用铝合金导线，按照重量百分比计，包括以下组成成分：Mg为0.4～0.7％，Si为0.35～0.65％，Cu为0.2～0.4％，Fe为0.1～0.3％，Zn为0.05～0.15％，B为0.3～0.6％，Zr为0.01～0.1％，Y为0.05～0.25％，Ce为0.04～0.2％，其他杂质元素含量≤0.1％，其余为Al；所述特高压用铝合金导线的制备方法包括：原料处理、熔炼、合金化、硼化处理、精炼、浇铸、固溶热处理、轧制、拉制和时效处理。本发明专利技术特高压用铝合金导线的抗拉强度达到269.27MPa，导电率可达到63％IACS，且经过300℃下加热2小时的考核运行，强度残存率大于93％。

【技术实现步骤摘要】
特高压用铝合金导线
本专利技术属于铝合金导线制造
，具体涉及特高压用铝合金导线。
技术介绍
近年来，在我国国民经济高速发展的激励下，各地经济对电力的需求不断增加，使得我国电网建设有了前所未有的发展，输电线路向高压化、远距离化和大容量化方向发展。目前，我国城乡供电输电线路上所使用的耐热导线，一般由普通的耐热铝合金单线和普通镀锌铜丝绞合而成。这种普通耐热导线的长期运行温度低于150℃，导电率在60％IACS以下，线损大，如想要用于特高压线路，必须新增输电线路或增加导线的截面积，这些措施都会增加投资，成本高昂，另外改造铁塔和扩大架线都会占用大量的土地资源。作为加强元件的普通镀锌钢丝，预热后线膨胀系数增大，输送电容量增加后，导线温度升高，弧垂增加，影响线路的安全运行。想在提高铝导线的抗拉强度且保证合格导电率的前提下，获得较优的耐热性能，势必对添加的合金种类及加工工艺有更高的要求。因此如何获得力学性能、耐热性能及导电性能的较优匹配是该领域研究的主要内容。经检索，公开号为101740157A的中国专利技术专利，该专利技术提供了“一种铝合金导线及其制造方法”，铝合金导线中各成分的重量百分组成为：铝99.2％～99.6％；锆0.03％～0.5％；钇0.01％～0.1％；其它0.2％～0.3％。该铝合金导线由铝锭熔化后加入微量的锆和钇一起熔炼成铝合金液，再经浇铸与结晶、轧制、拉丝等步骤制造而成。该专利技术通过严格控制铝锭的杂质含量和合金化添加元素的含量，制备地铝合金导线具有高导电性和耐热性，满足了行业对铝合金导线的性能要求，该专利技术技术的缺点在于：添加硼合金与铝合金导线中的锆起反应，降低了合金的耐热性。公开号为102758107B的中国专利技术专利，该专利技术提供了“高强高导耐热铝合金导线及其制备方法”，铝合金导线中各成分的重量百分组成为：锆Zr为0.15～0.60％，镧La为0.03～0.30％，铈Ce为0.03～0.30％，钇Y为0.01～0.30％，铁Fe为0.05～0.20％，硅Si为0.01～0.10％，其他杂质元素含量≤0.10％，其余为铝。该铝合金导线是将配制原材料放入熔炼炉中、升温除气熔炼、造渣、除渣、连铸连轧成耐热铝合金杆材、热处理、拉丝机拉制成的。该专利技术提供的铝合金导线与现有的耐热铝合金线相比，其性能有了一定的提高，但是它的抗拉强度仍然比较低。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的不足，提供特高压用铝合金导线。该铝合金导线的抗拉强度达到269.27MPa，导电率可达到63％IACS，且经过300℃下加热2小时的考核运行，强度残存率大于93％。为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案为：特高压用铝合金导线，由以下重量百分比的元素组成：Mg为0.4～0.7％，Si为0.35～0.65％，Cu为0.2～0.4％，Fe为0.1～0.3％，Zn为0.05～0.15％，B为0.3～0.6％，Zr为0.01～0.1％，Y为0.05～0.25％，Ce为0.04～0.2％，其他杂质元素含量≤0.1％，其余为Al。优选的，该导线由下列重量百分比的元素组成：Mg为0.4～0.6％，Si为0.35～0.55％，Cu为0.2～0.3％，Fe为0.1～0.2％，Zn为0.07～0.10％，B为0.4～0.5％，Zr为0.02～0.07％，Y为0.10～0.18％，Ce为0.06～0.15％，其他杂质元素含量≤0.1％，其余为Al。本专利技术也提供了特高压用铝合金导线的制备方法，包括以下步骤：(1)原料处理：选取纯度＞99.5％的铝锭，按配比称量上述原料，将原料放入150～250℃的恒温干燥箱内除湿25～35min；(2)熔炼：将步骤(1)所述铝锭置于熔炼炉内，使铝锭熔化成铝液，升温至750～770℃，将铝液通过流槽转移至保温炉内；(3)合金化：将除硼以外的其他原料加入到铝液中，制得合金液；(4)硼化处理：升高合金液的温度至740～750℃，静置，保温15～20min，加入硼合金，保温15～20min，进行硼化处理；(5)精炼：将步骤(4)合金液流入流槽，使用氩气除气3～5min，再使合金液流回炉内，740～750℃保温8～12min，搅拌，并使所述合金液经过过滤板进行过滤；(6)浇铸：使步骤(5)过滤的合金液进入连铸生产线，铸成铝合金铸条；(7)固溶热处理：将步骤(6)所述铸条加热至500～650℃，保温0.5～2h，淬火；(8)轧制：将所述铸条在450～500℃下保温30～40min，在轧机上热轧，进轧温度为420～480℃，轧速为0.4～0.5m/s，通过铝连铸连轧生产线生产成铝合金杆材；(9)拉制：对铝合金杆材进行热处理，热处理温度为380～500℃，之后放入拔拉机，拉制成所需直径；(10)时效处理：时效温度为150～200℃，时效时间为1～11h。优选的，步骤(3)中Zr、Y、Fe、Zn和Ce元素分别是以锆铝合金、钇铝合金、铁铝合金、锌铝合金和铈铝合金的形式加入。优选的，步骤(3)中先将铁铝合金、锆铝合金、钇铝合金、铈铝合金、锌铝合金、单晶硅和镁锭加入到铝液中，保温15～20min，降温至690～710℃，再加入铜铝合金，保温15～20min，搅拌2～5min。优选的，步骤(4)所述硼合金为铝硼合金。优选的，步骤(5)所述搅拌时间为30～55s，所述过滤板的孔隙度为75～95ppi。优选的，步骤(6)所述合金液进入连铸生产线的温度为750～790℃，浇铸后降温速率为30～50℃/s。优选的，步骤(7)所述淬火冷却介质为水。优选的，步骤(9)所述拉制过程中拉拔速度为3.5～4.5m/min。以下对本专利技术的合金元素作具体说明：Mg与Si元素在合金经过时效强化处理后会形成β”强化相，随时效温度的升高或时间的延长，β”相可演变为粗大的平衡相Mg2Si，虽然合金的电导率有所下降，但可以明显提高导线的抗拉强度和屈服强度，使导线表现出优异的力学性能。Cu的加入可以改善合金的时效过程，同时提高材料的耐热性能，少量Cu(<0.5％)的加入并不会影响到铝合金的导电性，可以与铝合金熔体中的有害杂质元素Cr、Ti、Zr、V等发生反应，使它们由固溶体形式转变为析出态沉于熔体底部，从而减少导体内部由于固溶原子引起的晶格畸变，降低电子传输过程中与畸变晶格原子间的相互碰撞作用，提高合金的电导率。Ce可以降低合金晶格内溶质原子的数量，从而提高合金的导电能力。Zn可以提高合金的耐磨性，较好的保护导线，提高合金的使用寿命。Zr能提高合金的再结晶温度、抗蠕变性能，同时也可以细化晶粒、抑制再结晶及晶粒长大，从而提高合金的耐热性。Y和B可以和熔体中的杂质元素，如Cr、Mn、Mo、Ti等结合生成高熔点的化合物，在随后过滤过程中除去从而改善合金的导电性。以下对本专利技术的制备过程作具体解释：原料处理：铝锭纯度会直接影响到导线的电导率，一般选用铝锭的纯度大于99.5％；合金化：在铝液中加入不同的合金化元素以保证制品的强度、导电性以及耐热性能；硼化处理：可以有效避免硼与锆反应，起到了晶粒细化效果，从而提高了合金的耐热性；精炼：铝液从流槽经过，进入浇包前进行过滤以除去杂物，为消除铸造过程中常见的缺陷(缩松、缩孔、冷隔以及开裂等)；固溶热处理：可以将铸造过程中形成的粗大Mg2Si等析本文档来自技高网...

【技术保护点】
特高压用铝合金导线，其特征在于，该导线由以下重量百分比的元素组成：Mg为0.4～0.7％，Si为0.35～0.65％，Cu为0.2～0.4％，Fe为0.1～0.3％，Zn为0.05～0.15％，B为0.3～0.6％，Zr为0.01～0.1％，Y为0.05～0.25％，Ce为0.04～0.2％，其他杂质元素含量≤0.1％，其余为Al。

【技术特征摘要】
1.特高压用铝合金导线，其特征在于，该导线由以下重量百分比的元素组成：Mg为0.4~0.7%，Si为0.35~0.65%，Cu为0.2~0.4%，Fe为0.1~0.3%，Zn为0.05~0.15%，B为0.3~0.6%，Zr为0.01~0.1%，Y为0.05~0.25%，Ce为0.04~0.2%，其他杂质元素含量≤0.1%，其余为Al，所述的特高压用铝合金导线的制备方法，包括以下步骤：(1)原料处理：选取纯度＞99.5%的铝锭，按配比称量上述原料，将原料放入150~250℃的恒温干燥箱内除湿25~35min；(2)熔炼：将步骤(1)所述铝锭置于熔炼炉内，使铝锭熔化成铝液，升温至750~770℃，将铝液通过流槽转移至保温炉内；(3)合金化：将除硼以外的其他原料加入到铝液中，制得合金液；(4)硼化处理：升高合金液的温度至740~750℃，静置，保温15~20min，加入硼合金，保温15~20min，进行硼化处理；(5)精炼：将步骤(4)合金液流入流槽，使用氩气除气3~5min，再使合金液流回炉内，740~750℃保温8~12min，搅拌，并使所述合金液经过过滤板进行过滤；(6)浇铸：使步骤(5)过滤的合金液进入连铸生产线，铸成铝合金铸条；(7)固溶热处理：将步骤(6)所述铸条加热至500~650℃，保温0.5~2h，淬火；(8)轧制：将所述铸条在450~500℃下保温30~40min，在轧机上热轧，进轧温度为420~480℃，轧速为0.4~0.5m/s，通过铝连铸连轧生产线生产成铝合金杆材；(9)拉制：对铝合金杆材进行热处理，热处理温度为380~500℃，之后放入拔拉机，拉制成所需直径；(10)时效处理：时效温度为150...

【专利技术属性】
技术研发人员：王若星，罗虎，丁华伟，乔果，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河南省电力公司检修公司，
类型：发明
国别省市：北京;11