一种预绞式导线接续金具用铝合金线材及其制备方法技术

本申请涉及一种预绞式导线接续金具用铝合金线材及其制备方法，铝合金线材的组成为：硅0.9～1.2wt％，镁0.7～1.0wt％，铁0.03～0.08wt％，铜0.005～0.01wt％，锌少于0.03wt％，硼0.003～0.03wt％，钛0.003～0.03wt％，铬少于0.004wt％，且锰、钛、钒、铬的总含量少于0.02wt％，余量为铝；铝合金线材的制备方法为：将含铜、铁的铝锭熔化为铝液后，加入铝硅合金和铝镁合金，使其全部熔化，之后对熔体进行精炼、除气，并将熔体表面的浮渣去除，再在熔体中添加铝钛硼合金进行熔炼，将得到的熔化液进行铸造，得到杆坯；将杆坯进行固溶处理、拉拔处理，之后分别进行一级时效处理和二级时效处理，得到的铝合金线材具有高的抗拉伸强度、伸长率和导电率。

A kind of aluminum alloy wire for pre twisted wire connecting fittings and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种预绞式导线接续金具用铝合金线材及其制备方法
本申请属于电工
，尤其是涉及一种预绞式导线接续金具用铝合金线材及其制备方法。
技术介绍
电力需求持续增长以及能源分布不均衡驱动了长距离、跨区域输电的快速发展，然而在架空输电线路中，由于导线制造长度及放线等限制，需要接续金具实现架空导线之间的连续，才能完成不间断输电。架空导线的接续通常是通过对导线的钢芯和绞合铝导体分别进行接续来实现的，接续段必需同时保证导线机械性能及电气性能的要求。当前国内架空输电导线采用的接续方式主要包括压接式和预绞式两种，压接式接续金具的材料主要包括钢管和铝管，其关键工序为采用钢管和铝管分别对钢芯和绞合铝导体进行压接，实现整根架空导线的连接，但该方式存在如下缺点：压接工艺过程复杂，压接端部容易造成应力集中，压接施工过程中容易造成导线损伤等；预绞式接续金具的材料主要包括预绞钢丝和铝合金丝，其关键工序是采用预绞钢丝和预绞铝合金丝分别对钢芯和铝导体进行预绞式连接，该方式的主要特点是接续方式简单，但接续导线的机械性能和电气性能较难保证。在预绞式接续金具中，铝合金丝作为绞合铝导体的连接材料，其机械性能和电气性能直接决定了架空导线连接的可靠性和架空输电线路的安全，预绞式接续金具中的铝合金丝不仅要具备良好的导电性能，还需承担导线的载荷，因此还必须具有高的抗拉伸强度。当前预绞式接续金具中使用的铝合金线材的抗拉伸强度介于340和390MPa之间，导电率在44％IACS左右，国内生产这种铝合金线材的主要工艺过程是通过水平连铸制杆后直接拉拔，并最终进行退火，然而由于制杆过程中的金属含量未进行有效控制、金属加入顺序和熔炼温度选择不当以及后续加工过程中未进行充分热处理等，导致最终铝合金线材的导电率相对于架空导线导体材料的导电率过低，用该材料进行架空导线接续时，会造成连接部位电阻较大，在通电情况下很容易引起局部温升，从而影响了导线连接的安全可靠性；此外，现有的预绞式接续金具用铝合金线材的抗拉伸强度较低，限制了其承担导线的载荷能力。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为解决现有技术制备的预绞式导线接续金具用铝合金线材的导电率过低、抗拉伸强度较低的不足，从而提供一种预绞式导线接续金具用铝合金线材及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种预绞式导线接续金具用铝合金线材，所述铝合金线材的组成及重量百分含量为：硅：0.9～1.2wt％，镁：0.7～1.0wt％，铁：0.03～0.08wt％，铜：0.005～0.01wt％，锌：少于0.03wt％，硼：0.003～0.03wt％，钛：0.003～0.03wt％，铬：少于0.004wt％，且锰、钛、钒、铬的总含量少于0.02wt％，余量为铝。本专利技术还提供一种上述铝合金线材的制备方法，包括如下步骤：S1：将含铜、铁的铝锭熔化为铝液后，加入铝硅合金和铝镁合金，使其全部熔化，之后对熔体进行精炼、除气，并将熔体表面的浮渣去除，再在熔体中添加铝钛硼合金进行熔炼，将得到的熔化液进行铸造，得到杆坯；S2：将杆坯进行固溶处理；S3：将固溶处理后的杆坯进行拉拔处理，将杆坯拉拔至成品尺寸前，在第一设定温度下进行一级时效处理，将一级时效处理后的杆坯拉拔至成品尺寸时，在第二设定温度下进行二级时效处理，所述第一设定温度高于第二设定温度。优选地，待达到成品尺寸总变形量的50％-80％时，在170～200℃的温度下进行一级时效处理；将一级时效处理后的杆坯拉拔至成品尺寸时，在130～160℃的温度下进行二级时效处理。优选地，在精炼后除气前，对熔体进行电磁处理和/或超声波处理。优选地，精炼前，在熔体中加入覆盖剂进行熔炼，所述覆盖剂为第一覆盖剂、第二覆盖剂与第三覆盖剂的混合物，所述第一覆盖剂为石墨烯，所述第二覆盖剂为Na3AlF6和/或Na2SiF6，所述第三覆盖剂为KCl、NaCl、NaF、CaF2中的至少一种，所述第一覆盖剂、第二覆盖剂与第三覆盖剂的质量比为40-50:20-40:20-30，所述覆盖剂的用量优选为熔体质量的0.2～0.5wt％。优选地，所述精炼采用三气精炼剂，所述精炼剂的用量优选为熔体质量的0.5～2wt％。优选地，将铝液加热至730～750℃后加入铝硅合金和铝镁合金，并在加入铝硅合金和铝镁合金后将熔体温度升高到730～750℃。优选地，加入覆盖剂熔炼和精炼时将熔体温度控制在700～720℃。优选地，加入铝硅合金和铝镁合金的顺序为先加入铝硅合金，再加入铝镁合金，以使硅、镁快速溶解于铝液中，又可避免镁的挥发。优选地，所述固溶处理的方法为：将杆坯加热到490～510℃保温，保温时间≤1h，保温结束后，将杆坯置于水中。优选地，所述一级时效的时间为8-16h，所述二级时效的时间优选为20-28h。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种预绞式接续金具用铝合金线材及其制备方法，通过熔铸工艺制备铝合金杆坯，经过固溶处理、拉拔处理及时效处理工序，其中，合金熔炼制杆过程中在铝液中先后加入铝硅合金、铝镁合金和铝钛硼合金，使得铝合金线材具有特定的配方组成，时效处理工序先后进行了一级时效处理和二级时效处理，可有效控制铝合金加工过程中析出相尺寸及其分布，实现了铝合金成品线材的高抗拉伸强度和高导电率性能，铝合金线材的抗拉伸强度不低于352MPa，导电率不小于55％IACS，伸长率不低于4.7％；进一步，在精炼前加入覆盖剂进行熔炼，会造成一定的防护性气氛，隔绝大气，不致吸氢，且可使熔体中的氢逸出，并能有效地去除氧化夹杂，与精炼配合，有效提高了导电率，再进一步在精炼后对熔体进行电磁处理和/或超声波处理，这能够改变金属-气体系统或金属-夹杂物系统的平衡状态，从而使气体和固体夹杂物从熔体中完全分离出来，使得抗拉伸强度、伸长率和导电率均有所增加；采用本申请材料制备的预绞式接续金具进行架空导线接续时，连接部位电阻小，不会引起局部温升，还能承担导线的高载荷，增加了架空导线连接的安全可靠性。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1本实施例提供一种预绞式导线接续金具用铝合金线材的制备方法，该铝合金线材的组成及重量百分含量为：硅：0.9wt％，镁：1.0wt％，铁：0.05wt％，铜：0.005wt％，锌：0.01wt％，硼：0.003wt％，钛：0.005wt％，铬：0.003wt％，锰、钛、钒、铬的总含量少于0.02wt％，余量为铝；所述铝合金线材的制备方法包括如下步骤：将牌号Al99.90的电工铝锭置入熔化炉中进行熔化，将熔化后的铝液装入保温炉中，当铝液温度达到750℃时，向保温炉中加入硅含量为11wt％的铝硅合金100kg，并在炉中不同位置加入镁含量为50wt％的铝镁合金20kg；合金配置完毕后，对熔体进行充分搅拌，然后将熔体温度升高到730℃，采用用量为全部炉料0.5wt％的JDJL-1型三气精炼剂分次充入保温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预绞式导线接续金具用铝合金线材，其特征在于，所述铝合金线材的组成及重量百分含量为：硅：0.9～1.2wt％，镁：0.7～1.0wt％，铁：0.03～0.08wt％，铜：0.005～0.01wt％，锌：少于0.03wt％，硼：0.003～0.03wt％，钛：0.003～0.03wt％，铬：少于0.004wt％，且锰、钛、钒、铬的总含量少于0.02wt％，余量为铝。/n

【技术特征摘要】
1.一种预绞式导线接续金具用铝合金线材，其特征在于，所述铝合金线材的组成及重量百分含量为：硅：0.9～1.2wt％，镁：0.7～1.0wt％，铁：0.03～0.08wt％，铜：0.005～0.01wt％，锌：少于0.03wt％，硼：0.003～0.03wt％，钛：0.003～0.03wt％，铬：少于0.004wt％，且锰、钛、钒、铬的总含量少于0.02wt％，余量为铝。


2.一种权利要求1所述的预绞式导线接续金具用铝合金线材的制备方法，其特征在于，所述铝合金线材的制备方法包括如下步骤：
S1：将含铜、铁的铝锭熔化为铝液后，加入铝硅合金和铝镁合金，使其全部熔化，之后对熔体进行精炼、除气，并将熔体表面的浮渣去除，再在熔体中添加铝钛硼合金进行熔炼，将得到的熔化液进行铸造，得到杆坯；
S2：将杆坯进行固溶处理；
S3：将固溶处理后的杆坯进行拉拔处理，将杆坯拉拔至成品尺寸前，在第一设定温度下进行一级时效处理，将一级时效处理后的杆坯拉拔至成品尺寸时，在第二设定温度下进行二级时效处理，所述第一设定温度高于第二设定温度。


3.根据权利要求2所述的预绞式导线接续金具用铝合金线材的制备方法，其特征在于，待达到成品尺寸总变形量的50％-80％时，在170～200℃的温度下进行一级时效处理；将一级时效处理后的杆坯拉拔至成品尺寸时，在130～160℃的温度下进行二级时效处理。


4.根据权利要求2或3所述的预绞式导线接续金具用铝合金线材的制备方法，其特征在于，在精炼后除气前，对熔体进行电磁处理和/或超声波处理。


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【专利技术属性】
技术研发人员：卢明，蔡西川，党朋，叶中飞，伍川，张博，杨晓辉，陶亚光，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，上海电缆研究所有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41