本发明专利技术提供了一种按重量百分数份数计下述组分架空导线用芯线材料，及其制备方法：碳：0.05～1.00wt％，硅：0.05～0.20wt％，锰：0.05～1.00wt％，磷≤0.02wt％，硫≤0.02wt％，铬≤0.08wt％，镍≤0.08wt％；合金化组分，钼：0.001～1.00wt％，钇：0.001～1.00wt％；余量为铁和不可避免的其他杂质。所述方法包括下述步骤：熔炼、电渣精炼和重熔、高温煅烧和热轧、拉拔处理、热镀锌、预应力处理以及收线。本发明专利技术提供的技术方案通过采用加入钼、钇微量合金化组分并优化控制合金成分及其微观组织，以及优化预应力处理工艺参数，获得了具有抗拉强度≥2050MPa、伸长率≥4.0％、1000h应力松弛率≤2.3％的架空导线用预应力处理钢芯线。
【技术实现步骤摘要】
一种架空导线用芯线及其制备方法
本专利技术涉及一种架空导线用芯线材料，具体涉及专利技术一种架空导线用预应力处理钢芯线。
技术介绍
作为输送电力的载体的架空输电导线，在输电线路中占有重要的地位。架空输电导线通常由芯线和铝或铝合金线两部分组成，芯线部分主要用来提高导线强度，铝(或铝合金)线部分主要起导电作用。长期以来，一些国家的架空输电线路主要采用的导线为普通钢芯铝绞线(占比近80％)，该种导线的生产和应用技术已基本成熟。但伴随着我国清洁低碳、安全高效能源体系的逐步建设，普通钢芯铝绞线在输电容量裕度低、电能损耗高等问题已越来越难以满足未来电网发展建设的需求。虽然近年来，随着导线芯线材料技术的进步，推出了碳纤维复合芯导线、铝基陶瓷纤维复合芯导线、殷钢芯导线等新型增容导线，并实现了一定的工程应用。但现有的增容导线仍存在成本、安全可靠性仍与现有设计、施工、运维不匹配，这无疑限制了已有的增容导线在输电线路工程中的规模化应用。钢芯铝绞线的性能取决于钢芯、铝线及二者结构的匹配性，而承力件钢芯的力学性能很大程度上决定着导线的力学特性。实际应用中，由于钢芯铝绞线的温度变化以及所受风、冰雪等外部荷载，使钢芯铝绞线产生变形，导钢芯铝绞线的弧垂增大，给线路运行带来安全隐患。对于特定组成的钢芯采用相应的预应力处理技术，制得的低松弛特高强度预应力型钢芯线在受力阶段的应力-应变曲线保持近似线性关系，也即具有低的应力松弛特性，应力松弛率小，从而使这种加强芯导线具有优异的低弧垂特性。利用预应力钢芯与软铝线绞制而成的预应力钢芯软铝导线，在导线运行的工作温度下，导线受到张力的作用，在最大拉断力范围内，其中的软铝线处于永久伸长状态，基本不受力，而机械载荷则视全部由预应力钢芯承担，因此预应力钢芯的这种低松弛特性使预应力钢芯软铝导线在高温运行时仍具有低弧垂特点，预应力钢芯的耐温等级即为导线的耐温等级，预应力钢芯软铝导线的长期运行温度可达150℃以上，一般的普通钢芯铝绞线导线可允许长期运行温度一般在70～90℃以下，短时的最高运行温度不超过250℃，具有良好的增容导线效果。因此，利用低应力松弛率的预应力钢芯作为加强芯的增容导线具有低弧垂、可大容量输送的特点，技术经济性好，且对架线施工无特殊要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在受力阶段钢芯的应力-应变曲线保持近似线性关系，具有低弧垂、大容量输送特点的电力行业架空导线用的抗拉强度高、伸长率好、应力松弛率低的预应力处理钢芯线。本专利技术提供的方法中从改进现有的钢芯材质构成和优化预应力处理工艺参数两个方面来实现。本专利技术提供的方法中采用加入钼、钇微量合金化组分并优化控制合金成分及其微观组织，以及优化预应力处理工艺参数，实现了抗拉强度≥2050MPa、伸长率≥4.0％、1000h应力松弛率≤2.3％的架空导线用预应力处理钢芯线。本专利技术提供的预应力钢芯线材料采用高碳钢盘条进行制备，添加的微量钼元素作为铁的合金添加剂，有助于形成完全珠光体的基体，改善钢材的强度和韧性，提高组织均匀性；同时添加的微量钼元素使钢材形变强化后回复温度、再结晶温度提高，提高铁素体的蠕变抗力，且促进特殊碳化物的析出，从而提高钢芯线的抗应力松弛性能。添加的微量钇元素主要起净化、变质和合金化作用，钇元素的加入可有效降低氧和硫的含量，降低磷、氢、砷等低熔点元素的有害作用，抑制这些元素在晶界上偏聚，净化晶界，同时也与这些杂质形成熔点较高的化合物而析出排除，克服了热脆性；钇元素的加入可以促进生成球状稀土硫化物或硫氢化物，取代容易形成的长条状硫化锰(MnS)夹杂，减少钢材中夹杂数量，使之细化，从而提高钢芯线的热塑性和抗疲劳性能。本专利技术提供的预应力钢芯线材料制备技术方案，通过优化控制熔炼、轧制、拉拔及预应力处理工艺参数，为实施上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种架空导线用芯线材料，其改进之处在于，所述芯线材料包括按质量份数计的下述组分：碳：0.05～1.00wt％，硅：0.05～0.20wt％，锰：0.05～1.00wt％，磷≤0.02wt％，硫≤0.02wt％，铬≤0.08wt％，镍≤0.08wt％；合金化组分，钼：0.01～0.50wt％，钇：0.01～0.50wt％；余量为铁和不可避免的其他杂质。优选的，所述芯线材料包括按质量份数计的下述组分：碳：0.07～0.90wt％，硅：0.05～0.15wt％，锰：0.10～1.00wt％，磷≤0.02wt％，硫≤0.02wt％，铬≤0.08wt％，镍≤0.08wt％；合金化组分，钼：0.01～0.50wt％，钇：0.01～0.50wt％；余量为铁和不可避免的其他杂质。优选的，所述芯线材料包括按质量份数计的下述组分：碳：0.85wt％，硅：0.08wt％，锰：0.50wt％，磷：0.015wt％，硫：0.015wt％，铬：0.05wt％，镍：0.05wt％；合金化组分：钼：0.05wt％，钇：0.06wt％；余量为铁和不可避免的其他杂质。优选的，所述方法包括下述步骤：(1)熔炼；(2)电渣精炼和重熔；(3)高温煅烧、热轧；(4)拉拔处理；(5)热镀锌；(6)预应力处理；(7)收线、成品。优选的，所述方法包括下述步骤：所述步骤(1)包括：在100～150℃下将所述材料的原料处理1.0～3.0h后在1150～1300℃的熔炼炉熔炼熔化后，再加入所述合金化组分。优选的，所述步骤(2-1)电渣精炼包括：于1100℃～1250℃下精炼1.0～3.0h；所述步骤(2-2)的电渣重熔包括：用Φ220mm×1800mm的铸锭为电极，以3～6kg/min的熔速进行电渣重熔。优选的，所述步骤(3-1)，煅烧包括：于1100～1200℃下保温1.0～2.0h后热轧成型，于1050～1150℃下开轧；在800～950℃下精轧；在750～800℃下线材吐丝，得Φ8.0mm盘条；所述步骤(3-2)，热轧包括：以5～20℃/s的冷却速度，将热轧制得的盘条冷却至500～600℃下保持30～60s后空冷至室温。优选的，所述步骤(4)包括：将步骤(3)制成的盘条经酸洗去锈及磷化处理后，以2.5～4m/s的速率和10～20％的变形量，在30～50℃下，用拉丝机对所得盘条进行多道次拉拔，得直径Φ为3.08mm的线材。优选的，所述步骤(5-1)包括：于超声波清洗槽中清洗步骤(4)拉拔所得的丝材表面后，再以35～45m/min的速度将其送入按质量份计的含氯化锌(ZnCl2)，40～70；氢氧化钾(KOH)，5～20；氯化氨(NH4Cl)，2～20；金属氧化物，1～20的50～100℃的助镀剂溶液中处理20～30s；所述步骤(5-2)包括：将经所述溶液处理的丝材于50～100℃下烘10～20s后，浸入盛有锌镀液的陶瓷镀锌锅中对所得丝材表面镀锌，使所述丝材单位面积锌层质量不低于300g/m2。优选的，所述步骤(6本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种架空导线用芯线材料，其特征在于，所述芯线材料包括按质量份数计的下述组分：/n碳：0.05～1.00wt％，硅：0.05～0.20wt％，锰：0.05～1.00wt％，磷≤0.02wt％，硫≤0.02wt％，铬≤0.08wt％，镍≤0.08wt％；/n合金化组分，钼：0.01～0.50wt％，钇：0.01～0.50wt％；/n余量为铁和不可避免的其他杂质。/n
【技术特征摘要】
1.一种架空导线用芯线材料，其特征在于，所述芯线材料包括按质量份数计的下述组分：
碳：0.05～1.00wt％，硅：0.05～0.20wt％，锰：0.05～1.00wt％，磷≤0.02wt％，硫≤0.02wt％，铬≤0.08wt％，镍≤0.08wt％；
合金化组分，钼：0.01～0.50wt％，钇：0.01～0.50wt％；
余量为铁和不可避免的其他杂质。
2.如权利要求1的一种架空导线用芯线材料，其特征在于，所述芯线材料包括按质量份数计的下述组分：
碳：0.07～0.90wt％，硅：0.05～0.15wt％，锰：0.10～1.00wt％，磷≤0.02wt％，硫≤0.02wt％，铬≤0.08wt％，镍≤0.08wt％；
合金化组分，钼：0.01～0.50wt％，钇：0.01～0.50wt％；
余量为铁和不可避免的其他杂质。
3.如权利要求1的一种架空导线用芯线材料，其特征在于，所述芯线材料包括按质量份数计的下述组分：
碳：0.85wt％，硅：0.08wt％，锰：0.50wt％，磷：0.015wt％，硫：0.015wt％，铬：0.05wt％，镍：0.05wt％；
合金化组分：钼：0.05wt％，钇：0.06wt％；余量为铁和不可避免的其他杂质。
4.如权利要求1～3任意一项所述的架空导线用芯线材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(1)熔炼；
(2)电渣精炼和重熔；
(3)高温煅烧、热轧；
(4)拉拔处理；
(5)热镀锌；
(6)预应力处理；
(7)收线、成品。
5.如权利要求4所述的架空导线用芯线材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
所述步骤(1)包括：在100～150℃下将所述材料的原料处理1.0～3.0h后在1150～1300℃的熔炼炉熔炼熔化后，再加入所述合金化组分。
6.如权利要求4所述的架空导线用芯线材料的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝志祥，陈保安，张强，丁一，胡博，许超，陈新，杨长龙，巴志强，王琦，张宏宇，金鹏，刘东延，李小兰，李悦悦，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，国网辽宁省电力有限公司，国家电网有限公司，天津市盖尔发金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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