一种高抗扭铝合金线及软导体制造技术

本发明专利技术公开了一种高抗扭铝合金线及软导体，该高抗扭铝合金线中主要微量合金元素重量百分比为：Si≤0.08wt％；Fe：0.20wt％～0.90wt％；Cu：0.05wt％～0.30wt％；Mg≤0.05wt％；Zn≤0.02wt％；Y：0.020wt％～0.060wt％；Er：0.03wt％～0.08wt％；Sc：0.02wt％～0.20wt％；Ce：0.005wt％～0.05wt％，Al≥99.60wt％，将该导体经多次拉制后绞合为导体并进行时效，得到的导体兼具高强度、高导电、高韧性、高耐热性，成品软铝合金绞合导体能够满足

【技术实现步骤摘要】
一种高抗扭铝合金线及软导体


[0001]本专利技术涉及导体
，具体涉及一种高抗扭铝合金线及软导体。

技术介绍

[0002]大力发展可再生能源、推动绿色低碳发展，是我国应对气候变化、履行国际承诺的重要举措。近年来，风力发电等清洁能源得到了快速发展；然而风电投资成本高，投资回收周期长是制约风电发展的一大要素；尽管国家出台一些补贴政策，风电投资成本过高仍给风电投资企业造成压力，如何在不降低风机电力传输可靠性的前提下降低导体成本是风电主机商和导体企业需要面对的共同问题。
[0003]风电扭转导体需要随机舱频繁转动，导体需承受自身自由悬挂重量的拉力和扭转过程中的剪切力；5类铜导体具有较高的强度和柔软性，一直用于风电扭转导体，但其抗拉力、延伸率小，耐扭性能差，一直无法用于风电耐扭段；为解决铝导体的强度和柔软性差的问题，可以用于5类软导体替代5类铜导体。目前市场上的软导体为铝导体，其强度、伸长率低、耐热性能差，按5类导体结构拉丝后延伸率较差，无法承受扭转过程中的剪切力，性能上仍然满足不了工艺需要；着力改善铝合金的抗拉力、延伸率，耐扭性能，成为研发工作的侧重点。
[0004]中国专利CN201720006799.4涉及一种风电场用低压铝合金导体，该导体用于电风场，采用固定敷设的方式进行建设，无需扭转，其导体结构为二类导体，但其结构相对较硬，不能用于塔筒内部；中国专利CN201911100984.X涉及一种风电塔筒扭转导体用软铝合金线芯及其制备方法，该铝合金导体可用于扭转场合，但其采用了石墨烯钠镁铝粉，该材料一方面成本较高，另一方面加工难度大，在混合过程中容易产生团聚，使得导体均匀性差，第三，该导体强度较大，但韧性不足，反复折弯易产生断裂，第四，该导体耐热性能较差，在长期高温运行时，强度急剧下降，因此仍有值得改进的空间。

技术实现思路

[0005]为解决上述铝合金的抗拉力、延伸率小，耐扭性能不足的技术问题，本专利技术提供一种高抗扭铝合金线，并采用该高抗扭铝合金线制备的软导体。
[0006]实现本专利技术的技术方案是：
[0007]一种高抗扭铝合金线，其合金中主要微量合金元素重量百分比为：
[0008]Si≤0.08wt％；
[0009]Fe：0.20wt％～0.90wt％；
[0010]Cu：0.05wt％～0.30wt％；
[0011]Mg≤0.05wt％；
[0012]Zn≤0.02wt％；
[0013]Y：0.020wt％～0.060wt％；
[0014]Er：0.03wt％～0.08wt％；
[0015]Sc：0.02wt％～0.20wt％；
[0016]Ce：0.005wt％～0.05wt％；
[0017]Ti+V+Mn+Cr≤0.010wt％；
[0018]Al≥99.60wt％。
[0019]本专利技术在铝合金中引入Y、B、Er等元素，这些元素可以细化晶粒，净化铝液，提升导电性能，提高导电线芯的耐扭性，该大大提高铝的机械性能和韧性，且可有效降低合金成本；
[0020]通过微量Al
‑
Sc合金的添加，使铝合金导体在长期运行温度下工作，其强度变化率不大于5％，其导电率与纯铝导体相当，提高了导体长期运行的可靠性。
[0021]本专利技术还提供一种软导体，其采用上述一种高抗扭铝合金线进行制备，具体的制备方法包括以下步骤：
[0022]S1：熔炼、轧制铝合金杆
[0023]将99.7％的铝锭进行高温熔炼、在铝溶液中按比例分别添加Al
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Fe、Al
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Er、Al
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Sc、Al
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Y、Al
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B、稀土合金，通过在线分析，确保各成分满足要求，然后经过搅拌、精炼除气、扒渣、静置、在线除气、过滤、浇铸、轧制，制得铝合金杆；
[0024]S2：大拉
[0025]将步骤S1制得的铝合金杆经过多模大拉机拉制，然后放入时效炉进行时效，得到大拉铝合金丝；
[0026]S3：中拉
[0027]将步骤S2中制得的大拉合金丝经多模中拉机拉制，然后再次放入时效炉进行时效，得到中拉铝合金丝；
[0028]S4：小拉
[0029]将S3中的中拉铝合金丝经多模小拉机拉制，然后再次放入时效炉进行时效，制得铝合金单线；
[0030]S5：绞合
[0031]将步骤S4中制得的铝合金单线与高弹丝绞合，形成铝合金导体；
[0032]S6：时效
[0033]将步骤S5中制备的铝合金导体放入时效炉中进行时效，制得高耐扭铝合金软导体。
[0034]进一步的，所述步骤S1中制得的铝合金杆的直径为9.5mm或12.0mm。
[0035]上述导体制备步骤中，铝合金杆经多次分级拉制，其拉制过程中直径分布经多次检测，相对直接拉制，其直径的均匀性更有保障；且由于拉制工艺的分布进行，可根据实际需要对成品直径进行控制，在生产上更加灵活；在绞合过程中加入了高弹丝，进一步提升了导体的韧性，且可根据应用场合改变高弹丝种类，实现定制化生产，更加满足客户需求；在绞合之后进行了时效，一定程度上弥合了绞合过程中铝合金单线表面形成的裂痕，对提升导体机械性能和导电性能都有一定的帮助。
[0036]进一步的，所述步骤S2中制得的大拉铝合金丝直径为2.50mm～3.50mm，其拉伸过程中延伸系数为1.20～1.35，时效温度270
‑
300℃，时效时间3
‑
5h。
[0037]进一步的，所述步骤S3中制得的中拉铝合金丝直径为0.80～1.50mm，拉伸过程中
延伸系数为1.15～1.30，时效温度270
‑
300℃，时效时间3
‑
5h。
[0038]进一步的，所述步骤S4中制得的铝合金单线直径为0.15～0.50mm，其拉伸过程中延伸系数1.10～1.25。
[0039]上述拉制过程中，可根据实际需要调整延伸系数和时效温度、时效时间，对参数进行调整以获得性能更优的产品。
[0040]进一步的，所述步骤S5中绞合过程中使用的铝合金单线为多根，高弹丝为一根或多根。
[0041]该步骤实际上是在铝合金单线中混入高弹丝，对产品的相关性能进行提升，在操作过程中，仍然以保障基础性能为主，因此需要用到多根铝合金单线，仅对其进行部分替代。
[0042]进一步的，所述步骤S5中的高弹丝为碳纤维丝、玻璃纤维丝或丙纶丝中的一种或者多种。
[0043]可根据实际应用场合调整高弹丝的种类和配比，满足应用需要。
[0044]进一步的，所述步骤S5中绞合步骤绞合次数为一次绞合或多次绞合，绞合方式为正规绞合、非正规绞合或非正规绞合再正规绞合。
[0045]绞合方式的不同，对线路接驳和线缆柔软程度会产生一定的影响，实际生产中需要根据待接入线路的绞合方向进行确认。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高抗扭铝合金线，其特征在于：其合金中主要微量合金元素重量百分比为：Si≤0.08wt％；Fe：0.20wt％～0.90wt％；Cu：0.05wt％～0.30wt％；Mg≤0.05wt％；Zn≤0.02wt％；Y：0.020wt％～0.060wt％；Er：0.03wt％～0.08wt％；Sc：0.02％wt％～0.20％wt％；Ce：0.005wt％～0.05wt％；Ti+V+Mn+Cr≤0.010wt％；Al≥99.60wt％。2.一种软导体，其特征在于：采用权利要求1所述的一种高抗扭铝合金线进行制备，具体的制备方法包括以下步骤：S1：轧制铝合金杆将99.7％的铝锭进行高温熔炼、在铝溶液中按比例分别添加Al
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Fe、Al
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Er、Al
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Sc、Al
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Y、Al
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B、稀土合金，通过在线分析，确保各成分满足要求，然后经过搅拌、精炼除气、扒渣、静置、在线除气、过滤、浇铸、轧制，制得铝合金杆；S2：大拉将步骤S1制得的铝合金杆经过多模大拉机拉制，然后放入时效炉进行时效，得到大拉铝合金丝；S3：中拉将步骤S2中制得的大拉合金丝经多模中拉机拉制，然后再次放入时效炉进行时效，得到中拉铝合金丝；S4：小拉将S3中的中拉铝合金丝经多模小拉机拉制，制得铝合金单线；S5：绞合将步骤S4中制得的铝合金单线与高弹丝绞合，形成铝合金导体；S6：时效将步骤S5中制备的铝合金导体放入时效炉中进行时效，制得高耐扭铝合金软导体。3.根据权利要求2所述的一种软导体，其特征在于：所述软导体的制备方法的步骤S1中制得的铝合金杆的直径为...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐静，陈静，王亮，邹鹏飞，夏霏霏，杨伯其，李鑫，
申请(专利权)人：新远东电缆有限公司远东复合技术有限公司远东海缆有限公司，
类型：发明
国别省市：