一种高导电耐热铝合金线及其制备工艺与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种高导电耐热铝合金线及其制备工艺与应用，所述铝合金线由铝合金杆通过一级热处理、大拉、二级热处理以及小拉工艺制备得到，所述铝合金杆包含以下组分：0.04

【技术实现步骤摘要】
一种高导电耐热铝合金线及其制备工艺与应用


[0001]本专利技术涉及合金材料及电力传输
，具体涉及一种高导电耐热铝合金线的制备工艺，及高导电耐热铝合金线在制备低风压铝合金绞线中的应用。

技术介绍

[0002]电力需求随着经济水平的快速发展而急剧增长，因此输电线路常出现容量不足问题，而新建线路耗时长且建设成本高，通常采用增容改造的方式以提高输电线路的容量，60％IACS的耐热铝合金导线是目前用于线路增容改造的主要材料之一。60％IACS耐热铝合金导线因在铝材质中加入一定含量“Zr”元素，将其长期使用最高温度由普通铝材的70℃提高至150℃或210℃。根据不同运行场景与工况通常采用以下几种技术方案：
①
原线路杆塔呼高余量足够，使用60％IACS耐热铝合金圆线(耐温等级150℃)与钢芯组合，导线可在不增加输电线路走廊宽度下，提高线路输送容量至1.5倍；
②
原线路杆塔呼高余量不足，施工周期宽裕，使用60％IACS耐热铝合金型线(耐温等级210℃)与特高强度钢芯组合，并在钢芯与耐热铝合金型线层之间制备0.6～0.8mm厚度间隙结构，导线可利用原线路走廊资源、不动铁塔直接进行换线，实现增容至2倍；
③
原线路杆塔余量不足，施工周期短、地形苛刻，使用60％IACS耐热铝合金圆线(耐温等级210℃)与铝包殷钢芯组合，导线可利用原线路走廊资源、不动铁塔直接进行换线，实现增容至2倍。
[0003]上述技术方案均是利用耐热导线高运行温度下的大载流特性，但耐热铝合金材料20℃导电率仅有60％IACS，高温运行时导线交、直流电阻较高，线路电能损耗大；其次，技术方案
②
中，由于钢芯承力性能有限(抗拉强度1800～1900MPa)、重量大(密度7.78kg/dm3)、线膨胀系数大(11.5*10
‑6/℃)，高温运行时导线弧垂较大，且在高于安装温度运行时，大张力全部转移至钢芯，线路安全系数略低；另外，技术方案
③
中使用的铝包殷钢芯价格高昂，导致线路改造成本过大；技术方案
①②③
中均是将耐热铝合金圆线与不同钢芯进行普通绞合，在大风区运行情况下，这类导线水平荷载极大，易造成导线断线、断股、闪络跳闸等问题，存在较大的安全隐患。
[0004]因此，目前亟需一种低风压、高导电耐热且轻质的铝合金绞线，可用于架空输电导线，以减少输电线路损耗的同时提高线路运行的可靠性。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种高导电耐热铝合金线的制备工艺，及高导电耐热铝合金线在制备低风压铝合金绞线中的应用。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术第一方面提供了一种高导电耐热铝合金线的制备工艺，包括以下步骤：
[0008](1)将铝合金杆在3～5h升温至378～382℃，保温56～64h进行一级热处理；所述铝合金杆包含按质量百分比计的以下组分：0.04
‑
0.1wt％Si、0.10
‑
0.20wt％Fe、0.30
‑
0.40wt％Zr、0.01
‑
0.02wt％Cu、0.04
‑
0.2wt％Y，Cr、Mn、V、Ti之和小于0.004wt％，其余为Al
以及无法避免的杂质；
[0009](2)将步骤(1)热处理后的铝合金杆进行冷拉拔延伸至预定直径范围内的铝合金线，控制每道冷拉拔延伸系数为1.20～1.28；
[0010](3)将步骤(2)处理后的铝合金线在2～4h升温至279～281℃，保温18～22h进行二级热处理；
[0011](4)将步骤(3)热处理后的铝合金线采用孔型渐变模式的模具进行冷拉拔延伸，控制每道冷拉拔延伸系数为1.18～1.22，得到所述的高导电耐热铝合金线。
[0012]进一步地，所述铝合金杆通过连铸连轧工艺制备得到，具体如下：
[0013]S1：将高纯铝锭加至熔炉中熔化，然后加入AlB3进行硼化处理；
[0014]S2：在惰性气氛下，向铝水中加入除钠颗粒精炼剂，静置50～70min进行第一次精炼；
[0015]S3：向第一次精炼后的铝液中加入其它材料进行合金化处理，控制铝液中各元素的质量占比；
[0016]S4：合金化完成后在惰性气氛下，再加入除钠颗粒精炼剂，闷炉20～30min，进行第二次精炼；所述第二次精炼的温度为780～800℃，静置的时间为30～40min；
[0017]S5：通过保温炉倾倒扒渣后的铝液，然后通过除气箱和过滤箱进行除气和双级过滤；在流槽部位增加了铝硼丝在线喂丝处理，倾倒的速度为1.0
‑
1.8m/min；
[0018]S6：对铝水进行连续浇铸，其中，浇铸温度为670～685℃，浇铸速度为5.0～5.5t/h，冷却水温为25～35℃，出坯温度为450～480℃；
[0019]S7：对铸坯进行轧制，得到高导电率耐热铝合金杆；进轧温度为410～440℃，终轧温度为100～200℃。
[0020]进一步地，S1中铝液通过膨化处理去除杂质元素V、Ti，以减少对金属材料导电率的影响。
[0021]对铝液进行两次精炼，其中第一次精炼，加入颗粒状的除钠精炼剂以延长其在铝水中的反应时间，具有良好的除气除杂效果，同时具有除钠的作用，钠元素易形成低熔点化合物，在后续的退火过程中易产生组织缺陷，影响金属材料导电率，通过除钠精炼剂的添加可以去除这些杂质元素，以确保材料的导电率；第二次精炼去除合金化过程产生的杂质，进一步净化铝水。
[0022]进一步地，S5中，在流槽部位增加了铝硼丝在线喂丝处理，一方面可进一步降低铝水中Cr、Mn、V、Ti元素含量，提高材料导电率，其次铝硼丝可与铝水中的锆反应，使其析出，从而改变锆元素在合金中的存在形式，提高材料导电率的同时还可细化晶粒。
[0023]进一步地，步骤(2)中，将步骤(1)热处理后的铝合金杆进行3～5道冷拉拔延伸处理。
[0024]进一步地，步骤(4)中，将步骤(3)热处理后的铝合金线进行5～7道冷拉拔延伸处理。
[0025]进一步地，步骤(2)与步骤(4)中，所述延伸系数k＝R
前2
/R
后2
，其中R
前
为进入模具前直径，R
后
为出模具后直径。
[0026]在大拉和小拉过程中，控制延伸系数可抑制塑性变形对铝合金线的导电性能造成损失，又可在合理范围内最大限度提升铝合金线的抗拉强度、伸长率以及耐热性。
[0027]进一步地，以直径为9.5mm的铝合金杆为例，经一级热处理以及大拉处理获得直径为6～7mm的铝合金线，然后进行二级热处理，二级热处理后经小拉处理得到目标大小的铝合金线。通过上述工艺处理后的铝合金杆或铝合金线的性能需满足下表1所示的要求。
[0028]表1各工序产品性能
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导电耐热铝合金线的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将铝合金杆在3～5h升温至378～382℃，保温56～64h进行一级热处理；所述铝合金杆包含按质量百分比计的以下组分：0.04
‑
0.1wt％Si、0.10
‑
0.20wt％Fe、0.30
‑
0.40wt％Zr、0.01
‑
0.02wt％Cu、0.04
‑
0.2wt％Y，Cr、Mn、V、Ti之和小于0.004wt％，其余为Al以及无法避免的杂质；(2)将步骤(1)热处理后的铝合金杆进行冷拉拔延伸至预定直径范围内的铝合金线，控制每道冷拉拔延伸系数为1.20～1.28；(3)将步骤(2)处理后的铝合金线在2～4h升温至279～281℃，保温18～22h进行二级热处理；(4)将步骤(3)热处理后的铝合金线采用孔型渐变模式的模具进行冷拉拔延伸，控制每道冷拉拔延伸系数为1.18～1.22，得到所述高导电耐热铝合金线。2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述铝合金杆通过连铸连轧工艺制备得到；铝水浇铸的温度为670～685℃，浇铸速度为5.0～5.5t/h，出坯温度为450～480℃，进轧温度为410～440℃，终轧温度为100～200℃。3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，将步骤(1)热处理后的铝合金杆进行3～5道冷拉拔延伸处理。4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤(4)中，将步骤(3)热处理后的铝合金线进行5～7道冷拉拔延伸处理。5.一种由权利要求1～4任一项所述制备工艺制备得到的高导电耐热铝合金线，其特征在于，所述高导电耐热铝合金线包括具有梯形截面或凹弧...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立军，吴松梅，朱红良，赵立洋，黎汉林，孙乐雨，施鑫，侯岩，孟祥辉，崔佳宇，
申请(专利权)人：江苏亨通电力电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：