一种半硬铝线和架空导线及其制备方法技术

本发明专利技术属于电工技术领域，涉及一种具有特定状态的铝杆、一种半硬铝单线和由此半硬铝单线为导体层的架空输电导线及其制备方法。本发明专利技术通过控制铝杆的浇铸工艺制备特定状态的铝杆，然后通过控制拉拔工艺，直接制备具有半硬特征且性能稳定的铝单线导体。本发明专利技术的制备方法具有流程短、操作简单等特点。所制得的半硬铝单线导体电能损耗小且性能稳定；由这种半硬铝单线作为导体材料制成的架空输电导线具有节能和施工特性好等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电エ
，涉及ー种具有特定状态的铝杆、一种半硬铝单线和由此半硬铝单线为导体层的架空输电导线及其制备方法。
技术介绍
架空输电导线由导电材料和支撑材料组成，导电材料包括铝及铝合金，支撑材料包括镀锌钢线、铝包钢线、碳纤维或其他复合材料芯棒等。目前，使用最为广泛架空输电导线为钢芯铝绞线，其导体材料为硬铝 线，主要性能指标为强度不低于160MPa，20°C的直流电阻率不大于O. 028264 Ω · mm2/m。为了減少在输电过程中的电能损耗，国内随后又发展了由软铝线作为导电材料构成的架空输电导线，这种软铝线的主要性能指标为强度为60 90MPa，20°C的直流电阻率不大于O. 02737Ω · mm2/m，伸长率不低于20%。这种由软铝线作为导电材料构成的架空输电导线结构包括复合芯导线、钢芯软铝导线及间隙型导线等。对比由硬铝线作为导电材料构成的架空输电导线，这种软铝导线由于电阻率较低，具有明显的节能效果。但是，在施工过程中，由于软铝线强度较低，导线表面易损伤或损坏，给导线施エ带来较大困难。专利CN201498231U中提到在软铝导线外层挤包ー层半导电层来减少导线在施工过程中的摩擦损伤。这种方法目前还没有在实际生产中采用。鉴于这种情况，采用一种强度介于硬铝线和软铝线之间的具有半硬特征的铝线作为导体材料构成的架空输电导线可同时兼顾输电性能和施工性能。当前我国主要有两种半硬铝线的制备エ艺方法，ー种方法为采用普通电エ铝杆经过“拉制-退火-再拉制”エ艺；另ー种方法为采用普通电エ铝杆经过“拉制-退火”エ艺。前ー种方法主要是通过退火使材料软化，再经过适当变形量拉制获得半硬铝线，后ー种方法通过采用适当的退火エ艺，控制再结晶及晶粒长大程度和应カ消除程度等使铝线保持一定的強度和较好的导电率，获得半硬铝线。由于这两种エ艺同时涉及到退火エ艺和变形量控制等因素，生产エ艺较为复杂，エ艺控制难度也较大，造成最終半硬铝线性能不够稳定，波动较大。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供ー种具有特定状态的铝杆、半硬铝单线以及架空输电导线及其制备方法，以克服现有技术的不足。本专利技术通过制备特定状态的铝杆，然后通过控制拉拔エ艺，直接制备具有半硬特征且性能稳定的铝单线导体，由这种半硬铝单线作为导体材料构成的架空输电导线相比当前应用最为广泛的硬铝线作为导体材料构成的架空输电导线具有电能损耗小的优点，而相比由软铝线作为导体材料构成的架空输电导线具有施工简单方便，且导线表面不易损伤或损坏等优点。首先，本专利技术提供了一种铝杆及其制备方法。一种铝杆，其直径为8 12mm ;其主要性能指标抗拉强度为70 IlOMPa ;伸长率不小于15% ;20°C的直流电阻率不大于O. 02765 Ω · mm2/m。本专利技术的铝杆的制备方法，包括如下步骤I)铝锭熔炼将铝的重量百分含量不低于99. 70%的铝锭熔化后得到铝液，将获得的铝液在保温炉内进行精炼以调整或控制铝液中杂质的含量；其中，精炼温度控制为710 730°C。较佳的，精炼时，先采用固体精炼熔剂覆盖铝液表面进行精炼处理，再采用氯氮混合气体吹入铝液中进行精炼处理；进ー步的，所述固体精炼熔剂选自NaCl、KC1、CaF2和AlF6中的ー种或几种，且固体精炼熔剂的加入量为5 8kg/t铝液；所述氯氮混合气体中氯气的体积百分含量，如为20%。2)静置将精炼的铝液静置。较佳的，所述静置的时间为40 60分钟； 3)将保温炉流出的铝液在经过流槽时，采用玻璃丝网袋或泡沫陶瓷砖进行过滤；其中，过滤后铝液中主要杂质元素及其重量百分含量控制为Si ( O. 11%, Fe ( O. 25%,Cu く O. 01%, V+Ti+Mn+Cr く O. 02%，且铝液中铝的重量百分含量控制为A1彡99. 7%。4)过滤后的铝液进入浇铸机结晶轮进行连续浇铸获得铸锭，其中，铝液的浇铸温度为680 710°C，结晶轮转速为2. 5 3r/min，冷却水压カ不低于O. 3MPa，表面温度控制在450 500°C范围内。5)步骤4)获得的铸锭直接进入连轧机组进行轧制获得所述铝杆，其中所述轧制的终轧温度控制在260 280°C范围内。较佳的，所述轧制过程采用带微张カ轧制，并采用乳浊液对轧辊进行冷却和润滑；本专利技术通过炉前铝液化学成分快速分析，经精炼处理以调整或控制杂质元素的含量；所述过滤后铝液的组份及其含量与最終所获得的具有特定状态的铝杆的组份及其含量—致。本专利技术通过上述控制浇铸和轧制エ艺制成具有特定状态的铝杆，所述铝杆直径为8 12mm ;其主要性能指标抗拉强度为70 IlOMPa ;伸长率不小于15% ;20°C的直流电阻率不大于O. 02765 Ω · mm2/m。其次，本专利技术提供了一种半硬铝单线及其制备方法。一种半硬铝单线，其截面为圆形、梯型或Z型；其主要性能指标抗拉强度为100 140MPa ;伸长率不低于3% ;20°C的直流电阻率不大于O. 02781 Ω · mm2/m。本专利技术的半硬铝单线的制备，包括如下步骤将上述获得的铝杆进行拉拔后，无需退火エ序或其他后续エ序，直接获得所述半硬铝单线；其中，所述铝杆的拉拔采用大拉机拉制圆线，或采用型线拉丝机拉制型线，其拉丝速度控制在4 10m/s范围内，每道次截面变化率控制在16 24%范围内。本专利技术的半硬铝单线的制备通过控制拉拔エ艺而无需退火或其他后续エ艺过程即可直接获得具有半硬特征的铝单线导体。再次，本专利技术提供了一种由所述半硬铝单线作为导体材料制成的架空输电导线。一种由所述半硬铝单线作为导体材料层制成的架空输电导线，所述架空输电导线包括支撑材料层和ー层或多层绞合于支撑材料层外的半硬铝单线导体层。所述半硬铝单线导体层由截面为圆形、梯型或Z型的半硬铝单线中的ー种或几种构成。所述支撑材料层为镀锌钢线、镀锌殷钢线、铝包钢线、铝包殷钢线、碳纤维复合绞线或碳纤维芯棒。所述架空输电导线为圆线同心绞导线、型线同心绞导线、间隙型导线或扩径导线。采用本专利技术的半硬铝单线和支撑材料相组合，经过绞线机可以获得任何所需截面、所需结构的架空输电导线。本专利技术所涉及到的浇铸机、连轧机组、大拉机、型线拉丝机等设备均为现有技术中的常规设备。本专利技术的半硬状态的铝杆及半硬铝单线导体的制备エ艺，其关键技术在于控制铝 杆的浇铸和轧制エ艺以及铝杆的拉拔エ艺，本专利技术的制备方法具有流程短、操作简单等特点。所制得的半硬铝单线导体电能损耗小且性能稳定；由这种半硬铝单线作为导体材料制成的架空输电导线具有节能和施工特性好等特点。附图说明图I铝杆、半硬铝单线及架空输电导线的制备エ艺流程示意2半硬铝单线的截面形状示意3架空输电导线结构示意图具体实施例方式下面结合具体实施例进ー步阐述本专利技术，应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围。实施例I如图I所示的铝杆、半硬铝单线及架空输电导线的制备エ艺流程示意图，其主要エ艺过程包括铝锭熔炼、鋳造、轧制、拉拔、绞合等エ序，具体步骤如下选用铝含量不低于99. 70%的铝锭，在竖炉中熔化；然后铝液在保温炉内进行精炼，精炼温度在710 730°C范围内，先采用固体精炼熔剂NaCl (NaCl加入量为8kg/t铝液)覆盖铝液表面进行精炼处理，再采用氯氮混合气体吹入铝液中(所述氯氮混合气体中氯气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝杆的制备方法，包括如下步骤 . 1)铝锭熔炼将铝的重量百分含量不低于99.70%的铝锭熔化后得到铝液，将获得的铝液在保温炉内进行精炼以调整或控制铝液中杂质的含量；其中，精炼温度控制为710 .730 0C ； .2)静置将精炼的铝液静置； .3)将保温炉流出的铝液在经过流槽时，采用玻璃丝网袋或泡沫陶瓷砖进行过滤； .4)过滤后的铝液进入浇铸机结晶轮进行连续浇铸获得铸锭，其中，铝液的浇铸温度控制为680 710°C，结晶轮转速为2. 5 3r/min，冷却水压カ不低于O. 3MPa，表面温度控制在450 500°C范围内； .5)步骤4)获得的铸锭直接进入三辊式连轧机组进行轧制获得所述铝杆，其中，所述轧制的终轧温度控制在260 280°C范围内。2.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，步骤I)中，精炼时，先采用固体精炼熔剂NaCl、KCl、CaF2和AlF6中的ー种或几种覆盖铝液表面进行精炼处理，再采用氯氮混合气体吹入铝液中进行精炼处理；步骤2)中，所述静置的时间为40 60分钟。3.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，过滤后铝液中主要杂质元素及其重量百分含量控制为Si^0. 11 %,Fe ^ O. 25%,Cu ^ O. 01%, V+Ti+Mn+Cr ^O. 02%,且铝液中铝的重量百分含量控制为A1彡99. 7%。4.一种铝杆，为采用权利要求1-3任一所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，蔡西川，党朋，黄国飞，徐睿，郑秋，
申请(专利权)人：上海电缆研究所，
类型：发明
国别省市：