本發(fā)明涉及一種具有耐熱特性鋁合金桿材的組成成分及其生產(chǎn)方法，用于生產(chǎn)耐熱合金導(dǎo)線用電工圓鋁桿。
背景技術(shù)：
：
耐熱鋁合金桿材是生產(chǎn)耐熱合金導(dǎo)線的主要基礎(chǔ)材料，經(jīng)過原鋁合金軋制成圓鋁桿后，通過再拉制、熱處理、絞制、包裹等工藝成型，主要要求抗拉強(qiáng)度≥165Mpa，電阻率≤28.64n.Ω.m，強(qiáng)度殘存率≥90%，表面要求無氣孔、沙眼、飛邊、夾雜物等缺陷。
目前我國架空輸電線路中大部分都是使用傳統(tǒng)鋼芯鋁絞線(ACSR) ,該種導(dǎo)線的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)基本成熟，但其耐熱性能、抗腐蝕性能相對較弱，線路的輸電容量受到一定制約，故新型架空導(dǎo)線—耐熱鋁合金導(dǎo)線的發(fā)展勢屬必然。耐熱鋁合金導(dǎo)線工作溫度從70℃提高到230℃，載流量也相應(yīng)提高了0.6倍，可提高電流強(qiáng)度。耐熱鋁合金導(dǎo)線的導(dǎo)線弧垂特別小，在線路凈空不足的情況下，使用耐熱鋁合金導(dǎo)線可有效節(jié)約線路凈空，降低線路建設(shè)投資。傳輸相同容量的電能，耐熱導(dǎo)線的外徑減小，鐵塔架設(shè)費用相應(yīng)減少，架線方便，可降低建設(shè)費用8%，包括線損在內(nèi)，年度經(jīng)費可降低4%，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
目前市場上的耐熱鋁合金材料主要表現(xiàn)在合金成分不穩(wěn)定，同時伴隨有飛邊、毛刺、裂紋、夾雜等缺陷，導(dǎo)致合金導(dǎo)線物理性能（電阻率、延伸率、抗拉強(qiáng)度、強(qiáng)度殘存率）達(dá)不到用戶及市場要求，從而給供需雙方造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。一般生產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的耐熱合金材料，生產(chǎn)重點主要控制各類影響電阻和耐熱性能的各類有害元素，且為了提高性能，會適量添加B、Zr等合金元素，控制V、Ti、Cr、Mn四種元素值，因控制種類較多，且要求較為嚴(yán)格，造成許多廠家難以穩(wěn)定生產(chǎn)或者不能生產(chǎn)，這也使得耐熱合金材料的成本急劇增大，為需求企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的不足，提供一種成分穩(wěn)定均勻、內(nèi)部組織致密、無裂紋、無夾雜物、物理性能達(dá)標(biāo)的具有耐熱特性的合金桿材及其生產(chǎn)方法，來滿足市場以及企業(yè)的需求。
本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：
一種具有耐熱特性的鋁合金桿材，該具有耐熱特性鋁合金桿材的組成成分按重量百分比為：硅Si≤0.10%,鐵Fe0.10～0.20%,鎂Mg≤0.05%，釩V+鈦Ti+鉻Cr+錳Mn≤0.0045%,鋯Zr0.02～0.10%,銅Cu＜0.03%，硼B(yǎng)＜0.003%，其他單個雜質(zhì)含量＜0.02%，雜質(zhì)總含量＜0.1%，余量為鋁。
上面所述的具有耐熱特性的鋁合金桿材的生產(chǎn)方法，其具體工藝流程如下：
A、在熔煉爐中先后加入純鋁錠固體冷料和電解鋁液進(jìn)行配料，其中電解鋁液占配料重量份的90～95%，純鋁錠固體冷料占配料重量份的5～10%，電解鋁液中鐵含量Fe0.10%～0.020%，同時開啟電磁攪拌器40～60min，讓純鋁錠固體冷料融化，使成分均勻；
B、撒入適量覆蓋劑來減少氧化造渣；
C、取樣化驗：使用光譜儀快速進(jìn)行爐前化學(xué)成分分析，特別是測量釩V元素的含量；
D、熔體合金化：根據(jù)釩V元素的含量，計算需要添加的鋁硼合金量和鋁鋯合金量，釩V元素含量控制10PPm以下，熔體溫度控制在750～790℃；
E、添加合金后，開啟電磁攪拌器，使添加合金快速熔化，并保持溫度均勻和成分均勻；
F、扒渣來保持鋁熔體的清潔；
G、取樣化驗：使用光譜儀快速進(jìn)行爐前化學(xué)成分分析；
H、成分調(diào)整——補(bǔ)料或沖淡，使原料化學(xué)成分按重量百分比達(dá)到下列要求：
硅Si≤0.10%,鐵Fe0.10～0.20%,鎂Mg≤0.05%，釩V+鈦Ti+鉻Cr+錳Mn≤0.0045%,鋯Zr0.02～0.10%,銅Cu＜0.03%，硼B(yǎng)＜0.003%，其他單個雜質(zhì)含量＜0.02%，雜質(zhì)總含量＜0.1%，余量為鋁Al；
I、調(diào)整溫度和導(dǎo)爐：溫度調(diào)整控制在750～780℃，將配置好的鋁熔體從熔煉爐導(dǎo)入靜置爐內(nèi)；
J、靜置爐內(nèi)熔體處理：采用無污染的高純N2與適量精煉噴粉劑噴粉精煉30～50min，進(jìn)行除氣除渣，先后共進(jìn)行兩次這樣的精煉操作；
K、導(dǎo)爐和調(diào)整溫度：精煉操作后將鋁熔體再次導(dǎo)入熔煉爐中，將熔煉爐溫度控制在730～750℃；
L、扒渣：得到更為純凈的鋁熔體；
M、靜置：熔煉后靜置40分鐘；
N、在線過濾、除氣、除渣，溫度保持在710～730℃；
O、澆鑄：將所得鋁熔體快速倒入到錠模中，冷卻后得到鋁合金中間桿材，參數(shù)控制：鑄造溫度690～710℃，鑄造速度6.5t/hr，冷卻水溫35～45℃；
P、鑄軋出卷：將鋁合金中間桿材進(jìn)行鑄軋出卷，參數(shù)控制：乳化液濃度10～15%，乳化液溫度50～60℃，進(jìn)軋溫度500～550℃，在線淬火水溫度55～65℃，出卷溫度100～115℃；
Q、產(chǎn)品包裝：采用塑鋼帶進(jìn)行包裝；
R、成品取樣：每卷取樣4根，長度1.3m，2根作為出廠檢驗，2根備用；
S、檢驗:成品是否符合標(biāo)準(zhǔn)，要求尺寸偏差9.5±0.5mm，力學(xué)性能達(dá)到GB/T3954-2015規(guī)定的H15標(biāo)準(zhǔn)，耐熱性能達(dá)到90%以上；
T、將符合要求的產(chǎn)品入庫、出廠。
在步驟“B”中，所述的覆蓋劑為氯化鉀、氯化鈉和氟鋁酸鈉的混合物，其中氯化鈉的重量百分比為40～50%，氟鋁酸鈉的重量百分比為18～23%，余量為氯化鉀。
在步驟“H”中，所述的成分調(diào)整需用合金要求：硼為含量B3%的鋁硼合金錠，鋯為含量Zr8～10%的鋁鋯合金錠。
在步驟“J”中，所述的高純N2的純度為99.995%以上；噴粉精煉劑為氯化鉀、氯化鈉、氟鋁酸鈉和氟鋁酸鈉的混合物，其中氯化鈉的重量百分比為45～55%，氟鋁酸鈉的重量百分比為4～8%，余量為氯化鉀。
本發(fā)明生產(chǎn)出來的具有耐熱特性的鋁合金桿材成品的各種參數(shù)如下：
合金成分：硅Si≤0.10%,鐵Fe0.10～0.20%,釩V+鈦Ti+鉻Cr+錳Mn≤0.0045%,鋯Zr0.02～0.10%；
合金狀態(tài)：F狀態(tài)；
產(chǎn)品規(guī)格：Φ9.5±0.5mm；
產(chǎn)品外觀：表面光滑清潔、不應(yīng)有油污、摺邊、錯圓、裂紋、夾雜物、扭結(jié)等缺陷，不允許有輕微的機(jī)械擦傷、斑疤、麻坑、起皮或飛邊等；單盤鋁桿應(yīng)保證連續(xù)性、中間無斷裂，整盤鋁桿中不允許有斷頭、接頭等缺陷。
尺寸偏差：直徑偏差和不圓度的測量符合GB/T 4902.2，偏差符合GB/T3954-2014要求。
本發(fā)明所能產(chǎn)生的積極效果是：
1、添加Zr元素后，會引起Al晶體點陣畸變，增加鋁合金內(nèi)部的電子散射，進(jìn)而降低其導(dǎo)電率，Zr提高了鋁合金的再結(jié)晶溫度。同時，能對鋁合金的再結(jié)晶行為進(jìn)行抑制，將變形過程中產(chǎn)生的纖維組織和高密度位錯保留下來，進(jìn)而提高鋁合金的強(qiáng)度及塑性。
2、采用低溫鑄造，有利于除氣、除渣、減少金屬燒損、節(jié)省能耗、提高鑄造速度、減少合金偏析等。
3、采用高純氮氣加精煉噴粉劑進(jìn)行噴粉精來煉對鋁熔體進(jìn)行除氣除渣精煉，優(yōu)越于傳統(tǒng)的四氯化碳精煉，且更加環(huán)保。
4、在鑄造時對鋁液進(jìn)行除氣、過濾除渣，有利于降低鋁熔體中的氫含量，更有利于提高鋁熔體清潔度的提高，減少產(chǎn)品夾渣及后續(xù)產(chǎn)品中拉拔氣泡現(xiàn)象的發(fā)生。
5、本發(fā)明所生產(chǎn)出來的具有耐熱特性的鋁合金桿材，成分穩(wěn)定均勻，組織致密，表面光滑清潔，物理性能滿足下游產(chǎn)品的使用需求，是具有耐熱特性的鋁合金桿材的最佳生產(chǎn)方法。
6、經(jīng)本發(fā)明生產(chǎn)方法所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品規(guī)格為Φ9.5mm的鋁合金耐熱合金桿材，由于本發(fā)明采用合理的成分配比、低溫、連鑄連軋、在線熔體處理等生產(chǎn)工藝，使其內(nèi)部組織更加致密，表面光滑清潔，物理性能優(yōu)越，優(yōu)于其它廠家生產(chǎn)的鋁合金耐熱材料（且國內(nèi)很多廠家還不具備生產(chǎn)此類產(chǎn)品的能力），專用于高端耐熱合金材料的生產(chǎn)。
具體實施方式：
實施例：一種具有耐熱特性的鋁合金桿材，該具有耐熱特性鋁合金桿材的組成成分按重量百分比為：硅Si≤0.10%,鐵Fe0.10～0.20%,鎂Mg≤0.05%，釩V+鈦Ti+鉻Cr+錳Mn≤0.0045%,鋯Zr0.02～0.10%,銅Cu＜0.03%，硼B(yǎng)＜0.003%，其他單個雜質(zhì)含量＜0.02%，雜質(zhì)總含量＜0.1%，余量為鋁。
上面所述的具有耐熱特性鋁合金桿材的生產(chǎn)方法，其具體工藝流程如下：
A、在熔煉爐中先后加入純鋁錠固體冷料和電解鋁液進(jìn)行配料，其中電解鋁液占配料重量份的90～95%，純鋁錠固體冷料占配料重量份的5～10%，電解鋁液中鐵含量Fe0.10%～0.020%，同時開啟電磁攪拌器40～60min，讓純鋁錠固體冷料融化，使成分均勻；
B、撒入適量覆蓋劑來減少氧化造渣；
C、取樣化驗：使用光譜儀快速進(jìn)行爐前化學(xué)成分分析，特別是測量釩V元素的含量；
D、熔體合金化：根據(jù)釩V元素的含量，計算需要添加的鋁硼合金量和鋁鋯合金量，釩V元素含量控制10PPm以下，熔體溫度控制在750～790℃；
E、添加合金后，開啟電磁攪拌器，使添加合金快速熔化，并保持溫度均勻和成分均勻；
F、扒渣來保持鋁熔體的清潔；
G、取樣化驗：使用光譜儀快速進(jìn)行爐前化學(xué)成分分析；
H、成分調(diào)整——補(bǔ)料或沖淡，使原料化學(xué)成分按重量百分比達(dá)到下列要求：
硅Si≤0.10%,鐵Fe0.10～0.20%,鎂Mg≤0.05%，釩V+鈦Ti+鉻Cr+錳Mn≤0.0045%,鋯Zr0.02～0.10%,銅Cu＜0.03%，硼B(yǎng)＜0.003%，其他單個雜質(zhì)含量＜0.02%，雜質(zhì)總含量＜0.1%，余量為鋁Al；
I、調(diào)整溫度和導(dǎo)爐：溫度調(diào)整控制在750～780℃，將配置好的鋁熔體從熔煉爐導(dǎo)入靜置爐內(nèi)；
J、靜置爐內(nèi)熔體處理：采用無污染的高純N2與適量精煉噴粉劑噴粉精煉30～50min，進(jìn)行除氣除渣，先后共進(jìn)行兩次這樣的精煉操作；
K、導(dǎo)爐和調(diào)整溫度：精煉操作后將鋁熔體再次導(dǎo)入熔煉爐中，將熔煉爐溫度控制在730～750℃；
L、扒渣：得到更為純凈的鋁熔體；
M、靜置：熔煉后靜置40分鐘；
N、在線過濾、除氣、除渣，溫度保持在710～730℃；
O、澆鑄：將所得鋁熔體快速倒入到錠模中，冷卻后得到鋁合金中間桿材，參數(shù)控制：鑄造溫度690～710℃，鑄造速度6.5t/hr，冷卻水溫35～45℃；
P、鑄軋出卷：將鋁合金中間桿材進(jìn)行鑄軋出卷，參數(shù)控制：乳化液濃度10～15%，乳化液溫度50～60℃，進(jìn)軋溫度500～550℃，在線淬火水溫度55～65℃，出卷溫度100～115℃；
Q、產(chǎn)品包裝：采用塑鋼帶進(jìn)行包裝；
R、成品取樣：每卷取樣4根，長度1.3m，2根作為出廠檢驗，2根備用；
S、檢驗:成品是否符合標(biāo)準(zhǔn)，要求尺寸偏差9.5±0.5mm，力學(xué)性能達(dá)到GB/T3954-2015規(guī)定的H15標(biāo)準(zhǔn)，耐熱性能達(dá)到90%以上；
T、將符合要求的產(chǎn)品入庫、出廠。
在步驟“B”中，所述的覆蓋劑為氯化鉀、氯化鈉和氟鋁酸鈉的混合物，其中氯化鈉的重量百分比為40～50%，氟鋁酸鈉的重量百分比為18～23%，余量為氯化鉀。
在步驟“H”中，所述的成分調(diào)整需用合金要求：硼為含量B3%的鋁硼合金錠，鋯為含量Zr8～10%的鋁鋯合金錠。
在步驟“J”中，所述的高純N2的純度為99.995%以上；噴粉精煉劑為氯化鉀、氯化鈉、氟鋁酸鈉和氟鋁酸鈉的混合物，其中氯化鈉的重量百分比為45～55%，氟鋁酸鈉的重量百分比為4～8%，余量為氯化鉀。
經(jīng)本發(fā)明生產(chǎn)出來的產(chǎn)品規(guī)格為Φ9.5mm的鋁合金耐熱桿材，成分穩(wěn)定均勻，組織致密，表面光滑清潔，物理性能滿足下游產(chǎn)品的使用需求，是具有耐熱特性的鋁合金桿材的最佳生產(chǎn)方法。由于本發(fā)明采用合理的成分配比、低溫、連鑄連軋、在線熔體處理等生產(chǎn)工藝，使其內(nèi)部組織更加致密，表面光滑清潔，物理性能優(yōu)越，專用于高端耐熱合金材料的生產(chǎn)。