一種超高壓專用復(fù)合鋁合金導(dǎo)線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁合金導(dǎo)線制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超高壓專用復(fù)合鋁合金導(dǎo)線。
【背景技術(shù)】
[0002]上世紀(jì)20年代，美國、瑞士和德國率先將鋁合金導(dǎo)線應(yīng)用于高壓輸電線路，從20世紀(jì)50年代開始，鋁合金導(dǎo)線在歐洲、北美等國家和地區(qū)被廣泛采用，日本和美國的輸電線路50%以上采用鋁合金導(dǎo)線，法國更高達(dá)80%以上，即使是印度、孟加拉國等發(fā)展中國家，其使用量也較大。由于鋁合金導(dǎo)線的技術(shù)性能優(yōu)越，運(yùn)行效果良好，特別是在超高壓線路和大跨越線路上使用效果更好，因而逐漸被世界各國廣泛采用。
[0003]目前架空輸電線路中使用最為廣泛的仍是鋼芯鋁絞線(ACSR)，該種導(dǎo)線量大面廣，生產(chǎn)和應(yīng)用較為成熟。但隨著技術(shù)進(jìn)步及電力行業(yè)發(fā)展的需要，世界上許多國家的輸電線路上已廣泛使用各類鋁合金導(dǎo)線。我國城鄉(xiāng)供電輸電線路上所使用的耐熱導(dǎo)線，一般由普通的耐熱鋁合金單線和普通鍍鋅銅絲絞合而成。這種普通耐熱導(dǎo)線的長期運(yùn)行溫度低于150°C，導(dǎo)電率在60%IACS以下，線損大，如想要用于特高壓線路，必須新增輸電線路或增加導(dǎo)線的截面積，這些措施都會(huì)增加投資，成本高昂，另外改造鐵塔和擴(kuò)大架線都會(huì)占用大量的土地資源。作為加強(qiáng)元件的普通鍍鋅鋼絲，預(yù)熱后線膨脹系數(shù)增大，輸送電容量增加后，導(dǎo)線溫度升高，弧垂增加，影響線路的安全運(yùn)行。想在提高鋁導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度且保證合格導(dǎo)電率的前提下，獲得較優(yōu)的耐熱性能，勢(shì)必對(duì)添加的合金種類及加工工藝有更高的要求。因此如何獲得力學(xué)性能、耐熱性能及導(dǎo)電性能的較優(yōu)匹配是該領(lǐng)域研究的主要內(nèi)容。
[0004]公開號(hào)為101740157A的中國發(fā)明專利，發(fā)明名稱:一種鋁合金導(dǎo)線及其制造方法，鋁合金導(dǎo)線中各成分的重量百分組成為:鋁99.2%?99.6%；鋯0.03%?0.5%；釔0.01%-0.1%;其它0.2%?0.3%。該鋁合金導(dǎo)線由鋁錠熔化后加入微量的鋯和釔一起熔煉成鋁合金液，再經(jīng)澆鑄與結(jié)晶、乳制、拉絲等步驟制造而成。本發(fā)明通過嚴(yán)格控制鋁錠的雜質(zhì)含量和合金化添加元素的含量，制備地鋁合金導(dǎo)線具有高導(dǎo)電性和耐熱性，滿足了行業(yè)對(duì)鋁合金導(dǎo)線的性能要求，該發(fā)明技術(shù)的缺點(diǎn)在于:添加硼合金與鋁合金導(dǎo)線中的鋯起反應(yīng)，降低了合金的耐熱性。公開號(hào)為102758107B的中國發(fā)明專利，發(fā)明名稱:高強(qiáng)高導(dǎo)耐熱鋁合金導(dǎo)線及其制備方法，鋁合金導(dǎo)線中各成分的重量百分組成為:鋯Zr為0.15-0.60%，鑭La為0.03?
0.30%，鈰 Ce 為 0.03-0.30%，釔 Y為 0.01-0.30%，鐵 Fe 為 0.05-0.20%，硅Si 為0.01-0.10%，其他雜質(zhì)元素含量< 0.10%，其余為鋁。該鋁合金導(dǎo)線是將配制原材料放入熔煉爐中、升溫除氣熔煉、造渣、除渣、連鑄連乳成耐熱鋁合金桿材、熱處理、拉絲機(jī)拉制成的。該發(fā)明提供的鋁合金導(dǎo)線與現(xiàn)有的耐熱鋁合金線相比，其性能有了一定的提高，但是它的抗拉強(qiáng)度仍然比較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種超高壓專用復(fù)合鋁合金導(dǎo)線，本發(fā)明復(fù)合鋁合金導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度達(dá)到256MPa，導(dǎo)電率達(dá)到62%IACS，伸長率達(dá)到5.4%。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案為:
一種超高壓專用復(fù)合鋁合金導(dǎo)線，該導(dǎo)線由以下重量百分比的元素組成:Mg為0.30?0.45%，5丨為0.20?0.45%，01為0.002?0.05%，卩6為0.10?0.20%，0為0.001?0.01%，]?11為0.001?0.004%，稀土元素為0.03?0.57%，其他雜質(zhì)元素含量< 0.1%，其余為A1。
[0007]優(yōu)選的，所述稀土元素為Ce，La，Y中的一種或多種。
[0008]優(yōu)選的，按照重量百分比計(jì)，Ce為0.04?0.2%，La為0.05?0.25%，Y為0.03?
0.12%o
[0009]—種超高壓專用復(fù)合鋁合金導(dǎo)線的制備方法，包括以下步驟:
1)熔煉:將純度為99.7%的鋁錠放入熔爐內(nèi)熔化，鋁液溫度為735?745°C，并向鋁熔體中加入鎂錠、結(jié)晶硅、鋁銅合金、鋁錳合金、鉻合金、鋁鐵合金和鋁稀土合金，攪拌25?30min，得到預(yù)設(shè)配比的合金液；
2)除氣和拔渣:向步驟1)所得合金液中通入氬氣除氣4?7min，之后進(jìn)行拔渣處理；
3)澆鑄:將步驟2)所得合金液升溫至745?755°C進(jìn)行澆鑄，鑄成鋁合金鑄條；
4)乳制:將步驟3)所得鋁合金鑄條在450?500°C下保溫30?40min，在乳機(jī)上熱乳，通過鋁連鑄連乳生產(chǎn)線生產(chǎn)成鋁合金桿材；
5)拉制:控制拉伸變形斷面收縮率為15?25%，多道次拉伸，得到鋁合金線坯；
6)熱處理:將鋁合金線坯進(jìn)行熱處理，于惰性氮?dú)夥諊拢?80?500°C保溫lh后進(jìn)行勻速降溫處理；
7)時(shí)效處理:對(duì)鋁合金線坯進(jìn)行人工時(shí)效處理，時(shí)效溫度為200?250°C，時(shí)效時(shí)間為0.5?3h0
[0010]優(yōu)選的，步驟1)中先將鎂錠、結(jié)晶硅、鋁鐵合金、鋁錳合金、鉻合金和鋁稀土合金加入到鋁液中，保溫15?20min，降溫至690?710°C，再加入鋁銅合金，保溫15?20min。
[0011]優(yōu)選的，步驟3)鋁合金液澆鑄后以30?45°C/s的速率降溫至110?120°C。
[0012]優(yōu)選的，步驟4)鋁合金鑄條進(jìn)乳溫度為420?480°C，乳速為0.4?0.5m/s。
[0013]優(yōu)選的，步驟6)鋁合金線坯熱處理后的降溫速率為15?18°C/s。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明所提供的超高壓專用復(fù)合鋁合金導(dǎo)線同時(shí)具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電率和高耐熱性，運(yùn)行線損能耗低，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到256MPa，導(dǎo)電率達(dá)到62%IACS，伸長率達(dá)到5.4%。本發(fā)明所提供的超高壓專用復(fù)合鋁合金導(dǎo)線與現(xiàn)有的導(dǎo)電率為60%的耐熱鋁合金線相比，在保持了高強(qiáng)度和高耐熱性的情況下，將導(dǎo)線的導(dǎo)電率提高到62%IACS，明顯降低了線損能耗，有利于節(jié)能減排。
[0015]2、使用本發(fā)明制造的導(dǎo)線進(jìn)行電網(wǎng)改造時(shí)，不需加大桿塔強(qiáng)度和高度，不需改造基礎(chǔ)設(shè)施，可大幅度降低線路改造成本。
[0016]3、本發(fā)明導(dǎo)線的制造過程中，熔煉時(shí)先加鎂錠、結(jié)晶硅、鋁鐵合金和鋁稀土合金，再加入銅鋁合金，避免了先加入銅鋁合金造成銅的揮發(fā)。
[0017]4、本發(fā)明導(dǎo)線的制造過程中，除氣和拔渣處理可以除去合金液中的雜物，避免鑄造過程中出現(xiàn)裂紋、包裹物等缺陷。
[0018]5、本發(fā)明導(dǎo)線的制造過程中，時(shí)效處理可以促進(jìn)Mg、Si等原子的擴(kuò)散，從而提高復(fù)合鋁合金導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)也有利于改善復(fù)合鋁合金導(dǎo)線的導(dǎo)電性。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合本發(fā)明具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]實(shí)施例1
該導(dǎo)線由下列重量百分比的元素組成:Mg為0.45%，Si為0.45%，&1為0.05%，F(xiàn)e*0.20%，Cr為0.01%，MnS0.004%，CeS0.2%，La為0.25%，Y為0.12%，其他雜質(zhì)元素含量 < 0.1%，其余為Alo
[0021]該復(fù)合鋁合金導(dǎo)線的制備方法，包括以下步驟:
1)熔煉:將所有原料按照上述配比稱量，并置于恒溫干燥箱內(nèi)150°C下除濕25min;將純度為99.7%的鋁錠置于熔煉爐內(nèi)熔化成鋁液，將鋁液升溫至745°C，把稱量好的鎂錠、結(jié)晶硅、鋁銅合金、鋁錳合金、鉻合金、鋁鐵合金和鋁稀土合金加入到鋁液中，保溫15min，降溫至710°C，再加入鋁銅合金，保溫20min，攪拌30min，得到預(yù)設(shè)配比的合金液；
2)除氣和拔渣:向鋁合金液中通入氬氣，除氣7min，之后進(jìn)行拔渣處理；
3)澆鑄:將步驟2)所得鋁合金液升溫至755°C進(jìn)行澆鑄，澆鑄后以45°C/s的速率降溫至120°C，鑄成鋁合金鑄條；
4)乳制:將鋁合金鑄條在500°C下保溫30min，在乳機(jī)上熱乳，鋁合金鑄條進(jìn)乳溫度為480°C，乳速為0.5m/s，通過鋁連鑄連乳生產(chǎn)線生產(chǎn)成鋁合金桿材；
5)拉制:對(duì)鋁合金桿材進(jìn)行多道次拉伸，控制拉伸變形斷面收縮率為25%，得到鋁合金線坯；
6)熱處理:將鋁合金線坯進(jìn)行熱處理，于惰性氮?dú)夥諊拢?00°C保溫lh后，以18°C/s的速率進(jìn)行勻速降溫處理；
7)時(shí)效處理:對(duì)鋁合金線坯進(jìn)行人工時(shí)效處理，時(shí)效溫度為250°C，時(shí)效時(shí)間為0.5h，絞合成高強(qiáng)高導(dǎo)耐熱鋁合金導(dǎo)線。
[0022]經(jīng)測(cè)試其抗拉強(qiáng)度為256MPa，導(dǎo)電率為62%IACS，伸長率為5.4%。
[0023]實(shí)施例2
該導(dǎo)線由下列重量百分比的元素組成:Mg為0.30%，Si為0.20%，Cu為0.002%，F(xiàn)e為0.10%，Cr為0.001%，Μη為0.001%，Ce 為0.04%，La為 0.05%，Υ 為0.03%，其他雜質(zhì)元素含量<0.1%，其余為八1。
[0024]該復(fù)合鋁合金導(dǎo)線的制備方法，包括以下步驟:
1)熔煉:將所有原料按照上述配比稱量，并置于恒溫干燥箱內(nèi)150°C下除濕25min;將純度為99.7%的鋁錠置于熔煉爐內(nèi)熔化成鋁液，將鋁液升溫至735°C，把稱量好的鎂錠、結(jié)晶硅、鋁銅合金、鋁錳合金、鉻合金、鋁鐵合金和鋁稀土合金加入到鋁液中，保溫15min，降溫至690°C，再加入鋁銅合金，保溫20min，攪拌25min，得到預(yù)設(shè)配比的合金液；
2)除氣和拔渣:向鋁合金液中通入氬氣，除氣4min，之后進(jìn)行拔渣處理；
3)澆鑄:將步驟2)所得鋁合金液升溫至745°C進(jìn)行澆鑄，澆鑄后以30°C/s的速率降溫至110°c，鑄成鋁合金鑄條；
4)乳制:將鋁合金鑄條在450°C下保溫40min，在乳機(jī)上熱乳，鋁合金鑄條進(jìn)乳溫度為420°C，乳速為0.4m/s，通過鋁連鑄連乳生產(chǎn)線生產(chǎn)成鋁合金桿材；
5)拉制:對(duì)鋁合金桿材進(jìn)行多道次拉伸，控制拉伸變形斷面收縮率為15%，得到鋁合金線坯:
6)熱處理:將鋁合金線坯進(jìn)行熱處理，于惰性氮?dú)夥諊拢?80°C保溫lh后，以15°C/s的速率進(jìn)行勻速降溫處理；
7)時(shí)效處理:對(duì)鋁合金線坯進(jìn)行人工時(shí)效處理，時(shí)效溫度為200°C，時(shí)效時(shí)間為0.5h，絞合成高強(qiáng)高導(dǎo)耐熱鋁合金導(dǎo)線。
[0025]經(jīng)測(cè)試其抗拉強(qiáng)度為249MPa，導(dǎo)電率為59%IACS，伸長率為4.9%。