一種智能電網用高導電高強度鋁合金導線的製造方法與流程
2024-02-17 03:55:15
本發明涉及一種智能電網用高導電高強度鋁合金導線的製造方法，屬於電力傳輸領域。
背景技術：
隨著世界經濟的迅速發展，在許多國家和地區，電力供給已成為制約經濟發展的一項關鍵因素，新建、改建線路的需求非常旺盛。尤其在發展中國家，如非洲、拉美、東南亞等地區，輸電線路建設嚴重不足或落後，用電問題比較嚴峻，像非洲的用電人口僅有24％左右，架空輸電線路的建設將是未來很具規模的工程，架空導線的需求量也將持續增長。
高強度鋁合金絞線具有電阻損耗低、弧垂性能好，耐腐蝕等特點，可節約電能、塔材和土地資源，提高線路運行壽命，既可用於一般架空輸配電線路，也能用於1000米左右大跨越輸電線路。
目前，國內外常用的鋁合金線的抗拉強度315～325MPa，導電率52.5％，絞合導線的導電性能和力學性能較常規鋼芯鋁絞線優勢並不很大。因此，國內外架空輸電線路仍以鋼芯鋁絞線為主。鋁合金線的導電率每提升1％IACS，絞合導線即可減少線路損耗3％以上，具有十分明顯的經濟效益。如何進一步提高鋁合金導線的拉斷力，降低直流電阻，增強鋁合金導線的性能優勢，降低線路施工成本，節能降耗，擴大其使用範圍，對架空輸電線路的建設意義重大。為此，將鋁合金線的導電率和強度同時顯著提高，絞合後得到高導電高強度鋁合金導線，相對於常規鋼芯鋁絞線的性能優勢會十分明顯，能大大促進該產品的應用，並產生良好的經濟社會效益。
儘管當前有研究將鋁合金線性能得到提升，但是其或是使用純度較高的鋁錠(99.8％及以上)，性價比難以提升；或是採用特殊的工藝手段，難以符合工業化生產的條件。為此，需要研究在不增加成本的情況下，以可以工業化實現的路徑來提高鋁合金線的性能。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種導電性能和力學性能更加突出的高導電高強度鋁合金絞線的製造方法。
實現本發明的技術方案是一種智能電網用高導電高強度鋁合金導線的製造方法，包括以下步驟：
步驟一：使用帶有在線淨化系統的鋁合金連鑄連軋機組加工製得過飽和鋁合金杆，鋁合金杆的性能應滿足：抗拉強度170～200MPa，伸長率≥13％，20℃直流電阻率≤0.03400Ω·mm2/m；
步驟二：對過飽和鋁合金杆進行自然時效，自然時效後鋁合金杆性能應滿足：抗拉強度165～195MPa，伸長率≥15％，20℃直流電阻率≤0.03370Ω·mm2/m；
步驟三：將步驟二得到的鋁合金杆冷拉為鋁合金線，拉制的鋁合金線性能應滿足：抗拉強度≥310MPa，20℃直流電阻率≤0.032450Ω·mm2/m；
步驟四：將鋁合金線放入連續時效爐內進行人工時效強化處理，時效後單線性能應滿足：抗拉強度≥345MPa，伸長率≥5.0％，20℃直流電阻率≤0.031750Ω·mm2/m，導電率≥54.3％；
步驟五：將多根步驟四得到的單線同心絞合，絞合後高強度鋁合金單線性能應滿足：抗拉強度≥340MPa，伸長率≥5.0％，20℃直流電阻率≤0.031927Ω·mm2/m，導電率≥54.0％IACS。
所述步驟一製得過飽和鋁合金杆的方法為：將99.7％鋁錠及鋁合金錠進行成分配比熔煉，添加成分質量百分數為，Mg：0.66％～0.75％；Si：0.62％～0.70％；Fe：0.25％～0.30％；Y≥0.001％；Ti+V+Mn+Cr≤0.02％，每噸鋁合金溶液加入3～4kg鋁硼合金錠；合金添加順序為鋁矽合金——鋁鐵合金——鋁釔合金——鋁硼合金錠，30～40min後加入鎂錠，精煉30min，扒渣後靜置35～50min；合金熔煉溫度750～800℃；熔煉後在流槽中通過爐外除氣過濾系統，並使氫含量不高於0.18ml/100g，澆鑄溫度700～720℃，入軋溫度510～530℃；澆鑄時調各區節冷卻水流量，使錠坯斷面呈等軸狀晶粒。
所述步驟二中，進行自然時效的方法為：將步驟一得到的過飽和鋁合金杆置於室溫下進行72～120h的自然時效。
所述步驟三中，鋁合金杆冷拉為鋁合金線的方法為：使用非滑動鋁合金拉絲機拉制出鋁合金線，拉絲速度10～15m/s，出線模為納米塗層模。
所述步驟四中，對鋁合金線進行人工連續時效強化處理的方法為：時效溫度150℃～160℃，時效時間5～10h，熱處理後出爐自然冷卻不少於16h。
所述步驟五中，絞合方法為：將鋁合金圓線同心絞合1-5層；或者以鋁合金圓線為芯，外層絞合1～5層梯形線或Z型線。
採用了上述技術方案後，本發明具有以下的有益效果：本發明使用普通99.7％的鋁錠，通過優化產品成分，調整硼化次序，並改進相對應的生產工藝，從而獲得導電性能和力學性能更為優異的導線，提高了產品的使用價值，促進了產品的應用。
具體實施方式
(具體實例1)：
(1)按照質量百分比，Mg：0.68％；Si：0.65％；Fe：0.28％；Y：0.0008％；Ti+V+Mn+Cr：0.015％進行合金熔煉，合金熔煉溫度760℃；稀土優化、硼化30min，精煉30min，扒渣後靜置40min；
(2)靜置後連鑄連軋鋁合金杆，澆鑄溫度700℃，入軋溫度515℃；
(3)連鑄連軋獲得的鋁合金杆在室溫下自然時效84h；通過自然時效使鋁合金杆軋制應力得到一定釋放，並形成強化相少量析出的GP區。
(4)自然時效後的鋁合金杆拉制φ3.50mm鋁合金圓線，拉絲速度15m/s；
(5)將鋁合金圓線進行人工時效，時效溫度155℃，時效6.5h。
(6)人工時效鋁合金線圓線按照1+6+12+18+24四層一次性同心絞合為圓線同心絞高導電高強度鋁合金絞線。
(具體實例2)：
(1)按照質量百分比，Mg：0.72％；Si：0.69％；Fe：0.25％；Y：0.001％；Ti+V+Mn+Cr：0.018％進行合金熔煉，合金熔煉溫度780℃；稀土優化、硼化35min，精煉30min，扒渣後靜置50min；
(2)靜置後連鑄連軋鋁合金杆，澆鑄溫度710℃，入軋溫度525℃；
(3)連鑄連軋獲得的鋁合金杆在室溫下自然時效96h；
(4)自然時效後的鋁合金杆拉制φ3.07mm鋁合金圓線和等效直徑φ4.43mm鋁合金「Z」型線，拉絲速度10m/s；
(5)將鋁合金圓線進行人工時效，時效溫度158℃，時效8h。
(6)人工時效鋁合金線圓線按照1+6絞合，外層同心絞合10+16「Z」型線得到型線同心絞高導電高強度鋁合金絞線。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述智能電網用高導電高強度鋁合金導線僅為本發明的具體實施例代表而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。