本發(fā)明涉及一種合金線材，尤其涉及一種高強(qiáng)度耐高溫合金線材。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有導(dǎo)體材料可分為純鋁和鋁合金2類，支撐材料一般為鋼絞線或其他復(fù)合材料。目前，國內(nèi)使用最為廣泛、技術(shù)最成熟的架空輸電導(dǎo)線為鋼芯鋁絞線。其導(dǎo)體材料采用工業(yè)純鋁，主要機(jī)械、電氣性能指標(biāo)分別為：鋁單線的抗拉強(qiáng)度在160~200mpa，20℃的直流電阻率不大于28.264nω.m（導(dǎo)電率為61%iacs）。

據(jù)電網(wǎng)輸電線路使用統(tǒng)計(jì)資料顯示，導(dǎo)體導(dǎo)電率在61%iacs時(shí)，電網(wǎng)損耗達(dá)傳輸電量的8.9%以上。如果能通過改善材料和加工工藝等方法，降低電阻率，將鋁導(dǎo)體導(dǎo)電率原來的61%iacs提高到62.5-63.0%iacs，不僅可以減少輸電線路線損及能耗，而且可以提高導(dǎo)線的載流量和傳輸效率。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)體導(dǎo)電率提高1%，輸電線路損耗可降低1%左右。在倡導(dǎo)追求節(jié)能、高效的今天，高導(dǎo)電率導(dǎo)線作為節(jié)能導(dǎo)線成為當(dāng)前架空輸電導(dǎo)線，尤其是高壓和特高壓架空輸電導(dǎo)線發(fā)展方向之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度耐高溫合金線材，此高強(qiáng)度耐高溫合金線材從原材料選擇和導(dǎo)體線坯—鋁桿生產(chǎn)工藝著手，提供一種既有高導(dǎo)電率，又適合生產(chǎn)架空導(dǎo)線用的鋁桿及其硬鋁線。其中鋁線的性能指標(biāo)主要取決于鋁桿的指標(biāo)，使用此種高導(dǎo)電率鋁桿，導(dǎo)體可按常規(guī)拉絲工藝進(jìn)行生產(chǎn)，無需經(jīng)過退火工藝處理，也不需要改變拉絲配模工藝來就專用的鋁桿外徑尺寸（如φ12mm，φ15mm），導(dǎo)體導(dǎo)電率就可達(dá)到62.5-63.0%iacs，抗拉強(qiáng)度達(dá)到160-200mpa，符合架空導(dǎo)線用硬鋁線的要求。簡化了高導(dǎo)電率導(dǎo)線的生產(chǎn)過程，降低了該類導(dǎo)線的生產(chǎn)成本，極大地提高了高導(dǎo)電率導(dǎo)體的生產(chǎn)效率和合格率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高強(qiáng)度耐高溫合金線材，所述高強(qiáng)度耐高溫合金線材通過以下步驟獲得：

步驟一、將al99.70和al99.85重熔鋁錠組合使用，投入熔鋁爐熔煉，控制爐內(nèi)鋁液溫度≤760℃，其中al99.70鋁錠占比為20~40%，al99.85鋁錠占比為60~80%；

步驟二、將步驟一獲得的熔煉后鋁液轉(zhuǎn)注到保溫爐，攪拌均勻后取樣用直讀光譜儀進(jìn)行快速分析，檢測(cè)溶液中al、si、fe和mn、cr、ti、v的含量；

步驟三、在熔煉后鋁液中加入鋁硼中間合金、鋁鈰稀土中間合金，控制保溫爐鋁液溫度在740±10℃時(shí)，人工攪拌并電磁攪拌20分鐘，獲得合金鋁液，此合金鋁液中al≥99.82wt%、si≤0.04wt%、fe0.08~0.12wt%、（mn+cr+ti+v）＜0.01wt%、ce0.01~0.05%wt%，并使fe/si≥2.0；

步驟四、完成步驟三后，在鋁液溫度達(dá)到750±10℃時(shí)用99.996%的高純氮?dú)庾鬏d體，將高效噴粉精煉劑通入保溫爐內(nèi)熔體中進(jìn)行精煉，達(dá)到合金鋁液除氣、除雜等凈化處理；

步驟五、步驟四完成后，鋁液靜置5~10分鐘，打開保溫爐扒渣門進(jìn)行扒渣，清理浮在合金鋁液表面上的鋁渣；

步驟六、將步驟五獲得除渣后合金鋁液進(jìn)行取樣分析，如果各組分含量偏離設(shè)定值，則進(jìn)一步添加相應(yīng)的組分，使得al≥99.82wt%、si≤0.04wt%、fe0.08-0.12wt%、（mn+cr+ti+v）＜0.01wt%、ce0.01~0.05%wt%，并使fe/si≥2.0；

步驟七、經(jīng)步驟六后，保溫爐內(nèi)鋁液靜置30~40分鐘，溫度達(dá)到740±10℃時(shí)，出爐，鋁液從保溫爐出來經(jīng)過流槽進(jìn)入在線除氣裝置和過濾裝置，進(jìn)行爐外精煉，再次除氣除渣；

步驟八、對(duì)步驟七再次精煉后的潔凈合金鋁液進(jìn)行連續(xù)澆鑄，澆鑄溫度控制在690~700℃，采用水平澆鑄方式進(jìn)行澆鑄，同時(shí)根據(jù)拉制單絲的直徑范圍，控制結(jié)晶輪的速度、冷卻水壓力，使從結(jié)晶輪出來到引橋上的鑄坯溫度為520~550℃；

步驟九、將驟八制得的鑄坯進(jìn)行校直、冷卻，控制進(jìn)軋前鑄坯溫度保持在470-490℃，軋制過程采用乳化液對(duì)軋輥和鋁桿進(jìn)行潤滑和冷卻，調(diào)整乳化液壓力和流量，使高導(dǎo)鋁桿終軋溫度≤300℃；

步驟十、用水或稀乳化液對(duì)軋機(jī)出來的高導(dǎo)電率鋁桿進(jìn)行淬火—快速冷卻處理，控制鋁桿表面溫度≤60℃；

步驟十一、鋁桿清潔后自然冷卻獲得所述高強(qiáng)度耐高溫合金線材。

上述技術(shù)方案中進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案如下：

1.上述方案中，所述步驟四中精煉時(shí)控制精煉劑吹入的速度和氮?dú)獾膲毫?，使精煉時(shí)間控制在15~20分鐘，氮?dú)鈮毫刂圃?0~15kpa。

2.上述方案中，所述步驟三中鋁硼中間合金主元素硼含量為4.5~5.5wt%，所述鋁鈰稀土中間合金主元素鈰含量為9~11wt%。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明高強(qiáng)度耐高溫合金線材，其鋁鈰稀土合金細(xì)化組織晶粒及枝晶，改變?nèi)垠w中si、fe等的形態(tài)，減少針狀晶，增加球狀晶，有效控制高純鋁枝晶組織的粗化，改善高純鋁的機(jī)械性能，提高鋁導(dǎo)體的抗拉強(qiáng)度和伸長率，使高導(dǎo)鋁桿這兩項(xiàng)指標(biāo)分別達(dá)到：抗拉強(qiáng)度110~130mpa，伸長率≥6.5%，滿足硬鋁絲要求。解決了高導(dǎo)電率鋁導(dǎo)體強(qiáng)度偏低，達(dá)不到架空導(dǎo)線用硬鋁線標(biāo)準(zhǔn)要求的問題。

2.本發(fā)明高強(qiáng)度耐高溫合金線材，采用優(yōu)選原材料的方法，進(jìn)一步改進(jìn)將al99.70和al99.85重熔鋁錠組合使用，不僅改善了使用單一高純鋁晶粒粗大、加工朔性差、強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，使鋁導(dǎo)體保持硬鋁性能；而且解決了使用單一工業(yè)純鋁，由于鋁的純度問題造成鋁桿20℃電阻率僅能在27.90~28.01nω.m（導(dǎo)電率61.79~61.55）范圍的局限，提高了鋁的純度和鋁桿的電氣性能。高導(dǎo)鋁桿（直徑為9.5mm）的電性能指標(biāo)可分別達(dá)到：（1）20℃電阻率≤27.53nω.m（導(dǎo)電率≥62.63%iacs）；（2）20℃電阻率：≤27.32nω.m（導(dǎo)電率≥63.11%iacs）。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

實(shí)施例：一種高強(qiáng)度耐高溫合金線材，所述高強(qiáng)度耐高溫合金線材通過以下步驟獲得：

步驟一、將al99.70和al99.85重熔鋁錠組合使用，投入熔鋁爐熔煉，控制爐內(nèi)鋁液溫度≤760℃，其中al99.70鋁錠占比為20~40%，al99.85鋁錠占比為60~80%；

步驟二、將步驟一獲得的熔煉后鋁液轉(zhuǎn)注到保溫爐，攪拌均勻后取樣用直讀光譜儀進(jìn)行快速分析，檢測(cè)溶液中al、si、fe和mn、cr、ti、v的含量；

步驟三、在熔煉后鋁液中加入鋁硼中間合金、鋁鈰稀土中間合金，控制保溫爐鋁液溫度在740±10℃時(shí)，人工攪拌并電磁攪拌20分鐘，獲得合金鋁液，此合金鋁液中al≥99.82wt%、si≤0.04wt%、fe0.08~0.12wt%、（mn+cr+ti+v）＜0.01wt%、ce0.01~0.05%wt%，并使fe/si≥2.0；

步驟四、完成步驟三后，在鋁液溫度達(dá)到750±10℃時(shí)用99.996%的高純氮?dú)庾鬏d體，將高效噴粉精煉劑通入保溫爐內(nèi)熔體中進(jìn)行精煉，達(dá)到合金鋁液除氣、除雜等凈化處理，所述精煉劑用量為爐料總量的0.15%~0.3%，精煉劑入爐前需進(jìn)行預(yù)熱干燥；

步驟五、步驟四完成后，鋁液靜置5~10分鐘，打開保溫爐扒渣門進(jìn)行扒渣，清理浮在合金鋁液表面上的鋁渣；

步驟六、將步驟五獲得除渣后合金鋁液進(jìn)行取樣分析，如果各組分含量偏離設(shè)定值，則進(jìn)一步添加相應(yīng)的組分，使得al≥99.82wt%、si≤0.04wt%、fe0.08-0.12wt%、（mn+cr+ti+v）＜0.01wt%、ce0.01~0.05%wt%，并使fe/si≥2.0；

步驟七、經(jīng)步驟六后，保溫爐內(nèi)鋁液靜置30~40分鐘，溫度達(dá)到740±10℃時(shí)，出爐，鋁液從保溫爐出來經(jīng)過流槽進(jìn)入在線除氣裝置和過濾裝置，進(jìn)行爐外精煉，再次除氣除渣；

步驟八、對(duì)步驟七再次精煉后的潔凈合金鋁液進(jìn)行連續(xù)澆鑄，澆鑄溫度控制在690~700℃，采用水平澆鑄方式進(jìn)行澆鑄，同時(shí)根據(jù)拉制單絲的直徑范圍，控制結(jié)晶輪的速度、冷卻水壓力，使從結(jié)晶輪出來到引橋上的鑄坯溫度為520~550℃；

步驟九、將驟八制得的鑄坯進(jìn)行校直、冷卻，控制進(jìn)軋前鑄坯溫度保持在470-490℃，軋制過程采用乳化液對(duì)軋輥和鋁桿進(jìn)行潤滑和冷卻；調(diào)整乳化液壓力和流量，使高導(dǎo)鋁桿終軋溫度≤300℃；

步驟十、用水或稀乳化液對(duì)軋機(jī)出來的高導(dǎo)電率鋁桿進(jìn)行淬火—快速冷卻處理，控制鋁桿表面溫度≤60℃；

步驟十一、鋁桿清潔后自然冷卻獲得所述高導(dǎo)電率鋁桿。

上述步驟四中精煉時(shí)控制精煉劑吹入的速度和氮?dú)獾膲毫?，使精煉時(shí)間控制在15~20分鐘，氮?dú)鈮毫刂圃?0~15kpa。

上述步驟三中鋁硼中間合金主元素硼含量為4.5~5.5wt%，所述鋁鈰稀土中間合金主元素鈰含量為9~11wt%。

上述步驟八澆鑄溫度控制在690~700℃，結(jié)晶輪轉(zhuǎn)速為1.4~1.8轉(zhuǎn)/分，鑄造冷卻水溫度為25~35℃，引橋上的鑄坯溫度為520~550℃。

采用上述高強(qiáng)度耐高溫合金線材時(shí)，其鋁鈰稀土合金細(xì)化組織晶粒及枝晶，改變?nèi)垠w中si、fe等的形態(tài)，減少針狀晶，增加球狀晶，有效控制高純鋁枝晶組織的粗化，改善高純鋁的機(jī)械性能，提高鋁導(dǎo)體的抗拉強(qiáng)度和伸長率，這兩項(xiàng)指標(biāo)分別達(dá)到：抗拉強(qiáng)度110~130mpa，伸長率≥6.5%，滿足硬鋁桿要求；其次，將al99.70和al99.85重熔鋁錠組合使用，不僅提高了鋁的純度和鋁桿的電氣性能，而且能使鋁導(dǎo)體保持硬鋁的性能。高導(dǎo)鋁桿（直徑為9.5mm）的電性能指標(biāo)可分別達(dá)到—（1）20℃電阻率≤27.53nω.m（導(dǎo)電率≥62.63%iacs）；（2）20℃電阻率：≤27.32nω.m（導(dǎo)電率≥63.11%iacs）。

本發(fā)明鋁桿及其鋁線指標(biāo)與相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)指標(biāo)對(duì)比表

表1

實(shí)施例的檢測(cè)結(jié)果如表2所示：

表2

采用高強(qiáng)度耐高溫合金線材，其鋁鈰稀土合金細(xì)化組織晶粒及枝晶，改變?nèi)垠w中si、fe等的形態(tài)，減少針狀晶，增加球狀晶，有效控制高純鋁枝晶組織的粗化，改善高純鋁的機(jī)械性能，提高鋁導(dǎo)體的抗拉強(qiáng)度和伸長率，這兩項(xiàng)指標(biāo)分別達(dá)到：抗拉強(qiáng)度110~130mpa，伸長率≥6.5%，滿足硬鋁桿要求；其次，將al99.70和al99.85重熔鋁錠組合使用，不僅提高了鋁的純度和鋁桿的電氣性能，而且能使鋁導(dǎo)體保持硬鋁的性能。高導(dǎo)鋁桿（直徑為9.5mm）的電性能指標(biāo)可分別達(dá)到—（1）20℃電阻率≤27.53nω.m（導(dǎo)電率≥62.63%iacs）；（2）20℃電阻率：≤27.32nω.m（導(dǎo)電率≥63.11%iacs）。

上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。