一種低成本63%iacs高導電率硬鋁導線及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低成本63％IACS高導電率硬鋁導線及其制造方法，方法步驟為：步驟一：電工鋁熔煉：選用99.90％的高純鋁錠；步驟二：對鋁液進行稀土處理和硼化處理，鋁液中各元素質(zhì)量百分數(shù)控制如下：Si≤0.03wt％，F(xiàn)e≤0.06wt％，(Cr+V+Mn+Ti)≤0.005wt％，B：0.01～0.03wt％，稀土：0.01～0.03wt％，Al含量≥99.88wt％；所述稀土為La、Y、Er；步驟三：將步驟二的鋁液連鑄連軋生產(chǎn)出鋁桿，經(jīng)擠鋁機擠出Φ7.5mm的鋁桿，通過冷拉拔拉制成各種形狀規(guī)格的鋁絲；步驟四：將鋁絲按照設(shè)計要求進行絞合成鋁導線，鋁導線的抗張強度≥168MPa，20℃時導體電阻率≤0.027350Ω·mm2/m。本發(fā)明的硬鋁導線具有優(yōu)良的導電性能，降低導線的成本15～25％，進一步提高線路的經(jīng)濟性。
【專利說明】
一種低成本63% I ACS高導電率硬鋁導線及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種低成本63% IACS高導電率硬鋁導線及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國電力建設(shè)發(fā)展戰(zhàn)略的特點是大力發(fā)展西部電力資源，實現(xiàn)西電東送和全國聯(lián) 網(wǎng)，為了完成上述戰(zhàn)略目標，國家電力發(fā)展將緊密結(jié)合西部大開發(fā)的戰(zhàn)略部署，大力發(fā)展西 部電力資源。目前，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，加速了電網(wǎng)建設(shè)。然而，電能的損耗也隨之增 加，據(jù)電力部門調(diào)查，國家電網(wǎng)損耗是電網(wǎng)傳輸電量的8.9%以上，巨大的電能損耗早已使 我國電力工作者認識到提高鋁的導電性，改善電網(wǎng)的輸送效率的重要性和緊迫性。目前，大 批量應(yīng)用得電工鋁導體(包括稀土優(yōu)化處理的電工鋁導體)導電率為61%IACS。隨著科學技 術(shù)的進步，進一步提高電工硬鋁導電率就成為行業(yè)中的一個新課題。將電工鋁導體導電率 由61 % IACS提高到62.5% IACS，也就成為新時期鋁導體研究發(fā)展的方向。
[0003] 目前國內(nèi)62.5%IACS的鋼芯高導電率鋁絞線已經(jīng)被多條線路應(yīng)用。為了進一步降 低能耗，最大限度的節(jié)約資源，將硬鋁的導電率提高至63%IACS，這樣相應(yīng)的可以減少電能 損耗3.3%以上，每年有500億度電的節(jié)約，因而電工鋁導體導電率提高到63% IACS也將成 為電網(wǎng)發(fā)展的趨勢。然而隨著鋁導體導電率的提高，其制造成本也相應(yīng)增加，目前國內(nèi)做得 較為成熟的62.5% IACS硬鋁導體多選用99.85 %鋁錠為原材料，63 % IACS硬鋁導體多選用 99.99 %鋁錠為原材料，而99.99 %鋁錠比99.85 %鋁錠貴大約8000元/噸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的第一個目的是提供一種低成本63% IACS高導電率硬鋁導線的制造方法。
[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明第一個目的的技術(shù)方案是一種低成本63%IACS高導電率硬鋁導線的 制造方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟一：電工鋁熔煉:選用99.90%的高純鋁錠；
[0007] 步驟二:對鋁液進行稀土處理和硼化處理，鋁液中各元素質(zhì)量百分數(shù)控制如下：Si 彡0.03wt%，F(xiàn)e彡0.06wt%，（Cr+V+Mn+Ti)彡0.005wt%，Β:0·01 ~0.03wt%，稀土：0.01 ~ 0.03wt%，A1 含量>99.88wt% ;所述稀土為La、Y、Er;
[0008] 步驟三:將步驟二的鋁液連鑄連乳生產(chǎn)出鋁桿，經(jīng)擠鋁機擠出Φ 7.5mm的鋁桿，通 過冷拉拔拉制成各種形狀規(guī)格的鋁絲；
[0009] 步驟四：將鋁絲按照設(shè)計要求進行絞合成鋁導線，鋁導線的抗張強度彡168MPa，20 。(:時導體電阻率彡0.027350 Ω ·π]πι2/πι。
[0010] 所述步驟二中，連鑄連乳的澆鑄溫度為720~740°C，入乳溫度為500~520°C，抗張 強度控制在11〇~12010^，伸長率彡8%，20°(：時導體電阻率彡0.02725(^·!!]!!! 2/!!!。
[0011] 所述步驟三中，擠鋁機擠出鋁桿的溫度為400~450°C，壓縮比為6~25;擠出的Φ 7.5的鋁桿抗張強度控制在95~11 OMPa，伸長率彡10 %，20°C時導體電阻率彡0.027180 Ω · mm2/m〇
[0012] 所述步驟三中，冷拉拔拉制成的鋁絲的抗張強度彡170MPa，20°C時導體電阻率彡 0.027300 Ω · mm2/m。
[0013] 本發(fā)明的第二個目的是提供一種低成本63%IACS高導電率硬鋁導線。
[0014]實現(xiàn)本發(fā)明第二個目的的技術(shù)方案是一種低成本63%IACS高導電率硬鋁導線，其 特征在于:包括位于中心的加強芯和位于加強芯外部的絞合鋁單線；所述絞合的鋁單線至 少為一層;每層的鋁單線由多根按照前述方法制造的鋁導線絞合而成;所述加強芯為鋼芯 或者鋁包鋼芯或者纖維增強樹脂基復合芯。每根鋁導線的截面形狀可以為圓形、扇形或瓦 形等。
[0015] 采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有積極的效果：（1)本發(fā)明的工藝采用便宜很多 的99.90%的鋁錠生產(chǎn)出高導電率的硬鋁導線，成本在采用原材料99.99%鋁錠的原工藝上 降低了15~25%。
[0016] (2)本發(fā)明采用硼化處理和稀土處理鋁液，同時加入La、Y、Er三種稀土元素交互作 用，La、Y、Er三種稀土元素能夠有效凈化鋁液，加入后與固溶于鋁中的有害雜質(zhì)形成穩(wěn)定的 金屬間化合物，并在晶界析出，降低雜質(zhì)元素在鋁中的固溶度，從而提高鋁的導電性。La能 與P、Sn、As等低熔點元素結(jié)合形成高熔點，輕比重的化合物，這些化合物形成鋁渣漂浮在鋁 液表面，扒渣時除去，同時，La還有利于41、1%、51、1^等元素形成金屬間化合物呈球狀或短 棒狀析出；釔與熔體中氧、氫、氮、硫、鐵等雜志元素有較強的結(jié)合作用，起到凈化效果，釔在 鋁中的固溶度小，它會偏聚在固液邊界層，阻礙Zn、Mg、Cu等溶質(zhì)原子的擴散，能起到適當減 小晶粒尺寸的作用;Y、Er有利于AlTi V金屬間化合物的析出，T i、V對鋁導體的導電性能危害 非常大，通過稀土處理是減少Ti、V的重要途徑。但是稀土含量過高，會導致雜質(zhì)元素富集， 過低不能有效的與雜質(zhì)元素發(fā)生交互作用，因此本發(fā)明的稀土量是最佳用量。
[0017] (3)本發(fā)明的硬鋁導線具有優(yōu)良的導電性能，大幅度降低了線路損耗，提高了遠距 離輸送效率，降低電網(wǎng)工程投資成本，提高電網(wǎng)經(jīng)濟運行水平。同時采用該工藝生產(chǎn)降低了 傳統(tǒng)工藝的制造成本，降低導線的成本15~25%，進一步提高線路的經(jīng)濟性。
【具體實施方式】
[0018] (實施例1)
[0019] 檢測原材料，選擇牌號為A199.90鋁錠5T，抽樣進行化學分析(成份見表1)，放入鋁 錠熔煉熔中熔化，在保溫爐中加入牌號為A1B8的鋁硼合金錠12kg，牌號為A1Y10的鋁釔合金 錠12kg，牌號為AlLalO的鋁鑭合金錠15kg，牌號為AlErlO的鋁鉺合金錠12kg，經(jīng)均勻攪拌、 精煉除氣，精煉溫度760~800°C，精煉時間30~45分鐘，除渣，靜置，靜置時間30~40分鐘， 取樣分析，根據(jù)成分分析結(jié)果適時補充材料，檢測調(diào)控各元素含量(見表2);然后進行澆鑄， 澆鑄溫度720~740°C，入乳溫度500~520°C，乳制成Φ 12mm的鋁桿，鋁桿的性能如表3; Φ 12mm的鋁桿經(jīng)康仿擠鋁機在模腔內(nèi)經(jīng)高溫摩擦后在400~450°C高溫高壓下擠出得到Φ7.5 的鋁桿，壓縮比為6~25，Φ 7.5的鋁桿的性能見表4;使用擠出的Φ 7.5的鋁桿冷拉拔，經(jīng)若 干道模具后拉制Φ3.22的硬鋁圓線，其性能見表5。使用同品質(zhì)的該硬鋁圓線經(jīng)過框絞機與 鋼芯絞合成400/35的導線，導線的性能見表6。
[0020]表1原材料各成份情況(wt%)
[0022]表2爐內(nèi)成份情況(wt%)

[0024] 表3Φ 12mm鋁桿性能 [0026] 表4擠出Φ 7.5mm鋁桿性能
[0028] 表5硬鋁圓線性能
[0030]表6絞合后成品導線及鋁單線性能
[0031]
[0032] 以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種低成本63%IACS高導電率硬鋁導線的制造方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟一：電工鋁熔煉:選用99.90 %的高純鋁錠； 步驟二：對鋁液進行稀土處理和硼化處理，鋁液中各元素質(zhì)量百分數(shù)控制如下：SiS 0.03wt%，F(xiàn)e彡0.06wt%，（Cr+V+Mn+Ti)彡0.005wt%，Β:0·01~0.03wt%，稀土：0.01~ 0.03wt%，A1 含量>99.88wt% ;所述稀土為La、Y、Er; 步驟三:將步驟二的鋁液連鑄連乳生產(chǎn)出鋁桿，經(jīng)擠鋁機擠出Φ 7.5mm的鋁桿，通過冷 拉拔拉制成各種形狀規(guī)格的鋁絲； 步驟四：將鋁絲按照設(shè)計要求進行絞合成鋁導線，鋁導線的抗張強度多168MPa，20°C時 導體電阻率彡0.027350 Ω ·πιπι2/πι。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本63%IACS高導電率硬鋁導線的制造方法，其特征 在于:所述步驟二中，連鑄連乳的澆鑄溫度為720~740°C，入乳溫度為500~520°C，抗張強 度控制在110~1201〇^，伸長率彡8%，20°(：時導體電阻率彡0.02725(^._ 2/111。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本63%IACS高導電率硬鋁導線及其制造方法，其特 征在于:所述步驟三中，擠鋁機擠出鋁桿的溫度為400~450°C，壓縮比為6~25;擠出的Φ 7.5的鋁桿抗張強度控制在95~11OMPa，伸長率彡10 %，20 °C時導體電阻率彡0.027180 Ω · mm2/m〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本63%IACS高導電率硬鋁導線的制造方法，其特征 在于：所述步驟三中，冷拉拔拉制成的鋁絲的抗張強度彡170MPa，20°C時導體電阻率彡 0.027300 Ω · mm2/m。5. -種低成本63%IACS高導電率硬鋁導線，其特征在于：包括位于中心的加強芯和位 于加強芯外部的絞合鋁單線;所述絞合的鋁單線至少為一層;每層的鋁單線由多根按照權(quán) 利要求1-4之一所述的制造方法制造的鋁導線絞合而成;所述加強芯為鋼芯或者鋁包鋼芯 或者纖維增強樹脂基復合芯。
【文檔編號】H01B1/02GK105950893SQ201610388851
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月2日
【發(fā)明人】孔濤, 徐靜, 汪傳斌, 馮硯廳, 張志力
【申請人】遠東電纜有限公司, 新遠東電纜有限公司, 遠東復合技術(shù)有限公司, 國網(wǎng)河北省電力公司電力科學研究院