一种电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法。包括以下步骤（1）铸造铝合金铸锭；（2）切毛料、均质处理；（3）挤压铝合金厚壁管材；（4）铝合金厚壁管材张力拉伸后时效处理；（5）铝合金厚壁管材取样、检查、包装。该方法生产出的型材产品在满足标准要求下，提高劳动生产率，节约成本，满足用户订货需求，生产效率提高13.5-21%，适于工业化生产。
【专利说明】一种电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝合金管材的制备【技术领域】，特别是涉及一种电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法。
【背景技术】
[0002]随着世界性机械制造业技术的快速发展，新技术、新材料、新工艺，对高强高导电率铝合金厚壁管材的需求量越来越大。目前，电力设备及设施保护使用的高强高导电率铝合金厚壁管材，对于高压电线、电缆保护方面起到至关重要的作用，高强高导电率铝合金厚壁管材应用在电力设施保护方面时，目前高强高导电率导体多使用6063合金,6063合金的强度差于6082合金，6082合金虽然强度高，但由于该合金化程度高，淬火敏感性大，不适于在线淬火，在线淬火时强度降低，抗腐蚀性能变差，离线淬火虽然可以提高合金强度，但生产效率及成品率降低，如何在线淬火生产6082合金高强高导电率厚壁管材，使其具备强度高、塑性好、比强度高、高导电性、高导热性、耐蚀性好、无应力腐蚀破裂倾向、抗晶间腐蚀能力强、焊接性能良好、焊接区耐蚀性能不变、切削性好等优点，适合于各种形式的表面氧化防腐处理，在大气酸碱、高寒、高热、潮湿、干旱、风沙等环境中保持良好的使用性能，是本发明需要解决的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法。该方法生产出的型材产品在满足标准要求下，提高劳动生产率，节约成本，满足用户订货需求，生产效率提高13.5-21%，适于工业化生产。
[0004]本发明的一种电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法技术方案为，包括以下步骤: Cl)铸造铝合金铸锭，铝合金铸锭中元素的质量百分比如下:Si为0.7%~1.3%，Fe为≤ 0.50%, Cu 为≤ 0.10%, Mn 为 0.4% ~1.0%, Mg 为 0.6% ~1.2%, Cr 为≤ 0.25%, Zn 为(0.20%, Ti为≤0.10%单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al ；
(2)切毛料、均质处理；
(3)挤压铝合金厚壁管材、在线淬火；
(4)铝合金厚壁管材张力拉伸后时效处理；
(5)铝合金厚壁管材取样、检查、包装。
[0005]步骤(1)中铸造的铝合金铸锭为六系铝合金圆铸锭，规格为Φ320mmX4000mm或规格为 Φ 380_X 4000mm。
[0006]步骤(2)切毛料具体为:铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分、切毛料，毛料规格为:Φ308πιπιΧ550 ~1200mm 或 Φ368ι?πιΧ650 ~1450mm。
[0007]步骤(2)中均质处理具体为:毛料均质，加热温度:550-560°C，保温9小时以上，风冷+水冷降温至室温。
[0008]步骤(3)中挤压铝合金厚壁管材具体为，挤压在36MN或55MN挤压机上进行，铸锭加热温度500-540°C，挤压温度500-530°C，出口温度515_530°C，挤压速度3±0.5m/min。
[0009]步骤(3)中挤压铝合金厚壁管材后进行淬火，淬火温度515_530°C，淬火速度350-380 0C / 分。
[0010]步骤(4)中张力拉伸，拉伸率1.5~3.0%。
[0011]步骤(4)中铝合金厚壁管材时效处理具体为:时效温度165~195°C，金属保温8-12小时，出时效炉。
[0012]本发明的电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法，具体是按以下步骤实现:
(I)铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，铝合金铸锭中元素的质量百分比如下:Si为1.1% ~1.25%, Fe 为≤ 0.20%, Cu 为≤ 0.10%, Mn 为 0.85% ~0.95%, Mg 为 1.0% ~1.15%,Cr为≤0.25%，Zn为≤0.20%, Ti为≤0.10%单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al ;规格为Φ 320mmX 4000mm或规格为Φ 380mmX 4000mm。熔炼六号铝合金圆铸锭时要求计算配料、液体扒渣、除气，铸造时要求过滤。
[0013](2)将规格为Φ320mmX4000mm或规格为0380mmX4000mm六号铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分，低倍，切毛料，毛料规格为Φ308πιπιΧ 1200mm或规格为Φ368πιιηΧ 1450mm ；
毛料均质，加热温度:560±5°C，保温9小时以上，冷却方式:风冷+水冷降温。
[0014](3)将制备的六号铝合金圆铸锭加热到533_540°C，迅速装入挤压筒，挤压温度520-530°C，挤压速度 3±0.5m/min，出口温度 515_530°C，淬火温度 530-540±5°C，淬火速度 360-380 0C / 分。
[0015](4)将铝合金厚壁管材张力拉伸，拉伸率1.5~2.0%，然后时效:时效温度190°C，金属保温11-12小时，出时效炉。
[0016](5)将时效出炉的理化试验料，按照合同规定的验收标准及图纸规定的取样位置，取理化试样,全部理化试验检测合格后,将某型高强高导电率铝合金厚壁管材表面检查、尺寸检查、检查合格的某型高强高导电率铝合金厚壁管材包装。
[0017]本发明的有益效果为:本发明提供了批量生产电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的技术方案，该方法生产出的型材产品在满足标准要求下，提高劳动生产率，节约成本，满足用户订货需求，生产效率提高13.5-21%，适于工业化生产。
[0018]本发明产品抗拉强度≤310MPa、屈服强度≤260MPa、伸长率≤8%、布氏硬度≤95、电导率≤26MS/m
【具体实施方式】
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为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案。
[0019]实施例1
本发明的电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法，具体是按以下步骤实现:
(I)铸造的铝合金为六系铝合金圆铸锭，铝合金铸锭中元素的质量百分比如下:Si为
1.21%, Fe 为 0.12%, Cu 为 0.09%, Mn 为 0.91%, Mg 为 1.11%, Cr 为 0.23%, Zn 为 0.159%, Ti为0.05%单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al ;铸锭规格为Φ 320mmX 4000mm或规格为O380mmX 4000mm。熔炼六号铝合金圆铸锭时要求计算配料、液体扒渣、除气，铸造时要求过滤。
[0020](2)将规格为Φ320mmX4000mm或规格为0380mmX4000mm六号铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分，低倍，切毛料，毛料规格为Φ320πιπιΧ 1200mm或规格为Φ380πιιηΧ 1450mm ；
毛料均质，加热温度:560°C，保温9小时以上，冷却方式:风冷+水冷降温。
[0021](3)将制备的六号铝合金圆铸锭加热到535°C，迅速装入挤压筒，挤压温度525°C，挤压速度3±0.5m/min，出口温度515_530°C，淬火温度530-540±5°C，淬火速度360-380 0C / 分。
[0022](4)将铝合金厚壁管材张力拉伸，拉伸率1.5~2.0%，然后时效:时效温度170~195°C，金属保温10-12小时，出时效炉。
[0023](5)将时效出炉的理化试验料，按照合同规定的验收标准及图纸规定的取样位置，取理化试样,全部理化试验检测合格后,将某型高强高导电率铝合金厚壁管材表面检查、尺寸检查、检查合格的某型高强高导电率铝合金厚壁管材包装。
[0024]步骤(1)中化学成分在国家标准范围内，将6082高强高导电率管材铸造成分范围变窄，并且铸造范围控制在国家标准的中上线并偏上线，避免由于化学成分过大波动引起内部组织不均匀及力学性能散差过大；主要强化成分控制在中上线并偏上线，主要是为了提高6082合金的强度 ，控制Fe、Zn、Ti合金成分越小越好，主要是为了提高6082合金的纯度，提高导电率；加入Cu元素，控制在标准的上线，少量的Cu与主要强化成分S1、Mg结合，使力学性能显著提高，可使力学性能接近硬铝的性能，Cu又可中和Ti对导电率的不良影响；由于铸造过程中Fe元素的不可控制性，使Mn元素控制在上线，Mn参与强化作用，又可消除Fe的不良影响并可细化晶粒，使6082合金组织均匀、综合性能提高，按照上述原则配制的化学成分，使大规格棒材合格率稳定在93%以上。步骤(2)均火制度中冷却方式为大风冷却至200°C加水冷降温，实现快速冷却，保证强化元素最大程度固溶，减少工序等待时间在24小时以上，提高生产效率，并且风冷加水冷的降温方式，可以减少或消除Fe元素对加工制品氧化后的不良影响，使高强高导电率大规格棒材加工成各种电力元气件后表面经各种氧化或涂层处理后光泽美观、无暗纹、暗线，既保证使用性能又提高审美感；步骤
(3)的挤压速度可以保证出口温度，在线穿水冷却保证淬火效果，保证力学性能合格，在线淬火与离线淬火比较能够减少变形，步骤(4)使拉伸率在1.5~2.0%之间，减少拉伸率变化大引起的尺寸不均，保证持续供货过程中尺寸散差小，在线淬火与离线淬火比较可以减少打头、吊挂、离线淬火升温、保温等时间，每批减少工序时间在10小时以上；通过以上措施，可以实现6082高强高导电率要求，使抗拉强度> 345MPa,屈服强度> 290MPa，伸长率≤15%，布氏硬度≤10HB,电导率≤26.3MS/m ;国家标准要求:抗拉强度≤31OMPa,屈服强度≤260MPa，伸长率≤8%，布氏硬度≤95HB,电导率≤26.0MS/m。
[0025]实施例2
本实施例与实施例1不同的是，步骤(1)中采用的六号铝合金圆铸锭，精炼程度达到一级氧化膜要求，没有金属化合物偏析，Mg:Si不是按照1.73:1的原则，而是使Si过剩，过剩的Si可以提高硬度及强度，在融化后一次扒渣、熔炼炉精炼后一次扒渣、保温炉精炼后一次扒渣；熔炼炉精炼后一次除气、保温炉精炼后一次除气，保温炉精炼后在进行一次除气机除气。精炼程度达到一级氧化膜要求，没有金属与非金属化合物偏析，保证熔体质量，其他步骤及参数与实施例1相同。
[0026]实施例3
本实施例与实施例1不同的是，步骤(2)中毛料均质，加热温度:560°C，保温10小时以上，冷却方式:空气中自然冷却，低倍检查氧化膜，检查化合物偏析，满足一级氧化膜要求，其他步骤及参数与实施例1相同。
[0027]均火制度中冷却方式为大风冷却至200°C加水冷降温，实现快速冷却，保证强化元素最大程度固溶，减少工序等待时间在24小时以上，提闻生广效率，并且闻强闻导电率厚壁管材加工成型后表面经各种氧化或涂层处理后光泽美观、无暗纹、暗线，既保证使用性能又提高审美感;低倍检查氧化膜可以保证铸锭内部质量，防止因氧化膜引起的管材强度降低。
[0028]实施例4
本实施例与实施例1不同的是，步骤(3)中将制备的六号铝合金圆铸锭加热到540°C，迅速装入挤压筒，挤压速度2.5M/min,保证淬火温度520°C以上，穿水冷却(穿水冷却是使挤压产品穿过一个水槽)，淬火速度330~350°C，淬火冷却速度360°C /分以上，其他步骤及参数与实施例1相同。高强高导电率厚壁管材，高温慢速可以保证焊合质量，经多次试验，铸锭加热温度在540°C时，挤压速度2.5M/min，焊合质量好，6082合金元素较多，对淬火敏感性较大，必须保证淬火温度520°C，并快速冷却，冷却速度保证360°C /分以上，这样可以使组织均匀，达到强度高、塑性好、电导率高、焊合好的目的。
[0029]实施例5
本实施例与实施例1不同的是，步骤(4)中将铝合金厚壁管材张力拉伸，拉伸率1.5%，然后时效，时效温度195°C，金属保温14小时，出时效炉，力学性能达到328MPa，电导率达到55.58%IACS，其他步骤及参数与实施例1相同。张力拉伸控制在1.5%，既可以消除淬火应力又控制在不使内部组织粗化。过时效制度:时效温度195°C，金属保温14小时，可以保证电导率达到标准要求或高于标准。
[0030]实施例6
本实施例与实施例1不同的是，低倍检查氧化膜和化合物偏析，其他步骤及参数与实施例I相同。
[0031] 现有挤压材料不检查氧化膜和化合物偏析，重要件并且简单截面做探伤，此高强高导电率厚壁管材可以探伤，但探伤工序时间较长，使生产周期延长生产成本增加较多，因此增加低倍检查氧化膜和化合物偏析，用抽检检查发现冶金组织缺陷，目的是为了保证冶金组织质量。
【权利要求】
1.一种电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)铸造铝合金铸锭，铝合金铸锭中元素的质量百分比如下:Si为0.7%~1.3%，Fe为≤ 0.50%, Cu 为≤ 0.10%, Mn 为 0.4% ~1.0%, Mg 为 0.6% ~1.2%, Cr 为≤ 0.25%, Zn 为(0.20%, Ti为≤0.10%单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al ； (2)切毛料、均质处理； (3)挤压铝合金厚壁管材、在线淬火； (4)铝合金厚壁管材张力拉伸后时效处理； (5)铝合金厚壁管材取样、检查、包装 。
2.根据权利要求1所述的一种电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，步骤(1)中铸造的铝合金铸锭为六系铝合金圆铸锭，规格为Φ320πιπιΧ4000mm或规格为 Φ 380mm X 4000mm。
3.根据权利要求1所述的一种电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，步骤(2)切毛料具体为:铝合金圆铸锭车皮、切头、切尾、取低倍、化学成分、切毛料，毛料规格为:Φ308ι?πιΧ550 ~1200mm 或 Φ 368mmX 650 ~1450mm。
4.根据权利要求1所述的一种电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，步骤(2)中均质处理具体为:毛料均质，加热温度:550-560°C，保温9小时以上，风冷+水冷降温至室温。
5.根据权利要求1所述的一种电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，步骤(3)中挤压铝合金厚壁管材具体为，挤压在36MN或55MN挤压机上进行，铸锭加热温度500-540°C，挤压温度500-530°C，出口温度515_530°C，挤压速度3±0.5m/min。
6.根据权利要求5所述的一种电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，步骤(3)中挤压铝合金厚壁管材后进行淬火，淬火温度515-530°C，淬火速度350-380 0C / 分。
7.根据权利要求1所述的一种电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，步骤(4)中张力拉伸，拉伸率1.5~3.0%。
8.根据权利要求1所述的一种电力设备用高强高导电率铝合金厚壁管材的制造方法，其特征在于，步骤(4)中铝合金厚壁管材时效处理具体为:时效温度165-195°C，金属保温8-12小时，出时效炉。
【文档编号】C22F1/05GK104131200SQ201410393978
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】王呈刚, 宋微, 许辉, 张建忠, 蔡文宗, 苏本显 申请人:山东裕航特种合金装备有限公司