高导电铝合金材料及其铝合金电缆导体的制备方法_3

文档序号:9527234阅读:来源:国知局
化为铝液。
[0025]2、熔炼铝合金:精炼添加中间合金、单质元素是生产铝合金铸坯的关键环节,中间合金及单质元素的添加时间、铝基体温度、添加顺序直接影响合金锭坯和质量。为此,发明人通过试验探索,采取如下的工艺步骤获得了高质量的铝合金铸坯。
[0026]熔炼铝合金时,先将熔炼炉中的铝液转移放入到精炼保温炉中,并将精炼保温炉的炉温升至780°C,精炼保温炉采用工频炉,也可以采用中频炉。在精炼保温炉的炉温升至780°C时,先添加480份(重量份)的铝铁中间合金AlFelO。AlFelO铝铁中间合金的质量百分比组份为:9%11%,余为铝,并搅拌均匀。在铝液添加AlFelO后间隔15分钟时间,且将炉温降至760°C时再添加300份的AlZr4铝锆中间合金,并搅拌均匀。添加AlZr4后间隔10分钟,且炉温降至750°C添加48份的AlSi20,并搅拌均匀。间隔5分钟且炉温至740°C时添加180份的AlCulO,并搅拌均匀。添加AlCulO后间隔5分钟且炉温控制在730°C,添加22份的A1RE10和35份的A1B3,并搅拌均匀。在上述添加后间隔5分钟并将炉温控制在720°C — 730°C之间添加1.2份的Mg和1份的Ag和2份的Ni,再次搅拌均匀。
[0027]在上述中间合金及单质元素的添加时,是按顺序、温度和重量份进行添加的,添加时铝铁中间合金、铝铜中间合金均匀分散到炉膛内各个区域;铝稀土、铝硼应在炉内壁、炉中间、炉门旁均匀添加,因镁元素易挥发应使用专用送镁器将镁锭送至铝液面以下而添放。在每次添加中间合金或元素后的间隔时间内均进行搅拌,添加元素在铝液中的均匀分布是精炼的重点和关键,为了达到均匀颁布的效果,每次搅拌均采用电动搅拌加人工搅拌桨搅拌相结合的方法,即先以电动搅拌桨正反不等速旋转搅拌后,再用人工以搅拌杆从炉壁向炉门口沿Μ形路径来回搅动3次以上,最后再用电动搅拌桨进行正反旋向的搅拌。
[0028]3、精炼铝合金:向上述已添加合金元素并搅拌后的铝合金液中加入炉料总重量
0.17%-0.21%的精炼剂进行精炼,并将精炼剂快速压入铝液中,此时应保持铝合金液的轻微沸腾状,铝合金液在温度为720°C -730°C的条件下进行扒渣,扒渣时先从炉里面将内部一侦_浮渣向炉门处扒去,聚集于炉门处稍作停留,沉降片刻后再扒出炉门清渣,以达到清除铝液内部的氢和浮游的氧化夹渣作用,使铝液更加纯净。铝精炼剂采用市场上通用产品。扒渣结束后保温静置40分钟以上1小时内。静置后,通过喷吹机以旋转喷吹的方式将惰性气体弥散地吹入到精炼保温炉的铝合金熔液中,形成大量的弥散气泡,并使其分散在铝液中,气泡在铝液中靠气体分压差和表面吸附原理,吸收铝合金液中的氢,吸附氧化夹渣,并随气泡上升而带出铝合液表面,使之净化。所述喷吹机也采用市场常用设备,惰性气体则为N2,也可以是Ar和(:12的混合气体。将上述经过除气处理的铝合金液经过过滤装置进行过滤处理,过滤装置中的过滤板为40PPi陶瓷过滤板,过滤前应当对陶瓷板进行充分预热。
[0029]4、连续饶铸:饶铸温度和冷却速度均会严重影响铝合金铸还的内部紧密度和晶粒粗大程度,这不仅会影响铝合金导体材料的机械强度,而且也直接影响铝合金导体材料的导电性能。由于采用连续浇铸,其浇铸速度和冷却方式及冷却速度必须相互协调,才能保证铸坯中无缩孔、无裂纹且晶粒组织均匀。为此本发明将上述经除气、过滤的洁净铝合金熔体通过精炼保温炉溜槽至末端上漏管流入到上浇包,再流至下浇包至浇嘴时,立即启动轮式连铸机,将铝合金熔液浇入轮式连铸机冷却结晶轮的“倒梯形”带状槽形的型腔中,该型腔的截面形状为倒等腰梯形,即梯形的上边(外侧边)长度大于下边(内侧边)长度,该“倒梯形”型腔截面积为2400mm2,铝合金的浇铸速度控制在每小时4000Kg_4500Kg之间,浇铸温度控制在695°C _705°C。型腔外周的冷却水流量应控制在1 m3/h -3.5 m3/h,具体而言,在连铸机型腔外周的四个方向以冷却水进行喷淋冷却,型腔内侧冷却水的喷淋流量为3.2m3 /h,型腔外侧冷却水的喷淋流量为2.15m3/h,型腔两侧冷却水的喷淋流量为1.10 m3/h。由于冷却水的冷却作用,铝合金熔液在轮式连铸机带槽状的型腔中逐渐冷却、凝固、结晶,形成一条带状的铝合金铸坯。由于铸坯形成后即进入到连乳机进行热乳,因而铝合金铸坯的温度应控制在490°C -510°C。
[0030]5、连续热乳:热乳是铝合金铸坯截面变形最大的过程,因此,温度的控制和延伸系数的分配极为重要,本发明不仅对温度和延伸系数的分配进行了优化,而且对温度和延伸系数的匹配进行分析确定。在连铸机输出的带状铝合金铸坯连续喂入连乳机乳制成铝合金杆的连续乳制路径上,分为四段依次相邻的乳制区段。该四段乳制区段从首乳段至终乳段的延伸系数依次为1.40、1.60、1.30、和1.18。连续热乳路径上共设置有15个乳辊,该15个乳辊依次分布于热乳路径的四个乳制区段,其中1号乳辊至4号乳辊为第一乳制区段,4号乳辊至8号乳辊为第二乳辊制区段,8号乳辊至12号乳辊为第三乳辊区段,12乳辊至15号乳辊则为第四乳制区段,在每一乳制区段中其延伸系数相同。
[0031]6、在线淬火:经过连续热乳后已经形成了带状的圆杆形的铝合金圆杆,为了进一步提高铝合金圆杆的强度、硬度和固溶组织的均匀化,热乳后的铝合金圆杆又立即进入淬火处理阶段,由于铝合金淬火处理不同于钢,且热处理的温度和速度与合金元素及元素含量相关联,大多数金属元素在铝中的溶解度随温度升高而增加,凝固时部分或全部会均匀地固溶在铝基体晶格内,加入不同元素及份量的铝合金经过淬火处理改变了微观组织结构,从而产生不同的性能要求,因此在确定了铝合金元素组分后,淬火处理显得十分重要。考虑到连续化生产的要求,本发明的淬火处理方法是在其长度方向进行九步段降温淬火,并合理确定每一区段的温度范围。其第一降温淬火段为位于热乳出口后的区段,该第一降温淬火段将铝合金圆杆的温度降至300°C _320°C,第二降温淬火段温度降至260°C _280°C,第三降温淬火段温度降至220°C _240°C,第四降温淬火段温度降至190°C _210°C,第五降温淬火段温度降至160°C _180°C,第六降温淬火段温度降至130°C - 150°C,第七降温淬火段温度降至90°C - 110°C,第八降温淬火段温度降至50°C -70°C,第九降温淬火段温度降至30°C -50°C,最终使温度降至室温。上述的淬火降温液为乳化油淬冷液,它既便于控制温度,又保护铝合金圆杆表面不致氧化腐蚀。
[0032]在铝合金圆杆淬火结束后,利用压缩空气对铝合金杆表面吹干其水分,以获得表面洁净干燥的铝合金坯杆。将该铝合金导体坯杆运至电缆生产线的拉丝机前,通过拉丝机可以将坯杆拉伸为不同直径或截面形状的电缆导体单丝,以生产出不同规格性能的铝合金电缆。
[0033]在本发明的另一实施例中,除在熔炼铝合金步骤中其添加的中间合金和单质元素份量不同外,其余与上述实施例相同。本实施例中的熔炼铝合金时,先将熔炼炉中的铝液转移放入到精炼保温炉中,并将精炼保温炉的炉温升至780°C。在精炼保温炉的炉温升至780°C时,先添加570份(重量份
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