一种低成本63%iacs高导电率硬铝导线及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种低成本63％IACS高导电率硬铝导线及其制造方法，方法步骤为：步骤一：电工铝熔炼：选用99.90％的高纯铝锭；步骤二：对铝液进行稀土处理和硼化处理，铝液中各元素质量百分数控制如下：Si≤0.03wt％，Fe≤0.06wt％，(Cr+V+Mn+Ti)≤0.005wt％，B：0.01～0.03wt％，稀土：0.01～0.03wt％，Al含量≥99.88wt％；所述稀土为La、Y、Er；步骤三：将步骤二的铝液连铸连轧生产出铝杆，经挤铝机挤出Φ7.5mm的铝杆，通过冷拉拔拉制成各种形状规格的铝丝；步骤四：将铝丝按照设计要求进行绞合成铝导线，铝导线的抗张强度≥168MPa，20℃时导体电阻率≤0.027350Ω·mm2/m。本发明的硬铝导线具有优良的导电性能，降低导线的成本15～25％，进一步提高线路的经济性。
【专利说明】
一种低成本63% I ACS高导电率硬铝导线及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种低成本63% IACS高导电率硬铝导线及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 我国电力建设发展战略的特点是大力发展西部电力资源，实现西电东送和全国联 网，为了完成上述战略目标，国家电力发展将紧密结合西部大开发的战略部署，大力发展西 部电力资源。目前，随着国民经济的高速发展，加速了电网建设。然而，电能的损耗也随之增 加，据电力部门调查，国家电网损耗是电网传输电量的8.9%以上，巨大的电能损耗早已使 我国电力工作者认识到提高铝的导电性，改善电网的输送效率的重要性和紧迫性。目前，大 批量应用得电工铝导体(包括稀土优化处理的电工铝导体)导电率为61%IACS。随着科学技 术的进步，进一步提高电工硬铝导电率就成为行业中的一个新课题。将电工铝导体导电率 由61 % IACS提高到62.5% IACS，也就成为新时期铝导体研究发展的方向。
[0003] 目前国内62.5%IACS的钢芯高导电率铝绞线已经被多条线路应用。为了进一步降 低能耗，最大限度的节约资源，将硬铝的导电率提高至63%IACS，这样相应的可以减少电能 损耗3.3%以上，每年有500亿度电的节约，因而电工铝导体导电率提高到63% IACS也将成 为电网发展的趋势。然而随着铝导体导电率的提高，其制造成本也相应增加，目前国内做得 较为成熟的62.5% IACS硬铝导体多选用99.85 %铝锭为原材料，63 % IACS硬铝导体多选用 99.99 %铝锭为原材料，而99.99 %铝锭比99.85 %铝锭贵大约8000元/吨。
【发明内容】
[0004] 本发明的第一个目的是提供一种低成本63% IACS高导电率硬铝导线的制造方法。
[0005] 实现本发明第一个目的的技术方案是一种低成本63%IACS高导电率硬铝导线的 制造方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤一：电工铝熔炼:选用99.90%的高纯铝锭；
[0007] 步骤二:对铝液进行稀土处理和硼化处理，铝液中各元素质量百分数控制如下：Si 彡0.03wt%，Fe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% ;所述稀土为La、Y、Er;
[0008] 步骤三:将步骤二的铝液连铸连乳生产出铝杆，经挤铝机挤出Φ 7.5mm的铝杆，通 过冷拉拔拉制成各种形状规格的铝丝；
[0009] 步骤四：将铝丝按照设计要求进行绞合成铝导线，铝导线的抗张强度彡168MPa，20 。(:时导体电阻率彡0.027350 Ω ·π]πι2/πι。
[0010] 所述步骤二中，连铸连乳的浇铸温度为720~740°C，入乳温度为500~520°C，抗张 强度控制在11〇~12010^，伸长率彡8%，20°(：时导体电阻率彡0.02725(^·!!]!!! 2/!!!。
[0011] 所述步骤三中，挤铝机挤出铝杆的温度为400~450°C，压缩比为6~25;挤出的Φ 7.5的铝杆抗张强度控制在95~11 OMPa，伸长率彡10 %，20°C时导体电阻率彡0.027180 Ω · mm2/m〇
[0012] 所述步骤三中，冷拉拔拉制成的铝丝的抗张强度彡170MPa，20°C时导体电阻率彡 0.027300 Ω · mm2/m。
[0013] 本发明的第二个目的是提供一种低成本63%IACS高导电率硬铝导线。
[0014]实现本发明第二个目的的技术方案是一种低成本63%IACS高导电率硬铝导线，其 特征在于:包括位于中心的加强芯和位于加强芯外部的绞合铝单线；所述绞合的铝单线至 少为一层;每层的铝单线由多根按照前述方法制造的铝导线绞合而成;所述加强芯为钢芯 或者铝包钢芯或者纤维增强树脂基复合芯。每根铝导线的截面形状可以为圆形、扇形或瓦 形等。
[0015] 采用了上述技术方案后，本发明具有积极的效果：（1)本发明的工艺采用便宜很多 的99.90%的铝锭生产出高导电率的硬铝导线，成本在采用原材料99.99%铝锭的原工艺上 降低了15~25%。
[0016] (2)本发明采用硼化处理和稀土处理铝液，同时加入La、Y、Er三种稀土元素交互作 用，La、Y、Er三种稀土元素能够有效净化铝液，加入后与固溶于铝中的有害杂质形成稳定的 金属间化合物，并在晶界析出，降低杂质元素在铝中的固溶度，从而提高铝的导电性。La能 与P、Sn、As等低熔点元素结合形成高熔点，轻比重的化合物，这些化合物形成铝渣漂浮在铝 液表面，扒渣时除去，同时，La还有利于41、1%、51、1^等元素形成金属间化合物呈球状或短 棒状析出；钇与熔体中氧、氢、氮、硫、铁等杂志元素有较强的结合作用，起到净化效果，钇在 铝中的固溶度小，它会偏聚在固液边界层，阻碍Zn、Mg、Cu等溶质原子的扩散，能起到适当减 小晶粒尺寸的作用;Y、Er有利于AlTi V金属间化合物的析出，T i、V对铝导体的导电性能危害 非常大，通过稀土处理是减少Ti、V的重要途径。但是稀土含量过高，会导致杂质元素富集， 过低不能有效的与杂质元素发生交互作用，因此本发明的稀土量是最佳用量。
[0017] (3)本发明的硬铝导线具有优良的导电性能，大幅度降低了线路损耗，提高了远距 离输送效率，降低电网工程投资成本，提高电网经济运行水平。同时采用该工艺生产降低了 传统工艺的制造成本，降低导线的成本15~25%，进一步提高线路的经济性。
【具体实施方式】
[0018] (实施例1)
[0019] 检测原材料，选择牌号为A199.90铝锭5T，抽样进行化学分析(成份见表1)，放入铝 锭熔炼熔中熔化，在保温炉中加入牌号为A1B8的铝硼合金锭12kg，牌号为A1Y10的铝钇合金 锭12kg，牌号为AlLalO的铝镧合金锭15kg，牌号为AlErlO的铝铒合金锭12kg，经均匀搅拌、 精炼除气，精炼温度760~800°C，精炼时间30~45分钟，除渣，静置，静置时间30~40分钟， 取样分析，根据成分分析结果适时补充材料，检测调控各元素含量(见表2);然后进行浇铸， 浇铸温度720~740°C，入乳温度500~520°C，乳制成Φ 12mm的铝杆，铝杆的性能如表3; Φ 12mm的铝杆经康仿挤铝机在模腔内经高温摩擦后在400~450°C高温高压下挤出得到Φ7.5 的铝杆，压缩比为6~25，Φ 7.5的铝杆的性能见表4;使用挤出的Φ 7.5的铝杆冷拉拔，经若 干道模具后拉制Φ3.22的硬铝圆线，其性能见表5。使用同品质的该硬铝圆线经过框绞机与 钢芯绞合成400/35的导线，导线的性能见表6。
[0020]表1原材料各成份情况(wt%)
[0022]表2炉内成份情况(wt%)
[0024] 表3Φ 12mm铝杆性能 [0026] 表4挤出Φ 7.5mm铝杆性能
[0028] 表5硬铝圆线性能
[0030]表6绞合后成品导线及铝单线性能
[0031]
[0032] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
【主权项】
1. 一种低成本63%IACS高导电率硬铝导线的制造方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤一：电工铝熔炼:选用99.90 %的高纯铝锭； 步骤二：对铝液进行稀土处理和硼化处理，铝液中各元素质量百分数控制如下：SiS 0.03wt%，Fe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% ;所述稀土为La、Y、Er; 步骤三:将步骤二的铝液连铸连乳生产出铝杆，经挤铝机挤出Φ 7.5mm的铝杆，通过冷 拉拔拉制成各种形状规格的铝丝； 步骤四：将铝丝按照设计要求进行绞合成铝导线，铝导线的抗张强度多168MPa，20°C时 导体电阻率彡0.027350 Ω ·πιπι2/πι。2. 根据权利要求1所述的一种低成本63%IACS高导电率硬铝导线的制造方法，其特征 在于:所述步骤二中，连铸连乳的浇铸温度为720~740°C，入乳温度为500~520°C，抗张强 度控制在110~1201〇^，伸长率彡8%，20°(：时导体电阻率彡0.02725(^._ 2/111。3. 根据权利要求1所述的一种低成本63%IACS高导电率硬铝导线及其制造方法，其特 征在于:所述步骤三中，挤铝机挤出铝杆的温度为400~450°C，压缩比为6~25;挤出的Φ 7.5的铝杆抗张强度控制在95~11OMPa，伸长率彡10 %，20 °C时导体电阻率彡0.027180 Ω · mm2/m〇4. 根据权利要求1所述的一种低成本63%IACS高导电率硬铝导线的制造方法，其特征 在于：所述步骤三中，冷拉拔拉制成的铝丝的抗张强度彡170MPa，20°C时导体电阻率彡 0.027300 Ω · mm2/m。5. -种低成本63%IACS高导电率硬铝导线，其特征在于：包括位于中心的加强芯和位 于加强芯外部的绞合铝单线;所述绞合的铝单线至少为一层;每层的铝单线由多根按照权 利要求1-4之一所述的制造方法制造的铝导线绞合而成;所述加强芯为钢芯或者铝包钢芯 或者纤维增强树脂基复合芯。
【文档编号】H01B1/02GK105950893SQ201610388851
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】孔涛, 徐静, 汪传斌, 冯砚厅, 张志力
【申请人】远东电缆有限公司, 新远东电缆有限公司, 远东复合技术有限公司, 国网河北省电力公司电力科学研究院