一种架空导线用中强度铝合金线的制作方法
【专利摘要】本发明属于输电线路架空导线的【技术领域】，尤其涉及一种架空导线用中强度铝合金线。本发明是通过一定的合金成分调整、轧制及在线淬火的控制，使其铝合金杆得到有效的固溶处理，使后续的时效处理达到更好的效果，最终得到伸长率不小于3.5%，导电率不低于58.5%IACS，抗拉强度不低于245MPa的中强度铝合金线。本发明中强度铝合金线的伸长率明显优于现有技术铝合金钱的伸长率。具有以下优点：导线拉重比大，弧垂特性好；导线高温特性好；导线表面耐损伤。由于没有钢芯，因此没有磁滞损失和涡流损失，在运行时，其交流电阻比钢芯铝绞线低，故电能损失减少。本发明中强度全铝合金绞线在输电线路上的使用越来越多，使用范围较广阔。
【专利说明】ー种架空导线用中强度铝合金线
【技术领域】
[0001]本发明属于输电线路架空导线的【技术领域】，尤其涉及ー种架空导线用中强度铝合金线。
【背景技术】
[0002]目前，中强度铝合金主要为铝镁硅合金系，制造该类合金的方法主要有两条不同的エ艺路线，即人工时效热处理型和自然时效热处理型。专利CN102041418A和专利CN102162050A中分别提到了两种不同导电率的中强度铝合金线的制造方法，这两种方法在制得铝合金杆后需对其进行固溶处理和淬火处理，在铝合金杆拉制成铝合金线后又需对其进行人エ时效处理，即采用的是人工时效热处理型エ艺路线。其所取得的中強度铝合金线性能分别为:导电率不低于57%IACS，抗拉强度为245 MPa-290MPa，伸长率为
1.8%-3.0% ;导电率不低于59%IACS，抗拉强度为230 MPa-250MPa，伸长率为2.0% ;专利CN102766788A提到了采用自然时效处理工艺路线制备中强度铝合金线，即制得铝镁硅合金杆后，以及在合金杆拉制成合金线后不需要进行人工时效处理，只需要自然时效处理即可。所获得的中强度铝合金性能为:导电率不低于57%IACS，抗拉强度不低于250 MPa，伸长率不小于2.0% ;导电率不低于59%IACS，抗拉强度不低于235 MPa，伸长率不小于2.0%。
[0003]由于架空输电线路的特性，对导线的延伸率有一定的要求，以便导线具有一定的抗过载能力和耐疲劳性能。已有的技术在中强度铝合金线伸长率方面明显过小。
[0004]
【发明内容】
针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供ー种架空导线用中强度铝合金线。目的是为了解目前中强度铝合金线伸长率偏小不足的问题。
[0005]为了实现本发明目的，本发明是通过以下技术方案来实现的:
ー种架空导线用中强度铝合金线，它的エ艺流程具体步骤如下:
(1)熔炼及合金成分调整:铝锭熔化后进入保温炉中，控制铝液温度在720-740°C，加入铝硅合金锭、铝镁中间合金、铝铜中间合金及铝钇中间合金；搅拌均匀后获得合金铝液，使其各元素含量控制如下:硅为0.40-0.50wt%,镁为0.45-0.50wt%,铁为0.18-
0.23wt%，铜为0.04-0.08wt%，钇为0.1-0.2wt% ;其他杂质元素含量均不大于0.03wt% ；
(2)鋳造:将保温炉中的铝合金熔液流经流槽，通过陶瓷过滤板过滤装置，在线加入Al-T1-B丝，细化晶粒；铝合金液进入铝合金连铸机进行浇铸，铝液浇铸温度控制在695°C-705°C ;从铸机出来时的铸坯温度控制在480°C-490°C ；
(3)在线加热:通过在线加热装置，使得铸坯温度在进入轧机控制在520°C-530°C；
(4 )轧制:通过铝合金连轧机轧成中强度铝合金杆，轧制完成后的中强度铝合金杆温度控制在365 °C-375 °C ；
(5)在线淬火:轧制完成后的中强度铝合金杆随后进行在线淬火，淬火水温控制在28°C-30°C，淬火后的中强度铝合金杆的温度控制在45°C-55°C ；
(6)拉丝:对淬火处理过后的中强度铝合金杆进行拉丝，拉制成所需直径的铝合金单线.(7)人工时效处理:对中强度铝合金杆单线进行人工时效处理，温度控制在180°C-200°C，时间控制在5-6小时，取出后即得到成品单线。
[0006]所述的中强度铝合金杆成直径为9.5mm的中强铝合金杆。
[0007]所述的合金成分为铝锭、铝硅合金锭、铝镁中间合金、铝铜中间合金及铝钇中间合金。
[0008]所述的铝锭的成分要求如下:硅≤0.07wt%,铁≤0.23wt%，镁≤0.02wt%,锰+钛+铬+钒≤0.02wt%o
[0009]所述的其他杂质元素为锰、钛、铬、钒。
[0010]所述的招娃中间合金中娃含量为20wt%，招续中间合金中续含量为50wt%，招铜中间合金中铜含量为10wt%,招乾中间合金中乾含量为10wt%。
[0011]所述的工艺流程具体步骤如下:
将铝锭在熔化炉进行熔化，随后流入保温炉进行保温；根据保温中的铝液量加入成分所需的铝硅、铝镁、铝铜及铝钇中间合金量；控制铝液温度在730°c ;随后进行搅拌均匀处理，用精炼剂对铝液进行精炼，同时采用固体覆盖剂覆盖在铝液表面，并静置不小于45分钟，所述精炼剂为市场上所售的铝合金精炼剂；
铝液静置完后，采用高速直读光谱分析仪对铝液中的主要元素进行检测，并根据检测结果，进行相应的合金成分调整，达到要求的合金铝液成分；
随后将保温炉中的铝液放出，流经流槽，通过陶瓷过滤板过滤装置，在流槽中根据铝液的流量自动加入Al-T1-B丝，用于细化晶粒；
铝液通过浇包进入铝合金连铸机进行浇铸，铝液浇铸温度控制在700°C ;通过控制浇铸机冷却水的流量计压力，确保从铸机出来时的铸坯温度控制在480°C ；
铸坯从铸机出来后，经过校直出来后，进入在线加热装置，使得铸坯温度在进入轧机时控制在520°C ;所述在线加热装置为中频退火炉；
铸坯经加热装置加热到要求温度范围内后，进入铝合金轧机组进行轧制，控制冷却乳化液温度与流量，使其轧制完成后的铝合金杆温度控制在370°C ;铝合金连轧机轧成的中强招合金杆直径为9.5mm ；
从轧机出来后的铝杆立刻进入在线淬火装置，淬火水温控制在29°C ;淬火后的铝合金杆的温度控制在50°C ;淬火后的铝杆进行绕盘包装；
对淬火处理过后的铝合金杆进行拉丝，拉制成所需直径的铝合金单线。拉丝设备为常用的滑动式铝合金拉丝机，每道变形率控制在1.25 ;拉丝速度在10米/秒，拉丝时润滑油控制在40°C以下；
将拉丝好的铝合金单线进行人工时效处理，温度控制在190°C，时间控制在5小时；时效处理炉的空间温度范围控制在±3°C以内；时效处理完后即得到中强度铝合金单线。
[0012]本发明的优点效果是:
本发明中强度铝合金线，是通过一定的合金成分调整、轧制及在线淬火的控制，使其铝合金杆得到有效的固溶处理，使后续的时效处理达到更好的效果，最终得到伸长率不小于3.5%，导电率不低于58.5%IACS，抗拉强度不低于245 MPa的中强度铝合金线。本发明中强度铝合金线的伸长率明显优于现有技术中使用的铝合金钱的伸长率。[0013]中强度全铝合金导线是一种由中强度铝合金单线绞制而成的铝合金绞线。在架空输电线路上采用中强度全铝合金导线较目前普遍采用的钢芯铝绞线具有以下优点:(I)导线拉重比大，弧垂特性好，可增大输电杆塔档距，降低线路建设投资。(2)导线高温特性好，在更高温度下运行，强度损失少。(3)导线表面耐损伤。中强度铝合金的硬度为铝线的2倍，但重量比钢芯铝绞线轻，施工放线时可减少导线表面擦伤，提高施工质量。高表面质量的导线可减少运行时电晕损失及无线电干扰水平。(4)由于没有钢芯，因此没有磁滞损失和涡流损失，在运行时，其交流电阻比钢芯铝绞线低，故电能损失减少。正由于这些优点，中强度全铝合金绞线在输电线路上使用越来越多。
[0014]下面结合附图和具体实施例对本发明作详细的描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的制造工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0016]本发明是一种架空导线用中强度铝合金线，如图1所示，它的工艺流程具体步骤如下
1、熔炼及合金成分调整:铝锭熔化后进入保温炉中，控制铝液温度在720-740°C，加入铝硅合金锭、铝镁中间合金、铝铜中间合金及铝钇中间合金。搅拌均匀后获得合金铝液，使其各元素含量控制如下:硅为0.40-0.50wt%,镁为0.45-0.50wt%,铁为0.18-
0.23wt%，铜为 0.04 -0.08wt%，钇为 0.1 -0.2wt%。
[0017]2、铸造:将保温炉中的铝合金熔液流经流槽，通过陶瓷过滤板过滤装置，在线加入Al-T1-B丝，细化晶粒。铝合金液进入铝合金连铸机进行浇铸，铝液浇铸温度控制在695°C-705°C。从铸机出来时的铸坯温度控制在480°C-490°C。
[0018]3、在线加热:通过在线加热装置，使得铸坯温度在进入轧机控制在520°C-530。。。
[0019]4、轧制:通过铝合金连轧机轧成直径为9.5mm的中强度铝合金杆，轧制完成后的中强度铝合金杆温度控制在365°C-375°C。
[0020]5、在线淬火:轧制完成后的中强度铝合金杆随后进行在线淬火，淬火水温控制在28°C-30°C。淬火后的中强度铝合金杆的温度控制在45°C-55°C。
[0021]6、拉丝:对淬火处理过后的中强度铝合金杆进行拉丝，拉制成所需直径的铝合金单线。
[0022]7、人工时效处理:对中强度铝合金杆成品单线进行人工时效处理，温度控制在180°C-200°C，时间控制在5-6小时。取出后即得到达到本发明性能要求的中强度铝合金杆成品单线。
[0023]实施例1:
选用一定成分要求的铝锭、铝硅合金锭、铝镁中间合金、铝铜中间合金及铝钇中间合金作为原料。
[0024]铝锭的成分要求如下:硅≤0.07wt%,铁≤0.23wt%，镁≤0.02wt%,(锰+钛+铬+钒)(0.02wt%，其他每种杂质元素含量均不大于0.03wt%。[0025]铝硅中间合金中硅含量为20wt%，铝镁中间合金中镁含量为50wt%，铝铜中间合金中铜含量为10wt%,招乾中间合金中乾含量为10wt%。
[0026]按照图1所示エ艺流程，将铝锭在熔化炉进行熔化，随后流入保温炉进行保温。根据保温中的铝液量加入成分所需的铝硅、铝镁、铝铜及铝钇中间合金量。控制铝液温度在730°C。随后进行搅拌均匀处理，用精炼剂对铝液进行精炼，同时采用固体覆盖剂覆盖在铝液表面，并静置不小于45分钟，所述精炼剂为市场上所售的铝合金精炼剂。
[0027]铝液静置完后，采用高速直读光谱分析仪对铝液中的主要元素进行检測，并根据检测结果，进行相应的合金成分调整，达到要求的合金铝液成分。使其各元素含量控制如下:硅为 0.50wt%，镁为 0.50wt%，铁为 0.23wt%，铜为 0.08wt%，钇为 0.2wt%。
[0028]随后将保温炉中的铝液放出，流经流槽，通过陶瓷过滤板过滤装置，在流槽中根据铝液的流量自动加入Al-T1-B丝，用于细化晶粒。
[0029]铝液通过浇包进入铝合金连铸机进行浇铸，铝液浇铸温度控制在700°C。通过控制浇铸机冷却水的流量计压カ，确保从铸机出来时的铸坯温度控制在480°C。
[0030]铸坯从铸机出来后，经过校直出来后，进入在线加热装置，使得铸坯温度在进入轧机时控制在520°C。所述在线加热装置为中频退火炉。
[0031]铸坯经加热装置加热到要求温度范围内后，进入铝合金轧机组进行轧制，控制冷却乳化液温度与流量，使其轧制完成后的铝合金杆温度控制在370°C。铝合金连轧机轧成的中强铝合金杆直径为9.5_。
[0032]从轧机出来后的铝杆立刻进入在线淬火装置，淬火水温控制在29°C。淬火后的铝合金杆的温度控制在50°C。淬火后的铝杆进行绕盘包装。
[0033]对淬火处理过后的铝合金杆进行拉丝，拉制成所需直径的铝合金单线。拉丝设备为常用的滑动式铝合金拉丝机，每道变形率控制在1.25。拉丝速度在10米/秒，拉丝时润滑油控制在40°C以下。
[0034]将拉丝好的铝合金单线进行人エ时效处理，温度控制在190°C，时间控制在5小吋。时效处理炉的空间温度范围控制在±3°C以内。时效处理完后即可得到伸长率不小于
3.5%，导电率不低于58.5%IACS，抗拉强度不低于245 MPa的中强度铝合金线单线。
[0035]实施例2:
选用一定成分要求的铝锭、铝硅合金锭、铝镁中间合金、铝铜中间合金及铝钇中间合金作为原料。
[0036]铝锭的成分要求如下:硅<0.40wt%,铁<0.18wt%，镁<0.48wt%，(锰+钛+铬+钒) 0.02wt%，其他每种杂质元素含量均不大于0.03wt%。铝硅中间合金中硅含量为20wt%,铝镁中间合金中镁含量为50wt%，铝铜中间合金中铜含量为10wt%，铝钇中间合金中钇含量为10wt%。
[0037]按照图1所示エ艺流程，将铝锭在熔化炉进行熔化，随后流入保温炉进行保温。根据保温中的铝液量加入成分所需的铝硅、铝镁、铝铜及铝钇中间合金量。控制铝液温度在720°C。随后进行搅拌均匀处理，用精炼剂对铝液进行精炼，同时采用固体覆盖剂覆盖在铝液表面，并静置不小于45分钟，所述精炼剂为市场上所售的铝合金精炼剂。
[0038]铝液静置完后，采用高速直读光谱分析仪对铝液中的主要元素进行检測，并根据检测结果，进行相应的合金成分调整，达到要求的合金铝液成分。使其各元素含量控制如下:硅为 0.40wt%，镁为 0.45wt%，铁为 0.18wt%，铜为 0.04wt%，钇为 0.lwt%。
[0039]随后将保温炉中的铝液放出，流经流槽，通过陶瓷过滤板过滤装置，在流槽中根据铝液的流量自动加入Al-T1-B丝，用于细化晶粒。
[0040]铝液通过浇包进入铝合金连铸机进行浇铸，铝液浇铸温度控制在695 °C。通过控制浇铸机冷却水的流量计压力，确保从铸机出来时的铸坯温度控制在485°C。
[0041]铸坯从铸机出来后，经过校直出来后，进入在线加热装置，使得铸坯温度在进入轧机时控制在525°C。所述在线加热装置为中频退火炉。
[0042]铸坯经加热装置加热到要求温度范围内后，进入铝合金轧机组进行轧制，控制冷却乳化液温度与流量，使其轧制完成后的铝合金杆温度控制在365°C。铝合金连轧机轧成的中强铝合金杆直径为9.5_。
[0043]从轧机出来后的铝杆立刻进入在线淬火装置，淬火水温控制在28°C。淬火后的铝合金杆的温度控制在45°C。淬火后的铝杆进行绕盘包装。
[0044]对淬火处理过后的铝合金杆进行拉丝，拉制成所需直径的铝合金单线。拉丝设备为常用的滑动式铝合金拉丝机，每道变形率控制在1.25。拉丝速度在10米/秒，拉丝时润滑油控制在40°C以下。
[0045]将拉丝好的铝合金单线进行人工时效处理，温度控制在180°C，时间控制在5.5小时。时效处理炉的空间温度范围控制在±3°C以内。时效处理完后即可得到伸长率不小于3.5%，导电率不低于58.5%IACS，抗拉强度不低于245 MPa的中强度铝合金线单线。
[0046]实施例3:
选用一定成分要求的铝锭、铝硅合金锭、铝镁中间合金、铝铜中间合金及铝钇中间合金作为原料。
[0047]铝锭的成分要求如下:硅≤0.50wt%,铁≤0.20wt%,镁≤0.50wt%,(锰+钛+铬+钒)(0.02wt%，其他每种杂质元素含量均不大于0.03wt%。铝硅中间合金中硅含量为20wt%,铝镁中间合金中镁含量为50wt%，铝铜中间合金中铜含量为10wt%，铝钇中间合金中钇含量为10wt%。
[0048]按照图1所示工艺流程，将铝锭在熔化炉进行熔化，随后流入保温炉进行保温。根据保温中的铝液量加入成分所需的铝硅、铝镁、铝铜及铝钇中间合金量。控制铝液温度在740°C。随后进行搅拌均匀处理，用精炼剂对铝液进行精炼，同时采用固体覆盖剂覆盖在铝液表面，并静置不小于45分钟，所述精炼剂为市场上所售的铝合金精炼剂。
[0049]铝液静置完后，采用高速直读光谱分析仪对铝液中的主要元素进行检测，并根据检测结果，进行相应的合金成分调整，达到要求的合金铝液成分。使其各元素含量控制如下:硅为 0.45wt%，镁为 0.48wt%，铁为 0.20wt%，铜为 0.05wt%，钇为 0.15wt%。
[0050]随后将保温炉中的铝液放出，流经流槽，通过陶瓷过滤板过滤装置，在流槽中根据铝液的流量自动加入Al-T1-B丝，用于细化晶粒。
[0051 ] 铝液通过浇包进入铝合金连铸机进行浇铸，铝液浇铸温度控制在705 °C。通过控制浇铸机冷却水的流量计压力，确保从铸机出来时的铸坯温度控制在490°C。
[0052]铸坯从铸机出来后，经过校直出来后，进入在线加热装置，使得铸坯温度在进入轧机时控制在530°C。所述在线加热装置为中频退火炉。
[0053]铸坯经加热装置加热到要求温度范围内后，进入铝合金轧机组进行轧制，控制冷却乳化液温度与流量，使其轧制完成后的铝合金杆温度控制在375°C。铝合金连轧机轧成的中强铝合金杆直径为9.5mm。
[0054]从轧机出来后的铝杆立刻进入在线淬火装置，淬火水温控制在30°C。淬火后的铝合金杆的温度控制在55°C。淬火后的铝杆进行绕盘包装。
[0055]对淬火处理过后的铝合金杆进行拉丝，拉制成所需直径的铝合金单线。拉丝设备为常用的滑动式铝合金拉丝机，每道变形率控制在1.25。拉丝速度在10米/秒，拉丝时润滑油控制在40°C以下。
[0056]将拉丝好的铝合金单线进行人工时效处理，温度控制在180°C，时间控制在5.5小时。时效处理炉的空间温度范围控制在±3°C以内。时效处理完后即可得到伸长率不小于3.5%，导电率不低于58.5%IACS，抗拉强度不低于245 MPa的中强度铝合金线单线。
【权利要求】
1.一种架空导线用中强度铝合金线，其特征是:它的工艺流程具体步骤如下: (O熔炼及合金成分调整:铝锭熔化后进入保温炉中，控制铝液温度在720~740°C，加入铝硅合金锭、铝镁中间合金、铝铜中间合金及铝钇中间合金；搅拌均匀后获得合金铝液，使其各元素含量控制如下:硅为0.40~0.50wt%,镁为0.45~0.50wt%,铁为0.18~0.23wt%，铜为0.04~0.08wt%，钇为0.1~0.2wt% ;其他杂质元素含量均不大于0.03wt% ； (2)铸造:将保温炉中的铝合金熔液流经流槽，通过陶瓷过滤板过滤装置，在线加入Al-T1-B丝，细化晶粒；铝合金液进入铝合金连铸机进行浇铸，铝液浇铸温度控制在695°C~705°C ;从铸机出来时的铸坯温度控制在480°C~490°C ； (3)在线加热:通过在线加热装置，使得铸坯温度在进入轧机控制在520°C~530°C； (4 )轧制:通过铝合金连轧机轧成中强度铝合金杆，轧制完成后的中强度铝合金杆温度控制在365 °C~375 °C ； (5)在线淬火:轧制完成后的中强度铝合金杆随后进行在线淬火，淬火水温控制在28°C~30°C，淬火后的中强度铝合金杆的温度控制在45°C~55°C ； (6)拉丝:对淬火处理过后的中强度铝合金杆进行拉丝，拉制成所需直径的铝合金单线. (7)人工时效处理:对中强度铝合金杆单线进行人工时效处理，温度控制在180°C~200°C，时间控制在5~6小时，取出后即得到成品单线。
2.根据权利要求1所述的一种架空导线用中强度铝合金线，其特征是:所述的中强度铝合金杆成直径为9.5mm的中强铝合金杆。
3.根据权利要求1所述的一种架空导线用中强度铝合金线，其特征是:所述的合金成分为铝锭、铝硅合金锭、铝镁中间合金、铝铜中间合金及铝钇中间合金。
4.根据权利要求1所述的一种架空导线用中强度铝合金线，其特征是:所述的铝锭的成分要求如下:硅≤0.07wt%,铁≤0.23wt%，镁≤0.02wt%,锰+钛+铬+钒≤0.02wt%。
5.根据权利要求1所述的一种架空导线用中强度铝合金线，其特征是:所述的其他杂质元素为锰、钛、铬、钒。
6.根据权利要求1所述的一种架空导线用中强度铝合金线，其特征是:所述的铝硅中间合金中硅含量为20wt%，铝镁中间合金中镁含量为50wt%，铝铜中间合金中铜含量为10wt%，铝钇中间合金中钇含量为10wt%。
7.根据权利要求1所述的一种架空导线用中强度铝合金线，其特征是:所述的工艺流程具体步骤如下: 将铝锭在熔化炉进行熔化，随后流入保温炉进行保温；根据保温中的铝液量加入成分所需的铝硅、铝镁、铝铜及铝钇中间合金量；控制铝液温度在730°C ;随后进行搅拌均匀处理，用精炼剂对铝液进行精炼，同时采用固体覆盖剂覆盖在铝液表面，并静置不小于45分钟，所述精炼剂为市场上所售的铝合金精炼剂； 铝液静置完后，采用高速直读光谱分析仪对铝液中的主要元素进行检测，并根据检测结果，进行相应的合金成分调整，达到要求的合金铝液成分； 随后将保温炉中的铝液放出，流经流槽，通过陶瓷过滤板过滤装置，在流槽中根据铝液的流量自动加入Al-T1-B丝，用于细化晶粒； 铝液通过浇包进入铝合金连铸机进行浇铸，铝液浇铸温度控制在700°C ;通过控制浇铸机冷却水的流量计压力，确保从铸机出来时的铸坯温度控制在480°C ； 铸坯从铸机出来后，经过校直出来后，进入在线加热装置，使得铸坯温度在进入轧机时控制在520°C ;所述在线加热装置为中频退火炉； 铸坯经加热装置加热到要求温度范围内后，进入铝合金轧机组进行轧制，控制冷却乳化液温度与流量，使其轧制完成后的铝合金杆温度控制在370°C ;铝合金连轧机轧成的中强招合金杆直径为9.5mm ； 从轧机出来后的铝杆立刻进入在线淬火装置，淬火水温控制在29°C ;淬火后的铝合金杆的温度控制在50°C ;淬火后的铝杆进行绕盘包装； 对淬火处理过后的铝合金杆进行拉丝，拉制成所需直径的铝合金单线； 拉丝设备为常用的滑动式铝合金拉丝机，每道变形率控制在1.25 ;拉丝速度在10米/秒，拉丝时润滑油控制在40°C以下； 将拉丝好的铝合金单线进行人工时效处理，温度控制在190°C，时间控制在5小时；时效处理炉的空间温 度范围控制在±3°C以内；时效处理完后即得到中强度铝合金单线。
【文档编号】C22F1/05GK103451498SQ201310401911
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】吴细毛, 李春和, 党朋, 王建东, 王飞, 张小辉, 毛庆传 申请人:国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院, 国网辽宁省电力有限公司