一種架空絞線用鋁合金導線及其制造方法技術

一種架空絞線用鋁合金導線及其制造方法，鋁合金導線含有元素Mg、Si、La、Ce、Cr、V、Ti和B，余量為Al和不可避免的雜質，其制造方法包括以下步驟：熔煉配制鋁合金液、爐內噴吹精煉、在線晶粒細化、在線除氣過濾、高能超聲攪拌、恒溫連鑄連軋、在線淬火、無扭矩拉拔和人工時效。本發明專利技術通過優化鑭鈰混合稀土的添加量和凈化工藝，提高鋁合金導線的潔凈度和導電率，通過高能超聲攪拌提高鋁合金導線的成分均勻性，通過恒溫連鑄連軋提高鑄坯初軋、終軋和淬火溫度的穩定性，提高鋁合金導線的強度和均勻性。鋁合金導線具有強度高、導電率高和一致性好的優點，適合于制造鋁合金芯鋁絞線和全鋁合金絞線，降低輸電線路的電能損耗。

Aluminum alloy conductor for overhead stranded wire and its manufacturing method

An aluminium alloy conductor for overhead strand and its manufacturing method are described. The aluminium alloy conductor contains elements Mg, Si, La, Ce, Cr, V, Ti and B, with residual amount of Al and unavoidable impurities. The manufacturing method includes the following steps: melting and preparing aluminium alloy liquid, spraying and refining in furnace, on-line grain refinement, on-line degassing and filtering, and high-energy ultrasound. Mixing, constant temperature continuous casting, continuous rolling, on-line quenching, torque free drawing and artificial aging. The invention improves the cleanliness and conductivity of aluminium alloy conductor by optimizing the addition amount and purification process of lanthanum-cerium mixed rare earth, improves the composition uniformity of aluminium alloy conductor by high-energy ultrasonic stirring, improves the stability of initial rolling, final rolling and quenching temperature of slab by constant temperature continuous casting and rolling, and improves the strength and hardening temperature of aluminium alloy conductor. Homogeneity. Aluminum alloy conductors have the advantages of high strength, high conductivity and good consistency. They are suitable for manufacturing aluminium alloy core and all aluminium alloy strands to reduce the power loss of transmission lines.

【技術實現步驟摘要】
一種架空絞線用鋁合金導線及其制造方法
本專利技術屬于鋁合金導線制造
，具體是涉及一種架空絞線用鋁合金導線及其制造方法。
技術介紹
隨著我國國民經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高，對電力的需求急劇增長，長距離大跨越輸電線路日益向超高壓大容量方向發展。但我國現有長距離大跨越輸電線路的架空絞線主要還是由鋁導線絞合鋼絲線加工而成的鋼芯鋁絞線，這種鋼芯鋁絞線的線路輸電電能損耗較大，導致電能利用率較低。為了降低長距離大跨越輸電線路的電能損耗，提高電能利用效率，迫切需要開發高強度、高導電率的鋁合金導線來制造全鋁合金導線的架空絞線。Al-Mg-Si系合金是可熱處理強化的變形鋁合金，是我國目前制造架空絞線用鋁合金導線的主體材料。我國現有架空絞線用Al-Mg-Si系鋁合金導線的強度通常小于330MPa，導電率通常低于53%IACS。Al-Mg-Si系鋁合金導線的制造難度較大，原因是隨著強化元素Mg、Si含量的升高，雖然鋁合金導線的強度也會隨之提高，但鋁合金導線的導電率也會逐漸下降，導致鋁合金導線的強度和導電率很難同時獲得提高。另外，現有Al-Mg-Si系鋁合金導線沿長度方向的強度和導電率波動較大，即沿長度方向上強度和導電率的穩定性和一致性較差，難以滿足目前我國長距離大跨越輸電線路對全鋁合金架空絞線的要求。因此，現有架空絞線用鋁合金導線及其制造方法仍有待改進和發展。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種高強度、高導電率且均勻性和一致性好的架空絞線用鋁合金導線及其制造方法。本專利技術的技術方案是這樣實現的：本專利技術所述架空絞線用鋁合金導線，其特點是由以下質量百分比的成分組成：Mg1.2～1.4%，Si1.6～1.8%，La0.08～0.12%，Ce0.02～0.03%，Cr0.02～0.04%，V0.01～0.02%，Ti0.005～0.01%，B0.0005～0.001%，Fe≤0.15%，余量為Al和不可避免的其它雜質，其中La與Ce的質量比為4:1，Cr與V的質量比為2:1，Ti與B的質量比為10:1，其它雜質的單個含量≤0.01%，總量≤0.05%。本專利技術所述架空絞線用鋁合金導線的制造方法，其特點是包括以下步驟：第一步：選用Al99.85牌號重熔用鋁錠、Mg9990牌號原生鎂錠、Al-20Si合金、Al-20Cr合金、Al-10V合金、Al-5Ti-0.5B合金桿和鑭鈰混合稀土為原材料，鑭鈰混合稀土的成分及質量百分比為：La80%，Ce20%；第二步：在760～780℃將鋁錠加熱熔化，然后加入占原材料總重量1.2～1.4%的鎂錠、8～9%的Al-20Si合金、0.1～0.2%的Al-20Cr合金、0.1～0.2%的Al-10V合金和0.1～0.15%的鑭鈰混合稀土，攪拌熔化成鋁合金液；第三步：用純度為99.99%的氬氣和占原材料總重量0.5～1%的精煉劑對鋁合金液噴吹精煉10～20分鐘進行除氣除雜處理，扒渣后再靜置30～60分鐘；第四步：將鋁合金液導入流槽，加入占原材料總重量0.1～0.2%的Al-5Ti-0.5B合金桿進行在線晶粒細化處理；第五步：將鋁合金液依次流過設置在流槽上的旋轉速度為150～200轉/分鐘、氬氣純度為99.99%、氬氣流量為1～2立方米/小時的除氣機石墨轉子和孔隙度為50～60ppi的陶瓷過濾板進行在線除氣過濾處理；第六步：將鋁合金液流入連鑄連軋機，在鋁合金液溫度為690℃、連鑄機結晶輪轉動線速度為17～18米/分鐘、超聲波輸出頻率為10～15kHz、超聲波輸出功率為800～1000瓦條件下，將鋁合金液連鑄連軋成直徑9.5毫米的鋁合金圓桿，且鋁合金圓桿穿水冷卻至室溫進行在線淬火；第七步：在道次拉拔變形量為1～2%、拉拔速度為9～12米/秒的條件下，將鋁合金圓桿無扭矩拉拔成直徑為1～5毫米的鋁合金線；第八步：將鋁合金線在130～140℃時效2～3小時，然后繼續升溫至160～170℃時效5～6小時，隨爐冷卻后得到架空絞線用鋁合金導線。本專利技術與現有技術相比，具有以下優點：本專利技術通過優化鋁合金導線的成分組成及其制造工藝，提高鋁合金導線的潔凈度和組織成分均勻性，解決了現有技術中鋁合金導線強度和導電率難以同時獲得提高的問題，使鋁合金導線的抗拉強度大于330MPa，斷后伸長率大于4.5%，導電率大于53%IACS，鋁合金導線具有強度高、導電率高以及均勻性和一致性好的優點，適合于制造長距離大跨越輸電線路用架空全鋁合金絞線，對于降低輸電線路的電能損耗，提高電能利用率具有十分重要的意義。下面結合附圖對本專利技術作進一步的說明。附圖說明圖1為本專利技術所述架空絞線用鋁合金導線的制造流程圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本專利技術作進一步的詳細說明。本專利技術所述的架空絞線用鋁合金導線，由以下質量百分比的成分組成：Mg1.2～1.4%，Si1.6～1.8%，La0.08～0.12%，Ce0.02～0.03%，Cr0.02～0.04%，V0.01～0.02%，Ti0.005～0.01%，B0.0005～0.001%，Fe≤0.15%，余量為Al和不可避免的其它雜質，其中La與Ce的質量比為4:1，Cr與V的質量比為2:1，Ti與B的質量比為10:1，其它雜質的單個含量≤0.01%，其它雜質的總量≤0.05%。Mg和Si在鋁合金導線時效處理過程中可形成Mg2Si強化相，增強鋁合金導線的強度，Mg、Si含量越高，鋁合金導線的強度也越高，但鋁合金導線的導電率會逐漸降低。本申請的專利技術人經過大量實驗研究后發現，當Mg含量小于1.2%或者Si含量小于1.6%時，鋁合金導線的強度都無法達到330MPa以上，而Mg含量大于1.4%或者Si含量大于1.8%時，鋁合金導線的導電率則無法達到53%IACS以上。因此，為了保證鋁合金導線獲得足夠的強度和導電率，因此Mg含量選擇在1.2～1.4%，Si含量選擇在1.6～1.8%。La和Ce是現有鋁合金導線經常添加的稀土元素，對鋁合金導線具有潔凈化的作用，可以消除金屬雜質元素對鋁合金導線強度和導電率的負面影響，提高鋁合金導線的強度和導電率。但現有技術La、Ce稀土元素的添加量，特別是La、Ce稀土元素的質量比都缺乏深入的研究，導致La、Ce稀土元素的添加都比較隨意，沒有準確的優化數值。本申請的專利技術人經過大量的探索性實驗研究后發現，當添加的La與Ce的質量比為4:1，且La含量為0.08～0.12%、Ce含量為0.02～0.03%時，添加的La和Ce稀土元素可以最大限度地消除H、O、Na、K等非金屬夾雜物對鋁合金導線強度和導電率的負面影響，進而顯著提高鋁合金導線的強度和導電率。Cr和V的主要作用是細化變質富Fe相。Fe是鋁錠中不可避免的雜質元素，在鋁合金導線中通常以粗大針狀富Fe相形式分布在鋁合金基體中，粗大針狀富Fe相會嚴重割裂鋁合金基體，降低鋁合金導線的強度和塑性。本申請的專利技術人通過大量的實驗研究后發現，單獨添加Cr或V對粗大針狀富Fe相的生長都有抑制作用，但都無法完全消除粗大針狀富Fe相。當復合添加0.02～0.04%的Cr和0.01～0.02%的V，且Cr與V的質量比為2:1時，通過Cr與V的交互作用對富Fe相進行細化變質，可以完全抑制本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種架空絞線用鋁合金導線，其特征在于由以下質量百分比的成分組成：Mg?1.2～1.4%，Si?1.6～1.8%，La?0.08～0.12%，Ce?0.02～0.03%，Cr?0.02～0.04%，V?0.01～0.02%，Ti?0.005～0.01%，B?0.0005～0.001%，Fe?≤0.15%，余量為Al和不可避免的其它雜質，其中La與Ce的質量比為4:1，Cr與V的質量比為2:1，Ti與B的質量比為10:1，其它雜質的單個含量≤0.01%，總量≤0.05%。

【技術特征摘要】
1.一種架空絞線用鋁合金導線，其特征在于由以下質量百分比的成分組成：Mg1.2～1.4%，Si1.6～1.8%，La0.08～0.12%，Ce0.02～0.03%，Cr0.02～0.04%，V0.01～0.02%，Ti0.005～0.01%，B0.0005～0.001%，Fe≤0.15%，余量為Al和不可避免的其它雜質，其中La與Ce的質量比為4:1，Cr與V的質量比為2:1，Ti與B的質量比為10:1，其它雜質的單個含量≤0.01%，總量≤0.05%。2.一種制造權利要求1所述架空絞線用鋁合金導線的方法，其特征在于包括以下步驟：第一步：選用Al99.85牌號重熔用鋁錠、Mg9990牌號原生鎂錠、Al-20Si合金、Al-20Cr合金、Al-10V合金、Al-5Ti-0.5B合金桿和鑭鈰混合稀土為原材料，鑭鈰混合稀土的成分及質量百分比為：La80%，Ce20%；第二步：在760～780℃將鋁錠加熱熔化，然后加入占原材料總重量1.2～1.4%的鎂錠、8～9%的Al-20Si合金、0.1～0.2%的Al-20Cr合金、0.1～0.2%的Al-10V合金和0.1～0.15%的鑭鈰混合稀土，攪拌...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊勇，牛艷萍，周志平，馬文花，游玉萍，唐維學，
申請(專利權)人：廣東省工業分析檢測中心，
類型：發明
國別省市：廣東,44