專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電力電纜的耐熱鋁合金導(dǎo)線(xiàn)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種電力電纜的耐熱鋁合金導(dǎo)線(xiàn)的制造方法，屬輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)制 造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明不適用于架空裸線(xiàn)及船用、機(jī)動(dòng)車(chē)用電力電纜。
背景技術(shù)：
目前各種電力電纜多釆用銅導(dǎo)線(xiàn)，其價(jià)格昂貴。如釆用鋁導(dǎo)線(xiàn)， 因鋁導(dǎo)線(xiàn)的屈服強(qiáng)度較低，蠕變伸長(zhǎng)率較大，長(zhǎng)期運(yùn)行或電流過(guò)載后 會(huì)發(fā)生較大蠕變，從而引起接續(xù)不良，產(chǎn)生安全問(wèn)題。
目前在架空線(xiàn)路已廣泛采用了耐高溫(150-230'C)的鋁合金棵 導(dǎo)線(xiàn)，但此類(lèi)鋁合金導(dǎo)線(xiàn)均是高強(qiáng)度的硬導(dǎo)線(xiàn)，不能用作電纜導(dǎo)體； 電力電纜，尤其是安裝在橋梁、地鐵、隧道及各類(lèi)建筑物內(nèi)部的電力 電纜，其導(dǎo)線(xiàn)必須具有優(yōu)良的耐彎曲性能和成型性能，但具有此類(lèi)特 性的鋁合金導(dǎo)線(xiàn)往往導(dǎo)電率偏低，耐熱性能(包括高溫蠕變性能)較 差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種不僅具有優(yōu)良的耐彎曲性能和成型性能，而且具 有較高的導(dǎo)電率和優(yōu)良的耐熱性能(包括高溫蠕變性能)，在常溫和 高溫下均能確保電氣接續(xù)穩(wěn)定性的一種電力電纜的耐熱鋁合金導(dǎo)線(xiàn) 的制造方法。
本發(fā)明采取的技術(shù)方案是
該鋁合金導(dǎo)線(xiàn)的成份和重量含量為
4鎂0. 05-0. 2% ,銅0. 10-0. 50% ，鐵0. 50-1. 5%，硅0. 01-0. 3 %,硼0.001-0.2% ，富鈰稀土 0.01-0.3% ,鋯0.05-0.20%，釔 0.05-0.20%,鈷0.50-1.5%，其余為鋁和不可避免的雜質(zhì)。
確定鋁合金成份種類(lèi)及含量的依據(jù)是
鋁合金導(dǎo)線(xiàn)的導(dǎo)電率隨鎂含量的增加而降低，但當(dāng)鎂含量低于 0.05%時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)的耐彎曲性能變差。
鐵、鈷的含量如低于0.5%,則導(dǎo)線(xiàn)的耐彎曲性能變差，如高于 1.5%,則導(dǎo)電率降低。
為將鋁合金導(dǎo)線(xiàn)的導(dǎo)電率和耐彎曲性能均控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)， 鎂與銅的質(zhì)量比宜小于l: 5，鐵與硅的質(zhì)量比宜大于6: 1。
添加硼和稀土元素是為了細(xì)化晶粒，提高導(dǎo)電率，改善機(jī)械性能。
添加鋯和釔是為了提高鋁合金導(dǎo)線(xiàn)的耐熱性能，減少其在高溫下 的變形率或蠕變伸長(zhǎng)率；加入釔亦是為了不過(guò)份降低其導(dǎo)電率。
制造本發(fā)明鋁合金導(dǎo)線(xiàn)的工藝如下
在豎爐中加熱鋁錠，使溫度為730-78(TC，在熔鋁中加入上述合 金化元素，其中稀土、硼、鐵、鈷以鋁稀土中間合金、鋁硼中間合金 和鋁鐵鈷中間合金的形式加入，經(jīng)攪拌、精煉、除渣，30分鐘后作 爐前取樣分析、調(diào)整，以控制元素的含量。保溫爐中溫度亦維持于 700-730°C。在鑄機(jī)中鑄成鋁合金鑄條。
將鋁合金鑄條在軋機(jī)上熱軋，鑄條導(dǎo)入熱軋機(jī)時(shí)溫度為450-500 °C,導(dǎo)出時(shí)為250-320'C。熱軋過(guò)程中及熱軋結(jié)東后均不予加熱。
熱軋完成后進(jìn)行冷拉制加工，每次冷拉制加工的截面縮減率均應(yīng)小于25%。當(dāng)截面總縮減率達(dá)到45-55%時(shí)進(jìn)行退火處理。退火溫度為 300-350°C,時(shí)間為20-28小時(shí)。
退火后繼續(xù)進(jìn)行冷拉制加工，每次冷拉制加工的截面縮減率仍應(yīng) 小于25%。在最終冷拉制之前，應(yīng)進(jìn)行再結(jié)晶熱處理，以恢復(fù)因冷拉 制加工而損失的成型性能和耐彎曲性能。再結(jié)晶熱處理的溫度為 250-30(TC，時(shí)間為0. 5-3小時(shí)。此時(shí)須對(duì)材料進(jìn)行分析，確證材料
已充份再結(jié)晶。
再結(jié)晶熱處理后進(jìn)行最終的、微量的冷拉制加工，這次冷拉制加 工的截面縮減率為5-15%，其目的是為了增強(qiáng)屈服強(qiáng)度，減少蠕變伸 長(zhǎng)率，確保在常溫和高溫下本鋁合金導(dǎo)線(xiàn)均具優(yōu)良的電氣接續(xù)性能。
將制得的鋁合金導(dǎo)線(xiàn)作多股絞合并予適當(dāng)緊壓。 制造非耐熱導(dǎo)線(xiàn)或地下電力電纜的導(dǎo)線(xiàn)時(shí)可對(duì)上述鋁合金導(dǎo)線(xiàn) 的化學(xué)成份及制造工藝進(jìn)行簡(jiǎn)化。如地下電力電纜的導(dǎo)體截面不大于 150mm2，可釆用實(shí)心的本鋁合金導(dǎo)線(xiàn)。
本發(fā)明的積極效果
本發(fā)明鋁合金導(dǎo)線(xiàn)具有優(yōu)良的抗蠕變性能，其在常溫及高溫下的 蠕變伸長(zhǎng)率遠(yuǎn)低于電工鋁導(dǎo)線(xiàn)，接近于銅導(dǎo)線(xiàn)，故當(dāng)本導(dǎo)線(xiàn)遇火時(shí)或 長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載時(shí)，能保證電氣連接的穩(wěn)定性。
采用本鋁合金導(dǎo)線(xiàn)的電纜的耐熱性能優(yōu)于普通的純鋁或鋁合金 導(dǎo)線(xiàn)電纜。
本鋁合金導(dǎo)線(xiàn)抗拉強(qiáng)度優(yōu)于純鋁導(dǎo)線(xiàn)，自重承載長(zhǎng)度大于純鋁導(dǎo) 線(xiàn)及銅導(dǎo)線(xiàn)，.適宜作大跨度配線(xiàn)。本鋁合金導(dǎo)線(xiàn)電纜的彎曲性能優(yōu)于銅導(dǎo)線(xiàn)電纜，反彈性遠(yuǎn)小于銅 導(dǎo)線(xiàn)電纜，便于在較小的空間中進(jìn)行安裝架設(shè)。
安裝在橋梁、地鐵、隧道及各類(lèi)建筑物的電力電纜的體積應(yīng)盡可
能小，其導(dǎo)體的填充系數(shù)一般應(yīng)高于92%，本鋁合金導(dǎo)線(xiàn)的彎曲性能 及成型性能均有利于線(xiàn)芯壓緊，有利于提高填充系數(shù)。
因此，本鋁合金導(dǎo)線(xiàn)能適應(yīng)各種場(chǎng)合對(duì)電力電纜的要求。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
在75(TC的鋁液中加入鋁稀土中間合金和鋁硼中間合金，使熔體 中各元素的重量含量為鎂0.05%，銅0.20% ，鐵0.75%,硅 0.10% ,硼0.03% ，富鈰稀土 0.2%，鋯0.05%，釔0.05%，鈷 0.25%，其余為鋁和不可避免的雜質(zhì)。
制作該鋁合金時(shí)在豎爐中加熱鋁錠，使溫度為75(TC,在熔鋁中 加入上述合金化元素，其中稀土、硼、鐵、鈷以鋁稀土中間合金、鋁 硼中間合金和鋁鐵鈷中間合金的形式加入，經(jīng)攪拌、精煉、除渣，30 分鐘后作爐前取樣分析、調(diào)整。保溫爐中溫度維持于730C。
在鑄機(jī)中鑄成截面為50mmx50mm的鋁合金鑄條。將4S0。C的鑄 條引入熱扎機(jī)，分步軋成直徑為9.5mm的鋁合金桿，熱軋過(guò)程中及熱 軋完成后均不進(jìn)行加熱。熱軋完成后進(jìn)行冷拉制加工，每次冷拉制加 工的截面縮減率約為20%。當(dāng)鋁合金桿直徑被拉制成7. Omm時(shí)，實(shí)施 24小時(shí)、30(TC的退火處理，然后再進(jìn)行冷拉制加工，分步拉制成直 徑為0.5mm的導(dǎo)線(xiàn)(每次冷拉制加工的截面縮減率約為20%)，再進(jìn)行1小時(shí)、30(TC的再結(jié)晶熱處理，經(jīng)分析確證材料已充份再結(jié)晶后， 再進(jìn)行截面縮減率為5%的冷拉制加工。
將制得的鋁合金導(dǎo)線(xiàn)作多股絞合并予緊壓。
在常溫下，在制得的本鋁合金導(dǎo)線(xiàn)測(cè)得
導(dǎo)電率〉61。/JACS?？估瓘?qiáng)度為13.7kg/mm2;屈服強(qiáng)度為 12. 6kg/mm2;伸率為7%;
測(cè)定其耐彎曲性能時(shí)，取長(zhǎng)度等于ioo倍半徑的本鋁合金導(dǎo)線(xiàn)，
以1R為半徑，反復(fù)彎曲180度(以此計(jì)為l次)，經(jīng)25次反復(fù)彎曲， 未發(fā)現(xiàn)有裂紋或損壞跡像。
為確定本鋁合金導(dǎo)線(xiàn)在室溫及高溫時(shí)的接續(xù)性能，取直徑為2mm 的本導(dǎo)線(xiàn)，施加5. 0kg/mm2的恒定應(yīng)力，經(jīng)測(cè)量，本導(dǎo)線(xiàn)在室溫下 150小時(shí)后的蠕變伸長(zhǎng)率為0.03%,在IO(TC下150小時(shí)后的蠕變伸 長(zhǎng)率為0.5% (電工鋁導(dǎo)線(xiàn)的相應(yīng)數(shù)據(jù)為0. 1%和5%)。
因此，本發(fā)明鋁合金導(dǎo)線(xiàn)在長(zhǎng)期運(yùn)行或電流過(guò)載時(shí)能確保電氣連 接的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種電力電纜耐熱鋁合金導(dǎo)線(xiàn)的制造方法，包括鋁合金導(dǎo)線(xiàn)的合金成份、含量及制造工藝，其特征是該鋁合金導(dǎo)線(xiàn)的成份和重量含量為鎂0.05-0.2％，銅0.10-0.50％，鐵0.50-1.5％，硅0.01-0.3％，硼0.001-0.2％，富鈰稀土0.01-0.3％，鋯0.05-0.20％，釔0.05-0.20％，鈷0.50-1.5％，其余為鋁和不可避免的雜質(zhì)；制造工藝為1)在豎爐中加熱鋁錠，使溫度為730-780℃，在熔鋁中加入上述合金化元素，經(jīng)攪拌、精煉、除渣，30分鐘后進(jìn)行爐前取樣分析，在鑄機(jī)中鑄成鋁合金鑄條；2)將鋁合金鑄條在軋機(jī)上熱軋，鑄條導(dǎo)入軋機(jī)時(shí)溫度為450-500℃，導(dǎo)出時(shí)為250-320℃，熱軋過(guò)程中及熱軋結(jié)束后均不予加熱；3)熱軋后進(jìn)行冷拉制加工，在冷拉制加工中，每次冷拉制加工的截面縮減率均小于25％，當(dāng)截面總縮減率達(dá)到45-55％時(shí)進(jìn)行退火處理，退火溫度為300-350℃，時(shí)間為20-28小時(shí)；4)退火后繼續(xù)進(jìn)行冷拉制加工，每次冷拉制加工的截面縮減率均小于25％，在最終冷拉制之前，進(jìn)行0.5-3小時(shí)、250-300℃的再結(jié)晶熱處理；5)再結(jié)晶熱處理后再進(jìn)行最終的、微量的冷拉制加工，本次冷拉制加工的截面縮減率為5-15％；6)將制成的鋁合金導(dǎo)線(xiàn)作多股絞合及導(dǎo)體緊壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力電纜耐熱鋁合金導(dǎo)線(xiàn)的制造方 法，其特征是所述的鋁合金導(dǎo)線(xiàn)為絞合導(dǎo)線(xiàn)或?qū)嵭膶?dǎo)線(xiàn)。
全文摘要
一種電力電纜的耐熱鋁合金導(dǎo)線(xiàn)的制造方法，屬輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)制造技術(shù)領(lǐng)域。該鋁合金導(dǎo)線(xiàn)以不同含量的鎂、銅、鐵、硅、硼、富鈰稀土、鋯、釔、鈷等為合金化元素；其制作工藝如下將上述合金化元素加入豎爐的熔鋁中，熔煉后鑄成鑄條進(jìn)行熱軋，然后進(jìn)行冷拉制加工，在冷拉制過(guò)程中進(jìn)行退火處理，在最終的冷拉制之前進(jìn)行再結(jié)晶熱處理，之后再進(jìn)行微量的冷拉制加工。該種鋁合金導(dǎo)線(xiàn)不僅具有優(yōu)良的耐彎曲性能和成型性能，而且具有較高的導(dǎo)電率和優(yōu)良的耐熱性能(包括高溫蠕變性能)，在常溫和高溫下均能確保電氣連接的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)C21D1/26GK101604563SQ20091005245
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者朱愛(ài)榮, 銘 陳, 陳億寧 申請(qǐng)人:鄭州電纜有限公司;上海中科英華科技發(fā)展有限公司