铝合金电力电缆用合金导体及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种铝合金电力电缆用合金导体及其制备方法，铝合金电力电缆用合金导体主要生产方法为连铸连轧－挤出型线－型线绞合，铝合金导体中各成份（质量百分数）控制如下：Si≤0.07wt％，(Cr+V+Mn+Ti)≤0.01?wt％，B为?0.03~0.1wt％，Fe为0.40~0.9wt％，其余为铝和不可避免的杂质，采用该工艺方法生产的铝合金导体具有导电性能优异、较好的抗蠕变性和延伸性，可以提高电缆与终端连接的可靠性和安全性；同时用一道挤出铝合金型线工序代替常规生产的拉丝、退火两道工序，不仅节约工序，减少工时制造成本，而且采用该工艺方法生产的铝合金线性能均匀稳定，提高成品合格率。
【专利说明】铝合金电力电缆用合金导体及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力电缆用导体，特别涉及一种铝合金电力电缆用合金导体及其制备方法。
【背景技术】 [0002]在相同重量的前提下，铝的导电能力是铜的两倍；在相同导电流能力的前提下，铝的价格是铜的六分之一，铝芯电缆性价比远高于铜芯电缆，因此，铝芯电缆的应用越来越受到行业的重视。铝芯电缆虽然较大的技术经济优势，但是由于普通电工铝抗蠕变性能和延伸性能差、高温稳定性差，导致其终端存在不安全性，从而制约了其广泛推广。为了解决常规铝芯导体存在的不足，为此，人们开发了抗蠕变性能好、与终端连接可靠的8000系列铝合金导体电缆来满足市场要求。对于制造企业来说，铝合金导体电缆市场需求量大、附加值高，并顺应了国家倡导的建设资源节约型社会的大趋势。同时，为保证产品各性能稳定，对该产品生产工艺提出了严峻的挑战。
[0003]目前很多企业生产的铝合金导体电缆用铝合金导体为常规铝导体的制造工艺，即通过连铸连轧一拉丝一退火一绞合等工序生产，在连铸连轧过程中添加适量的合金成份。专利申请号为201010290234.6，名称为:特软铝合金导体及其制备方法的专利申请公开了铝合金导体的制备方法为连铸连轧一拉丝一退火等步骤，然而采用该工艺容易造成退火不均匀，从而导致性能不稳定，合格率低，效率低等问题。
[0004]人们知道由于铝合金丝的电性能和机械性能是相互制约的，为了保证铝合金丝的机械性能，而不得不牺牲一部分电性能。为了保证整个铝合金导体电阻合格，人们不得不通过增加导体截面积来降低导体电阻，由于导体截面的增加从而增加了材料用量，导致成本增加，因此，如何在截面不变的情况下，保证铝合金导体的电性能与纯铝导体的电性能一致，强度、抗蠕变型和延伸性优于铝导体，这仍有改进空间。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是解决上述不足，提供一种导电性能、抗蠕变性和延伸性好，产品合格率高的铝合金电力电缆用8000系合金导体。
[0006]实现本发明目的的技术方案是一种铝合金电力电缆用合金导体，铝合金电力电缆用合金导体中各元素质量百分数控制如下=Si ( 0.07wt%, (Cr+V+Mn+Ti) ( 0.01wt%,B为0.03~0.lwt%, Fe为0.40~0.9wt%，其余为铝和不可避免的杂质。
[0007]上述的铝合金电力电缆用合金导体，其特征在于:铝合金电力电缆用合金导体中各元素质量百分数控制如下:Si ^ 0.07wt%, (Cr+V+Mn+Ti) ^ 0.01 wt%，B 为(0.03~0.1)wt%, ?6为(0.40~0.9)?丨％，稀土元素1^为(0.001~1.0)￥丨％，其余为铝和不可避免的杂质。
[0008]上述的铝合金电力电缆用合金导体的制备方法，其特征在于:制备工艺流程包括:
(I)连铸连轧出铝合金杆；(2)挤出铝合金型线；(3)形成单根铝合金线的成品；或进行多根铝合金线绞合，其中步骤(1)中铝合金杆连铸连轧的工序为:(1)铝锭熔炼；(2)合金成份配置；(3)浇铸；(4)轧杆；(5)收杆。
[0009]上述的铝合金电力电缆用合金导体的制备方法，其特征在于:具体包括如下步骤:
[0010](I)将电工铝锭抽样进行元素含量分析确定需添加的各合金重量配方，而后将电工铝放入铝锭熔炼炉中熔化；
[0011](2)按(I)中确定的各合金 重量配方，将铝铁合金锭及铝硼合金锭和或稀土合金锭放入铝锭熔炼炉中，经均匀搅拌、精炼除气，精炼温度为71(T750 V，精炼时间为1(T20分钟，然后再除渣、静置，静置时间为1(T30分钟，最后取样分析；
[0012](3)浇铸，浇铸温度680~730V ；
[0013](4)轧制，入轧温度460~520V，轧制成铝合金杆；
[0014](5)挤出铝合金线，铝合金杆经康仿挤铝机挤出铝合金线，挤出温度在400~450°C，压缩比为5~35 ;
[0015](6)完成单根铝合金线成品，或进行多根铝合金线绞合，多根铝合金线绞合为将铝合金线经过绞线机绞合成成型。
[0016]上述的铝合金电力电缆用合金导体的制备方法，其特征在于:步骤(1)中所用原材料电工铝锭其成份:A1 ≥ 99.70 wt%,Si≤ 0.07wt%, (Cr+V+Mn+Ti) ≤ 0.015wt%，步骤(6 )中，当为多根铝合金线绞合时，绞合层数为I~4层。
[0017]上述的铝合金电力电缆用合金导体的制备方法，其特征在于:步骤(2)中取样分析為分析合金成份，当分析结果为未达到要求时，通过添加中间合金锭使得合金导体中各元素质量百分数符合下列条件:Si≤0.07wt%，(Cr+V+Mn+Ti) ≤0.01 wt%，B为
0.03~0.lwt%, Fe为0.40~0.9wt%，其余铝和不可避免的杂质。
[0018]上述的铝合金电力电缆用合金导体的制备方法，其特征在于:步骤(2)中取样分析兵#?合金成份，当分析结果为未达到要求时，通过添加合金锭使得合金导体中各元素质量百分数符合下列条件:Si≤0.07wt%，(Cr+V+Mn+Ti) ^ 0.01 wt%，B为
0.03~0.lwt%,Fe为0.40~0.9wt%，其余为稀土元素及不可避免的杂质和铝。
[0019]上述的铝合金电力电缆用合金导体的制备方法，其特征在于:步骤(4)中铝合金杆的抗张强度为110~140MPa，伸长率≥10%，铝合金杆20°C时导体电阻率≤0.028735 Q ? mm2/m ；
[0020]上述的铝合金电力电缆用合金导体的制备方法，其特征在于步骤(5)采用康仿挤出工艺一次挤出多根单线。步骤(5)中所制备的铝合金导体中铝合金线的抗张强度≥103MPa，伸长率≥10%，铝合金线20°C时导体电阻率≤0.028264 Q ? mm2/m铝合金单线的截面形状为圆形、“凹”形、“凸”形、“Z”、“S”、梯形、扇形或瓦形中一种。
[0021]本发明具有积极的效果:(I)采用该工艺方法生产的列铝合金导体具有导电性能好、较好的抗蠕变性和延伸性，提高了到提高了电缆与终端连接的可靠性和安全性；(2)用一道挤出铝合金线工序代替拉丝、退火两道工序，节约工序，减少工时制造成本，提高稳定性；(3采用该工艺方法生产的铝合金线性能均匀稳定，提高成品合格率；(4)采用挤出的方法铝合金线型线尺寸精确，可以生产各种形状各种截面的产品。【专利附图】
【附图说明】
[0022]为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0023]图1为本发明制造方法的工艺流程图
【具体实施方式】
[0024](实施例1)
[0025]按照图1工艺，检测原材料，选择牌号为AL99.85A铝锭8T，抽样进行化学分析(成份见表I )，放入铝锭熔炼炉中熔化，加入牌号为AlFelO的铝铁合金锭400kg，牌号是AlB3的铝硼合金锭160kg，经均匀搅拌、精炼除气，精炼温度725°C，精炼时间10分钟，除渣，静置，静置时间15分钟，取样分析(根据成份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680°C，入轧温度480°C，轧制成$ 15.0mm的铝合金杆，挤出温度410°C，铝合金杆的性能如表3，铝合金杆经康仿挤铝机挤出铝合金线，形状为瓦形，截面压缩比为17.7，铝合金线截面为10.0_2，铝合金线的性能见表4，用同品质的该铝合金线经过绞线机绞合成标称截面为150 mm2的铝合金导体，铝合金导体的性能见表5。
[0026](实施例2)
[0027]按照图1工艺，检测原材料，选择牌号为AL99.85A铝锭8T，抽样进行化学分析(成份见表I )，放入铝锭熔炼炉中熔化，加入牌号为AlFelO的铝铁合金锭400kg，牌号是AlB3的铝硼合金锭160kg，牌号是AlRe4稀土合金锭70kg，经均匀搅拌、精炼除气，精炼温度735°C，精炼时间10分钟，除渣，静置，静置时间10分钟，取样分析(根据成份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705°C，入轧温度490°C，轧制成15.0mm的招合金杆,挤出温度420°C招合金杆的性能如表3,招合金杆经康仿挤招机挤出铝合金线，截面压缩比为17.7，铝合金线截面为10.0mm2，形状为扇形，铝合金线的性能见表4，用同品质的该铝合金线经过绞线机绞合成标称截面为150 mm2的铝合金导体，铝合金导体的性能见表5。
[0028](实施例3)
[0029]按照图1工艺，检测原材料，选择牌号为AL99.70A铝锭8T，抽样进行化学分析(成份见表I )，放入铝锭熔炼熔中熔化，加入牌号为AlFe20的铝铁合金锭170kg，牌号是AlB3的铝硼合金锭180kg，牌号是AlRe4稀土合金锭60kg，经均匀搅拌、精炼除气，精炼温度735°C，精炼时间10分钟，除渣，静置，静置时间15分钟，取样分析(根据成份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705°C，入轧温度490°C，轧制成0 15.0mm的铝合金杆，挤出温度430°C，铝合金杆的性能如表3，铝合金杆经康仿挤铝机挤出铝合金线，形状为“S”截面压缩比为17.7，铝合金线截面为10.0mm2，铝合金线的性能见表4，用同品质的该铝合金线经过绞线机绞合成标称截面为150 mm2的铝合金导体，铝合金导体的性能见表5。
[0030](实施例4)
[0031]按照图1工艺，检测原材料，选择牌号为AL99.70A铝锭8T，抽样进行化学分析(成份见表1)，放入铝锭熔炼炉中熔化，加入牌号为AlFelO的铝铁合金锭400kg，牌号是AlB3的铝硼合金锭160kg，牌号是AlRe4稀土合金锭70kg，经均匀搅拌、精炼除气，精炼温度730°C，精炼时间20分钟，除渣，静置，静置时间30分钟，取样分析(根据成份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750°C，入轧温度500°C，轧制成C 15.0mm的招合金杆,挤出温度420°C,招合金杆的性能如表3,招合金杆经康仿挤铝机挤出铝合金线，形状为凹形，截面压缩比为17.7，铝合金线截面为10.0mm2，铝合金线的性能见表4，用同品质的该铝合金线经过绞线机绞合成标称截面为150 mm2的铝合金导体，铝合金导体的性能见表5。
[0032]表1原材料各成份情况(wt % )
[0033]
【权利要求】
1.一种铝合金电力电缆用合金导体及其制备方法，其特征在于:铝合金电力电缆用合金导体中各元素质量百分数控制如下:Si≤0.07wt%，(Cr+V+Mn+Ti)≤0.01wt%，B为0.03~0.lwt%, Fe为0.40~0.9wt%，其余为铝和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的铝合金电力电缆用合金导体，其特征在于:铝合金电力电缆用合金导体中各元素质量百分数控制如下=Si ( 0.07wt%, (Cr+V+Mn+Ti) ≤ 0.01 wt%,B为(0.03 ~0.l)wt%，Fe 为(0.40~0.9)wt%，稀土元素 Re 为(0.001 ~1.0)wt %，其余为铝和不可避免的杂质。
3.—种如权利要求1或2所述铝合金电力电缆用合金导体的制备方法，其特征在于:制备工艺流程包括:(I)连铸连轧出铝合金杆；(2)挤出铝合金型线；(3)形成单根铝合金线的成品；或进行多根铝合金线绞合，其中步骤(1)中铝合金杆连铸连轧的工序为:(I)铝锭熔炼；(2)合金成份配置；(3)浇铸；(4)轧杆；(5)收杆。
4.根据权利要求3所述铝合金电力电缆用合金导体的制备方法，其特征在于:具体包括如下步骤: (1)将电工铝锭抽样进行元素含量分析确定需添加的各合金重量配方，而后将电工铝放入铝锭熔炼炉中熔化； (2)按(I)中确定的各合金重量配方，将铝铁合金锭及铝硼合金锭和或稀土合金锭放入铝锭熔炼炉中，经均匀搅拌、精炼除气，精炼温度为71(T750°C，精炼时间为1(T20分钟，然后再除渣、静置，静置时间为1(T30分钟，最后取样分析； (3)浇铸，浇铸温度68(T730°C； (4)轧制，入轧温度46(T520°C，轧制成铝合金杆； (5)挤出铝合金线，铝合金杆经康仿挤铝机挤出铝合金线，挤出温度在400~450°C，压缩比为5~35 ； (6)完成单根铝合金线成品，或进行多根铝合金线绞合，多根铝合金线绞合为将铝合金线经过绞线机绞合成成型。
5.根据权利要求4所述铝合金电力电缆用合金导体的制备方法，其特征在于:步骤(1)中所用原材料电工铝锭其成份:A1≥99.70 wt %, Si ( 0.07wt %,(Cr+V+Mn+Ti) ^0.015wt% ,步骤(6)中，当为多根铝合金线绞合时，绞合层数为I~4层。
6.根据权利要求5所述铝合金电力电缆用合金导体的制备方法，其特征在于:步骤(2)中取样分析合金成份，当分析结果为未达到要求时，通过添加中间合金锭使得合金导体中各元素质量百分数符合下列条件:Si ( 0.07wt%, (Cr+V+Mn+Ti) ^ 0.01 wt%，B为0.03~0.lwt%, Fe为0.40~0.9wt%，其余铝和不可避免的杂质。
7.根据权利要求5所述铝合金电力电缆用合金导体的制备方法，其特征在于:步骤(2)中取样分析合金成份，当分析结果为未达到要求时，通过添加合金锭使得合金导体中各元素质量百分数符合下列条件:Si≤0.07wt%，(Cr+V+Mn+Ti) ^ 0.01 wt%，B为0.03~0.lwt%,Fe为0.40~0.9wt%，其余为稀土元素及不可避免的杂质和铝。
8.根据权利要求5所述铝合金电力电缆用合金导体的制备方法，其特征在于:步骤(4)中铝合金杆的抗张强度为110~140MPa，伸长率≥10%，铝合金杆20°C时导体电阻率^ 0.028735 Q ? mm2/m。
9.根据权利要求5所述铝合金电力电缆用合金导体的制备方法，其特征在于步骤(5)采用康仿挤出工艺一次挤出多根单线。步骤(5)中所制备的铝合金导体中铝合金线的抗张强度≥103MPa，伸长率≥10%，铝合金线20°C时导体电阻率≤0.028264 Q ? mm2/m铝合金单线的截面形状为圆形、“凹”形、“凸”形、“Z”、“S”、梯形、扇形或瓦形中一种。
【文档编号】H01B13/00GK103578597SQ201210251544
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月19日 优先权日:2012年7月19日
【发明者】汪传斌, 徐静, 孙利军, 成祥, 夏霏霏, 陆正荣, 蒋华娟, 周泽, 李世霞, 孟富强, 何敏 申请人:远东电缆有限公司, 江苏新远东电缆有限公司, 远东复合技术有限公司