一种低成本63IACS高导电率硬铝导线及其制造方法

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。

说明书

技术领域

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

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。

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

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。

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：

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。

所述步骤二中，连铸连轧的浇铸温度为720～740℃，入轧温度为500～520℃，抗张强度控制在110～120MPa，伸长率≥8％，20℃时导体电阻率≤0.027250Ω·mm²/m。

所述步骤三中，挤铝机挤出铝杆的温度为400～450℃，压缩比为6～25；挤出的Φ7.5的铝杆抗张强度控制在95～110MPa，伸长率≥10％，20℃时导体电阻率≤0.027180Ω·mm²/m。

所述步骤三中，冷拉拔拉制成的铝丝的抗张强度≥170MPa，20℃时导体电阻率≤0.027300Ω·mm²/m。

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。

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。

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％。

(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Al、Mg、Si、Ti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AlTiV金属间化合物的析出，Ti、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。

(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

(实施例1)

检测原材料，选择牌号为Al99.90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AlB8的铝硼合金锭12kg，牌号为AlY10的铝钇合金锭12kg，牌号为AlLa10的铝镧合金锭15kg，牌号为AlEr10的铝铒合金锭12kg，经均匀搅拌、精炼除气，精炼温度760～800℃，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℃，入轧温度500～520℃，轧制成Φ12mm的铝杆，铝杆的性能如表3；Φ12mm的铝杆经康仿挤铝机在模腔内经高温摩擦后在400～450℃高温高压下挤出得到Φ7.5的铝杆，压缩比为6～25，Φ7.5的铝杆的性能见表4；使用挤出的Φ7.5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。

表1原材料各成份情况(wt％)

AlSiFeCuMgCaCr+V+Mn+Ti其它实施例199.900.0250.0460.00050.00130.00070.00610.0204

表2炉内成份情况(wt％)

表3Φ12mm铝杆性能

表4挤出Φ7.5mm铝杆性能

表5硬铝圆线性能

表6绞合后成品导线及铝单线性能

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。