[发明专利]架空导线用铝导体

说明书

技术领域

本发明是对架空导线用铝导体的改进，尤其涉及一种导电率和抗拉强度均高的架空导线用铝导体。 

背景技术

现有输电架空导线用铝导体，主要由电工用铝熔炼，并经例如500℃左右轧制成铝杆，再经拉丝而成，20℃导体电阻率不大于28.264nΩ·m，换算最高导电率为61％IACS，抗拉强度160-200Mpa(单丝直径5-1.25mm)。电工用铝的化学组成(GB/T3954-2001)：Si≤0.11，Fe≤0.25，Cu≤0.01，重金属(V+Ti+Mn+Cr)总含量≤0.02，Al≥99.6。有资料显示，导体导电率在61％IACS，电网损耗达传输电量的8.9％以上，地方电网差时可达20％。如果降低铝导体电阻率，可以提高导线的载流量，减少输电过程中无谓能耗，提高传输电量的传输效率，有统计导电率提高1％，损耗将降低1％左右。因此提高铝导体的导电率，为人们长期所期望和追求。 

人们曾采取多种方式来降低铝导体的电阻率，例如： 

采用将铝以退火或挤压方式改变其状态，制得软铝导体，可使铝导电率由61％IACS提高到约62.5％IACS，如中国专利CN101174490、CN2699439所述软铝导线，均是通过此方法实现。然而通过退火或挤压制成的软铝导体，其导电率是得到了提高，但抗拉强度则大为下降，由原来硬铝时的160～200Ma下降仅为60～98Mpa，使得同截面导线拉断力下降25％～36％，导线安全和可靠性降低，因而不适用于大跨度架空导线。 

中国专利CN1271024公开的高导电率含硼铝合金，是在99.5％～99.7％工业纯铝中加入0.05％～0.13％硼及制杆后经(200～320℃)×(1.5～3h)的退火或自退火，并配合铝液惰性气体净化处理及泡沫陶瓷过滤工艺，使铝导体电阻率达到(2.72～2.74)×10^-3Ωm，相当于62.5％IACS。通过加入硼，以及采用退火工序，铝导体电阻率是得到了降低，但铝经退火后抗拉强度必然下降，实际强度仅为100-108Mpa，与软铝导体相仿，软铝导体的缺陷没有得到消除。 

中国专利CN1616696公开的高导电率含稀土、硼铝基材料，通过同时加入稀土元素和硼元素，以及退火工艺，20℃导体电阻率27.05～27.28 (62％～63％IACS)，抗拉强度105-115Mpa。仍然由于存在退火工艺，所得导体抗拉强度下降较大，仅稍高于软铝导体，同样不适用于大跨度架空导线。 

中国专利CN101074465公开的高强度耐热铝合金导线，选取99.7％纯度标准铝锭，其杂质除硅、铁、铜除外含量不超过0.02％重量百分数，通过添加合金元素提高导体强度，抗拉强度高达225Mpa，但大大降低了导体的导电性能，导电率仅为55％IACS，长期耐热温度150℃。 

由上述现有技术可以看出，通过添加一些合金元素同时进行退火，可以降低铝导体的电阻率，但同时也降低了所得铝导体的抗拉强度，其抗拉强度只是稍高于软铝导体，所得铝导体仍然不适用作大跨度架空导线。同时，现有技术给出启示：铝导体一个性能改变，就会影响到另一性能，例如导电率提高了，强度下降；耐热等级提高，导电率没有提高；导体强度提高，导电性能降低。因此同时提高铝导体的导电率，抗拉强度又要保持硬铝高水平，难度极大，现有技术中没有一种能同时实现降低导体电阻率，又能保持导体高的抗拉强度(表1)。 

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术不足，提供一种既有高的导电率，又有硬铝高抗拉强度的架空导线用铝导体。 

本发明经试验发现铝中硅及重金属会影响其导电性能，因此通过控制及降低铝中硅及重金属含量，能提高导电率；同时保持或提高铁含量，使铁/硅比大于1.5，保持达到硬铝的抗拉强度，这样不经退火工艺，就能实现电阻率的提高，并抗拉强度不下降，从而实现本发明目的。具体说，本发明架空导线用铝导体，其特征在于在电工铝锭熔炼中，视原料中硅、重金属、铁含量，分别加入/或不加富镧稀土铝合金、硼或铝硼合金、铁或铝铁合金，控制铝中含硅≤0.05wt％，重金属≤0.01wt％，铁0.12-0.16wt％，经拉丝得到铝导体的电阻率27.300～27.650nΩ·m，抗拉强度160～200Mpa。 

本发明中： 

电工用铝锭，是指符合GB12768-91“重熔用电工铝锭”，或GB/T1196-2002“重熔用铝锭”，用于制造电线、电缆导电材料用铝锭。