[发明专利]一种高导电率硬铝导线单丝及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种电力行业的输电线路架空导线制造方法，具体讲涉及一种架空导线用硬 铝合金单丝及其制备方法。

【背景技术】

架空输电线路一般普遍采用钢芯铝绞线作为输配电用导线，为了解决输电线路的节能改 造，降低输电线损，提高线路寿命，一般采用高导电率硬铝合金制备的钢芯铝绞线实现输电 线路的节能降耗。在输电线路上采用高导电率硬铝导线具有以下优点：一是节能：相对于常 规导线导电率，高导电率硬铝导线的导电率提高了约3％，降低电阻损耗；二是降低杆塔投资： 由于导线风荷载降低约10％，塔重可降低约0.5％；三是压缩走廊宽度：500千伏同塔双回路 采用等截面型线时，走廊宽度可减少0.5米；四是运行可靠性强：能相对降低电晕放电产生 的噪声和线路损耗。据有关方面统计，2010年，有些地方的输电线路损电量为1710亿千瓦 时；到2015年，若20％输电线路采用高导电率硬铝导线，总损耗可减少10.26亿千瓦时。因 此，高导电率硬铝导线对一些电网升级改造，提高输送效率，减少线路损耗及运行成本，有 至关重要的作用。现有技术中高导电率硬铝导线制备工艺比较复杂，产品性能不稳定，产品 导电率低，且在炼制过程中均需加入精炼剂，而现有精炼剂的一个共同点就是应用范围窄、 功能单一，需分别投入几种不同精炼剂后才能达到不同的目的。而且往往效果不显着，或对 熔体洁净度或环境有害，并程度不等地存在着各种问题。

中国专利CN103093855A公开了一种高导电率稀土硬铝导线，按重量百分比其组分为： 铁0.0875％～0.145％，铁硅比例控制在1.7～2.5，硼0.01～0.12％，钆0.01～0.15％，其余为铝。 本发明还公开了该高导电率稀土硬铝导线的制备方法，主要是选配铝锭，熔炼，再进行硼化、 精炼等处理，制得导电率63％IACS，抗拉强度160MPa的硬铝导线。但是所述制备方法所加 入氟硼酸钾、氟铝酸钠等精炼剂，对环境污染较大。

【发明内容】

为解决上述不足，本发明提供的技术方案中，加入微量合金化元素控制合金中的杂质含 量，并用热处理工艺来调整合金的微观组织，得到一种20℃下导电率≥63％IACS、抗拉强 度≥163MPa的硬铝导线单丝。

上述发明目的是用以下技术方案实现的：

一种高导电率硬铝导线单丝，所述硬铝导线单丝含按质量百分比的下述成分：Zr： 0.01～0.05％，B：0.01～0.05％，Sc：0.05～0.2％，Fe：0～0.14％，Si：0～0.07％，V、Ti、Cr和 Mn四种元素质量百分比之和为0～0.012％，其余为Al和不可避免的微量杂质。

优选的，所述B的质量百分比为0.03～0.05％。

如上所述的一种高导电率硬铝导线单丝的制备方法，包括下述步骤：

(1)冶炼：将纯度≥99.7％的铝锭在720～750℃熔化后，在730～750℃下加入B、Zr、 Sc、Fe、Si、V、Ti、Cr和Mn的中间合金，待中间合金完全熔化后搅拌铝合金液；

(2)精炼：通入N₂除气、除渣10～20分钟后，在730～750℃下精炼铝合金液，静置30～60 分钟；

(3)浇铸：在700～720℃将步骤(2)所得铝合金液浇铸到预热至200～250℃保温的圆柱 型模具内，得到硬铝圆棒；

(4)制杆：硬铝圆棒在400～500℃保温0.5～2h后，挤压成铝合金杆，同时向挤压出的铝 合金杆喷洒冷水；

(5)拉丝：用拉丝机将铝合金杆以15m/s的速度冷拉拔，用钢模经10～20道次拉制，优 选的拉制次数为15次，得硬铝单丝；

(6)退火：将硬铝单丝退火，取出后空冷至室温。

优选的，步骤(1)中加入中间合金的顺序为在730～750℃下加入Al-B中间合金硼化， 静置30min后，再于750℃加入Al-Zr、Al-Sc中间合金。

更优选的，步骤(4)中喷洒室温的水1～3分钟。

另一优选的，步骤(6)中硬铝单丝于140～180℃下退火3～6h。

本发明的技术方案中的各合金元素的作用及机理如下：