[发明专利]一种Al-Zr-RE合金圆铝杆的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝合金材料技术领域，具体涉及一种Al-Zr-RE合金圆铝杆的制备方法。

背景技术

在电工圆铝杆生产中，产品有三大质量指标，其一就是电阻率，影响电线电缆的导电效果，主要由材料的化学成所决定，特别是铝合金中的杂质元素硅、铁、钒、钛、锰、铬等，其含量的增加会使电阻率升高，不利于产品质量的控制；另外两个指标是抗拉强度和伸长率，它将影响电工圆铝杆拉制成电线电缆的输电和架空性能，伸长率大，易于拉制加工，生产效率高，抗拉强度高可用于大跨距输变电线路。目前，国内广泛生产的电工圆铝杆属于纯铝系列，抗拉强度不高，输电用电线电缆大多为钢芯铝绞线，自重大，对大跨距、长距离的高压输电，电缆弧垂度大，特别不适合在有冰冻高寒山区使用。为了解决这一问题，在保证电阻率不增加或增大幅度较小的情况下，亟需开发一种抗拉强度保持率高的电线电缆原材料。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种新的合金圆铝杆生产工艺配方及制备工艺，使电工圆铝杆产品经过合金化处理和采用新工艺生产后，其抗拉强度、伸长率得到提高，电阻率略有上升的情况下，抗拉强度在230℃下保温1小时保持率大于90%。

本发明采用的技术方案如下：

一种Al-Zr-RE合金圆铝杆的制备方法，包括如下步骤：

步骤（1），在铝熔炼炉中装好铝的质量分数为99.60%以上的铝液，使其温度控制在750～780℃；

步骤（2），向步骤（1）的铝液中添加锆剂和稀土合金，使铝液中锆的质量分数为0.06～0.18%，稀土的质量分数为0.10～0.25%，保持750～780℃的炉温1小时以上，同时进行电磁搅拌至锆剂和稀土合金充分溶解；

步骤（3），向步骤（2）搅拌得到的铝液中添加工业硅、铁剂和铝硼合金，使得铝液中硅的质量分数0.02~0.08%，铁的质量分数0.05~0.20%，硼的质量分数为0.006～0.01%，添加后进行再次搅拌使其合金化，合金化完后再经过精炼、静置、连铸连轧后得Al-Zr-RE合金圆铝杆。

本发明技术方案步骤（3）所述的精炼的具体方法为铝液合金化完后，用渣耙扒去铝液表面的浮渣，按每吨铝1公斤添加二号精炼剂，混合均匀后，采用99.99%纯度的氮气进行喷粉精炼，精炼时间15～20分钟，最后进行再次扒渣，得到铝熔体。

本发明技术方案步骤（3）所述的静置的时间为30～50分钟。

本发明技术方案步骤（3）所述的连铸连轧是静置完成后铝合金熔体经过轮带式的铜结晶器冷却凝固成3400平方毫米的梯形截面铸坯，铸坯再经过4道次二辊轧机和10道次三辊Y型轧机轧制，即制成成直径为9.5mm的Al-Zr-RE合金圆铝杆。

本发明技术方案步骤（3）所述的连铸连轧工艺条件如下：浇铸的温度为700℃，速度为7.2t/h；铸机冷却水的温度为30℃，压力为0.3MPa；轧制过程中入轧温度为450℃，速度为0.2m/s，道次加工率为20%，终轧温度为220℃，出线速度为10m/s；轧制乳化液的温度为50℃，压力为0.3MPa。

采用制备方法制备的Al-Zr-RE合金圆铝杆，其化学成分的质量百分含量为：0.02＜Si＜0.08，0.05＜Fe＜0.20%，0.06＜Zr＜0.18%，0.10＜RE＜0.25%，0＜（V+Ti+Mn+Cr）＜0.01%，0.006＜B＜0.01%，0＜Zn＜0.03%，Al≥99.50%，其它元素单个含量＜0.03%，其它元素合计＜0.10%，共100%。

本发明Al-Zr-RE合金圆铝杆性能指标与纯铝杆相比见表1。

表1

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明首先，改变电工圆铝杆生产的第一道工序─熔炼工艺，化学成分控制时对铝液进行合金化处理，在保持原有杂质硅、铁、硼含量的基础上，适当添加锆、稀土元素；其次，改变生产的第二道工序—连铸连轧工艺，采用新工艺参数控制，从而获得Al-Zr-RE合金圆铝杆。

本发明的Al-Zr-RE合金圆铝杆与普通纯铝电工圆铝杆相比，其抗拉强度120-130MPa之间时，相应的伸长率增加了40%，电阻率上升了2.6%，抗拉强度保持率也得到了提高。

使用本发明合金圆铝杆拉制成的铝合金导线，长期在较高的温度下工作时，由于导线的的抗拉强度保持率在90%以上，导线的弧垂特别小，适合大跨度架空导线使用，且大幅度提高导线的输电容量，提高了铝的利用率，相对节约了建设成本。

具体实施方式