[发明专利]一种高导电率含硼铝合金的制造技术

说明书

本发明属于金属材料领域中导电铝的制造方法，特别适用于电线电缆领域中铝杆的制造过程。

在导电铝的研究与制造过程中，降低铝的电阻率，提高其导电性，一直是人们不断追求的目标。目前，国际上公认的工业纯铝的导电率标准为61％IACS，而我国标准中规定铝的导电率仅为59.45％。在各种影响铝导电性的因素中，化学成分是重要因素之一。目前用添加合金元素的方法提高铝的导电性有两种途径，一是向铝中加稀土，这方面的研究取得了一定的进展，但还存在着许多的矛盾，如《中国有色金属学报》1992年第1期发表的“稀土对铝导线导电性的影响”论文，认为稀土没有降低铝的电阻率的作用。从贵州铝厂、吉林磐石铝厂等铝杆生产厂家收到的反馈信息看，使用效果不稳定，因此对稀土的作用持否定态度。二是向铝中加硼，目前通常是向铝中加入≤0.05％的硼，它作为一种工业除杂手段，被称为硼化处理，已被应用。如美国的导电铝1350E，就是在99.5％的铝中添加≤0.05％的硼，其导电率达到62％IACS。在《电线电缆》1984年第二期发表的“用铝液硼化处理提高电工铝杆导电率”的文章中，介绍了沈阳电缆厂与上海电缆研究所合作，用加氟硼酸钾的方法对多种进口、国产铝进行硼化处理的研究结果，各种铝经硼化处理后所能达到的导电率都在61％～62％IACS之间。

本发明的目的是发明一种工艺稳定、能够制造出导电率更高的铝导体的方法，以提高输电线路的输电效率，减少输电过程中无谓的能耗。

本发明的技术方案是通过添加0.05％～0.13％的硼及制杆后的自退火或退火工艺，并配合铝液的净化、过滤处理过程，提高铝的导电性。

本发明的具体工艺过程如下：

实施条件为铝杆连铸连轧生产线，在熔炉或保持炉通往前箱的流槽中部设置有净化处理槽和过滤槽，过滤槽大小应与轧机速度相匹配，净化槽尺寸按铝液在槽中处理时间为8～15分钟设计。在轧机收盘处设置有保温窑或保温罩。

(1)原始铝液成分要求：纯度为99.5％～99.7％的铝，其中Si≤0.08％，Fe≤0.20％，(Cr+Ti+V)≤0.03％。

(2)铝液在保温炉内进行初步净化处理，并使温度控制在750～800℃，加入Al-B中间合金，使加硼量占铝液的0.05％～0.13％。

(3)加Al-B中间合金后搅拌2～5min，静止5～20min，出炉。

(4)铝液流经净化处理槽时，对其进行净化除气处理。净化处理采用双层浆叶——底吹氩气净化装置，氩气流量为15～20L/min，浆叶转速为450～700r/min。

(5)铝液经除气净化后，流入过滤槽，过滤槽中装有50mm厚的20～30PPI(PPI是指每英寸长度上所具有的孔数)的氧化铝泡沫陶瓷过滤板过滤。

(6)过滤处理后的铝液流入前箱进入连铸机。

(7)控制冷却强度使铝杆收盘温度在200～320℃，铝杆收盘后直接进入保温窑或装有保温内衬的保温罩中保温1.5～3h，进行自退火；或于热处理炉中在280℃～300℃条件下退火1.5～3h。

以下给出本发明的最佳实施方案：

如说明书中所述：在保温炉中对99.7％的纯铝，调整温度，使其保持在750～800℃，加入铝硼中间合金，使铝液含硼量在0.05％～0.09％的范围，搅拌2～5分，静止10～20分，出炉，铝液流至净化槽，用双层浆叶——底吹氩气净化装置除气，氩气流量15～20L/min，20PPI泡沫陶瓷过滤。浇注温度700±10℃，初轧温度450～480℃，铸坯速度2.3～2.7m/min，收盘温度260～300℃，收盘后铝杆直接进入下部铺有轨道的连续式保温窑，保温2h，进行自退火。生产出的铝杆电阻率可达(2.72～2.74)×10^-8Ωm，σ_b＝100～108MPa，δ＝14～20％。

本发明的效果是使铝导体的电阻率降至(2.72～2.74)×10^-8Ωm，接近99.99％的高纯铝的水平，而强度却保持了工业纯铝的强度水平；塑性比工业纯铝高出10～20％。在输电线路中使用该铝导体，其经济效益主要体现在降低电网因电阻率过高而造成的大量电能损耗。据统计，在一条100KM，50KV的高压输电线路上，电阻率每降低1％，每年可节约的电能为45.2万度。用本发明技术生产的铝导线取代电阻率为国际标准值2.8264×10^-8Ωm的铝导线，电阻率降低了(2～3)％，在上述的这样一条线路中，每年可节约的电能为(90～135)万度。