[发明专利]一种高导电率硬铝导线及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种架空导线用的高导电率硬铝导线及其制备工艺。

背景技术

众所周知，导线的电阻越高，其在线路上的损耗也就越大。据有关资料报道，我国电网输电线路每年电能损耗是传输电量的8.0%以上，约有四千至六千亿度电能在线路上发热而白白浪费掉。如何降低传统导线面临的线损大、提高电能传输效率，做到节能环保经济运行。近年来，国家电网公司大力倡导开发、推广应用节能型导线。影响导线电阻的因素主要为导体的电阻率和导线的截面积。虽然可以通过提高导线的面积来降低导线的电阻，但是提高导线面积带来材料用量增加，成本增加。如何在导线截面不变、材料成本基本不变的情况下，降低导体的电阻是我们一直努力的目标。现在输电架空导线用铝导体，主要为硬铝线，其主要性能指标满足GB/T17048的要求，即导线中各硬铝单线的抗张强度≥160MPa，20℃时导体电阻率≤0.028264Ω·mm²/m.铝线的导电率为61%IACS。有统计，如将导体的导电率从61%IACS提高到63%IACS，线路上的损耗将降低3.3%左右。因此提高铝导体的导电率，为人们长期所期望和追求的。

行业内曾采取多种方式来降低铝导体的电阻率，但是铝的电阻率和强度一般情况下是相互制约的。例如：采用退火方式改变铝的组织状态，可以使铝的导电率由61%IACS提高到63%IACS以上，但是，铝的状态由硬态转变为软态，导致其强度大大下降，由原来的160～200MPa下降到60～100MPa，使得同截面导线整体拉断力下降25%～30%，导线的安全性和可靠性大大降低，因此，不适用于架空敷设应用；人们也通过选用低杂质含量的优质高纯铝锭来生产高导电铝丝，但是原材料纯度的增加，必然导致原材料成本的增加，使得高导电率导线的价格远高于普通导线成本；人们也曾通过除杂、绞合低温回复等工艺手段降低杂质、加工硬化等因素对铝导电性能的影响，虽然通过各种优化措施可以适当提高导电率，但是效果不是十分明显。

发明内容

本发明的第一个目的是克服上述技术的不足缺点，提供一种生产既具有硬铝线强度，又具有不低于63%IACS的较高导电率的架空导线用高导率电硬铝导线的方法。

实现本发明第一个目的的技术方案是一种高导电率硬铝导线的制备工艺，包括以下步骤：

步骤一：连铸连轧制备高导电铝杆；连铸连轧高导电铝杆的具体步骤依次为铝锭熔炼——合金成份配置——浇铸——轧杆——收杆；在电工铝锭熔炼过程中加入铝硼等合金，进行精炼、除气过滤，控制炉内各元素质量百分数如下：Al≥99.82wt%,Si≤0.04wt％，(Cr+V+Mn+Ti)≤0.01wt％，B的含量为0.01～0.1wt％，Fe的含量为0.06～0.10wt％；高导电铝杆的直径为￠9.5mm～￠12.0mm，抗张强度控制在105～140MPa，20℃时导体电阻率≤0.02735Ω·mm²/m，伸长率≥8%；

步骤二：将高导电铝杆拉制成高导电铝线；通过多道模具进行拉制，最后一道模具的延伸系数控制在1.35～1.50，其余各道延伸系数控制在1.30～1.40；

步骤三：多根绞合；绞合过程中控制放线张力，控制气压≤3kg，使得制得的硬铝单线的抗张强度≥160MPa，20℃时导体电阻率≤0.027366Ω·mm²/m。

具体的工艺又可以分为两种，第一种：

所述步骤一中，控制炉内各元素质量百分数如下：Al≥99.82wt%,Si≤0.04wt％，(Cr+V+Mn+Ti)≤0.01wt％，B的含量为0.01～0.1wt％，Fe的含量为0.06～0.10wt％；高导电铝杆的直径为￠9.5mm～￠12.0mm，抗张强度控制在105～140MPa，20℃时导体电阻率≤0.02735Ω·mm²/m，伸长率≥8%。

所述步骤一中，选用原材料电工铝锭的纯度≥99.85%；连铸连轧过程中炉内温度控制在730～750℃，浇铸温度控制在690～710℃，入轧温度420～480℃。

所述步骤二中，高导电铝线的拉制拉丝润滑液的温度不大于60℃；拉制成的高导电铝线的强度控制在160MPa～180MPa，电阻率控制在≤0.027500Ω·mm²/m；若电阻率超过范围，则在140～160℃下低温回复热处理2～3h；拉制过程中，对铝线的面积压缩比最后一道控制在1.35～1.45，其余各道控制1.25～1.40，拉丝成品表面温度不超过65℃。

第二种：