[发明专利]一种含有硼的铁铝合金丝及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁铝合金丝技术领域，尤其涉及一种含有硼的铁铝合金丝及其制造方法。

背景技术

80年代初，中国的铝导体电缆用量激增，甚至小规格的建筑电缆也采用铝导体。由于铝成本低，来源广，用纯铝制造的铝芯电缆使用广泛。然而由于纯铝导体蠕变性和连接性能比较差，在接头处容易发生氧化和松动，造成火灾、停电等事故。据统计纯铝电缆故障率为铜芯电缆的50倍。90年代后，铝芯电缆的使用量逐渐减少，除西北地区还在使用铝芯电缆外，发达地区基本上不采用铝芯电缆，而开始采用铜芯电缆。铜芯电缆安全性和过载能力都比较强，使用稳定，但是铜芯电缆价格高，给企业和客户带来经济负担。中国铜资源匮乏，电缆行业用铜65％以上依赖进口。铁铝合金丝改变了现有纯铝丝的缺点，替代了铜丝用于电线电缆行业。然而现有的铝合金丝抗拉强度普遍偏低、断裂伸长率有限，蠕变性及耐腐蚀性能不高，难以满足人们对铁铝合金电缆越来越高的使用要求。

发明内容

针对现有技术中铝丝存在的不足，本发明的目的是提供一种含有硼的铁铝合金丝及其制造方法，弥补铝丝的不足，提高了单丝的抗拉强度、断裂伸长率、耐弯折性能、蠕变性能、耐腐蚀性能等。能够保证在高温和过载情况下电缆连接处的可靠性。安全替代铜丝，用于电线电缆行业。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案来实现：

一种含有硼的铁铝合金丝，按重量百分比计，其组分为：硅：0.03％～0.08％，铁：0.4％～1.3％，铜：0.005％～0.01％，锌：0.001％～0.1％，硼：0.01％～0.05％，锰、钒、铬、钛四种元素总含量：0.01％～0.04％，镁：0.001％～0.03％，其余为铝，其余杂质的总和不超过0.10％，单个杂质不超过0.03％。

优选地，所述硼元素的重量百分比为0.02％～0.03％。

优选地，所述锰、钒、铬、钛四种元素总含量的重量百分比：0.01％～0.02％。

优选地，所述铁元素的重量百分比为0.5％～0.7％。

优选地，所述铝元素的重量百分比为98.8％～99.1％。

制造上述的铁铝合金丝的方法包括以下制作步骤：

(1)配料：按照铁铝合金丝的配方，配齐各类材料。

(2)烘炉：生产前停炉时间不超过12小时的，熔炉烘烤时间为10分钟，如果停炉时间超过20小时，应烘炉15分钟。为确保铝锭熔化，同时防止炉温过高造成铝烧损过大或铝水过热，炉膛温度控制在1100℃～1200℃。

(3)熔化：在熔炉内温度达到1100℃～1200℃时，在维持小火情况下，迅速将铝锭和铁铝合金锭加入熔炉。铝锭和铁铝合金锭正常熔化时，炉内火焰为桔红色，炉内保持微还原性，以减少烧损。铝水熔化后，注意出水口工作状态，并保持铝水温度在720℃～740℃之间。

(4)精炼：铝水转入保温炉过程中，当保温炉中铝水高度达到炉高的一半时，在铝水中加入硼铝合金块。铝水进入保温炉过程中，控制炉内铝水温度在730℃～750℃之间。熔化过程中的铝液不可避免的受到污染，如氧化、吸气、混入杂质等，这些都是造成合金杆机械性能和电性能变坏的根本原因，因此当保温炉内铝水装满后，加入精炼剂进行精炼，精炼剂应均匀加在铝液中。由于熔化炉在熔化金属时并没有混合搅拌的作用，所以不能使铁铝合金和硼铝合金均匀分散在铝液中，因此在精炼过程中应采用电磁搅拌装置搅拌20～40分钟，使铝水内各成分均匀。精炼结束后将铝水表面浮渣扒出，扒渣一定要干净，不允许有残留。扒渣工作结束后，将铝水静置20～40分钟，进行炉前化学成分分析，符合配方要求后，即可放铝水浇铸轧杆。

(5)浇铸：在浇铸轧杆前，控制保温炉铝水的温度，保证浇铸时铝液温度在690℃～720℃之间，浇铸后保证合金条离开结晶轮温度在480℃～520℃之间。

(6)轧制：步骤(5)中的合金条进入轧机的初轧温度控制在不低于480℃，冷却润滑液的温度控制在30℃～50℃之间，轧制压力保持在0.1MPa～0.3MPa，在正常情况下，保持终轧温度在300℃～330℃之间，以保证铝合金杆的机械性能满足拉制要求。

(7)拉丝：步骤(6)中轧制成的铁铝合金杆存放24小时后，进入拉丝工序，拉制成1.35mm～4.0mm的硬铝合金丝，拉丝时应保证硬铝合金丝过每道模具时都能充分的润滑冷却，保证成品丝外观光亮；

(8)热处理：将步骤(7)中的硬铝合金丝放入退火炉中，在360℃～390℃温度下，保温3-5小时，制得软铝合金丝。

优选地，步骤(8)中所述的铁铝合金丝的退火温度为350℃～390℃。