[发明专利]一种风电塔筒扭转电缆用软铝合金线芯及其制备方法

说明书

本发明属于扭转电缆技术领域，具体涉及一种风电塔筒扭转电缆用铝合金线芯及其制备方法。所述铝合金线芯包括如下组分：石墨烯钠镁铝粉、Fe、Cu、Mg、Co、Be、Ca、Zn、Sr、Zr、Na、K、Ti、V、Cr、Mn、Ga、Ge、Nb、Ru、Si、B，余量为Al和不可避免的杂质；所述石墨烯钠镁铝粉为质量分数为5‑8％石墨烯、0.05‑0.1％钠、0.04‑0.1％镁和余量的铝进行混合得到。本发明还提高了所述铝合金线芯的制备方法。有益效果：所述铝合金线芯兼具高延展性、高导电性，能够满足常温条件下±1440°扭转20000次，‑40℃条件下±1440°扭转5000次的特殊要求。

技术领域

本发明属于扭转电缆技术领域，具体涉及一种风电塔筒扭转电缆用软铝合金线芯及其制备方法。

背景技术

风能是一种清洁无公害的可再生能源，我国风能资源非常丰富，带动了我国风电市场快速发展。与风力发电相关的产业均得到了快速发展的机会，包括风力发电机，大型风力发电机用叶片，软电缆等。

到目前为止，风机用软电缆基本是铜导体、镀锡铜导体。然而，我国铜资源相对匮乏，并且铜为主要材料的铜电缆价格很高，达到5万/吨。国内外做普通铝(铝合金)导体的厂家非常多，但软铝合金导体还未大面积应用到风机扭转电缆。依据《新兴能源产业发展规划》中预计，2020到年，风电装机接近150GW的规划，电缆的使用长度不低于12万千米，按照400mm²电缆计算，风机市场需要超过405万吨软铝合金导体，其产值将超过120亿元。

由于扭转电缆在风机塔筒内部使用，空间狭隘、环境温度温差较大、自承载落差较大、载流高。然而，现有技术中的铝合金电缆，一般导电性差、载流量低，扭转性能较差，不能呈现多次扭转的性能，因此，很难满足风机塔筒内部使用。虽然，传统的软铜导体以及镀锡软铜导体的性能可以满足用户要求，但成本价格高、自重大。

发明内容

为了解决现有技术存在的软铜导体以及镀锡软铜导体价格高、自重大的缺陷，本发明在于提供一种风电塔筒扭转电缆用软铝合金线芯及其制备方法。本发明首次采用0.20mm～0.50mm半退火态软铝合金单线利用束线复绞技术，并结合石墨烯钠镁铝粉改良铝合金熔炼技术，保证软铝合金杆拉制后的单线具备高强度的同时，兼具高延展性、高导电性，以满足成品软铝合金线芯在工作时能够满足常温条件下±1440°扭转20000次，-40℃条件下±1440°扭转5000次的特殊要求。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种风电塔筒扭转电缆用软铝合金线芯，包括如下重量百分比的组分：石墨烯钠镁铝粉：0.04％、Fe：0.015％～2.0％、Cu：0.012％～0.2％、Mg：0.001％～0.4％、Co:0.012％～0.35％、Be:0.001％～0.16％、Ca：0.001％～0.25％、Zn：0.02％～0.15％、Sr：0.001％～0.1％、Zr：0.001％～0.25％、Na：0.01％～0.3％、K：0.003～0.35％、Ti：0.001％～0.18％、V:0.001％～0.12％、Cr:0.002％～0.15％、Mn:0.012％～0.15％、Ga:0.001％～0.25％、Ge:0.005～0.3％、Nb:0.003％～0.2％、Ru:0.001～0.1％、Si:0.2～0.5％、B:0.00～1.0％，余量为Al和不可避免的杂质；

所述石墨烯钠镁铝粉为质量分数为5-8％石墨烯、0.05-0.1％钠、0.04-0.1％镁和余量的铝进行混合得到。

优选地，所述软铝合金线芯的电阻率≤0.0250Ω·mm²/m。

本发明还提供一种所述的风电塔筒扭转电缆用软铝合金线芯的制备方法，包括如下步骤：

(1)将上述铝合金线芯的各组分按比例进行熔炼工艺，得到铝合金熔融液，再经搅拌、静置、精炼、除渣、静置、除气、过滤后，进行浇铸成型，采用15道次轧辊压制，得到软铝合金杆；