[发明专利]一种热磁敏感功能材料

说明书

本发明涉及一种热磁敏感功能材料。

现实生活中，因气象原因输电线路在冬季常出现覆冰。线路的覆冰会引起导线跳跃、舞动，造成相间导线短路等事故，严重覆冰还会导致断线、倒塔杆等恶性事故。据不完全统计，我国每年由于冰、雪害造成的直接经济损失达几千万元，有时甚至高达上亿元，其间接经济损失更是不可估量。特别是近年来，分别在青海西宁、湖北荆门等地发生了三次330KV、500KV输电线路倒塔、短线等重大事故，三次事故的直接经济损失高达上千万元。世界各国针对输电线路严重覆冰开展的研究工作已有近四十年的历史。依地理、气象条件、经济实力和电网结构的不同，各国采用的除冰方法也一样。前苏联主要采用电气融冰方法。但是这种方法的主要缺点是：对于长线路的局部地区覆冰情况下，虽然采用增大线路电流的方法把覆冰区的冰熔掉了，但相当长的不覆冰区线路将白白消耗大量的电能，甚至某些线路的导线可能过热，影响导线的寿命。加拿大和美洲其它一些国家则采用加强塔杆、塔架的方法来进行抗冰，但一方面这将增加基建投资，同时对于已有线路的改造其资金需要也大；另一方面，该方法无法避免线路覆冰后的不同时期脱冰和脱冰跳跃可能引起的导线相碰而造成的短路、断线等事故。日本在防雪措施的研究方面，处于领先地位，他们主要采用低居里温度磁性发热线防冰、雪和涂料方法防雪，但是居里温度在100℃以上，则常温下耗电能大。还有的国家开展了500KV线路停电和不停电短路及带负荷融冰技术，这些方法施工复杂，成本也高，特别是带负荷融冰，还需配备同电压等级变电站。还有的国家采用PTC器件(PTC是正电阻温度系数的简称)，但它需配备专门的融冰变压器，而且除冰效果也并不明显。总之，到目前为至，世界各国先后采用的防、除冰措施有：LC磁热线、化学涂料、PTC器件、停电融冰、线路改造、带电融冰、采用特强塔杆、架等，它们都各有特点，但均未达到很好的除冰效果。

本发明的目的就是寻求一种热磁敏感功能材料，利用该材料在低温下具有的高发热特性，以达到防止、除掉输电线路上结冰的目的。这种材料在20℃时发热值≤5w／kg，-5～0℃时发热值≥14w／kg。

为实现本发明的发明目的，采用了如下的技术方案：芯材合金的化学成分：C≤0．05％，Si0．3～2．8％，Mn0．60～4．0％，P≤0．02％，S≤0．02％，Ni31．0～35．0％， Cr0．60～4．0％，Cu0．20～2．5％，Fe余量，其中Cr+Mn+Si+Cu总含量不大于10％，采用真空感应炉或非真空感应炉冶炼，浇成园柱锭，经1150～1250℃锻造和热轧成φ8mm盘条，最后冷拔成φ2．1～2．3mm线材。此线材表面覆铝，覆铝比例为18-35％。

覆铝后材料的居里温度≤80℃，饱和磁感应强度≥0．4T，其单重发热值≥14W／Kg，该材料以螺旋形式缠绕在输电线路上。当交变电流通过输电线路时，输电线路将感生交变磁场。复合线材是铁磁性体，在这种情况下，它会产生感生磁滞损耗和涡流损耗，它们以热的形式表现出来。若单位时间内产生的热量足够时，它一方面通过热传导使输电线路表面温度升高，另一方面，它本身的温度也足够高，从而可以达到除去或防止输电线路结冰。

本发明的覆铝热磁敏感功能材料与其它除冰方法相比，具有如下特点：①冬、春两季除冰效果明显；②本发明的覆铝线材常温下发热值低，能量损耗少，且它对输电线路导线没有损害，同时其施工费用低，具有良好经济性；③本发明的覆铝线材比重小，仅5．46-6．12g／cm³，这有利于减轻输电线路负载；④本发明的覆铝线材，可以采用人工或机械方法缠绕在任何冰、雪灾严重的输电线路上，使用方便，操作简单，实用性强。⑤本发明的覆铝线材，适合于高山地区输电线路的除冰，特别有利于大跨越及某些无法避开覆冰区的重要线路的防、除冰。

下面通过实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例1，芯材合金的化学成分：C0．02％，Si2．86％，Mn1．79％，P＜0．03％，S0．005％，Ni32．88％，Cr0．60％，Cu0．20％，Fe余量。它由非真空高频感应炉冶炼，浇成圆柱形钢锭，在1120±20℃下锻造成40×40mm方坯，继而热轧成φ8mm盘条，最后冷拔成φ2．0mm，线材。线材在1050℃下退火，表面覆铝，覆铝层占整体的22％。测得居里温度为80℃，室温下饱和磁感应强度为0．55T，单重发热值为15．1w／kg。