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高电导率钢芯铝绞线的铝杆的制造

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高电导率钢芯铝绞线的铝杆的制造

发布日期:2018-09-26 作者:电力电缆 点击:

高电导率钢芯铝绞线的铝杆的制造


随着国民经济(尤其是长三角等区域经济)的快速发展,用电负荷急剧攀升。为了实现电能长距离输送,广大电力科技工作者面临着如何提高输电线路容量、降低线路损耗的难题。众所周知,若在一定电压条件下输送电能,则输送的容量越大,线路损耗也就越大。据有关资料报道,我国电网输电线路每年电能损耗高达传输电量的8.0%以上,约有四千亿至六千亿度电能在线路上因发热而白白浪费掉。针对传统导线线损大、电能传输效率低、难以节能环保经济运行的缺点,近年来_电网公司大力倡导开发、推广应用节能型导线,在众多节能型导线中尤以高电导率钢芯铝绞线的节能 效果_为明显。因此,本公司积极响应_电网公司的号召,组织力量快速开发了一种具有力学性能好、电导率高、能耗低等特点的高电导率(63%IACS)钢芯铝绞线节能导线产品为电网建设服务。


高电导率(63%IACS)钢芯铝绞线开发的关键技术主要有以下三方面:高电导率铝杆的制造、高电导率硬铝线的拉制、高电导率硬铝线的绞制成型。


高电导率铝杆的制造


为了得到高电导率铝杆,铝液成分的控制十分关键。众所周知,铝的纯度越高,其导电性能越好。目前,重熔用铝锭中铝的纯度基本保持在99.80%左右,通过各种措施提纯的高品位 的铝锭可达到99.95%~99.99%,而这种通过提高纯度的高品位铝锭的价格较普通铝锭要高出50%左右,这使其下游产业难以接受,因此完全通过提高铝锭的纯度来提高铝杆的电导率虽然能实现但十分不经济。


通过对重熔用铝锭化学分析发现,通常铝锭中的杂质主要为Fe、Si、Mg、Cu、Ti、V、Cr、Mn等。有资料表明,影响铝杆强度和电导率的主要元素为Fe、Si、Ti、V、Cr、Mn,由此可以通过控制铝锭中影响铝杆电导率的关键杂质元素的含量来改善铝杆的电导率。通过试验综合比较,选择了Al99.85牌号的铝锭,并对每件铝锭进行元素光谱抽样分析,筛选出各成分质量百分比符合要求(WSi≤0.05%、WFe≤0.10%、WAl≥99.85%)的铝锭用来生产高电导率铝杆。


铝杆连铸连轧工艺控制


铝杆连铸连轧工艺控制主要包括以下五方面:铝液成分的控制、铝液的精炼与净化处理的控制、浇铸温度和冷却工艺的控制、高电导率铝杆轧制的控制、高电导率铝杆性能的控制。


在铝液成分的控制过程中,为了保证炉内铝液成分能满足高电导率铝杆要求,先在熔铝前对熔炼炉进行_的清炉处理,避免炉内残余渣物对铝液造成二次污染。在熔铝时,对铝液成分进行取样分析,并根据分析结果加入适量的B,B与铝液中的有害杂质Ti、V、Cr、Mn等发生反应,生成硼化物或其去杂化合物,这些生成物在铝液固溶处理时转变为析出态而沉淀于炉底,降低铝液中因有害杂质引起的导体内部晶体畸变。通过加入适量的B还能增加铝液中结晶核的梳理,细化晶粒。但应注意,B的添加形式一般为铝硼中间合金锭 AlB3,而铝硼中间合金锭AlB3也含有杂质,如Fe、Si、Mg等,如果这些杂质含量超标,也会相应使铝液中的杂质成分提高,因此应严格控制铝硼中间合 金锭AlB3中的杂质成分,即必须确保铝硼中间合金锭AlB3采用的铝基体为99.85%铝锭。同时,多次试验发现,当B超过一定量时,铝杆的塑性会降低,因此铝硼中间合金锭AlB3的添加量必须适度。


通常炉内铝液成分质量百分比控制在一定范围内,即WFe=0.07%~0.12%、WSi≤0.06%、WB=0.010%~0.040%、WV+Cr+Mn+Ti≤0.002%。通过试验发现,WFe/WSi的比值越小,铝杆的电阻率越小,同时理论上仅当WFe/WSi>1时Fe、Al、Si才能形成α(Al12Fe3Si2)相为主的形态,从而减少β(Al9Fe2Si2)相造成的铸锭裂纹,有利于高电导率铝杆生产的连续性,因此根据实际生产验证结果将WFe/WSi严格控制在1.5~2.0。图1对比了常规铝锭与优化处理后高电导率铝锭的金相,可见经过在铝液中添加B优化处理,铝液中形成了AlB2、TiB2相粒子,从而增加了铝液凝固时的非均匀形核细化组织。


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