一种电缆用8030铝合金杆及其制备方法.pdf

1、10申请公布号CN104195379A43申请公布日20141210CN104195379A21申请号201410414331X22申请日20140821C22C21/00200601B21B1/4620060171申请人周俊民地址241000安徽省芜湖市三山区芜湖碧桂园610栋2603室申请人铜陵中冠电缆有限公司72发明人周俊民陈亦峰彭永领74专利代理机构无锡华源专利事务所普通合伙32228代理人聂汉钦54发明名称一种电缆用8030铝合金杆及其制备方法57摘要一种电缆用8030铝合金杆，每吨铝合金杆包括如下原料硅06KG；铁6573KG；铜12KG；锰003KG；镁004KG；铬002KG；

2、锌01KG；钛008KG；硼001005KG；镓03KG；钠009KG；钒005KG；余量为铝。本发明制备得到的铝合金杆便于拉丝，不易断裂，拉成的丝直径分布均匀，导电性、延展性、抗蠕变性等物理性能优越。51INTCL权利要求书2页说明书8页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书8页附图1页10申请公布号CN104195379ACN104195379A1/2页21一种电缆用8030铝合金杆，其特征在于每吨铝合金杆包括如下原料硅06KG；铁6573KG；铜12KG；锰003KG；镁004KG；铬002KG；锌01KG；钛008KG；硼001005KG；镓03K

3、G；钠009KG；钒005KG；余量为铝。2一种权利要求1所述的电缆用8030铝合金杆的制备方法，其特征在于具体步骤如下将各原料投入熔炼炉中冶炼成金属溶液，将金属熔液倒入保温炉中搅拌均匀，然后再进入连铸连轧系统中进行铸造和轧制，得到铝合金杆。3一种权利要求1所述的电缆用8030铝合金杆的制备方法，其特征在于具体步骤如下（1）将各原料成分熔炼成液体，然后按照下列方法分为两组，每组原料各自在容器内混合均匀第一组熔液硅06KG；镁004KG；铬002KG；锌01KG；钠009KG；镓01KG；钛005KG；铜051KG；铁3543KG；所需铝量全部的3545；第二组熔液锰003KG；硼001005K

4、G；钒005KG；镓02KG；钛003KG；铜051KG；权利要求书CN104195379A2/2页3铁34KG；所需铝量全部的6555；（2）将盛装第一组熔液和第二组熔液的容器的出口竖直排列，使第一熔液的出口位于第二熔液的出口正下方，同时将两组熔液导出到同一条导液槽内，其中第一熔液铺在第二熔液的下方；（3）两组熔液叠成两层在导液槽中流动，导液槽末端连接连铸连轧系统，两组熔液进入该系统进行连铸连轧，得到铝合金杆；所述连铸连轧系统的连铸单元中，铸造成型过程分为三段，第一段温度为550580；第二段温度为400430，第三段温度为250270。4根据权利要求2或3所述的电缆用8030铝合金杆的制备

5、方法，其特征在于所述连铸连轧系统的连铸单元中，铸造成型的横截面为20002300MM2。5根据权利要求2或3所述的电缆用8030铝合金杆的制备方法，其特征在于所述连铸连轧系统的连轧单元中，轧制成的铝合金杆的直径为995MM。6根据权利要求3所述的电缆用8030铝合金杆的制备方法，其特征在于所述连铸连轧系统的连铸单元中，三段铸造的停留时间分别为530秒。7根据权利要求3所述的电缆用8030铝合金杆的制备方法，其特征在于所述连铸连轧系统的连铸单元和连轧单元之间增加一段连续热处理单元；所述热处理单元的温度为350380，停留时间为530秒。权利要求书CN104195379A1/8页4一种电缆用803

6、0铝合金杆及其制备方法技术领域0001本发明涉及电缆导体加工技术领域，尤其是涉及一种制备铝合金杆材的方法。背景技术0002合金导体是在纯铝中添加稀土、镁、铜、铁等元素，经过合金工艺形成的新兴导体材料。主要材料是稀土和AA8000（ALMGCUFE铝镁铜铁合金）导体材料，是一种用在配电线路上的软质铝合金。其中铜可以增加合金在高温时候的电阻稳定性；铁使得导体的抗蠕变性与压紧性提高了280，避免了由于蠕变引起的松弛问题；镁在同样的界面压力下，能够提高接触点而具有更高的抗拉强度；稀土可以提高合金的机械性能，增加合金的导电性能，提高抗电化腐蚀能力。0003铝合金材料具有比纯铝更优良的性能，并且其性能与铜

7、导体基本相同，完全可以取代铜导体，除导体材料之外，合金电缆还拥有很多铜缆不具备的优势1、低反弹反弹性能比铜缆少40，在室温条件下，将铜缆与合金电缆弯曲90度，应力释放后，合金电缆反弹角度为铜缆的60，在工厂设施中，为设计和施工提供了极大的便利和节省大量的安装费用。2、高柔韧性铝合金导体由于其中所添加的成分镁使其柔韧性大幅提高，柔韧性越好，能承受的扭转次数就越多，发生断裂的可能性就大幅降低，在工厂设施相对狭小的空间中，为安全和和施工提供了保证。3、易弯曲铜缆安装的弯曲半径为1020倍外径，而铝合金电缆最小可为7倍外径，更容易进行安装，在工厂设施中，能降低项目的规划预算，同时也为设计和施工提供了极

8、大的便利；4、重量轻相同选型铝合金电缆的重量仅为铜缆的3040，在工厂设施中，不仅能大大减轻安装负荷，提高安装的效率，更重要的是可以大量节省安装桥架的数量和成本。5、耐腐蚀铝合金导体表面会形成薄而致密的氧化层，而这保护层特别耐受各种形式的腐蚀。0004目前制备铝合金导体的方法一般是先通过熔炼和铸造制备成较粗的铝合金杆材，然后根据需要将杆材拉丝成各种直径不同的铝合金细丝，然后将铝合金细丝绞合成铝合金导体。这样做的好处是铝合金杆材直径可达910MM。相比于直径为13MM的铝合金细丝容易铸造的多，而且便于保存。制成铝合金杆材后可以任意拉成各种直径的细丝，在加工方面是很方便的。0005但是这样做也有很

9、多问题。将910MM的杆材拉成13MM的细丝时，容易拉断，拉断后就要接头，接头处的电阻变大，导致成为电缆后影响使用；同时也容易拉的细丝直径不均匀，影响电流的分布。拉成细丝后，由于晶体结构的改变，使得细丝的物理性质与杆材的相差很大，因此即使杆材的性能符合生产要求，拉成细丝后也不一定能符合各项要求指标。发明内容0006针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种电缆用8030铝合金杆及其制备方法。本方法制备得到的铝合金杆便于拉丝，不易断裂，拉成的丝直径分布均匀，导电性、延展性、抗蠕变性等物理性能优越。说明书CN104195379A2/8页50007本发明的技术方案如下一种电缆用8030铝合金杆，

10、每吨铝合金杆包括如下原料硅06KG；铁6573KG；铜12KG；锰003KG；镁004KG；铬002KG；锌01KG；钛008KG；硼001005KG；镓03KG；钠009KG；钒005KG；余量为铝。0008一种本电缆用8030铝合金杆的制备方法，具体步骤如下将各原料投入熔炼炉中冶炼成金属溶液，将金属熔液倒入保温炉中搅拌均匀，然后再进入连铸连轧系统中进行铸造和轧制，得到铝合金杆。0009另一种本电缆用8030铝合金杆的制备方法，具体步骤如下（1）将各原料成分熔炼成液体，然后按照下列方法分为两组，每组原料各自在容器内混合均匀第一组熔液硅06KG；镁004KG；铬002KG；锌01KG；钠009

11、KG；镓01KG；钛005KG；铜051KG；铁3543KG；所需铝量全部的3545；第二组熔液锰003KG；硼001005KG；钒005KG；镓02KG；钛003KG；铜051KG；说明书CN104195379A3/8页6铁34KG；所需铝量全部的6555；（2）将盛装第一组熔液和第二组熔液的容器的出口竖直排列，使第一熔液的出口位于第二熔液的出口正下方，同时将两组熔液导出到同一条导液槽内，其中第一熔液铺在第二熔液的下方；（3）两组熔液叠成两层在导液槽中流动，导液槽末端连接连铸连轧系统，两组熔液进入该系统进行连铸连轧，得到铝合金杆；所述连铸连轧系统的连铸单元中，铸造成型过程分为三段，第一段温度

12、为550580；第二段温度为400430，第三段温度为250270。0010第一、二种方法中，所述连铸连轧系统的连铸单元中，铸造成型的横截面为20002300MM2。所述连铸连轧系统的连轧单元中，轧制成的铝合金杆的直径为995MM。0011第二种方法中，所述连连铸连轧系统的连铸单元中，三段铸造的停留时间分别为530秒。所述连连铸连轧系统的连铸单元和连轧单元之间增加一段连续热处理单元；所述热处理单元的温度为350380，停留时间为530秒。0012本发明有益的技术效果在于传统的电缆用铝合金杆的制造方法是连铸连轧将铝合金熔液流入铸模时，向铸模喷冷却介质，使铝合金熔液在几秒钟甚至更短的时间内凝固成铸

13、锭，随后铸锭直接进入轧机内轧制成截面为圆形的长丝并盘到线轴上。0013这种铸造工艺在本质上对铝合金的原料是一种淬火。铝合金还是液态时，即使通过搅拌使各种添加的微量元素均匀分布在铝合金溶剂中，但是在快速冷却凝固的过程中，各种元素之间、元素与铝原子之间没有得到充分的时间进行融合、组成固定的晶体结构或者固溶体结构，而是形成粗大的晶核，添加元素大部分被急速的以原子为单位凝固在铝金属铸锭中，并且各原子的分别是杂乱无章的。这时的铸锭不能充分利用各元素原本可以形成强化相、晶体结构、固溶体等结构从而得到良好的强度、硬度、韧性、耐磨性等。0014在后续的轧制过程中，由于剧烈的外力作用，使得元素之间仍然无法形成良

14、好的晶体排布。因此在从铝合金杆拉制成铝合金细丝时，还需要进行均匀化处理、时效处理、退火处理等，才能形成良好的铝合金晶体结构，得到电缆导体需要的各项性能。不过这种方法不仅浪费时间和能源，而且对铝合金导体的内部晶体排布的重新组合不能达到理想情况，也就是对添加的各种微量元素的利用率不高，得到的综合性能仍然不是很理想。0015本发明针对上述缺点，采用添加元素共融的方法混合原料，在铸造过程中采用了类似退火的降温方法，将缓慢降温和快速连续铸造的工艺参数进行了调配，使其达到最好的技术效果和最短的处理时间。最终得到的铝合金杆本身即具有良好的物理性能，在拉丝成铝合金导体时，不需要额外进行热处理。附图说明0016

15、图1为本发明实施例1制备得到的铝合金杆的蠕变曲线图。具体实施方式0017实施例1说明书CN104195379A4/8页7每吨本电缆用铝合金杆的原料如下硅06KG；铁73KG；铜2KG；锰003KG；镁004KG；铬002KG；锌01KG；钛008KG；硼005KG；镓03KG；钠009KG；钒005KG；余量为铝。0018将各原料投入熔炼炉中冶炼成金属溶液，将金属熔液倒入保温炉中搅拌均匀，然后再进入连铸连轧系统中进行铸造和轧制，得到铝合金杆。轧制成的铝合金杆的直径为95MM。0019实施例2每吨本电缆用铝合金杆的原料如下硅06KG；铁73KG；铜2KG；锰003KG；镁004KG；铬002KG

16、；锌01KG；钛008KG；硼005KG；镓03KG；钠009KG；钒005KG；余量为铝。0020本电缆用铝合金杆的制备方法如下（1）将各原料成分熔炼成液体，然后按照下列方法分为两组，每组原料各自在容器内混合均匀第一组熔液硅06KG；镁004KG；铬002KG；说明书CN104195379A5/8页8锌01KG；钠009KG；镓01KG；钛005KG；铜1KG；铁43KG；所需铝量全部的45；第二组熔液锰003KG；硼005KG；钒005KG；镓02KG；钛003KG；铜1KG；铁3KG；所需铝量全部的55；（2）将盛装第一组熔液和第二组熔液的容器的出口竖直排列，使第一熔液的出口位于第二熔液

17、的出口正下方，同时将两组熔液导出到同一条导液槽内，其中第一熔液铺在第二熔液的下方；（3）两组熔液叠成两层在导液槽中流动，导液槽末端连接连铸连轧系统，两组熔液进入该系统进行连铸连轧。铸造成型的横截面为20002300MM2，铸造成型过程分为三段，第一段温度为550，停留时间为15秒；第二段温度为400，停留时间为20秒；第三段温度为250，停留时间为15秒。铸锭进入连轧系统，轧制成的铝合金杆的直径为95MM。0021实施例3每吨本电缆用铝合金杆的原料如下硅06KG；铁65KG；铜1KG；锰003KG；镁004KG；铬002KG；锌01KG；钛008KG；硼001KG；镓03KG；钠009KG；钒

18、005KG；余量为铝。0022本电缆用铝合金杆的制备方法如下说明书CN104195379A6/8页9（1）将各原料成分熔炼成液体，然后按照下列方法分为两组，每组原料各自在容器内混合均匀第一组熔液硅06KG；镁004KG；铬002KG；锌01KG；钠009KG；镓01KG；钛005KG；铜05KG；铁35KG；所需铝量全部的35；第二组熔液锰003KG；硼001KG；钒005KG；镓02KG；钛003KG；铜05KG；铁3KG；所需铝量全部的65；（2）将盛装第一组熔液和第二组熔液的容器的出口竖直排列，使第一熔液的出口位于第二熔液的出口正下方，同时将两组熔液导出到同一条导液槽内，其中第一熔液铺在

19、第二熔液的下方；（3）两组熔液叠成两层在导液槽中流动，导液槽末端连接连铸连轧系统，两组熔液进入该系统进行连铸连轧。铸造成型的横截面为2300MM2，铸造成型过程分为三段，第一段温度为580，停留时间为5秒；第二段温度为430，停留时间为5秒；第三段温度为270，停留时间为5秒。铸锭进入连轧系统，轧制成的铝合金杆的直径为95MM。0023实施例4每吨本电缆用铝合金杆的原料如下硅06KG；铁7KG；铜15KG；锰003KG；镁004KG；铬002KG；锌01KG；钛008KG；说明书CN104195379A7/8页10硼002KG；镓03KG；钠009KG；钒005KG；余量为铝。0024本电缆用

20、铝合金杆的制备方法如下（1）将各原料成分熔炼成液体，然后按照下列方法分为两组，每组原料各自在容器内混合均匀第一组熔液硅06KG；镁004KG；铬002KG；锌01KG；钠009KG；镓01KG；钛005KG；铜05KG；铁35KG；所需铝量全部的50；第二组熔液锰003KG；硼002KG；钒005KG；镓02KG；钛003KG；铜1KG；铁35KG；所需铝量全部的50；（2）将盛装第一组熔液和第二组熔液的容器的出口竖直排列，使第一熔液的出口位于第二熔液的出口正下方，同时将两组熔液导出到同一条导液槽内，其中第一熔液铺在第二熔液的下方；（3）两组熔液叠成两层在导液槽中流动，导液槽末端连接连铸连轧系

21、统，两组熔液进入该系统进行连铸连轧。铸造成型的横截面为2200MM2，铸造成型过程分为三段，第一段温度为560，停留时间为10秒；第二段温度为420，停留时间为10秒；第三段温度为260，停留时间为10秒。0025（4）连铸连轧系统的连铸单元和连轧单元之间增加一段连续热处理单元；所述热处理单元的温度为360，停留时间为10秒。热处理后的铸锭进入连轧系统，轧制成的铝合金杆的直径为9MM。0026检测例将实施例13制备得到的铝合金杆进行物理性能检测，依据的测试方法说明书CN104195379A108/8页11为GB/T304822007电线电缆电性能试验方法第2部分金属材料电阻率试验；GB/T49

22、0922009裸电线试验方法第2部分尺寸测量；GB/T490932009裸电线试验方法第3部分拉力试验；GB/T168252静力单轴试验机的检验第2部分拉力蠕变试验机施加力的检验。0027其中实施例1所得铝合金杆的蠕变实验如图1所示。图中A41A60表示的是纯电工铝杆，T2表示的铜杆，从图中可以看到，本发明制备得到的铝合金杆的抗压蠕变性能接近铜杆的抗压蠕变性能，可以实现以铝代铜。0028从现有技术中选择两组数据作为对比例。对比例1采用山东力伟新材料有限公司申请的CN201210500104X一种铝合金圆杆制备方法，表2列出的铝合金杆的性能数据；对比例2采用安徽省惠尔电气有限公司申请的CN2011100513460一种稀土铝合金导体及其制备方法，实施例3的铝合金杆的性能数据。本申请实施例1、2和对比例1、2的铝合金杆的性能对比表1所示。0029表1从表1的数据可以看到，本申请制备得到的铝合金杆的性能明显较现有技术更为优异。说明书CN104195379A111/1页12图1说明书附图CN104195379A12