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          河北申博電力線纜廠家
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          來源︰http://www.dmxnykj.com 發布時間︰2017/8/7 8:40:19

          高電導率鋼芯鋁絞線的鋁桿的制造

          隨著國民經濟(尤其是長三角等區域經濟)的快速發展,用電負荷急劇攀升。為了實現電能長距離輸送,廣大電力科技工作者面臨著如何提高輸電線路容量、降低線路損耗的難題。眾所周知,若在一定電壓條件下輸送電能,則輸送的容量越大,線路損耗也就越大。據有關資料報道,我國電網輸電線路每年電能損耗高達傳輸電量的8.0%以上,約有四千億至六千億度電能在線路上因發熱而白白浪費掉。針對傳統導線線損大、電能傳輸效率低、難以節能環保經濟運行的缺點,近年來_電網公司大力倡導開發、推廣應用節能型導線,在眾多節能型導線中尤以高電導率鋼芯鋁絞線的節能 效果_為明顯。因此,本公司積極響應_電網公司的號召,組織力量快速開發了一種具有力學性能好、電導率高、能耗低等特點的高電導率(63%IACS)鋼芯鋁絞線節能導線產品為電網建設服務。

          高電導率(63%IACS)鋼芯鋁絞線開發的關鍵技術主要有以下三方面︰高電導率鋁桿的制造、高電導率硬鋁線的拉制、高電導率硬鋁線的絞制成型。

          高電導率鋁桿的制造

          為了得到高電導率鋁桿,鋁液成分的控制十分關鍵。眾所周知,鋁的純度越高,其導電性能越好。目前,重熔用鋁錠中鋁的純度基本保持在99.80%左右,通過各種措施提純的高品位 的鋁錠可達到99.95%~99.99%,而這種通過提高純度的高品位鋁錠的價格較普通鋁錠要高出50%左右,這使其下游產業難以接受,因此完全通過提高鋁錠的純度來提高鋁桿的電導率雖然能實現但十分不經濟。

          通過對重熔用鋁錠化學分析發現,通常鋁錠中的雜質主要為Fe、Si、Mg、Cu、Ti、V、Cr、Mn等。有資料表明,影響鋁桿強度和電導率的主要元素為Fe、Si、Ti、V、Cr、Mn,由此可以通過控制鋁錠中影響鋁桿電導率的關鍵雜質元素的含量來改善鋁桿的電導率。通過試驗綜合比較,選擇了Al99.85牌號的鋁錠,並對每件鋁錠進行元素光譜抽樣分析,篩選出各成分質量百分比符合要求(WSi≤0.05%、WFe≤0.10%、WAl≥99.85%)的鋁錠用來生產高電導率鋁桿。

          鋁桿連鑄連軋工藝控制

          鋁桿連鑄連軋工藝控制主要包括以下五方面︰鋁液成分的控制、鋁液的精煉與淨化處理的控制、澆鑄溫度和冷卻工藝的控制、高電導率鋁桿軋制的控制、高電導率鋁桿性能的控制。

          在鋁液成分的控制過程中,為了保證爐內鋁液成分能滿足高電導率鋁桿要求,先在熔鋁前對熔煉爐進行_的清爐處理,避免爐內殘余渣物對鋁液造成二次污染。在熔鋁時,對鋁液成分進行取樣分析,並根據分析結果加入適量的B,B與鋁液中的有害雜質Ti、V、Cr、Mn等發生反應,生成硼化物或其去雜化合物,這些生成物在鋁液固溶處理時轉變為析出態而沉澱于爐底,降低鋁液中因有害雜質引起的導體內部晶體畸變。通過加入適量的B還能增加鋁液中結晶核的梳理,細化晶粒。但應注意,B的添加形式一般為鋁硼中間合金錠 AlB3,而鋁硼中間合金錠AlB3也含有雜質,如Fe、Si、Mg等,如果這些雜質含量超標,也會相應使鋁液中的雜質成分提高,因此應嚴格控制鋁硼中間合 金錠AlB3中的雜質成分,即必須確保鋁硼中間合金錠AlB3采用的鋁基體為99.85%鋁錠。同時,多次試驗發現,當B超過一定量時,鋁桿的塑性會降低,因此鋁硼中間合金錠AlB3的添加量必須適度。

          通常爐內鋁液成分質量百分比控制在一定範圍內,即WFe=0.07%~0.12%、WSi≤0.06%、WB=0.010%~0.040%、WV+Cr+Mn+Ti≤0.002%。通過試驗發現,WFe/WSi的比值越。 糧說牡繾杪試叫。  崩礪凵轄齙Fe/WSi>1時Fe、Al、Si才能形成α(Al12Fe3Si2)相為主的形態,從而減少β(Al9Fe2Si2)相造成的鑄錠裂紋,有利于高電導率鋁桿生產的連續性,因此根據實際生產驗證結果將WFe/WSi嚴格控制在1.5~2.0。圖1對比了常規鋁錠與優化處理後高電導率鋁錠的金相,可見經過在鋁液中添加B優化處理,鋁液中形成了AlB2、TiB2相粒子,從而增加了鋁液凝固時的非均勻形核細化組織。


          當鋁液澆鑄冷卻時,鋁液中的氫的溶解度會降低為原來的10%,析出的氫會在鑄坯中造成氣孔、空心等缺陷,使得坯料軋制後存在針眼、縮孔、起皮等缺陷,為了避免此現象,必須對 鋁液進行精煉處理。在鋁液的精煉與淨化處理過程中,應根據實測100g鋁液的含氫量(一般在0.25ml以上)進行工藝控制;待熔煉爐中鋁液溫度降至760~780℃時,將精煉劑(由純淨的KCl、NaCl、NaAlF6組成,按爐料量的0.10%~0.15%)隨著N2自熔煉爐底部注入,精煉劑和N2在熔煉爐內緩慢移動,從里到外、從下而上、不留死角,鋁液翻騰高度控制在50mm以下,使精煉劑和鋁液充分接觸,通過精煉劑和N2的吸附和化學作用把鋁液中的雜質和H2帶出液面,精煉時間控制在25~30min;精煉結束後應靜置3~5min,待氣泡停止冒出液面,再扒出浮渣。

          在澆鑄溫度控制過程中,澆鑄溫度過高,則高電導率鋁桿的晶粒粗大,力學性能降低;澆鑄 溫度過低,則鋁液流動性相對較差,鋁液內的氣體排逸速度慢,如鋁液凝固時不能及時補縮,在鑄坯內易造成縮孔和松疏。理論上,在保證金屬液體流動的前提下,應盡量降低澆鑄溫度,以獲得晶粒度較好的組織。通過試驗發現,在澆鑄過程中應嚴格將保溫爐內鋁液溫度控制在730~750℃,當鋁液溫度降至下限時應及時升溫,當鋁液溫度過高時應通過調整鋁液流量、添加冷料等方法及時降溫;鋁液澆鑄溫度應嚴格控制在690~720℃,並盡量減少液面波動,以獲得較理想的細小、致密的結晶組織,在鑄坯過程中應保持適宜的冷卻強度。通過反復試驗驗證,在結晶鑄坯冷卻工藝控制過程中結晶輪外冷壓力宜為0.05~0.20MPa,結晶輪內冷壓力宜為0.10~0.25MPa,結晶輪側冷壓力宜為0.05~0.15MPa,采用分區冷卻,冷卻水溫度宜低于35℃,應合理調整各區冷卻水壓力。

          在高電導率鋁桿軋制過程中,軋制速度、軋制溫度和乳化液潤滑溫度均對軋制的高電導率鋁桿性能有直接的影響。軋制速度快,則鋁桿抗拉強度低、延伸率高,反之則抗拉強度高、延伸率低,生產中應根據高電導率鋁桿的性能要求調整軋制速度。軋制溫度由鋁錠坯入軋溫度、軋制速度以及乳化液溫度所決定。由于鋁桿經多道次軋制,各道次變形量不同,前後道次的軋制溫度也不一樣,導致各道次軋制變形硬化和再結晶軟化各有差異,因此可通過調整鑄坯時的冷卻水溫度和軋制速度以控制入軋溫度,調整軋制過程中的乳化液溫度和 流量以控制終軋溫度。通過反復試驗驗證,軋制時入軋溫度宜為480~510℃,乳化液溫度宜為30~45℃,終軋溫度宜為280~320℃。

          由于高電導率鋁桿中所含雜質成分有限,在其後續拉絲冷加工變形過程中制得的高電導率硬鋁線抗拉強度提升程度稍低于由普通鋁桿拉制的普通硬鋁線,因此必須對高電導率鋁桿的抗拉強度進行控制。對于拉制不同線徑的高電導率硬鋁線,高電導率鋁桿的抗拉強度控制是不同的,而且鋁桿在成圈過程中應進行適度的冷卻處理,控制單件鋁桿的重量,以確保硬鋁線抗拉強度的均勻性。表1列出了本公司拉制高電導率(63%IACS)硬鋁線所用的高電導率鋁桿的性能指標。


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