本發(fā)明涉及一種鋁合金桿的制造工藝，尤其涉及一種耐熱鋁合金線的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，對電力的需求也急劇增加。送電線路要求向大電流、超高壓方向發(fā)展，這就要求增大導線的輸電容量。隨著我國對輸電電網(wǎng)建設(shè)不斷加強，三峽輸電工程線路的不斷延伸，西電東送，南北互供，全國聯(lián)網(wǎng)，以及對已經(jīng)運行幾十年的老舊線路的改造，國家急需建設(shè)一個能滿足工農(nóng)業(yè)發(fā)展需求的，最可靠、最安全的、節(jié)約型電網(wǎng)。在增容改造工程中，若重建整條線路要進行土地征用、通道砍伐，這樣會導致費用投資過大，建設(shè)工期長、線踐走廊緊張。
現(xiàn)有輸電線路的增容有兩種方法：一是加大導線截面；二是采用耐熱導線。加大導線截面要求加強現(xiàn)有鐵塔，而采用耐熱導線則無須加強現(xiàn)有鐵塔。以耐熱鋁合金材料為導電層加上鋁包鋼芯結(jié)構(gòu)作為提高載流量的導線，具有較好的市場前景。
鋁合金是工業(yè)中使用最廣泛的有色金屬材料之一，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業(yè)中已有大量應(yīng)用。隨著科學技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展，鋁合金的需求日益增多，鋁合金的研究也隨之深入。鋁合金的廣泛應(yīng)用促進了鋁合金在電力行業(yè)的發(fā)展，同時電力行業(yè)的發(fā)展有促進了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域。
耐熱鋁合金可使導線的工作溫度從70℃提高到150℃，載流量也相應(yīng)提高了0.6倍。耐熱鋁合金導線的導線弧垂特別小，在線路凈空不足的情況下，使用耐熱鋁合金導線可有效節(jié)約線路凈空，降低線路建設(shè)投資。該導線特別適用于電流漲落較大的區(qū)段。此外線桿不變、需更換線增容的區(qū)段，線路瓶頸段、城市走廊狹窄地區(qū)，季節(jié)性過負荷線路，均適用此線。另外傳輸相同容量的電能，耐熱導線的外徑減小，鐵塔架設(shè)費用相應(yīng)減少，架線方便，可降低建設(shè)費用8%，包括線損在內(nèi)，年度經(jīng)費可降低4%，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種耐熱鋁合金線的制備方法，此制備方法獲得的耐熱鋁合金線金屬組織結(jié)構(gòu)明顯好轉(zhuǎn)，宏觀晶粒度可達6~8級別，抗拉強度達到180~200 MPa。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種耐熱鋁合金線的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、將100份鋁錠投入熔鋁爐熔煉，控制爐內(nèi)鋁液溫度≤760℃；
步驟二、將熔煉好的鋁液轉(zhuǎn)注到保溫爐，制保溫爐鋁液溫度在740±10℃時，在鋁液添加硅0.04~0.06份、鐵1~1.3份、銅0.18~0.28份、稀土元素0.08~0.1份、硼0.015~0.03份、鈦0.01~0.02份、鈹0.01~0.02份，攪拌30分鐘，使鋁液成分充分均勻，所述稀土元素由鑭、鈰和鈧組成，且此鑭、鈰和鈧按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素；
步驟三、在鋁液溫度達到750±10℃時用高純氮氣作載體，將高效噴粉精煉劑通入保溫爐內(nèi)熔體中進行精煉，達到鋁液除氣、除雜等凈化處理；該步驟中精煉時控制氮氣的壓力，氮氣壓力控制在10~15KPa；
步驟四、將經(jīng)過步驟三的鋁合金液靜置5~10分鐘，打開保溫爐扒渣門將浮在鋁合金液表面上的鋁渣清理干凈；
步驟五、在鋁合金液溫度達到740±10℃時，出爐，鋁合金液從保溫爐出來經(jīng)過流槽進入在線除氣裝置和過濾裝置，進行爐外精煉，再次除氣除渣；
步驟六、將經(jīng)步驟五獲得的潔凈后鋁合金液進行連續(xù)澆鑄，澆鑄溫度控制在690~700℃，采用水平澆鑄方式進行澆鑄獲得鑄造后鑄坯；
步驟七、對步驟六制得的鑄造后鑄坯進行校直、加熱，控制進軋前鑄坯溫度保持在520-540℃，使鋁合金桿終軋溫度≤300℃；
步驟八、用水或稀乳化液對軋機出來的鋁合金桿進行快速冷卻處理，并控制鋁桿表面溫度≤70℃；
步驟九、在鋁桿進入收線框前，用壓縮空氣將鋁桿表面的水吹干，保持鋁桿的潔凈和干燥后。
上述技術(shù)方案中進一步改進的技術(shù)方案如下：
上述方案中，所述步驟九干燥后再自然冷卻。
由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：
1. 本發(fā)明耐熱鋁合金線的制備方法，其采用含有由鑭、鈰和鈧組成的稀土元素在指定范圍內(nèi)鐵和稀土的協(xié)同作用,可以提高合金桿的延展性、優(yōu)化鋁液體成分，細化晶粒、去渣、增加耐腐蝕性能，去除鋁合金中的氣體和有害雜質(zhì)，減少鋁合金的裂紋源，從而提高鋁合金的強度，改善加工性能，還能改善鋁合金的耐熱性、可塑性及可鍛性，提高硬度、增加強度和韌性；其次，所述鑭、鈰和鈧按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素與硼協(xié)同作用，使得產(chǎn)品在澆鑄過程中提高鋁的流動性，減小鋁中其他元素的不利影響，形成核質(zhì)點，從而形成非自發(fā)形核，起到細化晶粒的作用，宏觀晶粒度在可以達到5-6級。添加的硼元素在一定范圍內(nèi)，和上述鋁能合理搭配，能夠降低電阻率6-10%；再次，鈦元素：由于鋁基體中存在上述有益元素后，再加入鈦元素，可以在金屬晶粒組織中起到明顯作用，將鈦元素控制在本發(fā)明的范圍內(nèi)，宏觀晶粒度達到6-8級。
2. 本發(fā)明耐熱鋁合金線的制備方法，通過對熔煉、精煉、鑄造、軋制等工藝的控制，制出抗拉強度、導電率都符合標準要求的鋁合金桿，此種鋁桿經(jīng)24小時自然冷卻后，可直接進入拉絲機，按常規(guī)拉絲工藝進行拉拔，由此得到的鋁合金線其抗拉強度達到200MPa。與傳統(tǒng)的鋁桿或?qū)w退火處理工藝相比，通過本發(fā)明所提供的方法制得的鋁合金桿性能穩(wěn)定，使用這些鋁桿拉拔出來的鋁合金線同樣性能穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率≥90。由于減掉了退火處理工序，省卻了熱處理工藝帶來的能耗和生產(chǎn)時間，因此在完全滿足對鋁合金線使用要求的前提下，大大提高了鋁合金線的生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本。根據(jù)本方案所生產(chǎn)的鋁合金桿，制造的鋁合金桿將廣泛的用于鋁合金線路，將為目前存在的情況進行大幅度改善。將合金元素控制在本方案中的質(zhì)量百分比，將解決原來出現(xiàn)的問題。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述：
實施例1：一種耐熱鋁合金線的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、將100份鋁錠投入熔鋁爐熔煉，控制爐內(nèi)鋁液溫度≤760℃；
步驟二、將熔煉好的鋁液轉(zhuǎn)注到保溫爐，制保溫爐鋁液溫度在740±10℃時，在鋁液添加硅0.04份、鐵1.1份、銅0.2份、稀土元素0.1份、硼0.02份、鈦0.012份、鈹0.012份，攪拌30分鐘，使鋁液成分充分均勻，所述稀土元素由鑭、鈰和鈧組成，且此鑭、鈰和鈧按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素；
步驟三、在鋁液溫度達到750±10℃時用高純氮氣作載體，將高效噴粉精煉劑通入保溫爐內(nèi)熔體中進行精煉，達到鋁液除氣、除雜等凈化處理；
步驟四、將經(jīng)過步驟三的鋁合金液靜置5~10分鐘，打開保溫爐扒渣門將浮在鋁合金液表面上的鋁渣清理干凈；
步驟五、在鋁合金液溫度達到740±10℃時，出爐，鋁合金液從保溫爐出來經(jīng)過流槽進入在線除氣裝置和過濾裝置，進行爐外精煉，再次除氣除渣；
步驟六、將經(jīng)步驟五獲得的潔凈后鋁合金液進行連續(xù)澆鑄，澆鑄溫度控制在690~700℃，采用水平澆鑄方式進行澆鑄獲得鑄造后鑄坯；
步驟七、對步驟六制得的鑄造后鑄坯進行校直、加熱，控制進軋前鑄坯溫度保持在520-540℃，使鋁合金桿終軋溫度≤300℃；
步驟八、用水或稀乳化液對軋機出來的鋁合金桿進行快速冷卻處理，并控制鋁桿表面溫度≤70℃；
步驟九、在鋁桿進入收線框前，用壓縮空氣將鋁桿表面的水吹干，保持鋁桿的潔凈和干燥后，再自然冷卻。
實施例2：一種耐熱鋁合金線的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、將100份鋁錠投入熔鋁爐熔煉，控制爐內(nèi)鋁液溫度≤760℃；
步驟二、將熔煉好的鋁液轉(zhuǎn)注到保溫爐，制保溫爐鋁液溫度在740±10℃時，在鋁液添加硅0.045份、鐵1份、銅0.25份、稀土元素0.085份、硼0.018份、鈦0.02份、鈹0.02份，攪拌30分鐘，使鋁液成分充分均勻，所述稀土元素由鑭、鈰和鈧組成，且此鑭、鈰和鈧按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素；
步驟三、在鋁液溫度達到750±10℃時用高純氮氣作載體，將高效噴粉精煉劑通入保溫爐內(nèi)熔體中進行精煉，達到鋁液除氣、除雜等凈化處理；
步驟四、將經(jīng)過步驟三的鋁合金液靜置5~10分鐘，打開保溫爐扒渣門將浮在鋁合金液表面上的鋁渣清理干凈；
步驟五、在鋁合金液溫度達到740±10℃時，出爐，鋁合金液從保溫爐出來經(jīng)過流槽進入在線除氣裝置和過濾裝置，進行爐外精煉，再次除氣除渣；
步驟六、將經(jīng)步驟五獲得的潔凈后鋁合金液進行連續(xù)澆鑄，澆鑄溫度控制在690~700℃，采用水平澆鑄方式進行澆鑄獲得鑄造后鑄坯；
步驟七、對步驟六制得的鑄造后鑄坯進行校直、加熱，控制進軋前鑄坯溫度保持在520-540℃，使鋁合金桿終軋溫度≤300℃；
步驟八、用水或稀乳化液對軋機出來的鋁合金桿進行快速冷卻處理，并控制鋁桿表面溫度≤70℃；
步驟九、在鋁桿進入收線框前，用壓縮空氣將鋁桿表面的水吹干，保持鋁桿的潔凈和干燥后，再自然冷卻。
上述步驟五除氣除渣后再在鋁合金澆鑄流槽內(nèi)的鋁熔體中通過喂絲機加入Al-Ti-B絲。
實施例3：一種耐熱鋁合金線的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、將100份鋁錠投入熔鋁爐熔煉，控制爐內(nèi)鋁液溫度≤760℃；
步驟二、將熔煉好的鋁液轉(zhuǎn)注到保溫爐，制保溫爐鋁液溫度在740±10℃時，在鋁液添加硅0.06份、鐵1.2份、銅0.22份、稀土元素0.09份、硼0.025份、鈦0.018份、鈹0.018份，攪拌30分鐘，使鋁液成分充分均勻，所述稀土元素由鑭、鈰和鈧組成，且此鑭、鈰和鈧按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素；
步驟三、在鋁液溫度達到750±10℃時用高純氮氣作載體，將高效噴粉精煉劑通入保溫爐內(nèi)熔體中進行精煉，達到鋁液除氣、除雜等凈化處理；
步驟四、將經(jīng)過步驟三的鋁合金液靜置5~10分鐘，打開保溫爐扒渣門將浮在鋁合金液表面上的鋁渣清理干凈；
步驟五、在鋁合金液溫度達到740±10℃時，出爐，鋁合金液從保溫爐出來經(jīng)過流槽進入在線除氣裝置和過濾裝置，進行爐外精煉，再次除氣除渣；
步驟六、將經(jīng)步驟五獲得的潔凈后鋁合金液進行連續(xù)澆鑄，澆鑄溫度控制在690~700℃，采用水平澆鑄方式進行澆鑄獲得鑄造后鑄坯；
步驟七、對步驟六制得的鑄造后鑄坯進行校直、加熱，控制進軋前鑄坯溫度保持在520-540℃，使鋁合金桿終軋溫度≤300℃；
步驟八、用水或稀乳化液對軋機出來的鋁合金桿進行快速冷卻處理，并控制鋁桿表面溫度≤70℃；
步驟九、在鋁桿進入收線框前，用壓縮空氣將鋁桿表面的水吹干，保持鋁桿的潔凈和干燥后，再自然冷卻。
上述步驟三中精煉時控制精煉劑吹入的速度和氮氣的壓力，使精煉時間控制在20~30分鐘，氮氣壓力控制在10~15KPa。
采用上述制備方法獲得的耐熱鋁合金線時，其配方中含有由鑭、鈰和鈧組成的稀土元素在指定范圍內(nèi)鐵和稀土的協(xié)同作用,可以提高合金桿的延展性、優(yōu)化鋁液體成分，細化晶粒、去渣、增加耐腐蝕性能。去除鋁合金中的氣體和有害雜質(zhì)，減少鋁合金的裂紋源，從而提高鋁合金的強度，改善加工性能，還能改善鋁合金的耐熱性、可塑性及可鍛性，提高硬度、增加強度和韌性；其次，所述鑭、鈰和鈧按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素與硼協(xié)同作用，使得產(chǎn)品在澆鑄過程中提高鋁的流動性，減小鋁中其他元素的不利影響，形成核質(zhì)點，從而形成非自發(fā)形核，起到細化晶粒的作用，宏觀晶粒度在可以達到5-6級。添加的硼元素在一定范圍內(nèi)，和上述鋁能合理搭配，能夠降低電阻率6-10%；再次，鈦元素：由于鋁基體中存在上述有益元素后，再加入鈦元素，可以在金屬晶粒組織中起到明顯作用，將鈦元素控制在本發(fā)明的范圍內(nèi)，宏觀晶粒度達到6-8級。
上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。