导电率60%iacs中强度铝合金线及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种导电率60%IACS中强度铝合金线及其制造方法，属于合金制造【技术领域】。合金元素重量百分比计配方比例：铁0.16%-0.22%，硅0.24%-0.30%，镁0.40%-0.48%，硼0.01%-0.02%，稀土元素0.08%-0.15%，其余为铝。其经过材料选择、铝液熔炼、铝液成分调整、净化处理、扒渣、保温静置、除气处理、保温过滤、浇铸结晶、铝杆轧制、拉拔、时效等工艺处理得到产品导电率≥60%IACS，抗拉强度≥230MPa的中强度铝合金线。利用该铝合金生产的电线电缆，可继续使用传统的施工工艺架设；在线路运行过程中，降低线路损耗，节省施工费用，具有显著的经济效益和社会效益。
【专利说明】导电率60%IACS中强度铝合金线及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种导电率60%IACS中强度铝合金线及其制造方法，具体地说是一种涉及中强度高导电率铝合金电导体及其制造技术，属于合金制造【技术领域】。
【背景技术】
[0002]铝合金导线的开发、应用已有80多年的历史。自从1898年美国正式使用纯铝线做架空绞线和1921年出现Aldrey铝合金以来，铝作为导体在电气工业中被大量应用。世界上日本、法国、澳大利亚等都在大量开发应用中强度铝合金线，其多半为非热处理型铝合金，主要优点是生产工艺简便，成本低，导电率较好(58.5-59%IACS)，强度为24(T255MPa。延伸率1.5^3.0%。近年来我国在电力建设中贯彻采用“两型三新”产品与技术，中强度全铝合金绞线得以应用。但目前我国大量使用的中强度铝合金线种LHA3，铝合金导电率分别为58.5%IACS，强度在 230~250MPa。
[0003]中国专利CN102041418A公布了一种制造57%导电率的中强度铝合金线方法，尽管强度大于245MPa，但其导电率仅为57% IACS。与普通硬铝61% IACS有较大的差距，若在线路中推广应用，势必导致输电线路较大的电能损耗。
[0004]中国专利CN201110030978.9公布了一种制造59%导电率的中强度铝合金线方法，引入0.02、.04%铜元素，限制导电率的进一步提升；工艺处理中热处理温度较高200^2200C，需要较大的能耗 。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于开发一种能导电率60%IACS以上、工艺宽容性更好的中强度铝合金线；本发明的另一目的是提供该铝合金线的制备方法。
[0006]按照本发明提供的技术方案，一种导电率60%IACS中强度铝合金线，按重量百分比计配方比例如下:铁 0.16%-0.22%，硅 0.24%-0.30%，镁 0.40%-0.48%，硼 0.01%-0.02%，稀土元素0.08%-0.15%，其余为铝。
[0007]所述铝合金线直径≤4.0mm,抗拉强度≤230MPa ；4.0 >直径≤3.0mm,抗拉强度≤240MPa ;单线直径< 3.0_，抗拉强度≤250MPa ;导电率≤60%IACS ;延伸率≤3.5%。
[0008]所述稀土元素主要为铈和镧，其中铈0.036%-0.085%,镧0.023%_0.052%,其量为其它混合稀土元素。
[0009]导电率60%IACS中强度铝合金线，步骤如下:
(I)材料选择:按重量百分比计:
a、铝锭:由铝锭熔炼而成的铝液中保证Si( 0.16% ；Fe ( 0.22% ；Cu ( 0.01% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它杂质含量≤0.03% ;其余为铝；
b、铝铁合金:Fe5% ；Si ^ 0.2% ；Cu ( 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤(λ 1% ;其它杂质含量(0.03% ;其余为铝；
C、铝硅合金:Si 10% ；Fe ( 0.2% ；Cu ( 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤(λ 1% ;其它杂质含量(0.03% ;其余为铝；
d、铝硼合金:B3% ；Si ( 0.2% ；Fe ( 0.4% ；Cu ( 0.1% ;其他余每钟杂质含量≥0.03% ；其余为铝；
e、稀土铝合金:Re10% ；Si ( 0.2% ；Fe ( 0.25% ；Cu ( 0.01% ;其它杂质含量≥ 0.03% ；其余为铝；其中稀土合金为富铈稀土，稀土元素含量中Ce ^ 45%，La ^ 20% ；
f、镁锭:Si( 0.005% ；Fe ( 0.004% ；Cu ( 0.003% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它杂质含量< 0.03% ;其余为镁；
(2)铝液熔炼:按重量份计:取步骤(1)选择的铝锭95.5-96.5份、铝铁合金0.06-0.15份、铝硅合金1.25-1.54份、稀土铝合金0.7-1.54份，均匀加入熔铝炉中进行熔化；铝硼合金0.35%-0.45%，从熔铝炉至保温炉淌槽内连续均匀加入；
铝液熔化结束，将保温炉中的铝液温度控制在730-750°C，当铝液温度稳定730-750°C时加镁锭0.41-0.50份；
(3)铝液成分调整:按重量百分比计:用直读光谱仪对铝液进行快速炉前分析，予以监测和调整各元素含量，确保整炉铝液成分均匀，各元素的含量得到控制:铁0.16%-0.22%，硅 0.24%-0.30%，镁 0.40%-0.48%，硼 0.01%-0.02%，稀土元素 0.08%-0.15%，其余为铝；
(4)净化处理:将步骤(3)所得铝液温度升温至730-750°C、立即对铝液进行精炼处理；用高纯氮气为载体，用不锈钢管往保温炉底部铝液中吹入用量为炉料总量0.1-0.5%的精炼剂，控制氮 气流量，让铝液微微沸腾为度；所述氮气流速为0.7-lm3/h，充氮气时间为5-10min ；
(5)扒渣:铝液进行净化处理结束后，控制温度在720-750°C，静置5-10min，让铝渣漂浮致铝液表面，打开扒渣门，用扒渣器将液面表面的浮渣扒去，扒渣时由内到外、扒到炉门口内斜坡时稍作停留，让带出的铝液回流入炉内，然后将渣扒出炉外；
(6)保温静置:在上述各工序完成后，对铝溶液进行保温静置处理，静置保温的温度为730-7500C，时间> 20min,静置保温时不得在搅拌铝合金溶液；控制保温炉倾斜速度，使与浇铸速度相匹配，避免忽快、忽慢；
(7)除气处理:铝液从保温炉经淌槽进入除气箱，除气箱传动系统带动石墨转子作旋转运动，使用氮/氩气经由转子杆、喷头吹入铝液；高速旋转的石墨转子把进入铝液的氮/氩气打散形成很多小气泡，使其分散在金属液中，同时旋转的转子也促使铝熔体内的氢、非金属夹杂物扩散，使之与气泡接触，气泡在熔体中靠气体分压差和表面吸附原理，吸收熔体中的氢，吸附氧化夹渣，并随气泡上升而被带出熔体表面，使铝液得以净化；
(8)保温过滤:步骤(7)所得铝液从除气箱中流出，经淌槽进入保温过滤装置，铝液经过陶瓷纤维过滤板过滤，滤除30 μ m以上渣核；
(9)浇铸结晶:铝液流入结晶轮启动连轧机进行水平浇铸，浇铸温度为690-710°C，水平浇铸机配置水平组合浇堡及水平浇嘴，避免涡流提高铸胚质量，铝液经结晶轮浇铸再冷却成招合金锭；
(10)铝杆轧制:步骤(9)铸锭成型的铝合金锭通过中频加热器，将铝合金锭的进轧温度控制在480-530°C的范围内；铝合金杆的出轧温度在300°C以上，轧制成型的铝合金杆要立即进行淬火处理；
(11)铝杆处理:a、绕杆收线:对轧制后的铝杆通过绕杆装置绕杆收线；
b、强化处理:对其进行时效处理轧制的铝合金杆进行热强化处理，温度控制在150-180°C，时效时间4-6小时取出；
C、铝线拉拨:将经强化处理的铝合金杆强度在拉制道次配模中拉拨，延伸率控制在
1.2-1.32之间，根据不同的线径进行合理配模；
d、时效处理:拉制的铝合金线进行时效强化，时效温度160-190°C，时效时间5-8小时，即得到产品导电率60%IACS中强度铝合金线。
[0010]所述高纯氮气的含氮率为99.99%及以上。
[0011]步骤(4)所述精炼剂配方按重量份计如下:18-22份的氟化钙、32-36份的氯化钾、8-12份的六氯甲烷、5-6份的氟硼酸钾、12-16份的氟化镁、10-15份的木炭粉混合而成。
[0012]步骤(8)所述陶瓷纤维过滤板为40pp陶瓷过滤板。
[0013]步骤(2)中，当铝锭的熔炼结束时，铝硼合金仍未溶解完，则余下的用加料铲均匀的投入铝液的中心和四角，待熔化后均匀搅拌。
[0014]步骤(2)中，加入镁锭时，将镁锭应切割成小块，分4-8批放入钟罩中，在炉内稍加预热后迅速将钟罩压入铝液中，然后前后左右做“米”字型移动，直至镁锭小块完全熔化。分批加镁锭时要注意保温炉内各位置加镁量的均匀，同时还要注意钟罩不要拖着炉底移动、要在稍高炉底铝液处移动，以防拖坏炉底，更不能在铝液的上部移动以防镁锭烧损。
[0015]本申请所述的其 余杂质是指在铝锭、铝铁中间合金、铝硅中间合金、铝硼中间合金、铝镱稀土中间合金及镁锭中不可避免的杂质。
[0016]本发明的铝合金线添加为富铈稀土，可以细化晶粒，提高抗拉强度，改善铝合金线的导电性能，可制得直径≥4.0mm，抗拉强度≥230MPa ;4.0 >直径≥3.0mm，抗拉强度≥240MPa ;单线直径< 3.0mm，抗拉强度≥250MPa，导电率≥60%IACS，延伸率≥3.5%的中强度铝合金线。
[0017]将铝合金锭的进轧温度控制在480_530°C的范围内，确保各合金元素的在铝中具有较高的溶解度。
[0018]轧制成型的铝合金杆要立即进行淬火处理，提高各元素在铝中的固溶度。
[0019]本发明的有益效果:本发明与现有技术相比，在控制铁、硅、镁合金元素的基础上，添加稀土元素优化，可细化晶粒，减少二次枝晶间距，同时可减少铝合金的气体和夹杂，并使夹杂相趋于球化；稀土元加入的可促进Mg5Si6、Mg2Si等合金强化相的析出，能进一步提高合金的强度和导电性能。
[0020]本发明生产工艺中经过硼化、精炼，时效等工艺处理，可制得直径≥4.0mm，抗拉强度≥230MPa ；4.0 >直径≥3.0mm，抗拉强度≥240MPa;单线直径< 3.0mm，抗拉强度≥250MPa，导电率≥60%IACS,延伸率≥3.5%的中强度铝合金线。利用该铝合金生产的电线电缆，可继续使用传统的施工工艺架设；在线路运行过程中，降低线路损耗，节省施工费用，具有显著的经济效益和社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明工艺流程图。
[0022]图2本发明设备图。[0023]1、淌槽；2、保温炉；3、熔铝炉；4、除气箱；5、保温过滤箱；6、结晶轮；7、中频加热器；8、轧机；9、绕杆装置。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0025]实施例1
一种导电率60%IACS中强度铝合金线，按重量百分比计配方比例如下:铁0.16%，硅0.24%，镁0.40%,硼0.01%,稀土元素0.08%,其余为铝。
[0026]所述稀土元素主要为铈和镧，其中铈0.036%-0.085%,镧0.023%_0.052%,其量为
其它混合稀土元素。
[0027]导电率60%IACS中强度铝合金线，步骤如下:
(1)材料选择:按重量百分比计:
a、铝锭:选用7 吨牌号 A199.60 的铝锭，S1-0.14% ；Fe 0.18% ；Cu 0.009% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它杂质含量≤0.03% ;其余为铝；
b、铝铁合金:铝铁合金10kg, Fe 5% ；Si 0.17% ；Cu 0.006% ；Ti+Mn+Cr+V 0.025% ;其它杂质含量< 0.03% ;其余为铝；
C、铝硅合金:铝硅合金 105kg, Si 10% ；Fe 0.18% ；Cu 0.004% ；Ti+Mn+Cr+V 0.054% ;其它杂质含量< 0.03% ;其余为铝；
d、铝硼合金:铝硼合金30kg,B 3% ；Si 0.16% ；Fe 0.22% ；Cu 0.01% ;其他余每钟杂质含量< 0.03% ;其余为铝；
e、稀土铝合金:Re10% (Ce_5.2%、La_3.8%、Pr_0.5%、0.52% 为其它混合稀土)；Si0.14% ；Fe 0.22% ；Cu 0.006% ;其它杂质含量≤0.03% ;其余为铝；其中稀土合金为富铈稀土，稀土元素含量中Ce≤45%，La≤20% ；
f、镁锭:牌号Mg99.95 镁锭 33kg, Si 0.0007% ；Fe 0.0015% ；Cu 0.002% ；Ti+Mn+Cr+V0.0001% ;其它杂质含量< 0.03% ;其余为镁；
(2)铝液熔炼:取步骤(1)选择的铝锭、铝铁合金、铝硅合金、稀土铝合金，均匀加入熔铝炉(3)中进行熔化；铝硼合金从熔铝炉(3)至保温炉(2)的淌槽(I)内连续均匀加入；
当铝锭的熔炼结束时，铝硼合金仍未溶解完，则余下的用加料铲均匀的投入铝液的中心和四角，待熔化后均匀搅拌；
铝液熔化结束，将保温炉中的铝液温度控制在735°C，当铝液温度稳定735°C时加镁锭33kg ;将镁锭分4批放入钟罩中，镁锭应切割成小块，在炉内稍加预热后迅速将钟罩压入铝液中，然后前后左右做“米”字型移动，直至镁锭小块完全熔化；分批加镁时要注意保温炉内各位置加镁量的均匀，同时还要注意钟罩不要拖着炉底移动、要在稍高炉底铝液处移动，以防拖坏炉底，更不能在铝液的上部移动以防镁锭烧损。
[0028](3)铝液成分调整:按重量百分比计:用直读光谱仪对铝液进行快速炉前分析，予以监测和调整各元素含量，确保整炉铝液成分均匀，各元素的含量得到控制；从保温炉中部进行取样，进行铝钱分析:Fe 0.187%, Si 0.291%, Mg 0.452%, B 0.017%, Re 0.148%,Ti+Mn+Cr+V 0.023%，其它杂质含量< 0.03%，其余为铝，满足导电率60% IACS中强度铝合金线组分要求。[0029](4)净化处理:将步骤(3)所得铝液温度升温至740°C、立即对铝液进行精炼处理；用高纯氮气为载体，用不锈钢管往保温炉底部铝液中吹入用量为炉料总量12kg的精炼剂，控制氮气流量，让铝液微微沸腾为度；所述氮气流速为0.7mVh,充氮气时间为IOmin ；
(5)扒渣:铝液进行净化处理结束后，控制温度在750°C，静置lOmin，让铝渣漂浮致铝液表面，打开扒渣门，用扒渣器将液面表面的浮渣扒去，扒渣时由内到外、扒到炉门口内斜坡时稍作停留，让带出的铝液回流入炉内，然后将渣扒出炉外；
(6)保温静置:在上述各工序完成后，对铝溶液进行保温静置处理，静置保温的温度为745°C，时间25min，静置保温时不得在搅拌铝合金溶液；控制保温炉倾斜速度，使与浇铸速度相匹配，避免忽快、忽慢；
(7)除气处理:铝液从保温炉经淌槽进入除气箱(4)，除气箱(4)传动系统带动石墨转子作旋转运动，使用氮/氩气经由转子杆、喷头吹入铝液；高速旋转的石墨转子把进入铝液的氮/氩气打散形成很多小气泡，使其分散在金属液中，同时旋转的转子也促使铝熔体内的氢、非金属夹杂物扩散，使之与气泡接触，气泡在熔体中靠气体分压差和表面吸附原理，吸收熔体中的氢，吸附氧化夹渣，并随气泡上升而被带出熔体表面，使铝液得以净化；
(8)保温过滤:步骤(7)所得铝液从除气箱(4)中流出，经淌槽进入保温过滤箱(5)，铝液经过陶瓷纤维过滤板过滤，滤除30 μ m以上渣核；
(9)浇铸结晶:铝液流入结晶轮(6)启动连轧机(8)进行水平浇铸，浇铸温度为690-710°C，水平浇铸机配置水平组合浇堡及水平浇嘴，避免涡流提高铸胚质量，铝液经结晶轮(6)浇铸再冷却成铝合金锭； (10)铝杆轧制:步骤 (9)铸锭成型的铝合金锭通过中频加热器(7)，将铝合金锭的进轧温度控制在510°C ;铝合金杆的出轧温度在360°C，轧制成型的铝合金杆要立即进行淬火处理；
(11)铝杆处理:
a、绕杆收线:对轧制后的铝杆通过绕杆装置(9)绕杆收线；
b、强化处理:对其进行时效处理轧制的铝合金杆进行热强化处理，温度控制在150°C，时效时间6小时取出；铝杆强度达到200MPa，导电率为56.7%IACS。
[0030]C、铝线拉拨:将经强化处理的铝合金杆强度在拉制道次配模中拉拨，在拉丝机上将起成直径为2.50mm,3.22mm和4.53mm的铝合金单线，拉制配模的延伸率控制在1.2-1.3之间。
[0031]d、时效处理:拉制的铝合金线进行时效强化,时效温度160°C,时效时间8小时，即得到产品导电率60%IACS中强度铝合金线。
[0032]所述高纯氮气的含氮率为99.99%及以上。
[0033]步骤(4)所述精炼剂配方按重量份计如下:18份的氟化钙、32份的氯化钾、8份的六氯甲烷、5份的氟硼酸钾、12份的氟化镁、10份的木炭粉混合而成。
[0034]步骤(8)所述陶瓷纤维过滤板为40pp陶瓷过滤板。
[0035]经检测铝合金线性能:直径2.50mm单线:单线强度258~275MPa，导电率60.81~61.11% IACS，伸长率6-8% ;直径3.22mm单线:单线强度245~263MPa，导电率60.76~61.01%IACS,伸长率6.4-7.6% ;直径4.53mm单线:单线强度237~253MPa，导电率60.62~60.95%IACS，伸长率 6-8%ο[0036]实施例2
一种导电率60%IACS中强度铝合金线，按重量百分比计配方比例如下:铁0.22%，硅0.30%,镁0.48%，硼0.02%,稀土元素0.15%，其余为铝。
[0037]所述稀土元素主要为铈和镧，其中铈0.036%-0.085%,镧0.023%_0.052%,其量为
其它混合稀土元素。
[0038]导电率60%IACS中强度铝合金线，步骤如下:
(1)材料选择:按重量百分比计: a、铝锭:7吨牌号A199.70的铝锭，由铝锭熔炼而成的铝液中保证Si 0.08% ；Fe0.15% ；Cu 0.002% ；Ti+Mn+Cr+V 0.015% ;其它杂质含量≤ 0.03% ;其余为铝；
b、铝铁合金:铝铁合金5kg, Fe 5% ；Si 0.17% ；Cu 0.006% ；Ti+Mn+Cr+V 0.023% ;其它杂质含量≤0.03% ;其余为铝；
C、铝硅合金:铝硅合金 105kg, Si 10% ；Fe 0.17% ；Cu 0.004% ；Ti+Mn+Cr+V 0.045% ;其它杂质含量≤0.03% ;其余为铝；
d、铝硼合金:铝硼合金30kg,B 3% ；Si 0.16% ；Fe 0.22% ；Cu 0.01% ;其他余每钟杂质含量≤ 0.03% ;其余为铝；
e、稀土铝合金:稀土合金62kg，Re 10% (Ce 5.2%、La 3.8%、Pr 0.5%、0.52% 为其它混合稀土)；Si 0.0007% ；Fe 0.0015% ；Cu 0.002% ；Ti+Mn+Cr+V 0.0001% 其余为铝；其中稀土合金为富铺稀土，稀土元素含量中Ce≥45%, La≥20% ；
f、镁锭:牌号Mg99.95 镁锭 30kg，Si ≤ 0.005% ；Fe ≤ 0.004% ；Cu ≤ 0.003% ；Ti+Mn+Cr+V ≤ 0.02% ;其它杂质含量≤0.03% ;其余为镁；
(2)铝液熔炼:取步骤(1)选择的铝锭、铝铁合金、铝硅合金、稀土铝合金，均匀加入熔铝炉(3)中进行熔化；铝硼合金从熔铝炉(3)至保温炉(2)的淌槽(I)内连续均匀加入；
当铝锭的熔炼结束时，铝硼合金仍未溶解完，则余下的用加料铲均匀的投入铝液的中心和四角，待熔化后均匀搅拌；
铝液熔化结束，将保温炉中的铝液温度控制在735°C，当铝液温度稳定735°C时加镁锭30kg ;将镁锭分5批放入钟罩中，镁锭应切割成小块，在炉内稍加预热后迅速将钟罩压入铝液中，然后前后左右做“米”字型移动，直至镁锭小块完全熔化；分批加镁时要注意保温炉内各位置加镁量的均匀，同时还要注意钟罩不要拖着炉底移动、要在稍高炉底铝液处移动，以防拖坏炉底，更不能在铝液的上部移动以防镁锭烧损。
[0039](3)铝液成分调整:按重量百分比计:用直读光谱仪对铝液进行快速炉前分析，予以监测和调整各元素含量，确保整炉铝液成分均匀，各元素的含量得到控制；进行铝钱分析:Fe-0.213%, S1-0.292%, Mg-0.476%, B-0.018%, Re-0.0142%, Ti+Mn+Cr+V-0.0181%，其它杂质含量< 0.03%，其余为铝。满足导电率60%IACS中强度铝合金线组分要求。
[0040](4)净化处理:将步骤(3)所得铝液温度升温至740°C、立即对铝液进行精炼处理；用高纯氮气为载体，用为载体用直径18mm的不锈钢管往保温炉(2)底部铝液中吹入用量为12kg的精炼剂，控制氮气流量，让铝液微微沸腾为度；所述氮气流速为lm3/h，充氮气时间为5min ；
(5)扒渣:铝液进行净化处理结束后，控制温度在750°C，静置lOmin，让铝渣漂浮致铝液表面，打开扒渣门，用扒渣器将液面表面的浮渣扒去，扒渣时由内到外、扒到炉门口内斜坡时稍作停留，让带出的铝液回流入炉内，然后将渣扒出炉外；
(6)保温静置:在上述各工序完成后，对铝溶液进行保温静置处理，静置保温的温度为750°C，时间25min，静置保温时不得在搅拌铝合金溶液；控制保温炉倾斜速度，使与浇铸速度相匹配，避免忽快、忽慢；
(7)除气处理:铝液从保温炉(2)经淌槽(1)进入除气箱(4)，除气箱(4)传动系统带动石墨转子作旋转运动，使用氮/氩气经由转子杆、喷头吹入铝液；高速旋转的石墨转子把进入铝液的氮/氩气打散形成很多小气泡，使其分散在金属液中，同时旋转的转子也促使铝熔体内的氢、非金属夹杂物扩散，使之与气泡接触，气泡在熔体中靠气体分压差和表面吸附原理，吸收熔体中的氢，吸附氧化夹渣，并随气泡上升而被带出熔体表面，使铝液得以净化；
(8 )保温过滤:步骤(7 )所得铝液从除气箱(4 )中流出，经淌槽进入保温过滤箱(5 )，铝液经过陶瓷纤维过滤板过滤，滤除30 μ m以上渣核；
(9)浇铸结晶:铝液流入结晶轮(6)启动轧机(8)进行水平浇铸，浇铸温度为700°C，水平浇铸机配置水平组合浇堡及水平浇嘴，避免涡流提高铸胚质量，铝液经结晶轮浇铸再冷却成招合金锭；
(10)铝杆轧制:步骤(9)铸锭成型的铝合金锭通过中频加热器，将铝合金锭的进轧温度控制在510°C的范围内；铝合金杆的出轧温度在360°C，轧制成型的铝合金杆要立即进行淬火处理；
(11)铝杆处理:
a、绕杆收线:对轧制后的铝杆通过绕杆装置(9)绕杆收线；
b、强化处理:对其进行时效处理轧制的铝合金杆进行热强化处理，温度控制在178°C，时效时间4小时取出；铝杆强度达到196MPa，导电率为57.6%IACS。
[0041]C、铝线拉拨:将经强化处理的铝合金杆强度在拉制道次配模中拉拨，在拉丝机上将起成直径为2.50mm,3.22mm和4.53mm的铝合金单线，拉制配模的延伸率控制在1.2-1.3之间。
[0042]d、时效处理:拉制的铝合金线进行时效强化,时效温度187°C,时效时间5小时，即得到产品导电率60%IACS中强度铝合金线。
[0043]所述高纯氮气的含氮率为99.99%及以上。
[0044]步骤(4)所述精炼剂配方按重量份计如下:22份的氟化钙、36份的氯化钾、12份的六氯甲烷、6份的氟硼酸钾、16份的氟化镁、15份的木炭粉混合而成。
[0045]步骤(8)所述陶瓷纤维过滤板为40pp陶瓷过滤板。
[0046]经检测铝合金线性能:直径2.50mm单线:单线强度252~265MPa，导电率60.93~61.22% IACS,伸长率5.6-
7.2% ;直径3.22mm单线:单线强度242~256MPa，导电率60.96~61.24% IACS,伸长率5.4-7.2% ;直径4.53mm单线:单线强度233~245MPa，导电率61.18~61.35% IACS，伸长率 5.0-6.8%。
[0047]实施例3
一种导电率60%IACS中强度铝合金线，按重量百分比计配方比例如下:铁0.19%，硅0.27%，镁0.44%，硼0.015%，稀土元素0.1%，其余为铝。
[0048]所述稀土元素主要为铈和镧，其中铈0.036%-0.085%,镧0.023%_0.052%,其余其它稀土元素。
[0049]导电率60%IACS中强度铝合金线，步骤如下:
(1)材料选择:按重量百分比计:
a、铝锭:由铝锭熔炼而成的铝液中保证Si( 0.16% ；Fe ( 0.22% ；Cu ( 0.01% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它杂质含量≤0.03% ;其余为铝；
b、铝铁合金:Fe5% ；Si ^ 0.2% ；Cu ( 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤(λ 1% ;其它杂质含量(0.03% ;其余为铝；
C、铝硅合金:Si 10% ；Fe ( 0.2% ；Cu ( 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤(λ 1% ;其它杂质含量(0.03% ;其余为铝；
d、铝硼合金:B3% ；Si ( 0.2% ；Fe ( 0.4% ；Cu ( 0.1% ;其他余每钟杂质含量≤0.03% ；其余为铝；
e、稀土铝合金:Re10% ；Si ( 0.2% ；Fe ( 0.25% ；Cu ( 0.01% ;其它杂质含量≤ 0.03% ；其余为铝；其中稀土合金为富铈稀土，稀土元素含量中Ce ^ 45%，La ^ 20% ；
f、镁锭:Si ( 0.005% ；Fe ( 0.004% ；Cu ( 0.003% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它杂质含量< 0.03% ;其余为镁；
(2)铝液熔炼:按重量份计:取步骤(1)选择的铝锭96份、铝铁合金0.1份、铝硅合金1.4份、稀土铝合金1.3份，均匀加入熔铝炉中进行熔化；铝硼合金0.4份从熔铝炉至保温炉淌槽内连续均匀加入；
当铝锭的熔炼结束时，铝硼合金仍未溶解完，则余下的用加料铲均匀的投入铝液的中心和四角，待熔化后均匀搅拌；
铝液熔化结束，将保温炉中的铝液温度控制在740°C，当铝液温度稳定745°C时加镁锭
0.48份；将镁锭分8批放入钟罩中，镁锭应切割成小块，在炉内稍加预热后迅速将钟罩压入铝液中，然后前后左右做“米”字型移动，直至镁锭小块完全熔化；分批加镁时要注意保温炉内各位置加镁量的均匀，同时还要注意钟罩不要拖着炉底移动、要在稍高炉底铝液处移动，以防拖坏炉底，更不能在铝液的上部移动以防镁锭烧损。
[0050](3)铝液成分调整:按重量百分比计:用直读光谱仪对铝液进行快速炉前分析，予以监测和调整各元素含量，确保整炉铝液成分均匀，各元素的含量得到控制:铁0.181%，硅
0.273%，镁 0.441%，硼 0.0152%，稀土元素 0.115%，其余为铝；
(4)净化处理:将步骤(3)所得铝液温度升温至740°C、立即对铝液进行精炼处理；用高纯氮气为载体，用不锈钢管往保温炉底部铝液中吹入用量为炉料总量0.4%的精炼剂，控制氮气流量，让铝液微微沸腾为度；所述氮气流速为0.85m3/h，充氮气时间为8min ；
(5)扒渣:铝液进行净化处理结束后，控制温度在740°C，静置8min，让铝渣漂浮致铝液表面，打开扒渣门，用扒渣器将液面表面的浮渣扒去，扒渣时由内到外、扒到炉门口内斜坡时稍作停留，让带出的铝液回流入炉内，然后将渣扒出炉外；
(6)保温静置:在上述各工序完成后，对铝溶液进行保温静置处理，静置保温的温度为750°C，时间> 20min，静置保温时不得在搅拌铝合金溶液；控制保温炉倾斜速度，使与浇铸速度相匹配，避免忽快、忽慢；
(7)除气处理:铝液从保温炉经淌槽进入除气箱，除气箱传动系统带动石墨转子作旋转运动，使用氮/氩气经由转子杆、喷头吹入铝液；高速旋转的石墨转子把进入铝液的氮/氩气打散形成很多小气泡，使其分散在金属液中，同时旋转的转子也促使铝熔体内的氢、非金属夹杂物扩散，使之与气泡接触，气泡在熔体中靠气体分压差和表面吸附原理，吸收熔体中的氢，吸附氧化夹渣，并随气泡上升而被带出熔体表面，使铝液得以净化；
(8)保温过滤:步骤(7)所得铝液从除气箱中流出，经淌槽进入保温过滤装置，铝液经过陶瓷纤维过滤板过滤，滤除30 μ m以上渣核；
(9)浇铸结晶:铝液流入结晶轮启动连轧机进行水平浇铸，浇铸温度为710°C，水平浇铸机配置水平组合浇堡及水平浇嘴，避免涡流提高铸胚质量，铝液经结晶轮浇铸再冷却成招合金徒;
(10)铝杆轧制:步骤(9)铸锭成型的铝合金锭通过中频加热器，将铝合金锭的进轧温度控制在510°C的范围内；铝合金杆的出轧温度在300°C以上，轧制成型的铝合金杆要立即进行淬火处理； (11)铝杆处理:
a、绕杆收线:对轧制后的铝杆通过绕杆装置绕杆收线；
b、强化处理:对其进行时效处理轧制的铝合金杆进行热强化处理，温度控制在170°C，时效时间5小时取出；
C、铝线拉拨:将经强化处理的铝合金杆强度在拉制道次配模中拉拨，延伸率控制在
1.2-1.32之间，根据不同的线径进行合理配模；
d、时效处理:拉制的铝合金线进行时效强化，时效温度175°C，时效时间6小时，即得到产品导电率60%IACS中强度铝合金线。
[0051]所述高纯氮气的含氮率为99.99%及以上。
[0052]步骤(4)所述精炼剂配方按重量份计如下:21份的氟化钙、34份的氯化钾、10份的六氯甲烷、6份的氟硼酸钾、15份的氟化镁、13份的木炭粉混合而成。
[0053]步骤(8)所述陶瓷纤维过滤板为40pp陶瓷过滤板。
[0054]本发明的铝合金线添加为富铈稀土，可以细化晶粒，提高抗拉强度，改善铝合金线的导电性能，可制得直径≥4.0mm，抗拉强度≥230MPa ;4.0 >直径≥3.0mm，抗拉强度≥240MPa ;单线直径< 3.0mm，抗拉强度≥250MPa，导电率≥60%IACS，延伸率≥3.5%的中强度铝合金线。
[0055]将铝合金锭的进轧温度控制在480_530°C的范围内，确保各合金元素的在铝中具有较高的溶解度。
[0056]上述仅是对本发明的简述及展示。该发明并不局限于此，除非所附的要求有所界定，本领域技术人员在本说明书的指导下，显然可以调整产品配方、工艺参数和删减部分工艺环节，从而制出适合其它领域用的线材产品，这些都在本发明的保护之内。
【权利要求】
1.一种导电率60%IACS中强度铝合金线，其特征是按重量百分比计配方比例如下:铁0.16%-0.22%,硅 0.24%-0.30%,镁 0.40%-0.48%,硼 0.01%-0.02%,稀土元素 0.08%-0.15%,其余为招。
2.如权利要求1所述导电率60%IACS中强度铝合金线，其特征是:所述铝合金线直径≤4.0mm,抗拉强≤230MPa ；4.0 >直径≤3.0mm,抗拉强≤240MPa ;单线直径< 3.0mm,抗拉强度≤250MPa ;导电率≤60%IACS ;延伸率≤3.5%。
3.如权利要求1所述导电率60%IACS中强度铝合金线，其特征是:所述稀土元素为铈和镧，其中铈0.036%-0.085%，镧0.023%-0.052%,其量为其它混合稀土元素。
4.权利要求1所述导电率60%IACS中强度铝合金线的制备方法，其特征是所述方法的步骤如下: (1)材料选择:按重量百分比计: a、铝锭:由铝锭熔炼而成的铝液中Si≤(λ16% ；Fe ( 0.22% ；Cu ( 0.01% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它杂质含量≤0.03% ;其余为铝； b、铝铁合金:Fe5% ；Si ( 0.2% ；Cu ( 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤(λ 1% ;其它杂质含量(0.03% ;其余为铝； C、铝硅合金:Si 10% ；Fe ( 0.2% ；Cu ( 0.1% ；Ti+Mn+Cr+V ≤(λ 1% ;其它杂质含量(0.03% ;其余为铝； d、铝硼合金:B3% ；Si ( 0.2% ；Fe ( 0.4% ；Cu ( 0.1% ;其他余每钟杂质含量≤0.03% ；其余为铝；
e、稀土铝合金:Re10% ；Si ( 0.2% ；Fe ( 0.25% ；Cu ( 0.01% ;其它杂质含量≤ 0.03% ；其余为铝；其中稀土为富铈稀土，稀土元素含量中Ce ^ 45%，La ^ 20% ；
f、镁锭:Si( 0.005% ；Fe ( 0.004% ；Cu ( 0.003% ；Ti+Mn+Cr+V ( 0.02% ;其它杂质含量< 0.03% ;其余为镁； (2)铝液熔炼:按重量份计:取步骤(1)选择的铝锭95.5-96.5份、铝铁合金0.06-0.15份、铝硅合金1.25-1.54份、稀土铝合金0.7-1.54份，均匀加入熔铝炉中进行熔化；铝硼合金0.35-0.45份从熔铝炉至保温炉淌槽内连续均匀加入； 铝液熔化结束，将保温炉中的铝液温度控制在730-750°C，当铝液温度稳定730-750°C时加镁锭0.41-0.50份； (3)铝液成分调整:按重量百分比计:用直读光谱仪对铝液进行快速炉前分析，予以监测和调整各元素含量，确保整炉铝液成分均匀，各元素的含量得到控制:铁0.16%-0.22%，硅 0.24%-0.30%，镁 0.40%-0.48%，硼 0.01%-0.02%，稀土元素 0.08%-0.15%，其余为铝； (4)净化处理:将步骤(3)所得铝液温度升温至730-750°C、立即对铝液进行精炼处理；用高纯氮气为载体，用不锈钢管往保温炉底部铝液中吹入用量为炉料总量0.1-0.5%的精炼剂，控制氮气流量，让铝液微微沸腾为度；所述氮气流速为0.7-lm3/h，充氮气时间为5-10min ； (5)扒渣:铝液进行净化处理结束后，控制温度在720-750°C，静置5-10min，让铝渣漂浮致铝液表面，打开扒渣门，用扒渣器将液面表面的浮渣扒去，扒渣时由内到外、扒到炉门口内斜坡时稍作停留，让带出的铝液回流入炉内，然后将渣扒出炉外； (6)保温静置:在上述各工序完成后，对铝溶液进行保温静置处理，静置保温的温度为730-750°C，时间> 20min，静置保温时不得在搅拌铝合金溶液；控制保温炉倾斜速度，使与浇铸速度相匹配，避免忽快、忽慢； (7)除气处理:铝液从保温炉经淌槽进入除气箱，除气箱传动系统带动石墨转子作旋转运动，使用氮/氩气经由转子杆、喷头吹入铝液；高速旋转的石墨转子把进入铝液的氮/氩气打散形成很多小气泡，使其分散在金属液中，同时旋转的转子也促使铝熔体内的氢、非金属夹杂物扩散，使之与气泡接触，气泡在熔体中靠气体分压差和表面吸附原理，吸收熔体中的氢，吸附氧化夹渣，并随气泡上升而被带出熔体表面，使铝液得以净化； (8)保温过滤:步骤(7)所得铝液从除气箱中流出，经淌槽进入保温过滤装置，铝液经过陶瓷纤维过滤板过滤，滤除30 μ m以上渣核； (9)浇铸结晶:铝液流入结晶轮启动连轧机进行水平浇铸，浇铸温度为690-710°C，水平浇铸机配置水平组合浇堡及水平浇嘴，避免涡流提高铸胚质量，铝液经结晶轮浇铸再冷却成招合金锭； (10)铝杆轧制:步骤(9)铸锭成型的铝合金锭通过中频加热器，将铝合金锭的进轧温度控制在480-530°C的范围内；铝合金杆的出轧温度在300°C以上，轧制成型的铝合金杆要立即进行淬火处理； (11)铝杆处理: a、绕杆收线:对轧制后的铝杆通过绕杆装置绕杆收线； b、强化处理:对其进行时效处理轧制的铝合金杆进行热强化处理，温度控制在150-180°C，时效时间4-6小时取出； C、铝线拉拨:将经强化处理·的铝合金杆强度在拉制道次配模中拉拨，延伸率控制在·1.2-1.32之间，根据不同的线径进行合理配模； d、时效处理:拉制的铝合金线进行时效强化，时效温度160-190°C，时效时间5-8小时，即得到产品导电率60%IACS中强度铝合金线。
5.如权利要求4所述导电率60%IACS中强度铝合金线的制备方法，其特征是:所述高纯氮气的含氮率为99.99%及以上。
6.如权利要求4所述导电率60%IACS中强度铝合金线的制备方法，其特征是:步骤(4)所述精炼剂配方按重量份计如下:18-22份的氟化钙、32-36份的氯化钾、8_12份的六氯甲烷、5-6份的氟硼酸钾、12-16份的氟化镁、10-15份的木炭粉混合而成。
7.如权利要求4所述导电率60%IACS中强度铝合金线的制备方法，其特征是:步骤(8)所述陶瓷纤维过滤板为40pp陶瓷过滤板。
8.如权利要求4所述导电率60%IACS中强度铝合金线的制备方法，其特征是:步骤(2)中，当铝锭的熔炼结束时，铝硼合金仍未溶解完，则余下的用加料铲均匀的投入铝液的中心和四角，待熔化后均匀搅拌。
9.如权利要求4所述导电率60%IACS中强度铝合金线的制备方法，其特征是:步骤(2)中，加入镁锭时，将镁锭应切割成小块，分4-8批放入钟罩中，在炉内稍加预热后迅速将钟罩压入铝液中，然后前后左右做“米”字型移动，直至镁锭小块完全熔化。
【文档编号】H01B13/00GK103820685SQ201410057841
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】杨怀, 鞠霖, 周瑾, 徐俊, 刘军 申请人:无锡华能电缆有限公司