一种架空用高强度铝合金绞线的制备方法与流程

本发明涉及铝合金绞线，具体的，涉及一种架空用高强度铝合金绞线的制备方法。

背景技术：

1、随着电网建设向大容量、远距离方向发展，对架空导线的强度提出了更高的要求。然而，传统架空用铝合金绞线在制备过程中存在诸多技术瓶颈。

2、架空用铝合金绞线强度不足，与其制备工艺息息相关，在制备工艺中，现有技术主要通过改善热加工工艺或冷加工工艺来改善铝合金绞线的强度，例如优化热轧工艺，通过控制加工温度、速度和变形量，使铝合金产生加工硬化，提高强度，但热加工工艺需高温长时间保温，能源消耗大，冷加工工艺冷变形量或退火温度不当容易导致晶粒异常长大，控制不当强度反而会下降。

3、因此，提出一种高强度架空用铝合金绞线的制备方法是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明提出一种架空用高强度铝合金绞线的制备方法，解决了相关技术中架空用铝合金绞线强度不足的问题。

2、本发明的技术方案如下：本发明提出一种架空用高强度铝合金绞线的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、将原料按照目标成分配料后混合，熔炼得到铝合金液；

4、s2、向所述铝合金液底部喷吹精炼剂，进行净化处理；加入细化剂，进行细化处理；经除气、保温过滤和浇铸后，得到铸锭；

5、s3、所述铸锭经轧制得到铝合金圆杆，拉拔后热处理即得铝合金绞线；

6、所述喷吹分三次进行，第一次喷吹时第一精炼剂的加入量=第三次喷吹时第三精炼剂的加入量＜第二次喷吹时第二精炼剂的加入量。

7、作为进一步的技术方案，所述喷吹精炼剂的载体为氮气。

8、作为进一步的技术方案，所述精炼剂的加入总量为所述原料总质量的0.5%~1%，例如可以是0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%。

9、本发明架空用高强度铝合金绞线的制备过程中，精炼剂的加入总量为原料总量的0.5%~1%，该用量范围既能保证精炼剂与铝合金液充分反应，有效吸附气体和杂质，又避免因剂量不足导致净化不彻底，取得了净化效果的最大化。

10、作为进一步的技术方案，所述第一精炼剂的加入量为所述精炼剂总量的30wt%，所述第二精炼剂的加入量为所述精炼剂总量的40wt%，所述第三精炼剂的加入量为所述精炼剂总量的30wt%。

11、本发明架空用高强度铝合金绞线的制备过程中，第一精炼剂、第二精炼剂和第三精炼剂的加入量分别为精炼剂总量的30wt%、40wt%、30wt%，在此用量梯度关系下，第一次喷吹优先去除熔体底层富集的高密度夹杂物，第二次喷吹增加精炼剂的用量，通过气泡群在熔体中上部形成的强搅拌场，促使精炼剂作用的发挥，第三次喷吹降低精炼剂的用量，维持熔体净化活性，利用末期气泡的上升，推动表层浮渣与熔体彻底分离，同时调控精炼剂残留量，避免精炼剂过量引入外来元素，进一步提高铝合金液的纯净度，进而提升铝合金绞线的强度。

12、作为进一步的技术方案，步骤s2中，所述喷吹精炼剂包括以下步骤：熔炼后温度保持在820℃，向所述铝合金液底部喷吹第一精炼剂，搅拌15min后，喷吹第二精炼剂，搅拌10min后，喷吹第三精炼剂，搅拌8min，扒渣后静置30~50min，例如可以是30min、35min、40min、45min、50min，优选为40min。

13、本发明架空用高强度铝合金绞线的制备过程中，喷吹精炼剂分三次进行，每次喷吹后都进行了一定时间的搅拌，第一次喷吹后配合较长时间的搅拌，有助于精炼剂与底层熔体充分接触，推动底层精炼剂向熔体中上部扩散；第二次喷吹搭配适中的搅拌时间，既能保证精炼剂有充足的时间与夹杂物发生化学反应，又避免因搅拌过久导致气泡过度逸出或精炼剂无效损耗；第三次喷吹搭配较短时间的搅拌，气泡上升速度减缓，可避免过度搅拌导致浮渣重新卷入熔体，同时利用气泡上升末期的浮力，将浮渣稳定推送至液面，便于后续扒渣操作。本发明中搅拌时间的设定，既保证了铝合金液的高纯净度，又通过精炼剂用量与搅拌时间的协同优化，减少了杂质的含量，进一步提高铝合金绞线的强度。

14、作为进一步的技术方案，所述第一精炼剂由质量比为7:5:3:2:1:1的氯化钠、氯化钾、六氟合铝酸钠、氟化钙、碳酸锂和稀土铈组成。

15、本发明架空用高强度铝合金绞线的制备过程中，第一精炼剂中含有较高比例的氯化钠和氯化钾，氯化钠和氯化钾均为低熔点盐类，在820℃的铝合金液中更容易熔化，在第一次喷吹的过程中，可以快速渗透并破坏底层富集的氧化渣，包裹重夹杂颗粒，降低颗粒密度差，便于后续随气泡上浮排出，从而减少底层硬质夹杂对铝合金基体的割裂作用，降低拉伸过程中裂纹萌生的风险，提升铝合金绞线的断后伸长率。

16、作为进一步的技术方案，所述第二精炼剂由质量比为6:4:4:3:1:1的氯化钠、氯化钾、六氟合铝酸钠、氟化钙、碳酸锂和稀土铈组成。

17、本发明架空用高强度铝合金绞线的制备过程中，第二精炼剂中增加了六氟合铝酸钠和氟化钙的用量，六氟合铝酸钠和氟化钙可以与铝合金液中的al2o3反应生成低熔点复合渣，经搅拌后使其碰撞聚集成较大颗粒后上浮，从而清除中上部悬浮的轻质夹杂物，减少拉伸时沿晶界或相界的裂纹扩展路径，提升铝合金绞线的断后伸长率。

18、作为进一步的技术方案，所述第三精炼剂由质量比为4:6:4:3:1:1的氯化钠、氯化钾、六氟合铝酸钠、氟化钙、碳酸锂和稀土铈组成。

19、本发明架空用高强度铝合金绞线的制备过程中，第三精炼剂中改变了氯化钠、氯化钾的质量关系，提升了氯化钾的用量，便于在搅拌后期聚集成大块渣层，与熔体彻底分离，避免浮渣回卷导致的表层夹杂残留，减少绞线成型时表面缺陷引发的应力集中，从而提升铝合金绞线的断后伸长率。

20、本发明架空用高强度铝合金绞线的制备过程中，三次喷吹使用的精炼剂成分含量不同，第一精炼剂中高氯盐含量，第二精炼剂中提升氟盐的用量，第三精炼剂中增加氯化钾的比例，三次精炼剂成分协同，从底部杂质的清除到中上部气体与轻杂质的脱除，最后到表面浮渣的分离，实现了杂质和气体的有效脱除，进一步提高了铝合金绞线的断后伸长率。

21、作为进一步的技术方案，步骤s2中，所述细化剂为al-5ti-0.5b合金杆，加入量为原料总质量的0.1%~0.2%，例如可以是0.1%、0.11%、0.12%、0.13%、0.14%、0.15%、0.16%、0.17%、0.18%、0.19%、0.2%。

22、作为进一步的技术方案，步骤s3中，所述铝合金圆杆的直径为9.5mm。

23、作为进一步的技术方案，步骤s3中，所述铝合金绞线的直径为1~5mm，例如可以是1mm、2mm、3mm、4mm、5mm，优选为5mm。

24、作为进一步的技术方案，步骤s3中，所述轧制的温度为480~520℃，例如可以是480℃、490℃、500℃、510℃、520℃。

25、作为进一步的技术方案，所述目标成分由以下重量百分比的元素组成：mg 1.1%~1.3%、si 1.5%~1.8%、la 0.08%~0.10%、ce 0.02%~0.03%、cr 0.02%~0.03%、v 0.01%~0.02%、ti 0.008%~0.01%、b 0.0003%~0.001%，余量为al和不可避免的杂质。

26、作为进一步的技术方案，所述除气使用的气体为氮气，所述氮气的体积分数为99.995%。

27、作为进一步的技术方案，所述保温的温度为750~800℃，例如可以是750℃、760℃、770℃、780℃、790℃、800℃，优选为800℃。

28、作为进一步的技术方案，所述热处理的温度为180~220℃，例如可以是180℃、190℃、200℃、210℃、220℃，优选为200℃，时间为2~5h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h，优选为3h。

29、本发明的工作原理及有益效果为：

30、本发明中，通过三次喷吹精炼剂且调节每次精炼剂的加入量，充分且高效地净化了铝合金液，显著减少了其中杂质和气体含量，进而有效降低了铝合金绞线内部缺陷，提升了架空用铝合金绞线的强度。现有技术中，为了解决架空用铝合金绞线强度低的问题，常采用优化热加工工艺及冷加工工艺的方式，但在工艺的优化过程中会增加资源的损耗，工艺控制不当反而还会造成产品质量的下降；本发明中，将关注点转移到了铝合金液的精炼过程，通过三次喷吹工艺实现对铝合金液的深度净化，第一次喷吹以较低剂量初步破除熔体底部氧化渣层，将大颗粒杂质携带至熔体中部，为后续深层净化开辟通道，第二次以较高剂量深入熔体内部强化脱气除杂效果，第三次以与第一次等量的精炼剂对熔体进行精细化终处理，依次经过初步除渣、深层净化和精细调整的梯度净化方式，可以逐步的降低铝合金液中气体和夹杂物的含量，从源头消除了因杂质聚集或气孔缺陷导致的绞线内部应力集中问题，达到了提升铝合金绞线强度的效果。