高強度高導電率的鋁-鎂-硅合金導電管母線的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力傳輸材料的生產技術，尤其是一種高強度高導電率的鋁一鎂一硅合金導電管母線的制造方法。
【背景技術】
[0002]目前，電力行業中廣泛應用的鋁合金導電管母線主要選用6XX X系鋁-鎂-硅合金制造，如6101、6201型鋁合金，主要合金元素僅限為Mg、Si，強化相為Mg2Si。傳統的生產方法是以鑄錠(棒)一固溶處理一擠壓一拉伸一時效處理的工藝方法進行生產。傳統方法生產的導電管母線一般能達到的標準值為:抗拉強度、200MPa、延伸率8%、導電率51%IACS。隨著科學技術的飛速發展，以及極端天氣(大風、對流、嚴寒等天氣)增多，現有鋁合金導電管母線的性能已不能滿足工業生產發展的需要。另一方面，傳統的生產方法中固溶處理和擠壓兩道工序分開，以及工藝流程比較落后，造成產品組織性能在橫向和縱向分布極不均勻，且成材率偏低，一般在75%左右，并且傳統工藝需要購置大噸位擠壓機和配套輔機設施。固定資產投資相當大，擠壓速度慢，生產效率偏低，固定資產折舊和人工費用大，生產成本高。

【發明內容】

[0003]本發明的目的就是要解決傳統方法生產導電管母線性能不均勻，成材率低，生產效率低，生產成本高，產品質量不能滿足工業生產發展需要等問題，提供一種高強度高導電率的鋁一鎂一硅合金導電管母線的制造方法。
[0004]本發明的具體方案是:一種高強度高導電率的鋁一鎂一硅合金導電管母線的制造方法，其特征是:選用母線坯料的化學成份重量百分比為:Mg 0.40—0.90,Si 0.50—0.9,Cu 0.10—0.30,B 0.03—0.08，稀土 0.10—0.25，Be 0.01—0.1 ,Fe < 0.25,Cr+V+Ti+Mn<0.05，余量為Al ；按以下工藝步驟進行生產:
(I)采用99.7%招錠、鎂錠以及六146^1-(:11^1-稀土^1-8中間合金，根據上述化學成份重量百分比的范圍計算出各合金原料的加入重量比例備料，將所有備料放入熔煉爐內經熔化、精煉、保溫和在線過濾并加入Al-T1-B細化劑后，采用多頭結晶器的立式半連續鑄造機鑄造成直徑為Φ 100—300mm，壁厚20—60mm的管坯，澆注溫度680—730 °C，鑄造速度600一1100mm/miη；
(2)將管坯加熱到420—450°C并保溫2小時，送入行星乳乳機進行管材乳制，通過控制冷卻水的流量大小，控制乳制的終乳溫度480—540°C ；
(3)在線對乳制管坯進行直接水淬，控制冷卻后的溫度<1200C，以實現對合金的在線固溶處理；
(4)采用拉拔機對乳制管材進行拉拔成設計規格的管母線材，拉拔過程中，拉伸變形量控制為1—30%;
(5)對拉制成型的鋁合金管母線進行人工時效處理，控制時效溫度為175—205°C，保溫4 一 10小時。
[0005]本發明中所述母線還料的化學成份中控制Mg:Si< 1.73。
[0006]本發明中所述母線坯料的化學成份重量百分比較好的范圍是:Mg0.5-0.7,Si0.7—0.8、Cu 0.2—0.3、Β 0.05—0.06、稀土0.15—0.2、Be 0.03—0.08^Fe 0.1—0.2、Cr+V+Ti+Mn<0.05，其余為 Al。
[0007]本發明中所述母線坯料的化學成份重量百分比更好為Mg0.5,Si 0.72,Cu 0.25、B 0.05、#±0.2、Be 0.05、Fe 0.15、Cr+V+Ti+Mn 0.03、其余為Al。
[0008]本發明通過優化設計合金元素的種類和數量，特別是定量控制添加了Cu、B、稀土、鈹、鐵等，同時對Si的含量進行了較大調整，并控制Cr+V+Ti+Mn<0.05，為生產高強度高導電率的鋁一鎂一硅合金導電管母線基材提供了基本保證。本發明中采用立式半連續鑄造方法鑄造Al-Mg-Si鋁合金管坯、經均勻化處理、加熱、行星乳制、在線淬火、拉伸和人工時效處理等，使合金管母線的力學性能和導電性能達到最佳組合。該方法的特點在于:
行星乳制一在線淬火實質上是一種高溫形變熱處理工藝，利用行星乳制變形及變形熱的共同作用實現鋁合金的快速固溶，并由于行星乳制具有組織性能均勻等特點，可確保整個生產過程的完全固溶，為隨后的人工時效提供良好的組織條件，從而確保鋁合金管母線具有良好的均勻的力學與導電性能的組合。本發明通過采用立式半連續鑄造方法直接鑄造Al-Mg-Si鋁合金管坯，再進行行星乳制，充分利用行星乳制大變形量的特點，減少了拉伸道次，并通過在線淬火固溶處理，從而提高了生產效率和成材率，縮短了生產工序。
[0009]本發明設計合理，工藝先進，采用本發明方法設計的鋁合金導線管母線，在抗拉強度、延伸率、導電率等重要指標上同時超過了國家標準，能滿足工業快速發展以及惡劣環境中使用的各種特殊需要。其中:抗拉強度2 240MPa，提高了20%，延伸率達9.7—10.6%，提高了 20%左右，導電率2 55.0%IACS，提高了 8%以上。
【具體實施方式】
[0010]例1:選用母線坯料的化學成份重量百分比為:Mg 0.56,Si 0.52,Cu 0.15,B0.05，稀土 0.10,Be 0.05，Fe < 0.25，Cr+V+Ti+Mn<0.05，余量為Al;按以下工藝步驟進行生產:
(I)采用99.7%招錠、鎂錠以及六146^1-(:11^1-稀土^1-8中間合金，根據上述化學成份重量百分比的范圍計算出各合金原料的加入重量比例備料，將所有備料放入熔煉爐內經熔化、精煉、保溫和在線過濾并加入Al-T1-B細化劑后，采用多頭結晶器的立式半連續鑄造機鑄造成直徑為O120X20mm的管坯，澆注溫度690°C，鑄造速度lOOOmm/min;
(2)將管坯加熱到420°C并保溫2小時，送入行星乳乳機進行管材乳制，通過控制冷卻水的流量大小，控制乳制的終乳溫度480°C，乳制成Φ 100 X 6mm的管材；
(3)在線對乳制管坯進行直接水淬，控制冷卻后的溫度<1200C，以實現對合金的在線固溶處理；
(4)采用拉拔機對乳制管材進行拉拔成Φ80 X 4mm規格的管母線材，拉拔過程中，拉伸變形量控制為46%;
(5)對拉制成型的鋁合金管母線進行人工時效處理，控制時效溫度為200°C，保溫4小時。
[0011]采用上述方法生產的鋁合金導電管母線的性能指標為:抗拉強度為241MPa，延伸率為9.7，20°C電阻率為0.03118Ω.mm2/m，導電率為55.30%IACS。
[0012]例2:選用母線坯料的化學成份重量百分比為:Mg 0.62,Si 0.58,Cu 0.2,B 0.03，稀土 0.15，Be 0.08，Fe<(h25，Cr+V+Ti+Mn<(h05，余量為Al;按以下工藝步驟進行生產:
(I)采用99.7%鋁錠、鎂錠以及六146、六1-(:11^1-稀土^1-8中間合金，
根據上述化學成份重量百分比的范圍計算出各合金原料的加入重量比例備料，將所有備料放入熔煉爐內經熔化、精煉、保溫和在線過濾并加入Al-T1-B細化劑后，采用多頭結晶器的立式半連續鑄造機鑄造成直徑為Φ 140 X 20mm的管坯，澆注溫度700 °C，鑄造速度900mm/min；
(2)將管坯加熱到430°C并保溫2小時，送入行星乳乳機進行管材乳制，通過控制冷卻水的流量大小，控制乳制的終乳溫度490°C，乳制成Φ 120 X 8mm的管材；
(3)在線對乳制管坯進行直接水淬，控制冷卻后的溫度<1200C，以實現對合金的在線固溶處理；
(4)采用拉拔機對乳制管材進行拉拔成Φ100 X 5mm規格的管母線材，拉拔過程中，拉伸變形量控制為47%;
(5)對拉制成型的鋁合金管母線進行人工時效處理，控制時效溫度為190°C，保溫5小時。
[0013]采用上述方法生產的鋁合金導電管母線的性能指標為:抗拉強度為242MPa，延伸率為 10.1，20°C電阻率為0.03119Ω.mm2/m，導電率為55.28%IACS。
[0014]例3:選用母線坯料的化學成份重量百分比為:Mg 0.7,Si 0.65,Cu 0.25,B0.05，稀土 0.20,Be 0.01，Fe < 0.25，Cr+V+Ti+Mn<0.05，余量為Al;按以下工藝步驟進行生產:
(I)采用99.7%招錠、鎂錠以及六146^1-(:11^1-稀土^1-8中間合金，根據上述化學成份重量百分比的范圍計算出各合金原料的加入重量比例備料，將所有備料放入熔煉爐內經熔化、精煉、保溫和在線過濾并加入Al-T1-B細化劑后，采用多頭結晶器的立式半連續鑄造機鑄造成直徑為O180X30mm的管坯，澆注溫度710°C，鑄造速度780mm/min;
(2)將管坯加熱到440°C并保溫2小時，送入行星乳乳機進行管材乳制，