高导电率Al_RE_B电工圆铝杆工艺研究

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适用于高导电率硬铝芯架空导线的铝杆制备工艺研究

适用于高导电率硬铝芯架空导线的铝杆制备工艺研究发布时间：2022-09-26T05:52:57.910Z 来源：《中国电业与能源》2022年10期作者：陈涛蔡宏强王金淼[导读] 2020年中国正式提出“2030年前碳达峰、2060年前碳中和的“双碳”战略目标”陈涛蔡宏强王金淼绍兴电力设备有限公司，浙江绍兴 312025摘要：2020年中国正式提出“2030年前碳达峰、2060年前碳中和的“双碳”战略目标”，面对这一战略提出的背景、挑战、机遇，国家电网公司于2021年3月份提出了国家电网发布“碳达峰、碳中和”行动方案，方案着力打造清洁能源优化配置平台，在输电通道的利用效率上，提升跨省跨区输电能力，也意味着在输电工程用节能导线的研制与应用上，提出了更高要求和市场展望。

高导电率铝线是展望中市场前景最好的品种，其通过对电工铝导体与稀土优化铝的不断深入研究，将硬铝导电率提高了3%。

通过合理控制合金元素的种类、含量及配比，采用合理的加工手段及热处理工艺，实现了合金的细晶强化、加工硬化以及净化晶界的显著效果，从而得到导电率有较大程度提高的高导电率铝杆，其导电率从61.5%上升到63%IACS，高于普通铝杆；高导电率铝杆加工后的铝线力学性能与普通铝线基本相同，完全可以代替普通铝绞线及组合绞线在新建输电线路中使用。

二、关键词：高导电率铝杆；工艺；设计；一、高导电率铝杆制备主要工艺流程高导电率铝杆制备的主要工艺流程为：三、高导电率铝杆配方的优化设计钢芯高导电率铝绞线不同于普通钢芯铝绞线的最主要因素，就是在电气性能上的直流电阻需要大幅降低，相应的铝单丝导电率要提高5‰~15‰，在抗拉强度方面，目前为止国家电网公司招标要求虽然与普铝等同，但在实际研制时我们也要求参照特高压大截面导线的要求，提高3%~9%。

一般说来，铝线的导电率与抗拉强度呈负相关的关系，所以往往大幅提升铝线的导电率的同时就需要牺牲一定的抗拉强度，如果同时优化两者，在线缆同行中普遍认为有较大的技术难度。

电工圆铝杆的技术与发展

电工圆铝杆的技术与发展发布时间：2022-10-24T01:37:02.070Z 来源：《当代电力文化》2022年12期作者：常征[导读] 在我国经济快速发展的背景下,电力行业的发展也步入到了新的阶段,这很大程度上满足了人们日益增大的需求?在电力行业的实际发展过程中,对电工圆铝杆的适用率也在逐渐加大,其作为基础型的加工材料可以得到进一步加工常征新疆众和股份有限公司新疆 830000【摘要】:在我国经济快速发展的背景下,电力行业的发展也步入到了新的阶段,这很大程度上满足了人们日益增大的需求?在电力行业的实际发展过程中,对电工圆铝杆的适用率也在逐渐加大,其作为基础型的加工材料可以得到进一步加工,从而满足市场的各方面需求,也进一步推动电力行业的发展?在电力行业的发展规模扩大,同时各项技术水平也有了大幅提升,这在一定程度上促进了电力行业长足的发展?特别是电工圆铝杆技术的运用,其在实际电力供应过程中可以给电力行业的安全性带来很多技术上的支持,很好地控制电力供应质量,有效提升电力行业的安全系数?为了进一步保证电工圆铝杆技术可以在电力行业中发挥作用,相应的电力企业以及电力供应单位就需要对电工圆铝杆技术的运用进行全方面分析,后续采取合理的措施来提升其应用效果?基于此,本文在阐述电工圆铝杆的发展同时,对相关技术应用也进行了分析,以期可以为电力行业的后续发展提供一定借鉴?【关键词】:电工圆铝杆;技术;发展引言在我国城市化进程不断加快的背景下,现今我国各行业的发展都已经步入到了一个新的阶段,特别是电力行业,其规模在以往的基础上有了很大程度的扩大?由于人们生活水平不断提升,人们对电力方面的需求有了很大程度提升,这在一定程度上增加了电力企业以及电力供应单位的发展压力,其为了满足人们的生活需求,在实际的生产与电力供应过程中必须要加强各类先进性技术的运用,以此才能够全面提升电力行业项目的整体质量?1?电工圆铝杆的发展在电力行业中应用电工圆铝杆技术,由于其自身具备较为明显的优势,在实际的电力供应过程中可以简化电力供应程序,这可以在一定程度上提升电力供应效率,进而保证电力企业以及电力供应单位的经济效益?最后,电工圆铝杆技术在操作过程中较为简单,这对技术人员的要求不太高,这可以在确保电力供应工作正常进行的同时,降低电力行业电力供应工作的难度,从而进一步促进电力行业电力供应项目的顺利完成?为了进一步发挥出电工圆铝杆技术的优势,相应的电力企业就需要对这一技术的发展历程进行全方面掌握,以此才能够在后续的应用过程中发挥出其优势效果?在1983年,国家根据铝工业的发展情况就行实施了国家标准GB3954《电工圆铝杆》,但当时的生产工艺并不先进,Si含量控制不当，使得所生产出的产品难以符合实际要求。

一种高导电率铝合金杆材及其制备方法[发明专利]

专利名称：一种高导电率铝合金杆材及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：江鸿翔,赵九洲,何杰,张丽丽,李世欣,郑秋菊申请号：CN201910861146.8
申请日：20190912
公开号：CN110629076A
公开日：
20191231
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种高导电率铝合金杆材及其制造方法，属于铝合金制备加工领域。

合金材料由以下重量百分比的元素组成：铁0.4～1.0％，稀土元素镧0.02～0.2％，钛0.01～0.04％，硼0.002～0.008％，硅≤0.08％，铜≤0.08％，镓≤0.08％，镁≤0.08％，锌≤0.08％，锰≤0.08％，余量为铝。

其制备方法为：将铝合金锭熔化→调节熔体温度至740℃～780℃→加入其他合金元素→充分搅拌熔体后进行净化处理→在线细化→轮式连铸→轧制成杆→对合金杆材进行退火处理。

本发明制得的铝合金材料具有优异的导电性能及力学性能，其导电率≥63.5％IACS，抗拉强度≥83MPa，屈服强度≥52MPa，伸长率≥42％。

该技术提供的高导电率铝合金材料在电力行业具有巨大的应用前景。

申请人：中国科学院金属研究所
地址：110016 辽宁省沈阳市沈河区文化路72号
国籍：CN
代理机构：沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：张志伟
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电工圆铝杆质量控制的试验研究A6

求对轧机的检查和维护要认真仔细。根据生产出现的轧件堆料和拉断等问题，及时对轧机的机架孔型进行调整，综合考虑辊缝间隙，轧辊的磨损，轧辊机械条件等情况。及时清除辊面、辊缝之间的铝渣、铝屑，保证所有机架轧制中心在同一水平线上，保证在工艺生产正常的情况下，产品的质量不受非工艺因素
影响。
电工圆铝杆质量控制的试验研究
３０
最终可以得出生产Ａ。型电工圆铝杆的最优工艺技术条件。与一般条件下生产出的Ａ６型电工圆铝杆进行比较之后，从产品的物量检测报告可以看出Ａ。型电工圆杆合格率升高到６０％以上，具体数据见下表
２和表３。
ｃＣ，而主要研究淬冷液流量对电工圆铝杆机械性
能的影响，为了得到可信的结果，在保证其他工艺条件不变的情况下，进行淬冷液流量为８ｍ３／ｈ、
１所示。
仍然能保持在８８０～９００℃的高温。 ②杂质的成分复杂，合金元素含量低。电解液中不但含有Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ等多种金属，还含有少量的氟化盐、氧化铝、炭渣等各种非金属杂质。对于正常运行的电解槽而言，其电解液的Ｆｅ、Ｓｉ含量较稳定，而
Ｃｕ、Ｍｎ、Ｖ、Ｔｉ等含量很少。
③气体杂质较多，氢的含量较高。由于电解过程
的特殊性，电解液中不可避免地会含有ＣＯ、ＣＯ：、Ｈ：
等多种气体，其中主要以Ｈ：为主，约占总气体量的
７０％～９０％。
电工圆铝杆生产前的Ｆｅ／Ｓｉ调整很重要，因为在铝及铝合金中Ｆｅ、Ｓｉ都是主要杂质，对合金的性质影响较大。在同一品位中，Ｆｅ／Ｓｉ影响品位的高低。Ｓｉ含量的控制较Ｆｅ含量难，如果Ｓｉ含量大于Ｆｅ含量，易生成游离态的Ｓｉ，会增加金属的热脆性，严重影响电工圆铝杆的抗拉强度及延伸率。因此要控制Ｓｉ的含量低于Ｆｅ的含量，一般Ｆｅ／Ｓｉ为１～１．８。从有关资料可以看出，电工圆杆的Ｆｅ／Ｓｉ不同，得到的性能也不同。试验中，在满足铝液的化学成分符合国家标准的情况下，主要考察Ｆｅ／Ｓｉ值对电工圆铝杆的抗拉强度和延伸率的影响情况，进行了Ｆｅ／Ｓｉ＝１．８，１．９，２．０，２．１，２．２，２．３时各批号的试验。以上论述的主要是Ｆｅ、Ｓｉ化学成分的调整，由于电解液中还含有Ｖ、Ｔ等元素，为了消除这些含量较低的元素对电解率的影响，要对电解液进行硼化处理，采用Ａｌ—Ｂ合金锭加入到铝熔体中，硼元素与其他元素进行反应，形成不溶解的硼化物，反应如下：Ｂ＋Ｔｉ——＋ＴｉＢ，ｌ

连续铸轧生产电工圆铝杆的工艺分析与研究

国家电力工业不断得到发展，对电工进入新世纪以来，同时市场对电工铝杆的性能要求也越来铝杆的需求量上升，
，ＨＵＷＥＩＬｉａｎｉｅＺｈｉｌｉｕｇｊ
（，，Ｎ）ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｉｎｅｅｒｉｎＧｕａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔａｎｎｉｎ５３０００４ｇｇｇｙｇＡｂｓｔｒａｃｔｃｃｏｒｄｉｎｔｏｔｈｅｃｏｍｏｓｉｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌｉｕｉｄａｌｕｍｉｎｕｍａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｌｕｍｉｎｕｍｒｏｄｕａｌｉｔＡｇｐｑｑｙ，ｓｔａｎｄａｒｄｓｂｒｉｅｆｌｆｒｏｍｌｉｕｉｄａｌｕｍｉｎｕｍｃｏｍｏｎｅｎｔｓａｆｆｅｃｔｔｈｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｒｏｄａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｌｕｍｉｎｕｍｙｑｐｐ，ｃｌａｉｍｔｏｔｈｅｃｏｍｏｓｉｔｉｏｎｏｆｌｉｕｉｄａｌｕｍｉｎｕｍａｎｄａｌｕｍｉｎｕｍｌｉｕｉｄｃｏｍｏｓｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｔｈｅｒｅｕｌａｔｉｏｎｏｆｌｉｕｉｄａｌｕｒｏｄ－ｐｑｑｐｇｑ，，ｍｉｎｕｍｗｉｔｈｔｈｅｏｆｒｅｆｉｎｉｎｍｅｔｈｏｄｃａｓｔｉｎｓｓｔｅｍｓｅｌｅｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆｒｏｌｌｉｎａｎｄｕｒｏｓｅａｒａｍｅｔｅｒｒｏｃｅｓｓｒｏｃｅｓｓｇｇｙｇｐｐｐｐｐ，ｒｏｃｅｓｓｌｕｎｅｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒｏｃｅｓｓａｔｏｅｘｌｏｒｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｌｕｍｉｎｕｍｒｏｄｉｎｔｈｅｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｔｏｉｎｔｏａｎａｌｓｉｓ－ｐｐｇｐｐｐｐｇｙ，ｒａｍｅｔｅｒｓａｆｆｅｃｔｔｈｅｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｒｏｄｏｒａｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｎｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｓｕｉｔａｂｌｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｕｔｓｒｏｃｅｓｓａｒａｍｅｔｅｒｓｇｐｐｐｐ，ｉｍｒｏｖｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓａｎｄｏｔｉｍｉｚｅｔｈｅｒｏｃｅｓｓｏｆｒｅａｒａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｌｕｍｉｎｕｍｒｏｄ．ａｎｄｐｐｐｐｐ，，Ｋｅｗｏｒｄｓｏｍｏｎｅｎｔｏｆｌｉｕｉｄａｌｕｍｉｎｕｍ，ｒｅｆｉｎｉｎｏｒａｎｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｒｏｌｌｉｎｃ－ｇｐｑｇｇｙ

高电导率含硼铝导体的研制

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槽的形状和生产能力等因素，选择合适的规格、形状、厚度和泡沫陶瓷的孔径等。实验中当铝液的温度为７６０。Ｃ，工作压头为６０ｍｍ，过滤板厚度为５０时，含硼铝液经过滤后电阻率可降低１．３４％Ｌ１１｜。除气技术国内厂家多用溶剂法，采用的溶剂为Ｃ。Ｃｌ。、ＺｎＣｌ。以及氯的盐类等。这种除气方法用得好会有一定效果，但使用不当时不仅不能除气反而会增大吸气和铝液的氧化。目前公认的先进除气技术是气泡浮游法。此法是将惰性气体吹入铝液中，在液体中形成许多气泡，由于气泡中氢的分压为零，铝液中的氢原子迁至气泡壁缔结为氢分子（Ｈ：），并通过扩散进入气泡，惰性气泡上浮溢出液面。常用的惰性气体有高纯氮和高纯氩气。吹入的惰性气体所形成的气泡越小，它在铝液中停留的时间越长，脱氢的效果越好。实验中用高纯氩气（Ａｒ）作为惰性气体吹入。铝导体的电阻率可由２．７８４６×１０叫Ｑ・ｍ降到２．７５４４×１０川Ｑ・ｍ，下降率为Ｏ．４０５％口乳”Ｊ。
实验中将Ａｌ一３．３５％Ｂ中间合金加入杂质含量不同的特一级工业纯铝（Ａｌ一１、Ａｌ一２、Ａｌ一３）中，测试其电阻率与加硼量的关系。实验结果如图１所示。它表明：１）在实验范围内，三种铝的电阻率随着含硼量的增加呈下降趋势。２）对Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ等杂质含量较高而Ｓｉ量较低的Ａｌ—ｌ，开始时随含硼量增加电阻率明显下降。当硼超过一定量时，其变化趋缓，如果再增加含硼量电阻率并不再继续下降，反而有缓慢增加的趋势。我们在同样条件下研究了硅、铁含量对铝导体
１８５
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ｆｏｌｌｏｗｓ：ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｌＤ＝（２．７３～２．７６）×１０一８Ｑ・ｍ，ｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｓｉｎｇｌｅｗｉｒｅ巩一１６５～
ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ

直接用电解铝液生产电工圆铝杆的工艺研究与应用

直接用电解铝液生产电工圆铝杆的工艺研究与应用摘要：采用电解铝液生产电工圆铝杆是节约能源，降低生产成本的工艺技术，因电解铝液杂质含量高、含氢量高等缺陷，需在具体的生产过程中，采取有效的管理和控制措施，可确保直接用电解铝液生产电工圆铝杆的工艺符合要求。

本文主要浅谈了如何更好的应用电解铝液来进行生产电工圆铝杆，提出了工艺要求和具体的工艺流程。

关键词：直接用电解铝液；电工圆铝杆；工艺前言目前，大部分企业在在应用电解铝液生产电工圆铝杆的过程中，还是频繁的发生质量问题，生产的方式还可继续改进，所以，明确直接用电解铝液生产电工圆铝杆的工艺流程，也是非常有必要的。

1直接用电解铝液生产应用现状在电解铝厂铸造车间生产的产品中，以往大多数都为普通铝锭，近年来，各铝厂致力于改变传统作法，为适应市场需要，提高经济效益，生产的产品中除普通铝锭外，还有各种铝材生产所必须的坯料，如:合金圆锭、扁锭、线杆等。

在电解铝厂用电解铝液直接生产铝材坯料是一种比较简便的方法，它能避免铝锭的二次重熔，节约能源，降低成本，因此有较高的社会效益和经济效益。

但是由于电解铝液处于高度过热状态，势必对产品质量造成不良影响，是电解铝厂在生产铝材坯料时遇到的问题，如何对电解铝液进行必要的处理，选择什么样的炉型也是电解铝厂目前面临的需要解决的技术问题。

2电解铝液化学成分影响铝液中的V、Cr、Ti多以离子状态存在，很难用一般方法除掉，因此在进料时要特别注意控制V、Cr、Ti含量，其总和应不超过0.02%。

Si、Fe是铝液中含量较多的元素，Si在铝中的溶解度比较小，如其含量过高(大于0.12%)就会以游离态存在。

因其脆性使电工铝杆的脆性增大、铸条产生裂纹，导致生产困难和产品在进一步的拉丝过程中出现断线现象。

当Si含量大于Fe时，铝杆中的Si、Fe和Al生成复杂的β(A19Fe2Si2)相，属硬脆相，会使铝杆产生裂纹，降低抗拉强度和延伸率；当Si小于Fe时，产生α(Al3Fe3Si)相，该相虽同属硬脆相,但与β相相比,变形性能要好的多，因此生产中要求Si小于Fe。

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高导电率Al 2RE 2B 电工圆铝杆工艺研究杨钢1,2,何正夫3,陈德斌3,丁吉林3,陈渝3(11昆明理工大学材料与冶金工程学院,昆明　650093;21云南冶金集团总公司,昆明　650051;31云南铝业股份有限公司,昆明　650502)摘要:对高导电率Al 2RE 2B 电工圆铝杆生产工艺进行了系统研究,分析了RE 、B 合金元素、连铸连轧工艺对电工圆铝杆组织和性能的影响。

关键词:电工圆铝杆;稀土;硼;净化;连铸连轧工艺中图分类号:TG 14612+1 文献标识码:A 文章编号:1007-7545(2006)02-0048-03Study on Process of High Conductivity Al 2RE 2B Electrical PoleYAN G G ang 1,2,HE Zheng 2fu 3,CHEN De 2bin 3,DIN G Ji 2lin 3,CHEN Yu 3(11Kunming University of Science and Technology ,Kunming 650093,China ;21Yunnan Metallurgical Group ,Kunming 650051,China ;31Yunnan Aluminium Co 1Ltd 1,Kunming 650502,China )Abstract :The technology of high conductivity Al 2RE 2B electrical pole are briefly introduced 1It has analyzed theinfluence of alloy elements (RE and B )and technology of continuous casting and rolling on microstructures and property of electrical pole 1K eyw ords :Aluminium electrical pole ;RE ;Boron ;Purification ;Continuous casting and rolling process基金项目:云南省科技攻关项目(2003GG 06)作者简介:杨钢(1959-),男,云南昆明人,硕士研究生,高级工程师现许多铝厂为了节约能源、调整产品结构,直接用电解铝液经连铸连轧工艺生产电工圆铝杆。

但电解铝液直接取自电解槽,温度较高,含氢量大,并含有较多的金属和非金属夹杂物,在铸造前若不及时去除,会在圆铝杆中形成组织缺陷,破坏铝晶格的正常结构,使晶格产生畸变,使铝电阻率增加。

采用向铝液中复合添加RE 和B 元素,利用两种元素对铝液起到的不同作用,改善铝导体的综合性能。

本文根据Al 2RE 2B 电工圆铝杆的生产特性对铝液合金化、铝液净化、铝液过滤、铸锭温度和轧制速度等生产工艺进行相应的分析。

1　铝液电工圆铝杆用的铝液中杂质元素主要是Fe 、Si 、其次是Ti 、V 、Cr 、Mn 等,随杂质元素含量增加,电阻率增加、抗拉强度提高、延伸率下降。

此外,铝液中,当w (Si )≥w (Fe )时,会形成β(Al 9Fe 2Si 2)相化合物,严重影响铸造性能,会使铸坯组织疏松,不利于后续的轧制加工。

当w (Fe )≥w (Si )时,则生成α(Al 3Fe 3Si )相化合物,该相虽同属硬脆相,但与β相相比,变形性能要好的多。

为此在电工圆铝杆的生产过程中,不但应控制Fe 、Si 的含量[1],还应使Fe/Si ≥115,以消除Si 所造成的不良影响。

在电解铝液抽取时,温度一般在900℃以上,经开口包转运到混合熔炼炉中也近850℃。

由于铝液温度高,易吸气,含氢量较高。

再者,电解铝液在抽吸过程会将一些电解质及氧化夹杂物吸入铝液。

111　合金元素的添加为了减少合金元素的烧损,确保合金成分稳定,采用中间合金的方式添加合金元素。

B 用Al 23B 中间合金,RE 用Al 210RE 中间合金。

试验表明,Al 23B 合金添加量为每吨铝3～15kg ,Al 2RE 中间合金为每吨铝10～30kg ,即电工圆铝杆成品中含B 0101%～0104%,含RE 0105%～012%,电工圆铝杆具有优良的综合性能。

在电解铝液注入熔炼炉前,事先将计算好的Al210RE和Al23B中间合金加入熔炉,利用电解铝液的高温使中间合金熔化,采用人工搅拌方法对熔炼炉内的合金铝液进行10min左右混合搅拌。

2　熔体的精炼、净化处理据实测100g电解铝液的含氢量均在0125mL 以上。

当铝液浇铸冷却时,氢的溶解度会降低为原来的十分之一,析出的氢会在铸坯中形成气孔、空心等缺陷,使得坯料轧制后产生缩孔、针眼、起皮等缺陷,严重者甚至断裂,降低电工圆铝杆的强度。

其次,电解铝液中,含有大量的金属、非金属夹杂物。

由于电工圆铝杆的特性,对其坯料的内部组织、表面质量、电学、力学性能等都有严格的要求。

因此,铸轧前必须对熔体进行精炼,并采取一系列有效的除气、除渣措施[2]。

211　精炼处理待熔炼炉中铝合金液温度降至760～780℃时,由特制的精炼器用N2将精炼剂(按炉料量的011%～0115%)自熔池底部的铝熔体中喷出,在铝熔体中形成无数气泡,自下而上地除气、除渣。

精炼剂由KCl、NaCl、Na3AlF6等组成。

精炼时,精炼器在熔池底部缓慢移动、从里到外、不留死角,铝液翻腾高度控制在50mm以下,使精炼剂和N2与铝液充分接触,精炼时间在25～30 min,通过精炼剂和N2的吸附和化学作用,把铝液中的杂质和H2带出液面,精炼过程结束3～5min 后,待气泡停止冒出液面,用耙子扒出浮渣。

通过精炼一般可去除60%以上的杂质。

扒渣后立即在铝液表面撒一层覆盖剂,保护铝液精炼效果。

212　化学成份的分析与调整炉内精炼结束后,立即取样用直读光谱仪快速分析,根据分析结果进一步调整化学成份,一般是调整合金成分,此工序要求计算精确、料量无误、并需彻底均匀搅拌[3]。

213　静置静置也是净化的一种方法,利用熔体与夹杂物之间的密度差使夹杂物沉降或上浮,从而使铝液得到进一步的净化。

静置温度保持在730～760℃,静置时间不宜过长,一般为30min左右。

214　合金铝液在线净化虽然铝熔体在炉内经一系列的净化处理,但净化程度有限,精炼后熔体中仍残留一定量的气体和夹杂物。

为了生产优质的电工圆铝杆,应尽可能地净化铝熔体。

为此,在生产线的熔炼炉与浇包之间另设有熔体在线净化装置,包括过滤和连续气体精炼二部分。

过滤装置主要是由过滤箱及陶瓷过滤板组成,过滤板为浸没水平放置方式,过滤板的主要作用是吸附、拦截熔体中大尺寸夹杂物和吸附气体呈悬浮状分布的细微夹杂物[4]。

陶瓷过滤板规格为30～40ppi,可以阻挡011mm3以上的杂质进入铸包。

连续气体精炼装置是利用高纯N2通过石墨转子向铝熔体中旋转喷入。

铝熔体从净化箱体上沿流入,在旋转石墨转子搅拌下螺旋下流,从石墨转子喷出的N2泡在喷嘴和铝液的摩擦力作用下被破碎成微细气泡均匀分散到铝熔体中,微细气泡在上升过程中与下流铝熔体充分混合,带出H2和夹杂物,使熔体净化。

铝熔体在线除气温度应在720～730℃。

3　连续浇铸铸造设备为轮带式铸造机,铜结晶轮直径为115m。

铝熔体通过浇包连续注入由铜结晶轮和钢带构成的转动结晶模内,受铜结晶轮内壁和钢带外壁冷却水的冷却而凝固成连续坯料。

311　浇铸系统用导流管衔接流槽与中间包,确保流槽、中间包内铝熔体表面的氧化膜不破裂,减少铝熔体的再度氧化、吸气。

尽量减少浇包中的铝熔体流入铜结晶轮之间的落差,最好采用水平浇铸方式,减少铝液进入铜结晶轮铸腔时的冲击紊流吸气和氧化膜混入。

此外,浇铸系统应选用坚固耐用的耐火材料,因为脱落的耐火材料颗粒属极为有害的杂质。

312　浇铸温度浇铸温度过高,电工圆铝杆的晶粒粗大,力学性能降低;浇铸温度过低,铝液流动性相对较差,铝液内的气体排逸速度慢,加之铝液凝固时不能及时补缩,容易在铸坯内产生缩孔和松疏。

从理论上分析,在保证金属液体流动的前提下,应尽量采用较低的浇注温度,以获得晶粒度较好的组织。

经试验将混合熔炼炉内铝熔体温度控制在730～750℃,开炉放铝可获得理想的浇铸温度。

浇铸过程中铝液温度达下限时要及时升温,铝液温度过高时通过调整铝液流量、添加冷料等方法进行降温。

开炉放铝前,应充分预热浇铸系统。

浇铸过程中给浇铸系统加盖保温盖板,减少散热。

铝液浇铸温度控制在690～720℃,尽量减少波动[5]。

313　冷却强度为了获得较理想的细小致密的结晶组织,在铸坯过程中应保持一定的冷却强度。

铝液中添加RE 和B 的会提高铝液的形核质点,改善铸坯的结晶组织。

稀土元素化学性质活泼,在铝熔体中形成结构复杂的金属间化合物,铝液凝固时作为异质晶核,细化组织[6]。

硼元素在铝熔体中形成AlB 2、TiB 2相粒子,增加铝液凝固时的非均匀形核,细化组织。

图1是稀土和硼对工业纯铝宏观组织影响。

图1　RE 和B 对工业纯铝宏观组织的影响Fig 11　E ffect of RE &B on structure of industrial pure aluminum 通过试验筛选出的工艺参数为:冷却水量90m 3/h ,结晶轮内侧和钢带表面水量分配比例2∶1,冷却水压力013～0135MPa ,冷却水温度20～25℃。

4　连续轧制连续轧制是生产的后段工序,是在再结晶温度以上进行的塑性变形加工过程,轧制过程中,轧制速度、轧制温度和乳化液温度,对电工圆铝杆的性能有直接的影响。

411　轧制速度轧制速度快,圆铝杆抗拉强度低,延伸率高;因为提高轧制速度的同时铸造机的铜结晶轮速也相应提高,在浇铸温度和冷却条件不变的情况下,铸坯在水中冷却时间缩短,进轧温度升高,整个轧制过程中,轧机各道次的轧制速度加快,冷却降温减小,变形温度和终轧温度较高,影响着圆铝杆的组织形态和性能变化。

相反轧制速度慢,抗拉强度高,延伸率低。

生产中可以根据圆铝杆的性能要求适当调节轧制速度。

412　轧制温度轧制温度由锭坯进轧温度、轧制速度以及乳化液温度所决定。

由于圆铝杆是经多道次轧制,各道次变形量不同,前后道次的轧制温度不一样,导致各道次轧制变形硬化和再结晶软化各有差异。

一般而言第一道次的进轧温度和最后道次的终轧温度对圆铝杆组织、性能影响更大[7]。

调整铸坯时的冷却水温度和轧制速度可控制进轧温度,调整轧制过程中的乳化液温度和流量可控制终轧温度。

试验表明轧制工艺参数应控制在:进轧温度470～520℃,乳化液温度30～45℃,乳化液流量100m 3/h ,终轧出线速度～6m/s ,终轧温度280～320℃。