以優(yōu)質(zhì)鋁錠為原料的電工用鋁及鋁合金母線的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以優(yōu)質(zhì)鋁錠為原料的電工用鋁及鋁合金母線的制備方法。本發(fā)明包括：①上引連鑄鋁及鋁合金桿；其中，以優(yōu)質(zhì)鋁錠為原料，在670℃～750℃下熔化保溫，經(jīng)在線除氣攪拌裝置對熔體進行攪拌、除氣，用牽引機組離合式真空上引鋁及鋁合金桿。②連續(xù)擠壓鋁及鋁合金母線；其中，以鋁及鋁合金桿為原料，采用連續(xù)擠壓機組生產(chǎn)鋁及鋁合金母線。③拉伸。采用上述步驟制備的鋁及鋁合金母線，R態(tài)母線伸長率大于25%，抗拉強度大于75MPa，其中Y態(tài)母線伸長率大于4%，抗拉強度大于120Mpa，導電率不小于62%IACS。本發(fā)明具有高效、節(jié)能、成材率高、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品導電率高、力學性能優(yōu)異等優(yōu)點。
【專利說明】以優(yōu)質(zhì)鋁錠為原料的電工用鋁及鋁合金母線的制備方法
[0001]本發(fā)明是申請?zhí)枮?01310061628.8、申請日為2013年2月27日、發(fā)明名稱為“一種電工用鋁及鋁合金母線的生產(chǎn)工藝”的發(fā)明專利申請的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于有色金屬加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種電工用鋁及鋁合金母線的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0003]母線是指在變電所中各級電壓配電裝置的連接，以及變壓器等電氣設備和相應配電裝置的連接，大都采用矩形或圓形截面的裸導線或絞線。母線的作用是匯集、分配和傳送電能。母線主要包括銅及銅合金母線、鋁及鋁合金母線兩類。隨著我國電力及相關(guān)行業(yè)迅猛發(fā)展，銅的需求也不斷增長，由于我國銅資源緊缺，加之銅價較高，國內(nèi)外對鋁及鋁合金母線需求逐漸增長。與銅及銅合金母線相比，鋁及鋁合金母線具有更高的安全性和可靠性、安裝更加簡便、應用范圍廣、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢。鋁及鋁合金母線的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝是熔煉鑄造一加熱一擠壓一軋制一矯直，該工藝主要存在工藝流程長、能耗高、成材率低、生產(chǎn)成本高等缺點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種以優(yōu)質(zhì)鋁錠為原料的電工用鋁及鋁合金母線的制備方法，其工藝流程短、高效節(jié)能、導電率高、成材率高、生產(chǎn)成本低。
[0005]本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下，一種以優(yōu)質(zhì)鋁錠為原料的電工用鋁及鋁合金母線的制備方法，包括以下步驟:①上引連鑄鋁及鋁合金桿:以優(yōu)質(zhì)鋁錠為原料，在670°C?750°C下熔化保溫，采用上引連鑄機組，并經(jīng)在線除氣攪拌裝置，對鋁及鋁合金熔體進行攪拌、除氣，用牽引機組離合式真空上引鋁及鋁合金桿。②連續(xù)擠壓鋁及鋁合金母線:以鋁及鋁合金桿為原料，采用連續(xù)擠壓機組生產(chǎn)鋁及鋁合金母線，連續(xù)擠壓機轉(zhuǎn)速為10?20r/min，母線寬度最大可達到400mm，母線擠出速度:8?50m/min，母線擠出后經(jīng)真空防氧化管及水槽冷卻、吹干后卷取；合理設計模具和墊片的形狀和尺寸，墊片安裝在模具的上部，墊片為凹字形。③拉伸:采用全自動液壓拉拔機，將鋁及鋁合金母線進行拉伸、精整。
[0006]采用上述步驟制備的鋁及鋁合金母線，R態(tài)母線伸長率大于25%，抗拉強度大于75MPa，其中Y態(tài)母線伸長率大于4%，抗拉強度大于120Mpa，導電率不小于62%IACS。
[0007]本發(fā)明的進一步的設置如下:
上述步驟①中，所述的在線除氣、攪拌，是通過在線除氣攪拌裝置，向鋁及鋁合金熔體內(nèi)充入99.996%的氬氣或氮氣；通過受控的旋轉(zhuǎn)石墨軸和轉(zhuǎn)子，將計量的氬氣或氮氣壓入鋁及鋁合金熔體中并打散成微小氣泡，使其均勻的分散在鋁及鋁合金熔體中；氣源出口壓力0.2?0.5MPa，流量I?1.25Nm3/h ;然后用牽引機組離合式真空上引鋁及鋁合金桿，引桿速度700?1200mm/min,引桿直徑為Φ12?Φ40_。
[0008]上述步驟①中，優(yōu)質(zhì)鋁錠其鋁含量不小于99.65%，F(xiàn)e含量為0.09%?0.14%，Si含量為0.12?0.20%，稀土含量為0.08%?0.15%。
[0009]上述步驟②中，連續(xù)擠壓機組的擠壓工作體由擠壓工作體面板、堵頭、成型室、墊片、凹字形墊片、模具和蓋板組成；墊片、凹字形墊片、模具按照自上而下的順序裝配；凹字形墊片設計為凹字形；墊片、凹字形墊片安裝在模具的上部。
[0010]上述步驟③中，所述的拉伸系數(shù)λ為1.05?1.2。
[0011]本發(fā)明采用上述方案具有如下有益效果:(1)高效、節(jié)能、成材率高、生產(chǎn)效率高。利用上引連鑄技術(shù)與連續(xù)擠壓技術(shù)的完美結(jié)合，生產(chǎn)鋁及鋁合金母線，與傳統(tǒng)工藝相比，生產(chǎn)流程縮短，減少了鑄錠加熱的工序，節(jié)省了大量的能源消耗。同時采用連續(xù)擠壓技術(shù)可以實現(xiàn)母線生產(chǎn)的連續(xù)化，減少了傳統(tǒng)擠壓工藝生產(chǎn)中存在切頭去尾的材料浪費，成材率和生產(chǎn)效率高。(2)采用獨特的模具和墊片設計，大幅度提高母線產(chǎn)品的寬度和質(zhì)量。本發(fā)明通過合理設計模具墊片的形狀及厚度，提高流動的均勻性，解決了大擴展比和大寬厚比擠出工藝難題，可以生產(chǎn)寬度為400mm的母線。(3)導電率高、力學性能優(yōu)異。通過合理優(yōu)化母線的化學成分，控制Fe/Si比值，并添加稀土元素，降低雜質(zhì)元素對導電率的影響，其導電率不小于62%IACS。同時鑄態(tài)的鋁及鋁合金桿經(jīng)過連續(xù)擠壓，其轉(zhuǎn)變?yōu)樵俳Y(jié)晶組織，母線的內(nèi)部組織致密，力學性能優(yōu)異，其中R態(tài)母線伸長率大于25%，抗拉強度大于75MPa，其中Y態(tài)母線伸長率大于4%，抗拉強度大于120MPa。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種電工用鋁及鋁合金母線的生產(chǎn)工藝流程圖；
圖2為本發(fā)明擠壓工作體結(jié)構(gòu)圖；
圖3為本發(fā)明模具和墊片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]上述附圖中的標記如下:擠壓工作體面板10、堵頭11、成型室12、墊片13、凹字形墊片14、模具15、蓋板16。

【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明采用工藝方案流程如下:①上引連鑄鋁及鋁合金桿；②連續(xù)擠壓鋁及鋁合金母線拉伸。
[0015]①上引連鑄鋁及鋁合金桿。
[0016]以優(yōu)質(zhì)鋁錠為原料，在710°C?730°C下熔化保溫，并經(jīng)在線除氣裝置，對鋁及鋁合金熔體進行攪拌、除氣，用牽引機組離合式真空上引鋁及鋁合金桿。
[0017]所述的在線除氣、攪拌，通過在線除氣攪拌裝置，向鋁及鋁合金熔體內(nèi)充入99.996%的IS氣或氮氣,通過受控的旋轉(zhuǎn)石墨軸和轉(zhuǎn)子,將計量的IS氣或氮氣壓入招及招合金熔體中并打散成微小氣泡，使其均勻的分散在鋁及鋁合金熔體中；氣源出口壓力0.2?0.5MPa，流量I?1.25Nm3/h ;然后用牽引機組離合式真空上引無氧銅桿，引桿速度700?1200mm/min,引桿直徑為 Φ30ι?πι。
[0018]所述的優(yōu)質(zhì)鋁錠其鋁含量不小于99.65%，F(xiàn)e含量為0.09%?0.14%，Si含量為0.12 ?0.20%，稀土含量為 0.08% ?0.15%。
[0019]②連續(xù)擠壓鋁及鋁合金母線。
[0020]以Φ30πιπι鋁及鋁合金桿為原料，采用連續(xù)擠壓機組生產(chǎn)鋁及鋁合金母線，連續(xù)擠壓機轉(zhuǎn)速為10?20r/min，母線規(guī)格到19.2 X 202mm，母線擠出速度:8?50m/min，母線擠出后經(jīng)真空防氧化管及水槽冷卻、吹干后卷取。
[0021]所述的連續(xù)擠壓鋁及鋁合金母線包括合理設計模具和墊片的形狀和尺寸，墊片安裝在模具的上部，墊片為凹字形。
[0022]本發(fā)明為了提高流動的均勻性和模具的使用壽命，提高鋁及鋁合金母線的成型性能，改進了成型室12、凹字形墊片14的結(jié)構(gòu)。如圖2、圖3所示，本發(fā)明獨特的模具和成型室設計，包括擠壓工作體由擠壓工作體面板10、堵頭11、成型室12、墊片13、凹字形墊片14、模具15和蓋板16組成。墊片13、凹字形墊片14、模具15按照自上而下的順序裝配，凹字形墊片14設計為凹字形。本發(fā)明將墊片13、凹字形墊片14安裝在模具15的上部，增加了擠壓通道，合理設計凹字形墊片14的形狀，有效減小擠壓成型時邊部與中部流動速度的差異。通過上述改進，本發(fā)明生產(chǎn)鋁及鋁合金母線的寬度可達到400mm。
[0023]③拉伸。采用全自動液壓拉拔機，將鋁及鋁合金母線進行拉伸、精整。所述的拉伸系數(shù)λ為1.077。
【權(quán)利要求】
1.一種以優(yōu)質(zhì)鋁錠為原料的電工用鋁及鋁合金母線的制備方法，其特征在于包括以下步驟: ①上引連鑄鋁及鋁合金桿:以優(yōu)質(zhì)鋁錠為原料，在670°C?750°C下熔化保溫，采用上引連鑄機組，并經(jīng)在線除氣攪拌裝置，對鋁及鋁合金熔體進行攪拌、除氣，用牽引機組離合式真空上引連鑄鋁及鋁合金桿； ②連續(xù)擠壓鋁及鋁合金母線:以鋁及鋁合金桿為原料，采用連續(xù)擠壓機組生產(chǎn)鋁及鋁合金母線；連續(xù)擠壓機轉(zhuǎn)速為10?20r/min,母線的寬度最大可達到400mm,母線擠出速度:.8?50m/min，母線擠出后經(jīng)真空防氧化管及水槽冷卻、吹干后卷??；合理設計模具和墊片的形狀和尺寸，墊片安裝在模具的上部，墊片為凹字形； ③拉伸:采用全自動液壓拉拔機，將鋁及鋁合金母線進行拉伸、精整； 采用上述步驟制備的鋁及鋁合金母線，R態(tài)母線伸長率大于25%，抗拉強度大于75MPa，其中Y態(tài)母線伸長率大于4%，抗拉強度大于120Mpa，導電率不小于62%IACS ； 上述步驟①中，所述的在線除氣、攪拌，是通過在線除氣攪拌裝置，向鋁及鋁合金熔體內(nèi)充入99.996%的氬氣或氮氣；通過受控的旋轉(zhuǎn)石墨軸和轉(zhuǎn)子，將計量的氬氣或氮氣壓入鋁及鋁合金熔體中并打散成微小氣泡，使其均勻的分散在鋁及鋁合金熔體中；氣源出口壓力0.2?0.5MPa，流量I?1.25Nm3/h ;然后用牽引機組離合式真空上引鋁及鋁合金桿，引桿速度700?1200mm/min,引桿直徑為Φ12?Φ40_ ; 上述步驟①中，優(yōu)質(zhì)鋁錠其鋁含量不小于99.65%，F(xiàn)e含量為0.09%?0.14%，Si含量為.0.12 ?0.20%,稀土含量為 0.08% ?0.15% ； 上述步驟②中，連續(xù)擠壓機組的擠壓工作體由擠壓工作體面板(10)、堵頭(11)、成型室(12)、墊片(13)、凹字形墊片(14)、模具(15)和蓋板(16)組成；墊片(13)、凹字形墊片(14)、模具(15)按照自上而下的順序裝配；凹字形墊片(14)設計為凹字形；墊片(13)、凹字形墊片(14)安裝在模具(15)的上部。
【文檔編號】B21C23/21GK104307917SQ201410653195
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月27日
【發(fā)明者】胡妍 申請人:滁州華尊電氣科技有限公司