[發(fā)明專利]一種架空導線用耐熱型高導電率鋁合金單絲及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114058909B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設計）人: 徐鑫乾;劉建軍;夏睿;楊立恒;徐錸;陳大兵;郭東亮;袁光宇;陳杰
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院;江蘇省電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/03
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 劉卉

本發(fā)明屬于電力行業(yè)輸電線路架空導線技術領域，涉及一種架空導線用耐熱型高導電率鋁合金單絲及其制備方法。其技術要點如下：單絲按照元素質量百分比計算，包括如下組分：B：0.005%~0.025%，Ce：0.005%~0.035%，Sc：0.005%~0.035%，Si：0~0.04%，F(xiàn)e：0~0.08%，F(xiàn)e/Si比為1.8~2.0，（V+Ti+Cr+Mn）≤0.007%，余量為鋁和不可避免的微量雜質元素。制備方法主要包括添加微量B、Ce、Sc合金化元素優(yōu)化控制鋁合金的成分，優(yōu)化熔煉、鑄造、軋制及拉拔等關鍵工藝參數(shù)。本發(fā)明制備出的鋁合金單絲材料無需進行后續(xù)熱處理，簡化了耐熱型高導電率鋁合金單絲材料的制備工藝，降低了制造成本，由此制備出的架空導線用耐熱型高導電率鋁合金單絲材料具有優(yōu)良的綜合性能。

技術領域

本發(fā)明屬于電力行業(yè)輸電線路架空導線技術領域，涉及一種架空導線用耐熱型高導電率鋁合金單絲及其制備方法。

背景技術

據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年全國線路損失率為5.62％，全年線路損失電量相當于三峽電站全年發(fā)電量(1118億千瓦時)的3.7倍，其中導線的直流電阻損耗占到80％以上。提高導線的導電率是實現(xiàn)高效輸電最直接有效的途徑，導電率提升1％IACS，每公里線路年節(jié)能1000～2500千瓦時，減少二氧化碳排放873～2183千克、氮氧化物排放2.47～6.67千克、二氧化硫排放2.83～7.08千克。相比于常規(guī)導線，采用高導電率硬鋁導線進行農網、城網改造在節(jié)能降損、耐受微風振動等方面更具優(yōu)勢。

高壓、超高壓和特高壓架空輸電線路仍以普通鋼芯鋁絞線(ACSR)為主。普通鋼芯鋁絞線(ACSR)采用導電率為61％IACS的鋁合金單絲，其導電率較低且最高的長期運行與短時運行溫度均較低。如果能提高鋁導線的導電率，且提高其長期、短期允許的運行溫度，則有利于降低輸電線路損耗、提高輸送容量，有效降低輸電線路全壽命周期的運行成本，提高線路運行安全。目前使用的高導電率硬鋁導線用鋁合金單絲的導電率以61.5％IACS～62.5％IACS為主，長期允許運行溫度在70℃～90℃以下，63％IACS及以上更高導電率的耐熱型鋁合金單絲材料制備技術尚不成熟，制備工藝控制精度要求高，穩(wěn)定性難以控制，嚴重制約了63％IACS及以上高導電率耐熱型鋁合金導線在電網中的大規(guī)模推廣應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種用于電力行業(yè)中架空導線用耐熱型、高導電率鋁合金單絲材料，解決現(xiàn)役普通61％IACS鋼芯鋁絞線導電率低、運行溫度低、輸電損耗大的應用技術問題。

本發(fā)明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供的一種架空導線用耐熱型高導電率鋁合金單絲，按照元素質量百分比計算，包括如下組分：B：0.005％～0.025％，Ce：0.005％～0.035％，Sc：0.005％～0.035％，Si：0～0.04％，F(xiàn)e：0～0.08％，F(xiàn)e/Si比為1.8～2.0，(V+Ti+Cr+Mn)≤0.007％，余量為鋁和不可避免的微量雜質元素。

本發(fā)明采用的各合金元素的作用及機理如下：

Ce(鈰)：稀土Ce元素的添加使固液溫度區(qū)間增大，成分過冷增大，從而阻礙晶體生長以及促進形成二次枝晶，使晶粒細化；同時Ce元素還能降低固液界面處的表面張力，使臨界晶核半徑和臨界形核功減小，促進形核，從而使晶粒細化；稀土Ce元素在鋁合金凝固的過程中主要富集在固液界面前沿，更傾向于與Fe、Si等元素形成復雜AlSiCe或者AlFeSiCe等稀土化合物，降低Si、Fe等元素在基體中的固溶量，有利于鋁合金單絲材料的導電率提升。