鋁合金導體生產工藝探討

摘 要：介紹鋁合金導體生產工藝注意事項及各個工序控制要點。

關鍵詞：鋁合金;導體;合金桿;鋁合金單線

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.188

1 鋁合金導體簡介

眾所周知，我國的銅儲量有限，但鋁資源儲量非常豐富，“以鋁節銅”“是國家大力倡導的，而目前我們所用的鋁合金導體是通過在純鋁中添加適當的合金成分而制成的。從價格上來說，銅材的價格相對于鋁合金導體而言還是在其2～3倍以上，所以鋁合金電纜與銅纜相比其最大的優勢便是在于它的生產成本低，在保證相同載流能力的前提下，其生產成本可下降約30%以上。相比于銅導體來說鋁合金導體抗腐蝕能力更強。鋁在氧化時它的表面會很快的生成一層致密氧化膜，防止金屬被進一步的氧化腐蝕。鋁合金導體電纜的反彈性要小于銅芯電纜，在相同室溫環境條件下，將鋁合金電纜與銅纜彎曲至同樣的角度，應力釋放后，鋁合金電纜的平均回彈角度要小于銅芯電纜40%左右。

2 鋁合金導體生產流程圖

我公司擁有二臺熔鋁爐加連鑄連軋生產設備，我們將工藝流程分為兩部分，鋁合金桿生產部分和鋁合金線拉制及絞線部分。

2.1 合金桿工藝流程

2.2 鋁合金導體生產工藝流程

3 鋁合金導體生產過程的工藝控制

3.1 鋁合金桿質量控制

（1）合金桿強度控制。材料采用AL99.5牌號鋁錠，投爐前通過成份搭配，鋁液中加入適量稀土和硼化處理，保證鋁桿的強度要求，控制澆鑄溫度和軋制溫度。澆鑄溫度控制在710～720℃，初軋溫度在450℃～470℃，合適的軋制速度，使鋁桿軋制過程得到充分冷卻，鋁桿收線前采取乳化液冷卻處理，提高和穩定鋁桿強度。

（2）合金桿導電性能控制。生產用鋁錠一般采用AL99.5牌的普通工業純鋁，鋁錠純度雖然在99.5%以上，但雜質成分復雜，其中含Si量較高，大于0.10%，Si的含量影響了鋁合金桿的電阻率，所以我們除了按爐前通過鋁錠搭配控制鐵、硅雜質比外還采取加入適當的稀土，進行稀土優化處理（用含稀土12%左右的鋁—稀土中間合金加入），提高和穩定鋁合金桿的電阻率。稀土加入量是根據鋁錠中硅、鐵、銅和鈦、釩、錳、鉻等雜質含量而定。由于鋁錠本來就較純，所以一般稀土加入量在0.1～0.20%（已考慮加入過程的燒損）。從以往的實踐證明加入適量的稀土，不但能起降低各種雜質的有害影響，而且細化晶粒，改善工藝性能和機械性能，起到提高導電性能、減少斷線數，提高耐腐蝕性作用。

（3）生產過程通過采用氮氣加精煉劑進行充分的除渣除氣精煉和鋁液經過不少于45分鐘靜置處理，確保鋁液質量。

3.2 鋁合金單線生產工藝控制

鋁合金單線采用滑動式鋁合金大拉機組拉制，此類大拉機均具備拉絲液集中循環供應系統和冷卻系統，能有效提供拉制過程中的潤滑和冷卻條件，并能進行單線定長分盤。為保證鋁合金單線的表面質量，采用了進口高速鋁線抽絲油，并選用聚晶拉絲模，使鋁單線表面光潔度明顯提高。為了提高鋁合金單線抗拉強度的均勻性、導電性及機械性能，鋁合金單線拉制后需放進時效爐進行時效處理，時效處理溫度為170±5℃，時效處理時間為4.5h。

3.3 絞制生產工藝控制

為了保證鋁合金單線抗拉均勻性，規定鋁合金單線拉制后要放置不少于10小時才能投入絞線，并進行按抗拉強度配線，確保鋁合金單線抗拉強度不均勻值。我們絞線用框式絞線機，該設備放線盤Ф630mm，采用集中整體上下盤、氣動夾緊、操作方便、生產效率高;氣動張力控制并有自動張力調節機構可使放線張力穩定;采用地軸聯動，保證絞線節距的精度;有斷線自動停車裝置，安全可靠;設備設置了預成型裝置，使絞線絞制緊密、結實，切斷后無松散現象。

4 容易出現的質量問題及解決措施

4.1 鋁合金單線強度均勻性的獲得

鋁合金單線強度的均勻性是導線很重要的一個性能指標。鋁合金單線強度的均勻性與鋁合金桿強度的均勻性有直接的關系，導致鋁合金桿強度不均勻性的主要原因是鑄錠進軋溫度不能連續的恒定，導致鑄錠溫度變化的原因與鋁液的溫度、鑄錠的冷卻、軋制的速度等多方面原因有關，我們主要采取以下措施保證鑄錠進軋溫度的恒定，來保證鋁合金桿強度的均勻。

（1）澆鑄機和連軋機采用PLC聯動控制，軋制速度恒定，有利于進軋鑄錠溫度連續恒定;

（2）對澆鑄工進行嚴格培訓和考核，提高澆鑄技術水平，保持澆鑄液位在2cm以內波動，保證鑄錠溫度連續穩定;

（3）采用H型結晶輪四面均勻冷卻，冷卻效果好，冷卻均勻，使鑄錠四面結晶效果相同，鋁桿強度一致;

此外，我們需對拉絲工藝及拉絲后處理采取了以下的措施，保證絞前絞后單絲強度的均勻性。

（1）拉絲速度、采用的拉絲模具、配模、拉絲油溫度等做了嚴格規定。

（2）鋁合金線拉制后進行時效處理，規定了時效處理時間和溫度，即時效處理溫度為165±5℃，時效處理時間為5.5h，時效后的效果均做了嚴格的工藝要求，即抗拉強度均勻性絞前絞后不大于45MPa。

（3）時效處理后靜置時間也做了嚴格的工藝要求，即春冬不小于10小時，夏秋季不小于16小時，保證絞線前各單線溫度的一致性。

作者簡介：秦道廣（1975-），男，安徽銅陵人，大專，生產經理，研究方向：鋁合金電力電纜。