铝合金导体生产工艺探讨

摘 要：介绍铝合金导体生产工艺注意事项及各个工序控制要点。

关键词：铝合金;导体;合金杆;铝合金单线

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

1 铝合金导体简介

众所周知，我国的铜储量有限，但铝资源储量非常丰富，“以铝节铜”“是国家大力倡导的，而目前我们所用的铝合金导体是通过在纯铝中添加适当的合金成分而制成的。从价格上来说，铜材的价格相对于铝合金导体而言还是在其2～3倍以上，所以铝合金电缆与铜缆相比其最大的优势便是在于它的生产成本低，在保证相同载流能力的前提下，其生产成本可下降约30%以上。相比于铜导体来说铝合金导体抗腐蚀能力更强。铝在氧化时它的表面会很快的生成一层致密氧化膜，防止金属被进一步的氧化腐蚀。铝合金导体电缆的反弹性要小于铜芯电缆，在相同室温环境条件下，将铝合金电缆与铜缆弯曲至同样的角度，应力释放后，铝合金电缆的平均回弹角度要小于铜芯电缆40%左右。

2 铝合金导体生产流程图

我公司拥有二台熔铝炉加连铸连轧生产设备，我们将工艺流程分为两部分，铝合金杆生产部分和铝合金线拉制及绞线部分。

2.1 合金杆工艺流程

2.2 铝合金导体生产工艺流程

3 铝合金导体生产过程的工艺控制

3.1 铝合金杆质量控制

（1）合金杆强度控制。材料采用AL99.5牌号铝锭，投炉前通过成份搭配，铝液中加入适量稀土和硼化处理，保证铝杆的强度要求，控制浇铸温度和轧制温度。浇铸温度控制在710～720℃，初轧温度在450℃～470℃，合适的轧制速度，使铝杆轧制过程得到充分冷却，铝杆收线前采取乳化液冷却处理，提高和稳定铝杆强度。

（2）合金杆导电性能控制。生产用铝锭一般采用AL99.5牌的普通工业纯铝，铝锭纯度虽然在99.5%以上，但杂质成分复杂，其中含Si量较高，大于0.10%，Si的含量影响了铝合金杆的电阻率，所以我们除了按炉前通过铝锭搭配控制铁、硅杂质比外还采取加入适当的稀土，进行稀土优化处理（用含稀土12%左右的铝—稀土中间合金加入），提高和稳定铝合金杆的电阻率。稀土加入量是根据铝锭中硅、铁、铜和钛、钒、锰、铬等杂质含量而定。由于铝锭本来就较纯，所以一般稀土加入量在0.1～0.20%（已考虑加入过程的烧损）。从以往的实践证明加入适量的稀土，不但能起降低各种杂质的有害影响，而且细化晶粒，改善工艺性能和机械性能，起到提高导电性能、减少断线数，提高耐腐蚀性作用。

（3）生产过程通过采用氮气加精炼剂进行充分的除渣除气精炼和铝液经过不少于45分钟静置处理，确保铝液质量。

3.2 铝合金单线生产工艺控制

铝合金单线采用滑动式铝合金大拉机组拉制，此类大拉机均具备拉丝液集中循环供应系统和冷却系统，能有效提供拉制过程中的润滑和冷却条件，并能进行单线定长分盘。为保证铝合金单线的表面质量，采用了进口高速铝线抽丝油，并选用聚晶拉丝模，使铝单线表面光洁度明显提高。为了提高铝合金单线抗拉强度的均匀性、导电性及机械性能，铝合金单线拉制后需放进时效炉进行时效处理，时效处理温度为170±5℃，时效处理时间为4.5h。

3.3 绞制生产工艺控制

为了保证铝合金单线抗拉均匀性，规定铝合金单线拉制后要放置不少于10小时才能投入绞线，并进行按抗拉强度配线，确保铝合金单线抗拉强度不均匀值。我们绞线用框式绞线机，该设备放线盘Ф630mm，采用集中整体上下盘、气动夹紧、操作方便、生产效率高;气动张力控制并有自动张力调节机构可使放线张力稳定;采用地轴联动，保证绞线节距的精度;有断线自动停车装置，安全可靠;设备设置了预成型装置，使绞线绞制紧密、结实，切断后无松散现象。

4 容易出现的质量问题及解决措施

4.1 铝合金单线强度均匀性的获得

铝合金单线强度的均匀性是导线很重要的一个性能指标。铝合金单线强度的均匀性与铝合金杆强度的均匀性有直接的关系，导致铝合金杆强度不均匀性的主要原因是铸锭进轧温度不能连续的恒定，导致铸锭温度变化的原因与铝液的温度、铸锭的冷却、轧制的速度等多方面原因有关，我们主要采取以下措施保证铸锭进轧温度的恒定，来保证铝合金杆强度的均匀。

（1）浇铸机和连轧机采用PLC联动控制，轧制速度恒定，有利于进轧铸锭温度连续恒定;

（2）对浇铸工进行严格培训和考核，提高浇铸技术水平，保持浇铸液位在2cm以内波动，保证铸锭温度连续稳定;

（3）采用H型结晶轮四面均匀冷却，冷却效果好，冷却均匀，使铸锭四面结晶效果相同，铝杆强度一致;

此外，我们需对拉丝工艺及拉丝后处理采取了以下的措施，保证绞前绞后单丝强度的均匀性。

（1）拉丝速度、采用的拉絲模具、配模、拉丝油温度等做了严格规定。

（2）铝合金线拉制后进行时效处理，规定了时效处理时间和温度，即时效处理温度为165±5℃，时效处理时间为5.5h，时效后的效果均做了严格的工艺要求，即抗拉强度均匀性绞前绞后不大于45MPa。

（3）时效处理后静置时间也做了严格的工艺要求，即春冬不小于10小时，夏秋季不小于16小时，保证绞线前各单线温度的一致性。

作者简介：秦道广（1975-），男，安徽铜陵人，大专，生产经理，研究方向：铝合金电力电缆。