浅谈几种节能导线用铝杆的生产
摘 要：通过对节能导线制作流程的介绍，分析了各个工序对产品性能的影响，提出了相关解决办法及预防措施，并结合生产实践提出了相关工艺参数。
关键词：节能导线；铝合金；高导电；中强度铝合金；
1 引言
目前我国高压输电线路通常采用钢芯铝绞线。国家电网公司高度关注 “从输送环节减少电能损耗”，提出了新型节能技术路线，推出了高导电率钢芯铝绞线、高强度铝合金芯铝绞线、中强度全铝合金绞线三种节能产品，以替代传统钢芯铝绞线。
2 节能原理
输电线路损耗主要由电晕损耗和电阻损耗组成，在电晕损耗基本相同的的情况下，导线直流电阻的大小决定了输电线路损耗的多少。钢芯高导电率硬铝绞线采用63%IACS 高导电率铝线替代普通钢芯铝绞线中的61%IACS 铝线，由于铝线导电率的提高，可使导线整体直流电阻值降低，导电能力提高，电能损耗减少；高强度铝合金芯铝绞线采用52.5%或53%IACS的高强度铝合金芯替代普通钢芯铝绞线中的钢芯和部分铝线，在等总截面应用条件下，铝合金芯铝绞线的直流电阻比普通钢芯铝绞线更小，且没有钢芯的磁滞涡流损耗，达到了节能的目的；中强度全铝合金绞线全部采用58.5%IACS 中强度铝合金材料，与等总截面的普通钢芯铝绞线相比，铝合金材料替代了钢芯，相当于增大了导线的导电截面，使导线的整体直流电阻值降低，提高了导电能力。
3 铝杆的生产
三种节能绞线的制作与普通钢芯铝绞线的制作流程相同，高品质的电工圆铝杆是保证最终产品性能的基础和前提。
3.1 成分控制
3.1.1高导电率铝杆
原铝中主要的杂质元素为铁和硅，为防止热裂纹产生，应控制铁含量大于硅。对电阻率影响更大的是V、Ti、Cr、Mn四种元素，通过铝硼合金可以去除四种元素，提高电工杆的导电性能。
3.1.2高强度铝合金铝杆
高强度铝合金芯绞线中的铝合金芯为6系铝-镁-硅合金，Mg和Si生成Mg
2Si是该合金中的主要强化相。Mg 2Si在合金中的含量多少以及在固溶体中的溶解度大小及分布形态是产生热处理强化的决定因素，应保证Mg：Si<1.73，防止Mg元素降低Mg 2Si的固溶量，添加少量的Fe元素以消除过剩Si对合金杆塑性的影响，在线加入铝钛硼丝以细化晶粒。
3.1.3中强度铝合金杆
中强度铝合金杆根据导线加工工艺有热处理型和非热处理型两种。常见的热处理型导线强化相也为Mg 2Si，因此生产工艺和高强度铝合金导线的基本相同。非热处理型合金有铝-镁-铁系和铝-镁-铁-铜系，它的生产工艺和普通铝线的相同。两者相比热处理型增加了成本，但各项性能都有所提高，后者一般塑性较差。
3.2熔体处理
用电解原铝直接生产电工圆铝杆，降低了生产成本，但电解铝液氢含量较高，且含有大量的金属和非金属夹杂物，对线杆的性能尤其是电阻率影响较大。使用惰性气体，将精炼剂喷入熔炼炉中铝液内部的精炼法，是目前广泛采用的去除原铝杂质的方法。
3.2.2在线处理
在线处理主要有晶粒细化、在线除气和在线过滤，可在炉内处理的基础上获得更加纯净的铝液，为提高产品质量提供保证。AlTi5B丝是常用的晶粒细化剂。在线除气的主要原理是在铝液中通入高纯惰性气体，利用分压差使游离的氢扩散到惰性气体的气泡中进而上升带出铝液。在线过滤目前多采用的是操作简单、成本较低的陶瓷过滤板过滤方法。
3.3铸轧控制
影响电工圆铝杆性能的主要参数为铸造速度、铸造温度、冷却强度、轧制速度、轧制温度等，它们互相制约，相互影响，必须保证各项参数匹配。
3.3.1铸造温度
在轮带式浇注过程中，铸造温度通常是指铝液在浇包处的温度。铸造温度过高会造成晶粒粗大；温度过低则铝液流动性能差，易形成疏松或缩孔，均会降低铝杆的力学性能。
3.3.2铸造速度
铸造速度同时决定了整条生产线的轧制速度，直接影响铸坯的结晶速度、液穴深度以及过渡带的宽度，是决定铸坯质量的重要因素。铸造速度过低使轧制温度降低，轧制难度，同时对钢带和铸轮寿命造成影响；过快时，使液穴加深，铝液补充条件困难，容易造成铸坯疏松和缩孔，同时铸坯冷却强度降低，热裂纹的
倾向增大。
3.3.3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。轧制温度高，则铝杆延伸率和塑性升高，反之强度则会降低。最后道次的终轧温度对电阻率影响更大，适当提高会降低电阻率。
4 导线的制作
电工圆铝杆还需经过多道次拉拔，以及热处理才能最终制成导线。电工圆铝杆经过拉拔后强度上升，同时电阻率上升，这是由于冷加工导致晶体点阵发生畸变并产生更多缺陷，增加了电子散射的几率。要想进一步降低铝线拉拔过程中的导电率损失，必须对模具的角度进行精确、有效的控制与修整，减少铝线内部的缺陷，将冷加工缺陷对导电率的影响降至最小。拉制成的导线再进行退火，则可使电阻降低，尤其当温度接近再结晶温度时，电阻可恢复到接近冷加工前的水平。高强度铝合金导线及部分中强度导线在绞合前还要进行时效处理，使强度和导电率提高，延伸率上升。
5 结论
节能导线技术得到了国家电网的大力推广，并入选了2012年1月4日国家发改委发布的《国家重点节能技术推广目录（第四批）》，但由于相关国家标准还需完善，制作工序多而复杂，最终性能指标难以控制等缺点，其在我国的推广应用较为缓慢。参考国外类似产品的使用情况，结合“节能减排”基本国策，节能导线产品必将在我国有一个较大的发展。
参考文献
【1】国家重点节能技术推广目录（第四批），国家发改委，2012
【2】关于开展输电线路节能导线试点应用工作的通知，国家电网公司，2012
【3】刘 斌，郑 秋，党 朋等.铝合金在架空导线领域的应用及发展[J].电线电缆，2012，4
【4】方浩，铝包钢绞线、铝合金导线的性能介绍.华东电力[J].2003第9期