[00143352]低成本高导电率硬铝导线制备技术

当前,我国建有世界最大的输电网络,运行总里程近150万公里,年输电损耗高达20亿kWh,因此提高导线导电率、降低线损效益巨大。目前通过发展节能导线降低线损主要有两条技术路线：一是采用耐热铝合金或碳纤维代替钢芯;二是采用高导电率硬铝导线。相比而言,63%IACS高导电率硬铝导线可充分利用现有生产装备,不改变线路通道及设施,因此成为节能导线的重要发展方向。 目前,63%IACS高导电率硬铝导线采用高纯铝生产,成本高无法推广,采用低成本工业纯铝生产存在以下技术难题：①没有掌握微合金元素匹配提高导电率的方法,缺少对应的配方;②工业纯铝熔液中2μm以下微杂质和微气孔不能有效去除,影响强度和导电性;③传统轧制和热处理工艺能源利用率低,且难以兼顾高强度和高导电率。 针对以上问题,国网河北电科院牵头,通过产学研联合攻关,建立节能导线实验室和中试生产线,历时5年,开展了配方设计、工艺研发和导线试制,提出了富铁相析出提高导电率的新方法,掌握了原料配方、净化技术、轧制工艺等低成本高导电率硬铝导线制备关键技术,实现了工业化生产和工程应用,导线生产成本降低15.5%。 主要技术发明点： 1发明了低成本高导电率硬铝导体材料制备技术。建立了微量元素存在状态与性能的关系模型,掌握了铁硅、硅锑等微合金化元素最佳配比,发明了99.7%工业纯铝生产63%IACS高导电率硬铝导体的成分配方,首次采用富铁相沿晶界析出法提高导电率,突破了原料纯度要求高的技术瓶颈。 2.发明了有效去除微缺陷的铝熔液净化系列技术。提出了Al2O3纳米刺球吸附微气泡和微杂质,惰性气体、离心、真空复合除氢、聚合气孔抑制组合技术,过虑了有害的杂质,保留了有益的合金元素,开发了纳米刺球制备装置、铝液除氢系统、旋压浇注装置,系统解决了气孔、杂质降低导线强度和导电率的技术难题。 3.发明了节能型铝丝制备技术。提出了将温度控制和余热利用相结合,低温轧制、分段热处理的导线制备新工艺,通过富铁相沿晶界析出、晶粒径向细化和轴向延长,在保证强度的基础上提高了导电率,攻克了低成本稳定生产63%IACS高导电率硬铝导线的技术难关。 授权发明专利10项;发表论文11篇,其中SCI、EI收录3篇;单丝和导线均通过了国家权威机构检测,单丝导电率63.5%IACS、强度181MPa。发明成果通过了河北省科技成果转化服务中心组织的成果评价,专家组一致认为“整体技术达到了国际先进水平”。 该低成本高导电率硬铝导线已实现工业化批量生产,得到了较大范围应用,销售收入3.43亿元,实现利润7500万元。通过在束鹿-范庄示范线路改造上应用测算,年输电量增加0.545亿kWh,线路损耗减少8.61万kWh,新增产值2352.58万元。与普通钢芯铝绞线相比,导电率提高3.1%,年费用降低1.3%以上,输电线路损耗减少2.7%。节能降损效果显著。2018年全国钢芯铝绞线销售总量约150万吨,如果进行产品升级,将产生巨大的经济和社会效益。本发明的研究成果可广泛应用于普通硬铝导线、铝合金铸造、有色金属连铸连拔等行业,推广前景广阔。