新型高強高導鋁合金絞線及電工圓鋁杆技術探討

2021-01-08 東方財富網

在2020(第五屆)中國電工材料供需交易峰會上，山東創輝新材料科技有限公司技術總工王超帶來了主題為「新型高強高導鋁合金絞線及電工圓鋁杆技術探討」的演講，主要從63%導線率導線製備工藝及思路、8A07導電率61.5%耐熱導線製作及優勢、6201鋁鎂矽合金導線導電率由52.5%提升至55%的趨勢解讀這幾個方面展開。

63%導線率導線製備工藝及思路

1983年以前，我國鋁導體的導電性能波動較大，鋁導體電阻率的國家標準為59.5% IACS。後來經過上海電纜研究所有限公司黃崇祺等人的大量研究，我國鋁導體行業的整體水平趕上了國際步伐，國家標準能夠與IEC標準接軌，達到61% IACS。通過降低電工鋁導體的電阻率，降低線損，可帶來巨大的節能效果。從上世紀80年代我國陸續開展了這方面的研究工作，其中以利用稀土改善鋁導體的導電性的研究取得了較大進展。

本世紀初開始的三峽輸電工程建設，對架空導線提出了新要求，特別是以ACSR-720/50為代表的大截面鋼芯鋁絞線的鋁單線直徑大(4.53mm)、抗拉強度σ≥160MPa並要求均勻一致(其強度極差不大於20MPa)、導電率在≥61.0% IACS等要求，這在當時的生產技術與工藝裝備條件下，要保證大批量生產與供貨是有相當難度的。在上海電纜研究所有限公司的研究及組織下，通過電纜行業企業的共同努力，實現了我國電纜行業鋁導體及線材製造水平上了一個新臺階。

進入2010年以來，在特高壓、遠距離、大容量輸電工程建設以及電網建設注重輸電線路「節能降損」的戰略促進下，我國的電工鋁線製造技術及能力獲得新發展，特別是大截面900/40(75)、1000/45(80)及1250/70(100)鋼芯鋁絞線，要求鋁單線抗拉強度σ≥172MPa(其強度極差不大於25MPa)、導電率≥61.5%IACS以及節能型導線的鋁單線導電率≥62.0、62.5及63.0%IACS的要求，極大促進了對鋁導體及線材製造技術的研究，也湧現了數十家企業具備了生產這些導線的技術和裝備能力。

對於導電率≥63%IACS的硬鋁線及其架空導線產品生產，目前我國已有企業具備了批量生產的技術與裝備能力，並已成功應用於江蘇500kV等多項輸電線路工程建設。

目前該產品規格和性能指標納入到新修訂的國家標準GB/T 17048 《架空絞線用硬鋁線》標準中。對於高導電率硬鋁線，增加了61.5%IACS、62.0%IACS、62.5%IACS三個級別的電阻率，分別用L1、L2和L3表示。

8A07導電率61.5%耐熱導線製作及優勢

鑑於日本國情，輸電距離短，輸電容量大，輸電線路走廊資源緊張，其研究熱點轉向研究更高輸電容量的耐熱鋁合金導線。西歐、北歐、北美等國家也相繼開發使用耐熱鋁合金導線，其強度/重量比高、弧垂特性較好、輸電容量大、線損小、抗腐蝕性能和抗蠕變性能好，已成為鋁合金導線的發展趨勢。

目前，我國已經能夠穩定地生產出導電率為60%IACS的耐熱鋁合金導線，並已在國內的許多重要線路上得到很好的應用。隨著對耐熱鋁合金導線研究的不斷深入，目前國內耐熱溫度150級別導線的導電率已可達到或超過60%IACS，經過有關檢測機構的全面檢測，經過幾年的攻關，實現了導電率為61%IACS的耐熱鋁合金單絲(長期耐熱溫度150)及導線(長期耐熱溫度120)的成功製備，完成了導電率為61%IACS的耐熱鋁合金導線的工程應用。

但是，我國國情是不僅要求提高輸送容量，更要求遠距離輸送時線路損耗低，這就要求我們向高導電率方向發展，以降低線路損耗、節約資源。

通過調整Zr、Si和Fe含量，在熱軋開坯後急冷140~180，並再次進行熱軋、冷軋，獲得了導電率大於61.1%IACS的耐熱鋁合金導線，但抗拉強度和長時耐熱性能不佳。在固溶型鋯耐熱鋁合金上添加合金元素Li或B，並通過溫拉拔或控制鑄造冷卻速度，獲得了導電率61.5%IACS的耐熱鋁合金導線，並提高了其抗拉強度至170MPa。

6201鋁鎂矽合金導線導電率由52.5%提升至55%的趨勢解讀

近年來以鋁-鎂-矽系的高強鋁合金在架空導線中得到推廣使用，代表產品為高強度鋁合金芯鋁絞線和中強度鋁合金絞線。技術性能指標按照GB/T 23308-2009《架空絞線用鋁-鎂-矽系合金圓線》 和NB/T 42042-2014《架空絞線用中強度鋁合金線》執行。自2011年國家電網推廣使用節能導線應用(鋼芯高導電率硬鋁絞線、高強鋁合金芯鋁絞線和中強度鋁合金絞線)以來，鋁合金在輸電線路得到大量的應用。但是其導電率相較於硬鋁偏低，增加線路輸送損耗，成為大規模鋁合金推廣的限制因素之一。國家電網於2012年和2013年分別立項了《高導電率耐熱鋁合金導體材料研發及導線研製》和《高導電率中強全鋁合金節能導線研製及應用研究》兩個科技項目，對耐熱鋁合金和中強度鋁合金進行了導電率提升研究。

歐盟標準中， AL2、AL3和AL7與我國現有標準中的LHA1、LHA2和AL7性能相對應或相近，多出AL4、AL5、AL6三種規格。在最新由德國代表提出的IEC 62641提案中，在原先規格中，增加了AL4和AL5兩種規格。

總結

現常規導線及使用鋁杆，我公司是直接以鋁水生產鋁杆的專業化和集約化生產企業。關於今天議題三種產品我公司同樣以鋁水直接生產滿足要求的合格產品。

我公司針對導電率63%IACS導線生產中的技術難題，組織技術、生產等部門共同努力，通過大量的研究、技術攻關，已成功解決了「成品率低、生產成本較高」等技術難題，質量穩定，從基礎材料(高導鋁杆)到成品導線可批量生產交付使用，這將為我國電纜行業製造水平再上一個新臺階作出重要貢獻。

（文章來源：SMM）

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