超强钢芯高导电铝架空导线的研制
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摘要：超强钢芯高导电铝架空导线的研制是一项目具有复杂的、技术要求比较高的项目，本文从高导电铝杆的配方及其生产工艺研究入手，对高导电硬铝线生产工艺控制主要从拉丝油质量和温度的控制、拉丝模具的选择与配置进行了研究，对超强钢芯高导电铝架空导线的绞制主要从接头控制、单丝静置、绞合导体的均匀性和绞合紧密程度的控制、导线的预成型控制等进行了研究，经试制，产品达到规范要求，并认为，工艺手段先进、电性能十分优越，达到国内领先水平。
关键词：超强钢芯；高导电铝；导线
中图分类号：V242文献标识码： A
1高导电铝杆的配方及其生产工艺研究
高导电铝杆制备设备包括：熔炼炉、倾动保温炉、在线出气装置、在线过滤装置、连铸机、连轧机、框杆机。
高导电率硬铝杆化学成份按照表1进行控制。
表1高导电率硬铝化学成份
高导电率硬铝杆采用的原材料铝锭及精炼剂如下：铝锭牌号为AL99.7%或以上牌号；精炼剂成分为15～25%氯化钠、30～40%的氯化钾、5～12%的六氯乙烷、3～7%的氟硼酸钾、12～16%的氟铝酸钾与10～20%的木炭粉混合而成，单位为重量百分数。根据光谱分析结果须调节Fe含量时配料为10％的稀土铝合金。调节【Cr，Mn，V,Ti】4素及进行硼化时配料为AlB3(铝硼；合金精炼剂6AB添加量0.15％,7、8、9三个月可适当增加用量至0.2％；
高导电率硬铝杆连铸连轧生产过程中主要工艺参数见表2。
表2 基本工作参数
2高导电硬铝线生产工艺控制
拉制工序采用LFDL-450/9铝大拉机，为了保证铝单线导电率达到63%IACS，除了要控制好铝杆的性能外，拉制工艺过程同样会对铝单线的性能起到关键作用。不同的拉丝工艺对铝单线的性能会有影响。在拉丝过程中，还应重点关注以下方面：
2.1拉丝油质量和温度的控制
在拉丝过程中，线材与模具之间，线材与鼓轮之间均存在摩擦升温，由于高导电率铝单线其影响抗拉强度的元素有限，因此，在拉丝过程中如果温度过高，铝丝更容易软化，造成强度降低，更有甚者，会出现铝丝与股轮或模具粘连现象。为此，在高导电率铝丝拉制过程中要控制拉丝油的质量和温度。拉丝油应采用效果较好的矿物拉丝油，最好应采用循环冷却系统，实时监控拉丝油的温度，拉丝油的温度一般不超过60℃，温度过高，应适当降低拉丝速度，高导电率铝单线拉制速度控制在不超过12米/秒。
2.2拉丝模具的选择与配置
拉丝模具一般有钨钢模、聚晶模与钻石模。在拉普通铝丝时，从综合性价比考虑，人们一般会选择聚晶模， 而在拉制高导电率铝线时，经过试验对比发现，钨钢模拉制的高导电率铝单线表面质量和性能要优于另外两种模具。这主要是由于钨钢模内表面光洁度较高，且其硬度更适合导电率铝杆的拉制，拉丝过程摩擦力减小，从而更有利于提高铝单线的力学性能和表面质量。
3超强钢芯高导电铝架空导线的绞制
为了实现超强钢芯高导电铝架空导线连续大长度生产，采用JLK-630/12+18+24型框式绞线机进行试制生产，同时也采取了相应的措施保证产品的质量。
3.1接头控制
根据段长定长拉制铝单丝，避免长度不够造成的铝线接头；铝接头采用冷压焊接，接头强度要求≥130MPa。
3.2单丝静置
金属经过拉制变形后，其内部晶粒碎化，存在残余应力，使金属组织处于一种不稳定的状态，这种不稳定的状态具有自行恢复到原来状态的趋势，但需要足够长的时间，为此规定单丝在拉制后必须静置24小时才能上绞线机进行生产，确保了单丝的绞前状态均匀性和一致性。
3.3绞合导体的均匀性和绞合紧密程度的控制。
选用JLK-630/12+18+24型框绞机生产超强钢芯高导电铝架空导线，此设备单线放线采用张力气动控制，通过电子检测及电气控制，经气动控制比例阀调节，可实现从满盘到空盘单线放线恒张力控制，从而保证了绞合导体的均匀性。各绞层节距比的合理搭配也是保证导线绞合导线紧密程度的关键。在绞线时对每层绞线的节距比进行严格控制，从而保证了导线绞合导线紧密程度。
3.4导线的预成型控制
在超强钢芯高导电铝架空导线生产时，在并线模前加装了单线预扭装置，使铝单线在进入并线模前形成S形走向，对各单线都给予预扭，同时合理设置了预扭节距，从而最大程度的消除了铝线内部的弹性应力，使绞后的导线成型性好，有效地解决了成品绞线的松股和蛇形弯现象，消除了绞线截断后的散股现象，进一步改善了导线的平直程度和紧密性，使导线不仅能完全满足特高压输电线路工程施工对接的要求，而且满足了导线跨河、越山和恶劣环境下的使用要求。
3.5导线表面光洁度控制
导线的电晕性能及无线电干扰性能除需保证产品的均匀性和绞合紧密程度外，其表面光洁度至关重要。为了保证产品的表面光洁度，除在拉丝工序采取措施外，在绞线工序采用了尼龙导嘴、导轮，同时在牵引轮上包敷隔离布带，有效防止了导线的表面擦伤，保证了导线的表面质量。
4性能试验
根据样品试制的工艺文件和试制方案的要求，分别对铝杆、铝单线、超强镀锌钢绞线、焊接接头及成品绞线逐道工序进行取样检测，成品送上海电缆研究所电工材料及特种线缆质检中心检测，检测结果都满足技术要求。
5超强钢芯高导电铝架空导线绞制工艺
超强钢芯高导电铝架空导线结构：7根钢芯，铝导体为24根，导线绞向为右向，外层绞合节径比不大小12倍，具体设计参数见下表3和4。
表3超强钢芯高导电铝架空导线
表4高导电铝单线技术参数
6 型线同心绞高导电铝绞线绞制工艺
型线同心绞高导电铝绞线结构为梯型，内外层铝导体均为梯型高导电铝，承载芯采用超强钢芯。导线绞向为右向，节径比不大于12倍。具体设计参数见下表6：
表6 型线同心绞高导电铝绞线
外层铝线不允许有接头，其它层应满足企业标准的要求，接头采用冷压焊接。
7 结语
试制的产品经过上海电缆研究所电工材料及特种线缆质检中心进行检测，产品各项性能指标均符合JTE/Q GD001-2013《超强钢芯高导电铝架空导线技术规范》及GB\T1179-2008《圆线同心绞架空导线》的要求，工艺手段先进、电性能十分优越，达到国内领先水平。
参考文献：
1 尤传永;;架空输电线路钢芯软铝绞线的应用研究[J];电力建设;2006年05期
2 尤传永;;增容导线在架空输电线路上的应用研究[J];电力设备;2006年10期
3 魏锦丽,王藏柱,冯学斌;耐热铝合金导线在输电线路中的应用[J];广东水利水电;2005年05期