钢芯铝绞线和铝绞线

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铝绞线制造技术探索

铝绞线制造技术探索1布局设计JL1X1/G2A-1250/100-437钢芯成型铝绞线产品的研发系依据国家标准GB/T20221―2022《型线同心绞架空导线》、GB/T1179―2022《圆线同心绞架空导线》和国家电网公司2022年9月正式发布的《JL1X1/G2A-1250/100-437钢芯成型铝绞线技术条件》。该产品在承载钢芯外采用了四层梯形铝型线，大大增加了导线的填充系数，减小了导线外径，其导线的布局示意图见图1。该导线的加强芯为19/2.61布局的镀锌钢绞线，加强芯外是4层60股等效硬铝线直径为5.16mm的梯形铝型线同心绞制而成。众所周知，普遍导线的铝单线为圆形，非紧压绞合后铝线和铝线之间的空隙较大，铝导体填充系数仅达成75%(实际截面与轮廓截面之比)，普遍紧压铝导体的填充系数约为85%。通过将铝单线设计为梯型铝型线，经过同心绞合后，铝导体的填充系数可达成92%～93%，这样在不变更导线标称截面的前提下，可有效减小导线的整体直径。例如JL1/G2A-1250/100钢芯铝绞线直径为47.85mm，而JL1X1/G2A-1250/100钢芯成型铝绞线直径那么为43.67mm，相同规格的导线采用铝型线绞制后导线直径减小了约9%，和JL/G2A-1000/80钢芯铝绞线直径(42.82mm)相近。

2生产工艺2.1电工圆铝杆JL1X1/G2A-1250/100钢芯成型铝绞线中铝型线主要机械性能和电性能指标远比等效直径的硬铝线高，两者技术参数比较见表1。在生产普遍导线时，通常电工圆铝杆的抗拉强度只要达成110～120MPa，电阻率不大于28.01nΩ•m，即能得志导线的机械性能和电性能要求。但是JL1X1/G2A-1250/100钢芯成型铝绞线的单线直径大、强度高、电阻率低，通过试制摸索，杆的抗拉强度只有达成120～130MPa，伸长率不小于6%，电阻率不大于27.81nΩ•m，才能得志要求。为了生产达成要求的电工圆杆，需要在生产中做好炉前分析，掌管好硅、铁元素含量，操纵住熔、铸、轧等工艺参数。概括工作如下:(1)将保温炉内铝液的Si操纵在0.04%～0.09%，Fe操纵在0.08%～0.16%，Fe/Si为1.5～2.0，Ti+V+Mn+Cr≤0.02%，其余杂质含量≤0.03%。其中铁、硅的含量可通过不同成分的铝锭搭配实现，或在购买铝锭时明确成分含量，其余元素含量均在铝锭购买时严格按上限规定。

(2)为改善制杆工艺加工性能，根据铝锭成分的分析处境，每炉15～16t需填加30～50kg铝中间稀土;为保证制杆较高或稳定的导电率，每炉需添加40～60kg铝硼中间合金。(3)在炉前配料中，当保温炉铝液达成容量的80%时，将铝硼中间合金分批从熔炉炉口处参与，铝稀土中间合金在保温炉铝液达成100%时，一次性参与到保温炉，经人工搅拌2min后，举行电磁搅拌，正转10min、反转10min后，再人工搅拌2min，使铝液内微量元素和各种添料平匀分布，然后举行精炼除气、扒渣。(4)扒渣后的铝液需静置25～30min后，将保温炉铝液放出，经陶瓷泡沫板过滤，进入铸、轧工序。(5)铸、轧工序主要是留神各段的温度操纵，如浇铸温度操纵在690～710℃，入轧温度操纵在480～500℃，终轧温度操纵在280～320℃。

2.2梯形铝型线2.2.1梯形铝型线模具设计JL1X1/G2A-1250/100钢芯成型铝绞线的单线为梯形铝型线，主要用梯形模具拉制。在梯形模具的布局设计时，要充分考虑金属变形的速度平匀性、材料的本金和易取性等因素，由于梯形模具不同于圆形模具，梯形模具在拉制时由于型腔中变形不平匀，其承受负荷远大于圆形模具的受力;假设设计或选材不当，会造成模具使用过程中易变形、腔体尺寸变化，甚至展现裂纹不能使用。通过生产试制对比，最终认为采用硬质合金模具(钨钢模)的性价对比高。梯形模具的孔形截面尺寸是根据产品的总截面和绞层数来确定的，设计遵循每层梯形线高度相等的原那么，采用了“连续线性变形”的设计思想，从第一块模具开头，由圆形逐步变至梯外形，尽量做到铝线变形平匀。通过对JL1X1/G2A-1250/100钢芯成型铝绞线外层的梯形铝型线多次的试制验证，最终确定了梯形模具的尺寸和各区的角度，见表2。试制过程中，模具进口区穿线顺遂，进口区和变形区抛光后拉丝液能顺遂旋绕，定径区可长时间保证线材的精确直径和光亮度，出口区的角度可保证线材拉出无伤痕，加之模具的选材具有拉力强、耐酸碱、耐腐蚀、不变形等优点，模具的使用寿命也较长。2.2.2梯形模具公差及配模模具设计余量，根据导线总截面和绞制设备张力大小一般设定为6%～8%。以本工程产品JL1X1/G2A-1250/100钢芯成型铝绞线为例，内层、邻内层、邻外层和外层模具设计截面分别为22.32mm2、22.24mm2、22.18mm2、22.11mm2，以每层股数9、13、17、21计算，其四层股线设计总截面为1331.37mm2，按标称截面1250mm2计算，其富裕量为6.5%，经拉制、绞制工序后可将截面操纵在标称截面公差范围内。梯形模具承受的负荷远大于圆形模具，在配模时面积压缩比(延迟系数)不宜过大，否那么轻易断线。如等效圆直径4.75mm的梯形线，采用9.5mm杆进线，需配7块模子完成拉制(使用9+2铝大拉机，前8道鼓轮速比为1.238，结果二道鼓轮速比为1.10～1.30)，而圆线只需6块拉模即可完成拉制(使用11模铝大拉机，前9道鼓轮速比为1.279，结果一道鼓轮速比为1.18)。配模见表3。2.2.3拉丝油选择由于型线的不规矩性，拉丝时产生的阻力并不是轴线方向，在同样形变下，型单线比圆单线需要的张力大，导致线材与模具之间、线材与塔轮之间的摩擦力和拉伸力都较大，致使线材、模具、塔轮的温升比拉制圆线时更高，这种温升会直接影响线材的质量，同时使润滑剂的作用变坏，继而影响产品质量甚至不能连续拉丝。因此，选用良好的拉丝油是操纵型线拉丝过程中温度、保证线材质量、提高拉丝速度的关键，拉制型线的拉丝油应具有如下性能:(1)应与模具和导线外观有较强的吸附性能，要求其油溶性好，稳定性高;(2)有确定粘度的根基油，其粘度要保证在负荷条件下，使金属线材和模具间形成一个可以滚动的油模层，达成减小摩擦力、延长模具使用寿命、提高拉丝速度的目的;(3)要适应铝屑的自沉降，同时具有闪点高、耐高温、氧化稳定性佳，无腐蚀性、刺激性的气味等要求。2.2.4梯形线拉丝速度和方向与等效直径相等的圆线相比，型单线与模具的接触面积大，发热较严重，因此速度不宜过快，一般操纵在10m/s以下。模具放置时应保持出线方向(大小弧面)外形一致，为制止工人操作方向错位或发生偏离放错，在镶嵌模套上设计一个定位面。每块模具的放置应使小弧面和拉丝鼓轮接触，这样有利于拉丝的形变，并且能有效地保证单线大弧面(即导线外外观)平滑和光亮。在走线时也应使小弧面和导轮接触，制止单线大弧面损伤。收线时各盘单线应保证方向一致，导轮要求底部平整，且采用单盘收线，制止收线过程中单丝翻身。

2.3钢芯成型铝绞线绞制JL1X1/G2A-1250/100导线由四层梯形铝型线同心绞制而成，绞制采用了710型84盘框绞机，在试制中，主要解决以下三个问题。2.3.1防止梯形线在绞制中翻身为了制止梯形型线在进入并线模前翻转，绞制前应在导线分线盘处安装上定位装置。它是由带轴承的梯形成型尼龙轮和2个轴承压轮组成，通过调整两个轴承压轮来保证梯形型线不发生翻转。

调整好成型轮与压轮的位置，做好型线预扭也是保障梯形铝型线绞制不翻身及顺遂成型的关键。假设不调整好成型轮和压轮的位置关系，那么会展现张力过大而拉细梯形铝线的问题。

为保证张力适中，在轴承压轮与梯形尼龙轮压紧时，每个轴承压轮、成型轮与通过的梯形铝线应在一条直线上。梯形铝线绞合时，成型铝股线在围绕导线轴线绞合的同时，自身也绕其轴线扭转;为了消释绞合过程中形成的扭应力，保证梯形股线绞合后的服帖性，需要对每股梯形单线举行预变形处理，即在定位装置和并线模之间应对梯形股线预扭1～2圈，预扭的方向与绞笼旋转方向相反。2.3.2确定节径比节径比的选择关系到导线绞合的质量。节径比选的太小，会展现“背股”、“过扭”等问题，节径比太大，会造成导线松股。通过生产试制，确定对比梦想的从内到外节径比范围:内层14～16倍，邻内层13～14倍，邻内层11.5～13倍，外层10.0～11.5倍。绞制工艺参数见表4。2.3.3保证导线外观质量梯形铝型线绞制时还要留神养护好绞线外观，如绞线前检查绞线机的牵引轮，牵引轮外观如有磨损应做相应的处理，可在牵引轮外观包裹一层剪裁好的毛毡，以防导线在牵引轮上打滑和擦伤。将绞线用并线模的进线区和定径区打磨光滑，进线区和定径区连接处光滑过渡，以防磨损导线外观。绞制时并线模不能压得太紧或太松，太紧会压伤铝线并有拉伸的可能，太松会导致导线绞合松股。开机前需更换全体已磨损的穿线管，通过上述措施即可保证绞制导线的外观质量。

3终止语本工程研究的JL1X1/G2A-1250/100-437钢芯成型铝绞线产品是灵州―绍兴±800kV特高压直