特高强度铝包钢线生产工艺研究

2012-03-26宋志良周建华孙光进吉鸿志周晓宏

电线电缆 2012年5期

宋志良，周建华，孙光进，吉鸿志，周晓宏

(江苏中天科技股份有限公司，江苏南通226463)

0 引言

铝包钢芯铝绞线是由铝包钢线做加强芯和硬铝线绞合组成的架空导线。铝包钢芯铝绞线和普通钢芯铝绞线相比，绞线重量轻、载流量大、弧垂小、电力损耗少，且防腐性能好、使用寿命长、结构简单、架设和维护方便、传输容量大。它广泛适用于各种电压等级和要求增大铝钢截面比的输电线路，还可用于沿海地区、盐碱滩和三、四级工业污染区的输电线路。目前市场对铝包钢线的强度要求越来越高，以导电率为14%IACS的铝包钢线为例，部分客户的要求由原来的1 590 MPa，提高到1 700 MPa以上。一般在接到高强度铝包钢线合同时，之前我们在工艺上采用提高总压缩率的方法，来提高铝包钢线的强度。但是这种方法在生产中容易造成铝包钢线的脆性，在绞线过程中易断线，影响铝包钢线的合格率。为满足特高强度铝包钢的正常生产，我们在材料上选用82B高碳钢盘条，使铝包钢强度得到很大的提升。通过大量试验，已经基本掌握了82B钢丝的使用工艺。

1 材料的选择

高碳钢盘条中碳的含量对钢丝强度的提高有很大的作用，我们对比72A钢丝中的元素，选择有利于提高强度的82B钢丝。

碳是决定钢材性能的最重要元素。当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高;当碳的含量波动0.01%，盘条的抗拉强度波动10 MPa左右，按照85%总压缩率计算，铝包钢线最终抗拉强度波动20 MPa左右。

国内生产的82B钢丝中锰元素含量大约在0.75%，而72A钢丝的锰含量在0.50%左右。锰含量有利于提高钢的强度和硬度。硫在液态钢中的溶解度很大，而在固态中的溶解度小，并随温度降低而降低。析出的硫与铁生成FeS，熔点在1 190℃，FeS和Fe的共晶体溶点在988℃。所以当FeS在结晶时沿初生晶粒界析出，呈网状时，即会在热加工时，由于硫化物溶化造成钢的热脆。在钢中加入一定量的锰而形成溶点较高(1 620℃)的硫化锰，硫化锰在1 000℃以下有较高的塑性。

2 生产工艺研究

2.1 铝包钢线工艺流程

铝包钢线生产工艺流程为:原材料→预拉→热处理→酸洗→包覆→双金属拉拔→复绕→检测→入库。

决定铝包钢线质量的关键工序为钢丝热处理、包覆及双金属拉拔。热处理工序是最重要的环节，其主要目的是得到合理的索氏体化组织。索氏体具有良好的综合力学性能，它既有较高的强度，又有良好的冲击韧性。目前我厂生产的热处理钢丝索氏体化率均能达到90%以上。现以 6.3mm钢丝为例，介绍特高强度铝包钢线的生产工艺。

2.2 热处理工艺

根据热处理炉性能及钢丝直径与速度比值(DV值)的要求，参照72A钢丝生产数据，初步设定炉温为980℃，铅温550℃，线速度7.5 m/min。在此基础上再做参数调整，比较钢丝的机械性能，试验数据见表1。

从试验结果看，在这几组试验数据中，最佳生产方案应为炉温960℃，钢丝温度在915℃左右，其钢丝伸长率、断面收缩率性能最佳。将7组数据进行金相组织对比，第6组的索氏体含量较高(能达到90%以上)，且晶粒度小，无明显粗大珠光体组织。我们知道材料的屈服强度与晶粒尺寸倒数的平方根成正比，晶粒的细小既能提高强度、塑性，同时显著提高其力学性能。所以第6组是适合拉拔的合理组织的样品(见图1)。

图1 钢丝金相组织

2.3 拉拔工序

起初在进行82B铝包钢线拉拔试验时将总压缩率控制在80%左右，每道压缩率在20%左右(依据72A钢压缩率工艺)。在生产过程中，发生多次脆性断裂现象，断口呈45°斜口状，且在复绕和绞合过程中均出现脆性断裂。从铝包钢线强度上看，已经达到1900MPa以上。经过扫描电镜观察，断口附近有与拉拔方向垂直的微裂纹，拉拔存在“拉伤”现象(见图2)。