宋志良，周建華，孫光進，吉鴻志，周曉宏

(江蘇中天科技股份有限公司，江蘇南通226463)

0 引言

鋁包鋼芯鋁絞線是由鋁包鋼線做加強芯和硬鋁線絞合組成的架空導線。鋁包鋼芯鋁絞線和普通鋼芯鋁絞線相比，絞線重量輕、載流量大、弧垂小、電力損耗少，且防腐性能好、使用壽命長、結構簡單、架設和維護方便、傳輸容量大。它廣泛適用于各種電壓等級和要求增大鋁鋼截面比的輸電線路，還可用于沿海地區(qū)、鹽堿灘和三、四級工業(yè)污染區(qū)的輸電線路。目前市場對鋁包鋼線的強度要求越來越高，以導電率為14%IACS的鋁包鋼線為例，部分客戶的要求由原來的1 590 MPa，提高到1 700 MPa以上。一般在接到高強度鋁包鋼線合同時，之前我們在工藝上采用提高總壓縮率的方法，來提高鋁包鋼線的強度。但是這種方法在生產(chǎn)中容易造成鋁包鋼線的脆性，在絞線過程中易斷線，影響鋁包鋼線的合格率。為滿足特高強度鋁包鋼的正常生產(chǎn)，我們在材料上選用82B高碳鋼盤條，使鋁包鋼強度得到很大的提升。通過大量試驗，已經(jīng)基本掌握了82B鋼絲的使用工藝。

1 材料的選擇

高碳鋼盤條中碳的含量對鋼絲強度的提高有很大的作用，我們對比72A鋼絲中的元素，選擇有利于提高強度的82B鋼絲。

碳是決定鋼材性能的最重要元素。當鋼中含碳量在0.8%以下時，隨著含碳量的增加，鋼材的強度和硬度提高;當碳的含量波動0.01%，盤條的抗拉強度波動10 MPa左右，按照85%總壓縮率計算，鋁包鋼線最終抗拉強度波動20 MPa左右。

國內(nèi)生產(chǎn)的82B鋼絲中錳元素含量大約在0.75%，而72A鋼絲的錳含量在0.50%左右。錳含量有利于提高鋼的強度和硬度。硫在液態(tài)鋼中的溶解度很大，而在固態(tài)中的溶解度小，并隨溫度降低而降低。析出的硫與鐵生成FeS，熔點在1 190℃，F(xiàn)eS和Fe的共晶體溶點在988℃。所以當FeS在結晶時沿初生晶粒界析出，呈網(wǎng)狀時，即會在熱加工時，由于硫化物溶化造成鋼的熱脆。在鋼中加入一定量的錳而形成溶點較高(1 620℃)的硫化錳，硫化錳在1 000℃以下有較高的塑性。

2 生產(chǎn)工藝研究

2.1 鋁包鋼線工藝流程

鋁包鋼線生產(chǎn)工藝流程為:原材料→預拉→熱處理→酸洗→包覆→雙金屬拉拔→復繞→檢測→入庫。

決定鋁包鋼線質(zhì)量的關鍵工序為鋼絲熱處理、包覆及雙金屬拉拔。熱處理工序是最重要的環(huán)節(jié)，其主要目的是得到合理的索氏體化組織。索氏體具有良好的綜合力學性能，它既有較高的強度，又有良好的沖擊韌性。目前我廠生產(chǎn)的熱處理鋼絲索氏體化率均能達到90%以上?，F(xiàn)以 6.3mm鋼絲為例，介紹特高強度鋁包鋼線的生產(chǎn)工藝。

2.2 熱處理工藝

根據(jù)熱處理爐性能及鋼絲直徑與速度比值(DV值)的要求，參照72A鋼絲生產(chǎn)數(shù)據(jù)，初步設定爐溫為980℃，鉛溫550℃，線速度7.5 m/min。在此基礎上再做參數(shù)調(diào)整，比較鋼絲的機械性能，試驗數(shù)據(jù)見表1。

從試驗結果看，在這幾組試驗數(shù)據(jù)中，最佳生產(chǎn)方案應為爐溫960℃，鋼絲溫度在915℃左右，其鋼絲伸長率、斷面收縮率性能最佳。將7組數(shù)據(jù)進行金相組織對比，第6組的索氏體含量較高(能達到90%以上)，且晶粒度小，無明顯粗大珠光體組織。我們知道材料的屈服強度與晶粒尺寸倒數(shù)的平方根成正比，晶粒的細小既能提高強度、塑性，同時顯著提高其力學性能。所以第6組是適合拉拔的合理組織的樣品(見圖1)。

圖1 鋼絲金相組織

2.3 拉拔工序

起初在進行82B鋁包鋼線拉拔試驗時將總壓縮率控制在80%左右，每道壓縮率在20%左右(依據(jù)72A鋼壓縮率工藝)。在生產(chǎn)過程中，發(fā)生多次脆性斷裂現(xiàn)象，斷口呈45°斜口狀，且在復繞和絞合過程中均出現(xiàn)脆性斷裂。從鋁包鋼線強度上看，已經(jīng)達到1900MPa以上。經(jīng)過掃描電鏡觀察，斷口附近有與拉拔方向垂直的微裂紋，拉拔存在“拉傷”現(xiàn)象(見圖2)。

圖2 鋁包鋼線脆性斷口

為了確保鋁包鋼絲的強度達到1700MPa以上，總壓縮率還需控制在80%左右，在原拉拔工藝基礎上增加2個道次。通過10個道次的拉拔使得單道次壓塑率控制在17%以下。工藝改進后，鋁包鋼線的強度在1 750～1 800 MPa之間，且在拉拔、復繞、絞合過程中很少出現(xiàn)斷線現(xiàn)象。

3 成品鋁包鋼線的性能

按照調(diào)整后的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)了兩種規(guī)格的高強度鋁包鋼線，其機械性能見表2。

另外，我們對特高強度鋁包鋼線做了金相顯微組織觀察，組織主要形態(tài)為纖維狀的索氏體組織，如圖3所示，這種組織具有良好的抗拉強度和塑性。

表2 成品鋁包鋼線機械性能

圖3 成品鋁包鋼線金相組織

4 結束語

高碳鋼絲熱處理效果決定了成品鋁包鋼線的綜合性能，是生產(chǎn)特高強度鋁包鋼線的關鍵。合理的拉拔工藝和良好的潤滑狀態(tài)，除了可保證拉拔生產(chǎn)的順利進行外，還使鋁包鋼線的抗拉強度與塑性指標有一個良好的結合。

提高鋁包鋼線的抗拉強度必定會影響鋼絲的塑性指標，如何在保證抗拉強度的前提下，進一步提高塑性指標是今后研究的方向。

［1］莊東漢.材料失效分析［M］.上海:華東理工大學出版社，2009.

［2］鄢國強.金相檢驗［M］.上海:上?？茖W普及出版社，2003.

［3］王運炎.機械工程材料(第2版)［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2006.

［4］上海市機械制造工藝研究所主編.金屬分析技術［M］.上海:上?？茖W技術文獻出版社，1987.