浅谈铝包殷钢线的制造工艺

朱 兴，金 榕，田 庚，丰茂磊，施华英

（江苏亨通电力智网科技有限公司，江苏 吴江 215234）

铝包殷钢线是一种双金属复合材料，产品具有低线膨胀系数、高强度、耐腐蚀等特点，主要用作增容导线—铝包殷钢芯耐热铝合金线的加强芯。目前使用越来越广泛，本文就铝包殷钢制造工艺重点展开介绍。

1 铝包殷钢线生产工艺流程

铝包殷钢线的生产主要有殷钢丝、铝杆原材料的准备、殷钢丝包覆、铝包殷钢拉拔、铝包殷钢复绕等工序，具体工艺流程见图1。

图1 铝包殷钢线生产工艺流程图

2 铝包殷钢线制造工艺

2.1 原材料的准备

殷钢丝选用含镍量36%左右的铁镍合金，其抗拉强度要求≥1100MPa,以保证拉拔后铝包殷钢线抗拉强度，为保证铝包殷钢线拉拔后的塑性，需满足伸长率≥5.0%的要求。另外，殷钢丝表面应光洁，不得有刮伤、擦伤等与良好产品不相符的任何缺陷，避免拉拔过程断线。

铝杆选用符合GB/T 3954-2008标准规定的A2型铝杆，铝杆表面不得有油污、三角杆等缺陷，影响包覆质量。

2.2 殷钢丝包覆

2.2.1 原材料清洗

（1）铝杆清洗

铝杆清洗采用60℃以上清水在高压下经涡流振动清洗环腔在线连续清洗，清洗后吹气阀吹干。

（2）殷钢丝清洗

到货的殷钢丝因运输、存放时间过久，往往在表面会形成一层致密氧化层，包覆时需要通过砂带机进行在线打磨钢丝表面，以保证钢丝与铝层的紧密结合。砂带机打磨时需根据殷钢丝线径选择合适的砂带目数、拖丝模芯和砂带张紧张力，确保钢丝打磨干净的同时注意钢丝线径的变化。打磨过多，钢丝表面包覆铝过多，就会降低铝包殷钢拉丝强度，增大其线膨胀系数。打磨过少，清洗不干净，容易造成包覆杆脱铝，所以使用后的砂带也要及时更换。

2.2.2 殷钢丝加热

由于殷钢材料的居里点在260℃左右，当加热温度达到260℃时，殷钢将失去铁磁性，传统的钢丝用中频感应加热设备受其加热原理限制，无法为殷钢丝提供更高的加热温度，而实现殷钢丝与铝层紧密结合的温度要高于居里点温度，这就需要再添加加热设备，来实现殷钢丝包覆时的目标温度。殷钢丝加热温度过低，包覆结合力差，严重时材料脱铝，钢丝抖动严重包覆不上铝。加热温度过高，造成后续铝包殷钢线拉拔断线，所以殷钢丝加热温度控制尤为重要。

2.2.3 挤压包覆

（1）模具选择及安装间距

包覆导模尺寸一般选用比殷钢丝直径大0.3mm至0.4mm为宜。导模尺寸过小，包覆时易在导模口造成钢丝卡断；导模尺寸过大，铝料会从导模入口处挤出，堵塞导模口、降低包覆压力。

包覆模尺寸理论上为包覆杆直径，它的选择一般在导电率、使用钢丝直径已知的情况下可根据式（1）导电率计算公式进行确定，考虑到导电率需留有一定生产余量，实际生产过程中包覆模具尺寸还将增大些。

D钢：钢丝直径

D杆：包覆杆直径

模具挑选完成后，安装包覆模与包覆导模时，需控制两者间距，模具安装间距稍大可以提升包覆结合力，但容易脱铝；间距稍小包覆较为稳定，同心度好，但结合力较差，所以实际生产中要根据不同钢丝规格、不同导电率进行灵活控制。

（2）模腔与挤压轮间隙

模腔与挤压轮应控制合适的安装间隙，保证模腔与挤压轮的面压力，两者间间隙可通过垫片来调整。间隙过小，一方面会导致模腔与挤压轮接触摩擦产生杂质。另一方面也会导致模腔内压力过大，包覆模出口处粘铝，堆积成铝块，堵塞模腔出口处，使包覆无法顺利进行。间隙过大，废铝溢料量大，浪费铝材。

（3）模腔温度

模腔温度分为开机时模腔温度和正常包覆时模腔温度。开机时模腔温度尽量达到350℃以上，塞入模腔的铝杆才能立即与殷钢丝连续稳定结合，避免温度达不到金属结合温度而产生的钢丝高频振动，振动频率高、时间长会打碎感应加热器内管件，而使包覆终止。正常包覆时由于铝包殷钢包覆铝层较薄，挤压轮转速较低，模腔温度也较低，可通过控制模腔加热板使模腔温度保持在400℃～450℃即可，此温度范围可使钢、铝形成冶金结合。

（4）挤压轮转速

挤压轮转速主要与殷钢丝表面包覆铝层截面积相关，包覆铝层截面大，要达到同样的包覆速度，挤压轮转速就高，反之，包覆铝层截面小，挤压轮转速就低。目前铝包殷钢线只有10%IACS和14%两种低导电率、薄铝层的规格，所以在包覆一些小线径、小铝层截面的铝包殷钢杆时需保证最低挤压轮转速，挤压轮转速过低，将导致包覆温度低，挤压包覆负荷大，主机易卡死停机。提高挤压轮转速即提高包覆速度，就会缩短钢、铝结合时间，使材料结合力差，此时可通过增减模腔垫片、控制容积比等方式来调节挤压轮转速。

2.3 铝包殷钢杆拉拔

铝包殷钢拉丝为双金属拉拔，采用压力模与拉丝模配合的形式通过强制润滑实现钢、铝同步变形，模具组合见图2。

图2 压力模与拉丝模组合

为了保证铝包殷钢丝拉拔后的抗拉强度与伸长率，总压缩率一般控制在80%以内，单道次压缩率不大于20%为宜。另外，由于铝包殷钢材料的特殊性，其抗拉强度不随拉拔线径的减小而增大，抗拉强度的变化基本在前三道次定型，所以拉拔时需增大前三道次减面率，表1为线径6.55mm导电率10%IACS铝包殷钢杆拉制3.2mm铝包殷钢线配模工艺。按此工艺拉拔后的3.2mm铝包殷钢线最终抗拉强度为1190.2MPa，满足国网企标抗拉强度要求，伸长率低于1.0%的标准要求，铝包殷钢线还需在复绕时过去应力轮进行伸长率改善。

表1 LBY10-6.55-3.2配模工艺

2.4 铝包殷钢线复绕去应力

拉拔后的铝包殷钢线因存在拉拔应力，伸长率较低，需在复绕时进行去应力处理，提高伸长率。通过表1拉拔工艺拉制的3.2mm铝包殷钢线过去应力轮后抗拉强度与伸长率变化见表2，处理后抗拉强度有所损失，伸长率提升显著，最终铝包殷钢线性能均满足国网国网企业标准Q/GDW 11139-2013要求。

表2 铝包殷钢线去应力前后抗拉强度与伸长率对比

3 结束语

在铝包殷钢制造工艺中，首先要注意原材料的选择。其次，在殷钢丝包覆前，要进行合理的模具尺寸选择与间隙安装、模腔与挤压轮间隙的调整，保证包覆时压力。铝包殷钢包覆时，原材料要进行清洗、殷钢丝预热、模腔温度的控制、挤压轮转速的调节使殷钢丝连续稳定包覆铝层，保证钢、铝紧密结合。然后，铝包殷钢在拉丝时，要注意减面率的控制，来保障材料的抗拉强度。最后，进行去应力处理，提升伸长率，获得符合标准要求的铝包殷钢线。