钢芯成型铝绞线的制造技术.docx

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赵士林;王品山;张金玉;陈卫
【摘 要】以 JL1X1/G2A-1250/100-437 钢芯成型铝绞线为例,介绍了同截面型线与圆线构造导线的特点,以及钢芯成型铝绞线的生产工艺,包括与之相配套的电工圆铝杆生产工艺、梯形铝型线生产工艺、钢芯成型铝绞线绞制生产工艺.
【期刊名称】《电线电缆》
【年(卷),期】2025(000)004
【总页数】4 页(P26-29)
【关键词】钢芯成型铝绞线;型线拉制;型线绞合
【作 者】赵士林;王品山;张金玉;陈卫
【作者单位】特变电工股份疆线缆厂,疆昌吉 831100;特变电工股份疆线缆厂,疆昌吉 831100;特变电工股份疆线缆厂,疆昌吉 831100;特变电工股份疆线缆厂,疆昌吉 831100
【正文语种】中 文
【中图分类】
引言
随着国民经济的高速进展，国内(尤其是华东、华北和南方等经济兴旺地区)用电负荷急剧攀升。为了提高输送容量，保证输电过程牢靠性，满足经济进展的需要，经电力行业的专家、学者论证，认为必需将大截面导线引入电网建设，由此 1 250
mm2 系列导线被引入灵州—绍兴±800 kV 特高压直流输电线路工程。本文即以
该工程所用的 JL1X1/G2A-1250/100 钢芯成型铝绞线为例，介绍钢芯成型铝绞线的制造技术。
构造设计
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/T 20251—2025《型线同心绞架空导线》、GB/T 1179—2025《圆线同心绞架空导线》和国家电网公司 2025 年 9 月正式公布的《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承受了四层梯形铝型线，大大增加了导线的填充系数，减小了导线外径，其导线的构造示意图见图 1。该导线的加强芯为 19/ 构造的镀锌钢绞线，加强芯外是 4 层 60 股等效硬铝线直径为 mm 的梯形铝型线同心绞制而成。
图 1 JL1X1/G2A-1250/100 钢芯成型铝绞线构造示意图
众所周知，一般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， 铝导体填充系数仅到达 75%(实际截面与轮廓截面之比)，一般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到达 92%～93%，这样在不转变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 mm，而JL1X1/G2A-1250/100 钢芯成型铝绞线直径则为 mm，一样规格的导线承受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( mm)相近。
生产工艺
JL1X1/G2A-1250/100-437 钢芯成型铝绞线的制造主要是通过电工圆铝杆生产、铝型线拉制、铝型线绞制等工序完成的。
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，两者技术参数比照见表 1。
表 1 铝型线和硬铝线技术参数比照表项 目技术要求梯形硬铝型线 硬铝线抗拉强度绞前最小值/MPa ≥165 ≥160 抗拉强度绞前平均值/MPa ≥170 －抗拉强度绞后最小值/MPa ≥157 ≥152 抗拉强度绞后平均值/MPa ≥162 －抗拉强度极差/MPa
≤25 －20℃时电阻率/(nΩ·m) ≤ ≤ 20℃时导电率/(%IACS) ≥
≥
在生产一般导线时，通常电工圆铝杆的抗拉强度只要到达 110～120 MPa，电阻率不大于 nΩ·m，即能满足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，杆的抗拉强度只有到达 120～130 MPa，伸长率不小于 6%，电阻率不大于 nΩ·m，才能满足要求。为了生产到达要求的电工圆杆，需要在生产中做好炉前分析，把握好硅、铁元素含量，掌握住熔、铸、轧等工艺参数。具体工作如下:
(1)将保温炉内铝液的 Si 掌握在 %～%，Fe 掌握在 %～%， Fe/Si 为 ～，Ti+V+Mn+Cr≤%，其余杂质含量≤%。其中铁、硅的含量可通过不同成分的铝锭搭配实现，或在选购铝锭时明确成分含量，其余元素含量均在铝锭选购时严格按上限规定。
为改善制杆工艺加工性能，依据铝锭成分的分析状况，每炉 15～16 t 需填加30～50 kg 铝中间稀土;为保证制杆较高或稳定的导电率，每炉需添加 40～60 kg 铝硼中间合金。
在炉前配料中，当保温炉铝液到达容量的 80%时，将铝硼中间合金分批从熔炉炉口处参加，铝稀土中间合金在保温炉铝液到达 100%时，一次性参加到保温炉， 经人工搅拌 2 min 后，进展电磁搅拌，正转 10 min、反转 10 min 后，再人工搅
拌 2 min，使铝液内微量元素和各种添料均匀分布，然后进展精炼除气、扒渣。
扒渣后的铝液需静置 25～30 min 后，将保温炉铝液放出，经陶瓷泡沫板过滤， 进入铸、轧工序。
铸、轧工序主要是留意各段的温度掌握，如浇铸温度掌握在 690～710℃，入轧温度掌握在 480～500℃，终轧温度掌握在 280～320℃。
梯形铝型线
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。在梯形模具的构造设计时，要充分考虑金属变形的速度均匀性、材料的本钱和易取性等因素，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均匀，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，甚至消灭裂纹不能使用。通过生产试制比较，最终认为承受硬质合金模具(钨钢模)的性价比较高。
梯形模具的孔形截面尺寸是依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则，承受了“连续线性变形”的设计思想，从第一块模具开头， 由圆形渐渐变至梯外形，尽量做到铝线变形均匀。通过对 JL1X1/G2A-1250/100 钢芯成型铝绞线外层的梯形铝型线屡次的试制验证，最终确定了梯形模具的尺寸和各区的角度，见表 2。
表 2 梯形模和圆形模构造参数比照序号 工程名称 梯形模 圆形模 1 润滑区锥角(°)18～22 22～26 2 变形区长度/mm 9～12 7～9 3 变形区模角(°)10～14 12～ 16 4 定径区长度/mm ～ ～
试制过程中，模具进口区穿线顺当，进口区和变形区抛光后拉丝液能顺当盘旋，定 径区可长时间保证线材的准确直径和光滑度，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。
梯形模具公差及配模
模具设计余量，依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 mm2 、 mm2 、 mm2 、 mm2 ， 以每层股数 9、13、17、21 计算，其四层股线设计总截面为 1 mm2，按
标称截面 1 250 mm2 计算，其充裕量为 %，经拉制、绞制工序后可将截面掌握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(延长系数)不宜过大， 否则简洁断线。如等效圆直径 mm 的梯形线，承受 mm 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 ，最终二道鼓轮速比为 ～)，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 ，最终一道鼓轮速比为 )。配模见表 3。
表 3 截面积相等的单线配模比照表 (单位:mm)拉模股线 进线 过桥模 1 过桥模 2 过桥模 3 过桥模 4 过桥模 5 过桥模 6 出线模圆形线
－ 梯形线
拉丝油选择
由于型线的不规章性，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掌握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:
应与模具和导线外表有较强的吸附性能，要求其油溶性好，稳定性高;
有肯定粘度的根底油，其粘度要保证在负荷条件下，使金属线材和模具间形成
一个可以流淌的油模层，到达减小摩擦力、延长模具使用寿命、提高拉丝速度的目的;
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。
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，发热较严峻，因此速度不宜过快，一般掌握在 10 m/s 以下。
模具放置时应保持出线方向(大小弧面)外形全都，为避开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(即导线外外表)平滑和光滑。在走线时也应使小弧面和导轮接触，避开单线大弧面损伤。收线时各盘单线应保证方向全都，导轮要求底部平坦，且承受单盘收线，避开收线过程中单丝翻身。
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，绞制承受了 710 型84 盘框绞机，在试制中，主要解决以下三个问题。
防止梯形线在绞制中翻身
为了避开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当 成型的关键。假设不调整好成型轮和压轮的位置关系，则会消灭张力过大而拉细梯 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;为了消退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进展预变形处理，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。
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，会消灭“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，确定比较抱负的从内到外 节径比范围:内层 14～16 倍，邻内层 13～14 倍，邻内层 ～13 倍，～ 倍。绞制工艺参数见表 4。
保证导线外观质量
梯形铝型线绞制时还要留意保护好绞线外观，如绞线前检查绞线机的牵引轮，牵引轮外表如有磨损应做相应的处理，可在牵引轮外表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，以防磨损导线外表。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。开机前需更换全部已磨损的穿线管，通过上述措施即可保证绞制导线的外观质量。
表 4 JL1X1/G2A－1250/100 钢芯成型铝绞线绞制工艺参数表型号规格构造根数/ 直径/mm 钢铝层次 每层构造根/直径/mm 绞合直径/mm 绞向 节径比 节距范围
/mm 1250/100 19/ 84/ 钢芯内 1+6/ 左 18～22 141～172 钢芯外 12/ 右 16～18 209～235 内 9/ 左 14～16 290～ 331 邻内 13/ 右 13～14 369～397 邻外 17/ 左 ～13
414～468 外 21/ 右 10～ 437～502
完毕语
本工程争论的 JL1X1/G2A-1250/100-437 钢芯成型铝绞线产品是灵州—绍兴
±800 kV 特高压直流线路工程用导线之一。该产品的单线承受了梯形型线，可增
大导线的填充系数，减小导线轮廓直径，消退导线外表明显的节距沟，使导线外表光滑、圆整，到达降低导线外表电场强度、增加抗电晕性、削减电晕放电的目的。此外，这种外观平坦、光滑的型线构造导线，还可以大大削减雪、霜和水在导线外表的积聚，提高了导线防冰雪和防冻雨的性能，更加适合超特高压输电线路建设的要求，对促进导线工艺技术进步起到了很好的推动作用。
参考文献:
【相关文献】
［1］［ J］.电线电缆，2025(1):26- 28.
［2］张传省，刘 ［J］.电线电缆，2025(4):19-20.
［3］［ J］.电线电缆，2025(2):11-13.
［4］GB/T 20251—2025 型线同心绞架空导线［S］.