铸轧1060铝合金干式变压器用铝带工艺研究

魏继承

(东北轻合金有限责任公司，黑龙江哈尔滨150060)

随着国家经济的发展，国内变压器用量大增，干式变压器需用量增幅更大。干式变压器较油式变压器具有如下几方面优点:成本低、寿命长;阻燃性好、安全性高;噪音低、损耗低;体积小、重量轻、安装检修方便、巡检维护频次少费用低;局部效电值低、抗短路能力强、耐雷电冲击能力强、过负载能力强、可靠性高;全铝干式变压器抗开裂性能好等优点。干式变压器用铝带，以前一直用热轧1060铝合金坯料生产。随着对降低成本的需求，对铸轧1060铝合金卷取代热轧卷进行了工艺研究。本次试验的目的是用铸轧卷生产干式变压器用铝带，选用不同的坯料厚度，找到合理的生产工艺，生产出表面质量好、电导率合格满足用户需求的产品。

1 试验方案

1.1 试验材料

①铸轧1060铝合金内标规定的化学成分见表1

表1 化学成分(质量分数)%

②实际取样分析得到的化学成分见表2。

表2 化学成分(质量分数)%

③坯料厚度及宽度

7.0 mm×830mm 3卷

8.5 mm×830mm 3卷

1.2 工艺流程

7.0 mm、8.5mm铸轧坯料——冷轧——拉弯矫直——剪切——成品退火

1.3 技术质量指标见表3

表3

1.4 取样先在实验室进行小样退火试验

退火温度:200℃，220℃，240℃，260℃，280℃，300℃，320℃，340℃，360℃，380℃;加热11小时，保温时间1小时。根据小样退火试样试验和检验结果确定批量退火制度。

2 试验结果和分析

2.1 坯料轧制成品不同退火温度及不同方向的性能见表4，力学性能随温度变化的曲线见图1

表4

图1 铸轧1060铝带力学性能随温度变化曲线

2.2 坯料轧制成品不同退火温度及不同方向的屈强比见表5，屈强比随温度变化曲线见图2

图2 铸轧1060铝带屈强比随温度变化曲线

表5

2.3 不同温度偏光组织见图3

图3 铸轧1060铝带不同温度退火后的偏光组织

3 分析讨论

3.1 数据分析

从表4及图1中可以看出随着退火温度的不断变化，320℃时材料拉伸性能都已达到了预期的目标。从表中电导率的对比分析可以看出，8.5mm厚的铸轧坯料轧制成品比7.0mm厚的坯料轧制的成品电导率高，这是由于生产8.5 mm的铸轧卷相对过冷度减小，铸轧后所获得的过饱和固溶体浓度相对降低，金属产生的晶格畸变减少，所以电导率相对增加，从而达到了降低成本，使用铸轧卷生产干式变压器用铝带，能充分满足用户所要求的表面、力学性能和电导率。

从表4还可看出，完全再结晶状态比加工组织电导率高。

从表5及图2中看出0度、90度及45度，随着退火温度的不断升高，屈强比降低，在温度达到360～380℃时各个方向的屈强比不但最小而且相当。

因此确定成品的退火制度为定温390℃，加热11小时，保温1小时，出炉空冷。

3.2 组织分析

从图3偏光照片上可以看出组织随温度发生变化，随着温度的升高内部组织由塑性变形纤维组织向再结晶组织转变。从偏光照片中可以看出金相组织在300℃全部变为均匀细小的再结晶组织，在温度340℃铝材表层的晶粒开始长大，在温度达到380℃时晶粒急剧长大。成品退火温度选择在晶粒长大阶段，因为晶粒大晶界相对减少，金属内的晶格畸变相对减少，电子运动的阻力相对减少，因此电导率相对提高。电导率随温度提高而升高的原因是:材料在由低温向高温转变的过程中，其组织发生由恢复过程向部分再结晶和完全再结晶转变，在恢复过程中，材料的位错在减少，晶格畸变得到一定的复位，使电导率有所提高，当发生再结晶时，位错削除量较大，电导率提高较大;当完全再结晶时，材料电导率趋于平缓，随着晶粒的长大，组织中的杂质有聚集、析出现象发生，电导率也有所提高。

3.3 屈强比及晶粒尺寸形状对材料力学性能的影响

从理论上讲屈强比(σ0.2/σb)小，则成形极限高，其次影响力学性能的因素还有晶粒的大小、形状和织构，当晶粒尺寸增大时，屈服极限降低，屈强比(σ0.2/σb)也随之减小。由此可见晶粒尺寸增大时可使铝材使用性能提高。

3.4 异向性对材料使用性能的影响

材料的异向性决定材料的使用性能，综合表4、表5及图1、图2可以看出360℃以下材料的织构还是变形织构强于再结晶织构。在高于360℃时，再结晶织构明显增强。通过批量的性能测定，抗拉强度(σb)为83～92MPa，延伸率(δ)为32～34%，达到了指标的要求。经用户使用检测，各项指标均能满足使用的要求，达到了代替热轧坯料的目的。

4 结论

①铸轧1060合金O状态的干式变压器用铝带生产工艺确定为8.5mm坯料铸轧——冷轧——拉弯矫直——剪切——成品退火;

②成品退火工艺为炉气定温390℃，加热11小时，保温1小时，出炉空冷。