[00793687]稀土高铁铝合金电力电缆关键技术研发及应用

铜在中国被列入为仅次于石油的第二大战略储备物资，而中国又是铜矿资源匮乏的国家和用铜大国。电缆行业“以铝代铜”不仅是一场材料科学与工程领域的革命，更是一项事关国防建设与经济协调发展、造福子孙后代的系统工程。铝合金电缆替代铜电缆在西方国家已有40多年历史，产品普及率已超过80%，ALCAN、Southwire、Neson三家铝合金电缆国际巨头长期垄断着市场和技术。欣意集团公司努力打破国际垄断，通过添加微量稀土元素、铁元素及特殊处理工艺，开发出稀土高铁铝合金电力电缆，产品在导电性、柔韧性、延伸性、抗蠕变性及抗腐蚀性等方面优于国外同类产品及传统铜电缆，成功解决了铝代铜电缆关键技术并实现了产业化应用。其主要内容和特点如下：稀土高铁铝合金导体材料和新型铠装结构稀土高铁铝合金导体材料是通过在铝液中加入适量的铁、稀土等合金元素，经硼化处理，连铸连轧工艺制成具有较好韧性的铝合金杆，再经拉制、紧压绞制成紧压线芯，使得导体更加密实、外径减小，从而保证了在不增加导体外径的情况下具有较好的电气性能，成本大幅下降。导体线芯经退火处理后，消除了导体的内应力，提高了合金的抗蠕变、延伸和柔韧性能，超过铜丝的标准，电缆的最小弯曲半径仅为7倍电缆外径，更加便于安装。铝合金带连锁铠装方式区别于传统的钢带铠装，钢带铠装存在弯曲性能、耐腐蚀性能差，较笨重，不抗地磁干扰等缺陷。铝合金带铠装采用自锁型连锁铠装方式，具有较好的抗压和抗冲击性能，且易弯曲、耐腐蚀、重量轻、安装便利、抗地磁干扰、防虫鼠蚁咬、防火性能好等特性，产品美观，用途广泛。阻燃耐火一体化设计传统铜电缆的绝缘材料不具有阻燃性，为提高电力电缆的使用安全性，课题组在开发过程中在绝缘层加入自主研发的新型高效高分子阻燃剂，使得硅烷交联聚乙烯绝缘料的绝缘耐热性能大大优于传统的无机阻燃剂，具有优异的电气性能及抗老化性能，使用寿命长，阻燃性能优异，更加安全环保。传统铝芯电缆的阻燃耐火级别很低，不适用于涉及消防安全级别较高的场所，而课题组设计的稀土高铁铝合金导体、耐火云母带、阻燃硅烷交联聚乙烯绝缘、阻燃玻璃纤维绕包带、改性氟-磷-氮低聚物膨胀型阻燃内护套、铝合金带连锁铠装、氟-磷-氮低聚物膨胀型阻燃外护套这种结构的铝合金电缆，可用于消防安全级别较高的场所。授权专利情况：获国家授权发明专利35项、实用新型专利22项。技术经济指标：铝合金电缆的电阻率达到0.0280Ω·mm<'2>/m；延伸率可达到35%；耐温性能：950-1000℃下180min不断熔；阻燃、耐火性能：IA级；达到铜电缆同等性能，材料成本和安装成本分别节约30%。应用推广情况及效益情况：项目研发的产品稀土高铁铝合金电力电缆已经规模化生产并在电力工程、土木建筑、石油化工等领域得到广泛应用，为国家节约了大量铜资源。铝合金电缆加工过程中碳排放量和能耗比铜电缆降低50%。近3年累计销售额达18.9亿元。