一種高安全性礦用高強度通風機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于煤礦安全和熱處理領域，特別是涉及一種高安全性礦用高強度通風機及其熱處理方法。
【背景技術】
[0002]礦用通風機的外殼即要保持高強度，同時還要保證不產生火花而引起安全事故，尤其在煤礦生產中，對于由撞擊或摩擦而產生火花是堅決杜絕的，在很多國家的煤礦生產中已經禁止輕合金制造的設備，但是由于鋁合金重量輕、強度高，如果能生產出一種難以產生摩擦或撞擊火花的輕合金，則會在該領域達到技術領先地位。
【發明內容】
[0003]本發明的目的之一在于提出一種高安全性礦用高強度通風機。
[0004]本發明的目的之二在于提出一種高安全性礦用高強度通風機的制備方法。
[0005]具體通過如下技術手段實現:
一種高安全性礦用高強度通風機，所述通風機的主體框架采用摩擦無火花的鑄造鋁合金制成，所述摩擦無火花的鑄造鋁合金的組分按重量百分比含量計為:Cu:2.8-6.63%，Zn:
4.2-5.8%，Cr:0.2-0.8%，T1:0.2-0.4%，Mn:0.5-0.9%，Co:0.02-0.05%，RE:0.2-0.8%，Zr:0.08-0.12%，Pb:0.08-0.16%，余量為Al和不可避免的雜質。
[0006]其中，在該鑄造銷合金制成的通風機表面至表面以下Imm范圍內的截面中，CuAl2強化相的體積百分比為4.3-8.8%，Al3Ti相的體積百分比為0.2-0.8%，在整個板材的中心位置上下各0.5mm形成的截面中，CuAldS化相的體積百分比為3.2-5.6%，Al 3Ti相的體積百分比為0.6-1.6%，所述截面均是與板材垂直的方向形成的截面。
[0007]作為優選，所述鑄造鋁合金的截面中RE-Al顆粒平均粒徑為0.08-0.11 μ m，并且在該通風機表面至表面以下Imm范圍內的截面中與整個板材的中心位置上下各0.5mm形成的截面中的個數相差不超過10%。
[0008]前述的高安全性礦用高強度通風機的制備方法包括如下步驟:
(I)熔煉，采用常規真空磁感應爐對前述各組分進行混合熔煉。
[0009](2)鑄造，將步驟(I)得到的熔體精密鑄造成高安全性礦用高強度通風機的主體框架。
[0010](3)淬火:將步驟(2)得到的半成品置入電阻爐內進行加熱，加熱溫度為580-620 0C，保溫20~35min，然后噴水淬火至室溫。
[0011](4)冷凍處理:將淬火后的半成品注入深冷裝置中降溫到-80~-120°C，保持10~20min后恢復到室溫。
[0012](5)保溫處理(回火):將冷凍處理之后的半成品置入回火爐中，加熱到120~180°C，保持20~45min，空冷至室溫，得到該高安全性礦用高強度通風機的主體框架，然后與其他部件進行組裝即得高安全性礦用高強度通風機。
[0013]作為優選，所述熔煉步驟中，除了 Al之外，其他組分均采用中間合金的方式加入。
[0014]本發明的效果在于:
1，通過在該通風機的主體結構中采用摩擦無火花的鋁合金，實現了輕合金在煤礦安全生產中應用。
[0015]2，通過在該類銷合金中去除了 S1、Mg、Be、Sr等易產生火花的元素，保證了該銷合金在撞擊或摩擦過程中不會產生火花，同時添加了 RE、Zr、Pb等元素，彌補了去除上述元素后產生強度等性能下降的缺陷，既保證了強度、硬度、延伸率，又保證了安全性和耐腐蝕性；
3，通過在該鋁合金中添加了微量的Co，保證了強度和硬度以及高溫性能。
[0016]4，通過限定該鋁合金的微觀結構，使得在表面處和中心處強化相的合理分布，使得抗拉強度和硬度得到大幅度提高。
[0017]5，通過具體特定的熱處理，使得鋁合金的微觀結構能夠得到保障的同時，保證了耐腐蝕性和塑性。
[0018]6，淬火-冷凍-回火的創新式分配以及參數的合理選擇使得熱處理效果良好，產品組織更加均勻穩定。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
一種高安全性礦用高強度通風機，所述通風機的主體框架采用摩擦無火花的鑄造鋁合金制成，所述摩擦無火花的鑄造鋁合金的組分按重量百分比計為:Cu:5.123%，Zn:4.8%，Cr:0.61%，Ti:0.3%，Mn:0.62%，Co:0.03%，RE:0.29%，Zr:0.09%，Pb:0.096%，余量為 Al 和不可避免的雜質。
[0020]其中，在該鑄造銷合金制成的通風機表面至表面以下Imm范圍內的截面中，CuAl2強化相的體積百分比為6.2%，Al3Ti相的體積百分比為0.6%，在整個板材的中心位置上下各0.5mm形成的截面中，CuAldS化相的體積百分比為3.95%, Al 3Ti相的體積百分比為1.15%，所述截面均是與板材垂直的方向形成的截面，所述鑄造鋁合金的截面中RE-Al顆粒平均粒徑為0.092 μ m，并且在該通風機表面至表面以下Imm范圍內的截面中與整個板材的中心位置上下各0.5mm形成的截面中的個數相差8.8% (中心位置個數多)。
[0021]測得所述通風機框架板材的抗拉強度為216MPa，延伸率:4.8%，硬度HB:68，并且通過900次摩擦和撞擊火花測試，無一次產生火花。
[0022]實施例2
一種高安全性礦用高強度通風機，所述通風機的主體框架采用摩擦無火花的鑄造鋁合金制成，所述摩擦無火花的鑄造鋁合金的組分按重量百分比計為:Cu:3.3%，Zn:4.2-5.8%，Cr:0.58%，Ti:0.29%，Mn:0.8%，Co:0.038%，RE:0.6%，Zr:0.11%，Pb:0.12%，余量為 Al 和不可避免的雜質；其中，在該鑄造鋁合金制成的通風機表面至表面以下Imm范圍內的截面中，CuAldS化相的體積百分比為5.9%，Al 3Ti相的體積百分比為0.55%，在整個板材的中心位置上下各0.5mm形成的截面中，CuAljS化相的體積百分比為4.1%，Al 3Ti相的體積百分比為
0.9%，所述截面均是與板材垂直的方向形成的截面。測得所述通風機框架板材的抗拉強度為192MPa，延伸率:4.9%，硬度HB:69，并且通過900次摩擦和撞擊火花測試，無一次產生火花。
[0023]實施例3
實施例1的高安全性礦用高強度通風機的制備方法包括如下步驟:
(I)熔煉，采用常規真空磁感應爐對實施例1或2各組分進行混合熔煉，，除了 Al之外，其他組分均采用中間合金的方式加入。
[0024](2)鑄造，將步驟(I)得到的熔體精密鑄造成高安全性礦用高強度通風機的主體框架。
[0025](3)淬火:將步驟(2)得到的半成品置入電阻爐內進行加熱，加熱溫度為610°C，保溫29min，然后噴水淬火至室溫。
[0026](4)冷凍處理:將淬火后的半成品注入深冷裝置中降溫到_96°C，保持16min后恢復到室溫；
(5)保溫處理:將冷凍處理之后的半成品置入回火爐中，加熱到162°C，保持32min，空冷至室溫，得到該高安全性礦用高強度通風機的主體框架，然后與其他部件進行組裝即得高安全性礦用高強度通風機。
【主權項】
1.一種高安全性礦用高強度通風機，其特征在于，所述通風機的主體框架采用摩擦無火花的鑄造鋁合金制成，所述摩擦無火花的鑄造鋁合金的組分按重量百分比含量計為:Cu:2.8-6.63%，Zn:4.2-5.8%，Cr:0.2-0.8%，T1:0.2-0.4%，Mn:0.5-0.9%，Co:0.02-0.05%，RE:0.2-0.8%，Zr:0.08-0.12%，Pb:0.08-0.16%，余量為 Al 和不可避免的雜質； 其中，在該鑄造鋁合金制成的通風機表面至表面以下Imm范圍內的截面中，CuAl2強化相的體積百分比為4.3-8.8%，Al3Ti相的體積百分比為0.2-0.8%，在整個板材的中心位置上下各0.5mm形成的截面中，CuAljS化相的體積百分比為3.2-5.6%，Al 3Ti相的體積百分比為0.6-1.6%，所述截面均是與板材垂直的方向形成的截面。
2.根據權利要求1所述的高安全性礦用高強度通風機，其特征在于，所述鑄造鋁合金的截面中RE-Al顆粒平均粒徑為0.08-0.11 μ m，并且在該通風機表面至表面以下Imm范圍內的截面中與整個板材的中心位置上下各0.5mm形成的截面中的個數相差不超過10%。
3.權利要求1-2所述的高安全性礦用高強度通風機的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)熔煉，采用常規真空磁感應爐對權利要求1各組分進行混合熔煉； (2)鑄造，將步驟(I)得到的熔體精密鑄造成高安全性礦用高強度通風機的主體框架； (3 )淬火:將步驟(2 )得到的半成品置入電阻爐內進行加熱，加熱溫度為580~620 V，保溫20~35min，然后噴水淬火至室溫； (4)冷凍處理:將淬火后的半成品注入深冷裝置中降溫到-80~-120°C，保持10~20min后恢復到室溫； (5)保溫處理:將冷凍處理之后的半成品置入回火爐中，加熱到120~180°C，保持20~45min，空冷至室溫，得到該高安全性礦用高強度通風機的主體框架，然后與其他部件進行組裝即得高安全性礦用高強度通風機。
4.根據權利要求3所述的高安全性礦用高強度通風機的制備方法，其特征在于，所述熔煉步驟中，除了 Al之外，其他組分均采用中間合金的方式加入。
【專利摘要】本發明涉及一種高安全性礦用高強度通風機，所述通風機的主體框架采用摩擦無火花的鑄造鋁合金制成，通過對組分含量、微觀結構和制備方法進行改進，使得該高安全性礦用高強度通風機在煤礦安全生產中不會產生撞擊和摩擦火花，并且強度、硬度以及延伸率等均保持在較高的水平。
【IPC分類】C21D9-00, C22C21-18, C22C21-10, C21D6-00
【公開號】CN104805341
【申請號】CN201510249634
【發明人】李白
【申請人】李白
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月16日