AT506727A1 - Verfahren zur wärmebehandlung eines walzguts aus einer aushärtbaren aluminiumlegierung - Google Patents

Verfahren zur wärmebehandlung eines walzguts aus einer aushärtbaren aluminiumlegierung Download PDF

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Description

• · -1 - (35 930) jel
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Walzguts, insbesondere eines Bands, aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung, insbesondere einer Legierung der 6000 Reihe, bei dem das sich im Durchlauf einer Vorrichtung befindliche Walzgut einem Lösungsglühen und einem Abschrecken zugeführt und in einem weiteren Schritt das Walzgut einer Warmauslagerung unterworfen wird.
Um die Materialeigenschaften eines Bands aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung verändern zu können, ist ein Verfahren aus dem Stand der Technik bekannt (DE 24 46 828 B2), bei dem das Band zunächst lösungsgeglüht, dann abgeschreckt und in weiterer Folge warmausgelagert wird. Verschiedene Temperatur- und Zeitangaben für solch ein Warmauslagern sind bekannt, so auch ein zweischrittiges Warmauslagern des zu einen Bund aufgerollten Bands, nämlich im ersten Schritt mit Hilfe eines Haubenofens und im darauffolgenden Schritt mit Hilfe eines Hitzebads. Von Nachteil bei bekannten Verfahren zur Warmauslagerung ist, dass neben den vergleichsweise erhöhten Energiekosten, vornehmlich verursacht durch die vergleichsweise lange Zeitdauer des Warmauslagerns, auch über die Bandlänge vergleichsweise stark abweichende Materialeigenschaften gegeben sind. Derartige Prozessstreuungen stellen insbesondere kein Qualitätsmerkmal des Bands dar, was unter anderem zu einem Wettbewerbsnachteil führen kann.
Weiter ist es aus der DE 24 46 828 bekannt, dass die Materialeigenschaften von aushärtbaren Aluminiumlegierungen mit unterschiedlichen Behandlungszeiten beim Lösungsglühen, Abschrecken und Warmauslagern bzw. auch mit diesbezüglich unterschiedlichen Temperaturverläufen beeinflusst werden können. Eine Ver- ·· ···· ·· ► · · · 4 • ··· « -2- gleichmäßigung von Materialeigenschaften über die gesamte Bandlänge von derartigen Bändern ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ausgehend vom eingangs geschilderten Stand der Technik ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Walzguts aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung bzw. eine diesbezügliche Anlage derart zu verbessern, dass nicht nur eine verminderte Behandlungsdauer des Walzguts bei gleichbleibenden Materialeigenschaften erreicht werden kann, sondern, dass auch die Prozessstreuung der Wärmebehandlung des Walzguts gering bleibt.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens dadurch, als erster Schritt beim Warmauslagem das sich im Durchlauf der Vorrichtung befindliche Walzgut erwärmt wird, wonach in einem weiteren Schritt das Walzgut der Warmauslagerung weiter unterworfen wird.
Wird als erster Schritt beim Warmauslagem das sich im Durchlauf der Vorrichtung befindliche Walzgut erwärmt, wonach in einem weiteren Schritt das Walzgut der Warmauslagerung weiter unterworfen wird, dann hat sich überraschender Weise herausgestellt, dass die Materialeigenschaften der aushärtbaren Aluminiumlegierung zumindest bereichsweise über die Walzgutlänge in deren Streuung vergleichmäßigt werden können. So haben Materialuntersuchungen von aushärtbaren Aluminiumlegierungen der 6000 Reihe gezeigt, dass damit die bekannte Prozessstreuung der Wärmebehandlung dieser Legierungen vermindert werden kann, wodurch sich die Erfindung insbesondere gegenüber anderen bekannten Verfahren auszeichnet. Insbesondere scheinen gerade diese Legierungen der 6000 Reihe besonders auf das erfindungsgemäße Verfahren anzusprechen, so beispielsweise die 6061 (AlMglSiCu) und die 6082 (AISMMgMn) Legierungen. Außerdem hat sich gezeigt, dass damit die Festigungswerte nicht nur über die Walzgutlänge vergleichmäßigt sondern auch verbessert werden können. Hinzu kommt, dass auch die Zeitdauer der weiteren Warmauslagerung des Walzguts verkürzt werden kann, womit neben einer Erhöhung der Produktionskapazität auch mit einem verminderten Energieaufwand gerechnet werden kann. Das erfmdungsgemäße Verfahren zur ·· Μ ···· • · · · · • · · · ··· • · · · · • · · · · ·· · ·» • · ·· · • · · ·· • · · · -3- Wärmebehandlung eines Walzguts ist daher gegenüber bekannten Verfahren auf vorteilhafter Weise insgesamt effizienter und auch kostengünstiger.
Vorteilhafte Verfahrensbedingungen hinsichtlich des Erwärmens des Durchlaufenden Bands können sich ergeben, wenn als erster Schritt des Warmauslagerns das Walzgut eine in Walzgutlänge bereichsweise Erwärmung über die Walzgutbreite durchläuft und dann abgelängt oder zu einem Bund aufgerollt der Warmauslagerung weiter unterworfen wird.
Wird das Walzgut zur weiteren Warmauslagerung in einen beheizbaren Ofen eingebracht, so können Verfahrensbedingungen für erhöhte Materialeigenschaften geschaffen werden. Vorstellbar ist auch, die Temperatur des Walzguts aufgrund des Erwärmens durch den ersten Schritt des Warmauslagerns mit Hilfe des beheizbaren Ofens anzuheben bzw. damit ein zweistufiges Erwärmen auf Auslagerungstemperatur zu schaffen. Alternativ dazu kann das Walzgut mit einer Einrichtung zur Verringerung seiner Wärmeabstrahlung zumindest teilweise umgeben werden, wodurch gegenüber einem Ofen auf eine zusätzliche Wärmequelle verzichtet werden kann, weil so das Walzgut anhand seiner Eigenwärme weiter warmausgelagert werden kann. Dieses Verfahren kann besonders energiesparend sein.
Insbesondere hat sich bewährt, wenn ein Lösungsglühen des Walzguts bei 450 bis 570 Grad Celsius, das Abschrecken des Walzguts auf unter 200 Grad Celsius, vorzugsweise auf Raumtemperatur, sowie das Erwärmen im ersten Schritt des Warmauslagern auf 100 bis 200 Grad Celsius erfolgt, was beispielsweise Versuche mit Aluminiumlegierungen der 6000 Reihe gezeigt haben.
Außerdem kann die Festigkeit der Aluminiumlegierung noch weiter verbessert werden, in dem die Zeitspanne zwischen dem Ende des Abschreckens und dem Beginn des Erwärmens zum ersten Schritt der Warmauslagerung weniger als 60 Minuten beträgt. Versuche mit Aluminiumlegierungen der 6000 Reihe ergaben durch diese Parameter eine erhebliche Erhöhung der Festigkeit, wobei die Warmauslagerungszeit wesentlich vermindert werden konnte. ·· ·· ···· ·· · ·· • · · · · · · ·· # 4 ♦ · · ··· · · ··· • · t · · · · · · «··· · · ··· -4-
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe hinsichtlich der Anlage dadurch, dass der Vorrichtung zumindest teilweise die Heizung der Einrichtung zum Warmauslagern des Walzguts zugeordnet ist.
Ist der Vorrichtung zumindest teilweise die Heizung der Einrichtung zum Warmauslagern des Walzguts zugeordnet ist, dann können damit nicht nur besondere Verfahrensbedingungen geschafften werden, sondern es hat sich auch herausgestellt, dass damit die Anlage kompakten Konstruktionsverhältnissen genügen kann.
Einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn die der Vorrichtung zugeordnete Heizung einem Durchlaufofen zugehört, den das sich im Durchlauf der Vorrichtung befindliche Walzgut als ersten Schritt des Warmauslagerns durchläuft.
Außerdem können die Konstruktionsverhältnisse verbessert werden, wenn die anderen Teile der Einrichtung zum Warmauslagern des Walzguts von der Vorrichtung getrennt angeordnet sind.
In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu Wärmebehandlung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einerweiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung der Wärmebehandlung,
Fig. 3 eine aufgerissene und schematisch angedeutete Draufsicht auf den Teil der Einrichtung zum Warmauslagern des Walzguts, der der Vorrichtung nach Fig. 1 oder 2 zugeordnet ist,
Fig. 4 eine Isolierkammer in einer teilweise aufgerissenen Seitenansicht zur Durchführung der weiteren Schritte zur Warmauslagerung und alternativ dazu Fig. 5 einen beheizbaren Haubenofen in einer teilweise aufgerissenen Seitenansicht. • · · · ···· · · · ·· • ·· ·· · ···· • · · ···· · · · ·· • · * · · · ··· ···· ·· · · · -5-
Anhand der beispielsweise nach Fig.1 dargestellten Vorrichtung 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise erläutert. So ist gemäß der Vorrichtung ein zu einem Bund 2, auch bekannt unter Coil, aufgerolltes Walzgut 3, insbesondere ein Band, aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung dargestellt, welches Walzgut 3 über eine Umlenkrolle 4 in einen Banddurchlaufofen 5 zum Lösungsglühen als erster Verfahrensschritt durchgeführt bzw. durchgezogen wird. Vorstellbare Temperaturen des Lösungsglühens liegen zwischen 450 bis 570 Grad Celsius. Anschließend durchläuft das Walzgut 3 eine Abschreckeinrichtung 7 zum Abschrecken als zweiter Verfahrensschritt, womit das Walzgut 3, vorzugsweise auf Raumtemperatur, abgekühlt wird. Nach dem Abkühlen des Walzguts 3 wird das Walzgut 3 über eine Umlenkrolle 6 wieder zu einem Bund 8 aufgerollt und einer Warmauslagerung als letzter Verfahrensschritt in der Wärmebehandlung unterworfen. Auslagerungstemperatur und -Zeiten sind auf die jeweilige Legierung und auf den Anwendungsfall abzustimmen, um so die gewünschten Eigenschaften des Walzguts 3 zu erreichen. Vorstellbare Temperaturen für solch ein Warmauslagern liegen zwischen 100 bis 200 Grad Celsius. So kann beispielsweise anhand der Parameter des Warmausla-gerns bzw. des Warmaushärtens die Festigkeit der Aluminiumlegierung eingestellt werden. Erfindungsgemäß wird jedoch bereits der erste Verfahrensschritt des War-mauslagerns von der Vorrichtung 1 durchgeführt. So ist nämlich zwischen der Einrichtung 7 zum Abschrecken und der Aufhaspeleinrichtung 9 eine Einrichtung zum Erwärmen, und zwar ein weiterer Durchlaufofen 10, vorgesehen, der das abgekühlte Walzgut 3 abschnittsweise erwärmt, was der Fig. 3 insbesondere zu entnehmen ist. Mit Hilfe des Durchlaufofens 10 durchläuft das Walzgut 3 sohin bereits während der Vorrichtung 1 eine in Walzgutlänge bereichsweise Erwärmung 11 über die Walzgutbreite. Hierfür weist der Durchlaufofen 10 eine Heizung 12 auf, die beispielsweise induktiv, über Infrarot oder mit Hilfe einer Gasflamme auf das Walzgut 3 wirken kann. Entscheidend ist, daß das Walzgut 3 gegenüber der Temperatur durch das Abkühlen wieder erwärmt wird, und zwar im Durchlauf der Vorrichtung 1. In diesem Verfahrensschritt wird mit Hilfe der Vorrichtung 1 sohin das sich im Durchlauf der Vorrichtung 1 befindliche und bereits abgekühlte, insbesondere auf Raumtemperatur abgekühlte, Walzgut 3 wieder erwärmt, wonach dann bzw. in einem weiteren Schritt das Walzgut 3 der Warmauslagerung weiter unterworfen wird. Damit ist im Gegensatz zum Stand der Technik das Warmauslagern bereits von der Vorrichtung 1 begonnen worden, was nicht nur das Verfahren zur Wärmebehandlung insgesamt beschleunigt, sondern insbesondere auch für eine gleichmäßige Festigkeitsverteilung über die Gesamtlänge des Walzguts 3 sorgt. Hinzu kommt, dass damit auch höhere Festigkeitswerte erreicht werden können, als dies ein nach dem bekannten Verfahren hergestelltes Walzgut 3 zeigen kann. Außerdem haben Versuche ergeben, dass damit auch die Prozessstreuung bei der Wärmebehandlung des Walzguts 3 gering gehalten werden kann. Vorstellbar ist weiter, dass das Walzgut 3 nicht zu einem Bund 8 aufgerollt, sondern abgelängt, beispielsweise in Platten, der Warmauslagerung weiter unterworfen wird. Vorteilhaft erscheint jedoch ein Aufrollen des Walzguts 3 zu einem Bund 8, weil in diesem Fall die Wär-meabstrahlung der so erwärmten und dann aufzurollenden Abschnitte vornehmlich in Richtung des Bundinnern wirkt.
Die nach Fig. 2 dargestellte weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 1 unterscheiden sich von der gemäß Fig. 1 dargestellten Vorrichtung 1 dadurch, dass die Umlenkrolle 4 und die Umlenkrolle 6 durch eine Aufspanneinrichtung 13 und eine Abspanneinrichtung 14 ersetzt wurden. Diese Einrichtungen erlauben eine kontinuierliche Beschickung der Vorrichtung 1 bzw. einen kontinuierlichen Durchlauf mit Walzgut 3 aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung. Zu diesem Zweck sind die Einrichtungen 13 bzw. 14 verschiebbar gelagert, sodass die Vorrichtung 1 mit einem Endlosband beschickt werden kann. Ebenso sind Scheren 15 bzw. 16 zum Ablängen des Endlosbands vorgesehen.
Der Einrichtung zum weiteren Warmauslagern des Walzguts 3 kann einen Haubenofen 17 aufweisen, was gemäß Fig. 5 dargestellt ist. Alternativ dazu kann das Walzgut 3 auch mit einer Einrichtung zur Verringerung der Wärmeabstrahlung, insbesondere einer Isolierkammer 18, zumindest teilweise umgeben werden, was gemäß Fig. 4 dargestellt ist. Sohin sind die anderen Teile der Einrichtung zum Warmauslagern des Walzguts 3 von der Vorrichtung 1 getrennt angeordnet. • · ·· ·· ···· ·· • · · · · • · · ··· • · · · · 7
Die Isolierkammer 18 weist eine öffnenbare Tür 19 auf, die beweglich am Gehäuse 20 angelenkt ist, sodass mit einem öffnen der weiter warmauszulagemde Bund 8 in die Isolierkammer 18 eingebracht werden kann. Die Isolierkammer 18 ist in seinem I inneren Bereich mit einer Wärmeisolierung 21 ausgekleidet. Vorteilhaft gegenüber bekannten beheizbaren Öfen, beispielsweise Haubenöfen 17, ist, dass bei einer Isolierkammer 18 ausschließlich durch die Eigenwärme des Bundes 8 das weitere Warmaushärten erfolgt, was Betriebskosten vermindert.

Claims (8)

  1. Patentanwälte Dipl.-Ing. Helmut Hübscher Dipl.-Ing. Karl Winfried Hellmich Dipl.-Ing. Friedrich Jell Spittelwiese 7, A 4020 Linz (35 930) jel Patentansprüche: 1. Verfahren zur Wärmebehandlung eines Walzguts (3), insbesondere eines Bands, aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung, insbesondere einer Legierung der 6000 Reihe, bei dem das sich im Durchlauf einer Vorrichtung (1) befindliche Walzgut (3) einem Lösungsglühen und einem Abschrecken zugeführt und in einem weiteren Schritt das Walzgut (3) einer Wannauslagerung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Schritt beim Warmauslagem das sich im Durchlauf der Vorrichtung (1) befindliche Walzgut (3) erwärmt wird, wonach in einem weiteren Schritt das Walzgut (3) der Warmauslagerung weiter unterworfen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Schritt des Warmauslagerns das Walzgut (3) eine in Walzgutlänge bereichsweise Erwärmung (11) über die Walzgutbreite durchläuft und dann abgelängt oder zu einem Bund (8) aufgerollt der Warmauslagerung weiter unterworfen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgut (3) zur weiteren Warmauslagerung, insbesondere unmittelbar nach der Erwärmung, in einen beheizbaren Ofen (17) eingebracht oder mit einer Einrichtung zur Verringerung der Wärmeabstrahlung, insbesondere einer Isolierkammer (18), zumindest teilweise umgeben wird und so anhand seiner Eigenwärme weiter warm-ausgelagert wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsglühen des Walzguts (3) bei 450 bis 570 Grad Celsius, das Abschrecken des Walzguts (3) auf unter 200 Grad Celsius, vorzugsweise auf Raumtemperatur, sowie das Erwärmen im ersten Schritt des Warmauslagem auf 100 bis 200 Grad Celsius erfolgt. ·· ·· ···· ·· • · · · · · · • · · · ··· · • · · · · · • · « · · ·
    -2-
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne zwischen dem Ende des Abschreckens und dem Beginn des Erwärmens zum ersten Schritt der Warmauslagerung weniger als 60 Minuten beträgt.
  6. 6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Vorrichtung (1), die sowohl einen Durchlaufofen (5) zum Lösungsglühen als auch nachgeordnet eine Abschreckeinrichtung (7) zum Abschrecken eines sich im Durchlauf der Vorrichtung (1) befindlichen Walzguts (3) aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung, insbesondere einer Legierung der 6000 Reihe, aufweist, und mit einer Einrichtung zum Warmauslagern des Walzguts (3), die eine Heizung (12) zum Erwärmen des Walzguts (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung (1) zumindest teilweise die Heizung (12) der Einrichtung zum Warmauslagern des Walzguts (3) zugeordnet ist.
  7. 7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die der Vorrichtung (1) zugeordnete Heizung (12) einem Durchlaufofen (10) zugehört, den das sich im Durchlauf der Vorrichtung (1) befindliche Walzgut (3) als ersten Schritt des Warmauslagerns durchläuft.
  8. 8. Anlage nach einem Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die anderen Teile der Einrichtung zum Warmauslagern des Walzguts (3) von der Vorrichtung (1) getrennt angeordnet sind. Linz, am 8. Mai 2008 AMAG rolling GmbH durchj£ ^
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