CZ20002946A3 - Pás z hliníkové slitiny, způsob jeho výroby plynulým odléváním a použití pásu - Google Patents

Abstract

Pás z hliníkové slitiny, se zlepšenou homogenitou povrchu, plynule odlévaný mezi dvěma válci, s horním povrchem vykazujícím: a) po anodické oxidaci v lázni na bázi kyseliny sírové s vytvořením povlaku tloušťky lmm index optické drsnosti Sn takový, že jeho střední výchylka na každém profilu, definovaná poměrem (Sn max. - SN min.) /Sn střední, je nižší než 20% a rozdíl DSN = Sn max.- SN min. je nižší než 20; a b) po válcování za studená až na tloušťku od 4 do 0,1 mm, a s výhodou od 2 do 0,1 mm, a po kyselém moření na tloušťce 1 Omm a následné anodické oxidaci v lázni na bázi kyseliny sírové s vytvořením povlaku tloušťky 1 mm index optické drsnosti SN takový, že jeho střední výchylkaje nižší než 20% a rozdíl DSN je nižší než 12. Při způsobu se plynule odlévá tekutý kov mezi dva chlazené válce (5, 6) z licí pánve (1) přes injektor (2), tvořený dolním okrajem (3) a horním okrajem (4), přičemž horní okraj (3) injektoru (2) ustupuje o nejméně 2 mm vzhledem k dolnímu okraji (4). Vytvořený pás se používá pro výrobu optických reflektorů, plechů pro stavebnictví a pro výrobu tažených výrobků.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká pásů z hliníkové slitiny s vysokou homogenitou povrchu, určených pro aplikace, vyžadující dobrou vizuální kvalitu nebo zvláštní optické vlastnosti, jako například reflektory nebo anodicky oxidované plechy pro stavebnictví a dekorační účely. Týká se rovněž způsobu výroby plynulého odlévání těchto pásů mezi válce a použití plechů.

Dosavadní stav techniky

Plynulé odlévání pásů mezi chlazenými válci (twin-roll casting) se používá v široké míře již řadu desítek let pro výrobu tenkých plechů nebo kontinuálních plochých vývalků. Spočívá, jak je uvedeno v základním francouzském patentovém spisu FR 1 198 006, přihlášeného v roce 1958 společností Pechiney, v zavádění tekutého kovu, uloženého v napájecí pánvi, do mezery mezi dvěma vodorovnými chlazenými válci, otáčejícími se ve vzájemně opačném směru, pomocí injektoru. Kov tuhne ve formě souvislého pásu, přičemž u něj současně dochází ke zmenšování tloušťky vzhledem k tlaku válců. Tyto stroje na plynulé odlévání se velmi často používají pro výrobu pásů o tloušťce od 5 do 12 mm. V novějších verzích, jako je odlévání JUMBO 3 CM (ochranná známka společnosti Péchiney Rhenalu) rovněž dovolují odlévat tenčí pásy o tloušťce nižší než 5 mm, jak je popsáno například ve francouzském patentovém spisu FR 2 737 430.

Pásy, které vystupují z těchto odlévacích strojů se velmi zřídka používají v surovém stavu z odlévání. Zpravidla jsou podrobovány prvnímu sledu válcování za studená a pro určitá použití jsou podrobovány druhému sledu dokončovacího válcování za studená, eventuelně se zvláštními válci.

Tyto obvyklé stroje pro plynulé odlévání mezi válci dovolují získat pásy homogenního vzhledu, ale pro aplikace, které jsou velmi náročné na stav povrchu, spojené s úpravou povrchu pásu, způsobilé odhalovat stávající vady povrchu, nebo pro jejich vytváření z metalurgických nestejnorodostí, například anodickou oxidací nebo chemickým nebo elektrolytickým leštěním, mořením, chemickým satinováním, kataforézou nebo lakováním, nemají pásy vycházející z plynulého odlévání mezi válci v současném stavu techniky uspokojivou kvalitu povrchu. Horní povrch odlévaného pásu má nejčastěji vlnky (ripples), které se vyskytují ve formě čar kolmých ke směru odlévání a jejich původ je pravděpodobně kmitání menisku tekutého kovu během odlévání. Po anodické oxidaci se tyto vlnky stávají viditelné ve formě rovnoběžných pruhů. To je vizuelní vada, která se projevuje rozdílem úrovni šedi s roztečí od řádově jednoho do několika (například deseti) milimetrů.

Jiná vada povrchu, která se obvykle pozoruje, spočívá v přítomnosti rovnoběžných mechanických rýh v podélném směru pásu. Jedná se vadu v podobně povrchové nerovnosti. Dolní povrch má obvyklou kvalitu míli finish.

Tyto dva typy vad povrchu se příležitostně kombinují s nahodilými rýhami, které nejsou specifické pro technologii

plynulého odlévání mezi válci.

Zlepšení vzhledu povrchu pásů, získaných plynulým odléváním, odpovídá potřebě pociťované již dlouhou dobu, a byl navržen určitý počet řešení. Jako příklad je možné uvést americký patentový spis US 4 461 152, který popisuje způsob zpracování tekutého kovu, začínající tím, že se do tekutého kovu vhání plyn, obsahující chlor, a po té se tekutý kov nechává procházet řadou koalescenčních komor, a nakonec se provádí filtrace, dovolující tak snížit podíl vměstků v tekutém kovu, což vede ke zlepšení vzhledu povrchu pásů ze slitin 5086 a 5182 pro počítačové disky. V současné době je však v průmyslu spíše sledována snaha minimalizovat použití plynů s obsahem chloru.

Německá patentová přihláška DE 2 443 068 z roku 1974 popisuje stroj na plynulé odlévání mezi ocelové pásy, který usiluje o zlepšení vzhledu povrchu pásů z hliníku nebo hliníkové slitiny za účelem zhotovování pásů pro dekorativní anodickou oxidaci. Technické řešení, navrhované v této patentové přihlášce, nemůže být aplikováno na plynulé odlévání mezi válci ze tří důvodů. Prvním důvodem je, že kvalita povrchu, získaného mezi pásy, je vnitřně méně dobrá, než plynulém odlévání mezi válci, což vyplývá pravděpodobně z vibrací pásů. Dalším důvodem je, že podmínky tuhnutí kovu jsou zcela odlišné, poněvadž v případě plynulého odlévání mezi pásy dochází k tuhnutí středu pásu ve směru jeho postupu dále za rovinou od válců, blízkých k injektoru, zatímco v případě plynulého odlévání mezi válci k němu dochází před touto osou. Plynulé odlévání mezi pásy konečně nedovoluje získat tenké pásy o tloušťce nižší než 5 mm, a mezera mezi válci je • · · · · · · » ··· »« ♦· ·· ♦♦

-4tedy ve stroji na plynulé odlévání mezi válce menší.

Britská patentová přihláška GB 2 198 976 popisuje asymetrický injektor, dovolující zvýšit rychlost odlévání a tedy i průmyslovou výtěžnost stroje na plynulé odlévání mezi válci. Spis nepočítá se zlepšením povrchu získaných výrobků, které není předmětem vynálezu, které popisuje.

Patentový spis US 5 350 010 usiluje o optimalizaci kvality povrchu pásů, určených k výrobě desek pro ofsetový tisk jemným ovládáním velikosti zrna hotového výrobku, což předpokládá brát zřetel na určité složení kovu a ovládání určitých parametrů způsobu, které se vyskytují na výstupní straně od plynulého odlévání, jako je redukce tloušťky na průchod při válcování za studená. Bere-li se zřetel na to, že vady povrchu, přítomné na surovém pásu z odlévání obvykle nezmizí během následujících pochodů válcování za studená, nezdá se podle názoru přihlašovatele, že by tento přístup řešil zdroj vad, ale snaží se pouze minimalizovat jejich důsledky na hotovém výrobku.

Při použití podobného přístupu popisuje evropská patentová přihláška EP 0 821 074 rovněž způsob přeměny pásu, získaného plynulým odléváním mezi válci, dovolující výrobu ofsetových desek.

Přihlašovatel konstatuje, že žádný z přístupů nedovoluje získat povrchy, které uspokojují požadavky na velkou optickou a vizuální homogenitu přímo plynulým odléváním mezi válce, eventuelně následovaným jedním nebo více průchody válcováním za studená.

·· »· ·» ·· ·· φ φ · φ « · · • · · · · · ··· • Φ · ♦ · · φ φ φ φφφ ·· ·· · *

-5Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol získat plynulým odléváním mezi válci pásy z hliníkových slitin, které by měly na nejméně jednom povrchu velkou homogentitu povrchu a které by byly použitelné pro oblasti použití, jaké jim až dosud nebyly otevřeny. Je vhodné poznamenat, že velká většina těchto použití vyžaduje nezbytně velmi homogenní stav povrchu pouze pro jednu z jejich lícních stran. Pro účinky podle vynálezu tedy stačí, aby vynález výrazně zlepšoval vzhledový stav povrchu pouze pro jednu z jejich lícních stran.

Pásy podle vynálezu, plynule odlévané mezi dvěma válci, o tloušfce nižší než 12 mm, s výhodou nižší než 5 mm, mají horní povrch, jehož stav povrchu může být charakterizován třemi odlišnými stádii výroby, odpovídajícími třem typům průmyslových výrobků s vyšší nebo nižší mírou zpracování, na vzorcích, které byly podrobeny zvláštní přípravě, reprezentující typické průmyslové zpracování povrchu, který vykazuje vady povrchu:

a) Surové pásy z odlévání mají povrch (bez uvažování nahodilých mechanických rýh, viditelných pouhým okem) na jejich horní lícní straně, s vytvořením vrstvy anodického oxidového povlaku tloušfky 1 μπι anodickou oxidací v lázni na bázi kyseliny sírové index S_N optické drsnosti, měřený na třech profilech délky 5 cm ve směru délky a tři profily délky 5 cm v příčném směru, takový, že jeho střední výchylka na každém profilu, definovaná poměrem:

(S_N maximální - S_N minimální)/S_N střední je nižší než 20% a rozdíl Δδ_Ν = S_N max - S_N min je nižší • φφ φφ ·* φφ ·φ • · · · φ φφ φ φ «φ φ φφφ φφφφ φφφ· φφ φφφ φφ φφφ φφ φ

-6• ΦΦ φφ φφ · · φφ «φ než 20.

b) Pásy po válcování za studená o tloušťce od 4 do 0,1 mm, s výhodou od 2 do 0,1 mm, mají na povrchu jejich horní lícní strany index optické drsnosti S_N, naměřený ve stejných podmínkách, na vzorku, který byl podroben zásaditému moření na 10 gm, po té anodické oxidaci v lázni kyseliny sírové, vedoucí k vytvoření vrstvy anodického oxidu o tloušťce 1 μπι, takže jeho střední výchylka na každém profilu je nižší než 20% a ókSjj je nižší než 12.

c) Pásy, které byly podrobeny prvnímu válcování za studená, následovanému dokončovacímu válcování na drsnost R„ < 0,2 μπι a elektrolyticky leštěné, mají na povrchu jejich horní lícní strany, po vytvoření vrstvy anodického oxidového povlaku tloušťky 1 μπι anodickou oxidací v lázni na bázi kyseliny sírové index S_N optické drsnosti takový, že směru délky a tři profily délky 5 cm v příčném směru, takový, že jeho střední výchylka na každém profilu je nižší než 20% a As_N je nižší než 3,5 a dokonce než 0,5.

Pásy podle vynálezu mají rovněž homogenitu povrchu takovou, že hodnota asymetrie rozdělení amplitudy drsnosti 2D (parametr S_k nebo skewness), měřená technikou založenou na níže popsaném optickém skeneru, je od -0,2 do +0,3 a s výhodou od -0,1 do +0,2. Drsnost 3D (parametr E_k) , určená mechanickým čidlem rovnoběžně se směrem válcování níže popisovaným způsobem je nižší než 15 a s výhodou než 8.

Vynález rovněž navrhuje způsob výroby pásů z hliníkové slitiny mezi dvěma chlazenými válci z licí pánve, obsahu»· ·♦ ·· ·

«

-Ί• · · · ♦* • · w · » · · · · · ·♦ ·· ·· * · • · · • * · • · jící tekutý kov, připojený k injektoru, vymezovanému horním okrajem a dolním okrajem, při kterém se přivádí tekutý kov do mezery mezi dvěma válci, v níž horní okraj ustupuje o nejméně 2 mm a s výhodou o nejméně 5 mm vzhledem k dolnímu okraji. Výška tekutého kovu v licí pánvi, měřená od střední roviny odlévání, je udržována nižší než 30 mm as výhodou nižší než 25 mm.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.l řez rovinou kolmou k ose válců stroje na plynulé odlévání mezi válci podle vynálezu, obr.2 příklad záznamu indexu optické drsnosti S_N podél měřicího profilu pro pás podle vynálezu z příkladu 1 a obr.3 příklad záznamu indexu optické drsnosti S_N podél měřicího profilu pro pás podle stavu techniky z příkladu 1.

Popis vynálezu a příklady jeho provedení

Homogenita povrchu horní lícní plochy pásů je hodnocena podle dvou odlišných hledisek, a to přítomnosti zdrsnění (mechanických rýh, rovnoběžných s podélným směrem) a přítomnosti výchylek úrovně šedi (pruhů kolmých k podélnému směru). Pro označování výchylek úrovně šedi byly přihlašovatelem použity tři odlišné a vzájemně doplňkové postupy.

Prvním z postupů je index optické drsnosti (optical roughness value) S_N, který byl měřen pomocí systému optického měření povrchu RM 100 společnosti Rodenstock. Tento přístroj definuje a měří index od 4 do 100 pro povrchové drsnosti od 5 do 2000 nm. Je založen na principu difúze zá« ·« 4 4 «4 «4 · · · · ·· · · » · · 4 44 «4 9 9 ·

9 9 9 9 9 9 «44

444 44 44 4« 44

-8ření zdrsněným povrchem. Hodnocený povrch přijímá svazek infračervených paprsků, jehož část je opětovně difundovaná, přičemž úhlové rozdělování difundovaných paprsků závisí na morfologii povrchu. Index S_N se měří kontinuálně na profilech délky 5 cm pomocí svazku o průměru 0,5 mm, a na každém vzorku se měří tři profily v podélném směru a tři profily v příčném směru, snímané ve stejném pásmu o průměru okolo 10 mm. Pro každý profil se vyloučí izolované odchylné vrcholy, vyplývající z nahodilých mechanických rýh viditelných pouhým okem, pro jejich odlišení od vlnek, které se mají hodnotit. Jak je vyznačeno na obr.2 a 3, určuje se ze zaznamenané křivky maximální hodnota, minimální hodnota a střední hodnota S_N, rozdíl AS_N mezi maximální a minimální hodnotou, jakož i odchylka tohoto indexu, definovaná poměrem &S_N/střední S_N· Stanoví se průměr z šesti rozdílů a odchylek, odpovídajících třem měřením v podélném směru a třem měřením v příčném směru, což poskytuje střední rozdíl a střední odchylku.

Druhým z prostředků pro hodnocení výchylek úrovně šedi je určení parametru L*a*b. To měření bylo provedeno pomocí kolorimetru Minolta ChromaMeter CR-221 s průměrem měřicí plochy 3 mm, úhlem osvětlení 45° a úhlem pozorování 0°. Osvětlení bylo poskytnuto pulzující xenonovou lampou. Referenční spektrum bylo spektrum CIE D_g5. Parametr L*a*b byl vypočítán podle normy ASTM D2244-89, §6.2. Vzorky byly hodnoceny střední hodnotou parametrů L a směrodatnou odchylkou tohoto parametru. Pro každý vzorek bylo provedeno dvacet měření podél přímky, kolmé ke kmitům. To dovoluje s jednostranným rizikem 0,05 rozlišovat dvě série měření, u nichž je poměr směrodatných odchylek 2,17. Přihlašovatel zjistil, ·

• 0

0

-9že tento pokus dovoluje reprodukovat vizuální třídění vzorků, až na vzorky ukazující rozkmit oscilace značně nižší, než je průměr měřicí plochy.

Třetí prostředek pro hodnocení oscilačních výchylek úrovni šedě je použití skeneru pro získání kartografie úrovní šedi, následovaný dvourozměrnou měřicí analýzou drsností pomocí postupů, známých pro odborníka v oboru. Plechový vzorek o minimální velikosti 14 cm x 14 cm a s výhodou o velikosti blízké formátu A4 dle DIN, se položí na desku skeneru. Vedle se položí, rovněž naplocho, mřížka kalibrovaných úrovní šedi, která slouží pro každé měření jako vnitřní referenční základna. Pokusy byly provedeny s referenční mřížkou společnosti Kodak, která obsahuje dvacet plošek šedi s odstupňováním po 0,10 mezi bílou ploškou o hustotě 0,00 a prakticky černou ploškou o hustotě 1,90. Ukazuje se jako užitečné zakrýt bílou plošku s hustotou 0,00, aby se detekční systém nenasytil.

Použil se skener typu UMAX. Tento přístroj dovoluje získat rozlišení 150 dpi x 150 dpi s 256 úrovněmi šedi. Ukázalo se jako užitečné provést nejprve záznam (scan) kalibrace pouze s kalibrovanou mřížkou, aby se umožnilo zařízení automaticky volit samočinně vhodný kontrast. Po té se provedla digitalizace s použitím vzorku a referenční mřížky. Pokud se stále používá kalibrované referenční mřížky, je odborník v oboru schopný používat jiných modelů skenerů s alespoň srovnatelnou schopností.

Pomocí programu (v daném případě Spyglass Transform 3,02) se interaktivně vybrala studovaná oblast, vyloučila se φ φ · φφ «φ · φ · · φφφ φ φ φφ · φ φ* φ • · · φφφφ · φ φ φ φφ φφφ φφ φ · « φφ « φφφ φφφφ φ φφφ φφφ φφ φφ φφ φφ φφ

-10referenční mřížka a okraje zbývajícího obrazu, v typickém případě 1 až 3 cm na každém okraji, a v případě potřeby obvodové oblasti se závoji nebo skvrnami, nereprezentativními pro oscilace výchylek šedi, které se mají hodnotit. Takto získaná užitečná oblast musí mít minimální velikost 12 cm x 12 cm.

Po té se analyzuje profil zdrsnění v obou rozměrech na sedmi rovnoběžných liniích ve směru válcování (t.j. kolmo na výchylky úrovně šedi) o délce nejméně 100 mm, zvolených nahodile v užitečné oblasti. Jestliže základní linie tohoto profilu vykazuje úchylku (zejména v důsledku vady osvětlování skenerem), je zapotřebí ji odstranit způsobem, který sám nemá vliv na drsnost. Tato korekce může být prováděna tak zvaným krabicovým způsobem, známým pro odborníka v oboru, přičemž velikost krabice (box size) je seřízena tak, že nejlépe reprodukuje rozteč a amplitudu profilu.

Po té se vypočítají čtyři parametry drsnosti, známé pro odborníka v oboru, a to absolutní střední odchylka R_a, kvadratická střední odchylka Rg, maximální drsnost R_t a asymetrie rozdělení amplitudy (skewness) S_k, definovaná následovně :

1 i=n

S_k =---x---- Σ (y - y)³

Rq³ n i=l nebo ^R<S ⁼ v---- J 0 ^dx °

-11• φ* »· φ» ·· »· φφφ « φ φ · · · » · · » · φ φφφφ φ » φ · • · φφφ φ· φφ» Φφ φ φφφ φφφφ » · φ >

φφφ φφ φφ ·· φφ φφ a kde l_m odpovídá střední linii, vychází-li se z toho, že pro ideální gausovské rozdělení S_k = 0.

Přihlašovatel zjistil, že pro vzorky s homogenním povrchem je hodnota S_k od -0,2 do +0,3. Aby bylo možné vyrábět například optické reflektory, je dávána přednost hodnotě S_k od -0,1 do +0,2. Vzorky s nehomogenním povrchem podle stavu techniky mají hodnotu S_k nižší než -0,4. Jako příklad přihlašovatel zjistil hodnoty od -0,45 do -1,38 pro vzorky ze slitiny 8011, získané plynulým odléváním mezi válci podle stavu techniky.

Pro hodnocení vad v podobě drsnosti se použil způsob měření drsnosti ve třech rozměrech. Vzorek se položil na křížový stůl TIXY 200. Čidlo (model FRW 750 společnosti Mahr Mesures) s poloměrem zakřivení 5 μιη pracovalo s přístrojem Perthometer PRK společnosti Mahr Mesures. Data byla zaznamenávána pomocí analogově-číslicové karty v mikropočítači. Rozměry měřicícho pole byly 20 mm x 20 mm s kroky 40 μιη ve směru x a y. Teoretické rozlišování do hloubky bylo dáno maximální amplitudou čidla (100 μιη) a parametry mikropočítače (16 bitů), například 0,024 μιη. Trojrozměrná drsnost byla vypočítána pomocí programu, dodávaného společností Saphir podle následujících rovnic:

Ν M

R_a — Σ Σ |Z^j - Ζ_θ|

Ν M i j kde N je počet bodů ve směru χ, M je počet bodů ve směru y, Ζ_θ je střední výška na pozorovacím povrchu podle vztahu ·· ·· ·· ·· • « · · · · · · · é

9 9 9 99 9 9 9 9

-12··

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

999 99 99 99 99 99

Ν Μ

Z_o = Σ Σ Zj_j ,

N M i j ^Rq =

N M

S_{k =} ------ Σ _Σ |_Z.. . _Ζθ |

N M R„³ i j

Sv =

NMR,

N M

Σ Σ |Z_±j - Ζ_θ| i j

Parametr E^, nazývaný někdy anglicky kurtosis, označuje zploštění rozdělení a má hodnotu 3 pro ideální Gaussovo rozdělení.

Všechna tato měření mohou být prováděna na horním povrchu, t.j. lícní ploše, která byla v kontaktu s horním válcem, kromě oblastí vykazujících nahodilé vady, jako jsou rýhy vyplývající z manipulace nebo ze skvrn, pro surové pásy z odlévání, pásy jednoduše válcované za studená nebo pásy válcované za studená, které byly po té podrobeny dokončovacími průchody pomocí leštících (leštěných) válců. Aby byly reprezentativní pro zamýšlený účel použití, byla všechna měření provedena na vzorcích, zpracovávaných anodickou oxidací v kyselině sírové s koncentrací kyseliny sírové 200 g/1,

-139 9 9 · 9 9· 9 · 9 9 • 9 9 · 9 9 · 9 9 9 · 9 9 • 9« 9999 9999 • 99 99 99 ·* ·* *9 teplotou 20°C a napětí 15 V. Toto zpracování vede k tloušťce vrstvy oxidu 1 μκι. Eventuelně mu předchází zásadité moření (například při teplotě 60°C po dobu 7 minut v lázni Aluminex, což je tržní výrobek na bázi hydroxidu sodného, v koncentraci 50 g/1).

Pro pásy vyráběné plynulým odléváním mezi válci podle stavu techniky je střední výchylka S_N vyšší než 50%, jakož i pro surové pásy z odlévání, válcované za studená. Pro pásy podle vynálezu je ve všech případech střední výchylka nižší než 20%. Rozdíl delta S^ je nižší než 20 pro surové pásy z odlévání, a nižší než 12 pro pásy válcované za studená, až po tloušťku od 4 do 0,1 mm, které byly před anodickou oxidací podrobeny zásaditému moření. U pásů, které byly podrobeny konečnému válcování za studená, nazývanému leštící, t.j. vedoucí k drsnosti nižší než 0,2 μπι, po té elektrolyticky leštěné před anodickou oxidací na tloušťku povlaku 1 μπι, je nižší než 3,5 a dokonce i než 0,5.

Překvapivě bylo zjištěno, že homogenita povrchu horní lícní plochy pásů, odlévaných plynulým odléváním mezi válci, se značně zlepší malou úpravou stroje, znázorněnou na obr.l.

Stroj obsahuje licí pánev 1, napájenou hliníkovou slitinou v kapalném stavu a připojenou k injektoru 2, vymezovaného dolním okrajem (licí hranou) 2 a horním okrajem (licí hranou) 4., přivádějícímu tekutý kov do mezery mezi dvěma válci 5, 6, otáčejícími se ve vzájemně opačném směru. Pás 7 vystupuje ve ztuhlém stavu na druhé straně mezery mezi válci. Úprava podle vynálezu spočívá v použití injektoru majícího horní okraj 4., ustupující o vzdálenost d vůči dolnímu • 4

-14·· *4 • v • 4 · • 44 • · 4 • · ·

4« ·4 • · • 4 • · • · okraji 2· Tato ustupující vzdálenost d je nejméně 2 mm a s výhodou nejméně 5 mm. Aby se zabránilo, že toto uspořádání vyvolá příliš velký přítok tekutého kovu do mezery mezi dvěma válci, je žádoucí snížit statický tlak kovu, t.j. výšku hladiny kovu, v licí pánvi 1, měřenou od střední licí roviny, na hodnotě méně než 30 mm, s výhodou méně než 25 mm, a to tím více, čímž je větší ustupující vzdálenost d.

Ustupování horního okraje injektoru kromě toho dovoluje jemnější polohování injektoru, což zabraňuje nahodilému tření na povrchu válců, a zlepšuje tak nepřímo stav povrchu dolní lícní plochy odlévaného pásu. Přihlašovateli se podařilo při použití výšky hladiny kovu menší než 25 nm a ustupování horního okraje injektoru nejméně 25 mm vyrábět lesklé výrobky ze slitin série 1000 a 8000, dokončované válcováním pomocí leštěných válců (válcování nazývané skin pass), které mají užitné vlastnosti shodné se známými výrobky, zhotovovanými nákladnější cestou poloplynulého odlévání a válcování za tepla. Tyto výrobky mohou být použity pro výrobu plochých, ohnutých nebo tažených reflektorů světla.

Vynález je použitelný pro všechny hliníkové slitiny, které mohou být plynule odlévány mezi válci. Jako příklad je množno uvést, že přihlašovatel dosáhl dobrých výsledků s určitými slitinami série 3000 a s určitými slitinami typu Al-Mg s nízkým obsahem hořčíku jako 5005.

Vynález je zvlášť zajímavý pro slitiny AlFeSi sérií 1000 a 8000, obsahující 0,01 až 2 hmotn.% železa, a 0,1 až 2 hmotn.% křemíku. Když jsou tyto slitiny odlévány mezi válci, mají totiž značně lepší mechanické vlastnosti, než jaké

-15se získávají tradičním odléváním a válcováním za tepla, což usnadňuje jejich leštící válcování. Jeden z důvodů vyšší mechanické pevnosti pásů, získaných plynulým odléváním při použití tohoto typu slitiny, je to, že množství železa v pevném roztoku v hliníku je vyšší. Pro slitinu, obsahující více než 0,01% (100 ppm) železa je množství železa v pevném roztoku vyšší než 50 ppm + 0,03 x (obsah Fe v ppm). Další výhodou toho, že v pevném roztoku je vysoký podíl železa, že se pro daný obsah železa zmenší obsah intermetalických slitin železa, jejichž přítomnost na povrchu je zdrojem optických vad. Z důvodů stejné povahy je vynález rovněž zvlášť zajímavý pro slitiny s nízkým obsahem hořčíku (Mg < 1,5%).

Kromě toho se získá na povrchu velikost zrn, definovaná jako střední šířka zrn na povrchu, měřená kolmo ke směru válcování analýzou obrazu, nižší než 20 μιη a často nižší než 15 μηι, jakož i na surových pásech z odlévání a pásech válcovaných za studená, což snižuje určité vzhledové vady, jako tvorbu čar. Tento znak pásů podle vynálezu se rovněž hodí pro pozdější tvarování, například tažením.

PŘÍKLAD 1

Připravila se slitina EN AW-1085 (podle normy NF EN 573-3) se složením: Si = 0,040 hmotn.%, Fe = 0,038 hmotn.%, Cu = 0,0017 hmotn.%, Zn = 0,002 hmotn.% a Ti = 0,02 hmotn.% s přidáním 3 kg/t titan-borového rafinačního činidla. Na kov bylo působeno argonem v licí kapse zn. Alpur společnosti Péchiney Rhenalu a po té byl odléván na stroji pro plynulé odlévání mezi válci zn. JUMBO 3CM společnosti Péchiney Rhenalu.

-16Průměr válců byl 1150 mm, s mezerou mezi válci 2,3 mm. Injektor z keramické hmoty značky Styrite měl horní okraj, ustupující o 7 mm vzhledem k dolnímu okraji, a byl napájen z licí pánve s výškou tekutého kovu okolo 18 mm. Odlévání se provádělo v šířce 1370 mm, s tloušťkou odlévaného pásu 3,6 mm a rychlostí odlévání 1,6 m/min a silou mezi válci 800 t na metr šířky pásu. Pás se potom válcoval za studená na tloušťku 0,4 mm.

Připravily se dále pásy stejného složení obvyklým způsobem poloplynulého svislého odlévání, válcováním desek za tepla a po té válcováním za studená až na stejnou tloušťku 0,4 mm s dvěma různými mírami zpevnění.

Provedlo se srovnání mechanických vlastností pásů, a to pevnosti R_m (MPa) v přetržení, mez průtažnosti Rq ₂ (v MPa), tažnost (v %) a míra zpevnění n (v %). Výsledky jsou uvedeny v tab.l a ukazují, že se pro tuto slitinu 1085

podle vynálezu hodnoty nost (A) > 6%.	R-m m	> 165 MPa	’ RO,2 >	160 MPa	a taž
Původ		TAB. 1 Rm(MPa)	ROf2(MPa)	A(%)	n(%)
Plynulé odlévání JUMBO	3 CM	173	167	7,7	80
Poloplynulé odlévání		155	148	7	93
Poloplynulé odlévání		165	158	6,2	96

Je možno konstatovat, že plynulé odlévání vede současně k vyšší mechanické pevnosti s menším zpevněním, usnadňujícím tak leštící válcování, jakož i k lepší tažnosti, dovolující snadnější tvarování. Je rovněž možné konstatovat,

I · · ¹ » · · <

• · · ·

-17že velikost zrn na povrchu, určovaná analýzou obrazu, byla pro pásy podle vynálezu 7 μπι a 8Q μπι pro pásy, pocházející ze svislého odlévání.

Připravily se rovněž pásy stejného složení, stále s plynulým odléváním mezi válci JUMBO 3CM Péchiney Rhénalu, ale s injektorem podle stavu techniky bez ustupování horního okraje. Tyto pásy byly až do tlouštky 0,4 mm podrobovány stejnému procesu jako pásy podle vynálezu.

Pásy podle vynálezu a pásy, vystupující z plynulého odlévání mezi válci s injektorem podle stavu techniky byly po té podrobeny dvěma dokončovacím průchodům při použití leštících válců na tlouštku od 0,4 mm až 0,35 mm. Po elektrolytickém leštění a následné anodické oxidaci v lázni s kyselinou sírovou na tlouštku 1 μπι se měřily optické vlastnosti pásů systémem RM 400 společnosti Rodenstock. Výsledky j sou uvedeny v tab.2.

S_N max

Podle vynálezu 7,4 Podle stavu 11 techniky

TAB. 2
SN min	SN max -SN min	SN max -SN min/SN střed
6,4	1	14%
7	4	50%

Záznamy indexu drsnosti na pásech jsou uvedeny na obr.2 a 3.

PŘÍKLAD 2

Připravila se slitina EN AW-1070A (podle normy NF EN 573-3) « ·

-18o složení Si = 0,06, Fe = 0,12 a Ti = 0,015 s přidáním 1,5 kg/t titan-borové rafinační přísady. Kov se kontinuálně odléval na stejném odlévacím stroji mezi válci JUMBO 3CM Péchiney Rhénalu jako v příkladě 1.

Injektor, rovněž z keramiky značky Styrite, měl horní okraj ustupující o 10 mm vzhledem k dolnímu okraji a byl napájen licí pánví s výškou tekutého kovu 18 mm. Šířka pásu byla 1370 mm, tloušťka odlévaného pásu byla 3 mm, rychlost odlévání byla 2 m/mn a síla mezi válci byla 900 t/metr šířky pásu.

Takto odlité pásy byly potom válcovány za studená na tloušťku 0,8 mm a po té byly podrobeny dvěma válcovacími průchody leštícími válci až na 0,5 mm. Byly postupně odebírány vzorky surových pásů z odlévání, a to nejprve ze surových pásů z odlévání o tloušťce 3 mm, po té z pásů po válcování za studená tloušťky 0,8 mm a nakonec z pásů po leštícím válcování na 0,5 mm. Vzorky surových odlévaných pásů tloušťky 3 mm byly zpracovávány anodickou oxidací v lázni na bázi kyseliny sírové pro vytvoření tloušťky povlaku 1 μπι. Vzorky pásů po válcování za studená na tloušťku 0,8 mm byly podrobeny zásaditému moření na 10 μη a po té anodické oxidaci v lázni na bázi kyseliny sírové pro vytvoření povlaku tloušťky 1 μπι.

Dále se připravily pásy stejného složení, stále při použití plynulého odlévání mezi válci JUMBO 3CM společnosti Péchiney Rhénalu, ale s injektorem podle stavu techniky bez ustupování horního okraje. Pásy sledovaly až po dosažení tloušťky 0,5 mm stejný proces, jako pásy podle vynálezu, • ·

-19a byly podrobeny jako tento pás elektrolytickému leštění a anodické oxidaci v lázni na bázi kyseliny sírové pro dosažení tloušťky povlaku 1 μιη. Provedlo se měření optických vlastností vzorků systémem RM 400 společnosti Rodenstock.

Výsledky jsou uvedeny v	tabulce 3.
	Tl. (mm)		TAB. 2 SN max SN	min	Sj^ max min	SNmax-SNmin /SN střed
Surové lité anodizované pásy podle vyn.	3		53	44	9	19%
Válcované mořené anodizované pásy podle vyn.	0,	8	36	32	4	11%
Válcované leštěné anodizované pásy podle vyn.	0,	5	10	8,5	1,5	17%
Válcované leštěné anodizované pásy podle stavu techniky	0,	5	19	13	6	37%

Dále byly na pásech podle vynálezu naměřeny velikosti povrchových zrn 12 μιη, zatímco pásy stejného složení, které byly podrobeny stejnému válcování za studená, ale byly získány klasickým postupem (poloplynulé vertikální lití, následované válcováním desek za tepla) měly velikost povrchových * φ

φ φ φ · φ · · · φ φ φ ·

-20zrn okolo 70 μη.

PŘÍKLAD 3

Plynulým odléváním mezi válci se získalo sedm různých odlitých pásů s následujícími vlastnostmi:

TAB.4

Označení Slitina obsah Fe a Si rychlost tloušťka lití litého pásu

R1	8011	Fe 0,60 Si 0,75	0,96 m/min	7,0 mm
R3	1050	Fe 0,20 Si 0,14		3,0 mm
R4	1235	Fe 0,37 Si 0,14	2,5 m/min	2,7 mm
R5	1085	viz příklad	1
R6	8011	Fe 0,70 Si 0,73	1,6 m/min	3,1 mm
R7	1085	viz příklad	1

Odlitý pás R5 odpovídá pásu z příkladu 1, získanému plynulým odléváním mezi válci podle vynálezu. Odlitý pás R7 odpovídá pásu z příkladu 1, realizovanému podle stavu techniky s tradičním injektorem. Další odlité pásy byly zhotoveny s odlévacím strojem na plynulé odlévání, jaký byl popsán v příkladu 1. Výsledky měření optických vlastností a měření drsnosti, po moření a anodické oxidaci surových odlévaných pásů, byly následující:

·· ·· ·· . . · · · · · • ·· · · · · ·· ··· ·· · • · · · · · · • · ·« · ·

TAB. 5

Výchylky úrovně šedi

Označení	Měření L*a*b
L střední	Směrodatná odchylka L střední	Vizuální zatřídění (1: nej lepší
7:	nejhorší)
Rl	74,74	0,26		7
R2	75,47	0,31		3
R3	77,98	0,45		4
R4	79,42	0,20		2
R5	82,50	0,23		1
R6	74,54	0,46		5
R7	74,99	0,77		6

TAB. 6

Charakterizování vady drsnosti měřením 3D

Označení	Ra μπι	Rq μιη	Sk	Ek
Rl	2,622	4,401	-4,124	35,830
R3	2,111	2,745	-0,784	4,640
R4	3,158	4,060	-0,643	4,364
R5	2,905	3,661	-0,614	3,542
R6	1,759	2,316	-0,856	6,168
R7	2,681	4,033	-2,678	27,002

Je možno konstatovat, že směrodatná odchylka parametA ru L odpovídá vizuální odezvě, s výjimkou vzorku Rl, pro ·· • 0 0 · • «0 * • · 0 · • 0 0 ·

0 0 0

22který je rozkmit (výchylka) úrovně šedi je příliš malý vzhledem k průměru jednotlivé měřicí plochy. V průmyslovém měřítku nejsou vzorky R1 a R7 použitelné pro uvažovaná použití, neboť jejich stav povrchu je esteticky a opticky nepřijatelný. Přihlašovatel konstatoval, že při měření drsnosti 3D dovolují pouze parametry S_k a E_k odlišovat výrobky podle vynálezu od výrobků nezpůsobilých pro náročná použití z hlediska vizuálního vzhledu.

Přihlašovatel konstatoval, že pro získání povrchu, vyhovujícího zamýšleným použitím, je třeba aby byla splněna jedna nebo s výhodou obě následující podmínky:

- hodnota měření drsnosti 3D, provedeného popsaným způsobem, je vyšší než -2,0 a s výhodou vyšší než -1,0;

- hodnota E_k drsnosti 3D musí být nižší než 15 a s výhodou nižší než 8.

Přihlašovatel pozoroval, že je výhodné, aby kromě jedné z obou právě zmíněných podmínek měl povrch rovněž směrodatnou odchylku hodnoty L střední nižší než 0,5 a s výhodou nižší než 0,3.

Claims (21)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Pás z hliníkové slitiny se zlepšenou homogenitou povrchu, získaný plynulým odléváním mezi válci, vyznačený tím, že jeho horní povrch má po anodické oxidaci v lázni na bázi kyseliny sírové s vytvořením povlaku tloušťky 1 μη index optické drsnosti S^, měřený na třech profilech délky 5 cm v podélném směru a na třech profilech délky 5 cm v příčném směru, takový, že jeho střední výchylka na každém profilu, definovaná poměrem:

   (S_N maximální - S_N minimální)/S_N střední je nižší než 20% a rozdíl z\S_N = S_N max - S_N min je nižší než 20.
2. 2. Pás z hliníkové slitiny se zlepšenou homogenitou povrchu, získaný plynulým odléváním mezi válci, a po té válcovaný za studená až na tloušťku od 4 do 0,1 mm a s výhodou od 2 do 0,1 mm, vyznačený tím, že jeho horní povrch má po kyselém moření na tloušťce 10 μπι a následné anodické oxidaci v lázni na bázi kyseliny sírové s vytvořením povlaku tloušťky 1 μπι index optické drsnosti S_N, měřený na třech profilech délky 5 cm v podélném směru a na třech profilech délky 5 cm v příčném směru, takový, že jeho výchylka je nižší než 20% a rozdíl ZkS_N je nižší než 12.
3. 3. Pás z hliníkové slitiny se zlepšenou homogenitou povrchu, získaný plynulým odléváním mezi válci, vyznačený tím, že jeho horní lícní plocha má po moření a anodické oxidaci v lázni na bázi kyseliny sírové nejméně jednu z následujících vlastností:

   -24CřTI-ZcoO-ZMy?

   « · · a a a ·· ·· /

   • · · ' · a • a • · • a • • « • · • · • • a • a · · • · a a Φ • • · • • · • · • · • • a aa • a a · • ·

   a) hodnotu S_k určenou 3D měřením drsnosti vyšší než -2,0 a s výhodou vyšší než -1,0,

   b) hodnotu E_k, určenou měřením drsnosti 3D nižší než 15 a s výhodou nižší než 8.
4. 4. Pás podle nároku 3, vyznačený tím, že směrodatná odchylka hodnoty L*, určené podle ASTM D2244-89, §6.2, vypočítaná na bázi 20 jednotlivých měření podle povrchové přímky, rovnoběžné s podélným směrem, je nižší než 0,5 a s výhodou nižší než 0,3.
5. 5. Pás z hliníkové slitiny se zlepšenou homogenitou povrchu, pocházející z plynulého odlévání mezi válci, vyznačený tím, že jeho horní povrch má po moření a anodické oxidaci v lázni na bázi kyseliny sírové hodnotu S_k, získanou analýzou měření drsnosti 2D obrazů získaných optickým skenerem v rozmezí od -0,2 do +0,3 a s výhodou od -0,1 do +0,2.
6. 6. Pás z hliníkové slitiny se zlepšenou homogenitou povrchu, pocházející z plynulého odlévání mezi válci, válcovaný za studená až na tloušťku od 4 do 0,1 mm a s výhodou od 2 do 0,1 mm, který byl podroben nejméně jednomu dokončovacímu průchodu při použití leštících válců, mající drsnost R_a < 0,2 μιη, vyznačený tím, že jeho horní povrch má po elektrolytickém leštění a následné anodické oxidaci v lázni na bázi kyseliny sírové s vytvořením povlaku tloušťky 1 μη index optické drsnosti S_N, měřený na třech profilech délky 5 cm v podélném směru a na třech profilech délky 5 cm v příčném směru, takový, že jeho výchylka je nižší než 20% a rozdíl S_N je nižší

   44 · · 4 4 4 4 · * 4 4

   4 4 4 »4 44 444·

   444 4444 4444

   444 44 4· ·* ·» ··

   -25než 3,5.
7. 7. Pás podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že má na horním povrchu velikost zrna, měřenou analýzou obrazu, nižší než 20 μπι, s výhodou nižší než 15 μπι.
8. 8. Pás podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačený tím, že hliníková slitina je slitina série 1000 nebo série 8000, obsahující od 0,01 do 2 % železa a od 0,01 do 2 % křemíku, a obsah železa v tuhém roztoku v hliníku je vyšší než 50 ppm + 0,03 x ppm celkového železa.
9. 9. Pás podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačený tím, že slitina hliníku je slitina série 5000, obsahující méně než 1,5% Mg.
10. 10. Způsob výroby pásu se zlepšenou homogenitou povrchu plynulým odléváním mezi dvěma chlazenými válci (5, 6) z licí pánve (1), obsahující tekutý kov, spojené s injektorem (2), vymezovaným dolním okrajem (3) a horním okrajem (4), přičemž se tekutý kov zavádí do mezery mezi dvěma válci, vyznačený tím, že horní okraj (3) injektoru (2) ustupuje o nejméně 2 mm vzhledem k dolnímu okraji (4).
11. 11. Způsob výroby pásu se zlepšenou homogenitou povrchu podle nároku 10, vyznačený tím, že horní okraj (3) injektoru (2) ustupuje o nejméně 5 mm vzhledem k dolnímu okraji (4).
12. 12. Způsob podle nároku 10 nebo 11, vyznačený tím, že výška tekutého kovu v licí pánvi (1), měřená od střední licí

    -26TV'Zooo-Z^QC • · · * * ·· Φ · φφ φφφ · * φφ φ φ φφ · φφφ φφφφ φφφφ φ φ φφφ φφ φφφ φφ φ φφφ φφφφ φφφφ φφφ φφ φφφφ φ* φφ roviny, je menší než 30 mm.
13. 13. Způsob podle nároku 12, vyznačený tím, že výška tekutého kovu v licí pánvi (1), měřená od střední licí roviny, je menší než 25 mm.
14. 14. Způsob výroby pásu podle kteréhokoli z nároků 1 až 9 plynulým odléváním mezi dvěma chlazenými válci (5, 6) z licí pánve (1), obsahující tekutý kov, spojené s injektorem (2), vymezovaným dolním okrajem (3) a horním okrajem (4), přičemž se tekutý kov zavádí do mezery mezi dvěma válci, vyznačený tím, že horní okraj (3) injektoru (2) ustupuje o nejméně 2 mm vzhledem k dolnímu okraji (4).
15. 15. Způsob podle nároku 14, vyznačený tím, že horní okraj (3) injektoru (2) ustupuje o nejméně 5 mm vzhledem k dolnímu okraji (4).
16. 16. Způsob podle nároku 14 nebo 15, vyznačený tím, že výška tekutého kovu v licí pánvi (1), měřená od střední licí roviny, je menší než 30 mm.
17. 17. Způsob podle nároku 16, vyznačený tím, že výška tekutého kovu v licí pánvi (1), měřená od střední licí roviny, je menší než 25 mm.
18. 18. Použití pásu podle kteréhokoli z nároků 1 až 9 pro výrobu optických reflektorů.
19. 19. Použití pásu podle kteréhokoli z nároků 1 až 9 pro výrobu plechů pro stavebnictví, anodicky oxidovaných

    -27'TV ZxX»-2C46 φφ Φ· φφ φφ ' φ · · φ φ ·· φ • φ φφ φφφφ φφφφ Φ· φφ a eventuelně lakovaných.
20. 20. Použití pásu podle kteréhokoli z nároků 1 až 9 pro výrobu tažených výrobků.
21. 21. Pás ze slitiny 1085, vyrobený plynulým odléváním mezi válci podle kteréhokoli z nároků 10 až 17, vyznačený tím, že po jednom nebo více válcovacích průchodech za studená s celkovou mírou zpevnění nižší než 85% má nejméně jednu z následujících skupin vlastností: