DE1963566A1 - Process for the hot rolling of aluminum-magnesium alloys - Google Patents
Process for the hot rolling of aluminum-magnesium alloysInfo
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DB. ELISABETH JUNG, DR. VOLKER VOSSIUS, DIPU-ING. GERHARD COLDEWEYDB. ELISABETH JUNG, DR. VOLKER VOSSIUS, DIPU-ING. GERHARD COLDEWEY
a MDNCHEN 23 · CLEMENSSTRASSE 30 . TELEFON 345067 · TELEGRAMM-ADRESSE; INVENT/MDNCHEN · TELEX 5-29Θ86a MDNCHEN 23 CLEMENSSTRASSE 30. TELEPHONE 345067 · TELEGRAM ADDRESS; INVENT / MDNCHEN · TELEX 5-29Θ86
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U0Z-. E 851 (Pi/Vo/kä) Oase 788 949 - 1U 0 Z-. E 851 (Pi / Vo / kä) Oase 788 949 - 1
New Haven, Connecticut, V.St.A.New Haven, Connecticut, V.St.A.
" Verfahren zum Warmwalzen von Aluminium-Magnesium-Legierungen " Prioritätί 3. Januar 1969, V.St.Ao, Hr· 7Ö8 949"Process for the hot rolling of aluminum-magnesium alloys" Priority January 3, 1969, V.St.Ao, Hr 7Ö8 949
Die Vorteile magnesiumhaltiger Legierungen auf Aluminiumgrundlage sind seit langem bekannt, und Aluminium-Magnesium-Legierungen gehören daher au den ältesten technisch benutzten Legierungen. The advantages of magnesium-containing alloys based on aluminum have long been known, and aluminum-magnesium alloys therefore belong to the oldest technically used alloys.
Aluminiumlegierungen mit hoher Festigkeit enthalten etwa 6,0 bis etwa 10 $> Magnesium, sowie die verschiedensten anderen Legierungsbestandteile. Bekanntlich sind solche Legierungen jedoch in heissem Zustand we^en ihres Verformungswiäeriatands scnwer. verarbeitbar· Sie miles en daher häufig zwischengeglüht oder wiedererhitzt v»erden, wodurch die Stärkenverminderung, d.he die Quer-" schnittsabnahme der Legierung zwischen den Wiedererhitzung^- cyclen auf einen Wert von etwa 40 bis 60 # begrenzt wird■> Obwohl die vorgenannten Legierungen im allgemeinen in heissem Zustand schwer verarbeitbar sind, kann man den Verformungswiderstand der Legierungen durch Anwendung hoher Arbeitstemperaturen High strength aluminum alloys contain about 6.0 to about 10 $> magnesium, as well as a wide variety of other alloy components. It is known, however, that such alloys are difficult to deform when hot. processable They are therefore often annealed or reheated, whereby the reduction in strength, i.e. the decrease in cross-section of the alloy between the reheating cycles, is limited to a value of about 40 to 60 #. Although the aforementioned Alloys are generally difficult to process when hot, the deformation resistance of the alloys can be reduced by using high working temperatures
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(oberhalb etwa 4(X)0C) verringern und die vorgenannte Schwierig keit damit teilweise beheben» Bei diesen hohen Arbeitetempera turen werden die Legierungen, jedoch anfällig gegenüber Warmbrüchigkeit, wodurch die verschiedensten Arten von Metallfehlerbil dungen, wie Knickbildung an den Kanten und Rissbildung während des Warmwalzens oder Rissbildung an der Oberfläche beim Strangpressen bewirkt werden« (above about 4 (X) 0 C) and thus partially eliminate the above-mentioned problem. “At these high working temperatures , however, the alloys are susceptible to hot brittleness, which causes the most varied types of metal defects, such as kinking at the edges and cracking caused during hot rolling or cracking on the surface during extrusion «
Aufgabe der Erfindung war es, ein neues, einfach und rasch durchführbares Verfahren mit niedrigen Betriebskosten zum Warmwalzen von Aluminium-Magnesium-Legierungen zur Verfügung zu stellen, gelüäss dem nach Möglichkeit ohne Wiedererhitzen auf die beim Warmwalzen erforderliche Arbeitetemperatur eine bisher nicht erreichbare Stärkenverminderung erzielt werden kann» Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.The object of the invention was to provide a new, easily and quickly practicable process with low operating costs for hot rolling aluminum-magnesium alloys, which, if possible, can achieve a previously unattainable thickness reduction without reheating to the working temperature required for hot rolling »This problem is solved by the invention.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Warmwalzen von Aluminiiua-Magnesium-Legierungen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man . . "The invention thus provides a method for hot rolling aluminum-magnesium alloys, which is characterized in that one. . "
a) eine Aluminium-Magnesium-Legierung, die 6,C bis 10,0 j6 Magnesium und als Rest im wesentlichen Aluminium enthält, auf eine Temperatur von mindestens 427 C erhitzt,a) an aluminum-magnesium alloy, which contains 6.10 C to 10.0 j6 magnesium and the remainder essentially aluminum, is heated to a temperature of at least 427 C,
b) diese legierung 4 bis 48 Stunden bei dieser Temperatur hält j und - · . / ,b) this alloy is kept at this temperature for 4 to 48 hours j and - · . /,
c) die Legierung bei Temperaturen von 329 bis 4040C bis zu einer; Stärkenverminderung von 95 0A warmwalzt.c) the alloy at temperatures from 329 to 404 0 C up to one; Thickness reduction of 95 0 A hot rolled.
Bei Anwendung des Verfahrens der Jirfindung wird die vorgenannte j - Aufgabe in einfacher Weise gelöst. Die Homogenisierung der Legierung in Stufe a) des Verfaiirena der Erfindung kann bei iemperWhen the method of the invention is used, the aforementioned problem is solved in a simple manner. The homogenization of the alloy in stage a) of the method of the invention can be performed at iemper
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raturen yon 427°C bis zur Solidus-Temperatur der betreffenden Legierung durchgeführt werden.temperatures from 427 ° C to the solidus temperature of the relevant Alloy can be carried out.
Nach der Stufe b) des Verfahrens der Erfindung kann man die Legierung auf Raumtemperatur abkühlen und neuerlich auf die Temperaturen dee Bereichs von 329 bia 4040C erhitzen0 Man kann die Legierung aber auch direkt auf eine Temperatur, die innerhalb des vorgenannten Bereichs liegt, sich abkühlen lassen, und anschliessend gemäße Stufe c) warmwalzen.After step b) of the process of the invention, to cool the alloy to room temperature, and again to the temperatures dee range of 329 bia 404 0 C heat 0 One can, the alloy but also directly to a temperature which is within the aforementioned range, to Let cool down and then roll warm according to step c).
• Es wurde festgestellt, dass durch die vorgenannte Homogehieierungs-Behandlung des gegossenen Walzbarrens dessen Zonen, die nicht im Gleichgewicht stehende niedrigschmelzende Phasen enthalten, entfernt, v^A dass die Legierungsbestandteile, insbesondere das Magnesium, in Grundmaterial gleichmäßig verteilt werden0 Durch die Homogenisierung wird ferner das Ineinanderfliessen und/ oder eine Formveränderung der gegebenenfalls in der Legierung enthaltenen unlöslichen Teilchen bewirkt.• It has been found that by the aforementioned Homogehieierungs treatment of the cast rolling ingot contained the zones that are not in equilibrium low melting phases, removed, v ^ A that the alloy components, in particular the magnesium, are uniformly distributed in the base material 0 Homogenization is also causes the flowing into one another and / or a change in shape of the insoluble particles possibly contained in the alloy.
Es ist wichtig, dass die niedrigschmelzenden Verunreinigungen aus der Schmelze entfernt werden, da z«B. bereits ein Natriunanteil von 0,COl $> des Heisewalzen unmöglich macht.It is important that the low-melting impurities are removed from the melt, as e.g. already a sodium content of 0. COl $> makes hot rolling impossible.
Sie Aluminium-Magnesium-Legierungen können als Legierungsbestandteile oder Verunreinigungen weitere Elemente enthaltene Beispiele für Legierungsbestandteile sind Bor in einem Anteil von 0,001 bis 0,55 f»t Chrom in einem Anteil von 0,05 bis 0,3 %, Gallium in einem Anteil von 0,01 bis 0,5 i>% Cadmium in einem Anteil von 0,03 bis 0,5 #, Thorium in einem Anteil von 0,005 bis 0,35 $» ' Cermißchm«stall (50 i> Cer? 40 $ Lanthan., 3 f> andere seltene Erdmetalle, T io Eisen) in einem Anteil von 0,005 bis Gf3 #, .TellurThey aluminum-magnesium alloys can be used as alloying elements or impurities other elements examples given for alloying constituents are boron in an amount from 0.001 to 0.55 f 't chromium in a proportion of 0.05 to 0.3% gallium in a proportion of 0.01 to 0.5 i>% cadmium in an amount of 0.03 to 0.5 #, thorium in an amount from 0.005 to 0.35 $ » 'Cermißchm" stall (50 i> cerium? 40 $ lanthanum. , 3 f> other rare earth metals, T io iron) in a proportion of 0.005 to G f 3 #,. Tellurium
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In einem Anteil TOa 0,005 bis 0,5 $9 Germanium in einem AnteilIn one part TOa 0.005 to 0.5 $ 9 germanium in one part
von O1Ol bis 0,55 #P Kobalt, in einem Anteil von 0,1 bis 0,8 i» und. Kupfer in einem Anteil von 0,1 bis 0,6 ^0 from O 1 Ol to 0.55 # P cobalt, in a proportion of 0.1 to 0.8 i » and. Copper in a proportion of 0.1 to 0.6 ^ 0
Die erfiaduagsgemäse verarbeitbaren legierungen können ferner, wie erwähnt, den bei handelsüblichen Aluminiumlegierungen allge*- mein auftretenden Gehalt an "Verunreinigungen aufweisen. Beispiele für solche Verunreinigungen sind Eisen (bis 0,5 #)» Silicium (bis 0,5 $), Kupfer (bis 0,25 c£)? Mangan (bis 0,35 #),Zink * (bis O112 $)g Titan (bis 0,15 $)? Beryllium (bis 0„Ö2 jfi) und weitere Elemente in einem Gesamtanteil bis 0,2 °/>. The alloys that can be processed according to the present invention can also, as mentioned, have the general level of "impurities" occurring in commercial aluminum alloys. Examples of such impurities are iron (up to 0.5 #), silicon (up to 0.5 $), copper ( up to 0.25 c £)? manganese (up to 0.35 #), zinc * (up to O 11 2 $) g titanium (up to 0.15 $)? beryllium (up to 0 "Ö2 jfi) and other elements in one total up to 0.2 ° />.
Die vorgenannten Aluminium-Magnesium-Legierungen", die 6 bis 10 $ Magnesium und als Rest im wesentlichen Aluminium enthalten, können erfindungsgemäss überraschenderweise bis zu einer Gesaiirfc-Stärkenvertn.inderung ron 95 i« warm gewalzt werden, wenn sie, wie vorstehend bescnrieben wurde, homogenisiert werden» und wenn die Temperatur während des Warmv/alzens auf einen Wert von höchstens 4040C eingestellt wird. Im allgemeinen arbeitet man beim WarmWal- W zen bei Temperaturen von etwa 329 bis 404^'CVThe aforementioned aluminum-magnesium alloys ", containing 6 to 10 $ of magnesium and remainder substantially aluminum, according to the invention can, surprisingly, to a Gesaiirfc-Stärkenvertn.inderung ron 95 i are rolled" warm when, as bescnrieben above, are "homogenized, and if the temperature during the Warmv / salting is set to a value not exceeding 404 0 C. is generally carried out at WarmWal- W zen at temperatures of about 329-404 ^ CV
Die Temperatur der Tafeln muss beim Warmwalzen ständig geregelt werden«, Natürlich ist es auch wichtig, dass die Anfangstempera- ■;.*. tür des Walzbarrene bei dessen Einführung in die Walzvorrichtüög eingestellt wird, Jis wurde festgestellts. dass die Temperatur der Legierung während des Walzens ansteigt. Dieser Teraperaturanstieg kann während des V/alzens jedoch leicht durch Spritzkühlen, Begrenzung der Stärkenverminderung pro Stich t Abkühlenlassen der ." Legierung zv/ischen den Stichen auf eine etv/as niedrigere,., Temperatur auf dem Walaentiseh oder durch g'ede bäliehiqe iCqpibjyiati nn der The temperature of the sheets must be constantly regulated during hot rolling «. Of course, it is also important that the initial tempera- ■;. *. door of the rolling bar is discontinued when it is introduced into the rolling device, it was determined p . that the temperature of the alloy rises during rolling. This Teraperaturanstieg, during the V / salting but slightly by spray cooling, limiting the thickness reduction per pass t allowing said. "Alloy zv / een the passes, to a etv / as lower,., Nn temperature on the Walaentiseh or by g'ede bäliehiqe iCqpibjyiati the
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vorgenannten Massnahmen unter Kontrolle gehalten werdend Die . -Temperaturregelung ist wichtig, da die Legierung bei einem Anstieg der Temperatur der !legierung auf oberhalb etwa 4040G daau neigt, während der ansehliessenden Stärkenverminderung in der Mittelebene eine Spalt- oder Rissbildung zu erleiden,,The aforementioned measures are kept under control. -Temperature control is important because if the temperature of the alloy rises to above about 404 0 G, the alloy tends to develop cracks or gaps in the central plane during the subsequent reduction in thickness.
Die untere Temperaturgrenze, bei der das Warmwalzen noch ererfolgreich durchgeführt werden kann, hängt vom Verhältnis der Leistung und Trennkraft der '.falzvorrichtung zu den Abmessungen des Walzbärrens und zum Grad der gewünschten Stärkenvermin- "... derung abo· Trotzdem ie-t es nicht zweckmässig, das Walzen unterhalb jener Temperatur durchzuführen, bei der spontane Rekristallisation erfolgt, da die Verarbeitung der Legierung in diesem Fall zu schwierig wird. Dementsprechend .beträgt die untere Temperaturgrenze beim Walzen der Legierungen etwa 3290O0 The lower temperature limit at which the hot rolling can be performed even ererfolgreich depends on the ratio of the power and release force of the '.falzvorrichtung to the dimensions of Walzbärrens and degree of desired Stärkenvermin- "... alteration from o · Nevertheless ie-t there not expedient to carry out the rolling below the temperature takes place in the spontaneous recrystallization since the processing of the alloy becomes difficult in this case. Accordingly, .beträgt the lower temperature limit during the rolling of the alloys of about 329 0 O 0
Es ist ersichtlich s dass das Verfahren der Erfindung beim Yiarmwalzen von Äluminium-Magnesium-°Legierungenp die etwa 6,0 bis 10 $> Magnesium und als Rest im wesentlichen Aluminium enthaltent eine erhöhte Gesanit-Stärkenveriiiinderung gewährleistet 9 ohne dass ein Zwischenglühen oder Wiedererhitzen erforderlich ist* Das Verfahren der Erfindung gewährleister somit eine höhere Verarbeitungskapazität der Walζvorrichtung und verursacht geringere Kosten als die bekannten VerfahreneIt can be seen s that the method of the invention in Yiarmwalzen of Äluminium-magnesium ° alloys p is about 6.0 to $ 10> magnesium and the balance essentially aluminum containing t increased Gesanit-Stärkenveriiiinderung ensured 9 without intermediate annealing or re-heating * The method of the invention thus ensures a higher processing capacity of the whale device and causes lower costs than the known method
Die Beispiele erläutern die Erfindung.,The examples illustrate the invention.,
Es werden Legierungen der in Tabelle I angegebenen Zusammenset'-zung aus handelsüblichem reinem Aluminium 9 Grundlegierungen aus Eisen und Aluminiump Chrom und Aluminium, Bor und Aluminiumf Alloys of the composition given in Table I of commercially available pure aluminum 9 base alloys of iron and aluminum p chromium and aluminum, boron and aluminum f
0 09830/1U20 09830 / 1U2
unlegierteunalloyed
Beryllium und Aluminium und weiteren, als / Metalle eingesetzten Legierungsbestandteilen hergestellt. Die Legierungen werden zu Walzbarren mit den Abmessungen 40,64 cm χ 114,3 cm χ 243,84 cm bzw. 35,56 cm χ 144,78 cm χ -304 »8 cm gegossen0 Beryllium and aluminum and other alloy components used as metals. The alloys are cast into billets measuring 40.64 cm 114.3 cm 243.84 cm or 35.56 cm 144.78 cm -304 8 cm 0
CrCr
Anteile, Pe SiShares, Pe Si
CuCu
BeBe
7,47 0,19 0,26 0,10 0,06 0,005 0,00707.47 0.19 0.26 0.10 0.06 0.005 0.0070
7,25 0,16 0,25 0,10 0*057 0,005 0,OC767.25 0.16 0.25 0.10 0 * 057 0.005 0, OC76
7,05 O919 0,22 OjIO 0,08 0,006 0r0C687.05 O 9 19 0.22 OjIO 0.08 0.006 0 r 0C68
6,95 0,15 0,22 0,09 0,06 0,004 0,01116.95 0.15 0.22 0.09 0.06 0.004 0.0111
7,216 0,15 OB23 0,10 0,06 0,004 0,00887.216 0.15 O B 23 0.10 0.06 0.004 0.0088
6,97 0,136 0,235 0,115 0,06 0,006 Op01546.97 0.136 0.235 0.115 0.06 0.006 O p 0154
Hach dem Gieasen werden die vorgenannten Legierungen während 16 Stunden bei 510 C homogenisierte Die Aufheizgeschwindigkeit auf die Homogenieierungstemperatur beträgt im Temperaturbereich von 399 bis 5100C weniger als etwa 27*8°C/Std., Nach der Homogenisierung wird von der Oberfläche der Walzbarren mit den Abmessungen 40,64 cm. χ 114,3 cm χ 243 3 84 cm an jeder Seite eine Schicht von etwa 0,635 cm, von der Oberfläche der Walzbarren mit den Abmessungen 35,56 cm χ 144,78 cm χ 304,8 cm an jeder Seite eine f , solche Schicht von 1,27 cm abgefräst.Hach the Gieasen the aforementioned alloys for 16 hours at 510 C homogenised The heating rate to the Homogenieierungstemperatur is in the temperature range 399-510 0 C, less than about 27 * 8 ° C / hr., After homogenization of the surface of the rolling ingot with the dimensions 40.64 cm. χ 114.3 cm χ 243 3 84 cm on each side a layer of about 0.635 cm, one on each side f of the surface of the rolling ingots having the dimensions 35.56 cm χ 144.78 cm χ 304.8 cm, such a layer milled off from 1.27 cm.
Die homogenisierten und bearbeiteten Walzbarren von Beispiel 1 werden für das Warmwalzen in.einem Förderofen 1 "bis 3 Stunden auf Temperaturen von 399 bis 4740C erhitzt* Tabslie II zeigt die Ergebnisse der Warmwals-Versuche0 The homogenized and processed rolling ingots of Example 1 are heated for hot rolling in.einem conveyor furnace 1 "to 3 hours to temperatures of 399-474 0 C * Tabslie II shows the results of experiments Warmwals 0
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Walzbarren- Anfange-Abmessungen desRolling ingot beginning dimensions of the
WalzbarrensBillets
Oberflächen- Regelung der Endtemperatur Temperatur ■ stärke,
während des während des cm
Walzens. C Walzens . Surface control of the final temperature temperature ■ strength,
during the during the cm
Rolling. C rolling.
JSrgebnisJ result
4*#) 39,370» χ Il4,5om ac 2*3,84 cn 4 * #) 39.370 »χ Il4.5om ac 2 * 3.84 cn
1111th
1414th
1111th
1010
1212th
1313th
33,02cm χ 144,780» χ 304,8 cm33.02 cm 144.780 » χ 304.8 cm
It IfIt If
titi
IlIl
M ti tiM ti ti
Versagen wegen Rissbildung Failure due to cracking
teilweiseβ Versagen wegen Rissbildungpartial failure because of cracking
Versagen wegen Rissbildung Failure due to cracking
Versagen wegen Rissbildung Failure due to cracking
befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf befriedigender Verlauf <osatisfactory course satisfactory course satisfactory course satisfactory course satisfactory course satisfactory course satisfactory course satisfactory course satisfactory course satisfactory course <o
*) mit Wasser auf 3880C abgeschreckt (bei einer Stärke von 1O816 **')■ nicht erfindungsgemäss*) Quenched with water to 388 ° C. (at a strength of 1O 8 16 ** ') ■ not according to the invention
5,08 cm/4040C)5.08 cm / 404 0 C)
Aue Tabelle XX ist ersichtlich, dass der Versuch bis zur Erreichung der Endstärke befriedigend verläuft, wenn die Temperatur der Legierung während deβ Warmwalzens höchstens 4040C beträgt« Bei Temperaturen oberhalb 404°G tritt entweder teilweises oder völliges Versagen ein, Der Valzbarren Hr0 5 z«B0 erleidet bei 4100C ein teilweises, bei höheren Temperaturen ein völliges VersagenοAue Table XX can be seen that the test is satisfactory to achieve the final thickness when the temperature of the alloy during deβ hot rolling at most 404 0 C. "At temperatures above 404 ° G, either partial or complete failure occurs The Valzbarren Hr 0 5 z «B 0 suffers a partial failure at 410 0 C and a complete failure at higher temperatures
009830/1142009830/1142
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