DE202017007438U1

DE202017007438U1 - Metallgiess- und Walzanlage

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Publication number: DE202017007438U1
Application number: DE202017007438.9U
Authority: DE
Original assignee: Novelis Inc Canada
Current assignee: Novelis Inc Canada
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2021-07-20
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: EP4242339A3; CA3210413A1; US20180117669A1; BR112019007596A2; RU2019115595A; MX2019004840A; JP2020503173A; ES2878048T3; CA3041998A1; CA3041474A1; EP3532217B1; EP3892398A1; MX2019004907A; AU2017350368A1; CN109890537A; EP3532217A1; US20230226598A1; JP2020500719A; BR112019008427A2; US11806779B2

Abstract

Metallisches Zwischenprodukt, umfassend:
eine primäre Phase aus festem Aluminium, gebildet durch Abkühlen von flüssigem Metall in einer Stranggußvorrichtung bei einer Banddicke von 7 mm - 50 mm; und
eine sekundäre Phase, die ein Legierungselement enthält, wobei die sekundäre Phase durch Heiß- oder Warmumformung der primären Phase und der sekundären Phase bei einer Querschnittsreduzierung von etwa 30 % bis 80 % sphäroidisiert wird.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Provisional US-Patentanmeldung Nr. 62/413,591 mit dem Titel „DECOUPLED CONTINUOUS CASTING AND ROLLING LINE“, eingereicht am 27. Oktober 2016; der Provisional US-Patentanmeldung Nr. 62/505,944 mit dem Titel „DECOUPLED CONTINUOUS CASTING AND ROLLING LINE“, eingereicht am 14. Mai 2017; U.S. Provisional Patent Application No. 62/413,764 mit dem Titel „HIGH STRENGTH 7XXX SERIES ALUMINUM ALLOY AND METHODS OF MAKING THE SAME“, eingereicht am 27. Oktober 2016; U. S. Provisional Patent Application No. 62/413,740 mit dem Titel „HIGH STRENGTH 6XXX SERIES ALUMINUM ALLOY AND METHODS OF MAKING THE SAME“, eingereicht am 27. Oktober 2016; und U.S. Provisional Patent Application No. 62/529,028 mit dem Titel „SYSTEMS AND METHODS FOR MAKING ALUMINUM ALLOY PLATES“, eingereicht am 6. Juli 2017, deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen werden.
Technischer Bereich
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Herstellung von Metallmaterial, wie z. B. Coils aus Metallband, und insbesondere auf das Stranggießen und Walzen von Metallen, wie z. B. Aluminium.
Hintergrund
Kokillenguss (Direct Chill; DC) und Strangguss sind zwei Verfahren zum Gießen von festem Metall aus flüssigem Metall. Beim DC-Gießen wird flüssiges Metall in eine Form gegossen, die einen rückziehbaren Zwischenboden hat, der sich mit der Erstarrungsgeschwindigkeit des flüssigen Metalls in der Form zurückziehen kann, was oft zu einem großen und relativ dicken Barren führt (z. B. 1500 mm x 500 mm x 5 m). Der Barren kann bearbeitet, homogenisiert, warmgewalzt, kaltgewalzt, geglüht und/oder wärmebehandelt und anderweitig fertiggestellt werden, bevor er zu einem Metallbandprodukt gewickelt wird, das an einen Verbraucher des Metallbandprodukts (z. B. eine Automobilproduktionsanlage) vertrieben wird.
Stranggießen umfasst kontinuierliches Einspritzen von geschmolzenem Metall in einen Gießhohlraum, der zwischen einem Paar sich bewegender, gegenüberliegender Gießflächen definiert ist, und herausnehmen einer gegossenen Metallform (z. B. ein Metallband) aus dem Ausgang des Gießhohlraums. Das Stranggießen ist in Fällen wünschenswert, in denen das gesamte Produkt in einer einzigen, voll-gekoppelten Verarbeitungsanlage hergestellt werden kann. Eine solche voll-gekoppelte Verarbeitungsanalage umfasst die Anpassung oder „Kopplung“ der Geschwindigkeit der Stranggießanlage an die Geschwindigkeit der nachgeschalteten Verarbeitungsanlage.
Figurenliste
Die Beschreibung bezieht sich auf die folgenden anhängenden Figuren, wobei die Verwendung gleicher Bezugsziffern in verschiedenen Figuren zur Veranschaulichung gleicher oder analoger Komponenten gedacht ist.

1 ist ein schematisches Diagramm, das ein entkoppeltes Metallgieß- und Walzsystem gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
2 ist ein Zeitdiagramm für die Herstellung verschiedener Coils unter Verwendung eines entkoppelten Metallgieß- und Walzsystems gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
3 ist ein schematisches Diagramm, das ein entkoppeltes Stranggießsystem gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
4 ist eine schematische Darstellung eines vertikalen Coil-Zwischenlagersystems gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
5 ist ein schematisches Diagramm, das ein geständertes Zwischenlagersystem für Coils gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
6 ist ein schematisches Diagramm, das ein Warmwalzsystem gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
7 ist eine Kombination aus schematischem Diagramm und Schaubild, welche ein Warmwalzsystem und das zugehörige Temperaturprofil des darauf gewalzten Metallbandes gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
8 ist eine Kombination aus schematischem Diagramm und Schaubild, welche ein Warmwalzsystem mit absichtlich unterkühlten Walzgerüsten und das zugehörige Temperaturprofil des darauf gewalzten Metallbands gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.
9 ist ein kombiniertes Flussdiagramm und ein schematisches Diagramm, das ein Verfahren zum Gießen und Walzen von Metallband in Verbindung mit einer ersten Variante eines entkoppelten Systems und einer zweiten Variante eines entkoppelten Systems gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
10 ist ein Flussdiagramm, in dem ein Verfahren zum Gießen und Walzen von Metallband gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist.
11 ist ein Diagramm, das ein Temperaturprofil eines Metallbandes zeigt, das ohne eine Abschreckung nach dem Gießen gegossen und bei hoher Temperatur gelagert wird, bevor es gewalzt wird, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
12 ist ein Diagramm, das ein Temperaturprofil eines Metallbandes zeigt, das ohne Abschreckung nach dem Gießen und mit Vorwärmung vor dem Walzen gegossen wird, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
13 ist ein Diagramm, das ein Temperaturprofil eines Metallbandes zeigt, das mit einer Abschreckung nach dem Gießen und mit Lagerung bei hoher Temperatur vor dem Walzen gegossen wird, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
14 ist ein Diagramm, das ein Temperaturprofil eines Metallbandes zeigt, das mit einer Abschreckung nach dem Gießen und mit Vorwärmen vor dem Walzen gegossen wird, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
15 ist ein Satz vergrößerter Bilder, die die intermetallischen Verbindungen in der Aluminiumlegierung AA6014 für ein standardmäßiges DC-Guss-Metallband im Vergleich zu einem Metallband zeigen, das mit einem entkoppelten Gieß- und Walzsystem gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung gegossen wird.
16 ist eine Satz von Rastertransmissionselektronenmikroskopaufnahmen, die Dispersoide in Metallbändern aus einer Aluminiumlegierung der Serie 6xxx zeigen, die eine Stunde lang bei 550° C wiedererwärmt wurden, wobei ein Metallband, das ohne eine Abschreckung nach dem Gießen gegossen wurde, mit einem Metallband verglichen wird, das mit einer Abschreckung nach dem Gießen gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung gegossen wurde.
17 ist ein Diagramm, in dem die Ergebnisse von Streckgrenzen- und Dreipunktbiegeversuchen für Metallbänder der Serie 7xxx verglichen werden, die mit herkömmlichen direkten Kokillenguss-Techniken und mit entkoppeltem Stranggießen und Walzen gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurden.
18 ist ein Diagramm, in dem die Ergebnisse der Streckgrenze und Ergebnisse der Lösungsdurchwärmungsbehandlungszeit für Metallbänder der Serie 6xxx verglichen werden, die mit traditionellen direkten Kokillenguss-Techniken und mit entkoppeltem Stranggießen und Walzen gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurden.
19 ist eine Reihe von Rastertransmissionselektronenmikroskopaufnahmen, die Dispersoide in Metallbändern aus der Aluminiumlegierung AA6111 zeigen, die acht Stunden bei 550° C wiedererwärmt wurden, wobei ein Metallband, das ohne eine Nachgußabschreckung gegossen wurde, mit einem Metallband verglichen wird, das mit einer Nachgußabschreckung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung gegossen wurde.
20 ist ein Diagramm, das die Präzipitation von Mg₂Si eines Aluminiummetallbandes während des Warmwalzens und Abschreckens gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
21 ist eine Kombination aus schematischer Darstellung und Diagramm, die ein Warmwalzsystem und das zugehörige Temperaturprofil des darauf gewalzten Metallbandes gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.
22 ist ein schematisches Diagramm, das ein Warmband-Stranggießsystem gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
23 ist ein Diagramm, das die Präzipitation von Mg₂Si eines Aluminiummetallbandes während des Warmwalzens und Abschreckens gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
24 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Gießen eines Warmbandes gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
25 ist ein schematisches Diagramm, das ein Warmband-Stranggießsystem gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
26 ist ein schematisches Diagramm, das ein Stranggießsystem gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
27 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Gießen eines extrudierbaren Metallprodukts gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
28 ist ein Diagramm, das eine lognormale Zahlendichteverteilung von Eisen (Fe)-Bestandteilspartikeln pro Quadratmikrometer (µm²) in Abhängigkeit von der Partikelgröße für Legierungen zeigt, die gemäß den hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurden.
29 ist eine Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM)-Aufnahmen, die Fe-Bestandteil-Partikel in AA6111 nach der Verarbeitung gemäß den hier beschriebenen Verfahren zeigen.
30 ist ein Diagramm, das eine lognormale Zahlendichteverteilung von Eisen (Fe)-Bestandteilen pro Quadratmikrometer (µm²) in Abhängigkeit von der Partikelgröße für Legierungen zeigt, die nach den hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurden.
31 ist ein Diagramm, das eine lognormale Zahlendichteverteilung der Eisen (Fe)-Bestandteilspartikel pro Quadratmikrometer (µm²) in Abhängigkeit von der Partikelgröße für Legierungen zeigt, die nach den hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurden.
32 ist ein Diagramm, das eine lognormale Zahlendichteverteilung der Eisen (Fe)-Bestandteilspartikel pro Quadratmikrometer (µm²) in Abhängigkeit von der Partikelgröße für Legierungen zeigt, die nach den hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurden.
33 ist ein Diagramm, das eine lognormale Zahlendichteverteilung der Eisen (Fe)-Bestandteilspartikel pro Quadratmikrometer (µm²) in Abhängigkeit von der Partikelgröße für Legierungen zeigt, die nach den hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurden.
34 ist ein Diagramm, das eine lognormale Zahlendichteverteilung der Eisen (Fe)-Bestandteilspartikel pro Quadratmikrometer (µm²) in Abhängigkeit von der Partikelgröße für Legierungen zeigt, die nach den hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurden.
35 ist eine mikroskopische Aufnahme, die die Mikrostruktur einer Aluminiumlegierung AA6014 zeigt, die zu einer Bramme mit einer Dicke von 19 mm stranggegossen, abgekühlt und gelagert, vorgewärmt und auf eine Dicke von 11 mm warmgewalzt und weiter auf eine Dicke von 6 mm warmgewalzt wurde, bezeichnet als „R1“.
36 ist eine mikroskopische Aufnahme, die die Mikrostruktur einer Aluminiumlegierung AA6014 zeigt, die zu einer Bramme mit einer Dicke von 10 mm stranggegossen, abgekühlt und gelagert, vorgewärmt und auf 5,5 mm Dicke warmgewalzt wurde, bezeichnet als „R2“.
37 ist eine mikroskopische Aufnahme, die die Mikrostruktur einer AA6014-Aluminiumlegierung zeigt, die zu einer Bramme mit einer Dicke von 19 mm stranggegossen, abgekühlt und gelagert, auf 11 mm Dicke kaltgewalzt, vorgewärmt und auf 6 mm Dicke warmgewalzt wurde, bezeichnet als „R3“.
38 ist ein Diagramm, das die Auswirkungen des Vorwärmens auf die Umformbarkeit der Aluminiumlegierung AA6014 zeigt.
39 ist ein Satz rasterelektronenmikroskopischer (REM)-Bilder, die Fe-Bestandteilspartikel in einem 11,3 mm dicken Abschnitt des Metalls AA6111 zeigen.
40 ist ein Diagramm, das den äquivalenten Kreisdurchmesser (ECD) für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 39 gezeigt und beschrieben werden.
41 ist ein Diagramm, das die Aspektverhältnisse für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 39 gezeigt und beschrieben werden.
42 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 39 gezeigt und beschrieben werden.
43 ist ein Diagramm, das Median- und die Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 39 gezeigt und beschrieben werden.
44 ist ein Satz rasterelektronenmikroskopischer (REM)-Bolder, die Fe-Bestandteilspartikel in einem 11,3 mm dicken Abschnitt des Metalls AA6111 zeigen.
45 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 44 gezeigt und beschrieben werden.
46 ist ein Diagramm, das Median- und die Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 44 gezeigt und beschrieben werden.
47 ist ein Satz rasterelektronenmikroskopischer (REM)-Bilder, die Fe-Bestandteilspartikel in einem 11,3 mm dicken Abschnitt des Metalls AA6111 zeigen.
48 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 47 gezeigt und beschrieben werden.
49 ist ein Diagramm, das den Median und die Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 47 gezeigt und beschrieben werden.
50 ist ein Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM)-Bildern, die Fe-Bestandteilspartikel in Abschnitten von AA6111-Metall zeigen, nachdem sie verschiedene Verarbeitungswege durchlaufen haben, um ein 3,7 - 6 mm dickes Band zu erhalten.
51 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 50 gezeigt und beschrieben werden.
52 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 50 gezeigt und beschrieben werden.
53 ist ein Satz rasterelektronenmikroskopischer (REM)-Bilder, die Fe-Bestandteilspartikel in Bereichen von AA6111-Metall zeigen, nachdem sie verschiedene Verarbeitungswege durchlaufen haben, um einen 2,0 mm dickes Band zu erhalten.
54 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 53 gezeigt und beschrieben werden.
55 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 53 gezeigt und beschrieben werden.
56 ist ein Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM)-Bildern, die Fe-Bestandteilspartikel in Bereichen von AA6111-Metall zeigen, nachdem es verschiedene Verarbeitungswege durchlaufen hat, um einen 2,0 mm dicken Streifen zu erhalten.
57 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteil-Partikel in den Metallteilen zeigt, die mit Bezug auf 56 gezeigt und beschrieben wurden.
58 ist ein Diagramm, das den Median und die Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 56 gezeigt und beschrieben werden.
59 ist ein Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM)-Bildern, die Fe-Bestandteilspartikel in Bereichen von AA6451-Metall zeigen, nachdem es verschiedene Verarbeitungswege durchlaufen hat, um ein 3,7 - 6 mm dickes Band zu erhalten.
60 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 59 gezeigt und beschrieben werden.
61 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 59 gezeigt und beschrieben werden.
62 ist ein Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM)-Bildern, die Fe-Bestandteilspartikel in Bereichen von AA6451-Metall zeigen, nachdem es verschiedene Verarbeitungswege durchlaufen hat, um einen 2,0 mm dicken Streifen zu erhalten.
63 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 62 gezeigt und beschrieben werden.
64 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 62 gezeigt und beschrieben werden.
65 ist ein Satz rasterelektronenmikroskopischer (REM)-Bilder und optischer mikroskopischer Bilder, die das Schmelzen von Mg₂Si und die Bildung von Hohlräumen in Bereichen des Metalls AA6451 zeigen, das gegossen und kaltgewalzt wurde, um einen Streifen mit einer Dicke von 2,0 mm zu erhalten.
66 ist eine Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM)-Bildern, die Fe-Bestandteile in Bereichen von AA6451-Metall zeigen, nachdem es verschiedene Verarbeitungswege durchlaufen hat, um einen Streifen mit einer Dicke von 2,0 mm zu erhalten.
67 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 66 gezeigt und beschrieben werden.
68 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 66 gezeigt und beschrieben werden.
69 ist ein Satz rasterelektronenmikroskopischer (REM)-Bilder, die Fe-Bestandteilspartikel in Bereichen des Metalls AA5754 zeigen.
70 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 69 gezeigt und beschrieben werden.
71 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 69 gezeigt und beschrieben werden.

Detaillierte Beschreibung
Bestimmte Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf entkoppelte und teilweise entkoppelte Strangguss- und Walzanlagen zum Gießen, Walzen und anderweitiges Herstellen von Metallgegenständen (z. B. Metallstreifen bzw. Blechband), die zur Bereitstellung eines vertreibbaren Coils aus Metallstreifen geeignet sind. In einigen Beispielen werden die Metallartikel hergestellt, ohne dass ein Kaltwalzen oder die Verwendung einer kontinuierlichen Glühlösung-Wärmebehandlung-Anlage (CASH) erforderlich ist. Ein Metallstreifen kann mit einer Stranggussvorrichtung, wie z. B. einer Bandgießanlage, stranggegossen und dann zu einem Metallcoil aufgewickelt werden, optional nachdem es nach dem Gießen einer Abschreckung unterzogen wurde. Dieser im Gusszustand aufgewickelte Metallstreifen kann gelagert werden, bis er zum Warmwalzen bereit ist. Der Metallstreifen kann vor dem Warmwalzen wieder erwärmt werden, entweder während der Lagerung des Coils oder unmittelbar vor dem Warmwalzen. Der erwärmte Metallstreifen kann auf eine Walztemperatur abgekühlt werden und durch ein oder mehrere Walzgerüste warmgewalzt werden. Der gewalzte Metallstreifen kann optional wieder erwärmt und abgeschreckt werden, bevor er zur Auslieferung zu einem Coil aufgewickelt wird. Dieser fertig gewickelte Metallstreifen kann die gewünschte Dicke und die gewünschten physikalischen Eigenschaften für die Auslieferung an eine Produktionsanlage aufweisen.
Bestimmte Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf das Gießen einer Aluminiumlegierung mit einer hohen Erstarrungsgeschwindigkeit und das anschließende Heiß- oder Warmwalzen des gegossenen Metallgegenstandes, um die Dicke des Metallgegenstandes um mindestens ca. 30 % oder um oder um ca. 30 % - 80 %, 40 % - 70 %, 50 % - 70 % oder 60 % zu reduzieren, um ein Warmband herzustellen. In einigen Fällen kann der Metallgegenstand vor dem Warm- oder Heißwalzen durch einen Inline-Ofen geführt werden, der den Metallgegenstand für etwa 10 - 300 Sekunden, 60 - 180 Sekunden oder 120 Sekunden auf einer Metallspitzentemperatur von etwa 400 °C - 580 °C halten kann. Das Warmbandprodukt kann die endgültige Dicke, die endgültige Dicke und den endgültigen Härtegrad aufweisen oder für die weitere Verarbeitung, wie z. B. Kaltwalzen und Lösungsglühen, bereit sein. In einigen Fällen kann ein Inline-Ofen besonders bei Legierungen der Serie 5xxx hilfreich sein, um eine höhere Dickenreduzierung während des Heiß- oder Warmwalzens zu erreichen. Wie hier verwendet, kann der Begriff Dickenreduzierung eine Form der Querschnittsreduzierung sein, die durch Walzen durchgeführt wird. Andere Arten der Querschnittsreduzierung können die Reduzierung des Durchmessers bei stranggepressten Metallartikeln sein. Heiß- oder Warmwalzen kann eine Art der Warm- bzw. Heißbearbeitung sein. Andere Arten der Heiß- oder Warmbearbeitung können das Heiß- bzw. Warmstrangpressen umfassen.
In einigen Fällen können die gewünschten Formen und Größen der intermetallischen Partikel durch Stranggießen (z. B. mit einer hohen Erstarrungsgeschwindigkeit), optionales Erwärmen in einem Inline-Ofen und Inline-Heiß- oder -Warmwalzen bei Dickereduzierungen von mindestens 50 % bis 70 % erreicht werden. Diese wünschenswerten Formen und Größen der intermetallischen Partikel können die weitere Verarbeitung, wie z. B. Kaltwalzen, sowie die Verwendung beim Kunden, wie z. B. Biegen und Umformen, begünstigen.
Wie hierin verwendet, können sich die Temperaturen auf die Höchsttemperaturen des Metalls beziehen, soweit erforderlich. Ebenso können sich Verweise auf Dauern bei bestimmten Temperaturen auf eine Zeitdauer beziehen, die beginnt, wenn der Metallgegenstand die gewünschte Metallspitzentemperatur erreicht hat (z. B. ohne Anfahrzeiten), obwohl dies nicht immer der Fall sein muss.
Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung können mit jedem geeigneten Metall verwendet werden, können jedoch besonders beim Gießen und Walzen von Aluminiumlegierungen nützlich sein. Insbesondere können wünschenswerte Ergebnisse beim Gießen von Legierungen wie der 2xxx-Serie, 3xxx-Serie, 4xxx-Serie, 5xxx-Serie, 6xxx-Serie, 7xxx-Serie oder 8xxx-Serie aus Aluminium erzielt werden. Bestimmte Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung ermöglichen beispielsweise das Gießen von Legierungen der Serien 5xxx und 6xxx, ohne dass eine kontinuierliche Glühlösungswärmebehandlung erforderlich ist. In einem anderen Beispiel ermöglichen bestimmte Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung ein effizienteres und zuverlässigeres Gießen von Legierungen der Serie 7xxx im Vergleich zu den derzeitigen Gießverfahren. In dieser Beschreibung wird auf Legierungen Bezug genommen, die durch Bezeichnungen der Aluminiumindustrie identifiziert werden, wie z. B. „Serie“ oder „AA6xxx“ oder „6xxx“. Zum Verständnis des Nummernbezeichnungssystems, das am häufigsten zur Benennung und Identifizierung von Aluminium und seinen Legierungen verwendet wird, siehe „International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys“ oder „Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot“, beide veröffentlicht von der Aluminum Association.
In einigen Fällen können bestimmte Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung für die Verwendung mit Aluminium, Aluminiumlegierungen, Titan, Werkstoffen auf Titanbasis, Stahl, Werkstoffen auf Stahlbasis, Magnesium, Werkstoffen auf Magnesiumbasis, Kupfer, Werkstoffen auf Kupferbasis, Verbundwerkstoffen, Blechen, die in Verbundwerkstoffen verwendet werden, oder jedem anderen geeigneten Metall, Nichtmetall oder einer Kombination von Werkstoffen geeignet sein. In bestimmten Beispielen, in denen das zu gießende Material Metall enthält, kann das Metall ein Eisenmetall oder ein Nichteisenmetall sein.
Traditionell wird der von einer Stranggießanlage erzeugte Metallstreifen direkt in ein Warmwalzwerk geführt, um auf eine gewünschte Dicke reduziert zu werden. Der offensichtliche Vorteil des Stranggießens beruht traditionell darauf, dass der Metallstreifen bzw. das Metallband im Gusszustand direkt in eine Verfahrenslinie eingespeist werden kann, im Gegensatz zum Kokillengießen (DC). Da das Stranggussprodukt direkt in das Walzwerk eingespeist wird, müssen die Gießgeschwindigkeit und die Walzgeschwindigkeit sorgfältig aufeinander abgestimmt werden, um unerwünschte Spannungen im Metallstreifen zu vermeiden, die zu unbrauchbarem Produkt, Schäden an der Anlage oder gefährlichen Bedingungen führen könnten.
Überraschenderweise können vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden, wenn der Gießprozess vom Warmwalzprozess in einem Strangguss- und Walzsystem bewusst entkoppelt wird. Durch die Entkopplung des Stranggussprozesses vom Warmwalzprozess müssen die Gießgeschwindigkeit und die Walzgeschwindigkeit nicht mehr eng aufeinander abgestimmt sein. Vielmehr kann die Gießgeschwindigkeit so gewählt werden, dass die gewünschten Eigenschaften im Metallstreifen erzeugt werden, und die Walzgeschwindigkeit kann entsprechend den Anforderungen und Einschränkungen der Walzanlage gewählt werden. In einem entkoppelten Strangguss- und Walzsystem kann die Stranggussvorrichtung ein Metallband gießen, das unmittelbar oder kurz danach zu einem zwischenzeitlichen oder Transfercoil aufgewickelt wird. Das zwischenzeitliche Coil kann gelagert oder sofort zur Walzanlage gebracht werden. In der Walzanlage kann das zwischenzeitliche Coil abgewickelt werden, so dass das Metallband die Walzanlage durchlaufen kann, um warmgewalzt und anderweitig verarbeitet zu werden. Das Endergebnis des Warmwalzprozesses ist ein Metallband, das die für einen bestimmten Kunden gewünschten Eigenschaften aufweisen kann. Das Metallband kann aufgewickelt und vertriben werden, z. B. an ein Automobilwerk, das aus dem Metallband Automobilteile formen kann. In einigen Fällen kann das Metallband nach dem ursprünglichen Gießen im Stranggussverfahren (z. B. durch die Stranggießanlage) an verschiedenen Stellen erwärmt werden, wobei das Metallband jedoch unterhalb einer Solidustemperatur des Metallbandes bleibt.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „entkoppelt“ auf das Aufheben der Geschwindigkeitsverknüpfung zwischen der Gießvorrichtung und dem/den Walzgerüst(en). Wie oben beschrieben, würde ein gekoppeltes System (hier manchmal auch als Inline-System bezeichnet) eine Stranggießvorrichtung umfassen, die direkt in Walzgerüste einspeist, so dass die Austrittsgeschwindigkeit der Gießvorrichtung an die Eintrittsgeschwindigkeit der Walzgerüste angepasst werden muss. Bei einem entkoppelten System kann die Gießgeschwindigkeit unabhängig von der Eintrittsgeschwindigkeit der Walzgerüste und die Geschwindigkeit der Walzgerüste unabhängig von der Austrittsgeschwindigkeit der Gießvorrichtung eingestellt werden. Verschiedene hier beschriebene Beispiele entkoppeln die Gießvorrichtung von dem/den Walzgerüst(en), indem die Gießvorrichtung ein Metallcoil mit einer ersten Geschwindigkeit ausgibt und dieses Coil dann später in das/die Walzgerüst(e) zum Walzen mit einer zweiten Geschwindigkeit einspeist. In einigen Fällen, in denen die Gießgeschwindigkeit schneller sein soll als die gewünschte Walzgeschwindigkeit, kann es möglich sein, eine begrenzte Entkopplung der Austrittsgeschwindigkeit einer Gießvorrichtung und der Eintrittsgeschwindigkeit des/der Walzgerüsts/Walzgerüste vorzusehen, selbst wenn die Gießvorrichtung gegossenes Metallband direkt dem/den Walzgerüst(en) zuführt, durch die Verwendung eines Akkumulators, der zwischen der Gießvorrichtung und dem/den Walzgerüst(en) positioniert ist.
Die Gießvorrichtung kann jede geeignete Stranggießvorrichtung sein. Überraschend gute Ergebnisse wurden jedoch mit einer Bandgießvorrichtung erzielt, wie z. B. mit der Bandgießvorrichtung, die in dem US-Patent Nr. 6.755.236 mit dem Titel „BELT-COOLING AND GUIDING MEANS FOR CONTINUOUS BELT CASTING OF METAL STRIP“ beschrieben ist, dessen Offenbarung hiermit in vollem Umfang aufgenommen wird. In einigen Fällen können besonders wünschenswerte Ergebnisse durch die Verwendung einer Bandgießvorrichtung mit Bändern aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie z.B. Kupfer, erzielt werden. Die Bandgießvorrichtung kann Bänder aus einem Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 250, 300, 325, 350, 375 oder 400 Watt pro Meter pro Kelvin bei Gießtemperaturen umfassen, obwohl auch Metalle mit anderen Wärmeleitfähigkeitswerten verwendet werden können. Die Gießvorrichtung kann ein Metallband in jeder geeigneten Dicke gießen, jedoch wurden wünschenswerte Ergebnisse bei Dicken von etwa 7 mm bis 50 mm erzielt.
Bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung können die Bildung und Verteilung von Dispersoiden innerhalb der Aluminiummatrix verbessern.
Dispersoide sind Ansammlungen von anderen festen Phasen, die sich innerhalb der Primärphase einer erstarrten Aluminiumlegierung befinden. Verschiedene Faktoren während des Gießens, der Handhabung, der Erwärmung und des Walzens können die Dispersoidgröße und -verteilung in einem Metallband erheblich beeinflussen. Es ist bekannt, dass Dispersoide das Biegeverhalten und andere Eigenschaften von Aluminiumlegierungen unterstützen und oft in Größen zwischen etwa 10 nm bis etwa 500 nm und in einer relativ gleichmäßigen Verteilung im Metallband erwünscht sind. In einigen Fällen können die gewünschten Dispersoide in Größen von etwa 10 nm bis 100 nm oder 10 nm bis 500 nm vorliegen. Beim Kokillengießen (DC) sind lange Homogenisierungszyklen (z. B. 15 Stunden oder mehr) erforderlich, um eine wünschenswerte Verteilung der Dispersoide zu erreichen. Beim Standard-Strangguss sind Dispersoide oft gar nicht oder nur in geringen Mengen vorhanden, die keinen vorteilhaften Effekt entfalten können.
Bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf ein Metallband sowie auf Systeme und Verfahren zur Bildung eines Metallbandes mit erwünschten Dispersoiden (z. B. einer erwünschten Verteilung von Dispersoiden einer erwünschten Größe). In einigen Fällen kann die Gießvorrichtung so konfiguriert sein, dass sie eine schnelle Erstarrung (z.B. schnelles Erstarren mit Raten von mindestens etwa 10-mal schneller als die Standard-DC-Guss-Erstarrung, wie mindestens etwa 1 °C/s, mindestens etwa 10 °C/s oder mindestens etwa 100 °C/s) und schnelles Abkühlen (z.B. schnelles Abkühlen mit Raten von mindestens oder etwa 1 °C/s, mindestens oder etwa 10 °C/s oder mindestens oder etwa 100 °C/s) des Metallbandes, was ein verbesserte Mikrostruktur im fertigen Metallband ermöglichen kann. In einigen Fällen kann die Erstarrungsgeschwindigkeit bei oder über dem 100-fachen der Erstarrungsgeschwindigkeit des traditionellen DC-Gusses liegen. Die schnelle Erstarrung kann zu einer einzigartigen Mikrostruktur führen, einschließlich einer einzigartigen Verteilung von Dispersoid-bildenden Elementen, die sehr gleichmäßig in der erstarrten Aluminiummatrix verteilt sind. Eine schnelle Abkühlung dieses Metallbandes, wie z. B. ein sofortiges Abschrecken des Metallbandes beim Verlassen der Gießvorrichtung oder kurz danach, kann das Fixieren der Dispersoid-bildenden Elemente in fester Lösung erleichtern. Das entstandene Metallband kann dann mit Dispersoid-bildenden Elementen übersättigt werden. Das übersättigte Metallband kann dann für die weitere Verarbeitung in der entkoppelten Gieß- und Walzanlage zu einem Zwischencoil aufgewickelt werden. In manchen Fällen gehören zu den gewünschten Dispersoid-bildenden Elementen Mangan, Chrom, Vanadium und/oder Zirkonium. Dieses mit Dispersoid-bildenden Elementen übersättigte Metallband kann beim Wiedererwärmen sehr schnell die Präzipitation von gleichmäßig verteilten und beliebig großen Dispersoiden bewirken.
In einigen Fällen kann die schnelle Erstarrung und die schnelle Abkühlung einzeln durch eine Gießvorrichtung durchgeführt werden. Die Gießvorrichtung kann ausreichend lang sein und eine ausreichende Wärmeabfuhr aufweisen, um ein Metallband zu erzeugen, das mit Dispersoid-bildenden Elementen übersättigt ist. In einigen Fällen kann die Gießvorrichtung ausreichend lang sein und eine ausreichende Wärmeabfuhrcharakteristik aufweisen, um die Temperatur des gegossenen Metallbandes auf oder unter 250 °C, 240 °C, 230 °C, 220 °C, 210 °C oder 200 °C zu reduzieren, obwohl auch andere Werte verwendet werden können. Im Allgemeinen müsste eine solche Gießvorrichtung entweder viel Platz beanspruchen oder mit langsamen Gießgeschwindigkeiten arbeiten. In einigen Fällen, in denen eine kleinere und schnellere Gießvorrichtung gewünscht wird, kann das Metallband unmittelbar nach dem Verlassen der Gießvorrichtung oder kurz danach abgeschreckt werden. Eine oder mehrere Düsen können stromabwärts der Gießvorrichtung positioniert werden, um die Temperatur des Metallbandes auf oder unter 250 °C, 240 °C, 230 °C, 220 °C, 210 °C, 200 °C, 175 °C, 150 °C, 125 °C oder 100 °C zu senken, obwohl auch andere Werte verwendet werden können. Das Abschrecken kann ausreichend schnell oder rasch erfolgen, um die Dispersoid-bildenden Elemente in einem übersättigten Metallband zu fixieren.
Traditionell wurden eine schnelle Erstarrung und eine schnelle Abkühlung vermieden, weil das resultierende Metallband unerwünschte Eigenschaften aufweist. Es wurde jedoch überraschenderweise entdeckt, dass ein Metallband, das mit Dispersoid-bildenden Elementen übersättigt ist, ein effizienter Vorläufer für ein Metallband mit gewünschten Dispersoid-Anordnungen sein kann. Das einzigartige, an Dispersoid-bildenden Elementen übersättigte Metallband, kann wiedererwärmt werden, z. B. während der Lagerung oder unmittelbar vor dem Warmwalzen, um die übersättigte Matrix aus Dispersoid-bildenden Elementen in ein Band umzuwandeln, das Dispersoide mit einer gewünschten Verteilung (z. B. gleichmäßig verteilt) und mit gewünschten Größen (z. B. zwischen etwa 10 nm und etwa 500 nm oder zwischen etwa 10 nm und etwa 100 nm) enthält. Da das Metallband mit Dispersoid-bildenden Elementen übersättigt ist, ist die treibende Kraft für die Präzipitation von Dispersoiden gewünschter Größe höher als bei einer nicht übersättigten Matrix. Mit anderen Worten: Bestimmte Aspekte der schnellen Erstarrung und/oder Abkühlung, wie sie hier offenbart sind, können zur Herstellung oder Vorbereitung eines Metallbandes verwendet werden, wobei das Metallband später kurz wiedererwärmt werden kann, um die gewünschte Dispersoid-Anordnung aufzuweisen. Es hat sich beispielsweise herausgestellt, dass bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung in der Lage sind, Metallbänder herzustellen, die mit Dispersoid-bildenden Elementen übersättigt sind, die wiedererwärmt werden können, um Dispersoide gewünschter Größe zu präzipitieren, und zwar bei Wiedererwärmungszeiten, die 10-100 mal kürzer sind als bei der bestehenden Technologie (z. B. GC-Gießen). Außerdem ermöglicht die Geschwindigkeit, mit der diese Wiedererwärmung stattfinden kann, die Durchführung der Wiedererwärmung in einer Warmwalzanlage, z.B. am Anfang der Warmwalzanlage. In einigen Fällen können jedoch ein oder mehrere Coils von Metallbändern, die mit Dispersoid-bildenden Elementen übersättigt sind, vor dem Abwickeln in einer Warmwalzanlage wiedererwärmt werden. Da die gewünschten Dispersoide viel schneller erzeugt werden können, kann bei der Herstellung der gewünschten Metallbänder viel Zeit und Energie eingespart werden. Darüber hinaus kann durch die verbesserte Dispersoidverteilung die gewünschte Leistung mit geringeren Mengen an Legierungselementen erreicht werden. Mit anderen Worten ermöglichen bestimmte Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung einen effizienteren Einsatz von Legierungselementen als beim herkömmlichen GC- oder Stranggießen.
Darüber hinaus kann die Erstarrungsrate, die Abkühlungsrate (z. B. Abschreckung) und die Wiedererwärmungszeit verändert werden, um die Dispersoidgröße und -verteilung bei Bedarf spezifisch anzupassen. Ein Steuerelement kann mit Systemen gekoppelt werden, um die Erstarrungsrate, die Abkühlungsrate und die Wiedererwärmungszeit zu steuern. Wenn ein Metallband eine bestimmte Eigenschaft haben soll, die auf eine bestimmte Dispersoid-Anordnung zurückzuführen ist (z. B. Größe und/oder Verteilung), kann das Steuerelement die verschiedenen Raten/Zeiten verändern, um das gewünschte Metallband zu erzeugen. Auf diese Weise können Metallbänder mit gewünschten Dispersoidanordnungen nach Bedarf erzeugt werden. Da die Steuerung von Dispersoid-Anordnungen mehr oder weniger Effizienz dahingehend bereitstellen kann wie Legierungselemente vorteilhaft genutzt werden, kann die bedarfsgerechte Steuerung der Dispersoid-Anordnung eine Steuerung in die Lage versetzen, Abweichungen der Legierungselemente eines bestimmten flüssigen Metallgemischs zu kompensieren. Zum Beispiel kann ein Steuerelement bei der Herstellung von lieferbaren Metallbändern mit bestimmten gewünschten Eigenschaften leichte Abweichungen der Konzentrationen der Legierungselemente zwischen den Güssen kompensieren, indem es die Erstarrungsrate, die Abkühlungsrate und/oder die Wiederaufwärmzeit des Systems anpasst, um Dispersoid-Anordnungen zu erzeugen, die eine mehr oder weniger effiziente Nutzung der Legierungselemente bereitstellen (z. B. kann eine effizientere Nutzung wünschenswert sein, wenn eine negative Abweichung der Legierungselemente festgestellt wird). Eine solche Kompensation kann automatisch erfolgen oder einem Benutzer automatisch empfohlen werden.
Zwischenzeitliche Coils können vor dem Warmwalzen gelagert werden, so dass einer Gießvorrichtung eine höhere Ausgabe ermöglicht wird, als das/die Warmwalzgerüst(e) aufnehmen können, wobei überschüssiges Metallband aufgewickelt und gelagert wird, bis das/die Warmwalzgerüst(e) verfügbar sind. Nach der Lagerung können die Zwischencoils optional wieder erwärmt werden. Bei verschiedenen Arten von Aluminiumlegierungen können die Zwischenbänder beispielsweise auf eine Temperatur von 500 °C oder höher oder von 530 °C oder höher wiedererwärmt werden. Die Wiedererwärmungstemperatur bleibt dabei unterhalb der Solidustemperatur des Metallbandes.
In einigen Fällen werden Zwischencoils auf einer Temperatur bei oder über 100 °C, bei oder über 200 °C, bei oder über 300 °C, oder bei oder über 400 °C, oder bei oder über 500 °C gehalten, obwohl auch andere Werte verwendet werden können. In einigen Fällen können Zwischencoils so gelagert werden, dass ungleichmäßige Radialkräfte minimiert werden, die das Abwickeln während eines Warmwalzvorgangs behindern können. In einigen Fällen können Zwischencoils senkrecht gelagert werden, wobei die Querachse des Coils in vertikaler Richtung verläuft. In einigen Fällen können Zwischencoils horizontal gelagert werden, wobei sich die Querachse des Coils in horizontaler Richtung erstreckt. In einigen Fällen können Zwischencoils an einer zentralen Spindel aufgehängt werden, wodurch das Gewicht minimiert wird, das die Windungen des Coils gegeneinander drückt, insbesondere den Teil des Coils, der sich unterhalb der Spindel befindet. In einigen Fällen können die Zwischencoils periodisch oder kontinuierlich um eine horizontale Achse (z. B. die Querachse des Coils bei horizontaler Lagerung) gedreht werden.
Während eines Warmwalzprozesses kann ein Zwischencoil abgewickelt, optional oberflächenbehandelt, optional wieder erwärmt, auf eine gewünschte Dicke gewalzt, optional nach dem Walzen wieder erwärmt und abgeschreckt und zum Vertrieb aufgewickelt werden. Der Warmwalzprozess kann ein oder mehrere Warmwalzgerüste umfassen, die jeweils Arbeitswalzen zum Aufbringen von Kraft umfassen, um die Dicke des Metallbandes zu reduzieren. In einigen Fällen kann der Gesamtbetrag der Dickenreduzierung während des Warmwalzens bei oder weniger als etwa 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20% oder 15% liegen, obwohl auch andere Werte verwendet werden können. Das Warmwalzen kann mit einer relativ hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden, wie z. B. einer Eintrittsgeschwindigkeit (z. B. Geschwindigkeit des Metallbandes beim Eintritt in das erste Warmwalzgerüst) von etwa 50 bis etwa 60 Metern pro Minute (m/min), obwohl auch andere Eintrittsgeschwindigkeiten verwendet werden können. Die Austrittsgeschwindigkeit (z. B. Geschwindigkeit des Metallbandes beim Austritt aus dem letzten Warmwalzgerüst) kann aufgrund der prozentualen Dickenreduzierung durch das/die Warmwalzgerüst(e) viel schneller sein, z.B. etwa 300 bis etwa 800 m/min, obwohl auch andere Austrittsgeschwindigkeiten möglich sind. Um wünschenswerte Ergebnisse zu erzielen, kann das Warmwalzen bei einer Warmwalztemperatur durchgeführt werden. Die Warmwalztemperatur kann bei oder um 350 °C liegen, z. B. zwischen 340 °C und 360 °C, 330 °C und 370 °C, 330 °C und 380 °C, 300 °C und 400 °C oder 250 °C bis 400 °C, wobei auch andere Bereiche verwendet werden können. In einigen Fällen kann die gewünschte Warmwalztemperatur für ein Metallband die Rekristallisationstemperatur seiner Legierung sein. In einigen Fällen kann sich die Temperatur des Metallbandes von einer Anfangswarmwalztemperatur (z. B. die Temperatur des Metallbandes beim Eintritt in das erste Warmwalzgerüst) über eine oder mehrere Zwischengerüst-Warmwalztemperaturen (z. B. die Temperatur(en) des Metallbandes zwischen zwei beliebigen benachbarten Warmwalzgerüsten) bis zu einer Austrittswarmwalztemperatur (z. B. die Temperatur des Metallbandes beim Austritt aus dem letzten Warmwalzgerüst) bewegen. Jede dieser Temperaturen kann in den oben beschriebenen Bereichen für eine Warmwalztemperatur liegen, obwohl auch andere Bereiche verwendet werden können. Die Warmwalzanfangstemperatur, die optionale(n) Zwischengerüsttemperatur(en) und die Warmwalzausgangstemperatur können annähernd gleich (siehe z.B. 7) oder unterschiedlich (siehe z.B. 8) sein.
In einigen Fällen kann das Metallband mit einer hohen Temperatur in den Warmwalzprozess eintreten oder, wie oben beschrieben, kurz nach dem Abwickeln in das Warmwalzsystem wieder erwärmt werden. Die Temperatur des Metallbandes kann zu diesem Zeitpunkt mehr als 500 °C, 510 °C, 520 °C oder 530 °C betragen, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes, wobei auch andere Temperaturbereiche verwendet werden können. Vor dem Eintritt in das/die Warmwalzgerüst(e) kann das Metallband auf die oben beschriebene Warmwalztemperatur abgekühlt werden. Nach dem Durchlauf durch die Warmwalzgerüste kann das Metallband optional auf eine Nachwalztemperatur erwärmt werden. Bei wärmebehandelbaren Legierungen, wie z.B. Aluminiumlegierungen der Serien 6xxx und 7xxx, kann die Nachwalztemperatur bei oder um eine Lösungsglühtemperatur liegen, während bei nicht wärmebehandelbaren Legierungen, wie z.B. Aluminiumlegierungen der Serie 5xxx, die Nachwalztemperatur eine Rekristallisationstemperatur sein kann. In einigen Fällen, wie z. B. bei nicht wärmebehandelbaren Legierungen, kann die Nacherwalzwärmung entfallen, insbesondere wenn das Metallband den Warmwalzprozess bei einer Temperatur bei oder über der Rekristallisationstemperatur verlässt (z. B. bei oder über ca. 350 °C). Bei wärmebehandelbaren Legierungen kann die Nachwalztemperatur oder Lösungsglühtemperatur je nach Legierung unterschiedlich sein, kann aber bei oder über ca. 450 °C, 460 °C, 470 °C, 480 °C, 490 °C, 500 °C, 510 °C, 520 °C und 530 °C liegen. In einigen Fällen kann die Lösungsglühtemperatur ca. 20 °C - 40 °C, oder noch bevorzugter 30 °C unter einer Solidustemperatur der betreffenden Legierung liegen. Unmittelbar nach dem Wiedererwärmen des Metallbandes auf die Nachwalztemperatur oder kurz danach kann das Metallband abgeschreckt werden. Das Metallband kann bis zu einer Aufwickeltemperatur abgeschreckt werden, die bei oder unter 150 °C, 140 °C, 130 °C, 120 °C, 110 °C oder 100 °C liegen kann, wobei auch andere Werte verwendet werden können. Das Metallband kann dann für die Auslieferung aufgewickelt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann das aufgewickelte Metallband die gewünschten physikalischen Eigenschaften für den Vertrieb aufweisen, wie z. B. eine gewünschte Dicke und einen gewünschten Zustand.
Nach dem Warmwalzen und Abschrecken kann das Metallband die gewünschte Dicke und den gewünschten Temper-Zustand aufweisen, z. B. den Zustand T4. In dieser Anmeldung wird auf den Legierungszustand Bezug genommen. Für ein Verständnis der am häufigsten verwendeten Beschreibungen der Legierungszustände siehe „American National Standards (ANSI) H35 on Alloy and Temper Designation Systems“. Ein F-Zustand oder Temper-Zustand bzw. Härtegrad bezieht sich auf eine Aluminiumlegierung, wie sie hergestellt wurde. Ein O-Zustand oder Temper-Zustand bzw. Härtegrad bezieht sich auf eine Aluminiumlegierung nach dem Glühen. Ein W-Zustand oder Härtegrad bezieht sich auf eine Aluminiumlegierung nach einem Lösungsglühen, obwohl es ein instabiler Härtegrad bei Umgebungstemperaturen sein kann. Ein T-Zustand oder Härtegrad bezieht sich auf eine Aluminiumlegierung nach einer bestimmten Wärmebehandlung, die einen stabilen Härtegrad erzeugt. Ein T3-Zustand oder -härtegrad bezieht sich auf eine Aluminiumlegierung nach einer Lösungsglühung (d.h. Lösungsglühen), Kaltverformung und natürlicher Alterung. Ein T4-Zustand oder - härtegrad bezieht sich auf eine Aluminiumlegierung nach einer Lösungsglühung (d.h. Lösungsglühen), gefolgt von natürlicher Alterung. Ein T6-Zustand oder - härtegrad bezieht sich auf eine Aluminiumlegierung nach einer Lösungsglühung, gefolgt von einer künstlichen Alterung. Ein T8-Zustand oder - härtegrad bezieht sich auf eine Aluminiumlegierung nach einer Kaltumformung, gefolgt von einer Lösungsglühung, gefolgt von einer künstlichen Alterung.
In einigen Fällen kann ein Metallband (z.B. ein Aluminium-Metallband) während des Warmwalzens einer dynamischen Rekristallisation unterzogen werden indem man das Warmwalzen bei einer hohen Temperatur beginnt (z.B. eine Warmwalzeintrittstemperatur, die über einer Rekristallisationstemperatur liegt, wie bei oder über etwa 550 °C) und das Metallband während des Warmwalzens auf eine Warmwalztrittstemperatur abkühlen lässt. In einigen Fällen kann die dynamische Rekristallisation während des Warm- oder Heißwalzens durch Anwenden einer ausreichenden Kraft erfolgen, um während des Walzens bei einer bestimmten Temperatur eine ausreichende Belastung auf den Metallgegenstand auszuüben, um den Metallgegenstand zu rekristallisieren.
Die dynamische Rekristallisation kann es ermöglichen das Metallband unmittelbar nach dem Warmwalzen abzuschrecken, ohne dass das Metallband erneut erwärmt werden muss (z.B. auf eine Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur), um die Rekristallisation zu erreichen. Außerdem können durch das schnelle Abschrecken unmittelbar nach dem Warmwalzen unerwünschte Präzipitate vermieden werden. Bei bestimmten Temperaturen können sich mit der Zeit Präzipitate, wie z.B. die Mg₂Si-Phase, bilden. Basierend auf der Temperatur und der Zeit bei dieser Temperatur kann eine Zone mit hoher Präzipitation definiert werden, in der eine schnelle Bildung von Präzipitaten zu erwarten ist, z. B. von 1 % bis 90 % Abschluss der Präzipitation. Um die Bildung von Präzipitataten zu minimieren, kann es daher wünschenswert sein, die in dieser Zone mit hoher Präzipitation verbrachte Zeit zu minimieren. Durch dynamische Rekristallisation, gefolgt von schnellem Abschrecken, kann die Zeit, die ein Metallband bei einer Temperatur innerhalb der Zone mit hoher Präzipitation verbringt, minimiert werden. In einigen Fällen können erwünschte metallurgische Eigenschaften durch Warmwalzen und Abschrecken eines Metallbandes erreicht werden, wobei die Temperatur des Metallbandes von kurz vor dem Eintritt in das erste Warmwalzgerüst bis kurz nach dem Verlassen der Abschreckzone monoton abnimmt (z.B. monoton abnehmende Temperatur während des gesamten Warmwalz- und Abschreckprozesses).
In einigen Fällen kann ein Metallband nach einer geringen oder gar keiner anfänglichen Abschreckung in das Warmwalzen eintreten. Das Metallband kann während des Warmwalzens von einer Warmwalzeintrittstemperatur, die oberhalb einer Rekristallisationstemperatur liegt (z. B. einer Vorwärmtemperatur, wie bei oder über 550 °C), auf eine Warmwalzaustrittstemperatur abfallen, die unterhalb der Warmwalzeintrittstemperatur liegt. Der Temperaturabfall von der WarmwalzEintrittstemperatur zur Warmwalzaustrittstemperatur kann ein monotoner Abfall sein. Um die Temperaturabnahme beim Warmwalzen zu bewirken, kann jedes Gerüst des Warmwalzwerks dem Metallband Wärme entziehen. Zum Beispiel kann ein Warmwalzgerüst so weit gekühlt werden, dass beim Durchlauf des Metallbandes durch das Warmwalzgerüst dem Metallband durch die Arbeitswalzen des Warmwalzgerüstes Wärme entzogen werden kann. In einigen Fällen kann dem Metallband zwischen den Warmwalzgerüsten durch die Verwendung von Schmiermitteln oder anderen Kühlmaterialien (z. B. Fluide wie Luft oder Wasser) Wärme entzogen werden, anstelle von oder zusätzlich zu der Wärmeabfuhr durch die Warmwalzgerüste an sich. In einigen Fällen können das letzte und das vorletzte Warmwalzgerüst das Metallband bei progressiv niedrigeren Temperaturen walzen. In einigen Fällen können das letzte und das vorletzte Warmwalzgerüst das Metallband mit der gleichen oder annähernd gleichen Temperatur walzen.
Anstatt sich auf die Rekristallisation nach dem Walzen (z. B. nach dem Warmwalzen) während eines Wärmebehandlungsprozesses zu verlassen, der eine Temperaturerhöhung vor dem Abschrecken erfordern kann und der zu einer längeren Dauer innerhalb einer Zone mit hoher Präzipitation führen kann, kann ein Metallband während des Warmwalzprozesses einer dynamischen Rekristallisation unterzogen werden, wie hier beschrieben. Dynamische Rekristallisation kann das Walzen des Metallbandes mit einer ausreichend hohen Dehnungsgeschwindigkeit und bei einer ausreichend hohen Temperatur umfassen. Die dynamische Rekristallisation kann im Endwalzgerüst des Warmwalzwerkes erfolgen. Die dynamische Rekristallisation ist abhängig von der Dehnungsgeschwindigkeit und der Temperatur des zu verarbeitenden Metallbandes. Der Zener-Hollomon-Parameter (Z) kann durch die Gleichung Z=ἑ exp Q/RTdefiniert werden, wobei ἑ die Dehnungsrate bzw. Dehnungsgeschwindigkeit, Q die Aktivierungsenergie, R die Gaskonstante und T die Temperatur ist. Die Rekristallisation erfolgt, wenn der Zener-Hollomon-Parameter in einen gewünschten Bereich fällt. Um innerhalb dieses Bereichs zu bleiben und gleichzeitig die Temperatur zu minimieren (z. B. die Austrittstemperatur beim Warmwalzen), muss ein Metallband höheren Dehnungsraten ausgesetzt werden, als dies bei höheren Temperaturen erforderlich wäre. Daher kann es wünschenswert sein, das Ausmaß der Reduzierung (z. B. prozentuale Dickenreduzierung) des letzten Warmwalzgerüsts zu maximieren oder zumindest ein Ausmaß der Reduzierung zu wählen, das geeignet ist, eine Warmwalzausgangstemperatur zu erreichen, die für ein schnelles Abschrecken geeignet ist, um die Zeit zu minimieren, die in der Zone mit hohen Präzipitationen verbracht wird. Um die gewünschte Gesamtdickenreduzierung zu erreichen, kann der Betrag der Dickenreduzierung, der dem letzten Warmwalzgerüst hinzugefügt wird, durch eine Verringerung des Betrages der Dickenreduzierung ausgeglichen werden, der von einem oder mehreren der vorangehenden Warmwalzgerüste bereitgestellt wird.
Zusätzlich kann es zur Minimierung der Zeit, die in der Zone der hohen Präzipitation verbracht wird, wünschenswert sein, das Warmwalzwerk mit hohen Geschwindigkeiten zu betreiben. Zum Beispiel kann in einem Warmwalzwerk, das drei Gerüste verwendet, um das Metallband von einer Dicke von 16 mm auf 2 mm zu reduzieren, eine Bandgeschwindigkeit von etwa 50 m/min am Eingang des Warmwalzwerks zu einer Bandgeschwindigkeit von etwa 400 m/min am Ausgang des Warmwalzwerks führen. Um also eine geeignet minimale Dauer innerhalb der Zone mit hoher Präzipitation zu erreichen, muss ein Abschreckprozess die Temperatur des Metallbandes um ca. 400 °C (z. B. auf 100 °C) reduzieren, während das Metallband mit Geschwindigkeiten um ca. 400 m/min weiterläuft. Bei einigen Metallen, wie z. B. Stahl, kann ein solch schnelles Abschrecken unmöglich oder unpraktikabel sein oder große, teure und ineffiziente Anlagen erfordern. Bei Aluminium kann es möglich sein, ein solches Abschrecken, wie hier beschrieben, vorzusehen, insbesondere wenn die Rekristallisationstemperatur durch Verlagerung eines Teils der Dickenreduzierung von früheren Warmwalzgerüsten zum letzten Warmwalzgerüst minimiert wird. Wenn ein Warmwalzprozess von einem Gießprozess entkoppelt ist, kann der Warmwalzprozess mit hohen Geschwindigkeiten, wie sie hier beschrieben sind, ablaufen. Hohe Geschwindigkeiten während des Warmwalzens können dazu beitragen, die Zeit zu minimieren, die in der Zone mit hoher Präzipitation verbracht wird. Zusätzlich können hohe Warmwalzgeschwindigkeiten das Erreichen einer angemessen hohen Dehnungsrate erleichtern, die notwendig ist, um eine niedrige Rekristallisationstemperatur zu erreichen, wie hier beschrieben.
Zusätzlich können die dynamische Rekristallisation und das schnelle Abschrecken zur Minimierung der Präzipitatatbildung durch die Verwendung von relativ dünnen Metallbändern erleichtert werden. Durch das Gießen des Metallbandes mit einer relativ dünnen Dicke, wie hier beschrieben, kann der Warmwalzprozess mit hohen Geschwindigkeiten ablaufen und von einem schnellen Abschreckprozess gefolgt werden, was die Zeit in der Zone mit hoher Präzipitation reduzieren kann. Die dünne Dicke kann auch hohe Warmwalzgeschwindigkeiten ermöglichen. Die hier beschriebenen Techniken zur dynamischen Rekristallisation und zum schnellen Abschrecken können die Herstellung eines Metallbandes oder eines anderen metallurgischen Produkts erleichtern, das einen T4-Härtegrad aufweist und eine geringere als die erwartete Menge an Präzipitaten enthält. Beispielsweise kann ein Metallband, das gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, einen T4- Härtegrad und einen Volumenanteil an Mg₂Si von ungefähr 4,0%, 3,9%, 3,8%, 3,7%, 3,6%, 3,5%, 3,4%, 3,3%, 3,2%, 3,1%, 3,0%, 2,9%, 2,8%, 2,7%, 2,6%, 2,5%, 2,4%, 2,3%, 2,2%, 2,1%, 2,0%, 1,9%, 1,8 %, 1,7 %, 1,6 %, 1,5 %, 1,4 %, 1,3%, 1,2 %, 1,1 %, 1,0 %, 0,9 %, 0,8 %, 0,7 %, 0,6 %, 0,5 %, 0,4 %, 0,3 %, 0,2 %, oder 0,1 % aufweisen. In einigen Fällen kann ein Metallband, das gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, einen T4-Härtegrad aufweisen und einen Volumenanteil von Mg₂Si von oder weniger als etwa 10 %, 9,9 %, 9,8 %, 9,7 %, 9,6 %, 9,5 %, 9,4 %, 9,3 %, 9,2 %, 9,1 %, 9 %, 8,9 %, 8,8 %, 8,7 %, 8,6%, 8,5%, 8,4%, 8,3%, 8,2%, 8,1%, 8%, 7,9%, 7,8%, 7,7%, 7,6%, 7,5%, 7,4%, 7,3%, 7,2%, 7,1%, 7%, 6,9%, 6,8%, 6,7%, 6,6%, 6,5%, 6,4%, 6,3%, 6,2%, 6,1%, 6%, 5,9%, 5,8%, 5,7%, 5,6%, 5,5%, 5,4%, 5,3%, 5,2%, 5,1%, 5%, 4,9%, 4,8%, 4,7%, 4,6%, 4,5%, 4,4%, 4,3%, 4,2%, oder 4,1%. Wie hier verwendet, kann sich der Verweis auf einen Volumenanteil von Mg₂Si auf einen Volumenanteil von Mg₂Si relativ zur Gesamtmenge an Mg₂Si beziehen, die in der jeweiligen zu gießenden Legierung gebildet werden könnte. Der prozentuale Volumenanteil von Mg₂Si kann sich auch auf einen prozentualen Abschluss der Präzipitationsreaktion zur Bildung des Mg₂Si beziehen.
Bestimmte Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Verfahren zur Abstimmung der Größe, Form und Größenverteilung von eisenhaltigen (Fe-umfassenden) Intermetallen. Das Abstimmen der Eigenschaften von Fe-umfassenden Intermetallen kann wichtig sein, um eine optimale Produktleistung zu erreichen, insbesondere für Legierungen der 6xxx-Serie und vor allem für die anspruchsvollen Spezifikationen, die für Aluminium-Autoteile erforderlich sind. Während das konventionelle GC-Gießen lange Zeiträume (z. B. mehrere Stunden) der Hochtemperaturhomogenisierung (z. B. >530 °C) erfordern kann, um Fe (β-Fe) der Beta-Phase in Fe (α-Fe)-Intermetalle der Alpha-Phase umzuwandeln, sind bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung geeignet, Metallprodukte mit gewünschten Fe-enthaltenden Intermetallen herzustellen. Wie hier beschrieben, beziehen sich bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung auf die Herstellung eines Zwischenprodukts aus einer Stranggießanlage. Das Produkt mit mittlerer Dicke kann in ein Endprodukt mit T4-Härtegrad übergeführt werden durch i) Kaltwalzen auf die endgültige Dicke und Lösungsglühen; ii) Warmwalzen auf die endgültige Dicke und Lösungsglühen; iii) Warmwalzen auf die endgültige Dicke, Wiedererwärmen mit einem magnetischen Heizmittel und Durchführen einer Inline-Abschreckung; iv) Warmwalzen auf die endgültige Dicke und Lösungsglühen; oder v) Warmwalzen auf die endgültige Dicke mit dynamischer Rekristallisation, um einenT4-Härtegrad zu erzeugen.
In einigen Fällen kann das mit der Stranggießanlage gegossene Metallband vor dem Aufwickeln gewalzt (z. B. warmgewalzt) werden. Das Walzen vor dem Aufwickeln kann mit einer großen Dickenreduzierung erfolgen, wie z.B. mindestens 30% oder typischerweise zwischen 50% und 75%. Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn das stranggegossene Metallband vor dem Aufwickeln mit einem einzigen Warmwalzgerüst gewalzt wird, obwohl in einigen Fällen auch zusätzliche Gerüste verwendet werden können. In einigen Fällen kann dieses Warmwalzen mit hoher Reduktion (z. B. mehr als 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 % oder 75 % Dickenreduzierung) nach dem Stranggießen neben anderen Vorteilen dazu beitragen, Fe-haltige Partikel im Metallband aufzubrechen. In den Fällen, in denen das Metallband nach dem Stranggießen und vor dem Aufwickeln durch Walzen in der Dicke reduziert wird, können alle Warmwalzvorgänge, die nach dem Abwickeln erfolgen, ein Warmwalzgerüst weniger und/oder einen Durchgang weniger erfordern, da das Metallband zwischen dem Gießen und dem Aufwickeln bereits in der Dicke reduziert wurde.
In einigen Fällen kann das Metallband blitzhomogenisiert werden. Die Blitzhomogenisierung kann das Erhitzen des Metallbandes auf eine Temperatur über 500 °C (z. B. 500-570 °C, 520-560 °C oder bei oder etwa 560 °C) für eine relativ kurze Zeitspanne (z. B. etwa 1 Minute bis 10 Minuten, wie 30 Sekunden, 45 Sekunden, 1 Minute, 1:30 Minuten, 2 Minuten, 3 Minuten, 4 Minuten, 5 Minuten, 6 Minuten, 7 Minuten, 8 Minuten, 9 Minuten oder 10 Minuten oder einen beliebigen Bereich dazwischen) umfassen. Diese Erwärmung kann zwischen der Stranggießanlage und dem ersten Aufwickeln erfolgen, und zwar zwischen der Stranggießanlage und dem Warmwalzgerüst vor dem Aufwickeln oder zwischen diesem Warmwalzgerüst und dem Aufwickeln. Diese Blitz- bzw. Flash-Homogenisierung kann dazu beitragen, das Aspektverhältnis der Fe-enthaltenden Intermetallen (z. B. vom Typ α oder β) zu verringern und auch die Größe dieser Intermetalle zu reduzieren. In einigen Fällen kann die BlitzHomogenisierung (z. B. bei 570 °C für ca. 2 Minuten) erfolgreich eine vorteilhafte Sphäroidisierung und/oder Verfeinerung von Fe-Bestandteilpartikeln erreichen, die ansonsten eine umfangreiche Homogenisierung bei höheren Temperaturen erfordern würde.
In einigen Fällen kann die Kombination aus Blitzhomogenisierung und stark reduzierendem Warmwalzen nach dem Stranggießen, wie hier beschrieben, besonders nützlich sein, um Fe-haltige Partikel zu verfeinern (z. B. aufzubrechen).
In einem Beispiel kann ein Gießsystem eine Stranggießanlage, einen Ofen (z. B. einen Tunnelofen), ein Warmwalzgerüst und eine Wickelvorrichtung umfassen. In einigen Fällen können eine oder mehrere Abschreckungen vor und/oder nach dem Warmwalzgerüst erfolgen. Das Warmwalzgerüst kann eine Dickenreduzierung des Metallbandes von mindestens 30% oder zwischen 50-70% bewirken. Ein Abschrecken vor dem Warmwalzgerüst kann optional sein, es kann jedoch vorteilhaft sein, Fe-haltige Partikel aufzubrechen und die Präzipitationseigenschaften zu verbessern. In einigen Fällen kann das Metallband nach dem Warmwalzen, Abschrecken und Aufwickeln nach einem langsamen/schnellen Aufheizen und Durchwärmen bei einer relativ hohen Temperatur (z.B. >500 °C) warmgewalzt werden. In einigen Fällen kann das Metallband nach dem Warmwalzen, Abschrecken und Aufwickeln nach einem langsamen/schnellen Aufheizen auf eine relativ niedrigere Temperatur (z. B. <350 °C) warmgewalzt werden. In einigen Fällen kann das Metallband nach dem Warmwalzen, Abschrecken und Aufwickeln ohne weitere Wärmebehandlung kalt gewalzt werden. Wie hier beschrieben, können diese verschiedenen Techniken zu verschiedenen Eigenschaften in Bezug auf die Fe-enthaltenden Partikel führen, wie z. B. zu verschiedenen Größenverteilungen der Fe-Bestandteile.
In einigen Fällen kann das Metallband an verschiedenen Stellen im Warmwalzsystem durch den Einsatz von Heizvorrichtungen, wie z. B. magnetischen Heizmitteln, wie Induktionsheizern oder rotierenden Magnetheizern, wieder erwärmt werden. Nicht einschränkende Beispiele für geeignete rotierende Magnetheizvorrichtungen umfassen diejenigen, die in der am 27. September 2016 eingereichten U.S. Provisional-Application Nr. 62/400,426 mit dem Titel „ROTATING MAGNET HEAT INDUCTION“ offenbart sind, deren Offenbarung hiermit in vollem Umfang aufgenommen wird.
Im Allgemeinen werden das/die Walzgerüst(e) der Warmwalzanlage gekühlt, beispielsweise durch ein Kühlmittelsystem mit Düsen, die Kühlmittel auf die Walzen des/der Walzgerüst(e) und/oder das Metallband selbst sprühen. Dieses Kühlmittelsystem kann ausreichend Wärme abführen, so dass die mechanische Wirkung der Dickenreduzierung des Metallbandes durch den Durchlauf des Metallbandes durch das/die Warmwalzgerüst(e) nicht zu einer Erhöhung der Temperatur des Metallbandes führt. In einigen Fällen kann das Metallband jedoch absichtlich wieder erwärmt werden, indem die vom Kühlmittelsystem zugeführte Kühlmenge reduziert wird, so dass die mechanische Einwirkung der Verringerung der Dicke des Metallbandes durch das Durchlaufen des Metallbandes durch das/die Warmwalzgerüst(e) eine positive Temperaturänderung im Metallband bewirkt.
Wie hier verwendet, werden verschiedene Kühl- und/oder Abschreckvorrichtungen in Bezug auf Kühlmittel beschrieben, die durch eine oder mehrere Düsen zugeführt werden. Es können aber auch andere Mechanismen zur schnellen Abkühlung eines Metallbandes verwendet werden, ob auf Fluidbasis oder nicht und auf Düsenbasis oder nicht. In einigen Fällen kann das Metallband unter Verwendung einer Flutung mit Kühlmittel gekühlt oder abgeschreckt werden, wie z. B. direkt bereitgestellt von einem Schlauch, einer Leitung, einem Tank oder einer anderen derartigen Struktur zur Beförderung des Kühlmittels zum Metallband.
Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden hier in Bezug auf die Herstellung von Metallbändern beschrieben, jedoch können Aspekte der vorliegenden Offenbarung auch zur Herstellung von Metallprodukten jeder geeigneten Größe oder Form verwendet werden, wie z. B. Folien, Bleche, Brammen, Platten, Shates oder anderen Metallprodukten.
Diese veranschaulichenden Beispiele dienen dazu, den Leser in den hier diskutierten allgemeinen Gegenstand einzuführen, und sollen den Umfang der offengelegten Konzepte nicht einschränken. In den folgenden Abschnitten werden verschiedene zusätzliche Merkmale und Beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Ziffern gleiche Elemente bezeichnen und Richtungsbeschreibungen verwendet werden, um die veranschaulichenden Ausführungsformen zu beschreiben, die jedoch, wie die veranschaulichenden Ausführungsformen, nicht zur Einschränkung der vorliegenden Offenbarung verwendet werden sollen. Die in den vorliegenden Abbildungen enthaltenen Elemente sind möglicherweise nicht maßstabsgetreu gezeichnet.
1 ist eine schematische Darstellung eines entkoppelten Metallgieß- und Walzsystems 100 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das entkoppelte Metallgieß- und Walzsystem 100 kann ein Gießsystem 102, ein Lagersystem 104 und ein Warmwalzsystem 106 umfassen. Das entkoppelte Metallgieß- und -walzsystem 100 kann als eine einzige, kontinuierliche Verarbeitungsanlage mit entkoppelten Teilsystemen betrachtet werden. Das vom Gießsystem 102 gegossene Metallband 110 kann in einer stromabwärtigen Richtung durch das Lagersystem 104 und das Warmwalzsystem 106 weiterlaufen. Das entkoppelte Metallgieß- und - walzsystem 100 kann als kontinuierlich betrachtet werden, da das Metallband 110 kontinuierlich durch das Gießsystem 102 hergestellt, durch das Lagersystem 104 gelagert und durch das Warmwalzsystem 106 warmgewalzt werden kann. In einigen Fällen kann das entkoppelte Metallgieß- und -walzsystem 100 in einem einzigen Gebäude oder einer einzigen Anlage untergebracht sein, in anderen Fällen können die Teilsysteme des entkoppelten Metallgieß- und -walzsystems 100 jedoch auch getrennt voneinander angeordnet sein. In einigen Fällen kann ein einzelnes Gießsystem 102 mit einem oder mehreren Lagersystemen 104 und einem oder mehreren Warmwalzsystemen 106 verbunden sein, wodurch das Gießsystem 102 kontinuierlich mit einer viel höheren Geschwindigkeit arbeiten kann, als es ein einzelnes Lagersystem 104 oder Warmwalzsystem 106 sonst erlauben würde.
Das Gießsystem 102 umfasst eine Bandstrangießvorrichtung, wie z. B. eine Bandstranggießanlage 108, die kontinuierlich ein Metallband 110 gießt. Das Gießsystem 102 kann optional ein Schnellabschrecksystem 114 enthalten, das unmittelbar stromabwärts der Bandstranggießanlage 108 oder kurz danach angeordnet ist. Das Gießsystem 102 kann eine Wickelvorrichtung enthalten, die das Metallband 110 zu einem Zwischencoil 112 aufwickeln kann.
Das Zwischencoil 112 sammelt einen Teil des aus der Bandstranggießanlage 108 austretenden Metallbandes 110 und kann nach dem Abschneiden durch eine Schere oder eine andere geeignete Vorrichtung zu einer anderen Stelle transportiert werden, so dass sich danach ein neues Zwischencoil 112 aus zusätzlichem, aus der Bandstranggießanlage 108 austretendem Metallband 110 bilden kann, wodurch die Bandstranggießanlage 108 kontinuierlich oder halbkontinuierlich arbeiten kann.
Das Zwischencoil 112 kann direkt dem Warmwalzsystem 106 zugeführt werden oder im Lagersystem 104 gelagert und/oder verarbeitet werden. Das Lagersystem 104 kann verschiedene Lagermechanismen umfassen, wie z.B. vertikale oder horizontale Lagermechanismen und periodisch oder kontinuierlich rotierende Lagermechanismen. In einigen Fällen können Zwischencoils 112 in einem Vorwärmer 116 (z. B. einem Ofen) vorgewärmt werden, wenn sie im Lagersystem 104 gelagert werden. Das Vorheizen kann für einen Teil oder die gesamte Dauer der Zeit erfolgen, in der sich das Zwischencoil 112 im Lagersystem 104 befindet. Nachdem das Metallband 110 im Lagersystem 104 gelagert wurde, kann es dem Warmwalzsystem 106 zugeführt werden.
Das Warmwalzsystem 106 kann die Dicke des Metallbandes 110 von einer Dicke im Gusszustand auf eine gewünschte Dicke für den Vertrieb reduzieren. In einigen Fällen kann die gewünschte Dicke für den Vertrieb bei oder ungefähr 0,7 mm bis 4,5 mm oder bei oder ungefähr 1,5 mm bis 3,5 mm liegen. Das Warmwalzsystem 106 kann einen Satz Warmwalzgerüste 118 zur Reduzierung der Dicke des Metallbandes 110 umfassen. In einigen Fällen kann der Satz von Warmwalzgerüsten 118 ein einziges Warmwalzgerüst umfassen, es kann jedoch eine beliebige Anzahl von Warmwalzgerüsten verwendet werden, z. B. zwei, drei oder mehr. In einigen Fällen kann die Verwendung einer größeren Anzahl von Warmwalzgerüsten (z. B. drei, vier oder mehr) zu einer besseren Oberflächenqualität bei einer gegebenen Gesamtdickenreduzierung (z. B. Dickenreduzierung von vor dem ersten Warmwalzgerüst bis nach dem letzten Warmwalzgerüst) führen, da jedes Walzgerüst die Dicke des Metalls um einen geringeren Betrag reduzieren muss und somit im Allgemeinen weniger Oberflächendefekte dem das Metallband verliehen werden. Das Warmwalzsystem 106 kann auch andere Bearbeitungen des Metallbandes durchführen, wie z. B. Oberflächenveredelung (z. B. Texturierung), Vorwärmen und Wärmebehandlung. Das aus dem Warmwalzsystem 106 austretende Metallband 110 kann direkt einer Weiterverarbeitungsanlage (z. B. einer Stanzmaschine oder einer Biegemaschine) zugeführt werden oder zu einem vertreibbaren Coil 120 (z. B. einem fertigen Coil) aufgewickelt werden. Wie hier verwendet, kann der Begriff vertreibbar ein Metallprodukt, wie z. B. ein aufgewickeltes Metallband, beschreiben, das die gewünschten Eigenschaften eines Verbrauchers des Metallbandes aufweist. Zum Beispiel kann ein vertreibbares Coil 120 ein gewickeltes Metallband mit physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften umfassen, die den Spezifikationen eines Erstausrüsters entsprechen. Das vertreibbare Coil 120 kann einen W-Härtegrad oder einen T- Härtegrad aufweisen. Das vertreibbare Coil 120 kann je nach Bedarf gelagert, verkauft und versendet werden.
Das in 1 dargestellte entkoppelte Metallgieß- und Walzsystem 100 ermöglicht die Entkopplung der Geschwindigkeit des Gießsystems 102 von der Geschwindigkeit des Warmwalzsystems 106. Wie dargestellt, verwendet das entkoppelte Metallgieß- und -walzsystem 100 ein Lagersystem 104 zum Lagern von Zwischencoils 112, wobei das Metallband 110, das die Bandstranggießanlage 108 verlässt, zu diskreten Einheiten aufgewickelt und gelagert wird, bis die Warmwalzanlage 106 zu ihrer Verarbeitung bereit ist. Anstelle der Lagerung von Zwischencoils 112 verwendet das Lagersystem 104 in einigen Fällen einen Inline-Akkumulator, der das Metallband 110 aus dem Gießsystem 102 mit einer ersten Geschwindigkeit aufnimmt und es zwischen einem Satz beweglicher Rollen sammelt, damit das kontinuierliche Metallband 110 mit einer zweiten, von der ersten Geschwindigkeit abweichenden Geschwindigkeit, in ein Warmwalzsystem 106 eingespeist werden kann. Der Inline-Akkumulator kann so dimensioniert sein, dass er eine Differenz zwischen der ersten Geschwindigkeit und der zweiten Geschwindigkeit für eine vorgegebene Zeitspanne, die auf der gewünschten Gießdauer des Gießsystems 102 basiert, ausgleichen kann. In Systemen, in denen das Gießsystem 102 kontinuierlich arbeiten soll, kann ein Coilbasiertes Lagersystem 104 wünschenswert sein.
2 ist ein Zeitdiagramm 200 für die Herstellung verschiedener Coils unter Verwendung eines entkoppelten Metallgieß- und Walzsystems gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das Zeitdiagramm 200 zeigt den Ort und die Prozesse, die für jedes der verschiedenen Coils als Funktion der Zeit durchgeführt werden, während die Coils vom Gießsystem 202 durch das Lagersystem 204 und durch das Warmwalzsystem 206 laufen. Das Gießsystem 202, das Lagersystem 204 und das Warmwalzsystem 206 können das Gießsystem 102, das Lagersystem 104 und das Warmwalzsystem 106 des entkoppelten Metallgieß- und Walzsystems 100 von 1 sein.
Wie oben beschrieben, kann das Gießsystem 202 Zwischencoils gießen. Die Blöcke 222A, 222B, 222C, 222D und 222E stellen die Gießzeiten der Zwischencoils A, B, C, D bzw. E dar. Das Gießsystem 202 kann jedes Zwischencoil mit einer bestimmten Gießgeschwindigkeit gießen. Daher kann die Coil-Gießzeit 228 die Zeit darstellen, die das Gießsystem 202 benötigt, um ein einzelnes Zwischencoil zu gießen und aufzuwickeln. In einigen Fällen durchläuft das Gießsystem 202 eine Nachstellzeit, während der das Gießsystem 202 zurückgestellt wird, um ein nachfolgendes Zwischencoil zu gießen und aufzuwickeln. In anderen Fällen kann das Gießsystem 202 sofort mit dem Gießen und Aufwickeln des nachfolgenden Zwischencoils beginnen. Wie in 2 dargestellt, kann das Gießsystem 202 wiederholt Zwischencoils kontinuierlich ausgeben.
Zwischencoils können zur Lagerung und/oder optionalen Verarbeitung (z.B. Wiedererwärmung) an das Lagersystem 204 übergeben werden. Die Blöcke 224A, 224B, 224C, 224D und 224E stellen die Lagerdauer der Zwischencoils A, B, C, D bzw. E dar. Da die Geschwindigkeit des Gießsystems 202 von der Geschwindigkeit des Warmwalzsystems 206 entkoppelt ist, kann das Lagersystem 204 in der Lage sein, eine beliebige Anzahl von Zwischencoils für unterschiedliche Zeiträume zu lagern, abhängig von der Anzahl der verfügbaren Warmwalzsysteme 206 und den Geschwindigkeiten des Gießsystems 202 und des Warmwalzsystems 206.
In einigen Fällen kann jedes Zwischencoil für eine minimale Lagerzeit 230 im Lagersystem 204 verbleiben, was eine minimale Zeitspanne sein kann, die notwendig ist, um eine optionale Verarbeitung während der Lagerung durchzuführen. In einigen Fällen gibt es keine Mindestlagerzeit 230, und das Zwischencoil kann ohne Lagerung an das Warmwalzsystem 206 geliefert werden, wenn das Warmwalzsystem 206 zur Annahme des Zwischencoils bereit ist. Wenn es zum Beispiel keine Mindestlagerzeit 230 gibt, dann würde das Zwischencoil A direkt an das Warmwalzsystem 206 geliefert werden und es gäbe keinen Block 224A.
Die dem Warmwalzsystem 206 zugeführten Zwischencoils können gewalzt und anderweitig zu einem vertreibbaren Coil verarbeitet werden. Die Blöcke 226A, 226B, 226C, 226D und 226E stellen die Dauer der im Warmwalzsystem 206 verbrachten Zeit für die Zwischencoils A, B, C, D bzw. E dar. Das Warmwalzsystem 206 kann mit einer eingestellten Geschwindigkeit arbeiten, was zu einer Coilwalzzeit 232 führt, die die Zeitdauer darstellt, die notwendig ist, um ein Zwischencoil im Warmwalzsystem 206 warmzuwalzen und anderweitig zu bearbeiten.
Es ist anzuerkennen, dass der Prozess des Gießens, Lagerns und Warmwalzens des Metallbandes, obwohl entkoppelt, kontinuierlich abläuft, da das Metallband kontinuierlich von einem System zum nächsten gelangt. Das Lagersystem 204 kann besonders wünschenswert sein, wenn die Coilgießzeit 228 kürzer ist als die Coilwalzzeit 232. Die Differenz zwischen der Coilgießzeit 228 und der Coilwalzzeit 232 kann die notwendige Größe des Lagersystems 204 in Abhängigkeit von der Gesamtgießdauer bestimmen (z.B. die Gesamtdauer, für die das Gießsystem 202 kontinuierlich Zwischencoils gießen soll, bevor es abgeschaltet wird).
3 ist ein schematisches Diagramm, das ein entkoppeltes Stranggießsystem 300 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das entkoppelte Stranggießsystem 300 umfasst eine Stranggießvorrichtung, wie z. B. eine Bandstranggießanlage 308. Die Bandstranggießvorrichtung 308 umfasst gegenüberliegende Bänder 334, die in der Lage sind, dem flüssigen Metall 336 Wärme mit einer Kühlrate zu entziehen, die ausreicht, um das flüssige Metall 336 zu verfestigen, das, sobald es fest ist, aus der Bandstranggießvorrichtung 308 als Metallband 310 austritt. Die Bandstranggießanlage 308 kann mit einer gewünschten Gießgeschwindigkeit arbeiten. Die gegenüberliegenden Bänder 334 können aus jedem geeigneten Material hergestellt werden, in einigen Fällen sind die Bänder 334 jedoch aus Kupfer gefertigt. Kühlsysteme innerhalb der Bandgießanlage 308 können dem flüssigen Metall 336 ausreichend Wärme entziehen, so dass das aus der Bandgießanlage 308 austretende Metallband 310 eine Temperatur zwischen 200 °C und 530 °C aufweist, wobei auch andere Bereiche möglich sind.
In einigen Fällen kann eine schnelle Erstarrung und eine schnelle Abkühlung durch die Verwendung einer Bandgießanlage 308 erreicht werden, die so konfiguriert ist, dass sie dem Metall ausreichend Wärme entzieht, so dass das Metallband 310, das die Bandgießanlage 308 verlässt, eine Temperatur von unter 200° C hat. In anderen Fällen kann eine schnelle Abkühlung nach dem Gießen durch ein Abschrecksystem 314 erfolgen, das unmittelbar nach der Bandgießanlage 308 oder kurz danach angeordnet ist. Das Abschrecksystem 314 kann dem Metallband 310 ausreichend Wärme entziehen, so dass das Metallband das Abschrecksystem 314 mit einer Temperatur von 100° C oder weniger verlässt, ungeachtet der Temperatur, mit der das Metallband 310 die Bandstranggießanlage 308 verlässt. Beispielsweise kann das Abschrecksystem 314 so konfiguriert sein, dass die Temperatur des Metallbandes 310 innerhalb von etwa zehn Sekunden auf oder unter 100° C gesenkt wird.
Das Abschrecksystem 314 kann eine oder mehrere Düsen 340 zur Verteilung von Kühlmittel 342 auf das Metallband 310 umfassen. Das Kühlmittel 342 kann den Düsen 340 von einer Kühlmittelquelle 346 zugeführt werden, die durch geeignete Rohrleitungen mit den Düsen 340 verbunden ist. Das Abschrecksystem 314 kann ein oder mehrere Ventile 344 umfassen, einschließlich Ventile 344, die mit einer oder mehreren Düsen 340 und/oder Ventilen 344, die mit der Kühlmittelquelle 346 verbunden sind, um die Menge des auf das Metallband 310 aufgebrachten Kühlmittels 342 einzustellen. In einigen Fällen kann die Kühlmittelquelle 346 eine Temperatursteuervorrichtung zum Einstellen einer gewünschten Temperatur des Kühlmittels 342 umfassen. Ein Steuergerät 352 kann mit dem/den Ventil(en) 344, der Kühlmittelquelle 346 und/oder einem Sensor 350 betriebsbereit gekoppelt sein, um das Abschrecksystem 314 zu steuern. Der Sensor 350 kann ein beliebiger geeigneter Sensor zur Bestimmung einer Temperatur des Metallbandes 310 sein, wie z.B. eine Temperatur des Metallbandes 310 beim Verlassen des Abschrecksystems 314. Basierend auf der erfassten Temperatur kann die Steuerung 352 eine Temperatur des Kühlmittels 342 oder eine Durchflussrate des Kühlmittels 342 einstellen, um die Temperatur des Metallbandes 310 beim Austritt aus dem Abschrecksystem 314 innerhalb der gewünschten Parameter (z.B. unter 100° C) zu halten.
Das Abschrecksystem 314 kann so positioniert werden, dass die Abkühlung des Metallbandes 310 in einem Abstand 348 stromabwärts von der Stelle beginnt, an der das Metallband 310 die Bandstranggießanlage 308 verlässt. Der Abstand 348 kann praktikabel klein sein. In einigen Fällen ist der Abstand 348 bei oder kleiner als 5 Meter, 4 Meter, 3 Meter, 2 Meter, 1 Meter, 50 cm, 25 cm, 20 cm, 15 cm, 10 cm, 5 cm, 2,5 cm oder 1 cm.
Das Metallband 310, das das Abschrecksystem 314 verlässt, kann eine wünschenswerte Verteilung von Dispersoid-bildenden Elementen aufweisen und sich somit in einem wünschenswerten Zustand für die spätere Dispersoidbildung (z. B. Dispersoid-Präzipitation) befinden, wie hier offenbart. Das aus dem Abschrecksystem 314 austretende Metallband 310 kann durch eine Wickelvorrichtung zu einem Zwischencoil aufgewickelt werden.
4 ist eine schematische Darstellung eines vertikalen Zwischencoil-Lagersystems 400 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das vertikale Zwischencoil-Lagersystem 400 kann das Lagersystem 104 von 1 sein. Das vertikale Zwischencoil-Lagersystem 400 kann verwendet werden, um ein Zwischencoil 412 zu lagern, beispielsweise ein Zwischencoil 412, das ein um eine Spindel 452 gewickeltes Metallband 410 umfasst. Das Zwischencoil 412 kann in eine vertikale Ausrichtung angehoben und dann auf ein Lagergestell 454 mit vertikalen Halterungn 456 gelegt werden. Die vertikalen Halterungn 456 können mit der Spindel 452 zusammenwirken, um das Zwischencoil 412 sicher in der vertikalen Ausrichtung zu halten. In einigen Fällen kann eine vertikale Halterung 456 ein verlängerter Vorsprung sein, der in eine Öffnung der Spindel 452 passt, obwohl auch andere Mechanismen verwendet werden können. In einigen Fällen kann das Lagergestell 454 eine Schulter 458 umfassen, um das Metallband 410 des Zwischencoils 412 von dem Lagergestell 454 beabstandet zu halten. In einigen Fällen kann ein Zwischencoil 412 einen Metallstreifen 410 ohne Spindel umfassen, in welchem Fall die vertikale Halterung 456 in eine zentrale Öffnung passen kann, die von dem gewickelten Metallband 410 gebildet wird.
5 ist eine schematische Darstellung eines horizontalen Zwischencoil-Lagersystems 500 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das horizontale Zwischencoil-Lagersystem 500 kann das Lagersystem 104 aus 1 sein. Das horizontale Zwischencoil-Lagersystem 500 kann zum Lagern eines Zwischencoils 512 verwendet werden, beispielsweise eines Zwischencoils 512, das ein um eine Spindel 552 gewickeltes Metallband 510 umfasst. Das horizontale Zwischencoil-Lagersystem 500 kann eine oder mehrere horizontale Halterungen 562 zum Halten der Spindel 552 des Zwischencoils 512 in einer horizontalen Ausrichtung umfassen. In einigen Fällen können eine oder mehrere horizontale Halterungen 562 an einer einzigen Struktur 564, wie z. B. einer Wand oder einer anderen geeigneten Struktur, befestigt werden.
In einigen Fällen kann das Zwischencoil 512 während der Lagerung in eine Drehrichtung 560 gedreht werden. Die Drehung kann periodisch (z. B. einmal alle zehn Minuten für 30 Sekunden) oder kontinuierlich erfolgen. In einigen Fällen kann die horizontale Halterung 562 einen Motor oder eine andere Quelle für Antriebsenergie zum Drehen des Zwischencoils 512 umfassen.
In einigen Fällen kann das Zwischencoil 512 einen Metallstreifen 510 ohne Spindel umfassen, in welchem Fall die horizontale Halterung 562 eine Spindel oder einen anderen Mechanismus zum Halten des Zwischencoils 512 in einer horizontalen Ausrichtung umfassen kann. In einigen Fällen kann die horizontale Halterung ein solches spindelloses Zwischencoil von einer zentralen Öffnung aus halten, die durch den gewickelten Metallstreifen 510 gebildet wird, wodurch vermieden wird, dass ein erhöhtes Gewicht auf die Bereiche des Metallstreifens 510 einwirkt, die sich gravitativ unterhalb der Öffnung befinden. In einigen Fällen kann die horizontale Halterung 562 jedoch Rollen oder andere derartige Mechanismen zum Halten eines Zwischencoils in einer horizontalen Ausrichtung von unterhalb des Bodens des Zwischencoils umfassen. In einigen Fällen können solche Rollen die Drehung des Zwischencoils erleichtern.
6 ist ein schematisches Diagramm, das ein Warmwalzsystem 600 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Warmwalzsystem 600 kann das Warmwalzsystem 106 aus 1 sein. Das Warmwalzsystem 600 kann Metallband 610 aufnehmen, z.B. in Form eines Zwischencoils, das von einer Abwickelvorrichtung (z.B. Abwickler) abgewickelt wird. Das Metallband 610 kann verschiedene Zonen des Warmwalzsystems 600 durchlaufen, wie z.B. eine Vorabschreckzone 668, eine Warmwalzzone 670, eine Wärmebehandlungszone 672 und eine Wärmebehandlungsabschreckzone 674. Die Warmwalzsysteme können weniger oder mehr Zonen umfassen.
In einer ersten Abschreckzone 668 kann das Metallband 610 auf eine Warmwalztemperatur abgekühlt werden, die für das Warmwalzen in der Warmwalzzone 670 geeignet ist. Die Warmwalztemperatur kann bei oder ungefähr 350 °C liegen, obwohl auch andere Werte verwendet werden können. In der Vorabschreckzone 668 kann jede geeignete Wärmeabfuhrvorrichtung verwendet werden, wie z. B. eine Vorabschreckdüse 678, die das Metallband 610 mit Vorabschreckkühlmittel 680 versorgt. Verschiedene Steuerungen und Sensoren können verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Wärmeabfuhrvorrichtung in dem gewünschten Ausmaß abkühlt. Die Vorabschreckzone 668 kann stromaufwärts der Warmwalzzone 670 angeordnet sein, z. B. unmittelbar stromaufwärts der Warmwalzzone 670.
In einer Warmwalzzone 670 können ein oder mehrere Warmwalzgerüste die Dicke des Metallbandes 610 reduzieren. Warmwalzen kann Reduktion der Dicke des Metallbandes 610 umfassen, wobei das Metallband bei einer Warmwalztemperatur ist, wie etwa bei oder ca. 350 °C. Jedes Warmwalzgerüst kann ein Paar Arbeitswalzen 682 in direktem Kontakt mit dem Metallband 610 und ein Paar Unterstützungswalzen 684 zum Aufbringen von Walzkraft auf das Metallband 610 durch die Arbeitswalzen 682 umfassen. Es können auch andere Typen von Warmwalzgerüsten verwendet werden, wie Duo-Gerüste, Quarto-Gerüste, Sexto-Gerüste oder andere Gerüste mit einer beliebigen Anzahl von Unterstützungswalzen, einschließlich Null. An dem Metallband 610, den Arbeitswalzen 682 und/oder den Unterstützungswalzen 684 können verschiedene Wärmeabfuhrvorrichtungen verwendet werden, um der mechanisch induzierten Wärme, die beim Warmwalzen entsteht, entgegenzuwirken.
In einer Wärmebehandlungszone 672 kann eine Heizvorrichtung, wie z. B. ein Satz rotierender magnetischer Heizelemente 688, das Metallband 610 erwärmen. Das Metallband kann in der Wärmebehandlungszone 672 auf eine Wärmebehandlungstemperatur erwärmt werden, z. B. bei oder um 500 °C oder höher. Die Wärmebehandlungszone 672 kann das Metallband 610 schnell aufheizen, nachdem es die Warmwalzzone 670 verlassen hat. Verschiedene Steuerungen und Sensoren können verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Heizvorrichtung das Metallband 610 auf die Wärmebehandlungstemperatur erwärmt. Rotierende magnetische Heizelemente 688 können Elektromagnet- oder Permanentmagnet-Rotoren enthalten, die sich in der Nähe des Metallbandes 610 drehen, ohne das Metallband 610 zu berühren. Diese rotierenden magnetischen Heizelemente 688 können wechselnde Magnetfelder erzeugen, die in der Lage sind, Wirbelströme im Metallband 610 zu induzieren und somit das Metallband 610 zu erwärmen.
In einigen Fällen kann die Erwärmung, die normalerweise in der Wärmebehandlungszone 672 durchgeführt wird, ganz oder teilweise in der Warmwalzzone 670 durchgeführt werden, indem die mechanisch induzierte Wärme, die während des Warmwalzens erzeugt wird, das Metallband 610 in Richtung, bis zu oder über die Wärmebehandlungstemperatur erwärmt. Somit kann jede zusätzliche Heizvorrichtung der Wärmebehandlungszone 672 (z. B. rotierende Magnetheizelemente 688) in geringerem Maße verwendet oder vom Warmwalzsystem 600 ausgeschlossen werden.
In einer Wärmebehandlungs-Abschreckzone 674 kann das Metallband 610 schnell auf eine gewünschte Ausgangstemperatur abgekühlt werden, wie z.B. auf oder ungefähr 100° C. In einigen Fällen kann das Metallband unter eine gewünschte Aufwickeltemperatur (z.B. ungefähr 100° C) abgekühlt werden, wonach das Metallband wieder auf die gewünschte Aufwickeltemperatur erwärmt werden kann, wobei jede geeignete Wiedererwärmungseinrichtung, wie z.B. rotierende magnetische Heizelemente, verwendet werden kann. Die Wärmebehandlungs-Abschreckzone 674 kann sich unmittelbar stromabwärts der Wärmebehandlungszone 672 befinden, und zwar in einem Abstand, der ausreicht, um sicherzustellen, dass das Metallband 610 nicht länger als für eine gewünschte Dauer auf oder über der Wärmebehandlungstemperatur gehalten wird, z. B. für oder weniger als 5 Sekunden oder für oder weniger als 1 Sekunde. In einigen Fällen ist die gewünschte Dauer so gering wie möglich, wodurch der Abstand zwischen der Wärmebehandlungszone 672 und der Wärmebehandlungs-Abschreckzone 674 minimiert wird. Die Wärmebehandlungs-Abschreckzone 674 kann eine oder mehrere Wärmebehandlungs-Abschreckdüsen 690 umfassen, die dem Metallband 610 Wärmebehandlungs-Abschreckkühlmittel 692 zuführen. In einigen Fällen ist das Kühlmittel 692 für die Wärmebehandlung dasselbe Kühlmittel wie das Kühlmittel 680 für die erste Abschreckung.
Im gesamten Warmwalzsystem 600 können verschiedene Halterollen 686 eingesetzt werden, um den Durchlauf des Metallbandes 610 durch das Warmwalzsystem 600 zu erleichtern.
7 ist eine Kombination aus schematischer Darstellung und Diagramm, die ein Warmwalzsystem 700 und das zugehörige Temperaturprofil 701 des darauf gewalzten Metallbandes 710 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Warmwalzsystem 700 kann das Warmwalzsystem 106 aus 1 sein.
Das Warmwalzsystem 700 umfasst vom stromaufwärtigen Abwickeln bis zum stromabwärtigen Aufwickeln eine Vorwärmzone 794, eine anfängliche Abschreckzone 768, eine Warmwalzzone 770, eine Wärmebehandlungszone 772 und eine Wärmebehandlungs-Abschreckzone 774. Das Temperaturprofil 701 zeigt, dass das Metallband 710 entweder mit einer Standardtemperatur (z.B. 350 °C, wie mit der gestrichelten Linie dargestellt) oder mit einer Vorerwärmungstemperatur (z.B. 530+ °C, wie mit der gepunkteten Linie dargestellt) in das Warmwalzsystem 700 eintreten kann. Beim Eintritt mit einer Vorerwärmungstemperatur kann die Vorwärmzone 794 wenig oder keine zusätzliche Wärme auf das Metallband 710 aufbringen. Beim Eintritt mit einer Temperatur unterhalb der gewünschten Vorwärmungstemperatur (z. B. bei oder über 530° C) können jedoch eine oder mehrere Heizvorrichtungen in der Vorwärmungszone 794 Wärme auf das Metallband 710 aufbringen, um die Temperatur des Metallbandes auf oder über die gewünschte Vorwärmungstemperatur zu erhöhen. Das Vorerwärmen 795 des Metallbandes 710 kann die hier offenbarte Dispersoidanordnung im Metallband 710 verbessern. In einigen Fällen kann die Vorwärmungszone 794 einen Satz rotierender Permanentmagnete 788 enthalten, obwohl auch andere Heizvorrichtungen verwendet werden können.
Vor dem Eintritt in die Warmwalzzone 770 kann das Metallband 710 in der Vorabschreckzone 768 einer ersten Abschreckung 769 unterzogen werden. In der Vorabschreckzone 768 kann das von einer oder mehreren Vorabschreckdüsen 778 zugeführte Vorabschreck-Kühlmittel 780 eine Temperatur des Metallbandes 710 auf eine Warmwalztemperatur (z.B. bei oder etwa 350° C) für das anschließende Warmwalzen 770 reduzieren.
Während des Warmwalzvorgangs in der Warmwalzzone 770 kann das Metallband 710 aufgrund der von den Unterstützungswalzen 784 durch die Arbeitswalzen 782 aufgebrachten Kraft in seiner Dicke reduziert werden. Um der durch das Warmwalzen mechanisch erzeugten Wärme entgegenzuwirken, können eine oder mehrere Walzkühlmitteldüsen 796 das Metallband 710, die Arbeitswalzen 782 oder die Unterstützungswalzen 784 mit Walzkühlmittel 798 beaufschlagen. Wie aus dem Temperaturprofil 701 ersichtlich, kann die Temperatur des Metallbandes 710 in der gesamten Warmwalzzone 770 bei oder im Bereich der Walztemperatur gehalten werden.
In der Wärmebehandlungszone 772 kann das Metallband 710 auf eine Wärmebehandlungstemperatur 773 (z.B. bei oder etwa 500° C oder darüber) erwärmt werden. Die Wärmebehandlungszone 772 kann einen Satz rotierender Permanentmagnete 788 enthalten, obwohl auch andere Heizvorrichtungen verwendet werden können. In der Wärmebehandlungs-Abschreckzone 774 kann das Metallband 710 auf eine Temperatur 775 unterhalb der Warmwalztemperatur abgeschreckt werden, z.B. auf eine Austrittsstemperatur (z.B. bei oder unter 100° C). Die Wärmebehandlungs-Abschreckzone 774 kann das Metallband 710 durch Zufuhr von Wärmebehandlungs-Abschreckkühlmittel 792 aus einer oder mehreren Wärmebehandlungs-Abschreckdüsen 790 kühlen. In einigen Fällen stammen das anfängliche Abschreckkühlmittel 780, das Walzkühlmittel 798 und das Wärmebehandlungs-Abschreckkühlmittel 792 aus der gleichen Kühlmittelquelle, obwohl dies nicht der Fall sein muss.
8 ist eine Kombination aus schematischer Darstellung und Diagramm, die ein Warmwalzsystem 800 mit absichtlich unterkühlten Walzgerüsten und das zugehörige Temperaturprofil 801 des darauf gewalzten Metallbandes 810 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Warmwalzsystem 800 kann das Warmwalzsystem 106 aus 1 sein.
Das Warmwalzsystem 800 umfasst vom stromaufwärtigen Abwickeln bis zum stromabwärtigen Aufwickeln eine Vorwärmzone 894, eine anfängliche Abschreckzone 868, eine Warmwalzzone 870, eine Wärmebehandlungszone 872 und eine Wärmebehandlungs-Abschreckzone 874. Das Temperaturprofil 801 zeigt, dass das Metallband 810 entweder mit einer Standardtemperatur (z.B. 350° C, wie mit der gestrichelten Linie dargestellt) oder mit einer Vorerwärmungstemperatur (z.B. 530+° C, wie mit der gepunkteten Linie dargestellt) in das Warmwalzsystem 800 eintreten kann. Beim Eintritt mit einer Vorerwärmungstemperatur kann die Vorwärmungszone 894 wenig oder keine zusätzliche Wärme auf das Metallband 810 aufbringen. Beim Eintritt mit einer Temperatur unterhalb der gewünschten Vorwärmungstemperatur (z. B. bei oder über 530° C) können jedoch eine oder mehrere Heizvorrichtungen in der Vorwärmungszone 894 Wärme auf das Metallband 810 aufbringen, um die Temperatur des Metallbandes auf oder über die gewünschte Vorwärmungstemperatur zu erhöhen. Das Vorerwärmen 895 des Metallbandes 810 kann die hierin offenbarte Dispersoid-Anordnung im Metallband 810 verbessern. In einigen Fällen kann die Vorwärmungszone 894 einen Satz rotierender Permanentmagnete 888 enthalten, obwohl auch andere Heizvorrichtungen verwendet werden können.
Vor dem Eintritt in die Warmwalzzone 870 kann das Metallband 810 in der anfänglichen Abschreckzone 868 einer ersten Abschreckung 869 unterzogen werden. In der anfänglichen Abschreckzone 868 kann das von einer oder mehreren Vorabschreckdüsen 878 zugeführte Vorabschreck-Kühlmittel 880 eine Temperatur des Metallbandes 810 auf eine Warmwalztemperatur (z.B. bei oder ca. 350° C) für das anschließende Warmwalzen 870 reduzieren.
Während des Warmwalzvorgangs in der Warmwalzzone 870 kann das Metallband 810 aufgrund der von den Untersützungswalzen 884 durch die Arbeitswalzen 882 aufgebrachten Kraft in seiner Dicke reduziert werden. Um der durch das Warmwalzen mechanisch erzeugten Wärme entgegenzuwirken, können eine oder mehrere Walzkühlmitteldüsen 896 das Metallband 810, die Arbeitswalzen 882 oder die Unterstützungswalzen 884 mit Walzkühlmittel 898 beaufschlagen. Im Gegensatz zum Warmwalzsystem 700 von 7 umfasst das Warmwalzsystem 800 jedoch absichtlich unterkühlte Walzgerüste. Die Walzgerüste werden absichtlich unterkühlt, indem die Walzkühlmitteldüsen 896 weniger Walzkühlmittel 898 aufbringen, als notwendig ist, um der mechanisch induzierten Wärme vollständig entgegenzuwirken. Wie aus dem Temperaturprofil 801 ersichtlich, kann die Temperatur des Metallbandes 810 beim Durchlaufen der Warmwalzzone 870 über die Walztemperatur hinaus erhöht werden, z. B. bis zu oder über eine Ziel-Wärmebehandlungstemperatur. In einigen Fällen kann anstelle der Anwendung von weniger Walzkühlmittel 898 ein Walzkühlmittel 898 mit einer anderen Temperatur oder einer anderen Gemisch verwendet werden, um einen geringeren Wärmeentzug zu erreichen.
In der Wärmebehandlungszone 872 kann das Metallband 810 auf eine Wärmebehandlungstemperatur 873 (z.B. bei oder ca. 500° C oder darüber) erwärmt werden. Die Wärmebehandlungszone 872 kann einen Satz rotierender Permanentmagnete 888 enthalten, obwohl auch andere Heizvorrichtungen verwendet werden können. Wenn die Warmwalzgerüste absichtlich unterkühlt sind, kann die Wärmebehandlungszone 872 wenig oder keine zusätzliche Wärme aufbringen, um die gewünschte Wärmebehandlungstemperatur im Metallband 810 zu erreichen.
In der Wärmebehandlungs-Abschreckzone 874 kann das Metallband 810 auf eine Temperatur 875 unterhalb der Warmwalztemperatur abgeschreckt werden, wie z.B. auf eine Austrittstemperatur (z.B. bei oder unter 100° C). Die Wärmebehandlungs-Abschreckzone 874 kann das Metallband 810 durch Zufuhr von Wärmebehandlungs-Abschreckkühlmittel 892 aus einer oder mehreren Wärmebehandlungs-Abschreckdüsen 890 kühlen. In einigen Fällen stammen das anfängliche Abschreckkühlmittel 880, das Walzkühlmittel 898 und das Wärmebehandlungs-Abschreckkühlmittel 892 aus der gleichen Kühlmittelquelle, obwohl dies nicht der Fall sein muss.
9 ist ein kombiniertes Flussdiagramm und eine schematische Darstellung eines Verfahrens 900 zum Gießen und Walzen von Metallband in Verbindung mit einer ersten Variante 901A eines entkoppelten Systems und einer zweiten Variante 901B eines entkoppelten Systems gemäß bestimmter Aspekte der vorliegenden Offenbarung. In Block 903 kann das Metallband unter Verwendung einer Stranggussvorrichtung, wie z. B. einer Bandstranggießanlage, gegossen werden. Das Metallband kann mit einer ersten Geschwindigkeit gegossen werden. In Block 905 kann das Metallband gelagert werden, z. B. in Form eines Zwischencoils. In Block 907 kann das Metallband auf oder über eine Wiedererwärmtemperatur (z.B. bei oder über 550° C oder darüber) nachgewärmt werden. In einigen Fällen kann die Wiedererwärmungstemperatur bei oder etwa 400 °C - 580 °C liegen. Das Metallband kann für eine Wiedererwärmungsdauer wiedererwärmt werden. In einigen Fällen kann die Wiedererwärmungsdauer bei oder unter sechs Stunden, bei oder unter zwei Stunden, bei oder unter einer Stunde, bei oder unter 5 Minuten oder bei oder unter einer Minute liegen. In einigen Fällen kann die Wiedererwärmungsdauer so gewählt werden, dass eine gewünschte Menge Dispersoid-Präzipitat entsteht. In Block 909 kann das Metallband warmgewalzt werden, um die Dicke des Metallbandes auf eine gewünschte Dicke zu reduzieren. Das Metallband kann mit einer zweiten Geschwindigkeit warmgewalzt werden, die sich von der ersten Geschwindigkeit unterscheidet. Die zweite Geschwindigkeit kann langsamer sein als die erste Geschwindigkeit. Im optionalen Block 911 kann das Metallband für die Auslieferung aufgerollt werden.
Der rechte Teil von 9 ist ein schematisches Diagramm, das zeigt, welche Blöcke des Prozesses 900 von bestimmten Subsystemen einer ersten Variante 901A eines entkoppelten Gieß- und Walzsystems und einer zweiten Variante 901B eines entkoppelten Gieß- und Walzsystems durchgeführt werden können.
In der ersten Variante 901A wird das Gießen in Block 903 durch das Gießsystem 902A durchgeführt. Die Lagerung des Metallbandes bei Block 905 und die Wiedererwärmung des Metallbandes bei Block 907 werden von einem Lagersystem 904A durchgeführt. Das Warmwalzen des Metallbandes in Block 909 und das optionale Aufwickeln des Metallbandes in Block 911 werden von einem Warmwalzsystem 906A durchgeführt.
In der zweiten Variante 901B wird das Gießen in Block 903 von einem Gießsystem 902B durchgeführt. Die Lagerung des Metallbandes bei Block 905 erfolgt durch ein Lagersystem 904B. Das Wiedererwärmen des Metallbandes in Block 907, das Warmwalzen des Metallbandes in Block 909 und das optionale Aufwickeln des Metallbandes in Block 911 werden von einem Warmwalzsystem 906B durchgeführt.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 1000 zum Gießen und Walzen von Metallband gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. In Block 1002 gießt eine Stranggussvorrichtung, z. B. eine Bandgießanlage, ein Metallband. Das Metallband kann mit einer ersten Geschwindigkeit gegossen werden. In Block 1004 kann das Metallband beim Austritt aus der Stranggussvorrichtung schnell abgeschreckt (z.B. schnell gekühlt) werden, z.B. unmittelbar beim Austritt aus der Gussvorrichtung oder kurz danach. In Block 1006 kann das Metallband zu einem Zwischencoil aufgewickelt werden.
In Block 1008 kann das Zwischencoil gelagert werden. Das Lagern des Zwischencoils kann optional das Lagern des Zwischencoils in einer vertikalen Orientierung oder einer horizontalen Orientierung umfassen, und optional kann es das Aufhängen des Zwischencoils und/oder das Drehen des Zwischencoils umfassen. In Block 1008 kann das Zwischencoil optional auf eine Vorwärmtemperatur vorerwärmt werden.
In Block 1010 kann das Metallband von dem Zwischencoil abgewickelt werden, beispielsweise durch eine Abwickelvorrichtung eines Warmwalzsystems. Im optionalen Block 1014 kann das Metallband auf eine Wiedererwärmungstemperatur wiedererwärmt werden. In Fällen, in denen das Zwischencoil in Block 1008 auf die Wiedererwärmungstemperatur wiedererwärmt wird, kann das Wiedererwärmen in Block 1014 vermieden werden.
In Block 1016 kann das Metallband auf eine Warmwalztemperatur abgeschreckt werden. In Block 1018 kann das Metallband auf eine gewünschte Dicke warmgewalzt werden. Das Metallband kann mit einer zweiten Geschwindigkeit warmgewalzt werden, die sich von der ersten Geschwindigkeit unterscheidet. Die zweite Geschwindigkeit kann langsamer sein als die erste Geschwindigkeit.
Im optionalen Block 1020 kann das Metallband auf eine Wärmebehandlungstemperatur erwärmt werden. Das Erwärmen des Metallbandes auf eine Wärmebehandlungstemperatur kann das schnelle Anwenden von Wärme auf das Metallband unmittelbar nach dem Austritt des Metallbandes aus der Warmwalzzone oder kurz danach umfassen. Das Erwärmen des Metallbandes auf eine Wärmebehandlungstemperatur kann das schnelle Anwenden von Wärme auf das Metallband für eine kurze Dauer umfassen. In Block 1022 kann das Metallband schnell abgeschreckt werden. Das schnelle Abschrecken des Metallbandes in Block 1022 kann die Wärmebehandlung von Block 1020 nach einer gewünschten Dauer beenden. Durch das schnelle Abschrecken des Metallbandes in Block 1022 kann die Temperatur des Metallbandes auf eine Austrittstemperatur, z. B. auf oder etwa 100 °C oder darunter, gesenkt werden. Im optionalen Block 1024 kann das Metallband zu einem vertreibbaren Coil (z. B. einem fertigen Coil) aufgewickelt werden. In Block 1024 hat das Metallband die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften, die für den Vertrieb an einen Kunden erforderlich sind (z. B. Eigenschaften, die einer gewünschten Spezifikation entsprechen).
11 ist ein Diagramm 1100, das ein Temperaturprofil eines Metallbandes zeigt, das ohne Abschreckung nach dem Gießen gegossen und bei hoher Temperatur gelagert wird, bevor es gewalzt wird, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die x-Achse des Diagramms 1100 stellt den Abstand entlang des entkoppelten Strangguss- und Walzsystems von einer stromaufwärtigen Richtung zu einer stromabwärtigen Richtung dar (z.B. von links nach rechts). Die y-Achse des Diagramms 1100 ist die Temperatur (°C). Die Linie 1102 des Diagramms 1100 stellt die ungefähre Temperatur des Metalls dar, während es sich entlang des entkoppelten Strangguss- und Walzsystems bewegt. Das Metallband verlässt die Gießvorrichtung mit einer Temperatur von ca. 560 °C, obwohl in einigen Fällen das Metallband die Gießvorrichtung mit einer Temperatur zwischen ca. 200 °C und 560 °C, einschließlich ca. 350 °C und 450 °C, verlassen kann.
Wenn keine Abschreckung nach dem Gießen erfolgt, darf die Temperatur des Metallbandes, das die Gießvorrichtung verlässt, vor dem Aufwickeln nicht oder nur geringfügig sinken. Wenn zwischen dem Gießen und dem Warmwalzen eine Vorerwärmung erfolgt (z. B. Vorwärmen während der Lagerung), kann das Metallband auf einer erhöhten Temperatur gehalten werden (z. B. bei oder um 530 °C oder darüber) und dem Warmwalzsystem bei oder etwa dieser Temperatur zugeführt werden. Während des Warmwalzens kann die Temperatur des Metallbandes auf eine Warmwalztemperatur (z.B. bei oder etwa 350° C) sinken, zumindest für die Zeitdauer, in der das Metallband die Walzgerüste der Warmwalzanlage durchläuft. Das Metallband kann schnell wieder auf eine Wärmebehandlungstemperatur (z.B. bei oder etwa 500° C oder darüber) erwärmt werden, bevor es auf eine Austittsstemperatur (z.B. bei oder etwa 100° C oder darunter) abgeschreckt wird.
12 ist ein Diagramm 1200, das ein Temperaturprofil eines Metallbandes zeigt, das ohne Abschrecken nach dem Gießen und mit Vorerwärmen vor dem Walzen gegossen wird, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die x-Achse des Diagramms 1200 stellt den Abstand entlang des entkoppelten Strangguss- und Walzsystems von einer stromaufwärtigen Richtung zu einer stromabwärtigen Richtung dar (z.B. von links nach rechts). Die y-Achse des Diagramms 1200 ist die Temperatur (°C). Die Linie 1202 des Diagramms 1200 stellt die ungefähre Temperatur des Metalls dar, während es sich entlang des entkoppelten Strangguss- und Walzsystems bewegt. Das Metallband verlässt die Gießvorrichtung mit einer Temperatur von ca. 560 °C, obwohl in einigen Fällen das Metallband die Gießvorrichtung mit einer Temperatur zwischen ca. 200 °C und 560 °C, einschließlich ca. 350 °C und 450 °C, verlassen kann.
Wenn keine Abschreckung nach dem Gießen erfolgt, darf die Temperatur des Metallbandes, das die Gießvorrichtung verlässt, vor dem Aufwickeln nicht oder nur geringfügig sinken. Wenn das Vorwärmen inline in der Warmwalzanlage erfolgt (z. B. unmittelbar vor dem Warmwalzen), kann die Temperatur des Metallbandes während der Lagerung sinken und mit ca. 350 °C in die Warmwalzanlage eintreten. Das inline durchgeführte Vorwärmen in der Warmwalzanlage kann die Temperatur des Metallbandes schnell auf eine Vorwärmungstemperatur erhöhen (z. B. bei oder etwa 530 °C oder darüber). Kurz nach dem Wiedererwärmen kann das Metallband auf eine Warmwalztemperatur (z.B. bei oder etwa 350° C) abgeschreckt und dort mindestens für die Zeitdauer gehalten werden, in der das Metallband die Walzgerüste der Warmwalzanlage durchläuft. Das Metallband kann schnell auf eine Wärmebehandlungstemperatur (z.B. bei oder etwa 500° C oder darüber) wiedererwärmt werden, bevor es auf eine Austrittsstemperatur (z.B. bei oder etwa 100° C oder darunter) abgeschreckt wird.
13 ist ein Diagramm 1300, das ein Temperaturprofil eines Metallbandes zeigt, das mit einer Abschreckung nach dem Gießen gegossen und bei hoher Temperatur gelagert wird, bevor es gewalzt wird, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die x-Achse des Diagramms 1300 stellt den Abstand entlang des entkoppelten Strangguss- und Walzsystems von einer stromaufwärtigen Richtung zu einer stromabwärtigen Richtung dar (z.B. von links nach rechts). Die y-Achse des Diagramms 1300 ist die Temperatur (°C). Die Linie 1302 des Diagramms 1300 stellt die ungefähre Temperatur des Metalls dar, während es sich entlang des entkoppelten Strangguss- und Walzsystems bewegt. Das Metallband verlässt die Gießvorrichtung mit einer Temperatur von ca. 560 °C, obwohl in einigen Fällen das Metallband die Gießvorrichtung mit einer Temperatur zwischen ca. 200 °C und 560 °C, einschließlich ca. 350 °C und 450 °C, verlassen kann.
Wenn eine Abschreckung nach dem Gießen durchgeführt wird, kann die Temperatur des Metallbandes, das die Gießvorrichtung verlässt, vor dem Aufwickeln schnell abfallen. Dieses schnelle Abschrecken kann die Temperatur des Metallbandes auf oder unter ca. 500° C, 400° C, 300° C, 200° C oder 100° C absenken. Wenn zwischen dem Gießen und dem Warmwalzen eine Vorerwärmung erfolgt (z. B. Vorerwärmen während der Lagerung), kann das Metallband auf eine erhöhte Temperatur (z. B. bei oder etwa 530° C oder darüber) erwärmt und bei oder etwa dieser Temperatur dem Warmwalzsystem zugeführt werden. Während des Warmwalzens kann die Temperatur des Metallbandes auf eine Warmwalztemperatur (z.B. bei oder etwa 350° C) sinken, zumindest für die Zeitdauer, in der das Metallband die Walzgerüste der Warmwalzanlage durchläuft. Das Metallband kann schnell wieder auf eine Wärmebehandlungstemperatur (z. B. bei oder etwa 500° C oder darüber) erwärmt werden, bevor es auf eine Austrittstemperatur (z. B. bei oder etwa 100° C oder darunter) abgeschreckt wird.
14 ist ein Diagramm 1400, das ein Temperaturprofil eines Metallbandes zeigt, das mit einer Abschreckung nach dem Gießen gegossen und vor dem Walzen vorerwärmt wird, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die x-Achse des Diagramms 1400 stellt den Abstand entlang des entkoppelten Strangguss- und Walzsystems von einer stromaufwärtigen Richtung zu einer stromabwärtigen Richtung dar (z.B. von links nach rechts). Die y-Achse des Diagramms 1400 ist die Temperatur (°C). Die Linie 1402 des Diagramms 1400 stellt die ungefähre Temperatur des Metalls dar, während es sich entlang des entkoppelten Strangguss- und Walzsystems bewegt. Das Metallband verlässt die Gießvorrichtung mit einer Temperatur von ca. 560 °C, obwohl in einigen Fällen das Metallband die Gießvorrichtung mit einer Temperatur zwischen ca. 200 °C und 560 °C, einschließlich ca. 350 °C und 450 °C, verlassen kann.
Wenn eine Abschreckung nach dem Gießen durchgeführt wird, kann die Temperatur des aus der Gießvorrichtung austretenden Metallbandes vor dem Aufwickeln schnell abfallen. Dieses schnelle Abschrecken kann die Temperatur des Metallbandes auf oder unter ca. 500 °C, 400 °C, 300 °C, 200 °C oder 100 °C absenken. Abhängig von der Temperatur des Metallbandes während des Aufwickelns kann die Temperatur des Metallbandes sinken oder es kann während des Aufwickelns erwärmt werden. Das Metallband kann mit einer Temperatur von ca. 350° C in das Warmwalzsystem eintreten, in einigen Fällen kann es aber auch mit einer niedrigeren Temperatur in das Warmwalzsystem eintreten. Die im Warmwalzsystem durchgeführte Inline-Vorerwärmung kann die Temperatur des Metallbandes schnell auf eine Vorerwärmtemperatur (z. B. bei oder etwa 530 °C oder darüber) erhöhen. Kurz nach dem Vorerwärmen kann das Metallband auf eine Warmwalztemperatur (z.B. bei oder etwa 350 °C) abgeschreckt und dort mindestens für die Zeitdauer gehalten werden, in der das Metallband die Walzgerüste der Warmwalzanlage durchläuft. Das Metallband kann schnell wieder auf eine Wärmebehandlungstemperatur (z.B. bei oder etwa 500° C oder darüber) erwärmt werden, bevor es auf eine Austrittstemperatur (z.B. bei oder etwa 100 °C oder darunter) abgeschreckt wird.
15 ist ein Satz von vergrößerten Bildern, die die eisenhaltigen (Fehaltigen) Intermetalle in der Aluminiumlegierung AA6014 für ein standardmäßiges DC-gegossenes Metallband 1500 im Vergleich zu einem Metallband 1501 zeigen, das unter Verwendung eines entkoppelten Gieß- und Walzsystems gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung gegossen wurde. Metallband 1500 wurde nach Standard-Kokillengussverfahren hergestellt, einschließlich langer Wärmebehandlungszeiten (z.B. in der Größenordnung von vielen Stunden oder Tagen). Das Metallband 1501 wurde gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt.
Vergleicht man die Bilder der Metallbänder 1500 und 1501, so zeigt das DCgegossene Metallband 1500 viele große Intermetalle, die mehrere zehn Mikrometer groß sind, während die Intermetalle im Metallband 1501 viel kleiner sind, wobei selbst die größten Intermetalle weniger als ein paar Mikrometer lang sind. Diese unterschiedlichen Anordnungen der Intermetalle zeigen, dass die Erstarrung im DC-Gussmetallband 1500 im Vergleich zur Erstarrung im Metallband 1501 relativ langsam erfolgt. Tatsächlich erfolgte die Erstarrung des Metallbandes 1501 mit einer Geschwindigkeit, die etwa 100-mal schneller war als die Erstarrungsgeschwindigkeit des DCgegossenen Metallbandes 1500.
16 ist ein Satz von Rastertransmissionselektronenmikroskopaufnahmen, der Dispersoide in Metallbändern aus einer Aluminiumlegierung der Serie 6xxx zeigt, die eine Stunde lang bei 550° C wiedererwärmt wurden, wobei ein Metallband 1601, das ohne eine Abschreckung nach dem Gießen gegossen wurde, und ein Metallband 1600, das mit einer Abschreckung nach dem Gießen gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung gegossen wurde, verglichen werden. Jedes der Metallbänder 1600, 1601 wurde unter Verwendung eines Stranggießsystems, wie hier beschrieben, hergestellt, wie z.B. das Stranggießsystem 102 von 1, jedoch enthielt das für das Metallband 1600 verwendete Gießsystem ein Schnellabschrecksystem, wie z.B. das Schnellabschrecksystem 314 von 3, während das für das Metallband 1601 verwendete Gießsystem kein Schnellabschrecksystem umfasste.
Das Metallband 1601 verließ die Bandstranggießanlage mit einer Temperatur von ca. 450° C und wurde im Laufe von drei Stunden an der Luft auf ca. 100° C abgekühlt. Das Metallband 1600 verließ die Bandstranggießanlage mit ca. 450 °C und wurde sofort in ca. 10 Sekunden oder weniger auf 100 °C abgeschreckt. Sowohl Metallband 1601 als auch Metallband 1600 wurden in einem konventionellen, auf 550° C vorgeheizten Widerstandsofen eine Stunde lang wiedererwärmt.
Die Dispersoid-Anordnung des Metallbandes 1601 zeigt nur wenige wünschenswert große Dispersoide, die meisten sind zu groß oder zu klein. Im Gegensatz dazu zeigt die Dispersoid-Anordnung des Metallbandes 1600 eine gut verteilte Anordnung von Dispersoiden gewünschter Größe. Wünschenswert große Dispersoide können im Durchschnitt Durchmesser zwischen 10 nm und 500 nm oder zwischen 10 nm und 100 nm haben. Zur Veranschaulichung sind ein 50-nm-Punkt (z. B. mittleres wünschenswertes Dispersoid) und ein 100-nm-Punkt (z. B. maximales wünschenswertes Dispersoid) im ungefähren Maßstab links von jeder mikroskopischen Aufnahme abgebildet.
Aufgrund des sofortigen Abschreckens nach dem Stranggießen enthielt das Vorläufermetallband von Metallband 1600 (z.B. bevor er wie angegeben wiedererwärmt wurde) viele kleine und gut dispergierte Dispersoid-bildende Elemente, die in Übersättigung in der Aluminiummatrix gehalten wurden. Diese mit Dispersoid-bildenden Elementen übersättigte Matrix ist einzigartig vorteilhaft als Vorläufermetall, das wiedererwärmt werden kann, um die wünschenswerte Dispersoid-Anordnung zu erzeugen, die in 16 gezeigt wird. Als das Vorläufermetallband von Metallband 1600 wiedererwärmt wurde, begannen sich aus der übersättigten Matrix Dispersoide in der dargestellten gewünschten Dispersoid-Anordnung abzuscheiden. Im Gegensatz dazu ist die Dispersoid-Anordnung des Metallbandes 1601 ohne das Abschrecken nach dem Gießen nicht so gut verteilt und enthält unerwünscht große Dispersoide.
17 ist ein Diagramm 1700, in dem die Ergebnisse von Streckgrenzen- und Dreipunktbiegeversuchen für Metallbänder der Serie 7xxx verglichen werden, die mit herkömmlichen direkten Abschreckverfahren und mit entkoppeltem Stranggießen und Walzen gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurden. Das Diagramm 1700 zeigt, dass dieselben Drei-Punkt-Biegeeigenschaften erreicht werden können, während gleichzeitig eine deutlich verbesserte (z.B. um 15 % verbesserte) Streckgrenze durch die Verwendung des hier offengelegten entkoppelten Strangguss- und Walzsystems im Vergleich zu herkömmlichen direkten Kokillengussverfahren erzielt wird.
18 ist ein Diagramm 1800, das die Ergebnisse der Streckgrenze und der Lösungsglühdurchwärmungszeit für Metallbänder der Serie 6xxx vergleicht, die mit herkömmlichen Kokillengussverfahren und mit entkoppeltem Stranggießen und Walzen gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurden. Das Diagramm 1800 zeigt, dass die gewünschten Streckgrenzeneigenschaften (z.B. bei oder um 290 MPa) normalerweise mindestens 60 Sekunden Durchwärmzeit bei einer Lösungsglühtemperatur (z.B. bei oder etwa 520° C) für Metall erfordern, das mit traditionellen Kokillengussverfahren gegossen wurde. Für Metall, das mit dem hier beschriebenen entkoppelten Strangguss- und Walzsystem gegossen wird, können die gewünschten Streckgrenzeneigenschaften jedoch mit einer Durchwärmzeit von null Sekunden bei der Lösungstemperatur erreicht werden.
Traditionelle GC-Gusstechniken erfordern diese 60 Sekunden Durchwärmzeit, um verschiedene verstärkende Partikel wieder in Lösung zu bringen. Aufgrund der wünschenswerten Anordnung der Partikel im Metall, das gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung gegossen wird, kann die gewünschte Festigkeit jedoch durch einfaches Erwärmen des Metallbandes auf die Lösungsglühtemperatur erreicht werden, ohne dass das Metall länger als ein paar Sekunden, eine Sekunde oder sogar 0,5 Sekunden, auf dieser Temperatur gehalten werden muss.
Diese enorme Einsparung an Durchwärmzeit ist besonders wichtig, wenn die Lösungswärmebehandlung inline mit einem Warmwalzwerk durchgeführt werden soll. Da sich das Metallband am Ausgang der Warmwalzgerüste mit Geschwindigkeiten von ca. 300 m/min bis zu 800 m/min oder mehr bewegen kann, kann die für eine 60-Sekunden-Durchwärmungsbehandlung eines DCgegossenen Metallbandes erforderliche Länge der Prozessanlage mehr als 300 - 800 Meter betragen. Im Gegensatz dazu kann das Ausmaß der Prozessanlage, die benötigt wird, um die gewünschte Durcherwärmungszeit für ein Metallband bereitzustellen, das gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, vernachlässigbar sein. Dieser Abstand kann praktisch Null sein oder so gering wie der Mindestabstand, der zwischen einer Heizvorrichtung (z. B. rotierende magnetische Heizelemente) und einer ihr direkt nachgeschalteten Abschreckvorrichtung erforderlich ist.
19 ist ein Satz von Rastertransmissionselektronenmikroskopaufnahmen, die Dispersoide in Metallbändern aus der Aluminiumlegierung AA6111 zeigen, die acht Stunden lang bei 550° C wiedererwärmt wurden, wobei ein Metallband 1901, das ohne eine Abschreckung nach dem Gießen gegossen wurde, und ein Metallband 1900, das mit einer Abschreckung nach dem Gießen gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung gegossen wurde, verglichen werden. Jedes der Metallbänder 1900, 1901 wurde unter Verwendung eines Stranggießsystems, wie hierin beschrieben, hergestellt, wie z.B. das Stranggießsystem 102 von 1, wobei jedoch das für das Metallband 1900 verwendete Gießsystem ein Schnellabschrecksystem umfasste, wie z.B. das Schnellabschrecksystem 314 von 3, während das für das Metallband 1901 verwendete Gießsystem kein Schnellabschrecksystem umfasste.
Das Metallband 1901 verließ die Stranggießanlage mit einer Temperatur von ca. 450 °C und wurde im Verlauf von drei Stunden an der Luft auf ca. 100 °C abgekühlt. Das Metallband 1900 verließ die Stranggießanlage mit ca. 450° C und wurde sofort abgeschreckt (z.B. auf 100° C in ca. 10 Sekunden oder weniger). Sowohl das Metallband 1901 als auch 1900 wurden langsam mit einer Geschwindigkeit von 50° C/Stunde auf 540° C aufgeheizt und acht Stunden lang bei 540° C gehalten.
Die Dispersoid-Anordnung des Metallbandes 1901 zeigt grobe Dispersoide und nur wenige wünschenswert große Dispersoide. Im Gegensatz dazu zeigt die Dispersoid-Anordnung des Metallbandes 1900 eine gut verteilte Anordnung von vielen Dispersoiden gewünschter Größe. Wünschenswert große Dispersoide können im Mittel Durchmesser zwischen 10 nm und 500 nm oder zwischen 10 nm und 100 nm haben. Zur Veranschaulichung sind ein 50-nm-Punkt (z. B. mittleres wünschenswertes Dispersoid), ein 100-nm-Punkt und ein 500-nm-Punkt links von jeder mikroskopischen Aufnahme im ungefähren Maßstab der mikroskopischen Aufnahmen abgebildet.
Aufgrund des sofortigen Abschreckens nach dem Stranggießen enthielt das Vorläufermetallband von Metallband 1900 (z.B. bevor es wie angegeben wieder erwärmt wurde) viele kleine und gut dispergierte Dispersoid-bildende Elemente, die in Übersättigung innerhalb der Aluminiummatrix gehalten wurden. Diese mit Dispersoid-bildenden Elementen übersättigte Matrix ist einzigartig vorteilhaft als Vorläufermetall, das wiedererwärmt werden kann, um die in 19 gezeigte wünschenswerte Dispersoid-Anordnung zu erzeugen. Als das Vorläufermetallband von Metallband 1900 wiedererwärmt wurde, begannen sich aus der übersättigten Matrix Dispersoide in der dargestellten gewünschten Dispersoid-Anordnung abzuscheiden. Im Gegensatz dazu ist die Dispersoid-Anordnung des Metallbandes 1901 ohne die Abschreckung nach dem Gießen nicht so gut verteilt und enthält weniger und gröbere Dispersoide.
20 ist ein Diagramm 2000, das die Präzipitation von Mg₂Si eines Aluminiummetallbandes während des Warmwalzens und Abschreckens gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Diagramm 2000 zeigt die erwartete Präzipitation von Mg₂Si in Abhängigkeit von der bei bestimmten Temperaturen verbrachten Zeit für eine Aluminiumlegierung, wie z.B. eine Aluminiumlegierung der Serie 6xxx. Es wird eine Zone mit hoher Präzipitation 2001 gezeigt. Die Grenzen der Zone mit hoher Präzipitation 2001 bedeuten die erwartete Präzipitation von Mg₂Si zwischen 1% und 90% (z.B. zwischen einem Volumenanteil von 0,01 und 0,9). Wenn also eine Linie die linke Kante der Zone hoher Präzipitation 2001 kreuzt, wird erwartet, dass das Metall, das dieser Linie nachfolgt, ungefähr 1% Präzipitation von Mg₂Si hat, die zunehmen wird, bis die Linie die rechte Kante der Zone hoher Präzipitation 2001 kreuzt, an welchem Punkt das Metall, das dieser Linie nachfolgt, voraussichtlich mindestens 90% Präzipitation von Mg₂Si hat. Zum Beispiel wird erwartet, dass ein Metall, das bei ca. 400 °C gehalten wird, bis zu ca. 1,7 Sekunden lang ca. 1 % oder weniger Mg₂Si präzipitiert, und wenn es 407 Sekunden lang auf dieser Temperatur gehalten wird, wird erwartet, dass es mindestens 90 % Mg₂Si präzipitiert. In der Zone hoher Präzipitation 2001 erfolgt die Präzipitation von Mg₂Si schnell und bewegt sich rasch von 1% auf 90% Präzipitation. Daher kann es in einigen Fällen wünschenswert sein, die Zeit zu minimieren, die das Metallband in der Zone mit hoher Präzipitation 2001 verbringt. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, die Zone mit hoher Präzipitation 2001 nach einer bestimmten Zeitdauer zu verlassen, die berechnet wurde, um einen gewünschten Volumenanteil der Präzipitation von Mg₂Si oder einem anderen Präzipitat zu erreichen.
Linie 2003 zeigt die Temperatur eines Metallbandes unmittelbar vor, während und nach dem Warmwalzen, einschließlich Abschrecken, wobei das Metallband vor dem Warmwalzen vorgewärmt und abgekühlt wird, bei einer Warmwalztemperatur gewalzt wird, die unterhalb der Rekristallisationstemperatur liegt, dann nach dem Warmwalzen erwärmt und schließlich abgeschreckt wird. Die Linie 2003 kann der Temperatur eines Metallbandes, wie z.B. des Metallbandes 710 aus 7, nachfolgen, während es die anfängliche Abschreckzone 768, die Warmwalzzone 770, die Wärmebehandlungszone 772 und die Wärmebehandlungs-Abschreckzone 774 durchläuft.
Die Linie 2003 zeigt einen anfänglichen Temperaturabfall bis auf eine Warmwalztemperatur. Das Metallband verbleibt während des gesamten Warmwalzvorgangs auf der Warmwalztemperatur, der den Durchlauf durch ein erstes Walzgerüst 2007, ein zweites Walzgerüst 2009 und ein drittes Walzgerüst 2011 umfassen kann. Es wird angemerkt, dass die Linie 2003 innerhalb der Zone der hohen Präzipitation 2001 von Mg₂Si liegt, wenn das Metallband das zweite Walzgerüst 2009 und das dritte Walzgerüst 2011 durchläuft. Die Linie 2003 kann zeigen, dass das Metallband nach dem Warmwalzen wärmebehandelt und dann abgeschreckt wird. Der Punkt 2005 zeigt, wann das Abschrecken beginnt.
Die Linie 2003 tritt bei ca. 2,5 Sekunden in die Zone hoher Präzipitation 2001 ein und verlässt die Zone hoher Präzipitation 2001 bei ca. 19,2 Sekunden, verbringt also ca. 16,7 Sekunden innerhalb der Zone hoher Präzipitation 2001. In einigen Fällen verlässt die Linie 2003 kurzzeitig die Zone hoher Präzipitation 2001 gegen Ende der Wärmebehandlung, da die Temperatur über den äußersten linken Rand der Zone hoher Präzipitation 2001 ansteigt, bevor die Temperatur rasch abfällt, wenn das Abschrecken beginnt.
Linie 2013 stellt die Temperatur eines Metallbandes unmittelbar vor, während und nach dem Warmwalzen dar, einschließlich des Abschreckens, wobei die Metalltemperatur während des Warmwalzens allmählich abgesenkt wird, bevor es schließlich abgeschreckt wird. Die Linie 2013 kann der Temperatur eines Metallbandes, wie z. B. des Metallbandes 2110 aus 21, unten, nachfolgen, während es die Warmwalzzone 2170 und die Wärmebehandlungs-Abschreckzone 2174 durchläuft.
Die Linie 2013 zeigt wenig oder kein anfängliches Abschrecken vor dem Warmwalzen. Vielmehr lässt man die Temperatur des Metallbands während des Warmwalzens von einer Warmwalz-Eintrittstemperatur, die oberhalb einer Rekristallisationstemperatur liegt (z. B. einer Vorwärmtemperatur bzw. Vorerwärmungstemperatur, wie bei oder über 530 °C), auf eine Warmwalz-Austrittstemperatur fallen, die unterhalb der Warmwalz-Eintrittstemperatur liegt. Um die in Linie 2013 dargestellte Temperaturabsenkung während des Warmwalzens zu bewirken, kann jedes Gerüst des Warmwalzwerks dem Metallband Wärme entziehen. Anstatt sich auf die Rekristallisation nach dem Walzen (z. B. nach dem Warmwalzen) während einer Wärmebehandlung zu verlassen, kann das Metallband während des Warmwalzens dynamisch rekristallisiert werden. Die Linie 2013 kann von unmittelbar vor dem ersten Warmwalzgerüst bis unmittelbar nach dem Abschreckvorgang einem monoton abnehmenden Verlauf folgen.
Es kann wünschenswert sein, die Präzipitation von Präzipitaten, wie z. B. Mg₂Si, zu steuern. In einigen Fällen kann das Ausmaß der Präzipitation minimiert oder auf eine vorgegebene, gewünschte Menge eingesteuert werden. Wenn beispielsweise die Präzipitation minimiert werden soll, kann die Zeit, die in der Zone hoher Präzipitation 2001 verbracht wird, minimiert werden. Um die Zeit zu minimieren, die in der Zone hoher Präzipitation 2001 verbracht wird, kann das Metallband das letzte Warmwalzgerüst bei einer Warmwalz-Austrittstemperatur verlassen und danach schnell auf eine Temperatur abgeschreckt werden, die unter der Temperatur liegt, bei der wesentliche Präzipitation zu erwarten ist (z.B. auf eine Temperatur unterhalb der Zone hoher Präzipitation 2001 für diesen bestimmten Zeitrahmen). Daher kann es wünschenswert sein, die Warmwalz-Austrittstemperatur zu minimieren und/oder die Abkühlungsrate während des Abschreckens zu maximieren. Wie hierin beschrieben, kann es wünschenswert sein, das Ausmaß der Reduzierung (z.B. prozentuale Dickenreduzierung) des letzten Warmwalzgerüstes (z.B. drittes Warmwalzgerüst 2021) zu maximieren oder zumindest ein Ausmaß der Reduzierung zu wählen, das geeignet ist, eine Warmwalzaustritts-Temperatur zu erreichen, die für ein schnelles Abschrecken geeignet ist, um die Zeit zu minimieren, die in der Zone hoher Präzipitation 2001 verbracht wird. Zum Beispiel kann in einigen Fällen der Betrag der Reduzierung, der in jedem des ersten Warmwalzgerüsts 2017, des zweiten Warmwalzgerüsts 2019 und des dritten Warmwalzgerüsts 2021 durchgeführt wird, 50% Reduzierung betragen (z.B. von 16 mm auf 8 mm, dann von 8 mm auf 4 mm, dann von 4 mm auf 2 mm). In einigen Fällen kann das Ausmaß der Reduzierung, die im dritten Warmwalzgerüst 2021 durchgeführt wird, größer als 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65% oder 70% sein.
Die Warmwalzausgangstemperatur kann jede geeignete Temperatur sein. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, wesentliche Wärmemengen während des Warmwalzprozesses abzuführen, so dass das Metall das letzte Warmwalzgerüst mit einer Warmwalz-Austrittstemperatur bei oder unter etwa 450 °C, 445 °C, 440 °C, 435 °C, 430 °C, 425 °C, 420 °C, 415 °C, 410 °C, 405 °C, 400 °C, 395 °C, 390 °C, 385 °C, 380 °C, 375 °C, 370 °C, 365 °C, 360 °C, 355 °C, 350 °C, 345 °C, 340 °C, 335 °C, 330 °C, 325 °C, 320 °C, 315 °C, 310 °C, 305 °C oder 300 °C austritt. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, dass die Warmwalzaustritts-Temperatur zwischen etwa 375 °C und 405 °C, 380 °C und 400 °C, 385 °C und 395 °C oder etwa 390 °C liegt. Durch den Eintritt in das erste Warmwalzgerüst 2017 mit einer Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur und die Verringerung der Temperatur beim Durchlauf des Metallbandes durch das zweite Warmwalzgerüst 2019 und das dritte Warmwalzgerüst 2021 bis zur Warmwalzaustrittstemperatur kann eine dynamische Rekristallisation innerhalb des Metallbandes während des Warmwalzprozesses stattfinden. Es können auch andere Anzahlen von Walzgerüsten verwendet werden.
Wie im Diagramm 2000 dargestellt, tritt die Linie 2013 bei ca. 3,1 Sekunden in die Zone hoher Präzipitation 2001 ein und verlässt die Zone hoher Präzipitation 2001 bei ca. 7,4 Sekunden, verbringt also ca. 4,3 Sekunden innerhalb der Zone hoher Präzipitation 2001. Somit kann die Dauer innerhalb der Zone hoher Präzipitation 2001 der Linie 2013 ca. 25% der Dauer innerhalb der Zone hoher Präzipitation 2001 der Linie 2003 betragen. Dieser Unterschied in der Dauer kann die Menge das Ausmaß der Präzipitation von Mg₂Si oder anderen Präzipitaten erheblich beeinflussen. Während das Diagramm 2000 die Präzipitation von Mg₂Si darstellt, gibt es ähnliche Diagramme für andere Präzipitate und es können ähnliche Prinzipien gelten.
21 ist eine Kombination aus schematischer Darstellung und Diagramm, die ein Warmwalzsystem 2100 und das zugehörige Temperaturprofil 2101 des darauf gewalzten Metallbandes 2110 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Warmwalzsystem 2100 kann das Warmwalzsystem 106 aus 1 sein und kann nach den in Bezug auf die Linie 2013 von 20 skizzierten Prinzipien betrieben werden.
Das Warmwalzsystem 2100 umfasst vom stromaufwärtigen Abwickeln bis zum stromabwärtigen Aufwickeln eine optionale Vorwärmzone 2194, eine Warmwalzzone 2170 und eine Abschreckzone 2174. Das Temperaturprofil 2101 zeigt, dass das Metallband 2110 entweder mit einer Standardtemperatur (z.B. 350° C, wie mit der gestrichelten Linie dargestellt) oder mit einer Vorwärmtemperatur (z.B. 530+ °C, wie mit der gespunkteten Linie dargestellt) in das Warmwalzsystem 2100 eintreten kann. Beim Eintritt mit einer Vorwärmtemperatur kann die Vorwärmzone 2194 wenig oder keine zusätzliche Wärme auf das Metallband 2110 aufbringen. Beim Eintritt mit einer Temperatur unterhalb der gewünschten Vorwärmtemperatur (z. B. bei oder über 530° C) können jedoch eine oder mehrere Heizvorrichtungen in der Vorwärmzone 2194 Wärme auf das Metallband 2110 aufbringen, um die Temperatur des Metallbandes auf oder über die gewünschte Vorwärmtemperatur zu erhöhen. Das Vorwärmen 2195 des Metallbandes 2110 kann die Dispersiod-Anordnung im Metallband 2110, wie hierin offenbart, verbessern. In einigen Fällen kann die Vorwärmzone 2194 einen oder mehrere Sätze von rotierenden Permanentmagneten 2188 enthalten, obwohl auch andere Heizvorrichtungen verwendet werden können.
Vor dem Eintritt in die Warmwalzzone 2170 erfährt das Metallband 2110 nur eine geringe oder keine anfängliche Abschreckung. Daher kann das Metallband 2110 beim Eintritt in die Warmwalzzone 2170 eine erhöhte Temperatur aufweisen (z. B. bei oder größer als ca. 530 °C).
Während des Warmwalzens in der Warmwalzzone 2170 kann das Metallband 2110 aufgrund der von den Unterstütungswalzen 2184 durch die Arbeitswalzen 2182 aufgebrachten Kraft in seiner Dicke reduziert werden. Um der durch das Warmwalzen erzeugten mechanisch bedingten Wärme entgegenzuwirken und das Metallband 2110 zu kühlen, können eine oder mehrere Walzkühlmitteldüsen 2196 das Metallband 2110, die Arbeitswalzen 2182 oder die Unterstützungswalzen 2184 mit Walzkühlmittel 2198 versorgen. Das Kühlmittel 2198 kann jedes geeignete Kühlmittel sein, wie z.B. Schmieröl, Luft, Wasser oder ein Gemisch davon. Wie aus dem Temperaturprofil 2101 ersichtlich, kann die Temperatur des Metallbandes 2110 in der gesamten Warmwalzzone 2170 monoton von einer Warmwalz-Eintrittstemperatur (z. B. bei oder über ca. 530 °C) bis zu einer Warmwalz-Austrittstemperatur, die unter der Warmwalz-Eintrittstemperatur liegt (z. B. bei oder über ca. 400 °C), verringert werden. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, die Warmwalz-Austrittstemperatur zu minimieren und gleichzeitig sicherzustellen, dass eine dynamische Rekristallisation stattfindet. Diese Minimierung kann erreicht werden, indem eine hohe Dehnungsrate im Endwalzgerüst beibehalten wird, z. B. durch Walzen mit relativ hoher Geschwindigkeit und relativ hoher Dickenabnahme.
Das Metallband 2110 kann unmittelbar nach dem Verlassen der Warmwalzzone 2170 abgeschreckt werden (z. B. ohne Wiedererwärmung). In der Abschreckzone 2174 kann das Metallband 2110 auf eine Temperatur 2175 unterhalb der Warmwalzaustritts-Temperatur abgeschreckt werden, z.B. auf eine Austrittstemperatur (z.B. bei oder unter 100° C). Die Wärmebehandlungs-Abschreckzone 2174 kann das Metallband 2110 durch Zufuhr von Abschreckkühlmittel 2192 aus einer oder mehreren Abschreckdüsen 2190 abkühlen. In einigen Fällen stammen das Walzenkühlmittel 2198 und das Abschreckkühlmittel 2192 aus der gleichen Kühlmittelquelle, was jedoch nicht der Fall sein muss.
22 ist eine schematische Darstellung eines Heißband-Stranggießsystems 2200 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das Warmband-Stranggießsystem 2200 kann ein teilweise entkoppeltes Stranggießsystem sein, das dem entkoppelten Stranggießsystem 300 von 3 ähnlich ist, mit mehreren Inline-Zusätzen zur Verbesserung bestimmter metallurgischer Eigenschaften. Das Warmband-Stranggießsystem 2200 kann ein gewickeltes Warmband 2212 erzeugen, das optional die Enddicke und optional den endgültigen Härtegrad aufweist. In einigen Fällen kann das Warmband 2212 als Zwischencoil verwendet und der hier beschriebenen Weiterverarbeitung unterzogen werden. In einigen Fällen kann das Warmband 2212 jedoch selbst ein Endprodukt sein, das die gewünschte Dicke und optional den gewünschten Härtegrad aufweist.
Das Warmband-Stranggießsystem 2200 umfasst eine Stranggießvorrichtung, wie z. B. eine kontinuierliche Doppelbandgießvorrichtung 2208, obwohl auch andere Stranggießvorrichtungen verwendet werden können, wie z. B. Doppelwalzengießvorrichtungen. Die Bandstranggießvorrichtung 2208 umfasst gegenüberliegende Bänder, die in der Lage sind, dem flüssigen Metall 2236 Wärme mit einer Kühlrate zu entziehen, die ausreicht, um das flüssige Metall 2236 zu verfestigen, das, sobald es fest ist, als Metallband 2210 aus der Bandstranggießvorrichtung 2208 austritt. Die Dicke des Metallbandes 2210 beim Austritt aus der Bandstranggießanlage 2208 kann bei oder unter 50 mm liegen, obwohl auch andere Dicken verwendet werden können. Die Bandstranggießanlage 2208 kann mit einer gewünschten Gießgeschwindigkeit arbeiten. Die gegenüberliegenden Bänder können aus jedem geeigneten Material bestehen, in einigen Fällen werden die Bänder jedoch aus Kupfer gefertigt. Kühlsysteme innerhalb der Bandstranggießanlage 2208 können dem flüssigen Metall 2236 ausreichend Wärme entziehen, so dass das Metallband 2210, das die Bandstranggießanlage 2208 verlässt, eine Temperatur zwischen 200 °C und 530 °C aufweist, wobei auch andere Bereiche verwendet werden können. In einigen Fällen kann die Temperatur (z. B. die Höchsttemperatur des Metalls), die aus der Bandstranggießanlage 2208 austritt, bei oder ungefähr bei 350 °C - 450 °C liegen.
In einigen Fällen kann ein optionaler Durchwärmofen bzw. Durchwärmungsofen 2217 (z. B. ein Tunnelofen) stromabwärts der Bandstranggießanlage 2208 in der Nähe des Austritts aus der Bandstranggießanlage 2208 positioniert werden. Durch den Einsatz eines Durchwärmungsofens 2217 kann ein gleichmäßiges Temperaturprofil über die seitliche Breite des Metallbandes 2210 erreicht werden. Zusätzlich kann der Durchwärmofen 2217 das Metallband 2210 blitzhomogenisieren, wodurch das Metallband 2210 für ein verbessertes Aufbrechen von Eisenbestandteilen beim Heiß- oder Warmwalzen vorbereitet werden kann. In einigen Fällen kann eine optionale Ausführungswalze 2215 zwischen der Bandstranggießanlage 2208 und dem Durchwärmofen 2217 angeordnet werden. In einigen Fällen kann ein optionaler Satz magnetischer Heizelemente 2288 (z. B. magnetische Rotoren oder Magnete, die sich um eine Drehachse drehen) zwischen der Bandstranggießanlage 2208 oder der Ausführungswalze 2215 und dem Durchwärmofen 2217 positioniert werden. Die magnetischen Heizelemente 2288 können die Temperatur des Metallbandes 2210 auf oder annähernd auf die Temperatur des Durchwärmungsofens 2217 erhöhen, die ca. 570 °C betragen kann (z. B. 500-570 °C, 520-560 °C, oder auf oder annähernd auf 560 °C oder 570 °C). Der Durchwärmofen 2217 kann so lang sein, dass das Metallband 2210 den Durchwärmofen 2217 in etwa 1 Minute bis 10 Minuten oder noch bevorzugter in etwa 1 Minute bis 3 Minuten oder noch bevorzugter in etwa 2 Minuten durchlaufen kann, während es sich mit der Austrittsgeschwindigkeit der Bandstranggießanlage 2208 bewegt.
In einigen Fällen kann ein Walzgerüst 2284 stromabwärts des Durchwärmungsofens 2217 und stromaufwärts einer Aufwickelvorrichtung angeordnet sein. Das Walzgerüst 2284 kann ein Heißwalzgerüst oder ein Warmwalzgerüst sein. In einigen Fällen erfolgt das Warmwalzen bei Temperaturen bei oder unter 400 °C, aber oberhalb einer Kaltwalztemperatur, und das Heißwalzen erfolgt bei Temperaturen über 400 °C, aber unterhalb einer Schmelztemperatur. Das Walzgerüst 2284 kann die Dicke des Metallbandes 2210 um mindestens 30 %, vorzugsweise zwischen 50 % und 75 %, reduzieren. Eine Nachwalzabschreckung 2219 kann die Temperatur des Metallbandes 2210 reduzieren, nachdem es das Walzgerüst 2284 verlassen hat. Das Abschrecken nach dem Walzen 2219 kann vorteilhafte metallurgische Eigenschaften verleihen, wie z. B. solche, die mit der Dispersoidbildung zusammenhängen, wie in Bezug auf 3 beschrieben. In einigen Fällen kann mehr als ein Walzgerüst 2284 verwendet werden, z. B. zwei, drei oder mehr, was jedoch nicht der Fall sein muss.
In einigen Fällen kann eine optionale Vorwalzabschreckung 2213 die Temperatur des Metallbandes 2210 zwischen dem Durchwärmofen 2217 und dem Walzgerüst 2284 reduzieren, was dem Metallband 2210 vorteilhafte metallurgische Eigenschaften verleihen kann. Die Vorwalzabschreckung 2213 und/oder die Nachwalzabschreckung 2219 können die Temperatur des Metallbandes 2210 mit einer Geschwindigkeit von mindestens 200 °C/s reduzieren. Die Vorwalzabschreckung 2213 kann die Metallspitzentemperatur des Metallbandes 2210 auf ca. 350 °C - 450 °C reduzieren, obwohl auch andere Temperaturen verwendet werden können.
Vor dem Aufwickeln kann das Metallband 2210 durch einen Kantenschneider 2221 entgratet werden. Während des Aufwickelns kann das Metallband 2210 zu einem Coil aus Warmband 2212 aufgewickelt werden und eine Schere 2223 kann das Metallband 2210 teilen, wenn das Coil aus Warmband 2212 eine gewünschte Länge oder Größe erreicht hat. In einigen Fällen kann das Warmband 2212 nicht aufgewickelt werden, sondern direkt einem anderen Prozess zugeführt werden. In einigen Fällen kann das Aufwickeln bei Temperaturen von oder bei etwa 50 °C - 400 °C erfolgen.
Das Warmband 2212 kann eine Enddicke haben, wie durch Block 2286 angezeigt. In solchen Fällen kann das Walzgerüst 2284 so konfiguriert werden, dass die Dicke des Metallbandes 2210 auf die für das Warmband 2212 gewünschte Enddicke reduziert wird. In einigen Fällen kann das Warmband 2212 die endgültige Dicke und den endgültigen Härtegrad erreicht haben, wie in Block 2287 angegeben. In solchen Fällen kann das Walzgerüst 2284 so konfiguriert werden, dass die Dicke des Metallbandes 2210 auf die für das Warmband 2212 gewünschte Enddicke reduziert wird, und die Temperatur kann durch das Warmband-Stranggießsystem 2200 sorgfältig gesteuert werden, um einen gewünschten Härtegrad zu erreichen, wie z. B. einen Härtegrad O oder einen Härtegrad T4, obwohl auch andere Härtegrade verwendet werden können. In einigen Fällen kann das Warmband 2212 gelagert, optional wiedererwärmt werden, wie oben in Bezug auf Zwischencoils angegeben, und dann fertiggestellt, kaltgewalzt und/oder wärmebehandelt werden, wie in Block 2289 angegeben. Das mit dem Heißband-Stranggießsystem 2200 hergestellte Heißband 2212 kann Mikrostrukturen aufweisen, die sich besser zum Kaltwalzen eignen. Zum Beispiel können Warmbänder aus einer Aluminiumlegierung der Serie 6xxx, die mit dem Warmband-Stranggießsystem 2200 hergestellt wurden, kleinere und kugelförmigere Intermetalle aufweisen, die günstiger auf das Kaltwalzen reagieren als Standard-Intermetalle, die beim Kaltwalzen problematische Hohlräume und Rissbildungsstellen verursachen können.
In einigen Fällen kann das Warmband 2212 wünschenswerte Eisenpartikelverteilungen (z.B. Aufbrechen von Eisenbestandteilen und Sphäroidisierung) in Aluminiumlegierungen der Serien 6xxx und 5xxx aufweisen, wenn man das Metallband 2210 nach dem Stranggießen in einem Durchwärmofen 2217 inline bei Metallspitzentemperaturen von mindestens 560 °C oder 570 °C für mindestens 1,5 Minuten oder 2 Minuten durchwärmen lässt, bevor es mit einer Dickenreduzierung von mindestens 50 % bis 70 % heiß- oder warmgewalzt wird. Die Verteilung der Eisenteilchen kann eine bedeutende Rolle bei den Rissbildungsstellen und der Verformbarkeit eines Metallprodukts spielen, das mit dem Warmband 2212 hergestellt wurde. Unter Verwendung bestimmter Aspekte der vorliegenden Offenbarung kann das Warmband 2212 mit stark zerkleinerten und kugelförmigen Eisenbestandteilen hergestellt werden, was zu einer verbesserten Verformbarkeit und einer geringeren Anfälligkeit für Rissbildung führt.
In einigen alternativen Ausführungsformen kann das Walzgerüst 2284 stromaufwärts (z. B. links, wie in 22 dargestellt) des Durchwärmungsofens 2217 positioniert sein. Während eine solche Position zu wünschenswerten Ergebnissen führen kann, kann die Erhöhung der Geschwindigkeit des Metallbandes 2210 als Ergebnis der relativ hohen Dickenreduzierung (z.B. 50%-70%) zu einem längeren Durchwärmofen 2217 und damit zu höheren Installations- und Betriebskosten sowie einem größeren Platzbedarf führen. In einigen alternativen Ausführungsformen kann ein zusätzlicher Durchwärmofen stromabwärts des Walzgerüsts 2284 positioniert werden, um die Temperatur des Metallbandes 2210 nach der Dickenreduzierung weiter zu steuern. Auch hier kann jedoch der Geschwindigkeitsanstieg des Metallbandes nach dem Walzen dazu führen, dass der zusätzliche Durchwärmofen eine relativ große Stellfläche hat und höhere Kosten verursacht.
23 ist ein Diagramm 2300, das die Präzipitation von Mg₂Si eines Aluminiummetallbandes während des Warmwalzens und Abschreckens gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Diagramm 2300 ähnelt dem Diagramm 2000 in 20 und zeigt die erwartete Präzipitation von Mg₂Si entsprechend der bei bestimmten Temperaturen verbrachten Zeit für eine Aluminiumlegierung, wie z.B. eine Aluminiumlegierung der Serie 6xxx. Es wird eine Zone mit hoher Präzipitation 2301 gezeigt, ähnlich wie die Zone mit hoher Präzipitation 2001 von 20.
Linie 2303 zeigt die Temperatur eines Metallbandes, das gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung verarbeitet wird, wobei das Metallband auf eine Warmwalztemperatur abgekühlt wird, warmgewalzt wird, während es weiter abgekühlt wird, und danach weiter abgekühlt wird. Das Warmwalzen während des weiteren Abkühlens erfolgt im Abschnitt 2307. Indem die Zeit und die Temperatur des Metallbandes so gesteuert werden, dass die Temperaturlinie 2303 außerhalb der Zone hoher Präzipitation 2301 bleibt, kann die Präzipitation von Mg₂Si minimiert werden.
In einigen Fällen kann das Metallband während des Warmwalzens durch zwei Walzgerüste geführt werden. Im ersten Stich (Bite) (z. B. zwischen den Walzen des ersten Walzgerüsts) kann das Metallband auf eine ausreichend niedrige Temperatur abgeschreckt werden, um die Präzipitation von unerwünschten intermetallischen Bestandteilen (z. B. Mg₂Si) zu vermeiden. Im zweiten Sich kann das Metallband mit ausreichender Kraft in der Dicke reduziert werden, um bei der Temperatur des Metallbandes beim Eintritt in den zweiten Stich zu rekristallisieren.
Linie 2305 zeigt die Temperatur eines Metallbandes, das gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung verarbeitet wird, wobei das Metallband vom Gießen bis zum Walzen auf einer hohen Temperatur (z. B. bei oder über ca. 510 °C, 515 °C oder 517 °C) gehalten wird. Nach dem Walzen kann das Metallband schnell abgeschreckt werden, wodurch die Verweildauer der Temperaturlinie 2305 des Metallbandes in der Zone der hohen Präzipitation 2301 minimiert wird. In diesem Fall kann das Metallband eine nicht durch Bearbeitung gehärtete Kornstruktur umfassen, die zumindest teilweise auf die hohe Temperatur während des Walzens zurückzuführen ist.
24 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 2400 zum Gießen eines Warmbandes aus Metall gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Metallband kann unter Verwendung einer Stranggussvorrichtung im Block 2402 gegossen werden, z. B. unter Verwendung einer Bandgießvorrichtung. Die Verwendung einer Stranggussvorrichtung, wie z. B. einer Bandgießvorrichtung, kann eine schnelle Erstarrungsrate gewährleisten.
Im optionalen Block 2404 kann das Metallband nach dem Verlassen der Bandgießvorrichtung blitzhomogenisiert werden. Die Blitzhomogenisierung kann optional das Wiedererwärmen des Metallbandes auf eine Durchwärmtemperatur (z. B. bei oder etwa 400 °C - 580 °C, oder noch bevorzugter bei oder etwa 570 °C - 580 °C) und das Halten des Metallbandes bei der Durchwärmtemperatur für eine bestimmte Zeitdauer umfassen. Die Zeitdauer kann bei oder bei etwa 10 - 300 Sekunden, 60 - 180 Sekunden oder 120 Sekunden liegen.
Die Blitzhomogenisierung kann besonders nützlich sein, um große und/oder klingenartige Intermetalle aufzubrechen und/oder zu sphäroidisieren. Zum Beispiel können AA6111- und AA6451-Legierungen beim Gießen relativ große Intermetalle aufweisen, die durch die hier beschriebene Blitzhomogenisierung deutlich verbessert werden können. AA5754-Legierungen hingegen können weniger nadel- oder klingenähnliche Intermetalle aufweisen, so dass die Blitzhomogenisierung für AA5754 und ähnliche Legierungen wegfallen kann. In einigen Fällen kann die Entscheidung, wann die Blitzhomogenisierung verwendet werden soll und wann nicht, auf der Grundlage des Verhältnisses von Eisen zu Silizium getroffen werden, wobei Legierungen mit höherem Siliziumgehalt (z. B. bei oder über einem Verhältnis von Silizium zu Eisen von 1:5) von der Blitzhomogenisierung profitieren können. In einigen Fällen können Legierungen mit geringerem Siliziumgehalt (z. B. bei oder unter einem Verhältnis von 1:5 von Silizium zu Eisen) vorteilhaft ohne Blitzhomogenisierung oder mit Blitzomogenisierung bei niedrigeren Temperaturen (z. B. bei oder etwa 500 °C - 520 °C) gegossen werden.
In einigen Fällen kann die Blitzhomogenisierung für bestimmte Legierungen bei niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden. Beispielsweise kann eine Legierung der 7xxx-Serie bei Temperaturen von 350 °C bis 480 °C erfolgreich blitzhomogenisiert werden.
Im optionalen Block 2406 kann das Metallband vor dem Warm- oder Kaltwalzen abgekühlt werden. In einigen Fällen, insbesondere in Fällen, in denen die Präzipitation von Chrom kontrolliert werden soll, kann es vorteilhaft sein, das Metallband vor dem Warm- oder Warmwalzen abzukühlen. Die Abkühlung in Block 2406 kann die Abkühlung des Metallbandes auf Temperaturen bei oder bei etwa 350 °C - 450 °C umfassen, obwohl auch andere Temperaturen verwendet werden können.
In Block 2408 kann das Metallband mit einer Dickenreduzierung von mindestens ca. 30 % und weniger als ca. 80 % heiß- oder warmgewalzt werden. In einigen Fällen kann die Dickenreduzierung mindestens ca. 50%, 55%, 60%, 65%, 70% oder 75% betragen. In einigen Fällen kann das Heiß- oder Warmwalzen in Block 2408 optional ein Abschrecken des Metallbandes während des Walzens (z.B. im Stich zwischen den Walzen eines Walzgerüstes) umfassen, obwohl dies nicht der Fall sein muss. In einigen Fällen wird das Heiß- oder Warmwalzen in Block 2408 durchgeführt, während das Metallband auf einer Temperatur von 500 °C, 505 °C, 510 °C, 515 °C, 520 °C oder 525 °C oder darüber gehalten wird.
In Block 2410 kann das Metallband nach dem Heiß- oder Warmwalzen abgeschreckt werden. Das Abschrecken in Block 2410 kann die Abkühlung des Metallbandes mit einer hohen Geschwindigkeit umfassen, wie z. B. 200 °C/s, obwohl auch andere Geschwindigkeiten verwendet werden können. Das Abschrecken in Block 2410 kann die Temperatur des Metallbandes auf 50 °C - 400 °C oder etwa auf 50 °C - 300 °C reduzieren, obwohl auch andere Temperaturen verwendet werden können.
In Block 2412 kann das Metallband als Warmband aufgewickelt werden. Das Warmband kann die endgültige Dicke und den endgültigen Härtegrad, die endgültige Dicke oder eine Zwischendicke haben. Wenn das Warmband die endgültige Dicke und den endgültigen Härtegrad oder die endgültige Dicke hat, kann das aufgewickelte Warmband an einen Kunden zur weiteren Verwendung geliefert werden. Bei einer Zwischendicke kann das Warmband wieder erwärmt, gewalzt (z. B. kalt- oder warmgewalzt), wärmebehandelt oder auf andere Art und Weise zu einem Endprodukt für die Lieferung an einen Kunden verarbeitet werden.
Im optionalen Block 2414 kann das Warmband erneut erwärmt werden, um die metallurgischen Eigenschaften weiter zu verbessern, wie hier beschrieben, einschließlich der folgenden Beispielen.
25 ist eine schematische Darstellung eines Warmband-Stranggießsystems 2500 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das Warmband-Stranggießsystem 2500 kann gleich oder ähnlich wie das Warmband-Stranggießsystem 2200 von 22 sein, jedoch mit einem zusätzlichen Zuführungs-Coil 2513. Das Warmband-Stranggießsystem 2500 kann in einem Gießmodus und in einem Verarbeitungsmodus arbeiten. In einem Gießmodus kann das Warmband-Stranggießsystem 2500 die Bandstranggießanlage 2508 verwenden, um ein Metallband 2510 zu erzeugen, das dann durch die verschiedenen Komponenten des Warmband-Stranggießsystems 2500 geführt werden kann, wie in Bezug auf das Warmband-Stranggießsystem 2200 von 22 beschrieben, einschließlich des Durchlaufs des Metallbands 2510 durch ein Walzgerüst 2584.
In einem Verarbeitungsmodus kann das Warmband-Stranggießsystem 2500 jedoch Metallband 2510 (z.B. Warmband ohne Enddicke) von dem zusätzlichen Zuführungs-Coil 2513 in eine oder mehrere Komponenten des Warmband-Stranggießsystems 2500, einschließlich mindestens des Walzgerüsts 2584, einspeisen. Das Metallband 2510 vom zusätzlichen Zuführungs-Coil 2513 kann nach dem Walzen (z. B. Heiß- oder Warmwalzen) zu einem Coil des Warmbands 2512 aufgewickelt werden.
Somit kann dasselbe Walzgerüst 2584 sowohl für das Inline-Walzen von Metallband verwendet werden, das gerade stranggegossen wurde, als auch für das Walzen von Metallband 2510, das zuvor gegossen und aufgewickelt wurde. Der Betrieb des Warmband-Stranggießsystems 2500 in einem Bearbeitungsmodus kann besonders nützlich sein, wenn die Stranggießvorrichtung repariert werden muss oder während des Wartens auf die Bereitstellung von Flüssigmetall 2536.
26 ist eine schematische Darstellung eines Stranggießsystems 2600 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das Stranggießsystem 2600 kann dem Warmband-Stranggießsystem 2200 von 22 ähneln, verwendet jedoch eine Stranggießvorrichtung 2608 zum Gießen eines extrudierbaren Metallgegenstands 2610 (z. B. eines Barrens) anstelle einer Stranggießanlage, die ein Metallband gießt. Der extrudierbare Metallgegenstand 2610 kann denselben oder ähnlichen Prozessen unter Verwendung derselben oder einer ähnlicher Ausrüstung unterzogen werden, wie oben in Bezug auf das Metallband 2210 von 22 beschrieben, jedoch kann das Walzgerüst durch eine Matrize 2684 ersetzt werden. Das Stranggießsystem 2600 kann ein aufgewickeltes Produkt 2612 erzeugen. Das aufgewickelte Produkt 2612 kann, ähnlich wie das Warmband 2212 aus 22, die endgültige Dicke haben, die endgültige Dicke und einen Härtegrad haben oder eine Zwischendicke für die weitere Verarbeitung haben.
27 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 2700 zum Gießen eines stranggepressten Metallprodukts gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Ein extrudierbarer Metallgegenstand, wie z. B. ein Barren, kann unter Verwendung einer Stranggussvorrichtung in Block 2702 gegossen werden. Die Verwendung einer Stranggussvorrichtung kann eine schnelle Erstarrungsrate gewährleisten.
Im optionalen Block 2704 kann der strangpressbare Metallgegenstand nach dem Verlassen der Gießvorrichtung blitzhomogenisiert werden. Die Blitzhomogenisierung kann ein optionales Wiedererwärmen des extrudierbaren Metallgegenstandes auf eine Durchwärmtemperatur (z. B. bei oder bei etwa 400 °C - 580 °C, oder noch bevorzugter bei oder bei etwa 570 °C - 580 °C) und das Halten des extrudierbaren Metallgegenstandes bei der Durchwärmtemperatur für eine Zeitdauer umfassen. Die Zeitdauer kann bei oder etwa 10 - 300 Sekunden, 60 - 180 Sekunden oder 120 Sekunden liegen.
Die Blitzhomogenisierung kann besonders nützlich sein, um große und/oder klingenartige Intermetalle aufzubrechen und/oder zu sphäroidisieren. Zum Beispiel können AA6111- und AA6451-Legierungen beim Gießen relativ große Intermetalle aufweisen, die durch die hier beschriebene Blitzhomogenisierung erheblich verbessert werden können. AA5754-Legierungen hingegen können keine nadel- oder klingenartigen Intermetalle aufweisen, so dass die Blitzomogenisierung für AA5754 und ähnliche Legierungen entfallen kann. In einigen Fällen kann die Entscheidung, wann die Blitzhomogenisierung verwendet werden soll und wann nicht, auf der Grundlage des Verhältnisses von Eisen zu Silizium getroffen werden, wobei Legierungen mit höherem Siliziumgehalt (z. B. bei oder über einem Verhältnis von Silizium zu Eisen von 1:5) durch die Blitzhomogenisierung begünstigt werden können. In einigen Fällen können Legierungen mit geringerem Siliziumgehalt (z. B. bei oder unter einem Verhältnis von 1:5 von Silizium zu Eisen) vorteilhaft ohne Blitzhomogenisierung oder mit Blitzhomogenisierung bei niedrigeren Temperaturen (z. B. bei oder um 500 °C - 520 °C) gegossen werden.
In einigen Fällen kann die Blitzhomogenisierung für bestimmte Legierungen bei niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden. Zum Beispiel kann eine Legierung der 7xxx-Serie erfolgreich bei Temperaturen von 350 °C bis 480 °C blitzhomogenisiert werden.
Im optionalen Block 2706 kann der extrudierbare Metallgegenstand vor dem Strangpressen durch eine Düse bei Heiß- oder Warmextrusionstemperaturen abgekühlt werden. Das Strangpressen bei Heiß- oder Warmextrusionstemperatur kann eine Form der Warm- oder Heißbearbeitung sein. In einigen Fällen, insbesondere in Fällen, in denen die Präzipitation von Chrom kontrolliert werden soll, kann es vorteilhaft sein, den strangpressbaren Metallgegenstand vor dem Heiß- oder Warmstrangpressen zu kühlen. Die Abkühlung in Block 2706 kann die Abkühlung des extrudierbaren Metallgegenstandes auf Temperaturen bei oder um 350 °C - 450 °C umfassen, obwohl auch andere Temperaturen verwendet werden können.
In Block 2708 kann der extrudierbare Metallgegenstand mit einer Durchmesserverringerung (z. B. einer Querschnittsverringerung) von mindestens ca. 30 % und weniger als ca. 80 % heiß- oder warmstranggepresst werden. In einigen Fällen kann die Reduzierung des Durchmessers mindestens ca. 50%, 55%, 60%, 65%, 70% oder 75% betragen. In einigen Fällen kann das Heiß- oder Warmstrangpressen in Block 2708 optional ein Abschrecken des Metallgegenstands während des Strangpressens (z. B. innerhalb der Düse) umfassen, obwohl dies nicht der Fall sein muss. In einigen Fällen wird das Heiß- oder Warmstrangpressen in Block 2708 durchgeführt, während der Metallgegenstand bei einer Temperatur von 500 °C, 505 °C, 510 °C, 515 °C, 520 °C oder 525 °C oder darüber gehalten wird.
In Block 2710 kann der extrudierte Metallgegenstand (z. B. der extrudierbare Metallgegenstand nach dem Strangpressen) nach dem Heiß- oder Warmstrangpressen abgeschreckt werden. Das Abschrecken in Block 2710 kann das Abkühlen des extrudierten Metallgegenstandes mit einer hohen Rate, wie z. B. 200 °C/s, umfassen, obwohl auch andere Raten verwendet werden können. Das Abschrecken in Block 2710 kann die Temperatur des stranggepressten Metallgegenstandes auf 50 °C - 400 °C oder etwa auf 50 °C - 300 °C absenken, wobei auch andere Temperaturen verwendet werden können.
In Block 2712 kann der stranggepresste Metallgegenstand aufgewickelt oder auf andere Weise gelagert werden. Der stranggepresste Metallgegenstand kann die endgültige Dicke und den endgültigen Härtegrad, die endgültige Dicke oder eine Zwischendicke aufweisen. Wenn er die endgültige Dicke und den endgültigen Härtegrad oder die endgültige Dicke hat, kann der stranggepresste Metallgegenstand an einen Kunden zur weiteren Verwendung geliefert werden. Bei einer Zwischendicke kann der stranggepresste Metallgegenstand wiedererwärmt, weiter stranggepresst (z.B. Kalt- oder Warmstrangpressen), wärmebehandelt oder anderweitig zu einem Endprodukt für die Lieferung an einen Kunden verarbeitet werden.
Im optionalen Block 2714 kann der stranggepresste Metallgegenstand erneut erwärmt werden, um die metallurgischen Eigenschaften weiter zu verbessern, wie hierin in Bezug auf das Warmband beschrieben, einschließlich der folgenden Beispiele.
Beispiele
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung, ohne jedoch eine Einschränkung derselben darzustellen. Im Gegenteil, versteht es sich, dass auf verschiedene Ausführungsformen, Modifikationen und Äquivalente davon zurückgegriffen werden kann, die sich nach dem Lesen der vorliegenden Beschreibung dem Fachmann von selbst ergeben, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen.

Verschiedene Legierungen wurden unter Verwendung bestimmter Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung getestet. Die Aluminiumlegierungen sind in Bezug auf ihre elementare Zusammensetzung in Gewichtsprozent (Gew.-%), bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, beschrieben. In bestimmten Beispielen jeder Legierung besteht der Rest aus Aluminium, wobei die Summe der Verunreinigungen maximal 0,15 Gew.-% beträgt. In Tabelle 1 sind einige solcher Legierungen dargestellt, einschließlich der ungefähren Solidus- und Solvustemperaturen: Tabelle 1: Beispiele gängiger 5xxx-, 6xxx- und 7xxx-Legierungen

ID	Solidus (°C)	Solvus (°C)	Bestandteile (etwa, in Gew.-%)
AA5754	600	521	0,06 Si, 0,2 Fe, 0,02 Cu, 0,3 Mn, 3,2 Mg, 0,01 Cr, 0,02 Ti
AA5182	579	578	0,06 Si, 0,2 Fe, 0,02 Cu, 0,3 Mn, 4,3 Mg, 0,01 Cr, 0,02 Ti
AA6111	600	520	0,6 Si, 0,22 Fe, 0,55 Cu, 0,2 Mn, 0,7 Mg, 0,07 Cr, 0,04 Ti
AA6451	595	532	0,8 Si, 0,22 Fe, 0,1 Cu, 0,08 Mn, 0,6 Mg, 0,04 Cr, 0,04 Ti
AA6013	581	546	0,7 Si, 0,22 Fe, 0,85 Cu, 0,3 Mn, 0,9 Mg, 0,03 Cr, 0,04 Ti
AA7075	518	533	0,1 Si, 0,2 Fe, 1,7 Cu, 0,07 Mn, 2,6 Mg, 0,04 Cr, 0,02 Ti, 5,9 Zn

Während Tabelle 1 einige Beispiele für gängige Legierungen der Serien 5xxx, 6xxx und 7xxx zeigt, können auch andere Legierungen der Serien 5xxx, 6xxx und 7xxx mit Bestandteilen (z. B. Legierungselementen) in unterschiedlichen Gewichtsprozenten vorhanden sein, wobei der Rest Aluminium und optional Spurenmengen (z. B. bei oder unter 0,15 %) von Verunreinigungen enthält. Daneben vorliegende Elemente, wie Kornfeinungszusätze und Desoxidationsmittel, oder andere Zusatzstoffe können vorliegen.
Die Legierungen AA6111 und AA6451 wurden nach den hier beschriebenen Verfahren hergestellt. Die Legierungen AA6111 und AA6451 wurden im Stranggussverfahren zu Brammen mit einer Dicke von 11 mm gegossen. Die Legierung AA6111 wurde außerdem einem Blitzhomogenisierungsverfahren unterzogen, das bei verschiedenen Temperaturen und für verschiedene Zeiten durchgeführt wurde, wie in Tabelle 2 dargestellt: Tabelle 2: Temperaturen und Zeiten der Blitzhomogenisierung

Probe Temperatur (°C) Zeit (Minuten) Abschrecken

A N/A N/A N/A

B 570 5 N/A

C 570 5 N/A

D 570 5 Wasserabschrecken auf 350 °C

E 400 1 N/A

F 380 0 N/A
28 ist ein Diagramm, das die lognormale Zahlendichteverteilung bzw. logarithmische Normalverteilung der Anzahl der Eisen (Fe)-Bestandteile pro Quadratmikrometer (µm²) in Abhängigkeit von der Partikelgröße für Legierungen zeigt, die nach den hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurden. Probe A war eine 6111-Legierung im Gusszustand, die nicht dem offengelegten Verfahren der Blitzhomogenisierung oder dem Warmwalzen unterzogen wurde. Probe B war eine stranggegossene 11-mm-Bramme aus AA6111, die der offengelegten Blitzhomogenisierung ohne weiteres Warmwalzen unterzogen wurde. Probe C war eine stranggegossene 11-mm-Bramme aus AA6111, die dem beschriebenen Verfahren der Blitzhomogenisierung unterzogen und auf eine 50 %ige Dickenreduzierung (d. h. 6,5 mm Dicke) warmgewalzt wurde. Probe D war eine stranggegossene 11 -mm-Bramme aus AA6111, die der beschriebenen Blitzhomogenisierung unterzogen, mit Wasser bei Raumtemperatur auf eine Temperatur von 350 °C abgeschreckt und auf eine 50 %ige Dickenreduzierung (d.h. 6,5 mm Dicke) warmgewalzt wurde. Probe E war eine stranggegossene 11-mm-Bramme aus AA6111, die einer optionalen Blitzhomogenisierung (siehe Tabelle 2) unterzogen und auf eine 50%ige Dickenreduzierung (d.h. 6,5 mm Dicke) warmgewalzt wurde. Probe F war eine stranggegossene 11-mm-Bramme aus AA6111, die einer optionalen Blitzhomogenisierung (siehe Tabelle 2) unterzogen und auf 50 %ige Dickenreduzierung (d. h. 6,5 mm Dicke) warmgewalzt wurde. Probe A (Bramme aus AA6111 im Gusszustand) zeigte ein breiten Signal, was auf eine breite Verteilung der Partikelgrößen und eine fehlende Verfeinerung der Fe-Bestandteile hinweist. Probe C (zu einer 11-mm-Bramme gegossenes AA6111, das der angegebenen Blitzhomogenisierung unterzogen und auf 50 %ige Reduktion warmgewalzt wurde) zeigte eine enge Verteilung der Teilchengrößen, was auf eine Verfeinerung der Fe-Bestandteilpartikel hinweist. Die Proben D und E (die einer optionalen Blitzhomogenisierung bei niedrigeren Temperaturen unterzogen wurden, 400 °C für Probe D und 380 °C für Probe E) zeigten breite Teilchengrößenverteilungen, was auf eine geringere Verfeinerung der Fe-Bestandteipartikel hinweist.
29 ist ein Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM) Aufnahmen, die Fe-Bestandteil-Partikel in AA6111-Legierungen nach der Verarbeitung gemäß den hier beschriebenen Verfahren zeigen. Die Tafeln bzw. Bleche A, B, C, D, E und F von 29 entsprechen den Proben A, B, C, D, E und F von 28. Tafel A zeigt große nadelartige Fe-Bestandteilteilpartikel 2401 in Probe A (siehe Tabelle 2). Tafel B zeigt eine Verfeinerung (d.h. ein Aufbrechen) der Fe-Bestandteilpartikel, nachdem die AA6111-Legierung der offengelegten Blitzhomogenisierung unterzogen wurde, ohne dass sie einem Warmwalzen unterzogen wurde (Probe B, Tabelle 2). Tafel C zeigt eine weitere Verfeinerung der Fe-Bestandteilpartikel in Probe C, wobei die stranggegossene 11 mm dicke Bramme aus AA6111-Legierung der offenbarten Blitzhomogenisierung unterzogen wurde und weiter einem Warmwalzen bis zu einer 50%igen Dickenreduzierung unterzogen wurde. Tafel C zeigt eine weitere Verfeinerung, wie durch die Anpassung der lognormalen Verteilung, die als Probe C in 28 dargestellt ist, belegt wird. Tafel D zeigt eine Verfeinerung der Fe-Bestandteilpartikel in Probe D, die der Verfeinerung in Probe C ähnlich ist, wobei die stranggegossene Bramme aus der Legierung AA6111 mit einer Dicke von 11 mm der offengelegten Blitzhomogenisierung unterzogen wurde und außerdem einer Wasserabschreckung auf 350 °C unterzogen wurde, bevor sie auf eine 50%ige Dickenreduzierung warmgewalzt wurde. Tafel E veranschaulicht die fehlende Verfeinerung der Fe-Bestandteilspartikel und der ungelösten Magnesiumsilicid (Mg₂Si)-Partikel, die in Probe E vorliegen, wobei die stranggegossene 11-mm-Bramme aus der Legierung AA6111 einer Blitzhomogenisierung bei 400 °C für 1 Minute unterzogen und dann auf eine 50 %ige Dickenreduzierung warmgewalzt wurde. Tafel F zeigt eine fehlende Verfeinerung der Fe-Bestandteilpartikel und ungelösten Magnesiumsilizid (Mg₂Si)-Partikel, die in Probe F vorliegen, wobei die 11-mm-Bramme aus AA6111-Legierung im Stranggussverfahren einer Blitzhomogenisierung bei 380 °C ohne Verweilzeit unterzogen und dann auf eine 50%ige Dickenreduzierung warmgewalzt wurde.
30 ist ein Diagramm, das eine lognormale Zahlendichteverteilung von Eisen (Fe)-Bestandteilpartikeln pro Quadratmikrometer (µm²) in Abhängigkeit von der Partikelgröße für Legierungen zeigt, die nach den hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurden. Probe C, Probe D und Probe E (siehe Tabelle 2) wurden nach dem Warmwalzen bis zu einer 50 %igen Dickenreduzierung einer zusätzlichen Homogenisierung unterzogen. Die zusätzlichen Homogenisierungsverfahren sind in Tabelle 3 zusammengefasst: Tabelle 3: Zusätzliche Homogenisierungsparameter

Versuchsbezeichnung Probe (Siehe Tabelle 2) Temperatur (°C) Zeit (h)

G C 530 2

H D 530 2

I E 530 2

J E 560 6

V C 300 1

W D 300 1

X E 300 1

Y E 560/530 0/1
Alle Proben, die der offenbarten Blitzhomogenisierung unterzogen und auf 50 %ige Reduzierung warmgewalzt wurden), gefolgt von einer zusätzlichen Homogenisierung bei verschiedenen Temperaturen, zeigten eine enge Verteilung der Teilchengrößen, was auf eine Verfeinerung der Fe-Bestandteilpartikel hinweist. Die Hochtemperatur-Blitzhomogenisierung (z.B. 570 °C, Probe C und Probe D (Versuche G, H, V und W)) zeigte weiterhin eine stärkere Verfeinerung der Fe-Bestandteilpartikel als die Niedertemperatur-Blitzhomogenisierung (z.B. 400 °C und darunter, Probe E (Versuche I, J, X und Y)).

31 ist ein Diagramm, das die lognormale Zahlendichteverteilung der Anzahl der Eisen(Fe)-Bestandteilpartikel pro Quadratmikrometer (µm²) in Abhängigkeit von der Partikelgröße für Legierungen zeigt, die nach den hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurden. Für jeden dieser Blitzhomogenisierungsversuche wurden 11 mm-Metallbänder auf 2 mm warmgewalzt. In einigen Fällen wurde ein anfängliches Warmwalzen (z. B. „Q1“-Reduzierung) mit einer Dickenreduzierung von 50 % durchgeführt, gefolgt von einer endgültigen Dickenreduzierung von 68 %, was zu einem 2 mm-Band. In einigen Fällen wurde ein anfängliches Warmwalzen mit einer Dickenreduzierung von 70 % durchgeführt, gefolgt von einer endgültigen Dickenreduzierung von 40 %, was zu einem 2 mm-Band führte. Weitere Homogenisierungs- und Warmwalzparameter sind in Tabelle 4 zusammengefasst: Tabelle 4: Zusätzliche Homogenisierungs- und Warmwalzparameter

Versuchsbezeichnung	Probe (Siehe Tabelle 2)	Temperatur (°C)	Zeit (h)	Anfängliches Warmwalzen
G	C	530	2	50%
H	D	530	2	50%
I	E	530	2	50%
J	E	560	6	50%
Z	C	530	1	70%
AA	D	530	1	70%
AB	C	560	6	70%
AC	D	560	6	70%
AD	E	530	1	70%
AE	E	560	6	70%

Alle Proben, die der offenbarten Blitzhomogenisierung unterzogen und zunächst auf mindestens 50 % Reduktion warmgewalzt wurden, gefolgt von weiterer Homogenisierung und Warmwalzen auf eine gewünschte Dicke (z.B. 2 mm), zeigten eine enge Verteilung der Teilchengrößen, was auf eine Verfeinerung der Fe-Bestandteilpartikel hinweist. Proben, die der offenbarten Blitzhomogenisierung unterzogen wurden (z. B. 570 °C für 5 Minuten, Probe C und Probe D, Versuche G, H, Z, AA, AB und AC), zeigten eine engere Verteilung der feinen Fe-Bestandteilpartikel als Proben, die einer Blitzhomogenisierung bei niedrigerer Temperatur unterzogen wurden (z. B. 400 °C, Probe E, Versuche I, J, AD und AE), was darauf hindeutet, dass eine weitere Homogenisierung nicht notwendig ist, wenn die offengelegte Hochtemperatur-Blitzhomogenisierung verwendet wird.

32 ist ein Diagramm, das die lognormale Zahlendichteverteilung der Partikelanzahl von Eisen (Fe)-Bestandteilpartikeln pro Quadratmikrometer (µm²) in Abhängigkeit von der Partikelgröße für Legierungen zeigt, die nach den hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurden. Probe F (siehe Tabelle 2) wurde einer zusätzlichen Homogenisierung und einem weiteren Warmwalzen bis zu einer Gesamtdickenreduzierung von 70 % unterzogen (d. h. Probe F wurde bis zu einer zusätzlichen Dickenreduzierung von 20 % warmgewalzt, verglichen mit einer AA6111-Legierung im Gusszustand (Probe A, siehe Tabelle 2), die als 11-mm-Bramme stranggegossen wurde. Die AA6111-Legierung im Gusszustand wurde nicht der offengelegten Blitzhomogenisierung unterzogen. Die AA6111-Legierung im Gusszustand wurde einer ähnlichen zusätzlichen Homogenisierung und einem Warmwalzen unterzogen wie Probe F. Die Parameter sind in Tabelle 5 zusammengefasst: Tabelle 5: Niedertemperatur-Blitzhomogenisierung versus keine Blitzhomogenisierung

Versuchsbezeichnung	Probe (Siehe Tabelle 2)	Temperatur (°C)	Zeit (h)	Anfängliches Warmwalzen
K	F	540	0	50%
L	F	540	2	50%
M	F	560	6	50%
N	A	540	0	50%
O	A	540	2	50%
P	A	560	6	50%
Q	F	540	2	70%
R	F	560	6	70%
S	A	540	2	70%
T	A	560	6	70%

Alle Proben, die der offenbarten Blitzhomogenisierung unterzogen und dann auf mindestens 50 % Reduktion warmgewalzt wurden, gefolgt von weiterer Homogenisierung und Warmwalzen auf eine gewünschte Dicke (z. B. 2 mm), zeigten eine enge Verteilung der Teilchengrößen, was auf eine Verfeinerung der Fe-Bestandteilpartikel hinweist. Proben, die nicht der beschriebenen Blitzhomogenisierung unterzogen wurden, wiesen eine geringere Verfeinerung der Fe-Bestandteilpartikel auf.
Die Legierung AA6451 wurde außerdem einer Blitzhomogenisierung bei verschiedenen Temperaturen und für verschiedene Zeiten unterzogen, wie in Tabelle 6 gezeigt: Tabelle 6: Blitzhomogenisierungstemperaturen und -zeiten

Probe Temperatur (°C) Zeit (Minuten) Abschrecken

AAA N/A N/A N/A

CCC 570 5 N/A

DDD 570 5 Wasserabschrecken auf 350 °C

EEE 400 1 N/A

FFF 380 0 N/A
33 ist ein Diagramm, das die lognormale Zahlendichteverteilung von Eisen (Fe)-Bestandteilpartikeln pro Quadratmikrometer (µm²) in Abhängigkeit von der Partikelgröße für Legierungen zeigt, die nach den hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurden. Probe AAA (gekennzeichnet durch eine durchgezogene blaue Linie) war eine AA6451 im Gusszustand, die nicht dem offengelegten Verfahren der Blitzhomogenisierung oder dem Warmwalzen unterzogen wurde. Probe CCC (gekennzeichnet durch eine kleine gestrichelte grüne Linie) war eine stranggegossene 11-mm-Bramme aus AA6451, die dem offenbarten Verfahren der Blitzhomogenisierung unterzogen und auf eine 50%ige Dickenreduzierung (d.h. 6,5 mm Dicke) warmgewalzt wurde. Probe DDD (gekennzeichnet durch eine gestrichelteinfach gepunktete violette Linie) war eine stranggegossene 11-mm-Bramme aus AA6451, die der beschriebenen Blitzhomogenisierung unterzogen, mit Wasser bei Raumtemperatur auf eine Temperatur von 350 °C abgeschreckt und auf eine 50 %ige Dickenreduzierung (d. h. 6,5 mm Dicke) warmgewalzt wurde. Probe EEE (gekennzeichnet durch eine gestrichelte und doppelt gepunktete schwarze Linie) war eine stranggegossene 11-mm-Bramme aus AA6451, die einer optionalen Blitzhomogenisierung (siehe Tabelle 2) unterzogen und auf eine 50 %ige Dickenreduzierung (d. h. 6,5 mm Dicke) warmgewalzt wurde. Probe FFF (gekennzeichnet durch eine durchgezogene orangefarbene Linie) war eine stranggegossene 11-mm-Bramme aus AA6451, die einer optionalen Blitzhomogenisierung (siehe Tabelle 2) unterzogen und durch Warmwalzen auf 50 % reduziert wurde (d. h. 6,5 mm Dicke). Probe AAA (AA6451-Bramme im Gusszustand) zeigte ein breites Signal, was auf eine breite Verteilung der Partikelgrößen und eine fehlende Verfeinerung der Fe-Bestandteile hinweist. Probe CCC (zu einer 11-mm-Bramme gegossenes AA6451, die der offengelegten Blitzhomogenisierung unterzogen und auf 50 % Reduktion warmgewalzt wurde) zeigte eine enge Verteilung der Teilchengrößen, was auf eine Verfeinerung der Fe-Bestandteilpartikel hinweist. Die Proben DDD und EEE (die einer optionalen Blitzhomogenisierung bei niedrigeren Temperaturen unterzogen wurden, 400 °C für Probe DDD und 380 °C für Probe EEE) zeigten breite Teilchengrößenverteilungen, was auf eine geringere Verfeinerung der Fe-Bestandteilpartikel hinweist.

34 ist ein Diagramm, das die lognormale Zahlendichteverteilung der Eisen (Fe)-Bestandteilpartikel pro Quadratmikrometer (µm²) in Abhängigkeit von der Partikelgröße für Legierungen zeigt, die nach den hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurden. Die Probe FFF (siehe Tabelle 2) wurde einer zusätzlichen Homogenisierung und einem weiteren Warmwalzen bis zu einer Gesamtdickenreduzierung von 70% unterzogen (d.h., die Probe FFF wurde zunächst mit einer zusätzlichen Dickenreduzierung von 20% warmgewalzt) und mit einer AA6451-Legierung im Gusszustand (Probe AAA, siehe Tabelle 2) im Strangguss mit einer Dicke von 11 mm verglichen. Die gießfertige AA6451-Legierung wurde nicht der offengelegten Blitzhomogenisierung unterzogen. Die AA6451-Legierung im Gusszustand wurde einer ähnlichen zusätzlichen Homogenisierung und einem Warmwalzen unterzogen wie Probe FFF, wobei die Parameter in Tabelle 7 zusammengefasst sind: Tabelle 7: Niedertemperatur-Blitzhomogenisierung versus keine Blitzhomogenisierung

Versuchsbezeichnung	Probe (Siehe Tabelle 2)	Temperatur (°C)	Zeit (h)	Anfängliches Warmwalzen
KK	FFF	540	0	50%
NN	AAA	540	0	50%
QQ	FFF	540	2	70%
RR	FFF	560	6	70%
SS	AAA	540	2	70%
TT	AAA	560	6	70%
UU	FFF	560	6	70%

Alle Proben (außer UU), die der offengelegten Blitzhomogenisierung unterzogen wurden und die bis zu einer Dickenreduzierung von mindestens 50 % warmgewalzt wurden, gefolgt von einer zusätzlichen Homogenisierung und einem Warmwalzen auf eine gewünschte Dicke (z.B. 2 mm), zeigten eine enge Verteilung der Teilchengrößen, was auf eine Verfeinerung der Fe-Bestandteilpartikel hinweist. Proben, die nicht der beschriebenen Blitzhomogenisierung unterzogen wurden, zeigten eine geringere Verfeinerung der Fe-Bestandteilpartikel. Die Probe UU wurde der beschriebenen Blitzhomogenisierung (z.B. 570 °C für 5 Minuten) unterzogen und sofort auf eine Dickenreduzierung von 70 % warmgewalzt und wies nach weiterer Homogenisierung und zusätzlichem 40 %igem Warmwalzen eine ausgezeichnete Verfeinerung der Fe-Bestandteilpartikel auf.
35, 36 und 37 sind mikroskopische Aufnahmen, die die Mikrostruktur einer AA6014-Aluminiumlegierung zeigen. 35 zeigt die Aluminiumlegierung AA6014, die zu einer Bramme mit einer Dicke von 19 mm stranggegossen, abgekühlt und gelagert, vorgewärmt und auf 11 mm Dicke warmgewalzt und weiter auf 6 mm Dicke warmgewalzt wurde, bezeichnet als „R1“. Das Vorwärmen erfolgte durch Erwärmen der abgekühlten Bramme unter zwei Bedingungen, entweder (i) Erwärmen auf 550 °C in 1 Minute oder (ii) Erwärmen auf 420 °C in 30 Sekunden. Die Walzrichtung wird durch den Pfeil 3001 angezeigt. 35 zeigt die Auswirkung auf die Korngröße und den Grad der Rekristallisation nach dem Warmwalzen. 36 zeigt die Aluminiumlegierung AA6014, die zu einer Bramme mit einer Dicke von 10 mm stranggegossen, abgekühlt und gelagert, vorgewärmt und auf 5,5 mm Dicke warmgewalzt wurde, bezeichnet als „R2“. Das Vorerwärmen erfolgte durch Erwärmen der abgekühlten Bramme unter zwei Bedingungen, entweder (i) Erwärmen auf 550 °C in 1 Minute oder (ii) Erwärmen auf 420 °C in 30 Sekunden. Die Walzrichtung wird durch den Pfeil 3101 angezeigt. 36 zeigt die Auswirkung auf die Korngröße und den Grad der Rekristallisation nach dem Warmwalzen. 37 zeigt die Aluminiumlegierung AA6014, die zu einer Bramme mit einer Dicke von 19 mm stranggegossen, abgekühlt und gelagert, auf 11 mm Dicke kaltgewalzt, vorgewärmt und auf 6 mm Dicke warmgewalzt wurde, bezeichnet als „R3“. Das Vorerwärmen erfolgte durch Erwärmen der abgekühlten Bramme unter zwei Bedingungen, entweder (i) Erwärmen auf 550 °C in 1 Minute oder (ii) Erwärmen auf 420 °C in 30 Sekunden. Die Walzrichtung wird durch den Pfeil 3201 angezeigt. 37 zeigt die Auswirkung auf die Korngröße und den Grad der Rekristallisation nach dem Warmwalzen.
38 ist ein Diagramm, das die Auswirkungen des Vorerwärmens bzw. Vorwärmens auf die Umformbarkeit der Aluminiumlegierung AA6014 zeigt. Die Aluminiumlegierung AA6014 wurde den Erwärmungs- und Walzverfahren unterzogen, wie oben für 30 - 32, jeweils als „R1, R2 und R3“ bezeichnet, beschrieben. Das Vorerwärmen der AA6014-Aluminiumlegierung bei einer Temperatur von 550 °C für 1 Minute (bezeichnet als „HO1“, linkes Histogramm in jeder Gruppe) lieferte eine Aluminiumlegierung mit ausgezeichneten Umformeigenschaften, angezeigt durch innere Biegewinkel von weniger als 20°. Das Vorerwärmen der Aluminiumlegierung AA6014 bei einer Temperatur von 420 °C für 1 Minute (bezeichnet als „HO2“, rechtes Histogramm in jeder Gruppe) lieferte eine Aluminiumlegierung mit einer sehr geringen Umformbarkeit, angezeigt durch relativ hohe innere Biegewinkel (z.B. über 20°). Alle Proben wurden nach dem Warmwalzen mit Wasser abgeschreckt (als „WQ“ bezeichnet) und vor dem Biegetest um 10% vorgedehnt.
39 ist ein Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM) Aufnahmen, die Fe-Bestandteilpartikel in einem 11,3 mm dicken Abschnitt des Metalls AA6111 zeigen. Die Tafeln α1, α2, α3, α5 und α6 zeigen Metall, das mit einer Stranggussvorrichtung gegossen wurde, wie z. B. der Bandstranggießanlage 2208 des Warmband-Strangguss-Systems 2200 von 22. Tafel α1 zeigt das Metall im Gusszustand, mit großen nadelartigen Fe-Bestandteilpartikeln. Tafel α4 zeigt ein äquivalentes Metallteil aus einem direkten Kokillengusssystem, mit sehr großen Fe-Bestandteilpartikeln. Die Tafeln α2, α3, α5 und α6 wurden alle nach dem Gießen in einem Durchwärmofen (z. B. Durchwärmofen 2217 in 22) für 2 Minuten bei Metallspitzentemperaturen von 540 °C, 550 °C, 560 °C bzw. 570 °C erwärmt. Kleinere Fe-Bestandteile sind in jeder der Tafeln α2, α3, α5 und α6 zu sehen, mit den kleinsten in Platte α6. Außerdem ist fast keine Sphäroidisierung in allen Tafeln außer in Tafel α6 zu sehen.
40 ist ein Diagramm, das den äquivalenten Kreisdurchmesser (ECD) für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 39 gezeigt und beschrieben wurden. Der Graph von 40 basiert auf einer lognormalen Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion. Der äquivalente Kreisdurchmesser, wie er hier verwendet wird, kann durch Messen der Fläche eines Partikels (z. B. eines Fe-Bestandteilpartikels) und Bestimmen des Durchmessers eines Kreises, der die gleiche Gesamtfläche haben würde, berechnet werden. Mit anderen Worten: ECD=2√(Fläche/π).
41 ist ein Diagramm, das die Aspektverhältnisse für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 39 gezeigt und beschrieben wurden. Das Diagramm von 41 basiert auf einer lognormalen Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion. Das Aspektverhältnis kann bestimmt werden, indem die Länge eines Partikels in einer ersten Richtung durch die Breite des Partikels in einer senkrechten Richtung dividiert wird. Das Aspektverhältnis kann ein Indikator für das Ausmaß der Sphäroidisierung sein, die das Partikel erfahren hat.
42 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilspartikel in den Metallteilen zeigt, die unter Bezugnahme auf 39 gezeigt und beschrieben werden.
43 ist ein Diagramm, das den Median und die Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 39 gezeigt und beschrieben wurden.
39-43 zeigen, dass kleinere Fe-Bestandteile durch Blitzhomogenisierung eines Metallstranggussgegenstands erhalten werden können, insbesondere bei Temperaturen bei oder um 570 °C. Weiterhin scheinen höhere Metallspitzentemperaturen während der Blitzhomogenisierung feinere Partikel zu zeigen. Schließlich zeigt sich eine erhebliche Sphäroidisierung (z. B. ein kleineres Aspektverhältnis), wenn Metallspitzentemperaturen bei oder um 570 °C erreicht werden, während bei niedrigeren Temperaturen fast keine Sphäroidisierung auftritt.
44 ist ein Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM) Aufnahmen, die Fe-Bestandteilpartikel in einem 11,3 mm dicken Abschnitt von AA6111 Metall zeigen. Die Tafeln α7, α8, α9 und α11 zeigen Metall, das mit einer Stranggussvorrichtung gegossen wurde, wie z. B. der Bandstranggießanlage 2208 des Warmband-Strangguss-Systems 2200 von 22. Tafel α7 zeigt das Metall im Gusszustand, mit großen nadelartigen Fe-Bestandteilpartikel. Tafel α10 zeigt ein äquivalentes Metallteil aus einem direkten Kokillengusssystem, mit sehr großen Fe-Bestandteilpartikeln. Tafel α11 zeigt ein äquivalentes Metallteil aus einem direkten Kokillengusssystem, nachdem es einer 2-minütigen Homogenisierung bei einer Spitzenmetalltemperatur von 570 °C unterzogen wurde. Die Tafeln α8, α9 und α12 wurden alle nach dem Gießen in einem Durchwärmofen (z. B. Durchwärmofen 2217 in 22) für 1 Minute, 2 Minuten bzw. 3 Minuten auf eine Metallspitzentemperatur von 570 °C erwärmt. Kleinere Fe-Bestandteile sind in jedem der Tafeln α8, α9 und α11 zu sehen, wobei die kleinsten in Tafel α11 zu sehen ist. Längere Durchwärmzeiten zeigten eine stärkere Sphäroidisierung, wobei eine wünschenswerte Sphäroidisierung mit 2 und 3 Minuten erreicht wurde. Eine 2-minütige Durchwärmzeit für einen Kokillenguss-Barren zeigte keine merkliche Veränderung der Mikrostruktur.
45 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen zeigt, die unter Bezugnahme auf 44 gezeigt und beschrieben wurden.
46 ist ein Diagramm, das den Median und die Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 44 gezeigt und beschrieben wurden.
45 und 46 zeigen, dass kleinere Fe-Bestandteile durch Blitzhomogenisierung eines Metallstranggussgegenstands hergestellt werden können, insbesondere bei Temperaturen bei oder um 570 °C, mit Durchwärmzeiten von mindestens von oder etwa 1 oder 2 Minuten.
47 ist ein Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM) Aufnahmen, die Fe-Bestandteilpartikel in einem 11,3 mm dicken Abschnitt von AA6111 - Metall zeigen. Tafel α13 zeigt Metall, das mit einer Stranggussvorrichtung gegossen wurde, wie z. B. der Bandstranggießanlage 2208 des Warmband-Stranggusssystems 2200 von 22, das einer Blitzhomogenisierung bei 565 °C für 5 Minuten unterzogen wurde (z. B. unter Verwendung des Durchwärmungsofens 2217 von 22), und dann keinem Warmwalzen unterzogen wurde. Die Tafeln α14, α15, α16, α17, α18 und α19 zeigen Metall, das mit einer Stranggussvorrichtung, wie z. B. der Bandstranggießanlage 2208 des Warmband-Stranggusssystems 2200 von 22, gegossen, 5 Minuten lang einer Blitzhomogenisierung bei 565 °C (z.B. unter Verwendung des Durchwärmungsofens 2217 von 22) unterzogen und dann mit Dickenabnahmen von 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 % bzw. 70 % warmgewalzt wurde (z. B. unter Verwendung des Walzgerüsts 2284 von 22). Kleinere Fe-Bestandteile werden nach der Blitzhomogenisierung, gefolgt von einer höheren Warmreduzierung, gezeigt, obwohl ein Plateau zu existieren scheint, nach welchem eine höhere Dickenreduzierung einen geringeren Nutzen bringt.
48 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen zeigt, die unter Bezug auf 47 gezeigt und beschrieben wurden.
49 ist ein Diagramm, das den Median und die Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 47 gezeigt und beschrieben wurden.
48 und 49 zeigen, dass kleinere Fe-Bestandteile durch Blitzhomogenisierung eines stranggegossenen Metallgegenstands mit anschließendem Warmwalzen erzeugt werden können, insbesondere bei Dickenreduzierungen von mindestens 40 % bis etwa 70 %. Eine höhere Warmwalzreduzierung zeigt einen stärkeren Aufbruch der Fe-Bestandteilpartikel, obwohl eine Warmwalzreduzierung von 50 % - 70 % ein relativ ähnliches Ausmaß an Aufbrechen zu bieten scheint.
50 ist ein Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM) Aufnahmen, die Fe-Bestandteilpartikel in Abschnitten von AA6111-Metall zeigen, nachdem sie verschiedene Verarbeitungswege durchlaufen haben, um ein 3,7 - 6 mm dickes Band zu erhalten. Tafel α20 zeigt ein Kokillengussmetall, das auf ca. 3,7 - 6 mm Dicke nachgewalzt wurde. Die Tafeln α21, α22, α23, α24, α25 und α26 zeigen Metall, das mit einer Stranggussvorrichtung, wie z.B. der Bandstranggießanlage 2208 des Heißband-Stranggusssystems 2200 von 22, gegossen und in gewissem Umfang warmgewalzt wurde (z. B. mit dem Walzgerüst 2284 von 22). Die Tafeln a21, α22 und α23 wurden keiner Blitzhomogenisierung unterzogen, während die Tafeln α24, α25 und α26 einer Blitzhomogenisierung unterzogen wurden. Die Tafeln α21 und α24 wurden einer 45%igen Dickenreduzierung unterzogen, die Tafeln α22 und α25 wurden einer 45%igen Dickenreduzierung und einer Wiedererwärmung auf 530 °C für 2 Stunden unterzogen und die Tafeln α23 und α26 wurden einer 60%igen Dickenreduzierung unterzogen. Kleinere Fe-Bestandteilpartikel wurden nach der Blitzhomogenisierung und anschließender höherer Warmwalzreduzierung gesehen. Zusätzlich schien das Wiedererwärmen nach dem Warmwalzen die Sphäroidisierung zu fördern.
51 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen zeigt, die unter Bezug auf 50 gezeigt und beschrieben wurden.
52 ist ein Diagramm, das den Median und die Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 50 gezeigt und beschrieben wurden.
51 und 52 zeigen, dass kleinere Fe-Bestandteile durch Blitzhomogenisierung eines Metallstranggussgegenstands mit anschließendem Warmwalzen erreicht werden können, insbesondere gegenüber dem Warmwalzen ohne Blitzhomogenisierung. Zusätzlich scheint das Wiedererwärmen nach dem Warmwalzen die Sphäroidisierung zu verbessern.
53 ist ein Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM) Aufnahmen, die Fe-Bestandteilspartikel in Bereichen von AA6111-Metall zeigen, nachdem sie verschiedene Verarbeitungswege durchlaufen haben, um ein Band mit einer Dicke von 2,0 mm zu erhalten. Tafel α27 zeigt ein Kokillengussmetall, das auf eine Enddicke von 2,0 mm heruntergewalzt wurde. Die Tafeln α28, α29, α30, α31, α32, α33 und α34 zeigen Metall, das mit einer Stranggussvorrichtung gegossen wurde, wie z. B. der Bandstranggießanlage 2208 des Warmband-Strangguss-Systems 2200 von 22. Tafel α31 wurde stranggegossen und anschließend auf eine Enddicke von 2,0 mm kaltgewalzt. Die Tafeln α28, α29, α30, α32, α33 und α34 wurden in gewissem Umfang warmgewalzt (z. B. unter Verwendung des Walzgerüsts 2284 von 22). Die Tafeln α28, α29 und α30 wurden keiner Blitzhomogenisierung unterzogen, während die Tafeln α32, α33 und α34 einer Blitzhomogenisierung unterzogen wurden. Die Tafeln α28 und α32 wurden einer 45%igen Dickenreduzierung durch Warmwalzen unterzogen, gefolgt von Kaltwalzen auf eine Enddicke von 2,0 mm. Die Tafeln α29 und α33 wurden einer 45%igen Dickenreduzierung durch Warmwalzen unterzogen, 2 Stunden lang auf 530 °C erwärmt und dann auf eine Enddicke von 2,0 mm warmgewalzt. Die Tafeln α30 und α34 wurden einer Dickenreduzierung von 60 % durch Warmwalzen unterzogen, gefolgt von Kaltwalzen auf eine Enddicke von 2,0 mm.
54 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen zeigt, die unter Bezugnahme auf 53 gezeigt und beschrieben wurden.
55 ist ein Diagramm, das den Median und die Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 53 gezeigt und beschrieben wurden.
54 und 55 zeigen, dass kleinere Fe-Bestandteile durch Blitzhomogenisierung eines stranggegossenen Metallgegenstands mit anschließendem Warmwalzen und Wiedererwärmen erzeugt werden können, insbesondere im Vergleich zu nur Warmwalzen und Kaltwalzen. Das Wiedererwärmen nach dem Warmwalzen zeigte eine verbesserte Sphäroidisierung der Fe-Bestandteilpartikel. Während das Kaltwalzen nach dem Stranggießen zwar einen gewissen Grad des Aufbrechens der Fe-Bestandteilpartikel zeigte, erreichte es nicht die gewünschte Sphäroidisierung.
Zusätzlich wurden an den Proben aus 53 Biegeversuche gemäß der Spezifikation 238-100 des Verbandes der Automobilindustrie (VDA) zur Durchführung von Biegeversuchen und der Spezifikation 232-200 zur Normalisierung der Versuche auf 2,0 mm durchgeführt. Die Proben der Tafeln α27, α28, α29, α30, α31, α32, α33 und α34 erreichten Alpha-(Außen-)Biegewinkel von 80°, 79°, 75°, 67°, 66°, 96°, 102° bzw. 95°.
56 ist ein Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM) Aufnahmen, die Fe-Bestandteilpartikel in Bereichen des Metalls AA6111 zeigen, nachdem sie verschiedene Verarbeitungswege durchlaufen haben, um ein Band mit einer Dicke von 2,0 mm zu erhalten. Die Tafeln α35, α36, α37 und α38 zeigen Metall, das mit einer Stranggussvorrichtung, wie z. B. der Bandstranggießanlage 2208 des Warmband-Stranggusssystems 2200 von 22, gegossen, blitzhomogenisiert (z. B. unter Verwendung des Durchwärmungsofens 2217 von 22) und warmgewalzt (z. B. unter Verwendung des Walzgerüsts 2284 von 22) wurde, wobei die Dicke um 45 % reduziert wurde. Die Tafeln α35, α36 und α37 wurden anschließend 2 Stunden lang bei einer Temperatur von 530 °C wiedererwärmt, während die Tafel α38 sofort auf eine Enddicke von 2,0 mm kaltgewalzt wurde. Nach dem Wiedererwärmen wurde die Tafel α35 auf eine Enddicke von 2,0 mm warmgewalzt. Nach dem Wiedererwärmen wurde die Tafel α36 erneut mit einer 50 %igen Dickenreduzierung warmgewalzt, dann abgeschreckt und auf eine Enddicke von 2,0 mm kaltgewalzt. Nach dem Wiedererwärmen wurde die Tafel α37 abgeschreckt und auf eine Enddicke von 2,0 mm kaltgewalzt.
57 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteile in den Metallteilen zeigt, die unter Bezugnahme auf 56 gezeigt und beschrieben wurden.
58 ist ein Diagramm, das den Median und die Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 56 gezeigt und beschrieben wurden.
57 und 58 zeigen, dass kleinere Fe-Bestandteile durch Blitzhomogenisierung eines stranggegossenen Metallteils, gefolgt von Warmwalzen und Wiedererwärmen, erreicht werden können, insbesondere im Vergleich zu nur Warmwalzen und Kaltwalzen. Das Wiedererwärmen nach dem Warmwalzen zeigte eine verbesserte Sphäroidisierung der Fe-Bestandteilpartikel. Während das Kaltwalzen nach dem Stranggießen zwar einen gewissen Grad des Aufbrechens der Fe-Bestandteilpartikel zeigte, erreichte es nicht die gewünschte Sphäroidisierung.
Zusätzlich wurden an den Proben aus 56 Biegeversuche gemäß der Spezifikation 238-100 des Deutschen Verbandes der Automobilindustrie (VDA) zur Durchführung von Biegeversuchen und der Spezifikation 232-200 zur Normalisierung der Versuche auf 2,0 mm durchgeführt. Die Proben aus den Tafeln α36, α37 und α38 erreichten Alpha (Außen)-Biegewinkel von 96°, 95°, 104° bzw. 93°.
59 ist ein Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM)-Bildern, die Fe-Bestandteilpartikel in Bereichen von AA6451-Metall zeigen, nachdem sie verschiedene Verarbeitungswege durchlaufen haben, um ein 3,7 - 6 mm dickes Band zu erhalten. Tafel β1 zeigt ein Kokillengussmetall, das auf etwa 3,7 - 6 mm Dicke nachgewalzt wurde. Die Tafeln β2, β3, β4, β5, β6, β7 und β8 zeigen Metall, das mit einer Stranggussvorrichtung gegossen wurde, wie z. B. der Bandstranggießanlage 2208 des Warmband-Strangguss-Systems 2200 von 22. Tafel β2 zeigt ein 6-mm-Band im Gusszustand. Die Tafeln β2, β3, β4, β6, β7 und β8 wurden in gewissem Umfang warmgewalzt (z. B. mit dem Walzgerüst 2284 von 22). Die Tafeln β2, β3 und β4 wurden keiner Blitzhomogenisierung unterzogen, während die Tafeln β6, β7 und β8 einer Blitzhomogenisierung unterzogen wurden. Die Tafeln β2 und β6 wurden einer 45%igen Dickenreduzierung ohne Nacherwärmung unterzogen.
Die Tafeln β3 und β6 wurden einer Dickenreduzierung von 45 % unterzogen und 2 Stunden lang auf 530 °C nacherwärmt. Die Tafeln β4 und β8 wurden einer Dickenreduzierung von 60 % ohne Wiedererwärmung unterzogen. Kleinere Fe-Bestandteilpartikel wurden nach der Blitzhomogenisierung mit anschließender höherer Warmwalzreduzierung beobachtet. Zusätzlich schien das Wiedererwärmen nach dem Warmwalzen die Sphäroidisierung zu fördern. Bemerkenswert ist, dass der dunkle Fleck, der in Tafel β3 zu sehen ist, bei weiteren Tests als Anomalie erkannt wurde.
60 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen zeigt, die unter Bezugnahme auf 59 gezeigt und beschrieben wurden.
61 ist ein Diagramm, das den Median und die Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 59 gezeigt und beschrieben wurden.
60 und 61 zeigen, dass kleinere Fe-Bestandteile durch Blitzhomogenisierung eines Metallstranggussgegenstands mit anschließendem Warmwalzen erreicht werden können, insbesondere gegenüber dem Warmwalzen ohne Blitzhomogenisierung. Zusätzlich scheint das Wiedererwärmen nach dem Warmwalzen die Sphäroidisierung zu verbessern.
62 ist ein Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM)-Bildern, die Fe-Bestandteilpartikel in Bereichen von AA6451-Metall zeigen, nachdem sie verschiedene Verarbeitungswege durchlaufen haben, um ein 2,0 mm dickes Band zu erhalten. Tafel β9 zeigt ein Kokillengussmetall, das auf eine Enddicke von 2,0 mm heruntergewalzt wurde. Die Tafeln β10, β11, β12, β13, β14, β15 und β16 zeigen Metall, das mit einer Stranggussvorrichtung gegossen wurde, wie z. B. der Bandstranggießanlage 2208 des Warmband-Strangguss-Systems 2200 von 22. Tafel β13 wurde stranggegossen und anschließend auf eine Enddicke von 2,0 mm kaltgewalzt. Die Tafeln β10, β11, β12, β14, β15 und β16 wurden in gewissem Umfang warmgewalzt (z. B. mit dem Walzgerüst 2284 von 22). Die Tafeln β10, β11 und β12 wurden keiner Blitzhomogenisierung unterzogen, während die Tafeln β14, β15 und β16 einer Blitzhomogenisierung unterzogen wurden. Die Tafeln β10 und β14 wurden einer 45%igen Dickenreduzierung durch Warmwalzen unterzogen, gefolgt von einem Kaltwalzen auf eine Enddicke von 2,0 mm. Die Tafeln β11 und β15 wurden einer 45%igen Dickenreduzierung durch Warmwalzen unterzogen, anschließend 2 Stunden lang auf oder etwa 530 °C erwärmt und dann auf eine Enddicke von 2,0 mm warmgewalzt. Die Tafeln β12 und β16 wurden einer Dickenreduzierung von 60 % durch Warmwalzen unterzogen, gefolgt von einem Kaltwalzen auf eine Enddicke von 2,0 mm.
63 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen zeigt, die unter Bezugnahme auf 62 gezeigt und beschrieben wurden.
64 ist ein Diagramm, das den Median und die Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 62 gezeigt und beschrieben wurden.
63 und 64 zeigen, dass kleinere Fe-Bestandteile durch Blitzhomogenisierung eines stranggegossenen Metallgegenstans mit anschließendem Warmwalzen und Wiedererwärmen erreicht werden können, insbesondere im Vergleich zu nur Warmwalzen und Kaltwalzen. Das Wiedererwärmen nach dem Warmwalzen zeigte eine verbesserte Sphäroidisierung der Fe-Bestandteilpartikel. Während das Kaltwalzen nach dem Stranggießen zwar einen gewissen Grad des Aufbrechens der Fe-Bestandteilpartikel zeigte, erreichte es nicht die gewünschte Sphäroidisierung.
Zusätzlich wurden an den Proben aus 62 Biegeversuche gemäß der Spezifikation 238-100 des Verbandes der Deutschen Automobilindustrie (VDA) zur Durchführung von Biegeversuchen und der Spezifikation 232-200 zur Normalisierung der Versuche auf 2,0 mm durchgeführt. Die Proben der Tafeln β9, β10, β11, β12, β13, β14, β15 und β16 erreichten Alpha-(Außen-)Biegewinkel von 70°, 67°, 88°, 75°, 65°, 75°, 80° bzw. 81°.
65 ist ein Satz rasterelektronenmikroskopischer (REM) und optischer Mikrobilder, die das Schmelzen von Mg₂Si und die Fehlstellenbildung in Bereichen des Metalls AA6451 zeigen, das gegossen und kaltgewalzt wurde, um ein Band mit einer Dicke von 2,0 mm zu erhalten. Die Tafeln β17, β18, β21 und β22 sind REM-Mikrobilder, während die Tafeln β19, β20, β23 und β24 optische Mikrobilderbilder sind. Jede der Proben wurde stranggegossen und anschließend kaltgewalzt, ohne die Verfahren der vorliegenden Offenbarung zu durchlaufen. Die Tafeln β17, β18, β19 und β20 basieren auf Metall im F-Zustand (z.B. ohne Lösungsglühen), während die Tafeln β21, β22, β23 und β24 auf Metall im T4-Zustand (z.B. mit zusätzlicher Lösungsglühung) basieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die lösungsgeglühten kaltgewalzten Proben zahlreiche Fehlstellen aufweisen, was zumindest teilweise auf das Vorhandensein von grobem Mg₂Si im Gusszustand im F-Härtegrad zurückzuführen sein kann. Somit ist es offensichtlich, dass Verbesserungen der intermetallischen Mikrostruktur vorteilhaft sein können, um ein gewünschtes Produkt im T4-Härtegrad zu erhalten.
66 ist ein Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM) Bildern, die Fe-Bestandteilpartikel in Bereichen von AA6451-Metall zeigen, nachdem sie verschiedene Verarbeitungswege durchlaufen haben, um ein 2,0 mm dickes Band zu erhalten. Die Tafeln β25, β26, β27 und β28 zeigen Metall, das mit einer Stranggussvorrichtung, wie z. B. der Bandstranggießanlage 2208 des Warmband-Stranggusssystems 2200 von 22, gegossen und anschließend einer 45%igen Dickenreduzierung durch Warmwalzen unterzogen wurde (z. B. mit dem Walzgerüst 2284 von 22). Die Tafel β25 wurde dann 2 Stunden lang bei 530 °C nacherwärmt und anschließend auf die endgültige Dicke warmgewalzt. Tafel β26 wurde dann 2 Stunden lang bei 530 °C nacherwärmt, gefolgt von einer zusätzlichen Dickenreduzierung von 50 % durch Warmwalzen, gefolgt von einer Wasserabschreckung und anschließendem Kaltwalzen auf die endgültige Dicke. Tafel β27 wurde dann 2 Stunden lang bei 530 °C nacherwärmt und anschließend mit Wasser abgeschreckt und auf die endgültige Dicke kaltgewalzt. Tafel β28 wurde anschließend kaltgewalzt. Die am meisten verbesserte Sphäroidisierung der Fe-Bestandteile bei der Enddicke wurde gefunden, wenn das Metallband blitzhomogenisiert, heiß- oder warmgewalzt, dann vorerwärmt und anschließend wasserabgeschreckt wurde, bevor es auf die Enddicke kaltgewalzt wurde.
67 ist ein Diagramm, das Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen zeigt, die unter Bezugnahme auf 66 gezeigt und beschrieben wurden.
68 ist ein Diagramm, das den Median und die Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 66 gezeigt und beschrieben wurden.
67 und 68 zeigen, dass kleinere Fe-Bestandteile durch Blitzhomogenisierung eines Metallstranggussgegenstands mit anschließendem Warmwalzen und Wiedererwärmen erreicht werden können, insbesondere in Kombination mit anschließendem Wasserabschrecken und Kaltwalzen auf Enddicke. Es wurde festgestellt, dass die Homogenisierung (z.B. Wiedererwärmung) die Sphäroidisierung begünstigen kann und dass das Abschrecken nach der Homogenisierung die Partikelverteilung begünstigen kann.
Zusätzlich wurden an den Proben aus 66 Biegeversuche gemäß der Spezifikation 238-100 des Deutschen Verbandes der Automobilindustrie (VDA) zur Durchführung von Biegeversuchen und der Spezifikation 232-200 zur Normierung der Versuche auf 2,0 mm durchgeführt. Die Proben der Tafeln β25, β26, β27 und β28 erreichten Alpha-(Außen-)Biegewinkel von 75°, 67°, 78° bzw. 71°.
69 ist ein Satz von rasterelektronenmikroskopischen (REM) Bildern, die Fe-Bestandteilpartikel in Bereichen von AA5754-Metall zeigen. Tafel γ4 zeigt Metall, das direkt im Kokillengussverfahren gegossen und auf die endgültige Dicke reduziert wurde. Die Tafeln γ1, γ2, γ3, γ5 und γ6 zeigen Metall, das mit einer Stranggussvorrichtung, wie z. B. der Bandstranggießanlage 2208 des Warmband-Stranggusssystems 2200 von 22, gegossen und mit verschiedenen Dickenreduzierungen warmgewalzt wurde (z. B. mit dem Walzgerüst 2284 von 22). Die Tafeln γ1, γ2, γ5 und γ6 wurden vor dem Warmwalzen keiner Blitzhomogenisierung unterzogen, während die Tafeln γ3 und γ7 vor dem Warmwalzen einer Blitzhomogenisierung unterzogen wurden. afel γ1 wurde zu 50 % auf die Enddicke warmgewalzt. Tafel γ2 wurde zu 70 % bis zur Enddicke warmgewalzt. Tafel γ3 wurde zu 70 % bis zur Enddicke warmgewalzt. Tafel γ5 wurde zu 50 % warmgewalzt und dann zusätzlich auf Enddicke kaltgewalzt. Tafel γ6 wurde zu 70 % warmgewalzt und dann zusätzlich kaltgewalzt bis zur Enddicke. Tafel γ7 wurde zu 70 % warmgewalzt und dann zusätzlich kaltgewalzt bis zur Enddicke. Es wurde festgestellt, dass das beste Aufbrechen und/oder Sphäroidisierung der Fe-Bestandteilpartikel beobachtet wurde, wenn das Metallband stranggegossen, blitzhomogenisiert und dann warmgewalzt wurde.
70 ist ein Diagramm, das die Median- und Verteilungsdaten für den äquivalenten Kreisdurchmesser für Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 69 gezeigt und beschrieben wurden.
71 ist ein Diagramm, das den Median und die Verteilungsdaten für das Aspektverhältnis der Fe-Bestandteilpartikel in den Metallteilen darstellt, die unter Bezugnahme auf 69 gezeigt und beschrieben wurden.
70 und 71 zeigen, dass kleinere Fe-Bestandteile durch Blitzhomogenisierung eines Metallstranggussgegenstands mit anschließendem Warmwalzen erreicht werden können, insbesondere im Vergleich zum Warmwalzen ohne Blitzhomogenisierung.
Zusätzlich wurden an ausgewählten Proben aus 69 Biegeversuche nach der Spezifikation 238-100 des Deutschen Verbandes der Automobilindustrie (VDA) zur Durchführung von Biegeversuchen und der Spezifikation 232-200 zur Normalisierung der Versuche auf 2,0 mm durchgeführt. Die Proben aus den Tafeln γ5 und γ7 erreichten Alpha-(Außen-)Biegewinkel von 160° bzw. 171°.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen, einschließlich der abgebildeten Ausführungsformen, dient nur der Veranschaulichung und Beschreibung und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder Beschränkung auf die genauen offengelegten Formen. Zahlreiche Modifikationen, Anpassungen und Verwendungen davon werden für den Fachmann offensichtlich sein.
Im Folgenden ist jede Bezugnahme auf eine Reihe von Beispielen als eine Bezugnahme auf jedes dieser Beispiele disjunkt zu verstehen (z. B. ist „Beispiele 1-4“ als „Beispiele 1, 2, 3 oder 4“ zu verstehen).
Beispiel 1 ist ein System zum Gießen und Verarbeiten von Metall, umfassend: eine Stranggießvorrichtung zum Gießen eines Metallbandes mit einer ersten Geschwindigkeit; und ein Warmwalzgerüst, das mit einer zweiten Geschwindigkeit arbeitet, die von der ersten Geschwindigkeit entkoppelt ist.
Beispiel 2 ist das System von Beispiel 1, das ferner umfasst: eine Aufwickelvorrichtung, die betriebsmäßig mit der Stranggussvorrichtung gekoppelt ist, um das Metallband zu einem Zwischencoil aufzuwickeln; und eine Abwickelvorrichtung zur Aufnahme des Zwischencoils, die betriebsmäßig mit dem Warmwalzgerüst gekoppelt ist, um das Metallband einem Stich des Warmwalzgerüsts zuzuführen.
Beispiel 3 ist das System von Beispiel 2, das außerdem eine Vorerwärmungsvorrichtung zur Aufnahme des Zwischencoils umfasst.
Beispiel 4 ist das System der Beispiele 2 oder 3, das ferner ein Lagersystem zum Lagern des Zwischencoils in einer vertikalen Ausrichtung umfasst.
Beispiel 5 ist das System der Beispiele 2 bis 4, das ferner ein Lagersystem zum Lagern des Zwischencoils umfasst, wobei das Lagersystem einen Motor zum Drehen des Zwischencoils enthält.
Beispiel 6 ist das System aus den Beispielen 1-5, das ferner umfasst: eine Wärmequelle, die stromabwärts des Warmwalzgerüsts angeordnet ist; und ein Abschrecksystem, das unmittelbar stromabwärts der Wärmequelle angeordnet ist.
Beispiel 7 ist das System aus den Beispielen 1-6, das ferner umfasst: eine Vorerwärmungsquelle, die stromaufwärts des Warmwalzgerüstes angeordnet ist; und ein Abschrecksystem, das zwischen der Vorerwärmungsquelle und dem Warmwalzgerüst angeordnet ist.
Beispiel 8 ist das System der Beispiele 1 oder 6-7, das ferner einen Akkumulator umfasst, der betriebsmäßig zwischen der Stranggussvorrichtung und dem Warmwalzgerüst angeordnet ist, um eine Differenz zwischen der ersten Geschwindigkeit und der zweiten Geschwindigkeit auszugleichen.
Beispiel 9 ist das System der Beispiele 1-8, das außerdem eine Abschreckvorrichtung nach dem Gießen umfasst, die unmittelbar stromabwärts der Stranggussvorrichtung angeordnet ist.
Beispiel 10 ist das System aus den Beispielen 1-9, wobei die Stranggießvorrichtung eine Bandgießvorrichtung ist.
Beispiel 11 ist ein Metallgieß- und -verarbeitungssystem, umfassend: eine Bandstranggießvorrichtung zum Gießen eines Metallbandes; eine der Stranggießvorrichtung zugeordnete Aufwickelvorrichtung zum Aufwickeln des Metallbandes zu einem Zwischencoil; und eine Abwickelvorrichtung zur Aufnahme des Zwischencoils, wobei die Abwickelvorrichtung betriebsmäßig mit mindestens einem Warmwalzgerüst gekoppelt ist, um eine Dicke des Metallbandes auf eine gewünschte Dicke zu reduzieren.
Beispiel 12 ist das System von Beispiel 11, das ferner eine Vorerwärmungsvorrichtung zur Aufnahme des Zwischencoils umfasst.
Beispiel 13 ist das System der Beispiele 11 oder 12, das ferner ein Lagersystem zum Lagern des Zwischencoils in einer vertikalen Ausrichtung umfasst.
Beispiel 14 ist das System der Beispiele 11 bis 13, das ferner ein Lagersystem zum Lagern des Zwischencoils umfasst, wobei das Lagersystem einen Motor zum Drehen des Zwischencoils umfasst.
Beispiel 15 ist das System der Beispiele 11-14, das ferner umfasst: eine Wärmequelle, die stromabwärts des Warmwalzgerüsts angeordnet ist; und ein Abschrecksystem, das unmittelbar stromabwärts der Wärmequelle angeordnet ist.
Beispiel 16 ist das System aus den Beispielen 11-15, das ferner umfasst: eine Vorerwärmungsquelle, die stromaufwärts des Warmwalzgerüstes angeordnet ist; und ein Abschrecksystem, das zwischen der Vorerwärmungsquelle und dem Warmwalzgerüst angeordnet ist.
Beispiel 17 ist das System der Beispiele 11-16, das weiterhin eine Abschreckvorrichtung nach dem Gießen umfasst, die unmittelbar stromabwärts der Stranggussvorrichtung angeordnet ist.
Beispiel 17.5 ist das System der Beispiele 11-17, worin das mindestens eine Warmwalzgerüst zwischen der Bandstranggießvorrichtung und der Aufwickelvorrichtung angeordnet ist, um die Dicke des Metallbandes zu reduzieren, wenn die Bandstranggießvorrichtung das Metallband nicht gießt.
Beispiel 18 ist ein Gieß- und Walzverfahren, umfassend: kontinuierliches Gießen eines Metallbandes mit einer ersten Geschwindigkeit; und Warmwalzen des Metallbandes mit einer zweiten Geschwindigkeit, wobei die erste Geschwindigkeit von der zweiten Geschwindigkeit entkoppelt ist.
Beispiel 19 ist das Verfahren von Beispiel 18, ferner umfassend das Aufwickeln des gegossenen Metallbandes zu einem Zwischencoil, wobei das Warmwalzen des Metallbandes das Abwickeln des Zwischencoils umfasst.
Beispiel 20 ist das Verfahren von Beispiel 19, das ferner das Vorerwärmen des Zwischencoils umfasst.
Beispiel 21 ist das Verfahren der Beispiele 19 oder 20, das weiterhin das Lagern des Zwischencoils in einer vertikalen Position umfasst.
Beispiel 22 ist das Verfahren der Beispiele 19-21, das ferner das Lagern des Zwischencoils umfasst, wobei das Lagern des Zwischencoils das periodische oder kontinuierliche Drehen des Zwischencoils umfasst.
Beispiel 23 ist das Verfahren der Beispiele 18-22, das ferner das Wärmebehandeln des Metallbandes nach dem Warmwalzen des Metallbandes umfasst, wobei die Wärmebehandlung des Metallbandes das Anwenden von Wärme auf das Metallband und das sofortige Abschrecken des Metallbandes umfasst.
Beispiel 24 ist das Verfahren der Beispiele 18-23, das ferner das Wiedererwärmen des Metallbandes vor dem Warmwalzen des Metallbandes umfasst, wobei das Wiedererwärmen des Metallbandes das Erwärmen des Metallbandes auf eine Temperatur oberhalb einer Warmwalztemperatur und das Abschrecken des Metallbandes auf die Warmwalztemperatur umfasst.
Beispiel 25 ist das Verfahren der Beispiele 18 oder 23-24, das ferner das Führen des Metallbandes durch einen Akkumulator umfasst, wobei der Akkumulator eine Differenz zwischen der ersten Geschwindigkeit und der zweiten Geschwindigkeit kompensiert.
Beispiel 26 ist das Verfahren der Beispiele 18-25, wobei das Stranggießen des Metallbandes das Durchleiten von flüssigem Metall durch ein Paar von Walzen umfasst, um dem flüssigen Metall Wärme zu entziehen und das flüssige Metall zu verfestigen.
Beispiel 27 ist ein Metallzwischenprodukt, umfassend: eine primäre Phase aus festem Aluminium, die durch Abkühlen von flüssigem Metall in einer Stranggussvorrichtung bei einer Banddicke zwischen 7 mm und 50 mm gebildet wird; und eine sekundäre Phase, die ein Legierungselement enthält, wobei das Legierungselement in der primären Phase durch schnelles Abkühlen von frisch verfestigtem Metall auf eine Temperatur unterhalb einer Lösungsglühtemperatur übersättigt wird.
Beispiel 28 ist das Metallprodukt von Beispiel 27, wobei das Metallprodukt in der Form eines zu einem Zwischencoil aufgewickelten Metallbandes geformt ist.
Beispiel 30 ist ein Metallband, das aus dem Erwärmen des Metallzwischenprodukts der Beispiele 27-28 resultiert, wobei das Metallband Dispersoide enthält, die gleichmäßig über die Primärphase verteilt sind, und wobei die Dispersoide eine durchschnittliche Größe zwischen 10 nm und 500 nm aufweisen.
Beispiel 30 ist ein Metallgießsystem, umfassend: eine Stranggießvorrichtung zum Gießen eines Metallbandes; und mindestens eine Düse, die neben der Stranggießvorrichtung angeordnet ist, um dem Metallband ein Kühlmittel zuzuführen, das ausreicht, um das Metallband schnell zu kühlen, wenn das Metallband die Stranggießvorrichtung verlässt.
Beispiel 31 ist das System von Beispiel 30, wobei die Stranggussvorrichtung so angeordnet ist, dass sie das Metallband mit einer Dicke zwischen 7 mm und 50 mm gießt.
Beispiel 32 ist das System der Beispiele 30 oder 31, wobei die mindestens eine Düse so angeordnet ist, dass sie das Metallband innerhalb von zehn Sekunden auf eine Temperatur von 100° C oder darunter abkühlt, wenn das Metallband die Stranggießvorrichtung verlässt.
Beispiel 33 ist das System der Beispiele 30-32, das ferner einen stromabwärts von der mindestens einen Düse angeordneten Nacherhitzer zum Erwärmen des Metallbandes auf eine Temperatur bei oder über einer Lösungsglühtemperatur umfasst.
Beispiel 34 ist das System von Beispiel 33, wobei die Löseungsglühtemperatur etwa 30 °C niedriger ist als eine Solidustemperatur des Metalls im Metallband. In einigen Fällen ist die Lösungsglühtemperatur etwa 25 °C - 35 °C niedriger als eine Solidustemperatur des Metalls im Metallband.
Beispiel 34.5 ist das System der Beispiele 33 oder 34, wobei die Lösungsglühtemperatur bei oder über 450 °C liegt.
Beispiel 35 ist das System der Beispiele 33 oder 34, das ferner eine Abschreckvorrichtung umfasst, die stromabwärts des Nacherhitzers angeordnet ist, um das Metallband schnell auf eine Temperatur unterhalb der Lösungsglühtemperatur abzukühlen, wobei die Abschreckvorrichtung in einem Abstand von dem Nacherhitzer angeordnet ist, der geeignet ist, dem Metallband zu ermöglichen, für eine Dauer von zwei Stunden oder weniger bei oder über der Lösungsglühtemperatur zu bleiben.
Beispiel 36 ist das System aus Beispiel 35, worin der Abstand zwischen der Abschreckvorrichtung und dem Nacherhitzer geeignet ist, um dem Metallband zu ermöglichen, für eine Dauer von höchstens einer Stunde auf oder über der Lösungsglühtemperatur zu bleiben.
Beispiel 37 ist das System von Beispiel 35, worin der Abstand zwischen der Abschreckvorrichtung und dem Nacherhitzer geeignet ist, um dem Metallband zu ermöglichen, für eine Dauer von fünf Minuten oder weniger bei oder über der Lösungsglühtemperatur zu bleiben.
Beispiel 38 ist das System der Beispiele 30-37, worin die Stranggießvorrichtung eine Bandgießvorrichtung ist.
Beispiel 39 ist das System der Beispiele 30-38, das ferner eine stromabwärts von der mindestens einen Düse angeordnete Aufwickelvorrichtung zum Aufwickeln des Metallbandes zu einem Zwischencoil umfasst.
Beispiel 40 ist ein Verfahren, das folgendes umfasst: Stranggießen eines Metallbandes unter Verwendung einer Stranggussvorrichtung; und schnelles Abschrecken des Metallbandes, wenn das Metallband die Stranggussvorrichtung verlässt.
Beispiel 41 ist das Verfahren von Beispiel 40, worin das Stranggießen des Metallbandes das Stranggießen des Metallbandes mit einer Dicke zwischen 7 mm und 50 mm umfasst.
Beispiel 42 ist das Verfahren der Beispiele 40 oder 41, worin das schnelle Abschrecken des Metallbandes das Aufbringen eines Kühlmittels auf das Metallband umfasst, das ausreicht, um das Metallband innerhalb von zehn Sekunden, wenn das Metallband die Stranggussvorrichtung verlässt, auf eine Temperatur von 100° C oder darunter abzukühlen.
Beispiel 43 ist das Verfahren der Beispiele 40-42, das ferner das Wiedererwärmen des Metallbandes nach dem schnellen Abschrecken des Metallbandes umfasst, wobei das Wiedererwärmen des Metallbandes das Erwärmen des Metallbandes auf eine Lösungsglühtemperatur umfasst.
Beispiel 44 ist das Verfahren von Beispiel 43, worin die Lösungsglühtemperatur bei oder über 480° C liegt.
Beispiel 45 ist das Verfahren aus den Beispielen 43 oder 44, ferner umfassend das Abschrecken des Metallbandes nach dem Wiedererwärmen des Metallbandes, um das Metallband unter die Lösungsglühtemperatur abzukühlen, wobei das Abschrecken erfolgt, nachdem man das Metallband bei oder über der Lösungsglühtemperatur für eine Dauer von zwei Stunden oder weniger verbleiben lässt.
Beispiel 46 ist das Verfahren von Beispiel 45, worin die Dauer bei oder weniger als einer Stunde liegt.
Beispiel 47 ist das Verfahren von Beispiel 45, worin die Dauer bei oder weniger als einer Minute liegt.
Beispiel 48 ist das Verfahren der Beispiele 40-47, worin das Stranggießen des Metallbandes das Hindurchführen von flüssigem Metall durch ein Paar von Walzen umfasst, um dem flüssigen Metall Wärme zu entziehen und das flüssige Metall zu verfestigen.
Beispiel 49 ist das Verfahren der Beispiele 40-48, das ferner das Aufwickeln des Metallbandes zu einem Zwischencoil nach dem Schnellabschrecken des Metallbandes umfasst.
Beispiel 50 ist das System eines der Beispiele 1-5 oder der Beispiele 8-10, ferner umfassend ein Abschrecksystem, das unmittelbar stromabwärts des Warmwalzgerüsts angeordnet ist, wobei das Warmwalzgerüst so positioniert ist, dass es das Metallband bei einer Temperatur oberhalb einer Rekristallisationstemperatur aufnimmt, um das Metallband während des Warmwalzens dynamisch zu rekristallisieren.
Beispiel 50.5 ist das System eines der Beispiele 1-5 oder der Beispiele 8-10, das ferner ein Abschrecksystem umfasst, das unmittelbar stromabwärts des Warmwalzgerüsts angeordnet ist, wobei das Warmwalzgerüst so positioniert ist, dass es das Metallband bei einer Walztemperatur aufnimmt, und so konfiguriert ist, dass es eine Kraft auf das Metallband ausübt, die ausreicht, um eine Dicke des Metallbands zu reduzieren und das Metallband bei der Walztemperatur zu rekristallisieren.
Beispiel 51 ist das System von Beispiel 50, das ferner eine Wärmequelle umfasst, die stromaufwärts des Warmwalzgerüsts positioniert ist, um das Metallband auf eine Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Metallbandes am Warmwalzgerüst zu erwärmen.
Beispiel 51.5 ist das System von Beispiel 50.5, das ferner eine Wärmequelle umfasst, die stromaufwärts des Warmwalzgerüsts angeordnet ist, um das Metallband auf die Walztemperatur zu erwärmen.
Beispiel 52 ist das System der Beispiele 50-51.5, worin das Warmwalzgerüst und das Abschrecksystem so angeordnet sind, dass eine Temperatur des Metallbandes von unmittelbar vor dem Warmwalzgerüst bis unmittelbar nach dem Abschrecksystem monoton abnimmt.
Beispiel 53 ist das System der Beispiele 11-14 oder des Beispiels 17, das ferner ein Abschrecksystem umfasst, das unmittelbar stromabwärts des mindestens einen Warmwalzgerüsts angeordnet ist, wobei das mindestens eine Warmwalzgerüst so angeordnet ist, dass es das Metallband bei einer Temperatur oberhalb einer Rekristallisationstemperatur aufnimmt, um das Metallband dynamisch zu rekristallisieren, wenn es durch ein am weitesten stromabwärts gelegenes Warmwalzgerüst des mindestens einen Warmwalzgerüsts läuft.
Beispiel 53.5 ist das System der Beispiele 11-14 oder des Beispiels 17, das ferner ein Abschrecksystem umfasst, das unmittelbar stromabwärts des mindestens einen Warmwalzgerüsts angeordnet ist, wobei das am weitesten stromabwärts gelegene Warmwalzgerüst des mindestens einen Warmwalzgerüsts so angeordnet ist, dass es das Metallband bei einer Walztemperatur aufnimmt, und so konfiguriert ist, dass es eine Kraft auf das Metallband ausübt, die ausreicht, um eine Dicke des Metallbands zu verringern und das Metallband bei der Walztemperatur zu rekristallisieren.
Beispiel 54 ist das System von Beispiel 53, das ferner eine Wärmequelle umfasst, die stromaufwärts aller der mindestens einen Warmwalzgerüste angeordnet ist, um das Metallband auf eine Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Metallbandes am am weitesten stromabwärts gelegenen Warmwalzgerüst zu erwärmen.
Beispiel 54.5 ist das System von Beispiel 53.5, das ferner eine Wärmequelle umfasst, die stromaufwärts von allen des mindestens einen Warmwalzgerüsts angeordnet ist, um das Metallband auf eine Temperatur bei oder oberhalb der Walztemperatur zu erwärmen.
Beispiel 55 ist das System nach einem der Beispiele 53 oder 54, wobei das mindestens eine Warmwalzgerüst und das Abschrecksystem so angeordnet sind, dass eine Temperatur des Metallbandes von unmittelbar vor allen des mindestens einen Warmwalzgerüstes bis unmittelbar nach dem Abschrecksystem monoton abnimmt.
Beispiel 56 ist das Verfahren der Beispiele 18-22 oder der Beispiele 25-26, das ferner das Abschrecken des Metallbandes unmittelbar nach dem Warmwalzen des Metallbandes umfasst, wobei das Warmwalzen des Metallbandes das Durchlaufen des Metallbandes durch ein letztes Warmwalzgerüst bei einer Temperatur oberhalb einer Rekristallisationstemperatur umfasst.
Beispiel 57 ist das Verfahren von Beispiel 56, das ferner das Vorerwärmen des Metallbandes unmittelbar vor dem Warmwalzen des Metallbandes umfasst.
Beispiel 58 ist das Verfahren der Beispiele 56 oder 57, worin eine Temperatur des Metallbandes von einer Temperatur oberhalb einer Rekristallisationstemperatur während des Warmwalzens des Metallbandes und des Abschreckens des Metallbandes monoton verringert wird.
Beispiel 59 ist ein Verfahren, umfassend das Vorerwärmen eines Metallbandes auf eine Temperatur oberhalb einer Rekristallisationstemperatur; das Warmwalzen des Metallbandes, wobei das Warmwalzen des Metallbandes das Durchlaufen des Metallbandes durch ein abschließendes Warmwalzgerüst bei einer Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur umfasst; und das Abschrecken des Metallbandes, wobei das Abschrecken des Metallbandes unmittelbar nach dem Warmwalzen des Metallbandes erfolgt.
Beispiel 59.5 ist ein Verfahren, umfassend: Vorerwärmen eines Metallbandes auf eine Temperatur bei oder oberhalb einer Walztemperatur; Warmwalzen des Metallbandes, wobei das Warmwalzen des Metallbandes das Hindurchführen des Metallbandes durch ein abschließendes Warmwalzgerüst bei der Walztemperatur umfasst, während eine Kraft auf das Metallband ausgeübt wird, die ausreicht, um eine Dicke des Metallbandes zu reduzieren und das Metallband bei der Walztemperatur zu rekristallisieren; und Abschrecken des Metallbandes, wobei das Abschrecken des Metallbandes unmittelbar nach dem Warmwalzen des Metallbandes erfolgt.
Beispiel 60 ist das Verfahren der Beispiele 59 oder 59.5, worin das Warmwalzen des Metallbandes das monotone Absenken einer Temperatur des Metallbandes von dem Zeitpunkt, zu dem das Metallband in ein erstes Warmwalzgerüst eintritt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Metallband das letzte Warmwalzgerüst verlässt, umfasst.
Beispiel 61 ist das Verfahren der Beispiele 59 oder 59.5, worin das Warmwalzen des Metallbandes das monotone Absenken einer Temperatur des Metallbandes von dem Zeitpunkt, zu dem das Metallband in ein erstes Warmwalzgerüst eintritt, während des Warmwalzens des Metallbandes bis unmittelbar nach dem Abschrecken des Metallbandes umfasst.
Beispiel 62 ist das Verfahren der Beispiele 59-61, worin das Warmwalzen des Metallbandes das Bereitstellen einer größeren prozentualen Dickenreduzierung im letzten Warmwalzgerüst als in einem oder mehreren der vorangehenden Warmwalzgerüste umfasst.
Beispiel 63 ist das Verfahren der Beispiele 59-62, worin das Warmwalzen des Metallbandes das Entziehen von Wärme aus dem Metallband unter Verwendung einer Vielzahl von Arbeitswalzen umfasst.
Beispiel 64 ist das Verfahren von Beispiel 63, worin das Entziehen von Wärme aus dem Metallband das Entziehen von Wärme umfasst, die ausreicht, um eine Temperatur des Metallbandes auf eine gewünschte Temperatur zu bringen, wenn das Metallband durch das letzte Warmwalzgerüst geführt wird, und wobei die gewünschte Temperatur auf der Grundlage einer Dehnungsrate bestimmt wird, die mit der Verringerung einer Dicke des Metallbandes unter Verwendung des letzten Warmwalzgerüstes verbunden ist.
Beispiel 64.5 ist das Verfahren von Beispiel 63, worin das Entziehen von Wärme aus dem Metallband das Entziehen von Wärme umfasst, das ausreicht, um eine Temperatur des Metallbandes auf die Walztemperatur zu bringen, und wobei die Walztemperatur auf der Grundlage einer Dehnungsrate bestimmt wird, die mit der Verringerung der Dicke des Metallbandes unter Verwendung des letzten Warmwalzgerüstes verbunden ist.
Beispiel 65 ist das Verfahren aus Beispiel 63, worin das letzte Warmwalzgerüst so angeordnet ist, dass es die Dicke des Metallbandes um eine voreingestellte prozentuale Dickenreduzierung reduziert, wobei die voreingestellte prozentuale Dickenreduzierung und die gewünschte Temperatur so bestimmt werden, dass eine Zeitdauer, in der sich Präzipitationen im Metallband bilden, minimiert wird.
Beispiel 66 ist das Verfahren von Beispiel 63, worin das abschließende Warmwalzgerüst angeordnet ist, um die Dicke des Metallbandes um eine voreingestellte prozentuale Dickenreduzierung zu reduzieren, wobei die voreingestellte prozentuale Dickenreduzierung und die Walztemperatur bestimmt werden, um das Metallband einer gewünschten Menge an Präzipitatbildung auszusetzen.
Beispiel 67 ist das Verfahren der Beispiele 65 oder 66, worin die Präzipitate Mg₂Si sind.
Beispiel 68 ist ein metallurgisches Produkt, das unter Verwendung des Verfahrens der Beispiele 59-67 hergestellt wurde, wobei das metallurgische Produkt auf einen T4-Härtegad getempert ist und einen Volumenanteil an Mg₂Si-Präzipitatien bei oder unter 4,0 % enthält.
Beispiel 69 ist ein metallurgisches Produkt, hergestellt nach dem Verfahren der Beispiele 59-67, worin das metallurgische Produkt auf einen T4-Härtegrad getempert ist und einen Volumenanteil von Mg₂Si-Präzipitaten bei oder unter 3,0 % enthält.
Beispiel 70 ist ein metallurgisches Produkt, hergestellt nach dem Verfahren der Beispiele 59-67, worin das metallurgische Produkt auf einen T4-Härtegrad getempert ist und einen Volumenanteil an Mg₂Si-Präzipitaten von oder unter 2,0 % enthält.
Beispiel 71 ist ein metallurgisches Produkt, das unter Verwendung des Verfahrens der Beispiele 59-67 hergestellt wurde, wobei das metallurgische Produkt auf einen T4-Härtegrad getempert ist und einen Volumenanteil an Mg₂Si-Präzipitaten von oder unter 1,0 % enthält.
Beispiel 72 ist das System der Beispiele 11-17, worin das mindestens eine Warmwalzgerüst zwischen der Bandstranggießvorrichtung und der Aufwickelvorrichtung angeordnet ist, um die Dicke des Metallbandes zu reduzieren, wenn die Bandstranggießvorrichtung das Metallband nicht gießt.
Beispiel 73 ist ein Metallzwischenprodukt, umfassend: eine Primärphase aus festem Aluminium, die durch Abkühlen von flüssigem Metall in einer Stranggießvorrichtung bei einer Banddicke zwischen 7 mm und 50 mm gebildet wird; und eine Sekundärphase, die ein Legierungselement enthält, wobei die Sekundärphase durch Heiß- oder Warmumformung der Primärphase und der Sekundärphase bei einer Querschnittsreduzierung von etwa 30 % bis 80 % sphäroidisiert wird. In einigen Fällen beträgt die Querschnittsreduzierung etwa 50% bis 70%.
Beispiel 73.5 ist das Metall-Zwischenprodukt von Beispiel 73, worin die Heiß- oder Warmumformung das Heiß- oder Warmwalzen umfasst und die Querschnittsreduzierung eine Dickenreduzierung ist.
Beispiel 74 ist das Metallprodukt der Beispiele 73 oder 73.5, worin das Metallprodukt in Form eines zu einem Coil gewickelten Metallbandes geformt ist.
Beispiel 75 ist das Metallprodukt der Beispiele 73-74, worin die sekundäre Phase weiter sphäroidisiert wird, indem eine Metallspitzentemperatur von ungefähr 450 °C - 580 °C in der primären Phase und der sekundären Phase für eine Dauer von ungefähr 1-3 Minuten vor der Heiß- oder Warmbearbeitung aufrechterhalten wird.
Beispiel 75.5 ist das Metallprodukt der Beispiele 73-74, worin die sekundäre Phase weiter sphäroidisiert wird, indem eine Metallspitzentemperatur in der primären Phase und der sekundären Phase aufrechterhalten wird, die etwa 15 °C - 45 °C unter einer Solidustemperatur des Metallprodukts liegt, wobei die Metallspitzentemperatur für eine Dauer von etwa 1-3 Minuten vor der Heiß- oder Warmbearbeitung aufrechterhalten wird.
Beispiel 76 ist ein Metallgießsystem, umfassend: eine Stranggießvorrichtung zum Gießen eines Metallbandes; und ein oder mehrere Walzgerüste, die stromabwärts der Stranggießvorrichtung angeordnet sind, um das Metallband aufzunehmen und eine Dicke des Metallbandes unter Heiß- oder Warmwalztemperaturen um etwa 50 % bis 70 % zu reduzieren.
Beispiel 77 ist das System von Beispiel 76, worin die Stranggießvorrichtung so angeordnet ist, dass sie das Metallband mit einer Dicke zwischen 7 mm und 90 mm gießt.
Beispiel 78 ist das System der Beispiele 76 oder 77, worin die Heiß- oder Warmwalztemperaturen mindestens etwa 400 °C betragen.
Beispiel 79 ist das System der Beispiele 76-78, das ferner einen Durchwärmofen umfasst, der inline zwischen der Stranggussvorrichtung und dem Walzgerüst angeordnet ist, um das Metallband für eine Dauer von etwa 1 bis 3 Minuten auf einer Metallspitzentemperatur zu halten, die etwa 15 °C bis 45 °C unter einer Solidustemperatur des Metallbandes liegt. In einigen Fällen wird die Metallspitzentemperatur bei ca. 450 °C - 580 °C gehalten.
Beispiel 80 ist das System der Beispiele 76-79, worin das eine oder die mehreren Walzgerüste ein einzelnes Walzgerüst umfassen, das in der Lage ist, eine 50 %ige - 70 %ige Dickenreduzierung des Metallbandes zu erreichen.
Beispiel 81 ist das System der Beispiele 76-80, worin die Stranggießvorrichtung eine Bandgießvorrichtung ist.
Beispiel 82 ist das System der Beispiele 76-81, das ferner eine stromabwärts von dem einen oder den mehreren Walzgerüsten angeordnete Aufwickelvorrichtung zum Aufwickeln des Metallbandes zu einem Coil umfasst.
Beispiel 83 ist ein Verfahren, das folgendes umfasst: Stranggießen eines Metallbandes unter Verwendung einer Stranggießvorrichtung; und Heiß- oder Warmwalzen des Metallbandes mit einer Dickenreduzierung von etwa 50 % - 70 %, nachdem das Metallband die Stranggießvorrichtung verlassen hat.
Beispiel 84 ist das Verfahren von Beispiel 83, worin das Stranggießen des Metallbandes das Stranggießen des Metallbandes mit einer Dicke zwischen 7 mm und 50 mm umfasst.
Beispiel 85 ist das Verfahren der Beispiele 83 oder 84, worin das Heiß- oder Warmwalzen das Warmwalzen bei Temperaturen von mindestens etwa 400 °C umfasst.
Beispiel 86 ist das Verfahren der Beispiele 83-85, das ferner das Halten einer Metallspitzentemperatur, die etwa 15 °C - 45 °C unter einer Solidustemperatur des Metallbandes liegt, für eine Dauer von etwa 1-3 Minuten zwischen dem Gießen des Metallbandes und dem Walzen des Metallbandes umfasst. In einigen Fällen wird die Metallspitzentemperatur bei etwa 450 °C - 580 °C gehalten.
Beispiel 87 ist das Verfahren von Beispiel 86, worin das Heiß- oder Warmwalzen des Metallbandes die Reduzierung bzw. Verringerung einer Dicke des Metallbandes um etwa 50 % - 70 % unter Verwendung eines einzigen Walzgerüstes umfasst.
Beispiel 88 ist das Verfahren der Beispiele 83-87, worin das Stranggießen des Metallbandes das Durchführen von flüssigem Metall durch ein Paar von Walzen umfasst, um dem flüssigen Metall Wärme zu entziehen und das flüssige Metall zu verfestigen.
Beispiel 89 ist das Verfahren der Beispiele 83-88, das ferner das Aufwickeln des Metallbandes zu einem Coil nach dem Heiß- oder Warmwalzen des Metallbandes umfasst.
Beispiel 90 ist das Verfahren der Beispiele 83-89, worin das Heiß- oder Warmwalzen des Metallbandes umfasst: Entziehen von Wärme aus dem Metallband innerhalb eines Stchs eines Walzgerüstes; und Anwenden von Kraft auf das Metallband, um eine Dicke des Metallbandes zu reduzieren, wobei die angewendete Kraft ausreichend ist, um das Metallband bei einer Temperatur des Metallbandes zu rekristallisieren, wenn die Kraft angewendet wird.
Beispiel 91 ist das Verfahren von Beispiel 90, wobei das Entziehen von Wärme und das Anwenden von Kraft in einem einzigen Walzgerüst erfolgen.
Beispiel 92 ist das Verfahren von Beispiel 90, bei dem Wärmeentzug in einem ersten Walzgerüst und Kraftanwendung in einem nachfolgenden Walzgerüst erfolgt.
Beispiel 93 ist ein Aluminiummetallprodukt, umfassend: eine stranggegossene Aluminiumlegierung, deren Dicke auf eine Dicke von etwa 35 mm oder weniger reduziert ist, wobei die stranggegossene Aluminiumlegierung Eisen enthält, das in Mengen von mindestens 0,2 Gew.% vorliegt ist, wobei ein mittlerer äquivalenter Kreisdurchmesser für intermetallische Teilchen auf Eisenbasis weniger als etwa 0,8 µm beträgt.
Beispiel 94 ist das Aluminiummetallprodukt von Beispiel 93, worin der mittlere äquivalente Kreisdurchmesser für die intermetallischen Teilchen auf Eisenbasis weniger als etwa 0,75 µm beträgt.
Beispiel 95 ist das Aluminiummetallprodukt von Beispiel 93, worin der mittlere äquivalente Kreisdurchmesser für die intermetallischen Teilchen auf Eisenbasis weniger als ungefähr 0,65 µm beträgt.
Beispiel 96 ist das Aluminiummetallprodukt der Beispiele 93-95, worin das mittlere Aspektverhältnis für die intermetallischen Teilchen auf Eisenbasis weniger als ungefähr 4 beträgt.
Beispiel 97 ist das Aluminiummetallprodukt der Beispiele 93-96, worin die Aluminium-Stranggusslegierung die Enddicke aufweist.
Beispiel 98 ist das Aluminiummetallprodukt der Beispiele 93-97, worin die Aluminiumlegierung eine Dicke von etwa 2,0 mm aufweist.
Beispiel 99 ist das Aluminiummetallprodukt der Beispiele 93-98, worin die Aluminiumlegierung eine Aluminiumlegierung der Serie 6xxx ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62/413591 [0001]
US 62/505944 [0001]
US 62/413764 [0001]
US 62/413740 [0001]
US 62/529028 [0001]
US 6755236 [0015]
US 62/400426 [0038]

Claims

Metallisches Zwischenprodukt, umfassend: eine primäre Phase aus festem Aluminium, gebildet durch Abkühlen von flüssigem Metall in einer Stranggußvorrichtung bei einer Banddicke von 7 mm - 50 mm; und eine sekundäre Phase, die ein Legierungselement enthält, wobei die sekundäre Phase durch Heiß- oder Warmumformung der primären Phase und der sekundären Phase bei einer Querschnittsreduzierung von etwa 30 % bis 80 % sphäroidisiert wird.
Metallprodukt nach Anspruch 1, worin die Heiß- oder Warmumformung ein Heiß- oder Warmwalzen umfasst und die Querschnittsreduzierung eine Dickenverringerung ist.
Metallprodukt nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin die Querschnittsreduzierung etwa 50 % bis 70 % beträgt.
Metallprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Metallprodukt in die Form eines zu einem Coil gewickelten Metallbandes geformt ist.
Metallprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die sekundäre Phase weiter sphäroidisiert wird, indem eine Metallspitzentemperatur in der primären Phase und der sekundären Phase aufrechterhalten wird, die etwa 15 °C - 45 °C unter einer Solidustemperatur des Metallprodukts liegt, wobei die Metallspitzentemperatur für eine Dauer von etwa 1-3 Minuten vor der Heiß- oder Warmbearbeitung aufrechterhalten wird.
Metallprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die sekundäre Phase weiter sphäroidisiert wird, indem eine Metallspitzentemperatur von etwa 450 °C bis 580 °C in der primären Phase und der sekundären Phase für eine Dauer von etwa 1-3 Minuten vor der Heiß- oder Warmbearbeitung aufrechterhalten wird.
Aluminium AA6xxx-Legierungs-Zwischenprodukt aus Metall, umfassend: eine primäre Phase aus festem Aluminium, die durch Abkühlen von flüssigem Metall in einer Stranggussvorrichtung bei einer Banddicke von 7 mm bis 50 mm gebildet ist; und eine sekundäre Phase, die ein Legierungselement enthält, wobei die sekundäre Phase durch Heiß- oder Warmbearbeitung der primären Phase und der sekundären Phase bei einer Querschnittsverringerung von ungefähr 30 % bis 80 % sphäroidisiert wird, und wobei die sekundäre Phase weiter sphäroidisiert wird, indem eine Metallspitzentemperatur in der primären Phase und der sekundären Phase aufrechterhalten wird, die ungefähr 15 °C bis 45 °C unter einer Solidustemperatur des Metallprodukts liegt, wobei die Metallspitzentemperatur für eine Dauer von ungefähr 1 bis 3 Minuten vor der Heiß- oder Warmbearbeitung aufrechterhalten wird.
Metallprodukt nach Anspruch 7, wobei die Heiß- oder Warmbearbeitung das Heiß- oder Warmwalzen umfasst und die Querschnittsverringerung eine Dickenverringerung ist.
Metallprodukt nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Querschnittsverringerung ungefähr 50 % bis 70 % beträgt.
Metallprodukt nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Metallprodukt in Form eines zu einer Spule gewickelten Metallbandes geformt ist.
Metallprodukt nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die sekundäre Phase weiter sphhäroidisiert wird, indem eine Metallspitzentemperatur von ungefähr 450 °C bis 580 °C in der primären Phase und der sekundären Phase für eine Dauer von ungefähr 1 bis 3 Minuten vor der Warm- oder Heißbearbeitung aufrechterhalten wird.
Aluminium AA5xxx oder AA6xxx-Legierungs-Zwischenprodukt aus Metall, umfassend: eine primäre Phase aus festem Aluminium, die durch Abkühlen von flüssigem Metall in einer Stranggussvorrichtung bei einer Banddicke von 7 mm bis 50 mm gebildet ist; und eine sekundäre Phase, die ein Legierungselement enthält, wobei die sekundäre Phase durch Heiß- oder Warmbearbeitung der primären Phase und der sekundären Phase bei einer Querschnittsverringerung von weniger als 70 % sphäroidisiert wird, und wobei die sekundäre Phase weiter sphäroidisiert wird, indem eine Metallspitzentemperatur in der primären Phase und der sekundären Phase aufrechterhalten wird, die ungefähr 15 °C bis 45 °C unter einer Solidustemperatur des Metallprodukts liegt, wobei die Metallspitzentemperatur für eine Dauer von ungefähr 1 bis 3 Minuten vor der Heiß- oder Warmbearbeitung aufrechterhalten wird.
Metallprodukt nach Anspruch 12, wobei die Heiß- oder Warmbearbeitung das Heiß- oder Warmwalzen umfasst und die Querschnittsverringerung eine Dickenverringerung ist.
Metallprodukt nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Querschnittsverringerung ungefähr 50 % bis 70 % beträgt.
Metallprodukt nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Metallprodukt in Form eines zu einer Spule gewickelten Metallbandes geformt ist.
Metallprodukt nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die sekundäre Phase weiter sphäroidisiert wird, indem eine Metallspitzentemperatur von ungefähr 450 °C bis 580 °C in der primären Phase und der sekundären Phase für eine Dauer von ungefähr 1 bis 3 Minuten vor der Warm- oder Heißbearbeitung aufrechterhalten wird
Metallgießsystem, umfassend eine Stranggießvorrichtung zum Gießen eines Metallbandes; und ein oder mehrere Walzgerüste, die stromabwärts der Stranggießvorrichtung angeordnet sind, um das Metallband aufzunehmen und eine Dicke des Metallbandes um etwa 50 % bis 70 % unter Heiß- oder Warmwalztemperaturen zu reduzieren.
Metallgießsystem nach Anspruch 17, worin die Stranggießvorrichtung so angeordnet ist, dass sie das Metallband mit einer Dicke von 7 mm - 50 mm gießt.
Metallgießsystem nach Anspruch 17 oder 18, worin die Heiß- oder Warmwalztemperaturen mindestens etwa 400 °C betragen.
Metallgießsystem nach einem der Ansprüche 17 bis 19, ferner umfassend einen Durchwärmofen, der inline zwischen der Stranggießvorrichtung und dem Walzgerüst angeordnet ist, um das Metallband für eine Dauer von etwa 1 bis 3 Minuten auf einer Metallspitzentemperatur zu halten, die etwa 15 °C bis 45 °C unter der Solidustemperatur des Metallbandes liegt.
Metallgießsystem nach einem der Ansprüche 17 bis 20, worin das eine oder die mehreren Walzgerüste ein einzelnes Walzgerüst umfassen, das in der Lage ist, eine Dickenreduzierung des Metallbandes von 50 % - 70 % zu erreichen.
Metallgießsystem nach einem der Ansprüche 17 bis 21, worin die Stranggießvorrichtung eine Bandgießvorrichtung ist.
Metallgießsystem nach einem der Ansprüche 17 bis 22, das ferner eine stromabwärts von dem einen oder den mehreren Walzgerüsten angeordnete Aufwickelvorrichtung zum Aufwickeln des Metallbandes zu einem Coil umfasst.
Metallgießsystem nach einem der Ansprüche 17 bis 23, worin das Stranggießen des Metallbandes das Durchführen von flüssigem Metall durch ein Paar von Walzen umfasst, um dem flüssigen Metall Wärme zu entziehen und das flüssige Metall zu verfestigen.
Metallgießsystem nach einem der Ansprüche 17 bis 24, ferner umfassend eine Aufwickelvorrichtung zum Aufwickeln des Metallbandes zu einem Coil nach dem Warm- oder Heißwalzen des Metallbandes.
Metallgießsystem nach einem der Ansprüche 17 bis 25, worin das Heiß- oder Warmwalzen des Metallbandes umfasst: Entziehen von Wärme aus dem Metallband innerhalb eines Stichs eines Walzgerüstes; und Anwenden von Kraft auf das Metallband, um eine Dicke des Metallbandes zu reduzieren, wobei die angewendete Kraft ausreicht, um das Metallband bei einer Temperatur des Metallbandes, wenn die Kraft angewendet wird, zu rekristallisieren.
Metallgießsystem nach einem der Ansprüche 17 bis 26, worin das Entziehen von Wärme und das Anwenden der Kraft in einem einzigen Walzgerüst erfolgen.
Metallgießsystem nach einem der Ansprüche 17 bis 27, worin das Entziehen der Wärme in einem ersten Walzgerüst und das Anwenden von Kraft in einem nachfolgenden Walzgerüst erfolgen.
Metallgießsystem, umfassend eine Stranggießvorrichtung zum Gießen eines Metallbandes aus einer Aluminium-AA6xxx-Legierung; und ein oder mehrere Walzgerüste, die stromabwärts der Stranggießvorrichtung angeordnet sind, um das Metallband aufzunehmen und eine Dicke des Metallbandes um etwa 50 % bis 70 % unter Heiß- oder Warmwalztemperaturen zu reduzieren und ferner umfassend einen Ofen zum Aufrechterhalten einer Metallspitzentemperatur, die ungefähr 15 °C bis 45 °C unter einer Solidustemperatur des Metallbandes liegt, für eine Dauer von ungefähr 1 bis 3 Minuten zwischen der Stranggießvorrichtung zum Gießen des Metallbandes und dem ein oder mehreren Walzgerüsten zum Walzen des Metallbandes.
Metallgießsystem, umfassend eine Stranggießvorrichtung zum Gießen eines Metallbandes aus einer Aluminium AA5xxx oder AA6xxx-Legierung; und ein oder mehrere Walzgerüste, die stromabwärts der Stranggießvorrichtung angeordnet sind, um das Metallband aufzunehmen und eine Dicke des Metallbandes um weniger als 70 % unter Heiß- oder Warmwalztemperaturen zu reduzieren und ferner umfassend einen Ofen zum Aufrechterhalten einer Metallspitzentemperatur, die ungefähr 15 °C bis 45 °C unter einer Solidustemperatur des Metallbandes liegt, für eine Dauer von ungefähr 1 bis 3 Minuten zwischen der Stranggießvorrichtung zum Gießen des Metallbandes und dem ein oder mehreren Walzgerüsten zum Walzen des Metallbandes.
Metallgieß- und -verarbeitungssystem, umfassend: eine Stranggießvorrichtung zum Gießen eines Metallbandes mit einer ersten Geschwindigkeit; und ein Warmwalzgerüst, das mit einer zweiten Geschwindigkeit arbeitet, die von der ersten Geschwindigkeit entkoppelt ist.
Metallgieß- und -verarbeitungssystem, umfassend: eine Bandstranggießvorrichtung zum Gießen eines Metallbandes; eine mit der Stranggießvorrichtung verbundene Aufwickelvorrichtung zum Aufwickeln des Metallbandes zu einem Zwischencoil; und eine Abwickelvorrichtung zur Aufnahme des Zwischencoils, wobei die Abwickelvorrichtung betriebsmäßig mit mindestens einem Warmwalzgerüst gekoppelt ist, um eine Dicke des Metallbandes auf eine gewünschte Dicke zu reduzieren.
Metallzwischenprodukt, umfassend: eine Primärphase aus festem Aluminium, die durch Abkühlen von flüssigem Metall in einer Stranggussvorrichtung mit einer Banddicke von 7 mm - 50 mm gebildet wird; und eine sekundäre Phase, die ein Legierungselement enthält, wobei das Legierungselement in der primären Phase durch schnelles Abkühlen von frisch erstarrtem Metall auf eine Temperatur unterhalb einer Lösungsglühtemperatur übersättigt wird.
Ein Metallgießsystem, umfassend eine Stranggießvorrichtung zum Gießen eines Metallbandes; und mindestens eine Düse, die angrenzend an die Stranggießvorrichtung angeordnet ist, um dem Metallband ein Kühlmittel zuzuführen, das ausreichend ist, um das Metallband schnell zu kühlen, wenn das Metallband die Stranggießvorrichtung verlässt.
Ein Metallgießsystem, umfassend: Mittel zum Vorerwärmen eines Metallbandes auf eine Temperatur bei oder oberhalb einer Walztemperatur Mittel zum Warmwalzen des Metallbandes, wobei das Warmwalzen des Metallbandes das Durchführen des Metallbandes durch ein letztes Warmwalzgerüst bei der Walztemperatur umfasst, während eine Kraft auf das Metallband ausgeübt wird, die ausreicht, um eine Dicke des Metallbandes zu reduzieren und das Metallband bei der Walztemperatur zu rekristallisieren; und Mittel zum Abschrecken des Metallbandes, wobei das Abschrecken des Metallbandes unmittelbar nach dem Warmwalzen des Metallbandes erfolgt.
Aluminiummetallprodukt, umfassend eine stranggegossene Aluminiumlegierung, deren Dicke auf eine Dicke von etwa 35 mm oder weniger reduziert ist, wobei die stranggegossene Aluminiumlegierung Eisen enthält, das in Mengen von mindestens 0,2 Gew.-% vorliegt, wobei ein mittlerer äquivalenter Kreisdurchmesser für intermetallische Teilchen auf Eisenbasis weniger als etwa 0,8 µm beträgt.