DE2602339C2 - Process for the continuous casting of an aluminum alloy - Google Patents
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- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stranggießen einer Aluminiumlegierung, die ungefähr 0,5 bis 0,9 Gewichtsprozent Silizium und ungefähr 0,6 bis 0,9 Gewichtsprozent Magnesium enthält, mit einem Gießrad, wobei der aus der Gießnut desselben ausgehobene Strang in ein Walzwerk geführt und unmittelbar nach dem Austreten aus diesem in der Weise abgeschreckt wird, daß das Kühlen innerhalb eines so kurzen Zeitraums durchgeführt wird, daß noch keine wesentliche Ausscheidung der Legierungsmetalle stattfindet.The invention relates to a method for continuously casting an aluminum alloy that is approximately 0.5 to 0.9 Contains weight percent silicon and approximately 0.6 to 0.9 weight percent magnesium, with a casting wheel, the strand excavated from the casting groove of the same passed into a rolling mill and immediately after the leakage therefrom is deterred in such a way that the cooling takes place within such a short period of time is carried out so that no significant precipitation of the alloy metals takes place.
Ein Verfahren dieser Art zum Stranggießen von Aluminiumlegierungen des angegebenen Typs, beispielsweise von 6.201-Aluminiumlegierungen, ist bereits aus der DE-OS 20 21 664 bekannt. Dieses bekannte Stranggießverfahren stellt zwar gegenüber älteren, diskontinuierlich durchzuführenden Verfahren einen beträchtlichen Fortschritt dar, weil es im Gegensatz zu diesen kontinuierlich durchführbar ist, es sich also im Gegensatz zu den bekannten Stückprozessen um einen Fließprozeß handelt. Bei dem Verfahren gemäß der DE-OS 21 664 treten jedoch Probleme auf, die bei den diskontinuierlichen Verfahren nicht aufgetaucht waren. Dabei handelt es sich beispielsweise um das Problem, daß der erzeugte Strang ausgeschiedene Legierungsbestandteile in Form sehr großer Präzipitate enthält, deren Größe im Bereich von 20 000 Angström liegt. Darüber hinaus ergeben sich wegen der verhältnismäßig hohen erforderlichen Gießgeschwindigkeiten Erscheinungen, die als »Erstarrungsschwund« bezeichnet werden können und zur Folge haben, daß der erzeugte Strang aufgrund von Lunker- oder Rißbildungen brüchig wird, wodurch die Ziehfähigkeit des Strangs wesentlich herabgesetzt und die Dehnung des Strangs wesentlich beeinträchtigt werden.A process of this type for the continuous casting of aluminum alloys of the specified type, for example from 6.201 aluminum alloys, is already out the DE-OS 20 21 664 known. This known continuous casting process is discontinuous compared to older ones The procedure to be carried out represents a considerable advance because it is in contrast to these can be carried out continuously, so in contrast to the known piece processes it is a flow process acts. In the process according to DE-OS 21 664, however, there are problems that occur with the discontinuous Procedures had not emerged. This is, for example, the problem that the strand produced contains precipitated alloy components in the form of very large precipitates, their Size is in the range of 20,000 angstroms. In addition, arise because of the proportionate high required casting speeds phenomena which are referred to as "solidification shrinkage" can and have the consequence that the strand produced is brittle due to the formation of cavities or cracks is, whereby the drawability of the strand is significantly reduced and the elongation of the strand is significantly be affected.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehenden Art zu schaffen, das dieThe invention has for its object to provide a method of the type in question, which
ίο Herstellung von Strängen mit demgegenüber verbesserten Eigenschaften ermöglicht Diese Aufgabe ist crfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöstίο Production of strands with, in contrast, improved Properties made possible According to the invention, this object is achieved by what is specified in claim 1 Features solved
Dadurch, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren der Strang mit einer im Vergleich zu dem bekannten Verfahren niedrigeren Temperatur aus der Gießnut des Gießrades ausgehoben wird, werden Lunker- und Rißbildungen, also die als »Erstarrungsschwund« bezeichneten Erscheinungen, weitgehend vermieden. Dadurch, daß der Strang beim erfindungsgemäßen Verfahren außerdem vor Einführen in das Walzwerk auf eine Temperatur erhitzt wird, in der die Legierungsbestandteile in Lösung gehen, wird ein besonders gutes Gefüge des Strangs erzieltThe fact that in the method according to the invention, the strand with a compared to the known If the lower temperature method is excavated from the casting groove of the casting wheel, voids and cracks are formed, thus the phenomena referred to as "freezing shrinkage" were largely avoided. Through this, that the strand in the method according to the invention also before being introduced into the rolling mill to a temperature is heated, in which the alloy components go into solution, a particularly good structure of the Strand achieved
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert
Es zeigtThe invention is explained in detail below with reference to the drawing
It shows
Fig. 1 eine schematisiert gezeichnete Seitenansicht einer Einrichtung zum Durchführen des hier aufgezeigten Verfahrens;Fig. 1 is a schematically drawn side view a device for performing the method shown here;
F i g. 2 ein ternäres Diagramm zur graphischen Darstellung der Löslichkeit von Magnesium, Silizium und der intermetallischen Verbindung Magnesiumsilizid in Aluminium bei verschiedenen Temperaturen undF i g. 2 is a ternary diagram to graphically represent the solubility of magnesium, silicon and the intermetallic compound magnesium silicide in aluminum at different temperatures and
Fi g. 3 eine graphische Darstellung der Wirkung der durch das erfindungsgcinäße Verfahren erreichten Wärmebehandlung von 6.201-Aluminiumlegierung im Vergleich zu einer nach dem bekannten Verfahren hergestellten 6.201 -Aluminiumlegierung.Fi g. Figure 3 is a graphical representation of the effect of the achieved by the method of the invention Heat treatment of 6,201 aluminum alloy im Comparison to a 6.201 aluminum alloy produced using the known process.
F i g. 1 zeigt eine Gießmaschine 10, einen Erhitzer 11, ein Walzwerk 12, eine Rohrabschreckeinrichtung 13 und eine Aufwickelvorrichtung 14. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem (nicht dargestellten) Ofen geschmolzenes Metall in ein Gießrad 10a der Gießmaschine 10 eingegossen. Das geschmolzene Metall wird gekühlt, erstarrt in dem Gießrad 10a und wird als verfestigter Strang 15 bei einer Temperatur unterhalb von 504° C aus dem Gießrad ausgehoben und zu dem Erhitzer 11 und durch diesen hindurchgeführt, in dem der verfestigte Strang 15 kontinuierlich beheizt wird, bis die Temperatur des Strangs innerhalb des Bereichs von ungefähr 454 bis 616°C liegt. Der erhitzte Strang 15 wird sodann zum Walzwerk 12 und durch dieses hindurch geführt. Das Erzeugnis wird im WaIzwerk 15 gelängt und in seiner Querschnittsfläche verkleinert und verläßt das Walzwerk als gekneteter Strang 17. Der Strang 17 wird durch die Rohrabschrcckeinrichtung 13 hindurch geführt, die ein die erste Abschreckstufe bildendes Abschreckrohr 18, Vorschubwalzen 19, ein die zweite Abschreckstufe bildendes Abschreckrohr 20, Vorschubwalzen 21 sowie ein Strangführungsrohr 22 aufweist. Der aus dem Strangführungsrohr 22 austretende Strang wird durch die Aufwickelvorrichtung zu Spulen aufgewickelt. Die Abschreckflüssigkeit wird von einem Sumpf 24 einer Pumpe 23 zugeführt, die die Flüssigkeit unter Druck dem Abschrcckrohr 18 der ersten Stufe zuführt. Die Abschreckflüssigkeit wird durch das Abschreckrohr 18 in einer Strö-F i g. 1 shows a casting machine 10, a heater 11, a rolling mill 12, a pipe quenching device 13 and a winding device 14. When the invention In a (not shown) furnace, molten metal is poured into a casting wheel 10a of the method Casting machine 10 poured. The molten metal is cooled, solidified in the casting wheel 10a, and becomes excavated as a solidified strand 15 at a temperature below 504 ° C. from the casting wheel and closed the heater 11 and passed through it, in which the solidified strand 15 is continuously heated until the temperature of the strand is within the range of about 454 to 616 ° C. The heated one Strand 15 is then passed to and through the rolling mill 12. The product is in the rolling mill 15 elongated and reduced in its cross-sectional area and leaves the rolling mill as a kneaded one Strand 17. The strand 17 is passed through the pipe scraper device 13, which is the first quenching stage forming quenching tube 18, feed rollers 19, a quenching tube forming the second quenching stage 20, feed rollers 21 and a strand guide tube 22. The one from the strand guide tube 22 emerging strand is wound into spools by the winding device. The quenching liquid is fed from a sump 24 to a pump 23 which carries the liquid under pressure to the shut-off tube 18 feeds the first stage. The quenching liquid is passed through the quenching tube 18 in a flow
mungsrichtung hindurch geführt, die der Bewegungsrichtung des Strangs 17 entspricht, und wird über ein Leitungssystem einem Kühlturm 26 zugeleitet, wo die Abschreckflüssigkeit abkühlt und von wo die abgekühlte Flüssigkeit zum Sumpf 24 zurückgeführt wird. Von einem Sumpf 28 erhält eine Pumpe 27 Abschreckflüssigkeit und führt diese unter Druck dem Abschreckrohr 20 der zweiten Stufe zu. Die Abschreckflüssigkeit der zweiten Stufe wird durch das Abschreckrohr 20 im Gegenstrom zu der Vorschubbewegung des Strangs 17 hindurch geführt und strömt durch ein Leitungssystem zu einem Kühlturm 31, wo die Flüssigkeit gekühlt und von wo die Flüssigkeit zum Sumpf 28 zurückgeführt wird. Daher werden die Abschreckflüssigkeiten während des Abschreckprozesses auf bestimmten Temperaturen gehalten.tion direction passed through, which corresponds to the direction of movement of the strand 17, and is fed via a line system to a cooling tower 26, where the quenching liquid cools and from where the cooled liquid is returned to the sump 24. A pump 27 receives quenching liquid from a sump 28 and feeds this under pressure to the quenching pipe 20 of the second stage. The quenching liquid of the second stage is passed through the quenching tube 20 in countercurrent to the advancing movement of the strand 17 and flows through a conduit system to a cooling tower 31, where the liquid is cooled and from where the liquid is returned to the sump 28. The quenching liquids are therefore kept at certain temperatures during the quenching process.
Bei dem in dieser Vorrichtung behandelten, geschmolzenen Metall handelt es sich, genauer gesagt, um eine für die Wärmebehandlung geeignete Aluminiumlegierung. Wenn das zu bildende Erzeugnis eine 6.201 -Aluminiumlegierung ist, dann erstreckt sich der Bereich des enthaltenen Siliziums von ungefähr 0,5 bis 0,9% und des enthaltenen Magnesiums von ungefähr 0,6 bis ungefähr 03%· Der Bereich der Legierungsbestandteile an Silizium und Magnesium kann bei diesem Metall über den für die 6.201 -Legierung festgelegten Bereich hinaus von 0,2 bis 13% bzw. von 0,3 bis ungefähr 1,4% schwanken, wenn es gewünscht wird. Das Metall wird in geschmolzenem Zustand durch ein Fiberglassieb in einen Tiegel gegossen, der auf einer Temperatur von mehr als 649° C gehalten wird. Von dem Tiegel wird das Metall in das Gießrad 10a gegossen, wo das Metall gekühlt wird und sich zum gegossenen Strang 15 mit einer Geschwindigkeit verfestigt, die so gewählt ist, daß kein Erstarrungsschwund auftritt. Der gegossene Strang wird vom Gießrad 10a bei einer Temperatur von ungefähr 4270C bis 504° C abgestreift oder ausgehoben und läuft zum Erhitzer 11 und durch diesen hindurch, wobei die Temperr'.ur des gegossenen Strangs bis zu einem Wert erhöht wird, bei dem die Legierungsbestandteile in Lösung gehen. Der Erhitzer 11 führt dem Strang ununterbrochen Wärmeenergie zu, um die Temperatur des Strangs 15 von ungefähr 454°C auf ungefähr 616°C zu steigern, gewöhnlich von ungefähr 5100C auf 549°C oder, abhängig vor. der Legierungs.-.usammensetzung, von 549° C auf ungefähr 616° C. Nach Verlassen des Erhitzers 11 wird der gegossene Strang zum Walzwerk 12 und durch dieses hindurch geführt, in dem der Strang heiß verformt und mit eiuem Überzug aus löslichem Öl überzogen wird, dessen Konzentration auf ungefähr 40% und dessen Temperatur auf weniger als 93° C, üblicherweise auf ungefähr 71°C, gehalten werden. Das Walzwerk 12 weist eine Mehrzahl von Walzgerüsten auf, die den gegossenen Strang abwechselnd von oben nach unten und von den Seiten her zusammenpressen, wodurch der Strang gelängt und seine Querschnittsfläche verringert werden, so daß der gegossene Strang fortschreitend in den für eine nachfolgende Ziehbearbeitung geeigneten Strang 17 übergeführt wird. Das Volumen des das lösliche Ol enthaltenden Konzentrats wird im Walzwerk 12 auf einem Wert gehalten, der ungefähr 2/3 des Volumens beträgt, wie es bei einem üblichen, kontinuierlichen Gießsystem für Stränge aus Elektrolytkupfer Anwendung findet. Die Temperatur und das Volumen des dem Strang im Walzwerk zugeführten Kühlmittels sine so einstellbar, daß, wenn der Strang 17 das Walzwerk 12 verläßt, seine Temperatur so hoch ist, daß der Strang immer noch in dem für die Warmverformung geeigneten Temperaturbereich ist, der gewöhnlich oberhalb von 343° C liegt, so daß die Legierungsmetalle sich vom Aluminium nicht abgeschieden haben. Aufgrund des geringen Volumens von dem Strang im Walzwerk zugeführtem Kühlmittel ist eine höhere Konzentration an Schmiermittel erforderlich, und zwar ungefähr 40% im Vergleich zu ungefähr 10% bei einem Elektrolytkupfer-Strang-System, und die Strömungsmenge ist so eingestellt, daß an jedem WaIzgerüst ungefähr der gleiche Kühlmittelstrom vorhanden ist.The molten metal treated in this device is, more precisely, an aluminum alloy suitable for heat treatment. If the product to be formed is a 6.201 aluminum alloy, then the range of the contained silicon extends from approximately 0.5 to 0.9% and the contained magnesium from approximately 0.6 to approximately 03% Magnesium for this metal can vary beyond the range specified for the 6.201 alloy, from 0.2 to 13% or from 0.3 to about 1.4%, if desired. The molten metal is poured through a fiberglass screen into a crucible, which is kept at a temperature of more than 649 ° C. From the crucible the metal is poured into the casting wheel 10a, where the metal is cooled and solidified into the cast strand 15 at a rate which is chosen so that no solidification shrinkage occurs. The cast strand is stripped from the casting wheel 10a at a temperature of about 427 0 C to 504 ° C or excavated and runs to the heater 11 and through the latter, wherein the Temperr'.ur the cast strand is increased up to a value in which the alloy components go into solution. The heater 11 to the strand continuously to heat energy to increase the temperature of the strand 15 of about 454 ° C to about 616 ° C, usually from about 510 0 C to 549 ° C or, depending before. of the alloy composition, from 549 ° C to about 616 ° C. After leaving the heater 11, the cast strand is fed to and through the rolling mill 12, in which the strand is hot-deformed and coated with a coating of soluble oil , the concentration of which is maintained at about 40% and the temperature of which is kept below 93 ° C, usually about 71 ° C. The rolling mill 12 has a plurality of rolling stands which alternately compress the cast strand from top to bottom and from the sides, elongating the strand and reducing its cross-sectional area so that the cast strand progressively into the strand suitable for subsequent drawing 17 is convicted. The volume of the soluble oil-containing concentrate is held in the rolling mill 12 to a value which is approximately 2/3 of the volume, as found in a conventional continuous casting system for strands of electrolytic copper application. The temperature and volume of the coolant supplied to the strand in the rolling mill are adjustable so that when the strand 17 leaves the rolling mill 12, its temperature is so high that the strand is still in the temperature range suitable for hot working, which is usually above of 343 ° C, so that the alloy metals have not separated from the aluminum. Because of the small volume of coolant supplied by the strand in the mill, a higher concentration of lubricant is required, approximately 40% compared to approximately 10% for an electrolytic copper strand system, and the flow rate is adjusted to be approximately the same coolant flow is present.
F i g. 2 zeigt ein ternäres Diagramm, das graphisch die Löslichkeit von Magnesium, Silizium und Magnesiumsilizid in Aluminium bei verschiedenen Temperaturen im Bereich von 440° C bis 535° C darstelltF i g. Figure 2 shows a ternary diagram graphing the solubility of magnesium, silicon and magnesium silicide in aluminum at various temperatures ranging from 440 ° C to 535 ° C
Eine gerade Linie zeigt die Zunahme der Löslichkeit von Magnesium, Silizium und Magnesiumsilizid in der 6.201 -Legierung bei einer Zunahme der Temperatur auf ungefähr 5J5°C. Eine Stelle 42 auf der geraden Linie stellt die Menge von Magnesium. Sütiium und Magnesiumsilizid dar, die sich bei einem kontinuierlich gegossenen Strang aus 6.201-AIuminium in Lösung befinden, wenn der Strang einer Wärmebehandlung gemäß dem bekannten Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung gegossener Aluminiumlegierung 6.201 unterzogen wird. Eine Stelle 43 stellt die Mengen von Magnesium, Magnesiumsilizid und Silizium dar, die bei der 6.201 -Aluminiumlegierung in Lösung verbleiben, wenn ein kontinuierlich gegossener Strang dieser Legierung einer Wärmebehandlung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen wird. Wie aus dem Diagramm von F i g. 2 zu entnehmen ist, ergibt sich für die in Lösung gehaltene Menge an Magnesiumsilizid bei der 6201-Legierung, wenn diese kontinuierlich gegossen, zum Strang gewalzt und wärmebehandelt wird und wenn hierbei das Verfahren gemäß der Erfindung verwendet wird, eine Zunahme von 162%.A straight line shows the increase in the solubility of magnesium, silicon and magnesium silicide in the 6.201 alloy with an increase in temperature to about 5J5 ° C. A point 42 on the straight line represents the amount of magnesium. Sütiium and magnesium silicide which are in solution in a continuously cast strand of 6,201 aluminum, when the strand undergoes heat treatment according to the known method of continuous production cast aluminum alloy 6.201 is subjected. A digit 43 represents the amounts of magnesium, magnesium silicide and silicon used in the 6,201 aluminum alloy remain in solution when a continuously cast strand of this alloy undergoes heat treatment is subjected according to the method according to the invention. As can be seen from the diagram of FIG. 2 can be seen, results for the in solution retained amount of magnesium silicide in the 6201 alloy, if this is continuously cast, rolled and heat-treated and if using the method according to the invention, an increase of 162%.
Es folgt ein Beispiel der verbesserten Eigenschaften, die sich dadurch ergeben, daß eine größere Menge von Mapnesiumsilizid vor dem Altern und vor dem Ausscheidungsvorgang in der Legierungsmatrix in Lösung ist Ein gegossener Strang wurde kontinuierlich unter Anwendung des für die 6201 - Legierung bekannten Verfahrens hergestellt Hierbei ergaben sich folgende Ergebnisse: Die Zugfestigkeit des fertiggestellten Drahts betrug 315 N/mm2 bei einer Dehnung von 8,3% und einer Leitfähigkeit von 52,5%, bezogen auf den internationalen Kupferstandard IACS. Von diesen Eigenschaften als Grundlage ausgehend wurde die Temperatur des Strangs sodann in einen zwischen der Gießmaschine und dem Einlauf des Strangs in das Walzwerk gelegenen: Bereich von 482° C unter Anwendung des erfindungsgemäßeii Verfahrens auf 549° C erhöht. Der Strang wurde sodann gewalzt und zum Draht verarbeitet. Die physikaiischen Eigenschaften dieses nach dem erfii.dungsgemäßen Verfahren hergestellten Strangs waren:The following is an example of the improved properties resulting from having a greater amount of mapnesium silicide in solution in the alloy matrix prior to aging and prior to precipitation. A cast strand was continuously produced using the process known for the 6201 alloy The following results were obtained: The tensile strength of the finished wire was 315 N / mm 2 with an elongation of 8.3% and a conductivity of 52.5%, based on the international copper standard IACS. Proceeding from these properties as a basis, the temperature of the strand was then increased to 549 ° C using the process according to the invention in a range between the casting machine and the inlet of the strand into the rolling mill. The strand was then rolled and made into wire. The physical properties of this strand produced by the process according to the invention were:
F i g. 3 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, wie sie sich bei Anwendung des üblichen Verfahrens der Wärmebehandlung und bei Anwendung des üblif 5 chen Verfahrens der Wärmbehandlung und bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim kontinuierlichen Gießen eines Strangs aus 6.201-Aluminiumlegierung ergeben. Hierbei zeigt eine Kurve 50 die Bezie-F i g. Figure 3 is a graph of the properties as they would be obtained using the conventional method the heat treatment and when applying the üblif 5 chen method of heat treatment and when using the method according to the invention in the continuous Casting a strand of 6,201 aluminum alloy. Here, a curve 50 shows the relationship
hung zwischen der Leitfähigkeit und der Zugfestigkeit
des aus 6.201-Aluminiumlegierung gefertigten Drahts
bei Anwendung der üblichen Technik, und eine Kurve
zeigt dieses Verhältnis zwischen Leitfähigkeit und
Zugfestigkeit bei einem Draht, der aus 6.201-Aluminiumlegierung
unter Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens hergestellt ist.between conductivity and tensile strength
of the wire made from 6,201 aluminum alloy
using the usual technique, and a curve
shows this relationship between conductivity and
Tensile strength for a wire made from 6,201 aluminum alloy using the invention
Process is established.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
ίοίο
2020th
2525th
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US54402375A | 1975-01-24 | 1975-01-24 |
Publications (2)
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