DE3008358B1 - Verwendung von aus Aluminiumgusslegierungen und Aluminiumknetlegierungen vermischten Altschrotten zur Herstellung von Walzhalbzeugen - Google Patents
Verwendung von aus Aluminiumgusslegierungen und Aluminiumknetlegierungen vermischten Altschrotten zur Herstellung von WalzhalbzeugenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung vermischter Altschrotte zur Herstellung von Aluminiumwalzprodukten
durch Strang- oder Bandgießen von Walzbarren oder -platten und durch anschließendes Warm- und
Kaltwalzen.
Aluminiumaltschrotte stammen aus verbrauchten Konsumgütern oder Maschinen, die entweder ganz aus
Aluminiumlegierungen bestehen oder erhebliche Bestandteile aus Aluminium und seinen Legierungen
enthalten. Diese aus Aluminium bestehenden Gebrauchsgüter oder Maschinen oder deren Aluminiumteile
können aus Aluminiumknetwerkstoffen durch Kalt- oder Warmformung oder aus Aluminiumgußwerkstoffen
durch Formguß hergestellt sein. Wegen der Erfordernisse der verschiedenen Herstellungsverfahren
unterscheiden sich die Zusammensetzungen von Aluminiumknetlegierungen und Aluminiumgußwerkstoffen in
grundsätzlicher Weise. Aluminiumknetwerkstoffe weisen hohe Legierungsgehalte von Mg, Mn und Zn auf,
während Aluminiumgußwerkstoffe durch hohe Si- und häufig höhere Fe- und Cu-Gehalte gekennzeichnet sind.
Bei einer Wiederverwendung solcher gebrauchter Aluminiumwerkstoffe werden deshalb die Schrotteile
nach ihrer Einteilung in Knet- und Gußwerkstoffe getrennt gehalten, um in den erneuten Fertigungsgängen
nach dem Einschmelzen Störungen in Umformoder Gießprozessen zu vermeiden. Eine Sortierung der
Altschrotte nach Werkstoffart muß vor dem Einschmelzen erfolgen.
Da aber besonders Aluminiumgußteile häufig eingegossene oder anhaftende Fremdmetalle wie z. B. Eisen,
Zink und Kupfer enthalten, kommt es auch bei Schrottschmelzchragen aus sortierten Altschrotten
häufig zu Anreicherungen von störenden Metallen für den weiteren Fertigungsgang, die nur durch Verschneiden
mit reinem Primäraluminium ausgeglichen werden können. Eine weitere Störquelle sind Gußteile aus Zinkoder
Magnesiumlegierungen, die bei Sortiervorgängen schwer auszuscheiden sind und in den Schrottschmelzchargen
zu unzulässig hohen Mg- oder Zn-Gehalten für die Weiterverwendung als Aluminium-Umschmelzgußlegierung
führen. Zur Absenkung solcher überhöhten Mg- oder Zn-Gehalte dient außer dem Verschneiden
mit Primäraluminium die umweltunfreundliche Chlorierbehandlung oder eine energieaufwendige Vakuumbehandlung
bei erhöhter Temperatur.
Eine weitere Quelle ansteigender Mg- und Zn-Gehalte in Schrottschmelzchargen ist der häufige Zusammenbau
von Gebrauchsgütern und Maschinen aus Aluminiumknet- und Aluminiumgußwerkstoffen.
Beispielsweise sind Motorblöcke und Zylinderköpfe sowie Getriebegehäuse häufig aus einer Aluminiumgußlegierung vom Typ AlSiCu, angebaute Nebenaggregatgehäuse aus Zn-Druckguß hergestellt, Fahrwerksteile, Beplankungen im Karosseriebereich bestehen jedoch aus Aluminiumknetlegierungen der Typen AlMgSi oder
Beispielsweise sind Motorblöcke und Zylinderköpfe sowie Getriebegehäuse häufig aus einer Aluminiumgußlegierung vom Typ AlSiCu, angebaute Nebenaggregatgehäuse aus Zn-Druckguß hergestellt, Fahrwerksteile, Beplankungen im Karosseriebereich bestehen jedoch aus Aluminiumknetlegierungen der Typen AlMgSi oder
AlMg5. Ähnliches gilt für Großhaushaltsgeräte, bei denen Aluminiumgußteile und Beplankungen, Verblendungen
und Verzierungen aus Aluminiumknetlegierungen gemeinsam verarbeitet sind.
Um eine wirtschaftliche Schrottzerkleinerung zu erreichen und um eingebaute Eisenteile aus Aluminiumgußstücken
zu entfernen, kann Aluminium-Altschrott einem Schredderverfahren mit anschließender Magnetabscheidung
zur Eisenteileentfernung unterworfen werden. Das Produkt solcher Zerkleinerungsverfahren
ist kleinteiliger Schredderschrott, in dem ursprüngliche Aluminiumknet- und Aluminiumgußwerkstoffe vermischt
und nicht mehr unterscheidbar vorliegen. Nach dem Einschmelzen solcher Schrotte müssen die oben
genannten Verfahren des Verschneidens mit wertvollern Primäraluminium oder des Chlorierens angewandt
werden, um wiederverwendbare Gußlegierungen herzustellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Möglichkeit zur Verwendung vermischter Altschrotte
aus gebrauchten Guß- und Knetwerkstoffen unter Vermeidung der obengenannten Nachteile zu finden.
Wie aus DIN 1725 Teil 1 hervorgeht, werden Aluminiumknethalbzeuge und damit auch Walzhalbzeuge
aus speziellen Legierungen sehr enger und definierter Zusammensetzung gefertigt, wobei ihre
Eigenschaften von Art und Menge der darin enthaltenen Legierungsbestandteile abhängen. Überraschenderweise
hat sich nun gezeigt, daß aus einer aus unverschnittenen Altschrotten erschmolzenen Legierung völlig
unkonventioneller Zusammensetzung gefertigte Bleche über ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit
und vor allem Umformbarkeit beim Rollformen oder Tiefziehen verfügen.
Damit wird eine sinnvolle und wirtschaftliche
Damit wird eine sinnvolle und wirtschaftliche
ω Verwendung solcher aus Guß- und Knetwerkstoffen
vermischten Altschrotte zur Herstellung von Blechen und Bändern ermöglicht
Die Herstellung der Bleche, Platten oder Bänder erfolgt durch Zusammenschmelzen von Altschrotten
aus Aluminiumgußlegierungen und Aluminiumknetlegierungen ohne Zusatz von Primäraluminium zu einer
Legierung mit Gehalten von 1 bis 6% Si, 1 bis 3% Mg, 0,5 bis 3% Zn, 0,5 bis 3% Fe, 0,3 bis 2% Cu sowie bis zu
1% Mn, bis zu 0,2% Ti, bis zu 0,5% Cr und bis zu 0,5% Pb, Bi, Sn. Die Legierungsschmelze wird erfindungsgemäß
vor dem Abgießen 1 bis 2 Stunden bei mindestens 730° C gehalten und mit einer Einlauf temperatur von
mindestens 710° C abgegossen. Die Walzbarren werden 12 bis 24 Stunden bei 490°C geglüht und anschließend in
üblicher Weise warm und kalt auf die gewünschte Endstärke abgewalzt. Es ist vorteilhaft, daß Gußlegierungsschrotte
vom Typ AlSi, AlSiCu, AlSiMg mit Knetlegierungsschrotten vom Typ AlMn, AlMg, AlMgMn, AlZnMg, AlZnMgCu, AlMgSi und/oder
AICuMg im Massenverhältnis 1 :1 bis 2:1 zusammengeschmolzen werden.
Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Altschrotte in einem Schredderverfahren mit nachgeschalteter Magnetabscheidung aufbereitet werden.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung können solche Schmelzen aus vermischten Altschrotten in
vorteilhafter Weise ohne die kostspieligen oder umweltfreundlichen Maßnahmen des Verschneidens mit
Primäraluminium oder des Chlorierens nutzbar gemacht werden zur Herstellung von Platten, Blechen
oder Bändern mit guten Gebrauchseigenschaften.
Durch Halten solcher Schmelzen aus vermischten Altschrotten auf einer Temperatur von mindestens
730° C über eine Zeit von 1—2 Stunden und durch Stranggießen zu Walzbarren oder -platten mit Einlauftemp.eraturen
in die Gießeinrichtung von mindestens 710° C erhält das Stranggußgefüge eine für das
nachfolgende Walzen zu Blechen besonders geeignete Struktur. Die für weitere Fertigungsgänge zur Herstellung
von Blechteilen durch Kaltumformung notwendige Umformbarkeit z. B. beim Rollformen oder Tiefziehen
wird durch diese Behandlung der Altschrottlegierungsschmelzen ebenfalls günstig beeinflußt.
Bleche aus auf diese Weise hergestellten Walzbarren zeigen wegen der für Knetwerkstoffe ungewöhnlichen
Zusammensetzung eine erhöhte Korrosionsempfindlichkeit. Der Korrosionsschutz kann in gewohnter
Weise durch eine Lackierung oder Beschichtung geschaffen werden. Vorteilhafter ist es erfindungsgemäß
jedoch, wenn beim Auswalzen der Walzbarren aus solchen Schrottlegierungsschmelzen eine Walzplattierung
von beidseitig 5 bis 10% mit AlZnl,5 auf der Basis von Al 99,8 oder reiner vorgenommen wird.
Elektrochemische Untersuchungen der Korrosionspotentiale an den erfindungsgemäßen Legieiungsblechen
aus vermischten Altschrotten und an Plattierwerkstoffen und an Kurzschlußelementen aus diesen
Legierungsblechen und verschiedenen Plattierwerkstoffen haben ergeben, daß AlZnl,5 auf der Basis Al 99,8
oder reiner einen optimalen Korrionsschutz sowohl durch Abdeckung der Blechoberfläche als auch durch
Tafel 1
elektrochemische Wirkungen durch die sich einstellende Potentialdifferenz zwischen Kernwerkstoff und Plattierschicht
gewährleistet.
Es wurden Walzbarren aus einer Schmelze von vermischten Altschrotten im Stranggießverfahren abgegossen,
nachdem die Legierungsschmelze zwei Stunden auf einer Temperatur von 730° C gehalten wurde. Die
Einlauftemperatur in die Walzbarrenkokillen wurde während des Stranggießens auf 710° C eingestellt. Die
Walzbarren hatten folgende Zusammensetzung in Masseprozenten:
Fe
Cu
Mn Mg Cr
Zn
4,90 0,94 0,92 0,31 1,O1 0,15 0,50 0,035
Die Walzbarren wurden einer 12stündigen Glühbehandlung bei 490° C unterworfen. Das Warmwalzen
erfolgte mit einer Ausgangstemperatur von 460° C. Beim Warmwalzen wurde beidseitig eine Plattierschicht
aus Al 99,8 Zn 1,5 mit 10% der Blechdicke aufgebracht.
Anschließend wurde das plattierte Warmband kalt an Enddicke gewalzt. Die Festigkeitswerte und einige
Umformkennwerte in verschiedenen Zuständen sind in Tafel 1 zusammen mit denen des Beispiels 2 angegeben.
Es wurden Walzbarren aus einer zweiten Schmelze von vermischten Altschrotten im Stranggießverfahren
abgegossen, nachdem die Legierungsschmelze zwei Stunden auf einer Temperatur von 730° C gehalten
worden war. Die Einlauftemperatur in die Walzbarrenkokillen wurde während des Stranggießens auf 710°C
eingestellt. Diese Walzbarren wiesen folgende Zusammensetzung in Masseprozenten auf:
Fe
Cu
Mn Mg Cr Zn
Ti
1,07 1,10 1,08 0,25 2,8 0,16 2,63 0,03
Die Walzbarren wurden einer 24stündigen Glühbehandlung bei 490° C unterworfen. Das Warmwalzen
erfolgte mit einer Ausgangstemperatur von 460° C. Beim Warmwalzen wurde beidseitig eine Plattierschicht
aus Al 99,8 Znl,5 von 10% der Blechdicke aufgebracht. Anschließend wurde das plattierte Warmband kalt an
Enddicke gewalzt.
Die Festigkeitswerte und einige Umformkennwerte in verschiedenen Zuständen sind in Tafel 1 zusammen
mit denen des Beispiels 1 angegeben.
Festigkeits- und Umformkennwerte von Blechen mit 1,2 mm Dicke aus den Schrottlegierungsschmelzen der
Beispiele 1 und 2
Zustand | Beispiele | Beispiele | Beispiele | Beispiele | Beispiele |
1 2 | 1 2 | 1 2 | 1 2 | 1 2 | |
RpO2(N/mm2) | /?,„(N/mm2) | A5 m | η η | Erichsen- | |
tiefung (mm) |
Walzhart
H14, halbhart
260
215
215
290
248
248
280
235
235
5 | 2 | 30 08 | 358 | 2 | 6 | 2 | Beispiele | |
mm') | Il | 1 2 | ||||||
Fortsetzung | Beispiele | Beispiele | Erichsen- | |||||
Zustand | 1 | 80 | Beispiele | Beispiele | 24 | 1 | 0,22 | tiefung (mm) |
Λ/>η.2<Ν/ | 102 | 1 2 | 1 | 25 | ;, | 0.30 | 10 10 | |
Rn, (N/mm2) | .-!*("■,.) | 8 10 | ||||||
85 | 310 | 17 | 0,18 | 0,13 | ||||
Weich | 108 | 170 200 | 27 | 0,28 | 6 7 | |||
Geglüht 530 C | 262 259 | 22 | ||||||
abgeschreckt | 345 | 0,07 | ||||||
Warmausgehärtet, | 390 ., 400 | 12 | ||||||
24 h 170 C | ||||||||
Die Bleche aus beiden Beispielen wiesen im weichen wie im lösungsgeglühten und abgeschreckten Zustand
eine gute Umformbarkeit auf, wie aus dem Verfestigungsexponenten η und der Erichsentiefung zu ersehen
ist, und erreichten nach Warmaushärtung hohe Festigkeitswerte.
Das Korrosionsverhalten solcher plattierter Bleche aus Schrottlegierungsschmelzen erwies sich als sehr gut.
Die Bleche eigneten sich gut zur anodischen Oxidation, um dekorative Blechoberflächen zu schaffen.
Die auf diese Weise hergestellten Walzhalbzeuge können infolge ihrer guten Eigenschaften für zahlreiche
Anwendungsgebiete, beispielsweise im Bauwesen (Fassaden), Fahrzeugbau (Beplankungen, Karosserieteile)
oder für andere Zwecke eingesetzt werden.
Claims (4)
1. Verwendung von aus Aluminium-Gußlegierungen vom Typ AlSi, AlSiCu und/oder AlSiMg und
Aluminium-Knetlegierungen vom Typ AlMn, AlMg, AlMgMn, AlZnMg, AlZnMgCu, AlMgSi und/oder
AlCuMg im Verhältnis 1 :1 bis 2 :1 ohne Zusatz von Primäraluminium vermischten Altschrotten zur
Herstellung von Walzhalbzeugen mit einer Zusammensetzung von 1 bis 6% Si, 1 bis 3% Mg, 0,5 bis 3%
Zn, 0,5 bis 3% Fe, 0,3 bis 2% Cu sowie bis zu 1 % Mn, bis zu 0,2% Ti, bis zu 0,5% Cr und bis zu 0,5% Pb, Bi,
Sn, Rest Aluminium.
2. Verwendung von Altschrotten zur Herstellung von Walzhalbzeugen nach Anspruch 1, die in einem
Schredderverfahren mit nachgeschalteter Magnetabscheidung aufbereitet worden sind.
3. Herstellung von Walzhalbzeugen aus Altschrott nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Legierungsschmelze zunächst 1 bis 2 Stunden bei mindestens 730°C gehalten, mit einer
Einlauf temperatur von mindestens 7100C im Stranggußverfahren
zu Walzbarren oder Bändern vergossen wird und diese 12 bis 24 Stunden bei 4900C
geglüht und anschließend in üblicher Weise warm und kalt gewalzt werden.
4. Aus Altschrotten hergestellte Walzhalbzeuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sie beidseitig mit 5 bis 10 Vol.-% AlZnl,5, hergestellt auf der Basis Al 99,8 oder reiner,
walzplattiert sind.
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Owner name: VAW ALUMINIUM AG, 53117 BONN UND 1000 BERLIN, DE |