EP0035055B1 - Verwendung von aus Aluminiumgusslegierungen und Aluminiumknetlegierungen vermischten Altschrotten zur Herstellung von Walzhalbzeugen und aus Schrott hergestellte Walzhalbzeuge - Google Patents
Verwendung von aus Aluminiumgusslegierungen und Aluminiumknetlegierungen vermischten Altschrotten zur Herstellung von Walzhalbzeugen und aus Schrott hergestellte Walzhalbzeuge Download PDFInfo
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- EP0035055B1 EP0035055B1 EP80106968A EP80106968A EP0035055B1 EP 0035055 B1 EP0035055 B1 EP 0035055B1 EP 80106968 A EP80106968 A EP 80106968A EP 80106968 A EP80106968 A EP 80106968A EP 0035055 B1 EP0035055 B1 EP 0035055B1
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/026—Alloys based on aluminium
Definitions
- the invention relates to the use of mixed old scrap for the production of aluminum rolled products by continuous or strip casting of rolled ingots or plates and by subsequent hot and cold rolling.
- Aluminum scrap comes from used consumer goods or machines that either consist entirely of aluminum alloys or contain significant components from aluminum and its alloys. These consumer goods or machines made of aluminum or their aluminum parts can be produced from aluminum wrought materials by cold or hot molding or from aluminum casting materials by molding. Because of the requirements of the various manufacturing processes, the compositions of wrought aluminum alloys and aluminum casting materials differ fundamentally. Aluminum wrought materials have high alloy contents of Mg, Mn and Zn, while cast aluminum materials are characterized by high Si and often higher Fe and Cu contents.
- scrap parts are therefore kept separate after their division into kneading and casting materials in order to avoid malfunctions in the forming or casting processes in the new production processes after melting. Sorting the old scrap by type of material must be done before melting.
- engine blocks and cylinder heads as well as gearbox housings are often made of an AISiCu cast aluminum alloy, attached auxiliary unit housings are made of die-cast zinc, but chassis parts and planking in the body area consist of wrought aluminum alloys of the types AIMgSi or AIMg5.
- AIMgSi the types of wrought aluminum alloys of the types AIMgSi or AIMg5.
- the object of the present invention was to find a way of using mixed old scrap from used casting and kneading materials while avoiding the disadvantages mentioned above.
- the sheets, plates or strips are produced by melting together old scrap from cast aluminum alloys and wrought aluminum alloys without adding primary aluminum to an alloy with contents of 1 to 6% Si, 1 to 3% Mg, 0.5 to 3% Zn, 0 , 5 to 3% Fe, 0.3 to 2% Cu and up to 1% Mn, up to 0.2% ⁇ ⁇ up to 0.5% Cr and up to 0.5% Pb, Bi, Sn, whereby the cast alloy scraps of type AISi, AISiCu, AISiMg with wrought alloy scraps of type AIMn, AIMg, AIMgMn, AtZnMg, AIZnMgCu, AIMgSi and / or AICuMg are melted together in a mass ratio of 1: 1 to 2: 1.
- the alloy melt is kept at at least 730 ° C. for 1 to 2 hours and then poured off at an inlet temperature of at least 710 ° C.
- the rolled bars are annealed at 490 ° C for 12 to 24 hours and then hot and cold rolled to the desired final thickness in the usual manner.
- a preferred application of the process according to the invention is characterized in that the old scrap is processed in a shredder process with downstream magnetic separation.
- melts from mixed old scrap can advantageously be used without the costly and environmentally unfriendly measures of blending with primary aluminum or chlorination for the production of plates, sheets or strips with good usage properties.
- the continuous casting structure is given a sheet for subsequent rolling particularly suitable structure.
- the formability necessary for further production steps for the production of sheet metal parts by cold forming z. B. in roll forming or deep drawing is also favorably affected by this treatment of the old scrap alloy melts.
- Sheets made from rolled bars produced in this way show an increased sensitivity to corrosion due to the composition, which is unusual for kneading materials. Corrosion protection can be provided in the usual way by painting or coating. It is, however, more advantageous according to the invention if, when rolling out the ingots from such scrap alloy melts, roll cladding of 5-10% on both sides of the rolled semi-finished product is made from an AIZn alloy with 1.5 Zn, made from a semi-finished alloy Al 99.8 or less.
- Roll ingots were cast from a melt of mixed old scrap in a continuous casting process after the alloy melt had been kept at a temperature of 730 ° C. for two hours.
- the inlet temperature into the billet ingot molds was set at 710 ° C. during the continuous casting.
- the rolled bars had the following composition in mass percentages:
- the rolling bars were subjected to a 12-hour annealing treatment at 490 ° C.
- the hot rolling was carried out at an initial temperature of 460 ° C.
- a cladding layer made of Al99.8 with 1.5% on both sides of 10% of the sheet thickness was applied.
- the plated hot strip was then cold rolled to its final thickness.
- the strength values and some forming parameters in different states are given in Table 1 together with those of Example 2.
- Roll ingots were cast from a second melt of mixed old scrap in a continuous casting process after the alloy melt had been kept at a temperature of 730 ° C. for two hours.
- the inlet temperature into the billet ingot molds was set at 710 ° C. during the continuous casting.
- the rolling bars were subjected to a 24-hour annealing treatment at 490 ° C.
- the hot rolling was carried out at an initial temperature of 460 ° C.
- a cladding layer of A199.8 with 1.5% Zn was applied to both sides of 10% of the sheet thickness.
- the plated hot strip was then cold rolled to its final thickness.
- the sheets from both examples showed good formability in the soft as well as in the solution-annealed and quenched state, as can be seen from the hardening exponent n and the Erichsen indentation, and achieved high strength values after hot curing.
- the rolled semi-finished products produced in this way can be used for numerous fields of application, for example in construction (facades), vehicle construction (cladding, body parts) or for other purposes.
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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 Zusammemsetzungen 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 Umform- oder 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 Schrottschmelzchargen 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 Zink- oder 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 AISiCu, angebaute Nebenaggregatgehäuse aus Zn-Druckguß hergestellt, Fahrwerksteile, Beplankungen im Karosseriebereich bestehen jedoch aus Aluminiumknetlegierungen der Typen AIMgSi oder AIMg5. 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 wertvollem 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 oben genannten 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. Öberraschenderweise 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 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 Primäralumini'um 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 % ì↑ bis zu 0,5 % Cr und bis zu 0,5 % Pb, Bi, Sn, wobei die Gußlegierungsschrotte vom Typ AISi, AISiCu, AISiMg mit Knetlegierungsschrotten vom Typ AIMn, AIMg, AIMgMn, AtZnMg, AIZnMgCu, AIMgSi und/oder AICuMg im Massenverhältnis 1 : 1 bis 2 : 1 zusammengeschmolzen werden.
- Die Legierungsschmelze wird erfindungsgemäß vor dem Abgießen 1 bis 2 Stunden bei mindestens 730 °C gehalten und mit einer Einlauftemperatur von mindestens 710 °C abgegossen. Die Walzbarren werden 12 bis 24 Stunden bei 490 °C geglüht und anschließend in üblicher Weise warm und kait auf die gewünschte Endstärke abgewalzt.
- Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Altschrotte in einem Shredderverfahren mit nachgeschalteter Magnetabscheidung aufbereitet werden.
- Durch die erfindungsgemäße Verwendung können solche Schmelzen aus vermischten Altschrotten in vorteilhafter Weise ohne die kostspieligen und umweltunfreundlichen 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 Einlauftemperaturen 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 5-10 % der Walzhalbzeug dicke aus einer AIZn-legierung mit 1,5 Zn, hergestellt aus einer Halbzeuglegierung Al 99,8 oder reiner vorgesehen wird.
- Elektrochemische Untersuchungen der Korrosionspotentiale an den erfindungsgemäßen Legierungsblechen aus vermischten Altschrotten und an Plattierwerkstoffen und an Kurzschlußelementen aus diesen Legierungsblechen und verschiedenen Plattierwerkstoffen haben ergeben, daß AIZn 1,5 auf der Basis AI 99,8 oder reiner einen optimalen Korrosionsschutz sowohl durch Abdeckung der Blechoberfläche als auch durch 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 :
- Die Walzbarren wurden einer 12-stündigen Glühbehandlung bei 490 °C unterworfen. Das Warmwalzen erfolgte mit einer Ausgangstemperatur von 460 °C. Beim Warmwalzen wurde eine Plattierschicht aus AI99,8 mit 1,5 % Zu beidseitig 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 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 wurde. Die Einlauftemperatur in die Walzbarrenkokillen wurde während des Stranggießens auf 710 °C eingestellt. Diese Walzbarren wiesen folgende Zusammensetzung in Masseprozenten auf :
- Die Walzbarren wurden einer 24-stündigen Glühbehandlung bei 490 °C unterworfen. Das Warmwalzen erfolgte mit einer Ausgangstemperatur von 460 °C. Beim Warmwalzen wurde eine Plattierschicht aus A199,8 mit 1,5%Zn beidseitig von 10% der Blechdicke aufgebracht. Anschließend wurde das plattierte Warmband kalt an Enddicke gewalzt.
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- Die Bleche aus beiden Beispielen wiesen im weichen wie im lösungsgeglühten und abgeschreckten Zustand eine gute Umformbarkeit auf, wie aus dem Verfestigungsexponenten n 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.
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