EP0949348A1 - Verfahren zum kontrollierten Abkühlen eines Bandes oder eines Profils aus einer Aluminiumlegierung - Google Patents

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EP0949348A1
EP0949348A1 EP98810309A EP98810309A EP0949348A1 EP 0949348 A1 EP0949348 A1 EP 0949348A1 EP 98810309 A EP98810309 A EP 98810309A EP 98810309 A EP98810309 A EP 98810309A EP 0949348 A1 EP0949348 A1 EP 0949348A1
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EP
European Patent Office
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cooling
strip
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cooling medium
gas
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Withdrawn
Application number
EP98810309A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hermann Pont
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3A Composites International AG
Original Assignee
Alusuisse Lonza Services Ltd
Alusuisse Technology and Management Ltd
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/613Gases; Liquefied or solidified normally gaseous material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C29/00Cooling or heating work or parts of the extrusion press; Gas treatment of work
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573Continuous furnaces for strip or wire with cooling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon

Definitions

  • the invention relates to a method for controlled cooling in one Continuous-flow annealing furnace or strip heated to solution annealing temperature one heated to solution annealing temperature during extrusion Aluminum alloy profile immediately after the tape emerges from the continuous annealing furnace or the profile from the die of an extrusion press, the band or profile by directly applying its Surface is cooled with a cooling medium.
  • EP-A-0343103 describes a method for cooling pressed profiles and Rolling strips are known in which a water mist is generated by means of spray nozzles becomes. This known cooling method using spray nozzles is in EP-A-0429394 described for cooling cast metal strands.
  • EP-A-0578607 describes an inline method for cooling from a Extruded extruded profiles disclosed, in which the from EP-A-0343103 known spray nozzles are installed in modules.
  • EP-A-0695590 describes a method and a device for cooling known from hot-rolled plates and strips made of an aluminum alloy, being cut plates or strips continuously a cooling station run through and directly charged with water via flat jet nozzles become. Immediately after it exits the flat fan nozzle the water jet periodically by means of air or water jets distracted that the water jet hitting the plate or belt surface performs a wiping motion. With the use of flat jet nozzles arises when the water jet hits the plate or belt surface a narrow impact surface with high heat transfer. This locally high heat transfer together with the wiping movement leads to a even heat removal.
  • the invention is therefore based on the object of a method of the beginning to create the type mentioned, with which in a simple manner an over the entire Strip or profile surface with locally independent cooling gradient sufficient cooling rate can be set at the same time can.
  • a cooling medium is used Gas or gas mixture with a boiling point of max. -150 ° C in liquid form is sprayed evenly onto the belt or profile surface.
  • liquid gas as a coolant compared to water Another advantage of a liquid gas as a coolant compared to water is that the liquid gas medium is easier to control.
  • the negative Tendency of water after hitting the strip or profile surface to flow back into the furnace or into the die and there explosive Evaporation can occur when using LPG as the cooling medium be avoided.
  • the cooling capacity can be optimized control what is producing accurate and reproducible cooling conditions enables.
  • For even distribution of the liquid gas on the belt or Profile surface can basically be the well-known for cooling Water nozzle systems are used.
  • Liquid nitrogen is used as the preferred cooling medium.
  • the delivery rate of the cooling medium is expediently set so that the cooling medium hitting the strip or profile surface is complete evaporates.
  • the complete evaporation prevents the formation of heat inhibiting liquid gas film.
  • the inventive Cooling with liquefied gas offers here compared to the usual Water cooling processes have the decisive advantage that faults the band or the profile can be prevented without special measures can. In the less critical temperature range below about 250 ° C can be switched to conventional in a stage following the liquid gas cooling Be further cooled with water or air.

Abstract

Ein in einem Banddurchlaufglühofen auf Lösungsglühtemperatur erwärmtes Band oder ein während des Strangpressens auf Lösungsglühtemperatur erwärmtes Profil aus einer Aluminiumlegierung wird zum kontrollierten Abkühlen unmittelbar nach dem Austritt des Bandes aus dem Banddurchlaufglühofen bzw. des Profils aus der Matrize einer Strangpresse mit einem gleichmässig auf die Band- oder Profiloberfläche in flüssiger Form aufgesprühten Gas oder Gasgemisch mit einem Siedepunkt von max. -150°C abgekühlt. Im Vergleich zu einer üblichen Wasserkühlung kann der Abkühlungsvorgang beim Einsatz von Flüssiggas als Kühlmedium einfacher und gezielter gesteuert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontrollierten Abkühlen eines in einem Banddurchlaufglühofen auf Lösungsglühtemperatur erwärmten Bandes oder eines während des Strangpressens auf Lösungsglühtemperatur erwärmten Profils aus einer Aluminiumlegierung unmittelbar nach dem Austritt des Bandes aus dem Banddurchlaufglühofen bzw. des Profils aus der Matrize einer Strangpresse, wobei das Band oder das Profil durch direkte Beaufschlagung seiner Oberfläche mit einem Kühlmedium abgekühlt wird.
Zur Erzielung optimaler mechanischer Festigkeitswerte nach einer Kalt- und/oder und/oder Warmauslagerung einer Aluminiumlegierung ist eine möglichst rasche Abkühlung von der Lösungsglühtemperatur bzw. von der Metalltemperatur beim Austritt aus der Matrize einer Strangpresse erforderlich.
Aus der EP-A-0343103 ist ein Verfahren zum Kühlen von Pressprofilen und Walzbändern bekannt, bei dem mittels Spraydüsen ein Wassernebel erzeugt wird. Dieses vorbekannte Kühlverfahren mittels Spraydüsen ist in der EP-A-0429394 zum Kühlen gegossener Metallstränge beschrieben.
In der EP-A-0578607 ist ein Inline-Verfahren zum Kühlen von aus einer Strangpresse austretenden Profilen offenbart, bei welchem die aus der EP-A-0343103 bekannten Spraydüsen in Module eingebaut sind.
Aus der EP-A-0695590 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Kühlen von warmgewalzten Platten und Bändern aus einer Aluminiumlegierung bekannt, wobei abgelängte Platten oder Bänder kontinuierlich eine Kühlstation durchlaufen und in dieser über Flachstrahldüsen direkt mit Wasser beaufschlagt werden. Unmittelbar nach seinem Austritt aus der Flachstrahldüse wird der Wasserstrahl zusätzlich mittels Luft- oder Wasserstrahlen periodisch derart abgelenkt, dass der auf die Platten- oder Bandoberfläche auftreffende Wasserstrahl eine Wischbewegung ausführt. Mit dem Einsatz von Flachstrahldüsen ergibt sich beim Auftreffen des Wasserstrahls auf der Platten- oder Bandoberfläche eine schmale Auftreffläche mit hohem Wärmeübergang. Dieser lokal hohe Wärmeübergang führt zusammen mit der Wischbewegung zu einem gleichmässigen Wärmeentzug.
Den vorbekannten Verfahren gemeinsam ist die Verwendung von Wasser als Kühlmedium. Die hohe spezifische Wärme von Wasser führt zwar zu einem starken Wärmeentzug aus dem zu kühlenden Band oder Profil mit entsprechend hoher Abkühlungsgeschwindigkeit. Der Wärmeübergang von der Band- oder oder Profiloberfläche auf das Kühlmittel zeigt jedoch selbst bei Anordnung spezieller Düsen lokale Unterschiede. Es entstehen örtliche Ansammlungen von Kühlmittel, die zu einer unkontrollierten Abkühlung und damit zu unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften in Oberflächennähe des Gegenstandes führen können. Derartige Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften können sich beispielsweise bei einer späteren Umformoperation infolge eines lokal unterschiedlichen Umformverhaltens störend auf die Oberflächenqualität auswirken.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem auf einfache Weise ein über die gesamte Band- oder Profiloberfläche lokal unabhängiger Abkühlungsgradient bei gleichzeitig ausreichender Abkühlungsgeschwindigkeit eingestellt werden kann.
Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass als Kühlmedium ein Gas oder Gasgemisch mit einem Siedepunkt von max. -150°C in flüssiger Form gleichmässig auf die Band- oder Profiloberfläche aufgesprüht wird.
Mit der erfindungsgemässen Verwendung eines flüssigen Gases als Kühlmedium ergibt sich einerseits ein hoher Temperaturgradient bei der Abkühlung, andererseits ist der Wärmeübergang geringer als beim üblicherweise verwendeten Kühlmittel Wasser. Die Kombination dieser beiden Eigenschaften führt zu einer über die gesamte Band- bzw. Profiloberfläche gleichmässig wirkenden Kühlung.
Ein weiterer Vorteil eines flüssigen Gases als Kühlmittel im Vergleich zu Wasser liegt darin, dass das Flüssiggasmedium einfacher zu steuern ist. Die negative Tendenz von Wasser, nach dem Auftreffen auf der Band- bzw. Profiloberfläche in den Ofen bzw. in die Matrize zurückzufliessen und dort explosionsartige Verdampfungen auszulösen, kann beim Einsatz von Flüssiggas als Kühlmedium vermieden werden.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lässt sich die Kühlleistung optimal steuern, was die Erzeugung genauer und reproduzierbarer Abkühlbedingungen ermöglicht. Zur gleichmässigen Verteilung des flüssigen Gases auf der Band- bzw. Profiloberfläche können grundsätzlich die bekannten, zur Kühlung mit Wasser verwendeten Düsensysteme eingesetzt werden.
Als bevorzugtes Kühlmedium wird flüssiger Stickstoff verwendet.
Die Förderleistung des Kühlmediums wird zweckmässigerweise so eingestellt, dass das auf die Band- oder Profiloberfläche auftreffende Kühlmedium vollständig verdampft.
Die vollständige Verdampfung verhindert die Ausbildung eines den Wärmeentzug hemmenden Flüssiggasfilms.
Um den während der Lösungsglühung in der Legierung erzeugten Gefügezustand für die spätere Kalt- und/oder Warmauslagerung optimal nutzen zu können, ist vor allem ein rasches Durchlaufen der hohen Temperaturbereiche von der Lösungsglühtemperatur bis auf etwa 250°C zwingend erforderlich. Die erfindungsgemässe Abkühlung mit Flüssiggas bietet hier gegenüber den üblichen Wasserkühlverfahren den entscheidenden Vorteil, dass Verwerfungen des Bandes oder des Profils ohne besondere Massnahmen verhindert werden können. Im weniger kritischen Temperaturbereich unterhalb von etwa 250°C kann in einer der Flüssiggaskühlung nachfolgenden Stufe auf konventionelle Weise mit Wasser oder mit Luft weitergekühlt werden.

Claims (4)

  1. Verfahren zum kontrollierten Abkühlen eines in einem Banddurchlaufglühofen auf Lösungsglühtemperatur erwärmten Bandes oder eines während des Strangpressens auf Lösungsglühtemperatur erwärmten Profils aus einer Aluminiumlegierung unmittelbar nach dem Austritt des Bandes aus dem Banddurchlaufglühofen bzw. des Profils aus der Matrize einer Strangpresse, wobei das Band oder das Profil durch direkte Beaufschlagung seiner Oberfläche mit einem Kühlmedium abgekühlt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    als Kühlmedium ein Gas oder Gasgemisch mit einem Siedepunkt von max. -150°C in flüssiger Form gleichmässig auf die Band- oder Profiloberfläche aufgesprüht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium flüssiger Stickstoff eingesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung des Kühlmediums so eingestellt wird, dass das auf die Band- oder Profiloberfläche auftreffende Kühlmedium vollständig verdampft.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass das Band oder das Profil unmittelbar nach der Abkühlung mit flüssigem Gas in einer nachfolgenden Stufe-mit Wasser oder Luft weitergekühlt wird.
EP98810309A 1998-04-09 1998-04-09 Verfahren zum kontrollierten Abkühlen eines Bandes oder eines Profils aus einer Aluminiumlegierung Withdrawn EP0949348A1 (de)

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