DE3008358C2

DE3008358C2 - Verwendung von aus Aluminiumgußlegierungen und Aluminiumknetlegierungen vermischten Altschrotten zur Herstllung von Walzhalbzeugen

Info

Publication number: DE3008358C2
Application number: DE3008358A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Dr. E. 5300 Bonn Lossack
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vaw Aluminium AG
Priority date: 1980-03-05
Filing date: 1980-03-05
Publication date: 1981-07-09
Also published as: CA1176084A; EP0035055B1; EP0035055A1; NO155399C; DE3008358B1; NO155399B; ATE4128T1; JPS6014828B2; NO803675L; JPS56139667A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung vermischter Altschroite zur Herstellung von Aluminiumwalzprodukten durch Strang- oder Bandgießen von Walzbarren oder -platten und durch anschließendes Warm- und Kaltwalzen.

Aluminiumaltschrottc 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 Aluminiumknetwerkstoffcn durch Kalt- oder Warmformung oder aus Aluminiumgußwerkstoffen durch Formguß hergestellt sein. Wegen der Erfordernisse der verschiedenen Herstellungsverfahren unterscheiden sich die Zusammensetzungen von Aluml· nii'mknetlegierungen und Aliiminiiimgußwcrksioffen in grundsätzlicher Weise. A luminiumknetwerkstoffe weisen hohe Legierungsgehalto 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 Ferligimgügängen nach dem Einschmelzen Störungen in Uniformoder Gießprozessen zu vermeiden. Eine Sortierung der Altschrotte nach Werkstoffart muß vordem Einschmelzen erfolgen.

Da aber besonders Aluminiumgußteile häufig eingegossene oder anhaftende Fremdmeialle wie z. B. Eisen. Zink und Kutifer einhalten, kommt es auch hei

Schrottschmelzchragen aus sortierten Altsehrotien häufig zu Anreicherungen von störenden Metallen fur den weiteren Fertigungsgang, die nur durch Verschneiden mit reinem Primäraluminium ausgeglichen werden können. Eine weitere Störquelle sind GuQteile 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 au« Alumtniumknet- und Aluminiumgußwerkstoffen.

Beispielsweise sind Motorblöcke und ZylinderköpFe sowie Getriebegehäuse häufig aus einer Aluminiunigußlegiening vom Typ AISiCu, angebaute Nebenaggregatgehäuse aus Zn-Druckguß hergestellt, Fahrwerksteile, Beplankungen im Karosseriebereich bestehen jedoch aus Aluminiumknetlegierungen der Ti pen AlMgSi oder AlMg5. Ähnliches gilt für Großhaushaltsgeräte, bei denen Aluminiumgußteile und Beplankungen, Verblendungen und Verzierungen aus Aluminiumkneilegierungen gemeinsam verarbeitet sind.

Um eine wirtschaftliche Schrottzerkleinerung zu erreichen und um eingebaute Eisenteile jus 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 Aluminiumgußwerkstoffc vermischt und nicht mehr unterscheidbar vorliegen. Nach dem Einschmelzen solcher Schrotte müssen die oben genannten Verfahren des Verschneidens mit wertvollern Primäraluminium oder des Chlorieren* angewandt werden, um wiederverwendbare Gußlegierungen herzustellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Möglichkeit zur Verwendung vermischter Altschrottc aus gebrauchten Guß- und Knetwerkstoffen unter Vermeidung der obengenannten Nachteile zu finden.

Wie aus DIN 1725 Teil I 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 Legiorungsbestandteile abhängen. Überraschenderweise hat .sich nun gezeigt, daß aus einer aus unverschniiicnen 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 au3 Guß- und Knetwerksioffen vermischten Alisehrottc zur Herstellung von Blechen und Bändern ermöglicht.

Die Herstellung der Bleche. Platten oder Bänder erfolgt durch Zusammenschmelzen von «Mtschrotten aus Aluminiimigußlcgicrungcn und Aluminiumknctlcgicrungcn ohne Zusatz von Primäraliiminium zu einer Legierung mit Gehalten von I bis 6% Si. I bis 3% Mg. 0.5 bis 3% Zn. 0.5 bis Wn Fe. 0.3 bis 2% Cu sowie bis zu

1% Mn. bis zu 0,2% Ti. bis /u 0,5% Cr und bis /u 0.5% Pb, Bi. Sn. Die Legierungsschmelze wird erfindungsgemaß vor dem Abgießen I bis 2 Stunden bei mindestens 730'C gehalten und mit einer Einlauiiemperaiur von mindestens 7l0°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 abgewälzt. Es ist vorteilhaft, daß Gußlegierungsschrotte vom Typ AISi, AISiCu, AISiMg mit Knetlegierungsschrotten vom Typ AlMn, AIMg, AIMgMn, AIZnMg, AlZnMgCu, AIMgSi und/oder AlCuMg im Massenverhältnis ϊ 11 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 Weis? ohne die kostspieligen oder umweltfreundliche« 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 710⁰C erhält das Stranggußgefüge eine für das nachfolgende Walzen zu Blechen besonders geeignete Struktur. Die für weitere Fertigungsgänge zur Herstellung von Blechteileo durch Kahumforß.ung notwendige Umformbarkeit z. B. beim RoHfbrmen oder Tiefziehen wird durch diese Behandlung der Altsd ?ottlegierungsschmelzen ebenfalls günstig beeinflußt.

Bleche aus auf diese Weise hergestellten Walzbarren zeigen wegen der für Kneiwerkstoffe 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 SchroUlegierungsschmelzen eine Walzplattierung von beidseitig 5 bis 10% mit AlZni.5 auf der Basis von Al 99,8 oder reiner vorgenommen wird.

Elektrochemische Untersuchungen der Korrosionspotcniialc an den erfindungsgemäßen Lcgierungsblechen aus vermischten Altschrotten und an Plattierwerkstoffen und an Kurzschlußelementen aus diesen Legierungsblechcn und verschiedenen Platlierwerksloffen haben ergeben, daß AIZn 1,5 auf der Basis Al 99.8 oder reiner einen optimalen Korrionsschutz sowohl durch Abdeckung der Blechoberfläche als auch durch

Tafel I

elektrochemische Wirkungen durch die sich einstellende lOientialdifferen/ /wischen Kernwerkstoff und PUnlierschicht gewährleistet.

Beispiel I

Es wurden Walzbarren aus einer Schmelze von vermischten Allschrotten im Stranggießverfahren abgegossen, nachdem die Legierungsschmelze zwei Stunden auf einer Temperatur von 730 C gehalten wurde, üie Einlaufiempenitur in die Walzbarrenkokillen wurde während des Stranggießens auf 710⁰C eingestellt. Die Waizbarren halten folgende Zusammensetzung in Masseprozenten:

Cu

Mn

Mg Cr

/n

4,90 0,94 0,92 0,31 1,0 0,15 0,50 0.035

-ti D'e Waizbarren wurden einer 12stündigen Glühbehandlung bei 490° C unterworfen. Das Warmwalzen erfolgte mit einer Ausgangstemperatur von 460°C. Beim Warmwalzen wurde beidseitig eine Plattierschicht aus AI 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 vesschiedenen Zuständen sind in Tafel I zusammen mit denen des Beispiels 2 angegeben.

„, Beispiel 2

Es wurden Walzbarren aus einer zweiten Schmelze von vermischten Altschrotten im Stranggießverfahren abgegossen, nachdem die Legierungsschmelze zwei Stunden auf einer Temperatur von 730⁰C gehalten r> worden war. Die F.inlauftemperatur in die Walzbarrenkokillen wurde während des Stranggießens auf 710⁰C eingestellt. Diese Walzbarren wiesen folgende Zusammensetzung in Masseprozenten auf:

Fe

Cu

Mn

Mg Cr /n

1,07 1,10 1,08 0,25 2,8 0,16 2,63 0,03

r. Die Walzbarren wurden einer 24stündigen Glühbehandlung bei 490⁰C unterworfen. Das Warmwalzen erfolgte mit einer Ausgangsiemperatur von 46O°C. Beim Warmwalzen wurde beidseitig eine Plattierschicht aus Al 99,8 Zn 1,5 von 1C% der Bleehdicke aufgebracht.

"■o 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 I angegeben.

lcstigkcils- und Umlormkcnnwerle von Blechen mit 1,2mm Dicke aus den SchroUlegierungsschmelzen der Beispiele I und 2

Zustand

Beispiele
I

Beispiele

R.„(N/mm- ]

Beispiele

I 2

I. (Ί)

Beispiele Beispiele

1 2

Frichsen-

! (mm)

Wal/hart

Il N. halbhart

260
215

2W
248

280

235

I -ΟΓΐΜΊ/ιιημ

ltciipick

ι :

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l.richiciilieUinc ι πιπί ι

Weich	85	80	170	2(K)	27	24	0,18	0.22	10	10
Gegiüht ^ς30 C" abgeschreckt	108	102	262	259	22	25	0.28	0,30	8	IO
Warmausgehärtet, ">4 h 170 C	345	310	390	4(K)	12	17	0.07	0.13	6	7

Die Bleche aus beiden Beispielen wiesen im weichen wie im lösungsgeglühten und abgeschreckien Zustand eine gute Umformbarkeii auf, wie aus dem Verfesiigungsexponenten π und der Erichsentiefung /u ersehen ist, und erreichten nach Warmaushärtung hohe Festigkeitswerte.

Das Korrosionsverhalten solcher plattierter Bleche aus Schrottlegierungsschmelzen erwies s.^:ch als sehr gut. Die Bleche eigneten sich gut /ur anodischen Oxidation, um dekorative Blechoberflächen zu schaffen.

Die auf diese Weise hergestellten Walzhalb/euge können infolge ihrer guten Eigenschaften für zahlreiche Anwendungsgebiete, beispielsweise im Bauwesen (Fas sadenj. Fahrzeugbau (Beplanki-ngen. Karosserieteile) oder für andere Zwecke eingesc-s/t werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von aus Aluminium-Gußlegierungen vom Typ AISi. AlSiCu und/oder AlSiMg und Aluminium-Knetlegierungen vom Typ AIMn, AIMg, AlMgMn. AIZnMg, AlZnMgCu, AIMgSi und/oder AlCuMg im Verhältnis 1 : I bis 2:1 ohne Zusatz von Primäraluminiian vermischten \ltschrotten zur Herstellung von Walzhalbzeugen mit einer Zusammensetzung von ! bis 6% Si, 1 bis 3% Mg, 0,5 bis 3% Zn, 03 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 03% Pb, Bi, Sn, Rest Aluminium.

2. Verwendung von Alischrotten zur Herstellung von Walzhalbzeugen nach Anspruch I₁ die in einem Schredderverfahren mit nachgeschalteter Magnetabscheidung aufbereitet worden sind.

3. Hersielllung von Walzhalbzeugen aus Altschrott nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsschmelze zunächst I bis 2 Stunden bei mindestens 730⁰C gehalten, mit einer Einlauftemperatur von mindestens 710^ C im Stranggußverfahren zu Walzbarren oder Bändern vergossen wird und diese 12 bis 24 Stunden bei 450° C geglüht und anschließend in üblicher Weise warm und kalt gewalzt werden.

4. Aus Altschrotten hergestellte Walzhalbzeuge nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie beidseitig r.iit 5 bis 10 Vol.-% AIZnU, hergestellt auf der Basis Al 99,8 oder reiner, walzplattiert sind.