NO143866B

NO143866B - PROCEDURE FOR CONTINUOUS PREPARATION OF BODY MATERIAL OF AN ALUMINUM ALLOY

Info

Publication number: NO143866B
Application number: NO760222A
Authority: NO
Inventors: Enrique Henry Chia; Frank Michael Powers; Kenneth Eryl Chadwick
Original assignee: Southwire Co
Priority date: 1975-01-24
Filing date: 1976-01-23
Publication date: 1981-01-19
Also published as: FR2298612B1; ATA46876A; DE2602339A1; JPS5199611A; SE410565B; FR2298612A1; SE7600726L; AT344930B; NO143866C; DE2602339C2; BR7600419A; JPS5938303B2; NO760222L; SU583720A3; GB1509132A

Description

Aluminiumlegeringen med betegnelsen 6201 i henhold til The aluminum alloy with the designation 6201 according to

American Aluminium Association (AAS) inneholder foruten The American Aluminum Association (AAS) also contains

aluminium 0.5 - 0.9 vektprosent silisium, 0.6 - 0.9 vekt- aluminum 0.5 - 0.9 weight percent silicon, 0.6 - 0.9 weight-

prosent magnesium. Denne aluminium/magnesium/silisium- percent magnesium. This aluminium/magnesium/silicon-

legering har høy mekanisk styrke og har i trådform og varme-behandlet tilstand en strekk-fasthet på mer enn 32 kp/mm 2, bruddforlengelse større enn 3% samt elektrisk ledningsevne større enn 52,5% IACS. Tidligere har trukkede stenger'av aluminiumlegeringen 6201 og lignende aluminiumlegeringer blitt fremstilt industrielt ved hjelp av flere adskilte fremstil-lingstrinn som omfatter støping av en aluminiumbarre og gjenoppvarming av barren til omkring 370 - <1>+50°C, samt valsing av den støpte barre til stangmaterial og løsningsbehandling av stangen ved en temperatur omkring 5'+0°C, hvoretter stangen bråkjøles i vann. Denne stang koldtrekkes til trådform, og tråden utsettes for kunstig eldning ved temperaturer mellom 120 og 330°C. Ved denne fremgangsmåte er det mulig industrielt å fremstille tråd med strekkfasthet og elektrisk ledningsevne av samme størrelsesorden som eller bedre enn de ovenfor angitte verdier. alloy has high mechanical strength and in wire form and heat-treated condition has a tensile strength of more than 32 kp/mm 2, elongation at break greater than 3% and electrical conductivity greater than 52.5% IACS. In the past, drawn bars of the aluminum alloy 6201 and similar aluminum alloys have been manufactured industrially by means of several separate manufacturing steps which include casting an aluminum ingot and reheating the ingot to about 370 - <1>+50°C, as well as rolling the cast ingot for rod material and solution treatment of the rod at a temperature of around 5'+0°C, after which the rod is quenched in water. This bar is cold-drawn into wire form, and the wire is subjected to artificial aging at temperatures between 120 and 330°C. With this method, it is possible to industrially produce wire with tensile strength and electrical conductivity of the same order of magnitude as or better than the values stated above.

Skjønt det ved denne fremgangsmåte vil være mulig å fremstille Although with this method it will be possible to produce

et tilfredsstillende produkt, vil en sådan stykk-tilvirkning eller ikke-kontinuerlig støpeprosess bare være i stand til å frembringe begrensede lengder av stangmaterial, hvilket vil si at en barre av gitt størrelse bare vil kunne frembringe en tilsvarende mengde stangmaterial, og lengder av separat fremstilte stenger må sveises sammen for,.å danne større stanglengder. Når barren gjenoppvarmes og valses for stangforming, er det vanlig å fraskille forenden av stangen, da denne vil være av nedsatt kvalitet. En vesentlig mengde avfallsmaterial oppstår således ved den ovenfor angitte prosess. En forlenget stang som.omfatter flere lengder av enkeltvis fremstilte produkter som er innbyrdes sammensveiset, vil ha ufordelaktig kornstruktur i sveisene, a satisfactory product, such a piece-work or non-continuous casting process will only be able to produce limited lengths of bar material, which means that a bar of a given size will only be able to produce a corresponding amount of bar material, and lengths of separately produced bars must be welded together to form longer bar lengths. When the ingot is reheated and rolled for bar forming, it is common to separate the front end of the bar, as this will be of reduced quality. A significant amount of waste material is thus produced by the above-mentioned process. An extended bar comprising several lengths of individually manufactured products that are welded together will have an unfavorable grain structure in the welds,

hvilket vil påvirke strekkfasthet og ledningsevne på ufordelaktig måte. Videre vil det være' praktisk talt umulig å frembringe identiske tilstander ved gjenoppvarming og valsing av forskjellige barrer, og de sammensveisede stanglengder vil vanligvis oppvise forskjellige kornegenskaper. which will adversely affect tensile strength and conductivity. Furthermore, it will be practically impossible to produce identical conditions by reheating and rolling different ingots, and the welded bar lengths will usually exhibit different grain characteristics.

Den tidligere kjente fremgangsmåte for stykk-fremstilling krever imidlertid ikke bare ytterst omsorgsfull løsningsbehandling av den fremstilte stang i en passende varmeovn for å oppnå den jevne oppvarming som er nødvendig for å frembringe et ensartet produkt, hvilket gjør denne prosess tidkrevende og krever ekstra utstyr. I tillegg foreligger også vesentlige tidsinter-valler hvor aluminiummaterialet kan oksydere, nemlig den tid den støpte barre avkjøles og gjenoppvarmes, samt den tid den avgitte stang fra valseverket avkjøles og gjenoppvarmes for løsningsbehandling og den behandlede stang atter avkjøles. Resultatet av dette er at stangen oksyderes i vesentlig grad, hvilket gjør den forholdsvis hård for gjentatte treknings-prosesser, og gir stangen en forholdsvis matt overflate. Videre vil en sterkt oksydert og hård stang være vanskeligere å trekke, og de anvendte trekkdyser for dette formål vil raskt nedbrytes. However, the previously known method for piece production does not only require extremely careful solution treatment of the produced rod in a suitable heating furnace to achieve the uniform heating necessary to produce a uniform product, which makes this process time-consuming and requires additional equipment. In addition, there are also significant time intervals where the aluminum material can oxidize, namely the time the cast ingot is cooled and reheated, as well as the time the discharged bar from the rolling mill is cooled and reheated for solution treatment and the treated bar is cooled again. The result of this is that the rod oxidizes to a significant extent, which makes it relatively hard for repeated drawing processes, and gives the rod a relatively dull surface. Furthermore, a strongly oxidized and hard rod will be more difficult to pull, and the drawing nozzles used for this purpose will quickly break down.

En forbedret fremgangsmåte for kontinuerlig støpning og valsing av aluminiumlegeringen 6201 er beskrevet i US-PS 3-613-767• Den fremgangsmåte som er beskrevet i dette patentskrift, omfatter en kontinuerlig fremstilling av stangmaterial av en aluminiumlegering, slik som f.eks. legeringen 6201, uten behov for gjenoppvarming av barre eller stang under fremstillings-prosessen. En stang som avgis fra en kontinuerlig støpemaskin, føres gjennom et valseverk og et bråkjølingsrør, og avkjøles så, alt i en kontinuerlig prosess. Varmeinnholdet i den støpte stang som avgis fra den kontinuerlige støpemaskin, avledes således ikke, og stangens temperatur holdes i løsningsområdet for metallet under stangens overføring til valseverket. Denne stang varmbehandles i valseverket, og det avgitte stangmaterial bråkjøles umiddelbart, således at den tid som forløper fra stangens innføring i valseverket til stangraaterialets brå-kjøling til et temperaturnivå under krystailisasjonstemperatu-ren for legeringen, er kortere enn den tid som er påkrevet for at legeringsmetallene skal kunne utfelles til basismetallets korngrenser. Etter bråkjøling av stangen befinner den seg ved en temperatur under det temperaturområdet hvor umiddelbar . og vesentlig utfelling finner sted. Når stangmaterialet derpå An improved method for continuous casting and rolling of the aluminum alloy 6201 is described in US-PS 3-613-767 • The method described in this patent includes a continuous production of bar material from an aluminum alloy, such as e.g. the alloy 6201, without the need for reheating the ingot or bar during the manufacturing process. A bar discharged from a continuous casting machine is passed through a rolling mill and a quench tube, and then cooled, all in a continuous process. The heat content in the cast rod emitted from the continuous casting machine is thus not dissipated, and the rod's temperature is kept in the solution range for the metal during the rod's transfer to the rolling mill. This rod is heat-treated in the rolling mill, and the discharged rod material is quenched immediately, so that the time that elapses from the rod's introduction into the rolling mill to the rod material's rapid cooling to a temperature level below the crystallization temperature for the alloy is shorter than the time required for the alloy metals must be able to precipitate to the grain boundaries of the base metal. After quenching the bar, it is at a temperature below the temperature range where immediate . and substantial precipitation takes place. When the rod material thereon

ble koldtrukket til tråd, oppnådde det en usedvanlig høy strekk-fasthet og relativt høy elektrisk ledningsevne samt usedvanlig blank overflate. Hovedproblemene ved separat håndtering mellom hver av prosesstrinnene ved den førstnevnte kjente fremgangsmåte kunne således bli overvunnet ved hjelp av den fremstillings-teknikk som er omtalt i US-PS 3.613.767. was cold drawn into wire, it achieved an exceptionally high tensile strength and relatively high electrical conductivity as well as an exceptionally glossy surface. The main problems of separate handling between each of the process steps in the first-mentioned known method could thus be overcome by means of the manufacturing technique described in US-PS 3,613,767.

Skjønt den fremgangsmåte for kontinuerlig støping og valsing Although the process of continuous casting and rolling

av aluminiumlegeringen 6201 som er beskrevet i nevnte US-PS 3.613.7675 innebærer et stort fremskritt fremfor den førstnevnte kjente ikke-kontinuerlige stykk-fremstilling, frembringer den likevel helt nye problemer som ikke forelå ved den førstnevnte fremstilling. Da den prosess som er beskrevet i det ovenfor angitte patentskrift, krever at temperaturen for den stang som føres inn i valseverket skal holdes i temperaturområdet for metal-lets løsningsvarmebehandling, er det nødvendig å sikre at støpe-takten er tilstrekkelig høy til åt den støpte stang som avgis fra støpemaskinen, kan vandre den korte avstand til valseverket uten vesentlig temperatursenkning. Når en støpeprosess forløper i sådan rask takt, kan imidlertid en tilstand kjent som "størk-nings-krympning" opptre i støpeformen. Denne tilstand fører til hulrom eller sprekker i stangens overflate når den trekker seg tilbake fra støpeformens vegger under størkningen. I tillegg kan også hulrom på grunn av størknings-krympning opptre i det'indre av den støpte stang. Under påfølgende valsing av en støpt stang som inneholder sådanne krympningshulrom, vil oksyd-partikler bli fanget i de hulrom som befinner seg i de ytre of the aluminum alloy 6201 which is described in said US-PS 3,613,7675 involves a great advance over the first-mentioned known non-continuous piece production, it nevertheless produces completely new problems which were not present in the first-mentioned production. As the process described in the above-mentioned patent document requires that the temperature of the rod that is fed into the rolling mill must be kept in the temperature range for the metal's solution heat treatment, it is necessary to ensure that the casting rate is sufficiently high for the cast rod which is emitted from the casting machine, can travel a short distance to the rolling mill without a significant drop in temperature. When a casting process proceeds at such a rapid rate, however, a condition known as "solidification shrinkage" can occur in the casting mold. This condition leads to voids or cracks in the bar's surface as it retreats from the walls of the mold during solidification. In addition, voids due to solidification shrinkage can also occur in the interior of the cast rod. During subsequent rolling of a cast rod containing such shrinkage cavities, oxide particles will be trapped in the cavities located in the outer

deler av den støpte stang, hvilket vil gjøre det valsede stangmaterial sprøtt og i vesentlig grad nedsette dets trekk-barhet. I tillegg vil de indre hulrom i materialet bevirke indre mikroskopiske sprekkdannelser, som i vesentlig grad påvirker stangens forlengelsesevne og således direkte bidrar til stangens materialegenskaper etter koldbearbeidingen. parts of the cast rod, which will make the rolled rod material brittle and significantly reduce its drawability. In addition, the internal cavities in the material will cause internal microscopic cracks, which significantly affect the rod's ability to extend and thus directly contribute to the rod's material properties after cold working.

Da nevnte fremstillingsprosess i henhold til US-PS 3.613-767 krever at den støpte stang skal avgis fra støpehjulet ved meget høye temperaturer, vil enhver utfelling av legeringselementer ved dette tidspunkt medføre store utfelningspartikler av størrelsesorden 20.000 Ångstrom. Nærvær av sådanne store partikler er funnet å være ytterst skadelig for det ferdige produkts fysiske egenskaper. As said manufacturing process in accordance with US-PS 3,613-767 requires the cast rod to be discharged from the casting wheel at very high temperatures, any precipitation of alloying elements at this time will result in large precipitation particles of the order of 20,000 Angstroms. The presence of such large particles has been found to be extremely detrimental to the physical properties of the finished product.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det også funnet at løsnings-temperaturen for legeringen 6201 varierer i avhengig-het av konsentrasjonen av legeringselementene inne i legerings-materialet, idet løsnings-temperaturområdet for legeringen vil ligge lavere jo høyere konsentrasjon av legeringselementer som foreligger. Innenfor de gitte konsentrasjonsområder for legeringen 6201 kan således løsnings-temperaturen variere fra omkring ^55 til 615°C. På den annen side ble det antatt i US-PS 3-613-767 at løsnings-temperaturer opp til 5^0°C ville According to the present invention, it has also been found that the solution temperature for alloy 6201 varies depending on the concentration of the alloying elements within the alloy material, the solution temperature range for the alloy being lower the higher the concentration of alloying elements present. Within the given concentration ranges for alloy 6201, the solution temperature can thus vary from about 55 to 615°C. On the other hand, it was assumed in US-PS 3-613-767 that solution temperatures up to 5^0°C would

være tilfredsstillende for alle formål, og at de foreliggende praktiske forhold faktisk gjorde det umulig å holde stangens" temperatur høyere enn omkring 500°C ved innløpet til valseverket. US-PS 3-613-767 angir således ikke en godtagbar fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av stangmaterial av legeringen 6201 med konsentrasjoner av legeringselementene i områder som gir løsningsbehåndling av legeringen ved temperaturer i den øverste del av løsnings-temperaturområdet for legering 6201. be satisfactory for all purposes, and that the present practical conditions actually made it impossible to keep the bar's temperature higher than about 500°C at the inlet to the rolling mill. US-PS 3-613-767 thus does not indicate an acceptable method for the continuous production of bar stock of alloy 6201 with concentrations of the alloying elements in ranges that provide solution treatment of the alloy at temperatures in the upper part of the solution temperature range for alloy 6201.

For klarhetens skyld skal det her angis at begrepet varme-behandlingsbare aluminiumlegeringer slik det anvendes i fore- For the sake of clarity, it should be stated here that the term heat-treatable aluminum alloys as used in pre-

liggende beskrivelse, betyr aluminiumlegeringer som inne- description, means aluminum alloys containing

holder legeringselementer med høy løsningsevne i fast alumi- holds alloy elements with high solubility in solid aluminum

nium ved høye temperaturer, men lav løsningsevne i fast aluminium ved romtemperatur. Disse legeringer herdes ved utfeining av en annen fase under varmebehandling, og legeringselementene holdes i løsning ved rask bråkjøling fra høye temperaturer. nium at high temperatures, but low solubility in solid aluminum at room temperature. These alloys are hardened by the removal of another phase during heat treatment, and the alloying elements are kept in solution by rapid quenching from high temperatures.

For klarhetens skyld skal det likeledes angis at begrepet bearbeidbare aluminiumle geringer slik det anvendes i foreliggende beskrivelse, betyr aluminiumlegeringer som inneholder .legeringselementer med lav løsningsevne i fast aluminium såvel ved høye som ved lave temperaturer. Disse legeringer herdes nor- For the sake of clarity, it should also be stated that the term machinable aluminum alloys as used in the present description means aluminum alloys which contain alloying elements with low solubility in solid aluminum both at high and at low temperatures. These alloys are hardened nor-

malt ved bearbeiding, hvilket innebærer en herdingsmekanisme som finner sted ved koldbearbeiding av legeringen. ground by working, which involves a hardening mechanism that takes place during cold working of the alloy.

På bakgrunn av det som er angitt ovenfor, vil det forstås at On the basis of what has been stated above, it will be understood that

det fremdeles er behov for vesentlige forbedringer ved kontinuerlig støping og valsing av varmebehandlingsbart stangmaterial av aluminiumlegeringer som f.eks. legeringen 6201. Det er saerlig behov for en fremgangsmåte f or sådan kontinuerlig behand- there is still a need for significant improvements in continuous casting and rolling of heat-treatable rod material of aluminum alloys such as e.g. the alloy 6201. There is a particular need for a method for such continuous treatment

ling av stangmaterial av aluminiumlegeringen 6201 at det unngås sådanne problemer med størkningskrympning og dannelse av store utfelningspartikler som oppstår ved den tidligere nevnte pro- ling of rod material of the aluminum alloy 6201 that such problems with solidification shrinkage and the formation of large precipitation particles that occur with the previously mentioned pro-

sess i henhold til US-PS 3-613-767, samt i tillegg vil tillate valsning av stangmaterialet ved en - temperatur innenfor den øvre del av temperaturområdet for løsningsbehandling av aluminiumlegeringen 6201 . sess according to US-PS 3-613-767, and in addition will allow rolling of the rod material at a - temperature within the upper part of the temperature range for solution treatment of the aluminum alloy 6201.

Foreliggende oppfinnelse gjelder således en fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av stangmaterial av en aluminium- The present invention thus relates to a method for the continuous production of rod material from an aluminum

legering med innhold 0.5 - 0.9 vektprosent silisium, 0.6 - 0.9 vektprosent magnesium og resten hovedsaklig aluminium, ved ut-førelse av følgende prosesstrinn: alloy with a content of 0.5 - 0.9 weight percent silicon, 0.6 - 0.9 weight percent magnesium and the rest mainly aluminium, by carrying out the following process steps:

(a) aluminiumlegeringen helles i smeltet tilstand i et støpe- (a) the aluminum alloy is poured in a molten state into a casting

spor på et støpehjul ved en temperatur over aluminiumlegeringens smeltepunkt, grooves on a casting wheel at a temperature above the melting point of the aluminum alloy,

(b) det smeltede metall støpes under avkjøling av aluminiumlegeringen i støpesporet til en kontinuerlig støpt stang, som fjernes fra støpesporet, (c) stangen føres inn i et valseverk for kontinuerlig varmforming av den støpte aluminiumlegering ved en temperatur over det temperaturnivå hvor de nevnte legeringsmetaller utfelles til basismetallets korngrenser, samt (d) stangen bråkjøles kontinuerlig til en temperatur under det nevnte temperaturnivå hvor vesentlig spontan utfelling av nevnte•legeringsmetaller finner sted, idet støpemetallets av-kjøling fra begynnelsen av varmformingen til avslutning av bråkjølingen utføres i løpet av et så kort tidsintervall, at ingen vesentlig utfelling rekker å finne sted i dette inervall. (b) the molten metal is cast while cooling the aluminum alloy in the casting groove into a continuously cast rod, which is removed from the casting groove, (c) the rod is fed into a rolling mill for continuous hot forming of the cast aluminum alloy at a temperature above the temperature level at which said alloy metals is precipitated to the grain boundaries of the base metal, as well as (d) the rod is continuously quenched to a temperature below the mentioned temperature level where significant spontaneous precipitation of the said•alloy metals takes place, the cooling of the cast metal from the beginning of the hot forming to the end of the quenching being carried out during such a short time time interval, that no significant precipitation takes place in this interval.

På dette grunnlag av kjent teknikk har fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at den støpte stang fjernes fra støpesporet ved en temperatur under 505°C, fortrinnsvis mellom 505 og h2^ °C, for å unngå størke-krympning, hvoretter stangen, mens den føres fra støpehjulet til valseverket, ved hjelp av et varmeelement varmes opp til en temperatur over !+55°C, fortrinnsvis mellom >+55 og 615°C, for å tillate legeringsmetallene å utfelles til basismetallets korngrenser. On this basis of known technology, the method according to the invention has as a distinctive feature that the cast rod is removed from the casting groove at a temperature below 505°C, preferably between 505 and h2^°C, in order to avoid solidification shrinkage, after which the rod, while the is fed from the casting wheel to the rolling mill, by means of a heating element is heated to a temperature above !+55°C, preferably between >+55 and 615°C, to allow the alloy metals to precipitate to the grain boundaries of the base metal.

I motsetning til det som er angitt i tidligere nevnte US-PS 3.613.767? fjernes således det støpte material fra støpesporet ved.en temperatur under 505°C, fortrinnsvis mellom ^25' og 505°C, hvorpå stangmaterialets temperatur heves, fortrinnsvis til mellom ^-55 og 615°C, ved føring av materialet gjennom et varmeelement for overføring av varme til stangmaterialet. Contrary to what is stated in the previously mentioned US-PS 3,613,767? the cast material is thus removed from the casting groove at a temperature below 505°C, preferably between 25' and 505°C, after which the temperature of the bar material is raised, preferably to between 55 and 615°C, by passing the material through a heating element for transfer of heat to the rod material.

Det vil forstås at stangmaterialet ved foreliggende fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen kan fjernes fra støpehjulet ved så lav temperatur at ikke størkningskrympning kan opptre, hvoretter materialtemperaturen heves til en temperatur innenfor den øvre del av temperaturområdet for løsningsbehandling av legeringen 6201, før stangmaterialet føres inn i valseverket. På denne måte kan det oppnås et sluttprodukt med betraktelig høyere kvalitet enn det som er mulig ved den fremgangsmåte som er angitt i det tidligere nevnte patentskrift.'It will be understood that in the present method according to the invention the bar material can be removed from the casting wheel at such a low temperature that no solidification shrinkage can occur, after which the material temperature is raised to a temperature within the upper part of the temperature range for solution treatment of alloy 6201, before the bar material is introduced into the rolling mill . In this way, a final product of considerably higher quality can be obtained than is possible with the method indicated in the previously mentioned patent document.'

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 viser skjematisk og sett fra siden en støpemaskin, et valseverk, en bråkjølingsenhet samt et kveileapparat for ut-førelse av oppfinnelsens fremgangsmåte. Fig. 2 er et tertiærdiagram som grafisk viser løsligheten•av magnesium og silisium samt den intermetalliskeforbindelse Mg£Si i aluminium ved forskjellige temperaturer, og Fig. 3 er en grafisk fremstilling av virkningen av varme-behandlingen av aluminiumlegeringen 6201 i henhold til foreliggende oppfinnelse sammenlignet med tidligere kjent frem-gångsmåte. Fig. 1 viser en støpemaskin 10, et varmeelement 11, et valseverk 12, en bråkjølingsenhet 13, samt et kveileapparat 1k. Ved oppfinnelsens fremgangsmåte helles smeltet metall fra en smelte-ovn (ikke vist) i et støpehjul 10a for en støpemaskin 10. Det smeltede metall avkjøles og størkner på støpehjulet 10a og trek-kes ut som en fast stang 15 ved en temperatur under 505°C, samt føres til og gjennom varmeelementet 11, hvor den faste" stang 15 kontinuerlig oppvarmes til stangmaterialets temperatur befinner seg i området mellom *+55 og 615°C. Den oppvarmede stang 15 føres derpå frem til og gjennom valseverket 12. Det tilførte material forlenges og valses til nedsatt tverrsnitt i valseverket 12, og trer ut som en bearbeidet stang 17- Stangen 17 føres gjennom bråkjølingsenheten 13 som omfatter et første bråkjølingsrør 18, føringsruller 19, et annet bråkjølingsrør 20, ytterligere føringsruller 21 samt en stangføring 22. Stangen trer så ut av stangføreren 22 og kveiles opp i kveile-apparatet 1<*>+. Pumpen 23 mottar bråkjølingsvæske fra beholderen 2h og setter første bråkjølingsrør 18 under trykk. Brå-kjølingsvæsken føres gjennom røret 18 i samme retning som stangen 17 og videreføres gjennom et ledningssystem til kjøletårnet 26, hvor væsken avkjøles og derpå føres tilbake, The invention will now be explained in more detail with reference to the attached drawings, on which: Fig. 1 shows schematically and seen from the side a casting machine, a rolling mill, a quenching unit and a coiling apparatus for carrying out the method of the invention. Fig. 2 is a tertiary diagram graphically showing the solubility• of magnesium and silicon as well as the intermetallic compound Mg£Si in aluminum at different temperatures, and Fig. 3 is a graphical representation of the effect of the heat treatment of the aluminum alloy 6201 according to the present invention compared with a previously known procedure. Fig. 1 shows a casting machine 10, a heating element 11, a rolling mill 12, a quenching unit 13, and a coiling apparatus 1k. In the method of the invention, molten metal is poured from a melting furnace (not shown) into a casting wheel 10a for a casting machine 10. The molten metal cools and solidifies on the casting wheel 10a and is drawn out as a solid rod 15 at a temperature below 505°C , as well as being led to and through the heating element 11, where the fixed" rod 15 is continuously heated until the temperature of the rod material is in the range between *+55 and 615°C. The heated rod 15 is then led to and through the rolling mill 12. The supplied material is extended and is rolled to a reduced cross-section in the rolling mill 12, and emerges as a processed rod 17 - The rod 17 is passed through the quenching unit 13 which comprises a first quenching tube 18, guide rollers 19, another quenching tube 20, further guide rollers 21 and a bar guide 22. The rod then threads out of the rod guide 22 and is coiled up in the coiling device 1<*>+. The pump 23 receives quench liquid from the container 2h and pressurizes the first quench tube 18. Quench liquid one is passed through the pipe 18 in the same direction as the rod 17 and is continued through a line system to the cooling tower 26, where the liquid is cooled and then returned,

til beholderen 2k. Pumpen 27 mottar bråkjølingsvæske fra beholderen 28 og setter det annet bråkjølingsrør 20 under trykk. Bråkjølingsvæsken i det annet bråkjølingstrinn føres gjennom røret 20 i retning mot bevegelsen av stangen 17, og videreføres gjennom et ledningssystem til kjøletårnet 31, hvor væsken avkjøles og derpå føres tilbake til beholderen 28. Kjølevæskene bibeholdes således på regulerte temperaturer under hele bråkjølingsprosessen. to the container 2k. The pump 27 receives quench liquid from the container 28 and puts the other quench pipe 20 under pressure. The quenching liquid in the second quenching stage is passed through the pipe 20 in the direction of the movement of the rod 17, and is continued through a line system to the cooling tower 31, where the liquid is cooled and then returned to the container 28. The cooling liquids are thus maintained at regulated temperatures during the entire quenching process.

Det smeltede metall som behandles i det viste apparat er nærmere bestemt en varmebehandlingsbar aluminiumlegering. Det produkt som skal dannes, er av aluminiumlegeringen 6201 og har et innhold av silisium og magnesium henhv. fra 0.5 til 0.9 vektprosent og fra 0.6 til 0.9 vektprosent. Metallet helles i smeltet tilstand gjennom en fiberglass-duk. og ned i en opp-bevaringsbeholder som holdes ved en temperatur over 650°C og vanligvis omkring 690°C. Fra oppbevaringsbeholderen helles metallet så inn i støpehjulet 10a, hvor det avkjøles og størkner til en støpt stang 15 i en takt som ikke tillater at størknings-krympning opptrer. Den støpte stangbarre fjernes fra støpehjulet ,10a ved en temperatur i området M-25 - 505°C og føres til og gjennom varmeelementet 11, hvor den støpte stangs temperatur økes til et nivå hvor legeringselementene befinner seg oppløst i basismaterialet. Varmeelementet 11 overfører kontinuerlig varme til stangen, således at dens temperatur ^ker til en temperatur i området ^55 - 615°C, vanligvis mellom 510 og 550°C. The molten metal processed in the apparatus shown is more specifically a heat-treatable aluminum alloy. The product to be formed is from the aluminum alloy 6201 and has a content of silicon and magnesium respectively. from 0.5 to 0.9 weight percent and from 0.6 to 0.9 weight percent. The metal is poured in a molten state through a fiberglass cloth. and into a holding vessel maintained at a temperature above 650°C and usually around 690°C. From the storage container, the metal is then poured into the casting wheel 10a, where it cools and solidifies into a cast rod 15 at a rate that does not allow solidification shrinkage to occur. The cast bar ingot is removed from the casting wheel 10a at a temperature in the range M-25 - 505°C and is led to and through the heating element 11, where the temperature of the cast bar is increased to a level where the alloy elements are dissolved in the base material. The heating element 11 continuously transfers heat to the rod, so that its temperature reaches a temperature in the range of 55 - 615°C, usually between 510 and 550°C.

Når det støpte material trer ut fra varmeelementet 11, føres det frem til og gjennom valseverket 12, hvor stangen varmformes og dekkes med en oljeløsning med konsentrasjon omkring k0%, ved en temperatur under 95°C, vanligvis omkring 70°C. Valseverket 12 omfatter flere valsesett som etter tur trykker sammen den støpte stang vekselvis ovenfra og nedenfra og fra sidene, hvilket mådfører forlengelse av det støpte stangmaterial og nedsettelse av dets tverrsnitt, således at den støpte stang etter hvert omformes til en trukket stang 17. Volumet av den løsbare olje i valseverket 12 holdes på et nivå omkring 2/3 When the cast material emerges from the heating element 11, it is led to and through the rolling mill 12, where the rod is hot-formed and covered with an oil solution with a concentration of about k0%, at a temperature below 95°C, usually around 70°C. The rolling mill 12 comprises several sets of rollers which in turn press together the cast rod alternately from above and below and from the sides, which leads to an extension of the cast rod material and a reduction in its cross-section, so that the cast rod is gradually transformed into a drawn rod 17. The volume of the soluble oil in the rolling mill 12 is kept at a level of about 2/3

av volumet i et typisk kontinuerlig støpeanlegg for EC-stang- of the volume in a typical continuous casting plant for EC bar-

material. Temperatur og mengde av det kjølemiddel som til- material. Temperature and quantity of the refrigerant that

føres stangmaterialet i valseverket, innstilles slik at den stang 17 som trer ut fra valseverket 12, vil ha en temperatur som fremdeles ligger innenfor temperaturområdet for varmforming, hvilket vanligvis vil si over 3^0°C, således at legeringsmetall- the bar material is fed into the rolling mill, set so that the bar 17 that emerges from the rolling mill 12 will have a temperature that is still within the temperature range for hot forming, which usually means above 3^0°C, so that alloy metal-

ene ikke er utfelt fra aluminiumet. Den lille mengde kjøle- one is not precipitated from the aluminium. The small amount of cooling

middel som tilføres stangen i valseverket, krever en høyere konsentrasjon av smøremiddel, nemlig omkring k0%, sammenlignet med omtrent 10% i et valseanlegg for EC-stangmaterial, idet strømningstakten er innstilt slik at omtrent like stor strøm- agent supplied to the bar in the rolling mill, requires a higher concentration of lubricant, namely about k0%, compared to about 10% in a rolling plant for EC bar material, the flow rate being set so that approximately the same amount of current

ning av kjølemiddel tilføres hvert valsesett. ning of coolant is supplied to each roller set.

Fig. 2 er et tertiær-diagram som grafisk viser løsligheten av magnesium og silisium samt Mg^.Si i aluminium ved forskjellige temperaturer fra M+0°C til 535°C. Fig. 2 is a tertiary diagram graphically showing the solubility of magnesium and silicon as well as Mg^.Si in aluminum at different temperatures from M+0°C to 535°C.

Den rette linje ^-0 angir økningen av løsligheten av magnesium, The straight line ^-0 indicates the increase of the solubility of magnesium,

silisium og Mg^Si i legeringen 6201 etter hvert som temperaturen øker til omkring 535°C Punktet h2 på den rette linje hO silicon and Mg^Si in alloy 6201 as the temperature increases to about 535°C The point h2 on the straight line hO

representerer den mengde magnesium, silisium og Mg^Si som be- represents the amount of magnesium, silicon and Mg^Si which

finner seg i løsning i en kontinuerlig støpt stang av aluminiumlegeringen 6201, når stangen er blitt behandlet i henhold til den tidligere kjente fremgangsmåte for kontinuerlig varmebehand- is found in solution in a continuously cast bar of the aluminum alloy 6201, when the bar has been treated according to the previously known method of continuous heat treat-

ling av denne legering. Punktet <*>+3 representerer den mengde ling of this alloy. The point <*>+3 represents that quantity

magnesium, silisium og Mg2Si som tilbakeholdes i løsning i magnesium, silicon and Mg2Si which are retained in solution i

legeringen 6201 når en kontinuerlig støpt stang av dette mate- alloy 6201 when a continuously cast bar of this mate-

rial varmebehandles i henhold til foreliggende oppfinnelse. rial is heat treated according to the present invention.

Som det vil fremgå av diagrammet i fig. 2, oppnås det en økning As will be seen from the diagram in fig. 2, an increase is achieved

på 162% for den mengde av Mg2Si som befinner seg i løsning i legeringen 6201 , når legeringen støpes kontinuerlig og valses - of 162% for the amount of Mg2Si that is in solution in alloy 6201, when the alloy is cast continuously and rolled -

til en stang samt varmebehandles i henhold til foreliggende oppfinnelse under en kontinuerlig støpe- og valseprosess. into a bar and heat treated according to the present invention during a continuous casting and rolling process.

Et eksempel på de .forbedrede egenskaper som fremkommer på grunn av den økede mengde IV^Si som befinner seg i løsning i legeringsmatrisen før herding og utfelling, vil bli angitt i An example of the improved properties resulting from the increased amount of IV^Si in solution in the alloy matrix prior to hardening and precipitation will be given in

det følgende. En stang ble kontinuerlig støpt ved anvendelse av den tidligere kjente fremgangsmåte for kontinuerlig varmebehandling av den støpte aluminiumlegering 6201, og følgende resultater ble oppnådd. Den oppnådde strekkfasthet for slutt-produktet i form av tra° d var 32.1 kp/mm 2 med en bruddforlengelse på 8. 3% samt en ledningsevne på 52.5% IACS. Etter å ha fastlagt disse materialdata som grunnlag, ble stangtemperaturen i et punkt mellom støpemaskinen og stangens innløp i valseverket hevet fra ^80 til 550°C ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse. Stangen ble så nedvalset og deretter trukket til tråd, hvorved de oppnådde fysiske egenskaper for den tråd som var tilvirket av den varmebehandlede stang i henhold til foreliggende oppfinnelse, var som følger: the following. A bar was continuously cast using the previously known method of continuous heat treatment of cast aluminum alloy 6201, and the following results were obtained. The tensile strength achieved for the final product in the form of tra°d was 32.1 kp/mm 2 with an elongation at break of 8.3% and a conductivity of 52.5% IACS. Having determined these material data as a basis, the rod temperature at a point between the casting machine and the rod's inlet in the rolling mill was raised from 80 to 550°C by the method according to the present invention. The bar was then rolled down and then drawn into wire, whereby the physical properties obtained for the wire produced from the heat-treated bar according to the present invention were as follows:

Fig. 3 gir en grafisk fremstilling av de egenskaper som oppnås henholdsvis ved den tidligere kjente fremgangsmåte for varmebehandling og kontinuerlig støpt stangmateriale av aluminiumlegeringen 6201, og ved varmebehandling av samme stangmateriale i henhold til foreliggende oppfinnelse. Kurven 50 angir forholdet mellom ledningsevne og strekkfasthet for tråd fremstilt av legeringen 6201 i henhold til tidligere kjent teknikk, mens kurven 52 angir tilsvarende forhold mellom ledningsevne og strekkfasthet for tråd fremstilt av samme aluminiumlegering i henhold til oppfinnelsens fremgangsmåte. Fig. 3 gives a graphic representation of the properties which are obtained respectively by the previously known method for heat treatment and continuously cast rod material of the aluminum alloy 6201, and by heat treatment of the same rod material according to the present invention. Curve 50 indicates the relationship between conductivity and tensile strength for wire produced from alloy 6201 according to prior art, while curve 52 indicates the corresponding relationship between conductivity and tensile strength for wire produced from the same aluminum alloy according to the method of the invention.

Claims

1. Method for the continuous production of rod material from an aluminum alloy with a content of 0.5 - 0.9 weight percent silicon, 0.6 -0.9 weight percent magnesium and the rest mainly aluminum, by carrying out the following process steps: (a) the aluminum alloy is poured in a molten state into a casting groove on a casting wheel at a temperature above the melting point of the aluminum alloy, (b) the molten metal is cast while cooling the aluminum alloy in the casting groove into a continuously cast bar, which is removed from the casting groove, (c) the bar is fed into a rolling mill for continuous hot forming of the cast aluminum alloy by a temperature above the temperature level at which the mentioned alloy metals precipitate to the grain boundaries of the base metal, as well as (d) the bar is continuously quenched to a temperature below the mentioned temperature level where significant spontaneous precipitation of the said alloy metals takes place, the cooling of the cast metal from the beginning of the hot forming to the end of the quenching res during such a short time interval that no significant precipitation takes place in this interval, characterized by the cast bar being removed from the casting groove at a temperature below 505°C, preferably between 505 and <1>+25°C, for to avoid solidification shrinkage, after which the bar, while being fed from the casting wheel to the rolling mill, is heated by means of a heating element to a temperature above <1>+55°0, preferably between M-55 and 615°C, to allow the alloy metals to precipitate to the grain boundaries of the base metal.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the cast rod material is heated to a temperature between +55 and 510°C when guided through the heating element.

3. Method as stated in claim 1, characterized in that it the cast rod material is heated to a temperature between 510 and 550°C when passed through the heating element. h.

Procedure as stated in claim 1, characterized in that the cast rod material is heated to a temperature between 550 and 615°C when guided through the heating element

5. Method as stated in claim 1, characterized in that the cast rod material is fed into the rolling mill at a temperature between k55 and 615°C.

6. Method as stated in claim 55, characterized in that the cast rod material is fed into the rolling mill at a temperature between k55 and 510°C.

7- Method as stated in claim 55, characterized in that the cast rod material is fed into the rolling mill at a temperature between 510 and 550°c.

8. Method as stated in claim 55, characterized in that the cast bar material is fed into the rolling mill at a temperature between 550 and 615°C