CN1043580C - 生产适用于制作罐头盒配件的薄板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及采用轧辊间铸造法生产适用于制作食用罐头盒配件的铝合金薄板的方法，该铝合金含Mg1-4%和Mn0-1.6%(均以重量计)，该方法的特征在于所述薄板是这样制成的：将液态合金在两个轧辊间铸造成厚度至多为4mm的带材，然后在温度400-580℃下至少进行一次热处理，使该薄板至少部分重结晶，然后冷轧到最终厚度小于0.3mm。所得薄板具有的屈服应力、可成形性指数和抗涂层剥离的性能均获得改善，从而适用于罐头盒特别是罐头盒盖的生产。

Description

生产适用于制作罐头盒配件的薄板的方法

本发明涉及采用轧辊间连续铸造法生产适用于制作饮料罐或食品罐配件的铝合金薄板的方法。

生产与罐头盒体密封组合的盒盖从而制成液态或固态食品用的包装是众所周知的。

上述盒盖是通过将铝合金薄板切割成可通过铆接或粘结将其与敞口容器装配在一起的圆片而制成的。

为了能进行上述机械操作并能经受住由于装卸而产生的应力以及罐头中某些食品例如充碳酸气的饮料所产生的压力，所述薄板必须具有适当的形变能力和适宜的屈服应力。

此外，由于这些薄板必须能抗大气和内盛产品的腐蚀作用，因此必须用保护剂例如油漆将它们覆盖，这就是说，所述薄板必须能与涂料粘结。

德国专利文献DE 3247698(Alusuisse)公开了一种在连铸机中用铝合金生产用于制作罐头盒盖的带材的方法，其特征在于含Si0.15-0.50％、Fe0.3-0.8％、Cu0.05-0.25％、Mn0.5-1％、Mg2.5-3.5％和至多0.20％Ti(均以重量计)的合金在形成铸造辊缝为5-10mm的两个冷铸造轧辊之间铸造，其特征还在于将所得的带材冷轧到最终厚度为0.4-0.2mm。

根据上述方法，为了达到屈服应力321MPa和延伸率7.7％，必须在该铸造带材被轧制到厚度为1.9mm之后将该带材加热到380℃并在该温度下保持2小时的条件下进行中间退火，然后在喷漆之前加热到205℃保持8分钟，再进行最终软化退火。

因此，除了从厚度e1=6.5mm轧制到e2=0.3mm所需的能耗之外(根据该实施例，该压下量相当于压下率为(e1-e2)/e1×100=95.4％)，该方法在两个不同的轧制阶段还包括两次加热操作。

日本专利文献JP 04276047(Sky Aluminium)叙述了一种生产用于制作罐头盒盖的硬质铝合金板的方法，该方法包括在冷却速率高于50℃/秒的条件下铸造成厚度小于15mm的薄带材；所得的薄板立即或在冷轧后进行第一次中间退火处理，以30-85％的压下率冷轧，继而进行第二次中间退火处理，最后以大于30％的压下率进行最终冷轧，在该最终冷轧后，可视具体情况而定进行最终退火处理。

该合金的组成如下：

Mg:1.2-3％、Cu:0.05-0.5％、Mn:0.5-2％、Fe:0.1-0.7％、Si:0.1-0.5％、其余为Al。

采用该方法可以得到相对于轧制方向成45°角的屈服应力为305-310N/mm²的6mm厚的板材。

欧洲专利文献EP 99739(Continental)叙述了一种生产适合于拉拔和压平(例如用于制作罐头盒)的铝合金带材的方法。该方法包括加热到510-620℃后，连铸厚度小于2.54cm(优选6-12mm)的带材，继而按厚度压下量至少为25％进行冷轧，退火，按厚度压下量至少为10％进行第二次冷轧处理，再结晶热处理以及最终冷轧。

采用上述方法处理后，可以得到不同组成的12.1mm厚的带材；所得的最终产品具有下列特性(表ⅪⅩ)：

屈服应力    280-294MPa

抗拉强度    291-308MPa

延伸率      2.2-2.5％

美国专利文献US 4411707(Coors)叙述了一种生产适用于制作盒盖的带材的方法。该方法包括连铸厚度为6-7mm的带材，该带材在凝固过程中受到至多为25％的压缩，然后，按压下率至少为60％进行冷轧，在440-483℃下退火，按压下率至少为80％冷轧到最终厚度。

所得的抗拉强度为272MPa、屈服应力为245MPa和延伸率为4.1％。

可以看出，上述使用不同合金组成的所有方法在冷轧过程中均包括至少一次中间退火处理，这样，就使得装置复杂且费用增高。

本发明的目的在于，在性能至少等同的情况下，降低轧制压下率并取消冷轧过程中的中间退火阶段，这样，就使该方法简化，使其更为经济。

本发明涉及一种生产适用于制作罐头盒的铝合金薄板的方法，该铝合金含Mg1-4％和Mn0-1.6％(均以重量计)，其余为Al和不可避免的杂质以及视具体情况而添加的Cu和/或Cr，其特征在于将液态合金在两个轧辊间铸造成厚度至多为4mm的带材，然后在温度400-580℃下至少进行一次热处理，使该薄板至少部分再结晶，然后冷轧到最终厚度小于0.3mm，随后视需要而定是否进行涂敷操作。

因此，本发明涉及一种方法，其特征首先在于两个轧辊间铸造厚度小于或等于4mm的带材，从而达到准备生产的罐头盒盖所需的厚度，其轧制压下率小于95％；这就可以避免在轧制道次间的中间退火处理的需要，如上所述，这是一旦厚度大于4mm时所必需采取的。

本发明采取将上述组成该薄板的各种合金元素控制在特定的浓度范围，可以达到上述目的；这样，可以改进所得产品的性能，特别是可以提高其机械性能。

此外，如果厚度超过4mm，将会产生过高的塑性各向异性，导致在盒盖生产过程中尺寸的不规则性；特别是盒盖的展开边会卷曲而不符合性能说明书的要求以至不得不废弃。

此外，将薄板铸造到厚度小于4mm不仅有利于提高其质量，而且能够显著降低偏析(即使不能将其完全消除的话)，从而可以改进可成形性和获得接近最优化的产率。

然而，不值得将厚度铸造到小于1mm，因为已发现轧制带材的冷加工性能不充分，它会使带材的机械强度变得太弱以致无法用于盒盖。

本发明的另一个特点是，将铸造操作中产生的带材在400-580℃下进行热处理后，可以获得部分(例如大于约50％)或全部再结晶的结构。该金属的再结晶对于获得最佳可成形性的合金是必要的。

上述操作可以不连续地在带卷上进行，或在轧制过程中在带材连续地离开铸造机的情况下或在铸造操作后在预先卷取的带材上进行。热处理的持续时间和温度取决于温度升高的速率。如果进行不连续处理，加热速率通常为20-200℃/h。另一方面，在轧制过程中加热速率至少为3000℃/h。在轧制过程中进行热处理对含Mn小于约0.75％的合金特别有利。事实上，这种操作可以产生再结晶，得到晶粒尺寸小于40μm的各向同性的细晶体，而中间退火操作所得的晶粒尺寸却为200-50μm；因此，这种操作可以提高薄板的可成形性。

在轧制过程中进行热处理，优选在感应电炉或在热风循环炉中加热，然而也可以考虑采用其它任一种在轧制过程中热处理的方法。

然而，如果在轧制过程中进行热处理之后按上述条件再对带卷进行不连续热处理可以获得最好的结果。

另一方面，对含Mn高于0.75％的合金在带卷上进行不连续处理通常足以达到要求，该法优于在轧制过程(在铸造机出口或在带卷上)中进行热处理。

热处理后，将该带材冷轧到最终厚度，然后用塑料材料涂敷所得带材，使其免受环境的腐蚀。其做法可以例如在带材的两面上喷漆，然后在200-280℃的温度下加热烘干。

为了获得具有适宜的机械强度和可成形性性能的盒盖，必须明确规定该方法所用合金的范围。

这些合金必须含1.0-4％(以重量计)Mg，因为，超出此申请保护的最大范围会产生损害可成形性的偏析；另一方面，如果Mg含量小于1％会导致机械强度不够。

镁与锰最好按至多1.6％(以重量计)的比例配合使用。当其含量高于该最大值时，会妨碍退火过程中正常地再结晶，从而出现不利于机械性能的大晶粒。

然而，为了获得兼顾机械强度和可成形性的最佳结果，在满足(3Mn％+2Mg％)大于或等于6％和小于或等于9％的条件下，镁和锰同时存在是特别有利的。

镁含量优选小于3.2％，但采用镁含量小于2.8可以获得最好的结果；事实上，在铸造过程中由于镁含量高而产生偏析的危险可以因此而减小。

锰的存在可使镁含量受到限制，因而可以减小偏析的危险；所以，其含量高于约0.4％是有利的。

此外，添加低于或等于0.4％(优选低于0.2％)的少量铜和/或添加约0.2％的铬可使合金的机械强度提高。这些元素的含量是被限制的，因为如果其含量过高，它们将会降低金属的延展性从而影响其可成形性。

硅和铁是主要的杂质，这些杂质的存在取决于所用铝的质量。

优选硅的含量小于0.3％，或优选小于0.2％，而铁的含量小于0.5％，优选小于0.3％。

事实上，在铸造后或热处理后，由于时效作用，硅会导致金属间沉淀物Mg₂Si的生成，它会降低合金的可成形性。

致于铁，它会在铸造过程中引起低共熔沉淀物的生成，因而产生偏析，这对延展性都是有害的。

实施方案

通过以下非限制性的实施方案，将会更清楚地了解本发明。

采用三种合金A、B和C，其组成(以重量计)如下：合金    Mg％    Mn％    Fe％    Si％    Cu％A       3.20   0.40     0.20   0.05    0.20B       2.50   0.75     0.20   0.05    0.20C       1.50   1.40     0.19   0.05    0.20

在制备这些合金的过程中，可通过将含钛和硼的AT5B型铝合金在预制炉中直接添加到熔融金属中，或采取在炉的上游将金属丝逐渐熔融的方式对这些合金进行精炼处理。

在速度为3m/min的条件下，将所述的合金在两个轧辊间铸造成厚度为2.8mm的带材。将这些带材进行三种热处理：

Ⅰ)从铸造机产生的带材在轧制过程中在通热风的炉中进行退火，这样，可将该带材加热到440℃(对合金A和B而言)和500℃(对合金C而言)，保持该温度30秒钟。然后，将该带材冷却到300℃并卷取成卷。

Ⅱ)在炉中将金属加热到440℃(对合金A和B而言)和500℃(对合金C而言)，保持该温度10小时，将带卷进行不连续退火。

Ⅲ)退火Ⅰ之后，接着进行退火Ⅱ。

然后将退火后的带材进行6道次的轧制而不进行中间退火，使其成为最终厚度为270μm的带材。

将所述薄板进行化学转化处理脱脂，然后在其两面上喷漆。

从所得的这些薄板中取样进行测定，结果如下：

-屈服应力：在喷漆退火后，沿纵向测得的R0.2％。

-根据法国标准NF A03-652的埃里克森成形指数.

-油漆的剥离(在金属切割后和在软化水中于75℃下对薄板进行巴氏法灭菌30分钟后取得的测定结果)。

根据Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ的方法对合金A、B或C进行热处理所得的结果列于下表：参考号    屈服应力    埃里克森指数    油漆剥离

      R0.2％(MPa)    (mm)           (mm)AⅠ        330           4.2            0.5AⅡ        325           4.5            0.4AⅢ        328           4.9            0.4BⅠ        321           4.3            0.5BⅢ        331           5.0            0.4CⅡ        338           5.0            0.4

已知生产适合于盒盖所要求特性是大于320MPa的屈服应力、大于4的埃里克森指数和小于0.6mm的油漆的剥离，已发现，采用本发明的方法特别是按照Ⅱ或Ⅲ的方法进行热处理，可以达到这些指标。

可以看出，采用BⅢ和CⅡ的方法分别进行热处理，一种情况是在轧制过程中对从铸造操作中产生的带材进行热处理，继而再进行不连续处理，另一种情况是不连续地处理，可以相应地获得最好的结果。

Claims (10)

1．一种生产适用于制作罐头盒的铝合金薄板的方法，该铝合金以重量计含有1-4％Mg和0-1.6％Mn，其余为Al和不可避免的杂质以及小于0.4％重量Cu和/或小于0.2％重量Cr，其特征在于将液态合金在两个轧辊间铸造成厚度至多为4mm的带材，然后在温度400-580℃下至少进行一次热处理，使该薄板至少部分再结晶，然后冷轧到最终厚度小于0.3mm。

2．根据权利要求1的方法，其特征在于在锰存在下，镁满足条件：3Mn％+2Mg％大于或等于6％和小于或等于9％。

3．根据权利要求1的方法，其特征在于该合金中的镁含量小于3.2％(以重量计)。

4．根据权利要求3的方法，其特征在于镁含量小于2.8％(以重量计)。

5．根据权利要求1的方法，其特征在于锰含量大于0.4％(以重量计)。

6．根据权利要求1的方法，其特征在于在加热速率为20-200℃/h的条件下对卷取绕成的带卷进行不连续热处理。

7．根据权利要求1的方法，其特征在于对含锰量大于0.75％的铝合金带卷进行不连续处理。

8．根据权利要求1的方法，其特征在于在加热速率大于3000℃/h的条件下，在带材轧制的过程中进行热处理。

9．根据权利要求6和8的方法，其特征在于热处理连续地进行然后不连续地进行。

10．根据权利要求1的方法，其特征在于对含锰量小于0.75％的铝合金带材的热处理在轧制过程中进行，然后对带卷进行不连续处理。