JPH11256291A - 缶胴用アルミニウム合金板の製造方法 - Google Patents

缶胴用アルミニウム合金板の製造方法

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JPH11256291A
JPH11256291A JP7330998A JP7330998A JPH11256291A JP H11256291 A JPH11256291 A JP H11256291A JP 7330998 A JP7330998 A JP 7330998A JP 7330998 A JP7330998 A JP 7330998A JP H11256291 A JPH11256291 A JP H11256291A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 DI缶胴用材料として、強度およびDI成形
性に優れ、かつ深絞り耳率が安定して低いAl合金板の
製造方法を提供する。 【解決手段】 Mg0.5〜2.0%、Mn0.5〜
2.0%、Fe0.1〜0.7%、Si0.05〜0.
5%を含有するAl合金を鋳造後、均質化処理を施し、
さらに熱間圧延にあたり、粗圧延開始時のスラブ厚み2
00mm以上、粗圧延開始温度450〜580℃とし
て、粗圧延開始からの圧延率が25%以上でかつ150
〜15mmの範囲内の板厚の段階までの温度を400℃
以上に維持して、その段階において板全体に対し体積率
で5%以上の再結晶を少なくとも1回以上生じさせ、そ
の後の仕上圧延の開始温度を250〜400℃、仕上圧
延各パスの圧延速度80〜800m/分、仕上圧延各パ
ス圧延率20%以上、仕上圧延における上り温度を20
0〜320℃、上り板厚を1.0〜7.0mmとし、そ
の後バッチ焼鈍を施してから、あるいは一次冷間圧延後
連続焼鈍を施してから、60%以上の最終冷間圧延を行
なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はDI加工(絞り−
しごき加工)による2ピースアルミニウム缶用の缶胴、
すなわちDI缶胴に用いられるAl−Mg−Mn系アル
ミニウム合金板の製造方法に関し、特に深絞り耳が低く
かつ塗装焼付後の強度が高く、しかもDI加工時の成形
性および塗装焼付後の成形性に優れたDI缶胴用アルミ
ニウム合金板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に2ピースアルミニウム缶の製造工
程としては、缶胴素材に対して深絞り加工およびしごき
加工によるDI成形を施して缶胴形状とした後、所定の
サイズにトリミングを施して脱脂・洗浄処理を行ない、
さらに塗装および印刷を行なって焼付け(ベーキング)
を行ない、その後、缶胴縁部に対してネッキング加工、
フランジング加工を行ない、その後、別に成形した缶蓋
(缶エンド)と合せてシーミング加工を行なって缶とす
るのが通常である。
【0003】このようにして製造されるDI缶の素材
(缶胴材)としては、従来からAl−Mg−Mn系合金
であるJIS 3004合金の硬質板が広く用いられて
いる。この3004合金は、しごき加工性に優れてい
て、強度を高めるために高圧延率で冷間圧延を施した場
合でも比較的良好な成形性を示すところから、DI缶胴
材として好適であるとされている。
【0004】このようなDI缶胴用の3004合金硬質
板の製造方法としては、DC鋳造法などによって鋳造
後、鋳塊に対し均質化処理を施し、さらに熱間圧延およ
び冷間圧延を施して所定の板厚とし、かつその過程にお
ける冷間圧延前あるいは冷間圧延中途において中間焼鈍
を施す方法が一般的である。
【0005】ところでDI缶胴については、主として材
料コスト低減、軽量化の目的から、より薄肉化を図るこ
とが強く望まれている。そしてこのように薄肉化を図る
ためには、薄肉化に伴なって生じる缶の座屈強度低下の
問題を回避するため、材料の高強度化を図ることが不可
欠である。
【0006】またDI缶胴用材料については、上述のよ
うな薄肉化を図るための高強度化の要請ばかりではな
く、DI成形時における耳率が低いことが強く望まれ
る。すなわち、DI成形時の耳率が低いことは、DI成
形時の歩留りの向上と、缶胴の耳切れに起因する缶胴破
断の防止の点から必要とされている。さらに、耳率を如
何に制御するかによって、強度、フランジ成形性、耳率
のバランスに影響を及ぼすことになるから、耳率制御は
缶胴材にとって極めて重要な課題となっている。
【0007】しかしながら、前述のような従来の一般的
な缶胴材製造方法では、耳率を抑えるにも限界があり、
例えば絞り比1.9において耳率を3%以下に抑えるこ
とは困難であった。
【0008】そこで低耳率を達成するための缶胴材製造
方法が、既に例えば特開平5−317914号、特開平
9−249932号、特開平9−268355号等にお
いて提案されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前述の特開平5−31
7914号においては、冷間圧延中途において2回焼鈍
を行なう方法が提案されているが、このように冷間圧延
中途において2回焼鈍を行なった場合、最終冷間圧延の
圧延率を大きくとれないため、強度不足が生じやすいと
いう問題があるほか、製缶時の材料の加工硬化量が大き
く、フランジ成形性が悪化する問題がある。
【0010】また特開平9−249932号において
は、熱間圧延の最終パスにおける圧延速度、減面率、お
よび熱延終了温度を厳密に規制することによって低耳率
を達成する方法が提案されており、この方法は、ある程
度は低耳率達成に有効であるが、依然として製造チャン
スによる耳率の変動は大きく、確実かつ安定して低耳率
を得るには不充分であった。
【0011】さらに、特開平9−268355号におい
ては、熱間仕上圧延にタンデム式圧延機を用いる場合に
ついて、熱間仕上圧延条件を細かく規制することにより
低耳率を達成する方法が提案されているが、この発明の
方法は仕上圧延にタンデム式圧延機を用いた場合に限ら
れるものであって、リバーシングミルを用いる場合につ
いては全く考慮されておらず、したがって熱間圧延にリ
バーシングミルを適用した場合の耳率制御には有効では
ない。
【0012】以上のように、従来提案されている方法
は、缶胴材に対する諸要求を全て充分に満たすことは困
難であり、特にリバーシングミルを用いた場合であって
も缶胴材として必要な諸特性を充分に満たす材料を得る
ことは困難であった。
【0013】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たものであって、缶胴材として望まれる諸要求を充分に
満足し得る材料、すなわち薄肉化を図った場合でも強度
とフランジ成形性に優れ、しかも深絞りにおける材料の
耳率が確実かつ安定して低い缶胴用アルミニウム合金板
を製造し得る方法を提供することを基本的な目的とする
ものである。
【0014】またこの発明は、熱間圧延設備、特に仕上
圧延機として、リバーシングミルを用いた場合でも、上
述のような缶胴材として優れた性能を有するアルミニウ
ム合金板を製造し得る方法を提供することを目的とす
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】前述のような課題を解決
するべく、本願発明者等が種々実験・検討を重ねた結
果、熱間圧延工程の諸条件、特に熱間粗圧延中における
再結晶を適切に制御すると同時に、再結晶後の仕上圧延
の諸条件を厳密に規制することによって、前述の課題を
解決し得ることを見出し、この発明をなすに至ったので
ある。
【0016】具体的には、請求項1の発明の缶胴用アル
ミニウム合金板の製造方法は、Mg0.5〜2.0%、
Mn0.5〜2.0%、Fe0.1〜0.7%、Si
0.05〜0.5%を含有し、さらに必要に応じて0.
005〜0.20%のTiを単独でもしくは0.000
1〜0.05%のBと組合せて含有し、残部がAlおよ
び不可避的不純物よりなるアルミニウム合金をスラブに
鋳造した後、そのスラブに対し520〜630℃の範囲
内の温度で1時間以上の均質化処理を施し、さらにスラ
ブを熱間粗圧延およびそれに続く熱間仕上圧延によって
熱間圧延するにあたり、(1) 熱間粗圧延開始時のス
ラブ厚みを200mm以上とし、(2) 熱間粗圧延開
始温度を450〜580℃の範囲内とし、(3) 熱間
粗圧延中において、粗圧延開始からの圧延率が25%以
上でかつ150〜15mmの範囲内の板厚の段階までの
温度を400℃以上に維持して、その150〜15mm
の範囲内の板厚の段階において板全体に対し体積率で5
%以上の再結晶を少なくとも1回以上生じさせ、(4)
熱間仕上圧延の開始温度を250〜400℃の範囲内
とし、(5) 熱間仕上圧延における各パスの圧延速度
を80〜800m/分の範囲内とし、(6) 熱間仕上
圧延における各パスの圧延率を20%以上とし、(7)
さらに熱間仕上圧延における上り温度を200〜32
0℃の範囲内とし、(8) かつ熱間仕上圧延における
上り板厚を1.0〜7.0mmの範囲内とし、以上の
(1)〜(8)の条件によって得られた熱延板に対し
て、0.1℃/秒以下の平均昇温速度で加熱して250
〜500℃の範囲内の温度に0.5時間以上保持するバ
ッチ焼鈍を行なった後、0.1℃/秒以下の平均冷却速
度で冷却し、その後さらに60%以上の圧延率で冷間圧
延を行なうことを特徴とするものである。
【0017】また請求項2の発明の缶胴用アルミニウム
合金板の製造方法は、素材アルミニウム合金として、M
g0.5〜2.0%、Mn0.5〜2.0%、Fe0.
1〜0.7%、Si0.05〜0.5%を含有し、かつ
Cu0.05〜0.5%、Cr0.05〜0.3%、Z
n0.05〜0.5%のうちの1種または2種以上を含
有し、さらに必要に応じて0.005〜0.20%のT
iを単独でもしくは0.0001〜0.05%のBと組
合せて含有し、残部がAlおよび不可避的不純物よりな
るアルミニウム合金を用い、請求項1で規定するプロセ
ス条件と同様の条件の均質化処理−熱間圧延(粗圧延及
び仕上圧延)−バッチ焼鈍−最終冷間圧延のプロセスで
製造するものである。
【0018】さらに請求項3の発明の缶胴用アルミニウ
ム合金板の製造方法は、素材合金として請求項1で規定
する合金と同じアルミニウム合金を用い、かつ均質化処
理−熱間圧延(粗圧延及び仕上圧延)を請求項1で規定
する条件で行ない、その後、熱延板に対して2〜25%
の圧延率で1次冷間圧延を施し、さらに焼鈍として、1
〜100℃/秒の範囲内の平均昇温速度で330〜62
0℃の範囲内の温度に加熱して保持なしもしくは10分
以下の保持の連続焼鈍を施した後、1〜100℃/秒の
範囲内の平均冷却速度で冷却し、その後請求項1の方法
と同様に60%以上の圧延率で最終冷間圧延を行なうも
のである。
【0019】そしてまた請求項4の発明の缶胴用アルミ
ニウム合金板の製造方法は、素材アルミニウム合金とし
て請求項2で規定する成分組成と同じ成分組成の合金を
用い、請求項3で規定するプロセスで製造するものであ
る。
【0020】なお、以上の請求項1〜4の方法におい
て、60%以上の圧延率で最終冷間圧延を行なった後に
は、さらに80〜200℃の範囲内の温度で0.5時間
以上保持する最終焼鈍を施しても良く、これを規定した
のが請求項5の発明である。
【0021】
【発明の実施の形態】先ずこの発明の方法において用い
られるアルミニウム合金の成分組成の限定理由について
説明する。
【0022】Mg:Mgの添加は、Mgそれ自体の固溶
による強度向上に効果があり、またMgの固溶に伴なっ
て加工硬化量の増大による強度向上が期待でき、さらに
はSiとの共存によるMg2 Siの時効析出による強度
向上も期待でき、したがってMgは缶胴材として必要な
強度を得るためには不可欠の元素である。またMgは、
加工時の転位の増殖作用があるため、再結晶粒を微細化
させるためにも有効である。但しMg量が0.5%未満
では上述の効果が少なく、一方2.0%を越えれば、高
強度は容易に得られるものの、DI加工時の変形抵抗が
大きくなって絞り性やしごき性を悪くする。したがって
Mg量は0.5〜2.0%の範囲内とした。
【0023】Mn:Mnは強度および成形性の向上に寄
与する有効な元素である。特にこの発明で目的としてい
る用途である缶胴材ではDI成形時にしごき加工が加え
られるため、とりわけMnは重要となる。アルミニウム
板のしごき加工においては通常エマルジョンタイプの潤
滑剤が用いられているが、Mn系晶出物が少ない場合に
は同程度の強度を有していてもエマルジョンタイプ潤滑
剤だけでは潤滑能が不足し、ゴーリングと呼ばれる擦り
疵や焼付きなどの外観不良が発生するおそれがある。こ
の現象は晶出物の大きさ、量、種類に影響されることが
知られており、その晶出物を形成するためにMnは不可
欠な元素である。Mn量が0.5%未満ではMn系化合
物による固体潤滑的な効果が得られず、一方Mn量が
2.0%を越えればAl6 Mnの初晶巨大金属間化合物
が発生し、著しく成形性を損なう。そこでMn量は0.
5〜2.0%の範囲内とした。
【0024】Fe:Feは、Mnの晶出や析出を促進し
て、アルミニウム基地中のMn固溶量やMn系金属間化
合物の分散状態を制御するために必要な元素である。適
正な化合物分散状態を得るためには、Mn添加量に応じ
てFeを添加することが必要である。Fe量が0.1%
未満では適正な化合物分散状態を得ることが困難であ
り、一方Fe量が0.7%を越えれば、Mn添加に伴な
って初晶巨大金属間化合物が発生しやすくなり、成形性
を著しく損なう。そこでFe量の範囲は0.1〜0.7
%とした。
【0025】Si:Siの添加は、Mg2 Si系化合物
の析出による時効硬化を通じて缶胴材の強度向上に寄与
する。またSiは、Al−Mn−Fe−Si系金属間化
合物を生成して、Mn系金属間化合物の分散状態を制御
するために必要な元素である。Si量が0.05%未満
では上記の効果が得られず、一方0.5%を越えれば時
効硬化により材料が硬くなりすぎて成形性を阻害する。
そこでSi量の範囲は0.05〜0.5%とした。
【0026】Ti,B:通常のアルミニウム合金におい
ては、鋳塊結晶粒微細化のためにTi、あるいはTiお
よびBを微量添加することが行なわれており、この発明
においても、必要に応じて微量のTiを単独で、あるい
はBと組合せて添加しても良い。但しTi量が0.00
5%未満ではその効果が得られず、0.20%を越えれ
ば巨大なAl−Ti系金属間化合物が晶出して成形性を
阻害するため、Tiを添加する場合のTi量は0.00
5〜0.20%の範囲内とした。またTiとともにBを
添加すれば鋳塊結晶粒微細化の効果が向上するが、Ti
と併せてBを添加する場合、B量が0.0001%未満
ではその効果がなく、0.05%を越えればTi−B系
の粗大粒子が混入して成形性を害することから、Tiと
ともにBを添加する場合のB量は0.0001〜0.0
5%の範囲内とした。
【0027】Cu,Cr,Zn:これらはいずれも強度
向上に寄与する元素であり、必要に応じてこれらのうち
から選ばれた1種または2種以上が添加される。これら
の各元素についてさらに説明する。
【0028】Cu:Cuは、焼鈍時にアルミニウム基地
中に溶体化させておき、塗装焼付処理時にAl−Cu−
Mg系析出物として析出することによる析出硬化を利用
した強度向上に寄与する。Cu量が0.05%未満では
その効果が得られず、一方Cuを0.5%を越えて添加
した場合には、時効硬化は容易に得られるものの、硬く
なりすぎて成形性を阻害し、また耐食性も劣化する。そ
こでCu量の範囲は0.05〜0.5%とした。
【0029】Cr;Crも強度向上に効果的な元素であ
るが、0.05%未満ではその効果が少なく、0.3%
を越えれば巨大晶出物生成によって成形性の低下を招く
ため、好ましくない。そこでCr量の範囲は0.05〜
0.3%とした。
【0030】Zn:Znの添加はAl−Mg−Zn系粒
子の時効析出による強度向上に寄与するが、0.05%
未満ではその効果が得られず、0.5%を越えれば、強
度への寄与については問題がないが、耐食性を劣化させ
る。そこでZn量の範囲は0.05〜0.5%とした。
【0031】以上の各元素の残部はAlと不可避不純物
すれば良い。
【0032】次にこの発明における製造プロセスを、そ
の作用とともに説明する。
【0033】先ず前述のような合金組成を有するアルミ
ニウム合金鋳塊を常法に従ってDC鋳造法(半連続鋳造
法)などにより鋳造する。次いでその鋳塊に対して均質
化処理を施して、鋳塊の偏析を均質化するとともにMn
系の第2相粒子サイズと分布を最適化する。均質化処理
温度が520℃未満では均質化の効果が不充分であり、
一方630℃を越えれば共晶融解のおそれがある。均質
化処理は1時間未満では均質化が不充分となる。したが
って均質化処理は520〜630℃の範囲内の温度で1
時間以上行なう必要がある。なお均質化処理時間の上限
は特に規制しないが、経済性を考慮して通常は48時間
以下にすることが好ましい。
【0034】均質化処理を施したスラブに対しては、熱
間圧延を行なう。この熱間圧延は、粗圧延とそれに続く
仕上圧延とに区分されるが、この発明の方法の場合、粗
圧延にリバーシングミル(可逆式圧延機)を用い、仕上
圧延にリバーシングミルもしくはリバーシングウォーム
ミル(可逆式仕上圧延機)を用いることが適当である
が、それらに限られないことはもちろんである。
【0035】この熱間圧延工程の条件は、この発明の方
法の場合極めて重要であり、(1)〜(8)の条件に従
って熱間圧延を行なうことが耳率の制御に対して重要で
ある。そこでこれらの(1)〜(8)の条件について詳
細に説明する。
【0036】(1) 熱間粗圧延開始時のスラブ厚みを
200mm以上とする。この熱間粗圧延時のスラブ厚み
は、後述する(3)項の条件と密接に関係し、板厚15
0mmに達するまでの熱間粗圧延前半の圧下量を確保し
て、転位を充分に蓄積させるためには、熱間粗圧延開始
時のスラブ厚みを200mm以上としておく必要があ
り、好ましくは充分な圧下量を得るために400mm以
上とする。なおこの熱間粗圧延前半における転位の蓄積
に関しては、(3)項において詳細に説明する。
【0037】(2) 熱間粗圧延開始温度を450〜5
80℃の範囲内とする。熱間粗圧延の開始温度は、熱間
圧延中の材料の回復および再結晶の挙動に強い影響を及
ぼし、特に最終板の深絞り耳を低くするために必要なキ
ューブ方位の結晶組織(キューブ方位の結晶粒の集合体
を以下キューブバンドと称する)の形成に重要な役割を
果たしている。熱間粗圧延開始温度が450℃未満では
キューブバンドの形成量が不足しやすく、一方580℃
を越えた高温で熱間粗圧延を開始すれば、キューブバン
ドの形成は容易となるものの、板の表面品質が低下す
る。したがって熱間粗圧延開始温度は450〜580℃
の範囲内とする必要がある。
【0038】(3) 熱間粗圧延中において、粗圧延開
始からの圧延率が25%以上でかつ150〜15mmの
範囲内の板厚の段階までの温度を400℃以上に維持し
て、その段階において板全体に対し体積率で5%以上の
再結晶を少なくとも1回以上生じさせる。この発明の方
法においては、熱間粗圧延中において、熱間粗圧延率が
25%以上でかつ板厚が150〜15mmの範囲内の段
階で板全体に対し体積率で5%以上の再結晶を少なくと
も1回以上生じさせることが、耳率の制御にとって不可
欠である。すなわち、熱間粗圧延率が25%以上でかつ
板厚が150〜15mmの範囲内の段階での再結晶によ
り形成されたキューブバンドは安定であって熱延上り板
にも残存し、最終冷間圧延後の最終板の耳率の低減に有
効となる。そしてこのように体積率5%以上の再結晶を
生じさせるためには、圧延温度を400℃以上に維持す
る必要がある。圧延温度が400℃より低くなれば、体
積率5%以上の再結晶を生起させることが困難となる。
したがってこの発明では、熱間粗圧延中において熱間粗
圧延開始からの圧延率が25%以上であってかつ板厚が
150〜15mmの範囲内の段階までの圧延温度を40
0℃以上に維持して、その段階で板全体に対する体積率
で5%以上の再結晶を少なくとも1回生起させることと
したのである。
【0039】なおここで、熱間粗圧延開始からの熱間粗
圧延率が25%未満の段階では、歪が少なく、板厚15
0〜15mmの範囲内で体積率5%以上の再結晶を起こ
させることが困難である。また150mmより厚い段階
で再結晶を起こさせること自体は、この発明の効果に対
して特に悪影響はないが、150mmより厚い段階で再
結晶を起こさせて、その後の板厚150〜15mmの範
囲内の段階で体積率5%以上の再結晶を生じさせなかっ
た場合には、耳率の制御の効果が充分に得られない。し
たがって体積率5%以上の再結晶を生じさせる段階は、
粗圧延率が25%以上でかつ板厚が150〜15mmの
範囲内の段階とした。なおこの段階で体積率5%以上の
再結晶は2回以上生じさせても良いことはもちろんであ
る。またこの段階で生じさせる再結晶は、前述のように
板全体に対する体積率で5%以上が必要であるが、より
好ましくは、体積率15%以上の再結晶を生じさせるこ
とが望ましい。そしてまた、この段階で体積率5%以
上、好ましくは体積率15%以上の再結晶を生じさせる
ためには、前述のようにその段階まで圧延温度を400
℃以上に維持する必要があるが、確実に体積率5%以上
の再結晶を生じさせるために、必要に応じて熱間粗圧延
中途において400℃以上で1200秒以内の保持を行
なっても良い。
【0040】なおまた、前述のように粗圧延率が25%
以上でかつ板厚が150〜15mmの範囲内の段階にお
いて体積率5%以上の再結晶を確実に生起させるために
は、その板厚の段階までの温度を400℃以上に維持す
るばかりでなく、熱間粗圧延開始時のスラブ厚みから板
厚150mmに達するまでの熱間粗圧延各パスの1パス
当り圧下量を15mm以上、より最適には40mm以上
とすることが好ましく、また熱間粗圧延における圧延速
度を40m/分以上、より最適には70m/分以上とす
ることが好ましい。
【0041】すなわち、熱間粗圧延開始時のスラブ厚み
(前述のように200mm以上、好ましくは400mm
以上)から板厚150mmまでは、熱間粗圧延のほぼ前
半の段階に相当するが、この段階における1パス当りの
圧下量は、圧延温度および圧延速度と相俟って材料の回
復および再結晶挙動、特に結晶粒サイズ、亜結晶粒サイ
ズに影響を及ぼす。その1パス当りの圧下量が15mm
未満では転位が蓄積されにくく、結晶粒・亜結晶粒が粗
大となる傾向を示し、またキューブバンドの数も少な
く、材料の耳率および機械的特性に悪影響を及ぼす。そ
こで1パス当りの圧下量は15mm以上、より最適には
40mm以上とすることが好ましい。なお各パスの圧下
量の上限は特に規制する必要はないが、良好な表面品質
を保つため、通常は各パスの1パス当りの圧下量を10
0mm以下とすることが好ましい。
【0042】また圧延速度は圧延温度および圧下量と相
俟って材料の回復および再結晶挙動、特に結晶粒および
亜結晶粒のサイズに強い影響を及ぼす。熱間粗圧延の圧
延速度が40m/分未満では転位が蓄積されにくく、結
晶粒、亜結晶粒が粗大となる傾向を示し、キューブバン
ドの数も少なくなり、材料の耳率および機械的特性に対
して悪い影響を及ぼす。また圧延速度が低ければ生産性
も低下する。したがって圧延速度は40m/分以上とす
ることが好ましく、より好適には70m/分以上とす
る。圧延速度の上限は特に規制する必要はないが、良好
な表面品質を得るためには、通常は1000m/分以下
が好ましい。
【0043】(4) 熱間仕上圧延の開始温度を250
〜400℃の範囲内とする。熱間仕上圧延は、適切な転
位密度の蓄積を行なうために重要な工程である。すなわ
ち、前述のように熱間粗圧延において板厚が150〜1
5mmの範囲内の段階で形成されたキューブバンド組織
の周辺に、熱間仕上圧延において適切な密度で転位を導
入することによって、熱間圧延上りの状態での自己保有
熱による自己焼鈍、さらにはその後の焼鈍においてキュ
ーブ方位の結晶組織の成長を図ることかでき、ひいては
最終冷間圧延後の最終板の耳率を低く規制することに有
利となる。ここで、熱間仕上圧延の開始温度が250℃
未満の場合は、表面品質が低下するとともに、粗大粒子
周辺の再結晶核生成数が増加し、その後の再結晶でキュ
ーブ方位以外の再結晶粒が多くなり、低耳率制御に不利
となる。一方熱間仕上圧延開始温度が400℃を越える
高温では、回復、再結晶が進みやすく、充分な転位を導
入することが困難となる。したがって熱間仕上圧延の開
始温度は250〜400℃の範囲内とする必要がある。
なおこの範囲内でも特に270〜370℃の範囲内が好
ましい。
【0044】なお熱間仕上圧延開始温度を250〜40
0℃、好ましくは270〜370℃の範囲内に制御する
ためには、前述のように熱間粗圧延において150〜1
5mmの板厚の段階で体積率5%以上の再結晶を確保し
た後、熱間仕上圧延開始までに必要に応じて中間冷却
(強制冷却)を行なっても良い。この中間冷却は、例え
ば熱間圧延機に使用されているクーラントで板を強制冷
却したり、そのほか水、油、空気などの冷却媒体を用い
て板を強制冷却したりすれば良い。なおこのように中間
冷却を行なう場合、150〜15mmの板厚の段階で体
積率5%以上の再結晶の確保と中間冷却の実施に要する
時間は、生産性の観点から1800秒以内とすることが
好ましい。
【0045】(5) 熱間仕上圧延における各パスの圧
延速度を80〜800m/分の範囲内とする。 (6) 熱間仕上圧延における各パスの圧延率を20%
以上とする。熱間仕上圧延の各パスの歪速度は、適切な
転位密度の形成および再結晶核生成、特にキューブ方位
の再結晶核の生成と成長に大きな影響を及ぼし、適切な
密度の転位を導入して低耳率達成に有効なキューブ方位
の再結晶核の生成、成長を促進するためには、仕上圧延
各パスの歪み速度を0.1〜250.0sec-1とする
ことが必要であり、より最適には1.0〜90.0se
-1の範囲内に制御することが好ましい。熱間仕上圧延
各パスの歪み速度は、各パスでの圧延速度と圧延率(圧
下量)との組合せによって制御される。したがって熱間
仕上圧延各パスの歪み速度を前述のように0.1〜25
0.0sec-1、好ましくは1.0〜90.0sec-1
の範囲内に制御するためには、各パスの圧延速度と圧延
率とを適切に規制する必要がある。
【0046】ここで、熱間仕上圧延各パスの圧延速度が
80m/分未満では、歪み速度が遅く、適切な密度の転
位の導入に不利となり、キューブ方位の再結晶核の生
成、成長が困難となって低耳率制御が困難となり、一方
800m/分を越えれば、表面品質の低下を招くから、
熱間仕上圧延の各パスの圧延速度は80〜800m/分
の範囲内とする必要がある。
【0047】一方熱間仕上圧延各パスの圧延率が20%
以下では、歪み速度が遅くなって、適切な密度の転位の
導入が困難となり、キューブ方位の再結晶核の生成、成
長が困難となり、低耳率制御が困難となる。したがって
熱間仕上圧延各パスの圧延率は20%以上とした。なお
熱間仕上圧延各パスの圧延率の上限は特に定めないが、
通常は表面品質の点から、85%以下とする。
【0048】(7) 熱間仕上圧延における上り温度を
200〜320℃の範囲内とする。熱間仕上圧延の上り
温度が200℃未満では表面品質が低下し、また第2相
粒子周辺での再結晶核生成が増加して、その後の再結晶
でキューブ方位以外の再結晶粒が多くなり、低耳率制御
に不利となる。一方上り温度が320℃を越えれば、最
終板の耳率の変動が大きくなり、最終板の耳率を安定し
て確実に低耳率に制御することが困難となる。
【0049】(8) 熱間仕上圧延の上り板厚を1.0
〜7.0mmの範囲内とする。仕上圧延の上がり板厚が
1.0mm未満では、焼鈍後の最終的な冷間圧延での圧
延率を充分に確保することが困難となり、最終板の強度
不足が生じやすい。一方上り板厚が7.0mmを越えれ
ば、焼鈍後の最終的な冷間圧延において圧延率が高くな
り過ぎ、耳率が高くなる傾向を示す。
【0050】以上で述べたような(1)〜(8)の条件
で熱間圧延を終了させた後、その圧延板に対し、バッチ
焼鈍により中間焼鈍を施すか、または後述するような軽
度の1次冷間圧延を行なってから連続焼鈍による中間焼
鈍を施す。この中間焼鈍は、材料を完全に再結晶させ
て、最終冷間圧延後の板の耳率を低くするために必要な
工程である。
【0051】ここで、熱延板に対して直ちにバッチ焼鈍
を適用する場合、平均昇温速度0.1℃/秒以下で25
0〜500℃の範囲内の温度に加熱し、その範囲内の温
度で0.5時間以上保持し、平均冷却速度0.1℃/秒
以下で冷却する。ここで、平均昇温速度および平均冷却
速度が0.1℃/秒を越えれば、バッチ焼鈍方式では熱
延板コイル全体を均一に加熱もしくは冷却できなくなる
問題が生じる。また加熱保持温度が250℃未満では完
全に再結晶させることが困難となり、一方500℃を越
える高温では再結晶核が粗大となって、製缶時に肌荒れ
やフローラインなどの表面欠陥が発生しやすくなる。ま
た加熱保持の時間が0.5時間未満では完全に再結晶さ
せることが困難であり、また熱延板のコイルの全体を均
一に加熱することが困難となる。なおバッチ焼鈍の場合
の加熱保持時間の上限は特に定めないが、通常は経済性
の観点から、24時間以内とする。
【0052】ここで、上述の説明では、熱間圧延上がり
の熱延板に対してそのままバッチ焼鈍による中間焼鈍を
施すこととしているが、中間焼鈍には連続焼鈍を適用す
ることもできる。但し、急速昇温・高温短時間加熱の連
続焼鈍では、一般に徐加熱のバッチ焼鈍の場合と比較し
て、キューブ方位の再結晶粒の形成が少なくなる問題が
ある。しかしながら、充分な固溶量の確保による高強度
化と結晶粒組織の微細化などの観点からは、急速昇温・
高温短時間加熱の連続焼鈍法を適用する方が有利とな
る。そこで連続焼鈍を適用してしかもキューブ方位の再
結晶粒の生成に有利な方法を開発すべく種々の検討を重
ねた結果、キューブ方位の結晶粒と転位との相互作用が
少ないことを利用し、熱延板に対して2〜25%の比較
的小さい冷間圧延率で軽度の1次冷間圧延を行なってか
ら連続焼鈍を施すことにより、キューブ方位の再結晶粒
の生成、成長をバッチ焼鈍の場合と同程度に促進させ得
ることを見出した。したがって中間焼鈍に連続焼鈍を適
用する場合は、熱延板に対して2〜25%の圧延率の軽
度の1次冷間圧延を施してから連続焼鈍を施すこととし
たのである。
【0053】ここで、熱延板に対する1次冷間圧延の圧
延率が2%未満では、歪み量不足によりキューブ方位の
再結晶粒の生成、成長を加速する効果およびキューブ方
位以外の再結晶粒の生成、成長を抑制する効果が不充分
となり、一方圧延率が25%を越えれば、導入された多
量の歪によりキューブ方位の再結晶粒も壊されてしまう
ため、キユーブ方位再結晶粒組織を充分に得ることが困
難となり、最終板の耳率低減効果が得られなくなる。し
たがって熱延板に対して1次冷間圧延を施してから連続
焼鈍を施す場合の1次冷間圧延における圧延率は2〜2
5%の範囲内とした。
【0054】前述のように熱延板に対して圧延率2〜2
5%の1次冷間圧延を施した後の連続焼鈍は、1〜10
0℃/秒の範囲内の平均昇温速度で330〜620℃の
範囲内の温度に加熱し、保持なしもしくは10分以下の
保持の後、1〜100℃/秒の範囲内の平均冷却速度で
冷却する条件とする。ここで、平均昇温速度、平均冷却
速度が1℃/秒未満では、連続焼鈍(CAL)方式にお
いては生産性の著しい低下を招き、また100℃/秒を
越える平均昇温速度、平均冷却速度はキューブ方位の再
結晶粒の形成に不利となる。また加熱到達温度が330
℃未満では再結晶が生じにくく、一方620℃を越える
高温ではキューブ方位の再結晶粒の形成に不利となる。
さらに330〜620℃に10分を越えて保持すること
は、連続焼鈍の生産性を阻害する。
【0055】以上のように、バッチ焼鈍もしくは連続焼
鈍による中間焼鈍を施した後には、最終板厚としかつ必
要な強度を得るために冷間圧延を施す。ここで、最終の
冷間圧延率が60%未満では、加工硬化による強度上昇
が少なく、缶胴材用の最終板に必要な強度を得ることが
困難である。
【0056】冷間圧延後の板は、これを最終板としてそ
のままDI成形に供しても良いが、冷間圧延板に必要に
応じて80〜200℃の範囲内の温度で0.5時間以上
の最終焼鈍を行なっても良い。この最終焼鈍は、延性の
回復による成形性の向上を目的としたものであるが、そ
の温度が80℃未満では成形性の向上効果が充分に得ら
れず、一方200℃を越えれば軟化による強度低下が大
きくなり、また焼鈍時間が0.5時間未満では成形性向
上効果を充分に得ることができない。なお焼鈍時間の上
限は特に定めないが、生産性、経済性の点からは10時
間以下が望ましい。
【0057】
【実施例】表1に示す金属記号A〜Fの各合金につい
て、常法に従ってDC鋳造法によりスラブに鋳塊した。
その後、均質化処理を施した後、熱間粗圧延および熱間
仕上圧延によって熱間圧延を施した。なお熱間圧延設備
としては、粗圧延機、仕上圧延機ともにリバーシングミ
ルを用い、熱間粗圧延速度はいずれも50m/分以上と
した。その他の熱間圧延の詳細な条件を表2、表3の製
造番号1〜7に示す。熱間仕上圧延後の圧延板に対し、
表4中に示す条件でバッチ焼鈍を施すかまたは1次冷間
圧延後連続焼鈍を施し、その後最終冷間圧延を行なっ
た。最終冷間圧延後、製造番号5の場合を除いて最終焼
鈍を施した。
【0058】以上のようにして得られた缶胴用のアルミ
ニウム合金板について、元板の機械的性質(引張強さT
S、耐力YS、伸びEL)および塗装焼付(ベーキン
グ)を想定した200℃×20分の熱処理を行なった後
の機械的性質を調べた。また元板については、ポンチ径
48mm、ブランク径93mm、クリアランス30%の
条件にてカップ深絞り試験を行なって耳率を調べた。こ
こで、強度については、塗装焼付(ベーキング)後の耐
力として、270MPa以上の値が必要であり、また耳
率については、3%を越えれば製缶中のトラブルが発生
しやすくなることが知られている。
【0059】さらにDI缶成形性評価として、缶切れ
性、口拡げ性(フランジ成形性)、シーミング性、およ
び外観欠陥について調べた。ここで、缶切れ性について
は苛酷なしごき加工を連続10,000缶行なったとき
の缶破断の発生状況を調べ、また口拡げ性については4
段ネッキング加工後のフランジ成形性を調べ、さらにシ
ーミング性については4段ネッキング加工後のシーミン
グ加工性を調べ、そしてまた外観欠陥については、DI
缶の缶胴壁の圧延方向に沿ったフローライン状の外観欠
陥およびDI方向の縦筋の発生状況を調べ、それぞれ◎
〜×で相対評価した。これらの結果を表5に示す。
【0060】
【表1】
【0061】
【表2】
【0062】
【表3】
【0063】
【表4】
【0064】
【表5】
【0065】表1〜表5において、製造番号1〜5はい
ずれもこの発明で規定する成分組成範囲内の合金につい
て、この発明で規定する製造プロセス条件を満足して製
造したものであり、この場合は表5に示すように、いず
れも耳率が3%を確実に下廻って充分な低耳率を達成で
き、かつベーキング後の耐力が270MPa以上で充分
な強度を有しており、しかもDI成形性も優れているこ
とが明らかである。
【0066】一方製造番号6は、合金の成分組成はこの
発明で規定する範囲内であるが、製造プロセス条件がこ
の発明で規定する範囲から外れたものである。すなわち
この発明の方法の場合、熱間仕上圧延開始温度を400
〜250℃の範囲内に制御する必要があるが、製造条件
番号6の場合、熱間仕上圧延開始温度が447℃とこの
発明で規定する温度の上限よりも高く、この場合は最終
板の耳率が6.0%と高く、缶切れ性と口拡げ性が劣っ
ていた。
【0067】また製造番号7は、Mg量が0.48%と
この発明で規定する合金のMg量下限よりも低い合金F
を用いた例であり、この場合はベーキング後の強度が低
く、また耳率も高く、缶切れ性に劣っていた。
【0068】
【発明の効果】前述の実施例からも明らかなように、こ
の発明の方法によれば、DI缶胴用材料として、缶胴の
薄肉化に充分耐え得るような高強度を有すると同時に、
DI成形性、特にフランジ成形性に優れ、しかも深絞り
耳率が安定して低いアルミニウム合金板を確実に得るこ
とができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22F 1/00 630 C22F 1/00 630A 630K 673 673 682 682 683 683 684 684C 685 685Z 691 691B 691A 691C 692 692A 694 694A 694B

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mg0.5〜2.0%(重量%、以下同
    じ)、Mn0.5〜2.0%、Fe0.1〜0.7%、
    Si0.05〜0.5%を含有し、さらに必要に応じて
    0.005〜0.20%のTiを単独でもしくは0.0
    001〜0.05%のBと組合せて含有し、残部がAl
    および不可避的不純物よりなるアルミニウム合金をスラ
    ブに鋳造した後、そのスラブに対し520〜630℃の
    範囲内の温度で1時間以上の均質化処理を施し、さらに
    スラブを熱間粗圧延およびそれに続く熱間仕上圧延によ
    って熱間圧延するにあたり、 (1) 熱間粗圧延開始時のスラブ厚みを200mm以
    上とし、 (2) 熱間粗圧延開始温度を450〜580℃の範囲
    内とし、 (3) 熱間粗圧延中において、粗圧延開始からの圧延
    率が25%以上でかつ150〜15mmの範囲内の板厚
    の段階までの温度を400℃以上に維持して、その15
    0〜15mmの範囲内の板厚の段階において板全体に対
    し体積率で5%以上の再結晶を少なくとも1回以上生じ
    させ、 (4) 熱間仕上圧延の開始温度を250〜400℃の
    範囲内とし、 (5) 熱間仕上圧延における各パスの圧延速度を80
    〜800m/分の範囲内とし、 (6) 熱間仕上圧延における各パスの圧延率を20%
    以上とし、 (7) さらに熱間仕上圧延における上り温度を200
    〜320℃の範囲内とし、 (8) かつ熱間仕上圧延における上り板厚を1.0〜
    7.0mmの範囲内とし、 以上の(1)〜(8)の条件によって得られた熱延板に
    対して、0.1℃/秒以下の平均昇温速度で加熱して2
    50〜500℃の範囲内の温度に0.5時間以上保持す
    るバッチ焼鈍を行なった後、0.1℃/秒以下の平均冷
    却速度で冷却し、その後さらに60%以上の圧延率で冷
    間圧延を行なうことを特徴とする、缶胴用アルミニウム
    合金板の製造方法。
  2. 【請求項2】 Mg0.5〜2.0%、Mn0.5〜
    2.0%、Fe0.1〜0.7%、Si0.05〜0.
    5%を含有し、かつCu0.05〜0.5%、Cr0.
    05〜0.3%、Zn0.05〜0.5%のうちの1種
    または2種以上を含有し、さらに必要に応じて0.00
    5〜0.20%のTiを単独でもしくは0.0001〜
    0.05%のBと組合せて含有し、残部がAlおよび不
    可避的不純物よりなるアルミニウム合金をスラブに鋳造
    した後、そのスラブに対し520〜630℃の範囲内の
    温度で1時間以上の均質化処理を施し、さらにスラブを
    熱間粗圧延およびそれに続く熱間仕上圧延によって熱間
    圧延するにあたり、 (1) 熱間粗圧延開始時のスラブ厚みを200mm以
    上とし、 (2) 熱間粗圧延開始温度を450〜580℃の範囲
    内とし、 (3) 熱間粗圧延中において、粗圧延開始からの圧延
    率が25%以上でかつ150〜15mmの範囲内の板厚
    の段階までの温度を400℃以上に維持して、その15
    0〜15mmの範囲内の板厚の段階において板全体に対
    し体積率で5%以上の再結晶を少なくとも1回以上生じ
    させ、 (4) 熱間仕上圧延の開始温度を250〜400℃の
    範囲内とし、 (5) 熱間仕上圧延における各パスの圧延速度を80
    〜800m/分の範囲内とし、 (6) 熱間仕上圧延における各パスの圧延率を20%
    以上とし、 (7) さらに熱間仕上圧延における上り温度を200
    〜320℃の範囲内とし、 (8) かつ熱間仕上圧延における上り板厚を1.0〜
    7.0mmの範囲内とし、 以上の(1)〜(8)の条件によって得られた熱延板に
    対して、0.1℃/秒以下の平均昇温速度で加熱して2
    50〜500℃の範囲内の温度に0.5時間以上保持す
    るバッチ焼鈍を行なった後、0.1℃/秒以下の平均冷
    却速度で冷却し、その後さらに60%以上の圧延率で冷
    間圧延を行なうことを特徴とする、缶胴用アルミニウム
    合金板の製造方法。
  3. 【請求項3】 Mg0.5〜2.0%、Mn0.5〜
    2.0%、Fe0.1〜0.7%、Si0.05〜0.
    5%を含有し、さらに必要に応じて0.005〜0.2
    0%のTiを単独でもしくは0.0001〜0.05%
    のBと組合せて含有し、残部がAlおよび不可避的不純
    物よりなるアルミニウム合金をスラブに鋳造した後、そ
    のスラブに対し520〜630℃の範囲内の温度で1時
    間以上の均質化処理を施し、さらにスラブを熱間粗圧延
    およびそれに続く熱間仕上圧延によって熱間圧延するに
    あたり、 (1) 熱間粗圧延開始時のスラブ厚みを200mm以
    上とし、 (2) 熱間粗圧延開始温度を450〜580℃の範囲
    内とし、 (3) 熱間粗圧延中において、粗圧延開始からの圧延
    率が25%以上でかつ150〜15mmの範囲内の板厚
    の段階までの温度を400℃以上に維持して、その15
    0〜15mmの範囲内の板厚の段階において板全体に対
    し体積率で5%以上の再結晶を少なくとも1回以上生じ
    させ、 (4) 熱間仕上圧延の開始温度を250〜400℃の
    範囲内とし、 (5) 熱間仕上圧延における各パスの圧延速度を80
    〜800m/分の範囲内とし、 (6) 熱間仕上圧延における各パスの圧延率を20%
    以上とし、 (7) さらに熱間仕上圧延における上り温度を200
    〜320℃の範囲内とし、 (8) かつ熱間仕上圧延における上り板厚を1.0〜
    7.0mmの範囲内とし、 以上の(1)〜(8)の条件によって得られた熱延板に
    対して、2〜25%の圧延率で1次冷間圧延を施し、さ
    らに1〜100℃/秒の範囲内の平均昇温速度で330
    〜620℃の範囲内の温度に加熱して保持なしもしくは
    10分以下の保持を行なう連続焼鈍を施した後、1〜1
    00℃/秒の範囲内の平均冷却速度で冷却し、その後さ
    らに60%以上の圧延率で最終冷間圧延を行なうことを
    特徴とする、缶胴用アルミニウム合金板の製造方法。
  4. 【請求項4】 Mg0.5〜2.0%、Mn0.5〜
    2.0%、Fe0.1〜0.7%、Si0.05〜0.
    5%を含有し、かつCu0.05〜0.5%、Cr0.
    05〜0.3%、Zn0.05〜0.5%のうちの1種
    または2種以上を含有し、さらに必要に応じて0.00
    5〜0.20%のTiを単独でもしくは0.0001〜
    0.05%のBと組合せて含有し、残部がAlおよび不
    可避的不純物よりなるアルミニウム合金をスラブに鋳造
    した後、そのスラブに対し520〜630℃の範囲内の
    温度で1時間以上の均質化処理を施し、さらにスラブを
    熱間粗圧延およびそれに続く熱間仕上圧延によって熱間
    圧延するにあたり、 (1) 熱間粗圧延開始時のスラブ厚みを200mm以
    上とし、 (2) 熱間粗圧延開始温度を450〜580℃の範囲
    内とし、 (3) 熱間粗圧延中において、粗圧延開始からの圧延
    率が25%以上でかつ150〜15mmの範囲内の板厚
    の段階までの温度を400℃以上に維持して、その15
    0〜15mmの範囲内の板厚の段階において板全体に対
    し体積率で5%以上の再結晶を少なくとも1回以上生じ
    させ、 (4) 熱間仕上圧延の開始温度を250〜400℃の
    範囲内とし、 (5) 熱間仕上圧延における各パスの圧延速度を80
    〜800m/分の範囲内とし、 (6) 熱間仕上圧延における各パスの圧延率を20%
    以上とし、 (7) さらに熱間仕上圧延における上り温度を200
    〜320℃の範囲内とし、 (8) かつ熱間仕上圧延における上り板厚を1.0〜
    7.0mmの範囲内とし、 以上の(1)〜(8)の条件によって得られた熱延板に
    対して、2〜25%の圧延率で1次冷間圧延を施し、さ
    らに1〜100℃/秒の範囲内の平均昇温速度で330
    〜620℃の範囲内の温度に加熱して保持なしもしくは
    10分以下の保持を行なう連続焼鈍を施した後、1〜1
    00℃/秒の範囲内の平均冷却速度で冷却し、その後さ
    らに60%以上の圧延率で最終冷間圧延を行なうことを
    特徴とする、缶胴用アルミニウム合金板の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかの請求項に記載
    の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法において、 60%以上の圧延率で最終冷間圧延を行なった後、さら
    に80〜200℃の範囲内の温度で0.5時間以上保持
    する最終焼鈍を施すことを特徴とする、缶胴用アルミニ
    ウム合金板の製造方法。
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