CN103014445B - 5052铝合金罐盖料基材及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种5052铝合金罐盖料基材及其生产方法，其生产流程包括熔铸、锯切、铣面、加热、热连轧、冷轧，其中，熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si≤0.12%、Fe0.28～0.39%、Cu≤0.03%、Mn≤0.03%、Mg2.35～2.65%、Cr0.21～0.26%、Zn≤0.02%、Ti0.008～0.02%、V≤0.02%，其它杂质单个≤0.03%、合计≤0.15%，其余为Al；熔炼温度为730～750℃，精炼温度725~740℃，铸造温度680~690℃；所述冷轧工艺为：经过1次五机架冷连轧把2.5/2.7mm的热轧坯料直接至成品厚度0.22~0.26mm，总加工率90.3%～91.2%。本发明所述的生产方法既保证了5052铝合金罐盖料基材的力学性能稳定合格，且缩短生产流程，提高了生产效率。

Description

5052铝合金罐盖料基材及其生产方法

技术领域

本发明涉及铝合金制造领域，具体是涉及一种5052铝合金罐盖料基材及其生产方法。

背景技术

罐盖料用5052与5182合金，5052合金镁含量低，是早期的一种合金，定型于20世纪20年代后期，用途广泛；5182合金是一种镁含量高的合金。在制造易拉盖方面，5052合金用得多一些，约占总量的60%，厚度多为0.22～0.26mm。5052用于无内压的饮料盖和食品盖，5182用于有内压的饮料盖。在易拉罐生产中最大限度地减少板料厚度，提高产品的延伸性能和强度，提高材料利用率，降低生产成本，是制罐业追求的目标。目前罐盖料厚度为0.27mm、0.265mm、0.26mm、0.25mm、0.24mm、0.22mm，随着罐盖厚度减薄，对基材的力学性能提出更高要求；同时国内制盖行业不断发展，基材的需求量增大，对提货周期也提出要求。在目前罐盖料基材大批量生产中周期达到35～40天，主要因为罐盖料基材生产工艺路线较长。

目前，5052铝合金罐盖料基材的生产流程为：熔铸→锯切→铣面→均匀化退火→热轧→冷轧1道次→冷轧2道次→冷轧3道次→冷轧4道次→冷轧5道次→退火→拉弯矫→涂层→成品剪切。铝合金在冷轧分五道次轧制，在轧制过程中道次停留时间过长造成温度下降，因此增加了退火工艺，增加了能耗成本。此外，分多道次冷轧上下卷耗用时间长，工作效率低。并且，在铝板带加工中，传统单机架冷轧机大多数使用全油作为冷却润滑液，时常因断带引起着火事故。

现有生产5052铝合金罐盖料基材的另一种工艺流程为：熔铸→锯切→铣面→均匀化退火→热轧→冷轧→中间切边→冷轧→拉弯矫→涂层→成品剪切；因为在传统6辊冷轧轧制过程中容易出现边部减薄现象，为防止因边部减薄出现断带现象，所以需要增加中间切边工序，增加了作业时间，并因切边废料降低了成品率。

发明内容

基于此，本发明提供了一种5052铝合金罐盖料基材的生产方法。

一种5052铝合金罐盖料基材的生产方法，其生产流程包括熔铸、锯切、铣面、加热、热连轧、冷轧，

其中，熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si≤0.12%、Fe0.28～0.39%、Cu≤0.03%、Mn≤0.03%、Mg2.35～2.65%、Cr0.21～0.26%、Zn≤0.02%、Ti0.008～0.02%、V≤0.02%其它杂质单个≤0.03%、合计≤0.15％，其余为Al；熔炼温度为730～750℃，精炼温度725~740℃，铸造温度680~690℃；

所述冷轧工艺为：经过1次五机架冷连轧把2.5/2.7mm的热轧坯料直接至成品厚度0.22~0.26mm，总加工率90.3%～91.2％，第一机架至第五机架压下率分配为：40~45%→40～45%→37～42%→33~38%→30~35%。

在其中一些实施例中，在所述冷轧步骤中，为保证冷轧卷材表面质量及良好板形，对轧辊辊型与表面粗糙度作出以下要求：五机架第1~5机架的支撑辊的表面粗糙度为1.2±0.05μm，第1~3机架的工作辊的表面粗糙度为0.65±0.03，第4~5机架的工作辊的表面粗糙度为0.35±0.03。

在所述冷轧步骤中，采用油水混合液进行润滑，油水混合液工作原理类似热轧普遍使用的乳化液系统，在轧制过程中，油水混合液在轧制变形区分离，油相主要吸附在金属表面上形成油膜，起润滑作用；水相主要发生蒸发带走轧辊热量，起冷却作用。五机架冷连轧采用有一定粘度、酸值、皂化值的基础油（矿物油为主）和添加剂（有机酸、醇、酯和聚合物等）作为油相，去离子水作为水相的油水混合液进行冷却和润滑，油相和水相采用机械混合方式，通过机械剪切力使油相变成小液滴均匀分布在水相中，按照500～1500L/min的流量喷射在S1~S5机架中，从而起润滑冷却效果。为了确保轧制的稳定和最佳的润滑效果，油水混合液中油相占混合液的体积比率为3%～15%。

在其中一些实施例中，在所述加热步骤中，铸锭加热温度500℃，保温时间3~4小时。

在其中一些实施例中，在所述热轧步骤中，使用1+5热轧机，先在粗轧机轧制23~29道次，再在五机架连轧机轧制，卷材出口厚度为2.5~2.7mm，终轧温度340~370℃。

在其中一些实施例中，基材冷轧轧制速度≥1000m/min，终轧温度90~130℃。

国家标准GB/T3190-2008规定5052铝合金罐盖料基材熔铸后铝水的化学成分（质量百分数）范围是Si≤0.25%、Fe≤0.40%，Cu≤0.10%，Mn≤0.10%、Mg2.2~2.8%、Cr0.15~0.35%、Zn≤0.10、其它杂质单个≤0.03%、合计≤0.15%。该合金的化学成分范围很宽，需要根据罐盖料的性能要求及加工特性，对铝合金所含有的化学成分及其含量进行优化调整。

Si、Fe、Cu皆为有害元素，Si会降低合金的塑性和耐腐蚀性能；Fe与合金中的Mn和Cr形成难溶解的金属间化合物，使得在轧制时容易开裂，同时也会影响合金的耐蚀性；Cu会使得合金的耐蚀性能变差。而5052铝合金罐盖料一般用于制造食品盖或饮料盖，食物或饮料中化学成分复杂，容易腐蚀罐盖，因此对生产罐盖料的铝合金的耐腐蚀性有严格要求。本发明为得到更优的性能，严格控制了Si、Fe、Cu的含量，相比国标要求更高。且严格控制Mg含量，将保证罐盖料基材力学性能稳定，符合制盖要求。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）采用五机架冷轧缩短生产作业时间，提高效率。

（2）避免了单机架生产时多次切头切尾，减少材料浪费，提高成品率。

（3）减少上机次数，在与单机架相比同等条件下生产时减少了表面质量缺陷的几率。

（4）五机架冷连轧采用独特的水基系统（油水混合液）进行冷却和润滑，可以防止发生类似全油式轧制断带造成的着火事故；可避免局部润滑不良造成的板带表面色差问题。

具体实施方式

以下结合具体实施例来详细说明本发明。

实施例1

本实施例所述5052铝合金罐盖料基材的合金状态：5052/H48；成品厚度：0.22mm；其生产流程包括：生产流程：熔铸→锯切→铣面→加热→热连轧→冷连轧→拉弯矫→涂层→成品剪切，具体工艺参数如下：

(1)熔铸

熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si0.048%、Fe0.282%、Cu0.003%、Mn0.012%、Mg2.41%、Cr0.22%、Zn0.018%、Ti0.012%、V0.017%、Ni0.003%、Pb0.001%、Cd0.0001%、Na0.0001%，其余为Al；熔炼温度为742℃，精炼温度730℃，铸造温度685℃。

(2)加热：铸锭加热温度500℃，保温时间3小时。

(3)热轧：使用1+5热轧机，先在粗轧机轧制25道次，再在五机架连轧机轧制，卷材出口厚度为2.5mm，终轧温度342℃。

(4)冷轧：经过1次五机架冷连轧把2.5mm的热轧坯料直接至成品厚度0.22mm，冷轧道次分配：2.5mm→1.45mm（42%）→0.86mm（40.7%）→0.53mm（38.4%）→0.33mm（37.8%）→0.22mm(33.3%)，冷轧轧制速度为1100m/min，终轧温度：125℃。总加工率为91.2%。

其中，五机架冷连轧采用独特的水基系统（油水混合液，原料由法国道达尔厂家供应）进行冷却和润滑，为了确保轧制的稳定和最佳的润滑效果，各机架油水混合液中油相占混合液的体积比率如下：第一机架5％，第二机架5％，第三机架5%，第四机架5%，第五机架10%。

为保证冷轧卷材表面质量及良好板形，对轧辊辊型与表面粗糙度作出如表1所示的要求。

表1轧辊辊型及表面粗糙度要求

(5)拉弯矫：经冷轧轧制后铝卷材板形存在波浪与翘曲等缺陷，涂层工序生产时对板形有要求，有边浪、中浪等板形缺陷会影响涂覆质量（涂覆不均匀、漏涂）。使用拉弯矫直机对板形进行修复，控制波长、波高与纵向翘曲。

(6)涂层：涂层前铝卷材的合金状态为5052C/H19，经脱脂剂、出光剂清洗卷材表面，三价铬钝化，在表面形成钝化膜增加带材与涂料的附着力，按客户要求涂覆环氧树脂型涂料，经过固化后成膜（卷材峰值温度240~249℃），涂蜡。经涂层后铝带材的合金状态为5052C/H48。

采用实施例1生产得到的5052铝合金罐盖料基材的成品性能如表2所示。

表2实施例1生产得到的基材的力学性能

	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/%
				H19	315	297	4.9
205℃×20min烘烤	283	254	6.5
				H48	285	254	6.4

对比实施例1

本实施例所述5052铝合金罐盖料基材的合金状态：5052/H48；成品厚度：0.22mm；其生产流程包括：生产流程：熔铸→锯切→铣面→加热→热连轧→冷连轧→中间切边→冷轧→涂层→成品剪切，具体工艺参数如下：

(1)熔铸

熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si0.0611%、Fe0.277%、Cu0.0019%、Mn0.0106%、Mg2.3555%、Cr0.2309%、Zn0.0092%、Ti0.01235%、V0.0172%、Ni0.0029%、Pb0.0006%、Cd0.0001%、Na0.0001%，其余为Al；熔炼温度为740℃，精炼温度729℃，铸造温度684℃。

(2)加热：同实施例1。

(3)热轧：同实施例1。

(4)冷轧：经过6辊5道次冷轧把2.5mm的热轧坯料直接至成品厚度0.22mm，冷轧道次分配：2.5mm→1.38mm（44.8%）→0.86mm（42.0%）→0.5mm（37.5%）→中间切边（宽度1860mm→1810mm）→0.33mm（34%）→0.22mm(33.3%)，冷轧轧制速度为950m/min，终轧温度：98℃。总加工率为912%。

(5)拉弯矫：同实施例1。

(6)涂层：同实施例1。

采用该试验例生产得到的5052铝合金罐盖料基材的成品性能如表3所示。

表3对比实验例1生产得到的基材的力学性能

	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/%
				H19	316	299	5.0
205℃×20min烘烤	283	253	6.7
				H48	282	252	6.5

实施例1与对比实施例1的性能基本一致，根据行标YS/T726-2010要求，5052H48状态的抗拉强度≥270Mpa，屈服强度≥210Mpa，延伸率≥2%，现客户一般要求抗拉强度≥275Mpa，屈服强度≥240Mpa，延伸率≥5%，经5机架冷轧生产厚度为0.22mm的5052罐盖料能满足行标要求，并满足客户要求。

与对比试验例1比较，实施例1的最大区别在于冷轧工序。实施例1及对比试验例1从熔铸到热轧工序结束其时耗、能耗及成品率大约一致，热轧工序后卷材重量为18826kg，厚度为2.5mm，宽度为1650mm。表4为实施例1与对比试验例1冷轧工序的时耗与冷轧后成品率对比数据。

表4实施例1与对比试验例1冷轧工序的时耗与冷轧后成品率对比

从表4可知，仅从冷轧工序对比，五机架冷连轧的时耗仅为6辊的16.3％，成品率提高了4.62%，在罐盖料规模生产中能极大地提高生产效率与成品率。

实施例2

本实施例所述5052铝合金罐盖料基材的合金状态：5052/H48；成品厚度：0.26mm；其生产流程包括：生产流程：熔铸→锯切→铣面→加热→热连轧→冷轧→拉弯矫→涂层→成品剪切，具体工艺参数如下：

(1)熔铸

熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si0.057%、Fe0.283%、Cu0.0053%、Mn0.017%、Mg2.46%、Cr0.22%、Zn0.017%、Ti0.013%、V0.017%、Ni0.003%、Pb0.0006%、Cd0.0001%、Na0.0001%，其余为Al；熔炼温度为739℃，精炼温度728℃，铸造温度682℃。

(2)加热：同实施例1。

(3)热轧：使用1+5热轧机，先在粗轧机轧制25道次，再在5机架连轧机轧制，卷材出口厚度为2.7mm，终轧温度345℃。

(4)冷轧：经过1次五机架冷连轧把2.7mm的热轧坯料直接至成品厚度0.26mm，冷轧道次分配：2.7mm→1.55mm（42.6%）→0.9mm（41.9%）→0.56mm（38.9%）→0.38mm（30.9%）→0.26mm（31.6%），冷轧轧制速度为1130m/min，终轧温度：118℃。总加工率90.4%。其余五机架工艺参数与实施例1相同。

(5)拉弯矫：同实施例1。

(6)涂层：同实施例1。

采用实施例2生产得到的5052铝合金罐盖料基材的成品性能如表5所示。

表5实施例2生产得到的基材的力学性能

	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/%
				H19	316	290	5.0
205℃×20min烘烤	283	250	6.5
				H48	287	255	6.2

对比实施例2

本实施例所述5052铝合金罐盖料基材的合金状态：5052/H48；成品厚度：0.26mm；其生产流程包括：生产流程：熔铸→锯切→铣面→加热→热连轧→冷连轧→中间切边→冷轧→涂层→成品剪切，具体工艺参数如下：

(1)熔铸

熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si0.0588%、Fe0.2861%、Cu0.0047%、Mn0.0126%、Mg2.4395%、Cr0.2408%、Zn0.0126%、Ti0.0125%、V0.0172%、Ni0.0017%、Pb0.0006%、Cd0.0001%、Na0.0001%，其余为Al；熔炼温度为742℃，精炼温度733℃，铸造温度685℃。

(2)加热：同实施例1。

(3)热轧：使用1+5热轧机，先在粗轧机轧制25道次，再在五机架连轧机轧制，卷材出口厚度为2.7mm，终轧温度340℃。

(4)冷轧：经过6辊5道次冷轧把2.7mm的热轧坯料直接至成品厚度0.26mm，冷轧道次分配：2.7mm→1.55mm（42.6%）→0.9mm（41.9%）→0.56mm（37.8%）→中间切边（宽度1210mm→1170mm）→中间拉矫→0.39mm（30.4%）→0.26mm(33.3%)，冷轧轧制速度为980m/min，终轧温度：100℃。总加工率为90.4%。

(5)拉弯矫：同实施例1。

(6)涂层：同实施例1。

采用该对比试验例生产得到的5052铝合金罐盖料基材的成品性能如表6所示。

表6对比试验例1生产得到的基材的力学性能

	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/%
				H19	317	297	5.3
205℃×20min烘烤	289	259	6.8
				H48	287	255	6.2

实施例2与对比实施例2的性能基本一致，经5机架冷轧生产厚度为0.26mm的5052罐盖料能满足行标要求，并满足客户要求。

与对比试验例2比较，实施例2的最大区别在于冷轧工序。实施例2及对比试验例2从熔铸到热轧工序结束其时耗、能耗及成品率大约一致，热轧工序后卷材重量为120302kg，厚度为2.7mm，宽度为1210mm。表7为实施例2与对比试验例2冷轧工序的时耗与冷轧后成品率对比数据。

表7实施例1与对比试验例1冷轧工序的时耗与冷轧后成品率对比

从表7可知，仅从冷轧工序对比，五机架冷连轧的时耗仅为6辊的16.4％，成品率提高了5.3%，在罐盖料规模生产中能极大地提高生产效率与成品率。

从实施例1、实施例2可以看出用五机架生产5052铝合金0.22mm/0.26mm厚度的罐盖料与用6辊生产的在力学性能及其表面质量在同一水平，均达到行业标准，并符合客户使用要求。且用五机架生产在耗时及成品率上有很大的提高，能给企业生产带来较大的经济效益。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种5052铝合金罐盖料基材的生产方法，其特征在于，其生产流程包括熔铸、锯切、铣面、加热、热连轧、冷轧，

其中，熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si≤0.12％、Fe0.28～0.39％、Cu≤0.03％、Mn≤0.03％、Mg2.35～2.65％、Cr0.21～0.26％、Zn≤0.02％、Ti0.008～0.02％、V≤0.02％，其它杂质单个≤0.03％、合计≤0.15％，其余为Al；熔炼温度为730～750℃，精炼温度725～740℃，铸造温度680～690℃；

所述冷轧工艺为：经过1次五机架冷连轧把2.5/2.7mm的热轧坯料直接至成品厚度0.22～0.26mm，总加工率90.3％～91.2％，第一机架至第五机架压下率分配为：40～45％→40～45％→37～42％→33～38％→30～35％；

所述冷轧步骤中，五机架第1～5机架的支撑辊的表面粗糙度为1.2±0.05μm，第1～3机架的工作辊的表面粗糙度为0.65±0.03μm，第4～5机架的工作辊的表面粗糙度为0.35±0.03μm。

2.根据权利要求1所述的5052铝合金罐盖料基材的生产方法，其特征在于，在所述加热步骤中，铸锭加热温度500℃，保温时间3～4小时。

3.根据权利要求1所述的5052铝合金罐盖料基材的生产方法，其特征在于，在所述热连轧步骤中，使用1+5热轧机，先在粗轧机轧制23～29道次，再在5机架连轧机轧制，出口厚度为2.5～2.7mm，终轧温度340～360℃。

4.根据权利要求1所述的5052铝合金罐盖料基材的生产方法，其特征在于，基材的冷轧轧制速度≥1000m/min，终轧温度90～130℃。

5.权利要求1-4任一项所述的生产方法生产得到的5052铝合金罐盖料基材。