CN103014451B

CN103014451B - 易拉2片罐罐身铝材及其生产方法

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Publication number: CN103014451B
Application number: CN201210580287.0A
Authority: CN
Inventors: 沈文金; 王爱军; 吴义山; 姚彩玲; 徐曾; 邓春龙; 罗博基; 谢劲松; 靳明祥; 甘志斌; 黄文辉; 皮洪; 陈容
Original assignee: ASIA ALUMINUM (CHINA) Co Ltd
Current assignee: GUANGDONG ALUHOUSE TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: CN103014451A

Abstract

本发明公开了一种易拉2片罐罐身铝材及其生产方法，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Si0.17～0.23%、Fe0.38～0.48%、Cu0.145~0.21%、Mn0.85～0.90%、Mg1.18～1.23%、Cr≤0.025%、Zn≤0.02%、Ti≤0.02%、其它杂质单个≤0.03%、合计≤0.10%，其余为Al；熔炼温度为720-750℃，精炼温度725-740℃，铸造温度660~700℃；所述冷轧工艺为：采用五机架冷连轧生产线，1次成型将铝材由2.2mm~2.5mm轧制到0.27~0.28mm，第一机架至第五机架压下率分配为：25~35%→25~38%→25~38%→30~50%→35~50%。本发明所述的生产方法既保证了易拉2片罐罐身铝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

易拉2片罐罐身铝材及其生产方法

技术领域

本发明涉及铝合金制造领域，具体是涉及一种易拉2片罐罐身铝材及其生产方法。

背景技术

中国的铝制易拉罐制造业逐步发展壮大，3104铝合金作为制备2片罐罐身最常用的材料，具有良好的发展前景。随着罐身铝材厚度的减薄，对罐身铝材的力学性能提出更高要求；同时国内制罐行业不断发展，罐身铝材的需求量增大，对提货周期也提出要求。为了提高材料利用率和提高生产效率，3104铝合金板带的成品厚度减薄技术和减少热轧和冷轧道次成为研究热点。

目前，采用传统单机架冷轧机生产3104铝合金板带，其工艺流程为：熔铸→锯切→铣面→均匀化退火→热轧→冷轧1道次（50％压下率）→冷轧2道次（50%压下率）→冷轧3道次（50%压下率）→成品剪切。

传统单机架冷轧机生产3104铝合金板带时，2.2~2.5mm轧至成品0.27~0.28mm需要经三个道次，一个13吨左右的铝卷仅轧制时间就要40分钟，且单机架冷轧只有单个开卷机、单个卷取机，上下卷、穿带还需另外的辅助时间，因此轧制一个卷平均消耗一个小时以上，生产效率较低。且在铝板带加工中，传统单机架冷轧机大多数使用全油作冷却润滑液，时常因断带引起着火事故。

发明内容

基于此，本发明提供了一种易拉2片罐罐身铝材的生产方法。

一种易拉2片罐罐身铝材的生产方法，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：Si0.17～0.23%、Fe0.38～0.48%、Cu0.145~0.21%、Mn0.85～0.90%、Mg1.18～1.23%、Cr≤0.025%、Zn≤0.02%、Ti≤0.02%、其它杂质单个≤0.03%、合计≤0.10%，其余为Al；熔炼温度为720~750℃，精炼温度725~740℃，铸造温度660~700℃；

所述冷轧工艺为：采用五机架冷连轧生产线，1次成型将铝材由2.2~2.5mm轧制到0.27~0.28mm，第一机架至第五机架压下率分配为：25~35%→25~38%→25~38%→30~50%→35~50%。

利用五机架冷连轧能一次成型将2.2~2.5mm的热轧带坯轧制到0.27~0.28mm铝材厚度的优势，轧制时间仅用12分钟左右就可完成一个13吨左右的成品卷，且五机架冷连轧有两个开卷机、两个卷取机，上下卷的辅助时间能在机器轧制过程中进行，不用另外等候，因此实际一个卷消耗的时间仅为12分钟左右，是单机架的五分之一，大大缩短罐身铝板带的生产流程，提高生产效率。

在其中一些实施例中，在所述加热步骤中，铸锭在600~610℃下保温8~10小时，转510~520℃保温2~3小时。

在其中一些实施例中，在所述热轧步骤中，使用1+5热轧生产线，1台可逆式粗轧机加1台五机架热连轧生产线；热轧卷厚度2.2~2.5mm，热终轧温度330~350℃。

在其中一些实施例中，所述熔铸后的铝水中Mg的含量为1.20~1.22%，Mg含量在这个范围内时铝材的性能更为稳定。

在所述冷轧步骤中，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，S 1～S4机架采用油相体积百分浓度为2~10%的油水混合液；S5机架采用油相体积百分浓度为10~20%的油水混合液；单机架油水混合液的喷射流量为400~900L/min，温度为50～65℃。铝材成品出口速度≥1200m/min。油水混合液具有良好的润滑和冷却效果，从而可以获得最佳的板型、表面质量和较高的成品温度(成品温度≥150℃)，并且可以防止发生类似全油式轧制断带造成的着火事故。

易拉罐罐体用铝合金带材YS/T435-2000规定3104化学成分（质量百分数）范围是Si≤0.6%，Fe≤0.8%，Cu0.05~0.25%，Mn0.8~1.4%，Mg0.8~1.4%，Zn≤0.25%，Ti≤0.1%，V≤0.05%，Ca≤0.05%，其它杂质单个≤0.05%、合计≤0.15%。根据罐身铝合金的力学性能要求和厚度要求，本发明对铝合金所含有的化学成分及其含量进行优化调整。本发明为得到更优的性能，将严格控制Si、Fe、Cu含量，相比行业标准要求更高。Mg含量是决定罐身铝合金力学性能的重要化学元素，因此Mg含量控制范围直接影响产品力学性能的过程控制能力。

Fe在铝中的最大固溶度仅为0.04%，因此Fe主要在铝中形成化合物和过饱和固溶体。Fe含量＜0.20%时与Mn形成（FeMn）Al₆化合物，Fe含量＞0.7％会产生粗大Fe初晶相，合金中化合物增多，容易生成大量脆性化合物降低铝材的成型性能，会显著降低合金的力学性能和工艺性能。Fe含量为0.38～0.48%时可细化再结晶晶粒，有效提高铝材的力学性能和成型能力。

Si在铝中的最大溶解度为1.65%。Si在Al-Mn-Fe系合金中可以促使一次晶化合物转化为α相。在易拉罐的生产过程中α相可以改善拉伸减薄的变形能力，同时Si还与Mg形成Mg₂Si析出相而使铝材强度提高，因此Si的含量需＞0.1%。但当Si含量超过0.5%时会令铝材的强度过高并且热轧加工性能和铝材的深冲性能和拉伸减薄性能会变差。本发明中Si含量0.17～0.23%既能确保铝材强度又能提高铝材的深冲和拉伸减薄变形能力。

Cu能显著提高铝材的抗拉强度。本发明中Cu含量0.145~0.21%能确保易拉罐在烘烤时，由于Cu的时效硬化作用，抵消一部分回复软化所造成的强度降低，因而使铝材强度下降很少。

含量1.18～1.23%的Mg在3104铝合金中形成固溶体，能提高铝材力学性能，有效提高铝材的强度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）采用五机架冷轧一个13吨的3104铝卷消耗的时间仅为12分钟左右，约单机架的五分之一，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）采用本发明中的合金成分铸造的铝材成分稳定，能达到行业标准要求，并能有效提高铝材的力学性能，降低铝材的制耳率，从而达到制备易拉罐时的深冲性能和拉伸减薄变形能力。

（5）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，可以避免局部润滑不良造成的板带表面色差问题，并且可以防止发生类似全油式轧制断带造成的着火事故。

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

本实施例所述易拉2片罐罐身铝材的合金状态：3104H19；成品厚度：0.275mm；其生产流程包括：熔铸→锯铣→均匀化处理→热轧→冷轧→精整切边、预涂油→包装，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：Si0.2056%、Fe0.4207%、Cu0.1636%、Mn0.8889%、Mg1.2141%、Cr0.0080%、Zn0.0180%、Ti0.0123%、Al97.0678%；熔炼温度为735℃，精炼温度728℃，铸造温度684℃。

(2)均匀化处理(加热)：铸锭在600~610℃下保温8~10小时，转510~520℃保温2~3小时。

(3)热轧：使用1+5热轧生产线，1台可逆式粗轧机加1台五机架热连轧生产线；热粗轧590mm→21.11mm，热连轧出口厚度：2.5mm，热轧卷卷取温度345℃。

(4)冷轧：采用五机架冷连轧生产线，1次成型将铝材由2.5mm轧制到0.275mm。五机架冷连轧采用油水混合液来润滑和冷却，五个机架的出口厚度、道次压下率、油水混合液(原料由法国道达尔厂家提供)中的油相浓度、油水混合液流量如表1所示。铝材成品出口速度1320m/min，成品温度152℃，无表面缺陷。

表1五个机架的出口厚度、道次压下率、油相浓度、油水混合液流量

机架	S1	S2	S3	S4	S5
						出口厚度/mm	1.658	1.046	0.653	0.439	0.275
道次压下率/%	33.7	36.9	37.6	32.8	37.4
						油相浓度/%	3	3	3	3	10
油水混合液流量/L·min^-1	550	650	650	600	700

（5）精整：根据客户要求，利用纵剪机将冷轧铝材剪切至符合要求的宽度并对铝材进行预涂油处理。

（6）包装

采用实施例1生产得到的易拉2片罐罐身铝材的成品性能如表2所示。

表2实施例1生产得到的铝材的力学性能

实施例2

(1)熔铸

熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si0.2287%、Fe0.4654%、Cu0.2054%、Mn0.8872%、Mg1.2265%、Ti0.0123%、Cr0.0001%、Zn0.0101%、Al96.9633%；熔炼温度为730℃，精炼温度728℃，铸造温度687℃。

(3)热轧：使用1+5热轧生产线，1台可逆式粗轧机加1台五机架热连轧生产线；热粗轧590mm→21.11mm，热连轧出口厚度：2.48mm，热轧卷卷取温度348℃。

(4)冷轧：采用五机架冷连轧生产线，1次成型将铝材由2.48mm轧制到0.275mm。五机架冷连轧采用油水混合液来润滑和冷却，五个机架的出口厚度、道次压下率、油水混合液中的油相浓度、油水混合液流量如表3所示。铝材成品出口速度1260m/min，成品温度154℃，无表面缺陷。

表3五个机架的出口厚度、道次压下率、油相浓度、油水混合液流量

机架	S1	S2	S3	S4	S5
						出口厚度/mm	1.846	1.378	0.985	0.523	0.275
道次压下率/%	25.6	25.4	28.5	46.9	47.4
						油相浓度/%	5	5	5	5	20
油水混合液流量/L·min^-1	410	450	500	800	860

（6）包装

采用实施例2生产得到的易拉2片罐罐身铝材的成品性能如表4所示。

表8实施例2生产得到的铝材的力学性能

实施例3

(1)熔铸

熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si0.1857%、Fe0.3929%、Cu0.1525%、Mn0.8603%、Mg1.1986%、Ti0.0161%、Cr0.0010%、Zn0.0110%、Al97.1809%；熔炼温度为735℃，精炼温度730℃，铸造温度689℃。

(3)热轧：使用1+5热轧生产线，1台可逆式粗轧机加1台五机架热连轧生产线；热粗轧590mm→21.11mm，热连轧出口厚度：2.19mm，热轧卷卷取温度345℃。

(4)冷轧：采用五机架冷连轧生产线，1次成型将铝材由2.19mm轧制到0.275mm。五机架冷连轧采用油水混合液来润滑和冷却，五个机架的出口厚度、道次压下率、油水混合液中的油相浓度、油水混合液流量如表5所示。铝材成品出口速度1360m/min，成品温度155℃，无表面缺陷。

表5五个机架的出口厚度、道次压下率、油相浓度、油水混合液流量

机架	S1	S2	S3	S4	S5
						出口厚度/mm	1.564	1.127	0.720	0.462	0.275
道次压下率/%	28.6	27.9	36.1	35.8	40.5
						油相浓度/%	8	8	8	8	15
油水混合液流量/L·min^-1	500	500	650	650	750

（6）包装

采用实施例3生产得到的易拉2片罐罐身铝材的成品性能如表6所示。

表6实施例3生产得到的铝材的力学性能

以上三个实施例，制备得到的易拉2片罐罐身铝材成品能满足行业标准要求，且表面无划伤、油斑、油污、条纹、色差、辊印、压花等缺陷。实施例1所得到的铝材的抗拉强度和屈服强度均符合行业标准要求，力学性能不会偏高或偏低，且实施例1中铝材的制耳率比实施例2和3要低，更有利于制罐时的深冲能力。

与现有技术相比，本发明最突出的改进在于采用五机架冷连轧生产线进行冷轧工序，为了说明本发明的冷轧工序比传统方法的冷轧工序相比，显著提高了生产效率和成品率，进行了以下试验例。

对比试验例1

从熔铸到热轧工序结束，实施例1及对比试验例1的时耗、能耗及成品率一致，热轧工序后卷材重量为13195kg，厚度为2.5mm，宽度为1542mm。表7为实施例1与对比试验例1在冷轧工序的时耗与成品率对比结果。

表7实施例1与对比试验例1在冷轧工序的时耗与成品率对比

由于6辊单机架冷轧机只有一个开卷机和一个卷取机，进行上料、下料、穿带、运卷等工作时不能进行轧制，故必然会消耗一定的辅助时间；而5机架有两个开卷机和两个卷取机，上料、下料、运卷等辅助工作都可以在轧制过程中独立进行，不会影响轧制，而且由储料塔提供缓冲时间，上一卷料尾跟下一卷料头通过焊接连接在一起，不需要再次穿带，并在出口自动剪切分卷，从而实现连续轧制，因此可以大大的节省生产时间。

从表7结果可知，仅从冷轧工序对比，五机架冷连轧的时耗仅为6辊单机架的18.0%，成品率提高了4.9%，在罐身铝材规模生产中能极大地提高生产效率与成品率。

对比试验例2

实施例2及对比试验例2从熔铸到热轧工序结束其时耗、能耗及成品率一致，热轧工序后卷材重量为12970kg，厚度为2.48mm，宽度为1240mm。表8为实施例2与对比试验例2在冷轧工序的时耗与成品率对比结果。

表8实施例2与对比试验例2在冷轧工序的时耗与成品率对比

从表8结果可知，仅从冷轧工序对比，五机架冷连轧的时耗仅为6辊单机架的18.7%，成品率提高了4.0％，在罐身铝材规模生产中能极大地提高生产效率与成品率。

对比试验例3

实施例3及对比试验例3从熔铸到热轧工序结束其时耗、能耗及成品率一致，热轧工序后卷材重量为12925kg，厚度为2.19mm，宽度为1541mm。表9为实施例3与对比试验例3在冷轧工序的时耗与成品率对比结果。

表9实施例3与对比试验例3在冷轧工序的时耗与成品率对比

从表9结果可知，仅从冷轧工序对比，五机架冷连轧的时耗仅为6辊单机架的18.6％，成品率提高了4.9％，在罐身铝材规模生产中能极大地提高生产效率与成品率。

以上三个试验例表明：对比单机架冷轧，五机架冷连轧可有效提高生产效率，并提高铝材成品率。

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

1.一种易拉2片罐罐身铝材的生产方法，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Si0.17～0.23％、Fe0.38～0.48％、Cu0.145～0.21％、Mn0.85～0.90％、Mg1.18～1.23％、Cr≤0.025％、Zn≤0.02％、Ti≤0.02％、其它杂质单个≤0.03％、合计≤0.10％，其余为Al；熔炼温度为720～750℃，精炼温度725～740℃，铸造温度660～700℃；

所述冷轧工艺为：采用五机架冷连轧生产线，1次成型将铝材由2.2mm～2.5mm轧制到0.27～0.28mm，第一机架至第五机架压下率分配为：25～35％→25～38％→25～38％→30～50％→35～50％；

所述五机架冷连轧生产线采用油水混合液进行冷却和润滑，第一机架至第四机架采用体积百分浓度为2～8％的油水混合液，第五机架采用体积百分浓度为10～20％的油水混合液；单机架油水混合液的喷射流量为400～900L/min。

2.根据权利要求1所述的易拉2片罐罐身铝材的生产方法，其特征在于，在所述加热步骤中，铸锭在600～610℃下保温8～10小时，转510～520℃保温2～3小时。

3.根据权利要求1所述的易拉2片罐罐身铝材的生产方法，其特征在于，在所述热连轧步骤中，使用1+5热轧生产线，1台可逆式粗轧机加1台五机架热连轧生产线；热轧卷厚度2.2～2.5mm，热终轧温度330～350℃。

4.根据权利要求1所述的易拉2片罐罐身铝材的生产方法，其特征在于，铝材出口速度≥1200m/min，成品温度≥150℃。

5.根据权利要求1-4任一项所述的易拉2片罐罐身铝材的生产方法，其特征在于，所述熔铸后的铝水中Mg的含量为1.20～1.22％。

6.权利要求1-5任一项所述的生产方法生产得到的易拉2片罐罐身铝材。