CN1037282C - 一种生产罐体薄板材的方法 - Google Patents

Abstract

一种生产铝合金罐体薄板材的方法，该方法包括热轧、退火和固溶热处理而不需中间冷却及快速淬火的连续生产线工序。

Description

一种生产罐体薄板材的方法

本发明涉及一种经济而有效地在生产线上制造铝合金饮料罐体坯料的连续生产方法。

当前，生产铝罐如饮料罐的常规方法，首先将大宽幅(例如152.4cm(60英寸))的铝薄板坯料冲成圆形并成杯形，整个步骤以一道工序完成。然后通过使杯形体经由一系列缩减内径的压模将侧壁拉伸并压薄。因而，这些压模产生一种挤拉效果，使侧壁拉长，制得厚度比其底部薄的罐体。因此，通过将所得罐体的外形精心设计，得到一种产生最大强度的最低金属用量的罐体。

生产罐体坯料的现有技术方法有三个共同特征：a)罐体坯料的宽度很大(通常大于152.4cm(60英寸))，b)罐体坯料要由使用大型复杂机械的大型工厂来生产，以及c)罐体坯料经包装及远距离运输才能到达制罐商手中。适于现代罐头制造商所使用的大宽幅罐体坯料，必需由少数大型，集中的辊轧设备来生产。这样的设备一般除生产罐体坯料外，还生产许多别的产品，而且这需要使用大模规灵活生产方式，随之产生附带的成本高和效率低方面的缺点。产品的宽度迫使在罐体坯料制造设备的所有工作区中都使用大型机械，而按罐体坯料，以及其他产品的质量要求，规定了该种机械必定非常复杂。从基本投资和操作成本的观点出发，这样大规模的高技术机械，意味着重大的经济负担。一旦已制得达到下文中详述的规格的罐体坯料，立即将其封装，以防止水分的侵入，并将其运送至主顾的制罐工厂。这些工厂通常位于离罐体制造商的工厂遥远的地方；事实上，在很多场合，它们远离几百或甚至几千英里。从而，封装、运输、以及开封，尤其是当增加了由于装卸损坏、大气条件、污染和使用不当所造成的损失时，都意味着又一重大的经济负担。运输的产品量对现有技术方法显著增加了装卸成本。

常规生产罐体坯料，采用分批法，这些方法包括按各自独立的步骤工序进行。在典型场合下，要铸造大锭坯并冷却至室温，然后，将该锭坯贮存，以进行库存管理。当一个锭坯需要进一步处理时，首先通过其表面机加工，对其进行处理，以消除诸如偏析、凹痕、皱折、熔析和搬运操作等缺陷。这一操作称为修整。一旦该锭坯已被消除表面缺陷，将其加热至均化温度，并保持数小时，以保证合金组分在整个冶金结构中均匀分布，然后冷却至较低的热轧温度。趁热，并使之通过起减少锭坯厚度作用的可逆或不可逆轧机组，在一系列轧道中对该锭坯进行热轧开坯。在热轧开坯后，通常将其送至轧机生产线进行热终轧，而后将薄板坯料盘卷、空冷并贮存。可将该薄板卷以分批步骤进行退火。然后，使用展卷机、倒卷机和单级及/或串联轧机，通过冷轧将盘卷的薄板坯料进一步压延至最终尺寸。

铝工业中通常用的分批法，需要许多不同的材料之间装卸操作，以在通常独立的加工步骤之间运送锭坯和薄板材。这些操作劳动强度大，耗能，并经常导致产品的操作、铝的返工，甚至产品全部报废。当然，将锭坯和薄板材保存在料库中也会增加生产成本。

在大多数上述步骤中，都产生碎屑、切头、边角料、废锭块和废卷材形式的废铝。由这些分批法所造成的总损失，通常在25-40％范围内。将由此产生的废料再加工，将使整个生产方法的劳动和能耗成本，增加25-40％。

如美国专利US4260419和US4282044中所述，已提出了通过使用直接冷铸或小型轧机连续带材铸造的方法生产铝合金罐坯料。在上述专利所述的方法中，将消费的废铝罐重熔并处理，以调节其组分。在一种方法中，将熔化的金属直接冷铸，随后进行修整，以便从锭坯上除去表面缺陷。然后，将锭坯预热，热轧开坯，随后连续热轧、盘卷、分批退火并冷轧，以形成薄板坯料。在另一种方法中，用连续带材铸造法进行铸造，随后进行热轧、盘卷并冷却。然后，将薄板卷材退火并冷轧。如上所述的小型轧机法，需要约十次材料装卸操作，以运送九种工序之间的锭坯和薄板卷材。像其它先前所述的常规方法一样，这样的操作，劳动强度大、耗能，并经常导致产品损伤。在各轧制操作中产生的废品，通常造成整个过程约损失10-20％。

在小型轧机法中，通常分批对铝薄板卷材进行退火。事实上，生产铝合金平板轧制产品的多方面实践表明，必须在热轧后对薄板卷材进行缓慢空冷。有时，热轧温度高得足以在铝冷却下来之前使热薄板卷材再结晶。然而，通常必须采用炉内薄板卷材分批退火步骤，以实现冷轧前的再结晶。现有技术中常用的薄板卷材分批退火，需要数小时均匀加热并保温煨透，才能再结晶。换言之，在冷轧开坯之后，现有技术的方法经常在冷精轧之前使用中间退火操作。在退火后薄板卷材缓慢冷却期间，在铝固溶体中存在的某些合金化元素将沉淀下来，使固溶体硬化而导致强度降低。

上述专利(US4260419；以及US4292044)采用了薄板卷材分批退火方法，但提出了在独立生产线中的快速退火构思。这些专利提出，在热轧后将合金慢冷，然后作为快速退火工艺的一部分将其重新加热是有利的。在美国专利US4614224中，已将这一块速退火操作批评为不经济的方法。

从而，有必要提供一种连续生产线生产铝合金罐体坯料的方法，以避免上述常规方法中所存在的不经济性。

本发明可以提供一种制备铝合金罐体坯料的方法，该方法能以连续方式进行，而不必使用独立的分批操作。本发明进一步可以提供一种以连续工艺在工业上制造铝合金罐体坯料的方法，该方法可经济地操作并提供一种具有为制罐所需的相同或更佳冶金性能的产品。

按照本发明的一个方面，提供了一种生产用于制造罐体薄板材之铝合金材的方法，该方法包括如下连续、串联的工序步骤：a)提供一种铝合金热原料；b)将该原料热轧以热压薄其厚度；c)将热压薄的原料退火并固溶热处理而不进行中间冷却，同时，保持以减小厚度的进料的温度，其保持的时间和温度高低足以保证合金元素处于固溶状态；以及d)快速将热处理过的原料淬冷至冷轧温度。

本发明的构思寓于下面的发现有可能将铸造、热轧、退火、以及固溶热处理、淬冷和冷轧结合成一种制造铝合金罐体坯料的连续生产线操作。本文所用的术语“退火”，是指引起金属发生再结晶的、产生均匀可成形性以及有助于凸耳控制的加热过程。所谓的退火时间，是指确定为将材料加热并完成退火所需的总计时间。还有，本文所用的术语“固溶热处理”，是指将合金化元素溶入固溶体中并为了强化最终产品而使这些元素保留在固溶体中的冶金过程。此外，本文所用的术语“快速退火”，是指使用相对于慢加热薄板卷材来说，快速加热带材的一种退火或固溶热处理过程，代替分批处理的连续操作，有助于精确控制工艺条件，并从而对冶金性能有良好影响。此外，连续生产线进行的各工艺步骤，免除了与起动和中断该工艺有关的昂贵材料装卸步骤、工序间原料存放和损失。

另一方面，本发明的方法涉及一种制造铝合金罐体坯料的新方法，该方法利用下列连续生产线工序中的各工艺步骤：

(a)在第一步骤中，通过带材铸造提供热铝原料；

(b)将该原料热轧，以压薄其厚度；

(c)然后，将热压薄的原料基本不经中间冷却步骤即进行退火和固溶热处理；

(d)然后，将退火和固溶热处理的原料立即并快速淬冷至适于冷轧的温度；以及

(e)在较佳实施方案中，对淬冷的原料进行冷轧，以生产具有所需厚度和冶金性能的罐体薄板坯料。

按照本发明的一个较佳实施方案，用带材铸造法来制备带材，以生产厚度小于2.54cm(1.0英寸)，较佳在0.25-0.51cm(0.1-0.2英寸)范围内的铸件。

在另一较佳实施方案中，带材、板坯或平板的宽度与常规的知识相反，是较窄的；这有利于方便生产线输送料和加工，将设备投资降至最低限度，并将熔化金属转化成罐体坯料的成本降至最低限度。

在又一较佳实施方案中，得到的有效的生产率和经济指标，意味着小型专用罐体坯料设备可方便地安装在制罐工厂中，进一步避免了罐体坯料的包装和运送及废板条的产生，并根据如罐头制造厂商的意见，改进了罐体坯料的质量。

附图简要说明：

图1是常规小型轧机法及本发明“微型轧机”法厚度对时间的曲线图。

图2是本发明所谓微型轧机法与两种现有技术方法比较的温度-时间曲线图。

图3是表示本发明经济性制造铝罐体坯料的整个生产线过程的方块图。

图4表示本发明从铸造开始到冷精轧为止的整个生产线加工过程的示意图。

在较佳实施方案中，本发明的整个方法包括三个区别于现有技术各方法的特征；

(a)罐体坯料产品的宽度窄；

(b)罐体坯料通过使用小型、串联、简易的机械制得；以及

(c)所述小型罐体坯料设备位于制罐厂内或邻近制罐厂，从而免除了包装和运送操作。

宽度窄(例如30.48cm(12英寸))的工艺步骤生产线配置，使本发明方法有可能方便而经济地设置在罐头制造厂内或邻近罐头制造厂。由此可见，本发明方法可按照制罐厂对罐体坯料的特定技术要求和生产量要求进行操作。此外，由于免除上述的运送过程，减少了路途中操作、水沾污和润滑剂干透，而使罐头制造厂能全部改进质量；它还使运输集装箱、纤维芯、热装套盘(shrink wrap)、废薄带材以及罐体与坯料的库存量大大减少。尽管为适应窄薄板而增加了制罐厂设备中所需的杯状件压机的数量，但由于罐体坯料窄，而使总体可靠性提高，并且杯状件压机不会经常卡住。

如上述现有技术专利可见，分批加工技术包括14个独立步骤，而小型轧机现有技术加工方法包括约9个独立步骤，每个步骤伴随一次或多次装卸操作。本发明由于产品仅涉及二或三个步骤的生产线操作流动以及该方法所造成的金相上的区别，而与上述现有技术不同。图1示出了常规方法，小型轧机法及微型轧机法生产期间产品的厚度。常规方法从高达76.2cm(30英寸)厚的锭坯开始工作，并花费14天。小型轧机法在1.91cm(0.75英寸)厚时开始工作，并花费9天。微型轧机法在0.36cm(0.140英寸)时开始工作，花费1/2天(其中大部分为熔炼时间，因为生产线方法本身仅花费约2分钟)。图1中的各标记代表主要加工和/或装卸步骤。图2比较了三种制备罐体坯料的典型过程中产品温度。在常规锭坯法中，有一个熔炼周期，然后是铸造期间的快速冷却，其后是慢冷至室温。一旦修整工艺结束，在热轧前将锭坯加热至均化温度。热轧后，将产品再冷至室温。此时，图中表现出，热轧温度和慢冷足以使产品退火。然而，在某些场合，需在约第8天进行约316℃(600°F)的分批退火步骤，这使整个方法进度额外延长两天。最终的温度的提高与冷轧有关，并且允许将其冷至室温。

在小型轧机法中，仍有一个熔炼周期，随后在带材铸造和热轧期间进行快速冷却，而后慢冷至室温。冷轧开坯略使温度上升，可使产品在被加热前再次缓慢冷却以便进行分批退火。在分批退火后，将其缓慢冷却至室温。最终的温度提高与冷轧有关，并许可将其冷至室温。

在本发明较佳实施方案的微型轧机法中，有一个熔炼周期，随后在带材铸造和热轧期间进行快速冷却。生产线的退火步骤使温度升高，然后将产品立即淬火，冷轧并使其冷却至室温。

由图2可见，本发明实质上在持续时间、加热和冷却的频率和速率方面与现有技术不同。正如本专业普通技术人员会意识到的那样，这些区别表明，本发明显著变更了现有技术生产铝合金罐体薄板的操作过程。

在如图3和4所示的本发明较佳实施方案中，说明了实施本发明时所用各步骤的工序。本发明的一个优点是，可将制备罐体薄板的各加工步骤安排在一条连续生产线中，依次进行不同的工艺步骤。从而，完全免除了大量装卸操作。

在该较佳实施方案中，如图4所示，熔化的金属由炉1传送至金属脱气和过滤装置2，以减少熔化金属中溶解的气体和颗粒物料。该熔化金属立即被转变成铸造设备3中的铸件原料4。本文所用的术语“原料”，是指在所需温度下送入热轧步骤的以锭坯、平板、板坯和带材形式存在的任何一种铝合金。本文中，铝“锭坯”通常厚度范围由约15.24cm(6英寸)至约76.2cm(30英寸)，并通常用直接冷铸法或电磁铸造法制得。另一方面，本文中的铝“平板”，是指厚度为约1.27cm(0.5英寸)至约15.24cm(6英寸)的铝合金，而且通常单独用直接冷铸法或电磁铸造法，或者结合热轧铝合金制得。本文所用术语“板坯”，是指一种厚度为0.95cm(0.375英寸)至约7.62cm(3英寸)的铝合金，因而与铝“平板”有一部分相同。本文所用的术语“带材”是指一种通常厚度小于0.95cm(0.375英寸)的铝合金。在通常情况下，板坯和带材两者都是用本领域普通技术人员公知的连续铸造技术制得的。

实施本发明时所用的原料，可以用本领域普通技术人员公知的许多种铸造技术中的任何一种，包括如在美国专利US 3,937,270和其中所涉及的专利所述的那些双道带式铸造机来制造。在某些应用中，最好利用与本申请同时提交的申请中公开的方法和设备，作为铸造铝带材的技术，该申请公开的内容在此一并资作参考。

本发明预期可以将任一种上述物理形态的铝原料用来实施本发明。然而，在最佳实施方案中，铝原料是以连铸法直接制成板坯或带材形式。

原料4通过任选的夹送辊5被运送入热轧机6，在热扎机中，其厚度被减薄。经热压薄的原料离开热轧机6，并被送入加热器7。

加热器7是具有将压薄的原料4加热至足以将原料4快速退火和固溶热处理温度的装置。

本发明的一个重要构思是，原料4应当立即被传送入加热器7，进行退火和固溶热处理，同时它仍处于热轧机6热轧操作时的高温度下。与现有技术中关于热轧后进行慢冷是符合冶金学要求的技术指导规范相反，本发明已发现，热轧后立即加热原料4，以进行退火和固溶热处理，这不仅更有效，而且也提供了比常规分批退火方法改善得多的冶金性能，以及与离机快速退火比较起来，相同或更好的冶金性能。在加热器7后紧接的是淬火工位8，原料4在该工位借助冷却流体快速冷却至适于冷轧的温度。在最佳实施方案中，原料4被从淬火工位送至一个或多个冷轧机组9，原料4在冷却机组中被加工，以使合金硬化并压薄其厚度至最终规格。冷轧后，带材或板坯4在盘卷机12上被盘卷。

正如本领域普通技术人员将会理解的那样，有可能不用进行作为生产线方法一部分的冷轧步骤而实现本发明的优点。因而，使用冷轧步骤是本发明的一种可选择的工艺步骤，根据被加工合金的最终用途来定，可完全取消，或者可以以机外方式进行。通常，机外进行冷轧步骤会降低本发明生产线全部工艺步骤的较佳实施方案的经济效益。

换言之，有时根据需要立即切割毛坯并制造杯形件供生产罐头用而不用盘卷带条或板坯，这是有可能的。因而，代替盘卷机12的，在其位置可取而代之的是剪切机、冲压机、杯形件压机或其他制造装置。也有可能使用合适的自动控制设备；例如，常常需要使用表面检测装置10以进行生产线监测罐体薄板材的表面质量。此外，通常在铝工业中所用的厚度测量装置11，可用于反馈回路以控制工艺。

为了经济起见，使用较宽的铸件带材或板坯已开始在铝工业中使用。在下表I中说明了在常规知识后面的推论，其中，可见在制罐设备中较宽的宽度对回收率的影响。“回收率”定义为产品重量与输入材料重量的百分比。

                   表I

        制罐设备杯形件压机的回收率

       宽度，cm(英寸)      回收率，％现有技术   76.2-203.2          85-88

       (30-80)本发明     15.24-50.8          68-83

       (6-20)

由表I明显看出，由于较少废料返回输送带，所以较宽的宽度的薄板材更为经济。然而，以下表II表明，非显而易见的是：将现有技术罐体坯材生产方法与现有技术制罐方法结合，总回收率小于本发明的方法。

                   表II

      罐体坯材设备回收率和总回收率

                      罐体坯材

                  设备回收率，％       总回收率，％现有技术常规方法        60-75                 51-66现有技术小型轧机法      80-90                 68-79本发明                  92-97                 63-81

在本发明的较佳实施方案中，已经发现，在比较这一方法时，当铸件原料4的宽度保持为窄的带材，以便于加工并使用小型分散带材轧制设备时，是最符合经济性的。凡是铸件原料小于60.96cm(24英寸)宽，较佳在5.08-50.8cm(2-20英寸)宽范围内，就得到了良好的结果。使用这样的窄铸件带材时，由于使用小型生产线设备如二辊式轧机，投资可大为减少。本发明这样的小型经济的微型轧机，可设置在所需位置，例如制罐工厂的附近。这反过来又具有将有关包装、运送产品和消费性废料的成本降至最低限度的另一优点。另外，根据制罐设备的体积和冶金学要求，可通过相邻的罐体坯料微型轧机的产量来准确协调。

本发明的一个重要构思是，退火和固溶热处理紧接在原料4的热轧之后进行而不经中间冷却步骤，随后立即淬火。与热处理和淬火操作结合的工艺步骤工序及时间控制，提供了同锭坯法相等的或较之优越的最终产品冶金特性。在现有技术中，该工业通常采用热轧后的慢空冷。仅在某些设备中，热轧温度足以在金属冷却下来之前引起铝合金退火。通常是热轧温度不会高得足以造成退火。在该情况下，现有技术使用了在冷轧开坯之前和/或之后独立的分批退火步骤，其中板材卷放置在温度保持在足以引起再结晶的炉中。使用这种炉内分批退火操作，意味着明显的缺点。这样的分批退火操作，需要在合适的温度下将这些板材卷加热数小时，然后将这些卷材在室温条件下冷却。在这样的板材卷的慢加热、均热和冷却期间，某些存在于铝的固溶体中存在的元素(Mn、Cu、Mg、Si)造成沉淀，这又导致降低固溶体的硬化和降低合金强度。

相反，本发明的方法达到了再结晶并保持了固溶体中的合金化元素，对给定的产品冷轧提供更大强度。使用加热器7，可以将热轧温度控制得不受退火和固溶热处理温度的影响。这又可以使用促进良好表面光洁度和结构(晶粒取向)的热轧条件。实施本发明时，加热器7中原料4的温度可升高到热轧温度以上，而不需现有技术所提出的中间冷却过程。以这样的方式，可快速地实现再结晶和固溶化，一般少于30秒，较佳少于10秒。此外，由于省略中间冷却步骤，退火操作由于合金已经处于热轧后的高温，所以耗能较少。

在实施本发明时，热轧出口温度通常保持在149-538℃(300-1000°F)范围内，而退火和固溶热处理在399℃(750°F)至特定合金固线温度范围内进行。退火和固溶热处理的时间范围很广，取决于组分、温度、以及成核位置的密度，但通常可使其落入1-120秒范围内，较佳在1-10秒范围内。在热处理后立即在这样温度下，将以带材形式存在的原料4快速淬冷至为保持固溶体中合金化元素和冷轧所需的温度(一般低于149℃(300°F))。

如本专业领域中普通技术人员会理解到的那样，视所用原料的种类、原料的化学性质和其制备方法而定，通过本发明热轧和冷轧操作所致的厚度减薄程度变化很大。由于该原因，本发明的每次热轧和冷轧操作的厚度减薄百分比，对实施本发明并非关键。然而，对于特定产品而言，必须利用压下量和温度的参数。通常，当热轧操作所致厚度减薄在40-99％范围内，而冷轧所致减薄在20-75％范围内时，可得到良好的结果。

本发明方法的一个优点是较佳实施方案使用了比现有技术中通常所用的更薄热轧出口厚度。因此，本发明的方法避免了必需在退火前使用粗坯冷轧的步骤。

在某些场合，热轧温度可高得足以允许在生产线上进行退火和固溶热处理，而不必借助加热器7供给原料额外的热量来提高带材的温度。在本发明的该实施方案中，不必使用加热器7；然后借助淬火设备8将离开热轧机6压薄的原料淬火，使之在冶金性能方面具有相同的改进。当按照这一任选的实施方案操作时，最好是将减薄的原料在高温下保持足以保证合金再结晶和固溶热处理的时间周期。在较佳实施方案中，这可通过在热轧机6的下游程序使淬火设备8隔开足以使减薄的原料在大约热轧出口温度下保持预定时间周期而方便地完成。其他储存装置，如收集器也可使用。

本发明的构思在于使用各种铝合金作为罐体坯料。通常，适用于实施本发明的合金是含有约0-0.6％(重量)硅、0-0.8％(重量)铁、0-0.6％(重量)铜、0.2-1.5％(重量)锰、0.2-4％(重量)镁、0-0.25％(重量)锌，余量是含有常见杂质的铝的那些铝合金。相宜铝合金包括源自3000和5000系列的铝含金，如AA3004、AA3104和AA5017。

本发明的另一个优点是不经中间冷却的固溶热处理，可允许使用含有较低含金化元素含量的铝合金，特别是较低镁含量的铝合金。不将本发明限制在理论方面，可以认为，本发明的方法，特别是固溶热处理，随后立即淬火，即使减少了铝合金的元素含量但仍具有显著的强度改进。减少合金化元素含量的讨论可以在美国专利US4605448，4645544，4614224，4582541和4411707中找到。

在叙述了本发明的基本构思后，现在参照下列实施例对本发明进行详细说明。试样原料是快速凝固得足以具有小于10微米二次枝晶臂距的铸态铝合金。实施例1

本实施例使用的合金AA3104具有如下所规定范围内的组成：

     金属          百分比(重量)

      Si             0.26

      Fe             0.44

       Cu        0.19

       Mn        0.91

       Mg        1.10

       Al        余量

将具有上述组成的铸造带材以两道次由3.56cm(1.40英寸)热轧至0.066cm(0.026英寸)。离开轧机时，该带材的温度为206.8℃(405°F)。将其立即加热至538℃(1000°F)，历时三秒钟，然后水淬。合金在该阶段100％再结晶。

然后将该带材冷轧达到压薄厚度的55％。抗拉屈服强度为283MPa(41000Psi)，相比之下具有相同组成的常规加工的铝的抗拉屈服强度为242MPa(35000Psi)。制得的杯形件具有2.8％耳状凸起量。

制得的罐，弯曲强度为0.7MPa(97.7Psi)(0.030cm(0.0118英寸)厚，NC-1底部外形设计)。由于固溶体硬化以及有可能产生某些沉淀硬化，与现有技术相比，这结于55％压下量的冷轧来说，强度是够高的。

实施例2

本实施例使用的是具有如下组成的AA5107型铝合金：

      金属     百分比(重量)

       Si        0.30

       Fe        0.40

       Cu        0.26

       Mn        0.77

       Mg        1.88

       Al        余量

将具有上述组成的铸造带材以两道次，从538℃(1000°F)温度开始，至离开热轧机时温度为189.1℃(372°F)，由厚度0.36cm(0.140英寸)热轧至0.51cm(0.020英寸)。而后立即将该带材经3秒钟加热至538℃(1000°F)，淬火并冷轧至厚度为0.028cm(0.011英寸)。

将最终尺寸的坯料进行拉伸试验，某些坯料被制成杯形件和罐体。耳状凸起量为2.1％。抗拉屈服强度为278MPa(40300Psi)，该罐的弯曲强度为0.7MPa(98.7Psi)(0.030cm(0.0118英寸厚))。

实施例3

将具有如实施例2所述相同组成的合金铸造带材，以三道次由1.27cm(0.500英寸)热轧至0.056cm(0.022英寸)，开始时温度在538℃(1000°F)，而离开热轧时温度在168.8℃(335°F)。将得到的带材不经冷却直至538℃(1000°F)加热3秒钟，淬火并冷轧至0.028cm(0.011英寸)。

耳状凸起量为2.0％，抗拉屈服强度为268MPa(38900Psi)，罐的弯曲强度为0.7MPa(98.8Psi)(0.030cm(0.0118英寸厚))。

实施例4

本实施例说明了现有技术的实施从而提供作为比较。

将具有实施例2所述相同组分的铸造带材，以两道次由1.27cm(0.500)英寸热轧至0.25cm(0.097英寸)，开始时温度在538℃(1000°F)，离开时温度在207.9℃(407°F)。然后将该合金空冷并于371℃(700°F)加热，用1小时均热，空冷，冷轧至0.051cm(0.020英寸)，立即于371℃(700°F)进行中间退火，用1小时均热交冷轧至0.028cm(0.011英寸)。

将最终尺寸的坯料进行拉伸试验，并将某些坯料制成杯形件和罐体。耳状凸起量为2.3％，抗拉强度为217MPa(31500Psi)，该罐的弯曲强度不合格，低至0.5MPa(76.6Psi)(0.030cm(0.0118英寸厚))。

本实施例表明，当用常规板材卷分批退火取代本发明的固溶热处理和淬火步骤时，造成强度损失，并且为要保持如在常用小型轧机实施中所要求的耳状凸起量，冷加工限制在约50％。

实施例5

本实施例中，使用的合金具有如下组成：

         金属          百分比(重量)

          Si               0.26

          Fe               0.48

          Cu               0.42

          Mn               0.93

          Mg               1.09

          Al               余量

将具有上述组成的铸造带材，以两道次由0.36cm(0.140英寸)热轧至0.064cm(0.025英寸)，开始时温度在538℃(1000°F)，离开热轧机时温度在195.8℃(385°F)。将该带材在538℃(1000°F)加热3秒钟，淬火并冷轧至0.028cm(0.011英寸)。

在测试该薄板坯料和由此制得的杯形件及罐体的结果表明：耳状凸起量为2.8％，抗拉屈服强度为0.3MPa(43.6Psi)，以及该罐的弯曲强度为0.7MPa(105.2Psi)。本实施例说明了提高铜含量的强化效果，并提高了热处理的效果。这些性能均优于常规操作。

Claims (33)

1、一种生产铝合金罐体薄板材的方法，该方法包括下列连续生产线工序的步骤：

(a)提供一种铝合金热原料；

(b)将该原料热轧以热压薄其厚度；

(c)将热压薄的原料退火并固溶热处理而不经中间冷却步骤，同时，保持已减小厚度的进料的温度，其保持的时间和温度高低足以保证合金元素处于固溶状态；以及

(d)快速将热处理过的原料淬冷至冷轧温度。

2、根据权利要求1所述的方法，其中原料是通过连续带材或板坯铸造而提供的。

3、根据权利要求1所述的方法，其中原料是通过将熔化的铝合金沉积在由热传导材料形成的环带上而形成的，由此，该熔化金属固化形成铸造带材，而该环带在其不与金属接触时被冷却。

4、根据权利要求1所述的方法，该方法包括将淬火的原料冷轧，作为连续生产线步骤。

5、根据权利要求3或4所述的方法，该方法还包括由冷轧薄板坯料形成杯状体的步骤。

6、根据权利要求3或4所述的方法，该方法包括在冷轧后盘卷冷轧原料的步骤。

7、根据权利要求6所述的方法，其中对冷轧薄板坯料的盘卷是在生产线上进行的。

8、根据权利要求5所述的方法，其中在生产线上进行杯形挤压。

9、根据权利要求3或4所述的方法，其中还包括在生产线上由冷轧的原料形成坯料的步骤。

10、根据权利要求3或4所述的方法，该方法还进一步包括在生产线上将冷轧的原料剪切到预定长度的步骤。

11、根据权利要求1所述的方法，其中热轧将原料厚度压薄40-99％。

12、根据权利要求1所述的方法，其中退火和固溶热处理包括将热压薄的原料在生产线上加热到高于热轧出口的温度。

13、根据权利要求12所述的方法，其中将热压薄的原料加热至399℃(750°F)至不超过原料固线温度范围内的温度。

14、根据权利要求1所述的方法，其中在与热轧出口温度大致相同的温度下，在储存装置所提供的一段时间内，在生产线上进行退火和固溶热处理。

15、根据权利要求1所述的方法，其中对原料的热轧，在149℃(300°F)至原料固线温度范围内进行。

16、根据权利要求1所述的方法，其中退火和固溶热处理，在399℃(750°F)至原料固线温度范围内进行。

17、根据权利要求1所述的方法，其中热轧出口温度在149-538℃(300-1000°F)范围内。

18、根据权利要求1所述的方法，其中退火和固溶热处理进行的时间少于120秒。

19、根据权利要求1所述的方法，其中退火和固溶热处理进行的时间少于10秒。

20、根据权利要求1所述的方法，其中将退火和固溶热处理过的原料淬冷至低于149℃(300°F)的温度。

21、根据权利要求4所述的方法，其中冷轧步骤将原料厚度减薄20-75％。

22、根据权利要求1所述的方法，其中原料是一种铝合金，该合金含有0-0.6％(重量)硅、0-0.8％(重量)铁、0-0.6％(重量)铜、0.2-1.5％(重量)锰、0.8-4％(重量)镁、0-0.25％(重量)锌、0-0.1％(重量)铬，余量是铝及其常见的杂质。

23、根据权利要求1所述的方法，其中铝合金选自AA3004、AA3104和AA5017这组铝合金。

24、一种生产铝合金罐体薄板材的方法，该方法包括下列连续生产线工序的步骤：

(a)以带材或板坯形式将铝合金铸造成铝合金带材或板坯；

(b)热轧所述的带材或板坯，以压薄其厚度；

(c)将热压薄过的带材或板坯不经中间冷却步骤即进行退火和固溶热处理。

(d)快速将所述的带材或板坯淬冷至冷轧温度；以及

(e)冷轧所述带材或板坯，制得罐体薄板坯料。

25、根据权利要求24所述的方法，该方法还包括由铝合金带材形成杯状物的步骤。

26、根据权利要求24所述的方法，该方法包括在冷轧后盘卷铝合金带材的步骤。

27、根据权利要求24所述的方法，该方法还包括在生产线上将冷轧的铝合金带材剪切至预定长度的步骤。

28、根据权利要求1所述的方法，该方法包括立即将原料运送至邻近的罐体制造厂的步骤。

29、根据权利要求28所述的方法，该方法包括使原料与罐体制造厂生产能力相匹配的步骤，从而使罐体薄板材生产厂的产量基本上符合罐体制造厂的生产率。

30、根据权利要求24所述的方法，该方法包括立即将原料运送至邻近的罐体制造厂的步骤。

31、根据权利要求30所述的方法，该方法包括使原料与罐体制造厂的生产能力相匹配的步骤，从而使罐体薄板材生产厂的产量基本上符合罐体制造厂的生产率。

32、根据权利要求1所述的方法，其中原料的宽度小于60.96cm(24英寸)。

33、根据权利要求24所述的方法，其中原料的宽度小于60.96cm(24英寸)。

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