CN111020312A - 一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材及其生产方法，涉及铝合金带材制造领域，铝合金的化学成分按重量分数计包括：Si:≤0.6%，Fe：≤0.8%，Cu：0.10～0.25%，Mn：0.8～1.0%，Mg：0.9～1.3%，其余为Al及不可避免杂质。本发明提供了一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，其满足了客户拉深瓶罐的低制耳率及强度要求，同时符合Φ28mm小口径缩颈旋纹加工性能要求。此外，本发明还提供了用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材的生产方法，通过该方法能生产出低制耳率且满足客户制罐缩颈、螺旋纹及翻边的需求的铝材。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金带材制造领域，具体而言，涉及一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材及其生产方法。
背景技术
与普通铝罐相比，铝瓶罐具有外形美观且能再封口、易携带、易回收等特点，有利于所装饮料的长期保存。同时，铝瓶罐使用个性化的手段，使得瓶罐造型更加新颖、视觉效果更好、手感更佳、品牌保护能力更强。对品牌所有者而言，铝瓶罐能让自己的品牌在市场上的众多产品中出类拔萃，创造出新的卖点，在营销方面也具有显著的优势。近年来，铝瓶罐逐渐被市场青睐，市场份额逐渐增加。相应地，瓶罐铝材的开发也成为了各铝加工厂关注的热点。
为获取近于各向同性的高精度板材，达到降低制耳率的目的，瓶罐料通常采用大的冷轧压下率的轧制工艺，但是随着冷加工率增加, 抗拉强度、屈服强度提高, 延伸率降低，加工硬化程度高。瓶罐的超大比例缩颈过程，加工硬化越高越不利于缩颈翻边，尤其是对于小口径旋开瓶罐用铝材，需要满足后续制罐多级缩颈、螺纹、翻边等多道工序。因此，为保证瓶罐的加工优良性，需要研究合适的成品退火工艺，既保证铝材具备足够的强度，同时不改变材料各向异性的情况下满足客户制罐缩颈、螺旋纹及翻边的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材。该铝合金带材满足客户拉深瓶罐的低制耳率及强度要求，同时符合Φ28mm小口径缩颈旋纹加工性能要求。
本发明的另一目的在于提供一种生产用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材的方法。
本发明是这样实现的：一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，所述铝合金的化学成分按重量分数计包括：Si :≤0.6%，Fe：≤0.8%，Cu：0.10～0.25%，Mn：0.8～1.0%，Mg：0.9～1.3%，其余为Al及不可避免杂质。
进一步的，所述铝合金的化学成分按重量分数计包括：Si :0.24%，Fe：0.45%，Cu：0.12%，Mn：0.88%，Mg：1.15%，其余为Al及不可避免杂质。
通过采用上述技术方案，与3104铝合金相比，本发明所提供的用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材Cu、Mn、Mg元素范围控制严格，与成品退火工艺相匹配，满足成品性能要求。
进一步的，所述杂质中每种杂质的含量≤0.03%，且杂质的总含量≤0.15%。
通过采用上述技术方案，铝合金的抗拉强度为220-260MPa，屈服强度为185-225MPa，延伸率≥5%，制耳率≤3%。
进一步的，所述铝合金的抗拉强度为220-260MPa，屈服强度为185-225MPa，延伸率≥5%，制耳率≤3%。
进一步的，小口径旋开瓶罐的口径为Φ28mm。
一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材的生产方法，包括以下步骤：
S1、将铝合金带材的原料进行熔炼、精炼、铸造、锯切、铣面；
S2、再对S1的到的半成品进行均匀化，均匀化步骤的温度为580-610℃，且均匀化步骤的保温时间为6-10小时，根据大量实验验证可得均匀化步骤的温度为600℃，且均匀化步骤的时间为10小时为最佳；
通过采用上述S2步骤，其目的是，如果均匀化步骤的温度低于580℃，则无法消除铸锭内的元素偏析，达不到均匀化的效果，如果均匀化步骤的温度高于610℃，则会产生局部熔融，危害材料表面质量及性能。如果均匀化步骤的保温时间低于6小时，则达不到均匀化的效果，成品第二相粗大，不利于螺纹的成型，如果均匀化步骤的保温时间超过10小时，则粗大化合物会产生并长大，且过长的保温时间也增加了生产成本。
S3、将S2步骤得到的半成品先进行1+4热连轧，得到热轧卷，再进行冷轧，冷轧步骤的生产方式为单机架多道次连轧或多机架串联式轧制，冷轧步骤的总加工率为83%-90%，根据大量实验验证可得冷轧步骤的总加工率为86.5%；
通过采用上述S3步骤，其目的是，冷轧步骤的总加工率过大或者过小，都会造成轧制成品厚度后制耳不平衡，不利于缩颈阶段修边的控制。如果冷轧总加工率过小，易造成0/180°方向制耳；如果冷轧总加工率过大，易造成45°方向制耳。
S4、再对S3冷轧后的材料送至退火炉中进行成品退火，成品退火步骤的退火温度为220-245℃，成品退火步骤的退火时间为2-4小时，根据大量实验验证可得成品退火步骤的退火温度为235℃，成品退火步骤的退火时间为3小时为最佳；
通过采用上述S4步骤，其目的是，如果成品退火步骤的退火时间不足2小时，可能导致材料整卷温度均匀性不能满足要求，造成局部性能不满足要求，如果成品退火步骤的退火时间过长，将导致材料退火后性能发生改变，造成材料性能不合格。
S5、将S4成品退火后的产品进行切边涂油，得到最终成品。
本发明的有益效果包括：本发明提供了一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，该铝合金带材具有低制耳率的优良性能，能满足客户制罐缩颈、抗拉强度、屈服强度、螺旋纹及翻边的需求；本发明还提供了用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材的生产方法。通过合理的合金化学成分设计和生产方法控制，达到了本发明的力学性能要求，满足客户制罐缩颈、螺旋纹、翻边以及成品罐强度的需求。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，铝合金的化学成分按重量分数计包括：Si :≤0.6%，Fe：≤0.8%，Cu：0.10～0.25%，Mn：0.8～1.0%，Mg：0.9～1.3%，其余为Al及不可避免杂质，其中，铝合金的化学成分按重量分数计包括：Si :0.24%，Fe：0.45%，Cu：0.12%，Mn：0.88%，Mg：1.15%，其余为Al及不可避免杂质，与3104铝合金相比，本发明所提供的用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材Cu、Mn、Mg元素范围控制严格，与成品退火工艺相匹配，满足成品性能要求。
优选的，杂质中每种杂质的含量≤0.03%，且杂质的总含量≤0.15%，铝合金的抗拉强度为220-260MPa，屈服强度为185-225MPa，延伸率≥5%，制耳率≤3%，铝合金的抗拉强度为220-260MPa，屈服强度为185-225MPa，延伸率≥5%，制耳率≤3%，小口径旋开瓶罐的口径为Φ28mm。
实施例1
一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，铝合金的化学成分按重量分数计包括：Si :0.24%，Fe：0.45%，Cu：0.12%，Mn：0.88%，Mg：1.15%，其余为Al及不可避免杂质。
一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材的生产方法，包括如下步骤：
S1、将铝锭原料按上述重量分数加入到熔炼炉中，经熔化、精炼、除气后形成铝液，铸造成铝合金扁锭，再将得到的铝合金扁锭进行锯切、洗面；
S2、再对S1的到的半成品进行均匀化，均匀化步骤的温度为600℃，且均匀化步骤的保温时间为10小时；
S3、将S2步骤得到的半成品先进行1+4热连轧，得到热轧卷，再进行冷轧，冷轧步骤的生产方式为单机架多道次连轧，冷轧步骤的总加工率为86.5%；
S4、再对S3冷轧后的材料送至退火炉中进行成品退火，成品退火步骤的退火温度为235℃，成品退火步骤的退火时间为3小时制得成品带材；
S5、将S4成品退火后的产品进行切边涂油，制得用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，得到最终成品。
按照GB/T 5125-2008进行制耳试验，
经本实施例提供的方法制得的用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材抗拉强度为224MPa，屈服强度为200MPa，延伸率为8.7%，制耳率为1.5%，成品罐强度、缩颈成型性、螺纹成型性和翻边成型性均达优秀要求。
实施例2
一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，铝合金的化学成分按重量分数计包括：Si :0.20%，Fe：0.42%，Cu：0.18%，Mn：0.87%，Mg：1.19%，其余为Al及不可避免杂质。
一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材的生产方法，包括如下步骤：
S1、将铝锭原料按上述重量分数加入到熔炼炉中，经熔化、精炼、除气后形成铝液，铸造成铝合金扁锭，再将得到的铝合金扁锭进行锯切、洗面；
S2、再对S1的到的半成品进行均匀化，均匀化步骤的温度为615℃，且均匀化步骤的保温时间为10小时；
S3、将S2步骤得到的半成品先进行1+4热连轧，得到热轧卷，再进行冷轧，冷轧步骤的生产方式为单机架多道次连轧，冷轧步骤的总加工率为86%；
S4、再对S3冷轧后的材料送至退火炉中进行成品退火，成品退火步骤的退火温度为235℃，成品退火步骤的退火时间为3小时制得成品带材；
S5、将S4成品退火后的产品进行切边涂油，制得用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，得到最终成品。
经本实施例提供的方法制得的用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材抗拉强度为227MPa，屈服强度为201MPa，延伸率为8.4%，制耳率为1.7%，成品罐强度达优秀要求，缩颈成型性和翻边成型性达一般要求，螺纹成型性较差。
实施例3
与实施例2的铝合金的化学成分含量相同，区别在于生产方法：
S1、将铝锭原料按上述重量分数加入到熔炼炉中，经熔化、精炼、除气后形成铝液，铸造成铝合金扁锭，再将得到的铝合金扁锭进行锯切、洗面；
S2、再对S1的到的半成品进行均匀化，均匀化步骤的温度为580℃，且均匀化步骤的保温时间为5小时；
S3、将S2步骤得到的半成品先进行1+4热连轧，得到热轧卷，再进行冷轧，冷轧步骤的生产方式为单机架多道次连轧，冷轧步骤的总加工率为87%；
S4、再对S3冷轧后的材料送至退火炉中进行成品退火，成品退火步骤的退火温度为235℃，成品退火步骤的退火时间为3小时制得成品带材；
S5、将S4成品退火后的产品进行切边涂油，制得用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，得到最终成品。
经本实施例提供的方法制得的用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材抗拉强度为231MPa，屈服强度为205MPa，延伸率为7.9%，制耳率为1.9%，成品罐强度达优秀要求，缩颈成型性和翻边成型性达一般要求，螺纹成型性较差。
实施例4
与实施例1的铝合金的化学成分含量相同，区别在于生产方法中的S3步骤和S4步骤不同，其余步骤与实施例1相同。
S3、将S2步骤得到的半成品先进行1+4热连轧，得到热轧卷，再进行冷轧，冷轧步骤的生产方式为单机架多道次连轧，冷轧步骤的总加工率为82.5%；
S4、再对S3冷轧后的材料送至退火炉中进行成品退火，成品退火步骤的退火温度为220℃，成品退火步骤的退火时间为3小时制得成品带材。
经本实施例提供的方法制得的用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材抗拉强度为238MPa，屈服强度为208MPa，延伸率为7.7%，制耳率为3.5%，成品罐强度达优秀要求，缩颈成型性和翻边成型性较差，螺纹成型性一般。
实施例5
与实施例4的铝合金的化学成分含量相同，区别在于生产方法中的S3步骤和S4步骤不同，其余步骤与实施例1相同。
S3、将S2步骤得到的半成品先进行1+4热连轧，得到热轧卷，再进行冷轧，冷轧步骤的生产方式为单机架多道次连轧，冷轧步骤的总加工率为91%；
S4、再对S3冷轧后的材料送至退火炉中进行成品退火，成品退火步骤的退火温度为235℃，成品退火步骤的退火时间为3小时制得成品带材。
经本实施例提供的方法制得的用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材抗拉强度为245MPa，屈服强度为226MPa，延伸率为6.7%，制耳率为3.1%，成品罐强度达优秀要求，缩颈成型性和翻边成型性较差，螺纹成型性一般。
实施例6
一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，铝合金的化学成分按重量分数计包括：Si :0.25%，Fe：0.47%，Cu：0.22%，Mn：1.10%，Mg：1.27%，其余为Al及不可避免杂质。
一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材的生产方法，包括如下步骤：
S1、将铝锭原料按上述重量分数加入到熔炼炉中，经熔化、精炼、除气后形成铝液，铸造成铝合金扁锭，再将得到的铝合金扁锭进行锯切、洗面；
S2、再对S1的到的半成品进行均匀化，均匀化步骤的温度为600℃，且均匀化步骤的保温时间为10小时；
S3、将S2步骤得到的半成品先进行1+4热连轧，得到热轧卷，再进行冷轧，冷轧步骤的生产方式为单机架多道次连轧，冷轧步骤的总加工率为86%；
S4、再对S3冷轧后的材料送至退火炉中进行成品退火，成品退火步骤的退火温度为245℃，成品退火步骤的退火时间为4小时制得成品带材；
S5、将S4成品退火后的产品进行切边涂油，制得用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，得到最终成品。
经本实施例提供的方法制得的用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材抗拉强度为255MPa，屈服强度为227MPa，延伸率为7.3%，制耳率为2.3%，成品罐强度达优秀要求，缩颈成型性和螺纹成型性达一般要求，翻边成型性较差。
实施例7
一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，铝合金的化学成分按重量分数计包括：Si :0.28%，Fe：0.51%，Cu：0.09%，Mn：0.80%，Mg：0.89%，其余为Al及不可避免杂质。
一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材的生产方法，包括如下步骤：
S1、将铝锭原料按上述重量分数加入到熔炼炉中，经熔化、精炼、除气后形成铝液，铸造成铝合金扁锭，再将得到的铝合金扁锭进行锯切、洗面；
S2、再对S1的到的半成品进行均匀化，均匀化步骤的温度为600℃，且均匀化步骤的保温时间为10小时；
S3、将S2步骤得到的半成品先进行1+4热连轧，得到热轧卷，再进行冷轧，冷轧步骤的生产方式为单机架多道次连轧，冷轧步骤的总加工率为86%；
S4、再对S3冷轧后的材料送至退火炉中进行成品退火，成品退火步骤的退火温度为220℃，成品退火步骤的退火时间为2小时制得成品带材；
S5、将S4成品退火后的产品进行切边涂油，制得用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，得到最终成品。
经本实施例提供的方法制得的用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材抗拉强度为220MPa，屈服强度为180MPa，延伸率为8.9%，制耳率为2.1%，成品罐强度较差，缩颈成型性、螺纹成型性和翻边成型性达优秀要求。
实施例1-7的试验参数如下表所示：
| 实施例 | Si % | Fe % | Cu % | Mn % | Mg % | 均匀化温度 ℃ | 均匀化时间 h | 冷轧总加工率% | 退火温度 ℃ | 退火时间h | 抗拉强度Mpa | 屈服强度 Mpa | 延伸率 % | 制耳率 % | 成品罐强度要求 | 缩颈成型性 | 螺纹成型性 | 翻边成型性 |
| 1 | 0.24 | 0.45 | 0.12 | 0.88 | 1.15 | 600 | 10 | 86.5 | 235 | 3 | 224 | 200 | 8.7 | 1.5 | 优秀 | 优秀 | 优秀 | 优秀 |
| 2 | 0.20 | 0.42 | 0.18 | 0.87 | 1.19 | <u>615</u> | 10 | 86 | 235 | 3 | 227 | 201 | 8.4 | 1.7 | 优秀 | 一般 | <u>差</u> | 一般 |
| 3 | 0.20 | 0.42 | 0.18 | 0.87 | 1.19 | 580 | <u>5</u> | 87 | 235 | 3 | 231 | 205 | 7.9 | 1.9 | 优秀 | 一般 | <u>差</u> | 一般 |
| 4 | 0.24 | 0.45 | 0.12 | 0.88 | 1.15 | 600 | 10 | <u>82.5</u> | 220 | 3 | 238 | 208 | 7.7 | <u>3.5</u> | 优秀 | <u>差</u> | 一般 | <u>差</u> |
| 5 | 0.24 | 0.45 | 0.12 | 0.88 | 1.15 | 600 | 10 | <u>91</u> | 235 | 3 | 245 | 226 | 6.7 | <u>3.1</u> | 优秀 | <u>差</u> | 一般 | <u>差</u> |
| 6 | 0.25 | 0.47 | 0.22 | <u>1.10</u> | 1.27 | 600 | 10 | 86 | <u>245</u> | 4 | <u>255</u> | <u>227</u> | 7.3 | 2.3 | 优秀 | 一般 | 一般 | <u>差</u> |
| 7 | 0.28 | 0.51 | <u>0.09</u> | 0.80 | <u>0.89</u> | 600 | 10 | 86 | <u>220</u> | 2 | <u>220</u> | <u>180</u> | 8.9 | 2.1 | <u>差</u> | 优秀 | 优秀 | 优秀 |
由上表实施例2和实施例3可以得出，均匀化步骤的温度过高，时间太短，用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材的螺纹成型性较差。因此，均匀化步骤的温度和时间均可影响制罐螺纹成型过程。
由实施案例4和实施例5中可以得出，冷轧总加工率过低和过高，用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材的制耳率较高，超过3%。即冷轧总加工率影响带材的各向异性，表现为制耳率高，影响制罐缩颈和翻边过程。
由实施案例6和实施例7中可以得出，当生产用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材的化学成分Mn的含量高于1.0%，退火温度高于245℃时，能造成铝合金带材的抗拉强度和屈服强度增大，成品罐的翻边成型性较差；当生产用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材的化学成分Cu的含量低于0.10%，Mg的含量低于0.9%，退火温度低于220℃时，能造成铝合金带材的抗拉强度和屈服强度减小，成品罐的强度较差。因此，铝合金的化学成分与成品退火温度和时间共同作用，使铝材的强度发生改变，影响成品强度和翻边过程。
本发明制造该铝合金带材时，具有较低的制耳率，能满足客户制罐缩颈、强度、螺旋纹及翻边的需求。本发明还提供了用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材的生产方法，通过合理的合金化学成分设计和生产方法控制，达到了本发明的力学性能要求，满足客户制罐缩颈、螺旋纹、翻边以及成品罐强度的需求。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，其特征在于，所述铝合金的化学成分按重量分数计包括：Si :≤0.6%，Fe：≤0.8%，Cu：0.10～0.25%，Mn：0.8～1.0%，Mg：0.9～1.3%，其余为Al及不可避免杂质。
2. 根据权利要求1所述的用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，其特征在于，所述铝合金的化学成分按重量分数计包括：Si :0.24%，Fe：0.45%，Cu：0.12%，Mn：0.88%，Mg：1.15%，其余为Al及不可避免杂质。
3.根据权利要求2所述的用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，其特征在于，所述杂质中每种杂质的含量≤0.03%，且杂质的总含量≤0.15%。
4.根据权利要求1所述的用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，其特征在于，所述铝合金的抗拉强度为220-260MPa，屈服强度为185-225MPa，延伸率≥5%，制耳率≤3%。
5.根据权利要求1所述的用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材，其特征在于，小口径旋开瓶罐的口径为Φ28mm。
6.一种用于小口径旋开瓶罐的铝合金带材的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将铝合金带材的原料进行熔炼、精炼、铸造、锯切、铣面；
S2、再对S1的到的半成品进行均匀化，均匀化步骤的温度为580-610℃，且均匀化步骤的保温时间为6-10小时，根据大量实验验证可得均匀化步骤的温度为600℃，且均匀化步骤的时间为10小时为最佳；
S3、将S2步骤得到的半成品先进行1+4热连轧，得到热轧卷，再进行冷轧，冷轧步骤的生产方式为单机架多道次连轧或多机架串联式轧制，冷轧步骤的总加工率为83%-90%，根据大量实验验证可得冷轧步骤的总加工率为86.5%；
S4、再对S3冷轧后的材料送至退火炉中进行成品退火，成品退火步骤的退火温度为220-245℃，成品退火步骤的退火时间为2-4小时，根据大量实验验证可得成品退火步骤的退火温度为235℃，成品退火步骤的退火时间为3小时为最佳；
S5、将S4成品退火后的产品进行切边涂油，得到最终成品。
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2019
- 2019-12-20 CN CN201911322285.XA patent/CN111020312A/zh active Pending
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