CN116287897A - 一种用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金及其铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金及其铸造方法，该3104合金，包括下述组分：Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti、其余为Al和不可避免杂质。该用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金的铸造方法，主要过程为：配料、熔炼、热轧、冷轧、精整。该3104合金元素中，不需要额外添加Zn元素，且在熔炼过程中，控制铝水中的Zn元素量＜0.03％；该3104合金铸造方法，有效节省了Zn锭消耗，降低生产成本，另外，该铸造方法中省掉工艺人员计算点入量的步骤，减少了工作量和现场工作人员的操作动作，使该铸造方法简单、易控、易于进行。
Description
技术领域
本发明涉及铝板带加工技术领域，具体涉及一种用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金及其铸造方法。
背景技术
随着铝制易拉罐的发展，罐身材料的厚度也逐渐下降，为满足铝制易拉罐的拉伸强度和屈服强度需求，目前的3104合金料在生产过程中需要单独加入锌元素；在铝液中加入锌和镁后，形成强化相，有效改善合金罐体的拉伸轻度和屈服强度，满足作为易拉罐罐身的强度要求。
然而，当锌与镁的量设置不当时，会导致获得合金材料的性能改变，从而使其不利于在易拉罐中应用，因此，在目前的3104合金料生产中，需要工艺人员短间隔的计算锌的点入量，并根据计算结果进行现场操作，增大了工艺人员的工作量和劳动强度；同时，锌的投入使原辅料消耗增多，增加了原料成本。
可见，提供一种能够降低工作量、降低成本的3104合金材料对易拉罐罐身发展具有重要意义。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金及其铸造方法，该3104合金元素中，不需要额外添加Zn元素，且在熔炼过程中，控制铝水中的Zn元素量＜0.03；该3104合金铸造方法，有效节省了Zn锭消耗，降低生产成本，另外，该铸造方法中省掉工艺人员计算点入量的步骤，减少了工作量和现场工作人员的操作动作，使该铸造方法简单、易控、易于进行。通过本发明的方法获得的3104合金板带，在205℃/10min烘烤条件下的拉伸强度282MPa，规定塑性延伸强度255MPa；在室温条件下的拉伸强度299MPa，规定塑性延伸强度270MPa。
本发明的技术方案如下：
一种用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金，包括下述重量百分比的组分：
Si 0.19-0.30％，Fe 0.40-0.50％，Cu 0.10-0.23％，Mn 0.80-0.95％，Mg 1.1-1.27％，Cr≤0.04％，Zn＜0.03％，Ti 0.01-0.025％，其余为Al和不可避免杂质。
进一步的，当3104合金的厚度规格为0.255mm时，3104合金包括下述重量百分比的组分：
Si 0.19-0.20％，Fe 0.40-0.43％，Cu 0.17-0.20％，Mn 0.85-0.90％，Mg 1.1-1.27％，Cr 0.011-0.013％，Zn 0.001-0.009％，Ti 0.01-0.025％，其余为Al和不可避免杂质。
进一步的，当3104合金的厚度规格为0.35mm时，3104合金包括下述重量百分比的组分：
Si 0.22-0.26％，Fe 0.44-0.50％，Cu 0.10-0.16％，Mn 0.85-0.90％，Mg 1.1-1.27％，Cr 0.009-0.010％，Zn 0.01-0.025％，Ti 0.01-0.025％，其余为Al和不可避免杂质。
工业化的铝土矿提炼时，Zn元素是无法完全分离去除的，因此，在本发明的3104合金生产时，控制铝水熔炼时合金成分中Zn元素的量＜0.03％。
上述用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金的铸造方法，主要过程为：配料、熔炼、热轧、冷轧、精整。
进一步的，上述3104合金的铸造方法，具体过程为：
(1)配料：根据组分控制范围，计算各组分(合金元素)加入量；
(2)熔炼：将各组分装炉，开始熔炼；熔炼过程中，对铝水中的组分含量调整，使铝水中各组分的量满足组分控制范围；将铝水铸造后获得铝锭；
(3)热轧：将铝锭进行均匀化处理、粗轧、精轧；
(4)冷轧：冷轧经过三道次轧制至成品厚度需求；
(5)精整：切边后涂油，然后包装。
进一步的，在步骤(2)熔炼过程中，开启电磁搅拌，使炉中的各组分分布均匀。
进一步的，在步骤(2)熔炼过程中，采用光谱仪对铝水中的组分含量检测，并根据检测结果调整；当组分含量不满足控制范围时，添加中间合金进行调整；当组分含量超出控制范围时，补充固料或添加铝水。
进一步的，在步骤(3)的热轧过程中，均匀化条件为：加热一定温度进行铸锭保温，使铸锭内部组织达到均匀状态，保温时长满足时温度降低至开轧温度进行轧制；粗轧17道次，精轧4道次。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的3104合金，Zn元素来源于铝土矿，不需要额外添加Zn元素，且在熔炼过程中，控制铝水中的Zn元素量＜0.03％；通过对组分进行合理设计及控制，使获得的合金板带在205℃/10min烘烤条件下的拉伸强度≥282MPa，规定塑性延伸强度≥255MPa；在室温条件下的拉伸强度≥299MPa，规定塑性延伸强度≥270MPa。
2、本发明提供的3104合金铸造方法，有效节省了Zn锭消耗，降低生产成本，另外，该铸造方法中省掉工艺人员计算点入量的步骤，减少了工作量和现场工作人员的操作动作，使该铸造方法简单、易控、易于进行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1制备的板带力学检测报告。
图2为实施例2制备的板带力学检测报告。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1铸造厚度规格为0.255mm的3104合金板带
铸造厚度规格为0.255mm的3104合金板带，过程如下：
(1)配料：
3104合金由下述重量百分比的组分组成：
Si 0.1937％，Fe0.42％，Cu 0.1785％，Mn 0.8931％，Mg 1.1868％，Cr0.0121％，Zn0.006％，Ti0.0175％，其余为Al和不可避免杂质；
该3104合金的铸次号为3W938；
(2)熔炼：
将各组分装炉，开始熔炼；熔炼过程中，开启电磁搅拌，使炉中的各组分分布均匀；
采用光谱仪对铝水中的组分含量检测，并根据检测结果调整，使铝水中各组分的量满足步骤(1)的重量百分比；
具体调整方式为：当组分含量不满足控制范围时，添加中间合金进行调整；当组分含量超出控制范围时，添加铝水；
将铝水铸造后获得铝锭；
(3)热轧：
将铝锭进行均匀化处理、粗轧、精轧；
其中，均匀化条件为：605℃*6h+550℃；粗轧17道次，精轧4道次；
经热轧后，板带的信息见表1，
表1热轧处理后的板带信息
| 卷号 | 厚度(mm) | 宽度(mm) | 凸度(％) | 楔形(％) | 终轧温度(℃) |
| 3W9384 | 2.2 | 1860 | 0.34 | -0.03 | 334 |
(4)冷轧
冷轧过程中，设定卷号为3W9384的板带厚度变化为：2.2mm、1.1mm、0.52mm、0.255mm；
经冷轧后，板带的信息见表2，
表2冷轧处理后的板带信息
| 卷号 | 厚度规格(mm) | 宽度(mm) | 实测厚度(mm) | 终轧温度(℃) |
| 3W93840C0 | 0.255 | 1860 | 0.2527 | 158.8 |
(5)精整：
对步骤(4)的板带切边后涂油，然后包装；
将实施例1的板带按照GB/T 228.1-2010检测，结果见图1。
结合图1的检测结果可以看出，在采用本发明提供的合金原料及铸造方法后，能够获得厚度、强度满足需求的板带(板带的实测厚度与目标厚度的差值在±3μm之间)，且产品的性能满足易拉罐需求。
实施例2制备厚度规格为0.35mm的3104合金板带
铸造厚度规格为0.35mm的3104合金板带，过程如下：
(1)配料：
3104合金由下述重量百分比的组分：
Si 0.2466％，Fe 0.4411％，Cu 0.154％，Mn 0.8649％，Mg 1.168％，Cr0.0093％，Zn 0.0245％，Ti 0.0153％，其余为Al和不可避免杂质。
该3104合金的铸次号为4X293；
(2)熔炼：
将各组分装炉，开始熔炼；熔炼过程中，开启电磁搅拌，使炉中的各组分分布均匀；
采用光谱仪对铝水中的组分含量检测，并根据检测结果调整，使铝水中各组分的量满足步骤(1)的重量百分比；
具体调整方式为：当组分含量不满足控制范围时，添加中间合金进行调整；当组分含量超出控制范围时，添加铝水；
将铝水铸造后获得铝锭；
(3)热轧：
将铝锭进行均匀化处理、粗轧、精轧；
其中，均匀化条件为：605℃*6h+550℃；粗轧17道次，精轧4道次；
经热轧后，板带的信息见表3，
表3热轧处理后的板带信息
| 卷号 | 厚度(mm) | 宽度(mm) | 凸度(％) | 楔形(％) | 终轧温度(℃) |
| 4X2934 | 2.6 | 1750 | 0.53 | 0 | 330 |
(4)冷轧
冷轧过程中，设定卷号为4X2934的板带厚度变化为：2.6mm、1.4mm、0.7mm、0.35mm；
经冷轧后，板带的信息见表4，
表4冷轧处理后的板带信息
(5)精整：
对步骤(4)的板带切边后涂油，然后包装；
将实施例2的板带按照GB/T 228.1-2010检测，结果见图2。
结合图2的检测结果可以看出，在采用本发明提供的合金原料及铸造方法后，能够获得厚度、强度满足需求的板带(板带的实测厚度与目标厚度的差值在±3μm之间)，且产品的性能满足易拉罐需求。
对比例1
与实施例1的区别在于，Zn的添加量为0.06％；
在步骤(2)熔炼过程中，采用光谱仪对铝水中的组分含量检测，并根据检测结果调整，使铝水中各组分的量满足重量百分比，Zn的量为0.06％；
均匀化条件为：600℃*6h+540℃。
对比例2
与实施例1的区别在于，Zn的添加量为0.03％；
在步骤(2)熔炼过程中，采用光谱仪对铝水中的组分含量检测，并根据检测结果调整，使铝水中各组分的量满足重量百分比，Zn的量为0.03％；
均匀化条件同对比例2。
对比例3
与实施例2的区别在于，Zn的添加量为0.06％；
在步骤(2)熔炼过程中，采用光谱仪对铝水中的组分含量检测，并根据检测结果调整，使铝水中各组分的量满足重量百分比，Zn的量为0.06％；
均匀化条件同对比例2。
对比例4
与实施例2的区别在于，Zn的添加量为0.03％；
在步骤(2)熔炼过程中，采用光谱仪对铝水中的组分含量检测，并根据检测结果调整，使铝水中各组分的量满足重量百分比，Zn的量为0.03％；
均匀化条件同对比例2。
按照GB/T 228.1-2010对对比例1-对比例4的板带检测，结果见表5。
表5对比例1-对比例4的板带检测结果
结合表5可以看出，Zn元素的加入对3104合金后续加工使用无明显影响，故新的3104合金要求Zn元素不单独加入仍可满足生产需求。
尽管通过参考优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金，其特征在于，包括下述重量百分比的组分：
Si 0.19-0.30％，Fe 0.40-0.50％，Cu 0.10-0.23％，Mn 0.80-0.95％，Mg 1.1-1.27％，Cr≤0.04％，Zn＜0.03％，Ti 0.01-0.025％，其余为Al和不可避免杂质。
2.如权利要求1所述的用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金，其特征在于，当3104合金的厚度规格为0.255mm时，3104合金包括下述重量百分比的组分：
Si 0.19-0.20％，Fe 0.40-0.43％，Cu 0.17-0.20％，Mn 0.85-0.90％，Mg 1.1-1.27％，Cr 0.011-0.013％，Zn 0.001-0.009％，Ti 0.01-0.025％，其余为Al和不可避免杂质。
3.如权利要求1所述的用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金，其特征在于，当3104合金的厚度规格为0.35mm时，3104合金包括下述重量百分比的组分：
Si 0.22-0.26％，Fe 0.44-0.50％，Cu 0.10-0.16％，Mn 0.85-0.90％，Mg 1.1-1.27％，Cr 0.009-0.010％，Zn 0.01-0.025％，Ti 0.01-0.025％，其余为Al和不可避免杂质。
4.如权利要求1-3任一项所述的用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金的铸造方法，其特征在于，主要过程为：配料、熔炼、热轧、冷轧、精整。
5.如权利要求4所述的用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金的铸造方法，其特征在于，具体过程为：
(1)配料：根据组分控制范围，计算各组分加入量；
(2)熔炼：将各组分装炉，开始熔炼；熔炼过程中，对铝水中的组分含量调整，使铝水中各组分的量满足组分控制范围；将铝水铸造后获得铝锭；
(3)热轧：将铝锭进行均匀化处理、粗轧、精轧；
(4)冷轧：冷轧经过三道次轧制至成品厚度需求；
(5)精整：切边后涂油，然后包装。
6.如权利要5所述的用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金的铸造方法，其特征在于，在步骤(2)熔炼过程中，开启电磁搅拌。
7.如权利要求5所述的用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金的铸造方法，其特征在于，在步骤(2)熔炼过程中，采用光谱仪对铝水中的组分含量检测，并根据检测结果调整；当组分含量不满足控制范围时，添加中间合金进行调整；当组分含量超出控制范围时，补充固料或添加铝水。
8.如权利要5所述的用于生产铝制易拉罐罐身的3104合金的铸造方法，其特征在于，在步骤(3)的热轧过程中，均匀化条件为：加热一定温度进行铸锭保温，使铸锭内部组织达到均匀状态，保温时长满足时温度降低至开轧温度进行轧制；粗轧17道次，精轧4道次。
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