ES2179938T5 - Metodo para la fabricacion de productos de hojas de aleacion de aluminio. - Google Patents
Metodo para la fabricacion de productos de hojas de aleacion de aluminio.Info
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Abstract
UNA HOJA DE ALEACION DE ALUMINIO Y UN METODO PARA LA PRODUCCION DE UNA HOJA DE ALEACION DE ALUMINIO. LA HOJA DE ALEACION DE ALUMINIO ES UTIL PARA LA FORMACION DE CUERPOS DE RECEPTACULOS ESTIRADOS Y PLANCHADOS. LA HOJA TIENE PREFERENTEMENTE UN LIMITE ELASTICO TRAS LA COCCION DE LA MENOS 37 KSI APROXIMADAMENTE Y UN ALARGAMIENTO DE AL MENOS UN 2 POR CIENTO APROXIMADAMENTE. PREFERENTEMENTE LA HOJA TAMBIEN TIENE UNA GANANCIA INFERIOR AL 2 POR CIENTO APROXIMADAMENTE. EN LA FIGURA SE MUESTRAN LOS PASOS PRINCIPALES DE UN PROCESO PARA LA PRODUCCION DE UNA HOJA DE ALEACION DE ALUMINIO MEDIANTE COLADA, LAMINACION EN CALIENTE, RECOCIDO DE LAMINACION EN CALIENTE, LAMINACION EN FRIO, RECOCIDO DE LAMINACION EN FRIO INTERMEDIO Y LAMINACION EN FRIO HASTA UN CALIBRE FINAL.
Description
Método para la fabricación de productos de hojas
de aleación de aluminio.
La presente invención se refiere, en general, a
hojas de aleación de aluminio y a métodos para la fabricación de
hojas de aleación de aluminio. Específicamente, la presente
invención se refiere a hojas de aleación de aluminio y a métodos
para la fabricación de hojas de aleación de aluminio, en los que la
hoja resulta particularmente útil para la formación de cuerpos de
contenedor estirados y planchados.
Los contenedores para bebidas de aluminio, se
hacen generalmente en dos piezas, de las que una pieza forma las
paredes laterales y el fondo del contenedor (citados aquí como
"cuerpo del contenedor"), y una segunda pieza que forma la
parte superior del contenedor. Los cuerpos contenedores se forman
mediante métodos bien conocidos en la técnica. En general, el cuerpo
del contenedor se fabrica formando una copa a partir de una lámina
de partida de forma circular, de hoja de aluminio, y extendiendo a
continuación y adelgazando las paredes laterales al hacer pasar la
copa a través de una serie de moldes que tienen un tamaño de orifico
progresivamente más pequeño. Este proceso se conoce como "estirado
y planchado" del cuerpo del contenedor.
Una aleación común de aluminio, utilizada para
producir cuerpos contenedores, es la AA 3004, una aleación
registrada en la Aluminum Association. Las características físicas
de la AA 3004, son apropiadas para estirar y planchar los cuerpos de
los contenedores, debido principalmente al contenido relativamente
bajo de magnesio (Mg) y de manganeso (Mn) de la aleación. Una
característica deseable de la AA 3004, consiste en que la cantidad
de endurecimiento de trabajo impartido a la hoja de aluminio durante
el proceso de fabricación de la lata, es relativamente menor.
La hoja de aleación de aluminio se produce, más
comúnmente, mediante un proceso de fundición de lingote. En este
proceso, el material de aleación de aluminio se funde inicialmente
en un lingote, que tiene por ejemplo un espesor de entre alrededor
de 50,8 a 76,2 cm. El lingote se homogeneiza a continuación por
calentamiento a elevada temperatura, la cual es típicamente de 579ºC
a 621ºC, durante un período amplio de tiempo, tal como desde
alrededor de 6 a 24 horas. El lingote homogeneizado es laminado a
continuación en caliente, en una serie de pasadas, con el fin de
reducir el espesor del lingote. La hoja laminada en caliente, se
lamina a continuación en frío, hasta el calibre final deseado.
A pesar del amplio uso de la fundición de
lingote, existen numerosas ventajas para la producción de hoja de
aleación de aluminio mediante la conformación en continuo de metal
fundido. En un proceso de fundición en continuo, el metal fundido se
conforma de manera continuada, directamente en una plancha delgada,
relativamente larga, y la plancha fundida se lamina a continuación
en caliente y se lamina en frío, para producir un producto acabado.
Sin embargo, no todas las aleaciones pueden ser fácilmente
conformadas con la utilización de un proceso de fundición en
continuo, para formar hoja de aluminio que sea adecuada para
operaciones de conformación, tal como para fabricar cuerpos de
contenedores estirados y planchados.
Se han realizado intentos de fundir en continuo
la aleación AA 3004. Por ejemplo, en un documento titulado
"Production of Continuous Cast Can Body Stock, Producción de Bases
de Cuerpos de Latas por Fundición en Continuo", que fue
presentado por McAuliffe, un empleado de la cesionaria de la
presente solicitud, el 27 de Febrero de 1989, en la sesión de AIME
en Las Vegas, se describe el hecho de que se realizó una prueba
limitada con dos fabricantes de latas de 340,20 g, 40,82 kg (es
decir, una resistencia mínima a la deformación de 6,207 x 10^{5}
Pascal). Una prueba produjo una base de lata 3004. El documento
describe que "ambas pruebas, en la gama de pestañado del 2 - 3%,
verificaron que la superficie y la calidad y la estructura interna,
fueron suficientes como para producir latas de calidad
aceptable". Sin embargo, se ha encontrado que la aleación AA 3004
fundida en continuo, resulta inadecuada para las bebidas típicas de
alta carbonación, tales como la soda, puesto que posee una
resistencia a la deformación insuficiente cuando se emplea con la
utilización de calibres de base típicos normales (por ejemplo, de
alrededor de 0,28 mm a 0,30 mm), en oposición a los calibres de base
utilizados en el momento del artículo de McAuliffe (por ejemplo,
desde alrededor de 0,31 mm hasta 0,33 mm). Esto se debe a las pobres
características de post-horneado de la aleación AA
3004 de fundición en continuo que se produce, con niveles de
pestañado adecuados. Esto se discute con mayor detalle en lo que
sigue, en relación con ejemplos de las características físicas de la
aleación AA 3004 de fundición en continuo.
La patente de EE.UU. nº 4.238.248 de Gyongos y
otros., describe fundir una aleación de tipo AA 3004 en un aparato
de fundición de bloque. La aleación tenía un contenido de magnesio
de 0,8 a 1,3 por ciento, y un contenido de manganeso de 1,0 a 1,5
por ciento, con hasta el 0,25 por ciento de cobre. Según se utilizan
a través de la presente descripción, todos los porcentajes se
refieren a porcentajes en peso, a menos que se indique lo contrario.
Sin embargo, no existe ninguna descripción de procesamiento de la
banda fundida en hoja que sea adecuada para cuerpos
contenedores.
La patente de EE.UU. nº 4.235.646 de Neufeld y
otros., describe la fundición en continuo de una aleación de
aluminio AA 5017, que resulta útil para cuerpos de contenedores de
bebidas y para extremos de contenedores. La aleación incluye de 0,4
a 1,0 por ciento de manganeso, 1,3 a 2,5 por ciento de magnesio, y
0,05 a 0,4 por ciento de cobre. Sin embargo, se describe también el
hecho de que "el cobre y el hierro se encuentran incluidos en la
presente composición, debido a su inevitable presencia en fragmentos
de consumo. La presencia de cobre entre 0,05 y 0,2 por ciento,
aumenta también las propiedades de bajo pestañado, y añade
resistencia a la presente aleación". En los ejemplos 1 - 3, el
contenido de cobre de la aleación fue del 0.04 por ciento y del 0,09
por ciento. Además, el proceso incluye una etapa de temple final. En
un ejemplo, la base de hoja descrita por Neufeld y otros., tenía un
límite elástico, tras la laminación en frío, de 278 MPa, y un
porcentaje de pestañado del 1,2 por ciento.
La patente de EE.UU. nº 4.976.790 de McAuliffe y
otros, describe un procedimiento para fundir aleaciones de aluminio,
que utiliza un fundidor de banda tipo bloque. El proceso incluye las
etapas de fundir en continuo una banda de aleación de aluminio, e
introducir después la banda en una prensa caliente, a una
temperatura de alrededor de 471ºC a 538ºC. La banda se lamina en
caliente para reducir el espesor en al menos un 70 por ciento, y la
banda sale de la laminación en caliente a una temperatura no mayor
de 343ºC. La banda se arrolla a continuación para su temple entre
316ºC y 427ºC, y a continuación se lamina en frío, se templa y se
somete a otra laminación en frío para optimizar el equilibrio entre
el pestañado a 45º y el límite elástico. La temperatura de temple
preferida, tras la laminación en frío, es de 368ºC a 374ºC.
La patente de EE.UU. nº 4.517.034 de Merchant y
otros, describe un método para fundir en continuo una composición
modificada de aleación AA 3004, que incluye de 0,1 a 0,4 por ciento
de cromo. La base de hoja, posee un porcentaje de pestañado de 3,12
por ciento, o mayor.
La patente de EE.UU. nº 4.526.625 de Merchant y
otros, describe también un método para la fundición en continuo de
una composición de aleación AA 3004, la cual se considera adecuada
para cuerpos de contenedor estirados y planchados. El proceso
incluye las etapas de fundición en continuo de una aleación,
homogeneización de la hoja de aleación fundida de 510ºC a 621ºC,
laminación en frío de la hoja, y templado de la hoja de 177ºC a
288ºC, durante un tiempo de alrededor de 2 - 6 horas. La hoja se
lamina a continuación en frío, y se vuelve a calentar para
re-cristalizar la estructura de grano a 316ºC -
482ºC, durante alrededor de 1 - 4 horas. La hoja se lamina a
continuación en frío, hasta su calibre final. El pestañado anunciado
para la hoja, es de alrededor del 3 por ciento, o mayor.
La patente de EE.UU. nº 5.192.378 de Doherty y
otros, describe un procedimiento para la fabricación de hoja de
aleación de aluminio, útil para su conformación en cuerpos de
contenedores. La aleación de aluminio incluye el 1,1 - 1,7 por
ciento de magnesio, el 0,5 - 1,2 por ciento de manganeso, y el 0,3 -
0,6 por ciento de cobre. El lingote fundido se homogeneiza a 482ºC -
582ºC, durante alrededor de 4 horas, se lamina en caliente, se
templa a 260ºC - 371ºC, se lamina en frío, y se templa a
continuación a 399ºC - 566ºC. La base del cuerpo puede tener un
límite elástico de 276 - 358 MPa tras la laminación final en
frío.
La patente de EE.UU. nº 4.111.721 de Hitchler y
otros, describe un procedimiento para la fundición en continuo de
aleaciones de tipo AA 3004. La hoja fundida se mantiene a una
temperatura de por lo menos alrededor de 482ºC, durante alrededor de
4 hasta 24 horas, con anterioridad a la reducción final en frío.
La solicitud de Patente Europea núm. 93304426.5,
describe un método y un aparato para la fundición en continuo de
hoja de aleación de aluminio. Se describe el hecho de que una
aleación de aluminio que tenía el 0,93 por ciento de manganeso, el
1,09 por ciento de magnesio, y el 0,42 por ciento de cobre y 0,48
por ciento de hierro, fue fundida a modo de banda. La composición
fue laminada en caliente en dos pasadas, y a continuación la
solución fue tratada en caliente, en continuo, durante 3 segundos a
538ºC, templada y laminada en frío hasta su calibre final. Los
cuerpos de latas realizados a partir de la hoja, tenían un pestañado
del 2,8 por ciento, y un límite elástico a la tensión de 301 MPa. Un
aspecto importante de la invención descrita en la solicitud de
Patente Europea núm. 93304426.5, consiste en que la banda fundida en
continuo fue sometida a tratamiento de calentamiento de solución,
inmediatamente después de la laminación en caliente, sin
enfriamiento intermedio, seguido de un templado rápido. De hecho, en
el Ejemplo 4 se ha ilustrado que la resistencia se pierde cuando las
etapas de tratamiento de calentamiento y templado de solución según
la invención, se sustituyen por un ciclo de temple mediante
arrollamiento convencional por lotes, y el trabajo en frío se limita
a alrededor del 50 por ciento con el fin de mantener el pestañado
requerido, como es típico en los procesos de fundición en continuo.
El tratamiento de calentamiento de la solución, resulta
desventajoso, debido al alto coste económico del equipamiento
necesario y al incremento de las necesidades energéticas.
La solicitud de patente Europea núm. EP 0 485
949, describe un método para fundir una hoja de aleación de
aluminio, en el que, tras la etapa de laminación en frío, la hoja se
somete a un tratamiento de calentamiento de solución, en la gama de
alrededor de 399ºC a 593ºC, durante un tiempo tan corto como 10
MINUTOS, siendo seguida esta etapa de un templado rápido de la hoja.
La presencia del tratamiento de calentamiento de la solución, se
considera esencial con el fin de conseguir el equilibrio necesario
entre la resistencia y la conformabilidad del producto constituido
por la hoja final.
Sigue existiendo una necesidad de un
procedimiento que produzca una hoja de aleación de aluminio que
tenga características de conformabilidad y de resistencia
suficientes, que sea fácilmente convertida en contenedores para
bebidas, estirados y planchados. La base de hoja, deberá tener una
buena resistencia y elongación, y los cuerpos de contenedor
resultantes deberán tener un bajo pestañado.
Sería deseable disponer de un procedimiento de
fundición de aluminio en continuo, en el que no exista necesidad de
una etapa de homogeneización de impregnación térmica. Resultaría
ventajoso disponer de un proceso de fundición en continuo, en el que
sea innecesario el temple continuado y el tratamiento de
calentamiento de solución de la banda fundida, inmediatamente
después de la laminación en caliente (por ejemplo, sin enfriamiento
intermedio), seguido de un temple inmediato. Sería ventajoso tener
una aleación de aluminio adecuada para la fundición continua, en la
que el tamaño del grano sea suficiente para proporcionar
conformabilidad incrementada. Sería deseable disponer de una
aleación de aluminio adecuada para la fundición en continuo, en la
que el nivel de magnesio se mantenga bajo, con el fin de conseguir
un brillo comparable al de la base de la lata conformada en
continuo, comercialmente disponible. Sería deseable disponer de una
aleación de aluminio que sea adecuada para la fundición en continuo,
que pueda ser conformada en contenedores que tengan conformabilidad
adecuada, y que tengan un pestañado bajo y una resistencia
adecuada.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un método de acuerdo con la reivindicación 1, para la
fabricación de un producto de hoja de aluminio. El método incluye
las etapas que siguen. Se forma una fusión de aleación de aluminio
que incluye desde alrededor del 0,7 hasta alrededor del 1,3 por
ciento, en peso, de manganeso; desde alrededor del 1,0 hasta
alrededor del 1,5 por ciento, en peso, de magnesio; desde alrededor
del 0,35 hasta alrededor del 0,6 por ciento, en peso, de cobre;
desde 0,13 hasta 0,25 de silicio; y desde alrededor del 0,5 hasta
alrededor del 0,7 por ciento, en peso, de hierro, siendo el resto
aluminio e impurezas. En una realización preferida, la fusión de
aleación de aluminio incluye desde alrededor del 1,15 hasta
alrededor del 1,45 por ciento, en peso, de magnesio, y más
preferiblemente, desde alrededor del 1,2 hasta alrededor del 1,4 por
ciento, en peso, de magnesio; desde alrededor del 0,75 hasta
alrededor del 1,2 por ciento, en peso, de manganeso; y más
preferiblemente, desde alrededor del 0,8 hasta alrededor del 1,1 por
ciento, en peso, de manganeso; desde alrededor del 0,35 hasta
alrededor del 0,5 por ciento, en peso, de cobre; y más
preferiblemente, desde alrededor del 0,38 hasta alrededor del 0,45
por ciento, en peso, de cobre; desde alrededor del 0,5 hasta
alrededor del 0,65 por ciento, en peso, de hierro; y más
preferiblemente, desde alrededor del 0,5 hasta alrededor del 0,60
por ciento, en peso, de hierro, siendo el resto aluminio e
impurezas. La fusión de aleación se funde en continuo para conformar
una banda fundida, y la banda fundida se lamina en caliente para
reducir el espesor y formar una banda laminada caliente. La banda
laminada caliente puede ser posteriormente laminada en frío, sin la
intervención de etapa alguna de temple con prensa en caliente, o
puede ser templada tras la laminación en caliente durante alrededor
de 0,5 horas, a una temperatura de alrededor de 371,11ºC hasta
alrededor de 482,22ºC, para formar una banda templada prensada
caliente. La banda laminada en caliente, o la banda templada con
prensa en caliente, se lamina en frío para formar una banda laminada
fría, en la que el espesor de la banda se reduce hasta el calibre de
templado intermedio deseado, mediante alrededor del 35% hasta
alrededor del 60% por pasada. La banda laminada en frío, se templa
para formar una banda templada intermedia prensada en frío. La banda
templada intermedia prensada en frío, se somete a una laminación
adicional en frío para reducir el espesor de la banda, y formar la
base de banda de aleación de aluminio.
De acuerdo con la presente invención, la base de
banda de aleación de aluminio que se proporciona, comprende desde
alrededor del 0,7 hasta alrededor del 1,3 por ciento, en peso, de
manganeso; desde alrededor del 1,0 hasta alrededor del 1,5 por
ciento, en peso, de magnesio; desde alrededor del 0,38 hasta
alrededor del 0,45 por ciento, en peso, de cobre; desde alrededor
del 0,50 hasta alrededor del 0,60 por ciento, en peso, de hierro; y
desde 0,13 hasta 0,25 de silicio, siendo el resto aluminio e
impurezas. La base de banda de aleación de aluminio, se realiza
mediante fundición en continuo. La base de banda, posee un límite
elástico post-horneado de calibre final, de la menos
alrededor de 255 MPa, más preferiblemente al menos alrededor de 262
MPa, y más preferiblemente al menos alrededor de 276 MPa. La base de
banda posee un pestañado de menos del 2 por ciento, y más
preferiblemente, de menos del 1,8 por ciento.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un proceso continuo para la producción de hoja de
aluminio. De acuerdo con el proceso, se pueden conseguir reducciones
de calibre relativamente altas, tanto con el prensado en caliente
como con el prensado en frío. Adicionalmente, debido al hecho de que
son posibles mayores reducciones por prensado en caliente y prensado
en frío, el número de pasadas de laminación en caliente y de
laminación en frío, puede ser reducido en comparación con la base de
cuerpo para lata conformada en continuo, disponible comercialmente.
Se necesita una proporción relativamente alta de trabajo en frío
para producir una base para el cuerpo, que tenga propiedades físicas
aceptables de acuerdo con el procedimiento de producción de hoja de
la presente invención, en comparación con la base para cuerpo de
lata, fundida en continuo, disponible comercialmente. Así, se
imparte a la hoja una cantidad reducida de endurecimiento de trabajo
cuando se transforma en artículos tales como contenedores estirados
y planchados, en comparación con la base para cuerpo de lata,
fundida en continuo, disponible comercialmente.
De acuerdo con la presente invención, se puede
evitar la necesidad de una impregnación (es decir, homogeneización)
a alta temperatura. Cuando se realiza la etapa de homogeneización a
alta temperatura, cuando el metal se enfría, puede dar como
resultado una soldadura de presión, de modo que sea imposible
desenrollar el arrollamiento. También, se puede evitar la necesidad
de un tratamiento de calentamiento de solución tras el prensado en
caliente (por ejemplo, según se describe en la solicitud de Patente
Europea núm. 93304426.5). Evitando el tratamiento de calentamiento
de solución, el proceso de fundición en continuo resulta más
económico, y lleva aparejados menos problemas de control del
proceso.
De acuerdo con la presente invención, se pueden
emplear ventajosamente cantidades altas de aluminio reciclado. El 75
por ciento, y con preferencia, hasta el 95 por ciento de los
contenedores de bebidas usados (UBC), pueden ser empleados para
producir la hoja de fundición continua de la presente invención. El
uso de cantidades incrementadas de UBC, reduce significativamente el
coste asociado a la producción de hoja de aluminio.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona una aleación fundida en continuo, que incluye niveles
relativamente latos de cobre (por ejemplo, de 0,35 a 0,6 por
ciento). Se ha encontrado sorprendentemente que el cobre puede ser
incrementado a estos niveles, sin que afecte negativamente al
pestañado. Si se incrementa el cobre en procesos de fundición de
lingote, la aleación resultante puede ser demasiado fuerte para
aplicaciones de fabricación de latas. Además, de acuerdo con la
presente invención, se utilizan niveles relativamente bajos de
magnesio (por ejemplo, de 1,0 a 1,5 por ciento), que conducen a un
mejor acabado superficial de la lata que las bases del cuerpo de
latas fundidas en continuo, disponibles comercialmente. Por ejemplo,
cuando las latas estiradas y planchadas, fabricadas a partir de hoja
de aluminio de acuerdo con la presente invención, se someten a un
lavado industrial, se produce menos ataque superficial, y por lo
tanto, resulta una lata más brillante. También, el contenido
relativamente bajo de magnesio, reduce la proporción de
endurecimiento de trabajo. También, de acuerdo con la presente
invención, se emplea un contenido relativamente alto de hierro en
comparación con la base de cuerpo de lata conformada en continuo
disponible comercialmente, para incrementar la conformabilidad. Se
cree que la conformabilidad se incrementa debido a que el incremento
de hierro cambia la microestructura, resultando un material de grano
más fino, en comparación con el material fundido en continuo con
bajo contenido de hierro. La tolerancia de estos niveles altos de
hierro, incrementa también la cantidad de UBC que puede ser
utilizada, puesto que el hierro es un contaminante común en
fragmentos de consumo.
La Figura es un diagrama de bloques que ilustra
una realización del procedimiento de la invención.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona hoja de aluminio que tiene buenas propiedades de
resistencia y conformación. Además, se proporciona también un
procedimiento para la producción de hoja de aluminio. La hoja de
aluminio resultante es particularmente adecuada para la fabricación
de artículos estirados y planchados, tales como los contenedores. La
hoja resultante tiene un pestañado reducido, y una resistencia
mejorada a calibres más delgados que la hoja comparable fabricada de
acuerdo con la técnica anterior.
La composición de aleación de aluminio de acuerdo
con la presente invención, incluye los siguientes componentes: (1)
manganeso, con un mínimo de al menos alrededor del 0,7 por ciento de
manganeso, y más preferiblemente, con un mínimo de al menos
alrededor del 0,75 por ciento de manganeso, y más preferentemente,
con un mínimo de al menos alrededor del 0,8 por ciento de manganeso,
y con un máximo de, a lo sumo, el 1,3 por ciento de manganeso, y más
preferiblemente, con un máximo de, a lo sumo, alrededor del 1,2 por
ciento de manganeso, y más preferiblemente, con un máximo de, a lo
sumo, alrededor del 1,1 por ciento de manganeso; (2) magnesio, con
un mínimo de al menos alrededor del 1,0 por ciento de magnesio, y
más preferiblemente, con un mínimo de al menos alrededor del 1,15
por ciento de magnesio, y más preferiblemente, con un mínimo de al
menos alrededor del 1,2 por ciento de magnesio, y con un máximo de,
a lo sumo, alrededor del 1,5 por ciento de magnesio, y más
preferiblemente, con un máximo de, a lo sumo, alrededor del 1,45 por
ciento de magnesio, y más preferiblemente, con un máximo de, a lo
sumo, alrededor del 1,4 por ciento de magnesio; (3) cobre, con un
mínimo de al menos alrededor del 0,35 por ciento de cobre, y más
preferiblemente, con un mínimo de al menos alrededor del 0,38 por
ciento de cobre, y con un máximo de, a lo sumo, el 0,6 por ciento de
cobre, y más preferiblemente, con un máximo de, a lo sumo, alrededor
del 0,5 por ciento de cobre, y más preferiblemente, con un máximo
de, a lo sumo, alrededor del 0,45 por ciento de cobre; (4) hierro,
con un mínimo de al menos alrededor del 0,50 por ciento de hierro, y
con un máximo de, a lo sumo, alrededor del 0,7 por ciento de hierro,
y más preferiblemente, con un máximo de, a lo sumo, alrededor del
0,65 por ciento de hierro, y más preferiblemente, con un máximo de,
a lo sumo, alrededor del 0,60 por ciento de hierro; (5) silicio, con
un mínimo de al menos alrededor del 0,13 por ciento de silicio, con
un máximo de, a lo sumo, alrededor del 0,25 por ciento de silicio.
El resto de la composición de la aleación, consiste esencialmente en
aluminio e impurezas. Las impurezas están preferiblemente limitadas
al 0,05 por ciento en peso, y con preferencia, no exceden de
alrededor del 0,15 por ciento.
Mientras que no se pretende están limitados por
ninguna teoría, se estima que el contenido de cobre de la
composición de la aleación conforme a la presente invención,
particularmente en combinación con las etapas de proceso que se
discuten en lo que sigue, contribuye a la resistencia incrementada
de la base de hoja de aleación de aluminio, mientras que se
mantienen unas características aceptables de elongación y pestañado.
Adicionalmente, se estima que el nivel relativamente bajo de
magnesio, da como resultado un acabado más brillante en los
contenedores fabricados a partir de la aleación de la presente
invención, debido a un descenso del ataque superficial, cuando se
compara con la base fundida en continuo que se encuentra en la
actualidad disponible comercialmente. Además, se cree que el nivel
relativamente lato de hierro, conduce a una conformabilidad
incrementada, puesto que el hierro cambia la microestructura
resultante a un material de grano más fino en comparación con la
fundición de materiales fundidos en continuo con niveles similares
de manganeso, cobre y magnesio, y que tienen niveles de hierro más
bajos.
De acuerdo con la presente invención, se utiliza
un proceso de fundición en continuo para conformar una fusión de
aleación de aluminio, en un producto de hoja de aleación de
aluminio. El proceso de fundición en continuo puede emplear una
variedad de fundidores continuos, tales como un fundidor de cinta y
un fundidor de rodillo. Con preferencia, el proceso de fundición en
continuo incluye el uso de un fundidor de bloque para configurar la
fusión de aleación de aluminio en una hoja. El fundidor de bloque
es, con preferencia, del tipo que se describe en las Patentes U.S.
núms. 3.709.281, 3.744.545, 3.747.666, 3.759.313 y 3.774.670.
De acuerdo con la presente invención, se forma
una fusión de composición de aleación de aluminio que se ha descrito
en lo que antecede. La composición de aleación de acuerdo con la
presente invención, se forma en parte a partir de material de
desecho, tal como los desechos de planta, los desechos de lata, y
los desechos de consumo. Los desechos de planta pueden incluir
desechos de lingote, empalmes de banda laminada, y otros desbarbes
de aleación producidos en la operación de prensado. Los desechos de
lata pueden incluir los desechos que se producen como resultado del
pestañado y excoriado durante la fabricación de las latas. Los
desechos de consumo pueden incluir los contenedores reciclados por
los usuarios de contendores de bebidas. Se prefiere maximizar la
cantidad de desechos utilizada para formar la fusión de la aleación,
y la composición de la aleación de acuerdo con la presente invención
se forma con al menos alrededor del 75 por ciento, y con preferencia
al menos el 95 por ciento, de desechos en total.
Con el fin de estar dentro de las gamas
elementales preferidas de la presente aleación, es necesario ajustar
la fusión. Esto puede llevarse a cabo con la adición de metal
elemental, tal como magnesio o manganeso, o mediante la adición de
aluminio no aleado a la composición de fusión, para diluir el exceso
de elementos de aleación.
El metal se carga en un horno y se calienta a una
temperatura de alrededor de 751,68ºC, para fundir uniformemente el
metal. La aleación se trata con el fin de separar materiales tales
como el hidrógeno disuelto y las inclusiones no metálicas que
perjudican la fundición de la aleación y la calidad de la hoja
acabada. La aleación puede ser también filtrada para eliminar además
las inclusiones no metálicas de la fusión.
La fusión se conforma a continuación a través de
una boquilla, y hacia la cavidad de conformación. La boquilla está
fabricada típicamente a partir de material refractario, y
proporciona un paso desde la fusión hasta el fundidor, en el que el
metal fundido está limitado por una punta larga, estrecha, a la
salida de la boquilla. Por ejemplo, se puede utilizar una punta de
boquilla que tenga un espesor de entre alrededor de 10 y alrededor
de 25 milímetros, y una anchura de entre alrededor de 254 milímetros
y alrededor de 2160 milímetros. La fusión sale por la punta y es
recibida en la cavidad de conformación por pares opuestos de bloques
de enfriamiento giratorios.
El metal se enfría según se desplazada por el
interior de la cavidad de conformación, y solidifica por
transferencia de calor a los bloques de enfriamiento, hasta que la
banda sale de la cavidad de conformación. En el extremo de la
cavidad de conformación, los bloques de enfriamiento se separan de
la banda fundida, y se mueven hasta un enfriador, donde los bloques
de enfriamiento son enfriados. La velocidad de enfriamiento según
pasa la banda fundida a través de la cavidad de conformación del
aparato de fundición, está en función de los diversos parámetros del
proceso y del producto. Estos parámetros incluyen la composición del
material que se ha fundido, el calibre de la banda, el material del
bloque de enfriamiento, la longitud de la cavidad de conformación,
la velocidad de fundición y la eficacia del sistema de enfriamiento
de bloques.
Se prefiere que la banda fundida que sale del
fundidor de bloque, sea tan delgada como sea posible, para minimizar
el trabajo posterior de la banda. Normalmente, un factor limitador
de la obtención de un espesor mínimo de banda, consiste en el
espesor y la anchura de la punta distribuidora del fundidor. En la
realización preferida de la presente invención, la banda se conforma
con un espesor de entre alrededor de 12,5 milímetros y alrededor de
25,4 milímetros, y más preferentemente de alrededor de 19
milímetros.
A la salida del fundidor, la banda fundida se
somete a continuación a laminación en caliente en una prensa
caliente. Una prensa caliente incluye uno o más pares de rodillos
giratorios en posiciones opuestas, que tienen un espacio entre ellos
que reduce el espesor de la banda según pasa a través del espacio.
La banda fundida entra, con preferencia, en la prensa caliente a una
temperatura comprendida en la gama de alrededor de 454,44ºC a
alrededor de 565,56ºC. De acuerdo con el procedimiento de la
presente invención, la prensa caliente reduce, con preferencia, el
espesor de la banda al menos en alrededor del 70 por ciento, y más
preferiblemente en alrededor del 80 por ciento. En una realización
preferida, la prensa caliente incluye 2 pares de rodillos calientes,
y la reducción porcentual en la prensa caliente se optimiza. La
banda laminada en caliente, sale con preferencia de la prensa
caliente a un temperatura comprendida en la gama de alrededor de
260ºC a alrededor de 398,89ºC. De acuerdo con la presente invención,
se ha encontrado que puede tener lugar una reducción relativamente
alta de calibre con cada pasada de los rodillos calientes, y por lo
tanto, el número de pares de rodillos puede ser reducido al
mínimo.
La banda laminada caliente se templa
opcionalmente para retirar cualquier trabajo en frío residual
resultante de la operación de prensado en caliente, y para reducir
el pestañado. Con preferencia, la banda laminada caliente se templa
en una etapa de templado de prensa caliente, a una temperatura
mínima de alrededor de 371,11ºC, y más preferiblemente, como mínimo
al menos alrededor de 426,67ºC, y con preferencia, a una temperatura
máxima de, a lo sumo, alrededor de 482,22ºC, y más preferiblemente,
una temperatura máxima de, a lo sumo, alrededor de 454,44ºC. De
acuerdo con una realización, una temperatura preferida para el
temple es de alrededor de 440,56ºC. La banda de metal completa debe
estar, con preferencia, a la temperatura de temple durante al menos
0,5 horas, más preferiblemente durante al menos alrededor de 1 hora,
y más preferiblemente al menos alrededor de 2 horas. La cantidad de
tiempo que la banda metálica, en su totalidad, debe estar a la
temperatura de temple, debe ser con preferencia, como máximo,
alrededor de 5 horas, más preferiblemente un máximo de, a lo sumo, 4
horas. En una realización preferida, el tiempo de temple es de
alrededor de 3 horas. Por ejemplo, la banda puede ser arrollada,
colocada en un horno de temple, y mantenida a la temperatura de
temple deseada durante un período de alrededor de 2 a alrededor de 4
horas. Esta cantidad de tiempo asegura que las porciones interiores
de la banda arrollada, alcanzan la temperatura de temple deseada, y
son mantenidas a esa temperatura durante el período de tiempo
preferido. Se debe entender, de forma expresa, que los tiempos de
temple citados en lo que antecede, son los tiempos durante los que
se mantiene la totalidad de la banda metálica, a las temperaturas de
temple, y estos tiempos no incluyen el tiempo de elevación de la
temperatura hasta alcanzar la temperatura de temple, y el tiempo de
bajada de la temperatura después de la impregnación térmica. La
banda arrollada se enfría, con preferencia, prontamente, para
permitir su procesamiento posterior, pero no se templa rápidamente
para retener la estructura de solución tratada con calor.
Alternativamente, la banda laminada en caliente
no se somete a una etapa de temple por prensa caliente. En esta
realización alternativa, la banda laminada caliente se deja enfriar,
y se somete posteriormente a una laminación en frío, sin ningún
tratamiento térmico intermedio. Se debe entender expresamente que la
banda laminada en caliente no se somete a homogeneización por
impregnación térmica, ni se somete a tratamiento de solución con
calor seguido de un templado rápido. La banda se enfría de la manera
que sea más conveniente.
Una vez que la hoja templada con prensa caliente
o laminada en caliente, se ha enfriado hasta la temperatura
ambiente, se lamina en frío, en una primera etapa de laminación en
frío, hasta un calibre intermedio. La laminación en frío hasta el
calibre intermedio, incluye la etapa de hacer pasar la hoja entre
uno o más pares de rodillos fríos giratorios (con preferencia, 1 a 3
pares de rodillos fríos), para reducir el espesor de la banda en
alrededor de un 35 por ciento a alrededor de un 60 por ciento por
pasada, a través de cada par de rodillos, más preferiblemente desde
alrededor de un 45 por ciento hasta alrededor de un 55 por ciento
por pasada. La reducción total de espesor va, con preferencia, desde
alrededor del 45 hasta alrededor del 85 por ciento. De acuerdo con
el proceso de la presente invención, se ha encontrado que se puede
alcanzar una reducción relativamente grande del calibre de la hoja
de aluminio, en comparación con la base de lata conformada en
continuo, disponible comercialmente. De esta manera, es posible
reducir el número de pasadas requeridas por la prensa fría.
Cuando se alcanza el calibre de temple intermedio
deseado, a continuación de la primera etapa de laminación en frío,
la hoja se templa con prensa fría intermedia, para reducir el
trabajo en frío residual y rebajar el pestañado. La hoja se templa
en prensa intermedia fría a una temperatura de al menos alrededor de
315,56ºC, más preferiblemente a una temperatura mínima de al menos
alrededor de 343,33ºC, y a una temperatura máxima de no más de
alrededor de 398,89ºC. De acuerdo con una realización, una
temperatura de temple preferida es de alrededor de 373,89ºC. El
tiempo de temple es, como mínimo, de al menos alrededor de 0,5
horas, y más preferiblemente es como mínimo de al menos alrededor de
2 horas. De acuerdo con una realización de la presente invención, la
etapa intermedia de temple con prensa fría, puede incluir un
templado continuo, con preferencia a una temperatura comprendida
desde alrededor de 426,76ºC hasta alrededor de 565,56ºC, y más
preferiblemente a una temperatura de alrededor de 482,22ºC. Se ha
encontrado inesperadamente que estas temperaturas de temple de
prensa fría, conducen a propiedades ventajosas.
Una vez que la hoja laminada en frío y templada
con prensa fría intermedia, se ha enfriado hasta la temperatura
ambiente, se hace uso de una etapa final de laminación en frío, para
impartir las propiedades finales a la hoja. El porcentaje preferido
de trabajo en frío final, es aquel punto en que se obtiene un
equilibrio entre la resistencia última a la tensión, y el pestañado.
El punto puede ser determinado para una composición de aleación
particular explorando los valores de resistencia última a la tensión
y de pestañado, frente al porcentaje de trabajo en frío. Una vez que
se ha determinado este porcentaje preferido de trabajo en frío, para
la etapa final de laminación en frío, se puede determinar el calibre
de la hoja durante la etapa de temple intermedia, y en consecuencia,
el porcentaje de trabajo en frío para la primera etapa de laminación
en frío, pudiendo ser optimizado el calibre de prensa caliente con
el fin de reducir al mínimo el número de pasadas.
En una realización preferida, la reducción hasta
el calibre final es de alrededor del 45 hasta alrededor del 80 por
ciento, con preferencia en una o dos pasadas, desde alrededor del 25
hasta alrededor del 65 por ciento por pasada, y más preferentemente
en una sola pasada de reducción del 60 por ciento. Cuando la hoja se
fabrica para cuerpos contenedores estirados y planchados, el calibre
final puede ir, por ejemplo, desde alrededor de 0,24384 mm hasta
alrededor de 0,381 mm.
Un aspecto importante de la presente invención,
consiste en que el producto de hoja de aluminio que se produce de
acuerdo con la presente invención, puede mantener unas propiedades
de conformabilidad y resistencia suficientes, mientras tiene un
calibre relativamente delgado. Esto es importante cuando el producto
de hoja de aluminio se utiliza para fabricar contenedores estirados
y planchados. La tendencia en la industria de fabricación de latas,
consiste en utilizar base de hoja de aluminio más delgada para la
producción de contenedores estirados y planchados, produciendo con
ello un contenedor que contiene menos aluminio y que tiene un coste
reducido. Sin embargo, para utilizar la base de hoja de aluminio de
calibre más delgado, la base de hoja de aluminio debe tener también
las características físicas necesarias, según se describe con mayor
detalle en lo que sigue. Sorprendentemente, se ha descubierto un
proceso de fundición en continuo, que cuando se utiliza con las
aleaciones de la presente invención, produce una base de hoja de
aluminio que cumple con los estándares de la industria.
Además, la hoja de aluminio debe tener una
elongación de al menos alrededor del 2 por ciento, y más
preferiblemente, de al menos alrededor del 3 por ciento, y más
preferiblemente, de al menos alrededor del 4 por ciento. Además, los
cuerpos contenedores fabricados a partir de la aleación de la
presente invención, tienen una resistencia de cúpula inversa mínima
de al menos alrededor de 6,07 x 10^{5} Pascal, y más
preferiblemente, al menos alrededor de 6,207 x 10^{5} Pascal con
los espesores comerciales normales.
La hoja de aleación de aluminio producida de
acuerdo con la realización preferida de la presente invención,
resulta útil en un número de aplicaciones que incluyen, aunque sin
limitarse a ellas, los cuerpos de contenedores estirados y
planchados. Cuando la hoja de aleación de aluminio ha de ser
configurada como cuerpos de contenedores estirados y planchados, la
hoja de aleación posee un límite elástico
post-horneado de al menos alrededor de 255 MPa, más
preferiblemente al menos de alrededor de 262 MPa, y más
preferiblemente al menos alrededor de 276 MPa. El límite elástico
post-horneado se refiere al límite elástico de la
hoja de aluminio después de haber sido sometida a una temperatura de
alrededor de 204,44ºC durante alrededor de 10 minutos. Este
tratamiento simula las condiciones experimentadas por un cuerpo
contenedor durante el procesamiento de
post-formación, tal como el lavado y secado de los
contenedores, y el secado de películas o pinturas aplicadas al
contenedor. Con preferencia, el límite elástico, una vez laminada,
es de al menos 262 MPa, y más preferiblemente de al menos 269 MPa, y
con preferencia no es mayor de alrededor de 303 MPa, y más
preferiblemente no es mayor de 296 MPa. La hoja de aluminio posee,
con preferencia, una resistencia última a la tensión, tras el
horneado, de al menos alrededor de 276 MPa, más preferiblemente de
al menos alrededor de 286 MPa, y más preferiblemente, de al menos
296 MPa. La resistencia última a la tensión, tras el horneado, es
con preferencia de al menos 283 MPa, y más preferiblemente de al
menos 290 MPa, y más preferiblemente de la menos 296 MPa, y con
preferencia, no es mayor de 317 MPa, y más preferiblemente, no es
mayor de 310 MPa, y más preferiblemente no es mayor de 307 MPa.
Para producir cuerpos de contenedores estirados y
planchados que sean aceptables, la hoja de aleación de aluminio debe
tener un bajo porcentaje de pestañado. Una medición típica para el
pestañado, es de 45º de pestañado, o 45º de textura de laminación.
Los cuarenta y cinco grados se refieren a la posición de la hoja de
aluminio que está a 45º en relación con la dirección de laminación.
El valor de 45º de pestañado se determina mediante la medición de la
altura de las crestas que se recogen en una copa, menos la altura de
los valles entre las crestas. La diferencia se divide por la altura
de cien veces los valles para convertirla en un porcentaje.
La hoja de aleación de aluminio de acuerdo con la
presente invención, ha demostrado un pestañado de menos de alrededor
del 2 por ciento, y más preferiblemente de menos de alrededor del
1,8 por ciento. De manera importante, el producto de hoja de
aleación de aluminio fabricado de acuerdo con la presente invención,
debe ser capaz de producir contenedores estirados y planchados que
sean comercialmente aceptables. Por lo tanto, cuando el producto de
hoja de aleación de aluminio se convierte en cuerpos contenedores,
el pestañado debe ser tal que los cuerpos puedan ser transportados
sobre el equipo de transporte, y el pestañado no debe ser tan grande
como para impedir una manipulación y desbarbado aceptables de los
cuerpos contenedores.
Con el fin de ilustrar las ventajas de la
presente invención, se conformaron en hojas un número de aleaciones
de aluminio.
Cuatro ejemplos que comparan las aleaciones AA
3004/3104 con las aleaciones de la presente invención, han sido
ilustrados en la Tabla I.
Ejemplo | Composición (% en peso) | Temperatura de | Temperatura de | Trabajo en | |||
temple en prensa | temple en prensa | frío | |||||
caliente | fría | secundario | |||||
Mg | Mn | Cu | Fe | ||||
1 (Comparativo) | 1,21 | 0,84 | 0,22 | 0,44 | 440,55ºC | 373,89ºC | 75% |
2 (Comparativo) | 1,28 | 0,96 | 0,21 | 0,41 | 440,55ºC | 373,89ºC | 75% |
3 (Comparativo) | 1,22 | 0,83 | 0,42 | 0,35 | 440,55ºC | 373,89ºC | 64% |
4 (Comparativo) | 1,31 | 0,99 | 0,41 | 0,34 | 440,55ºC | 373,89ºC | 61% |
En cada ejemplo, el contenido de silicio estuvo
entre 0,18 y 0,22, y el resto de la composición fue aluminio. Cada
aleación fue fundida en continuo en un fundidor de bloque, y fue
laminada a continuación en caliente, continuadamente. Los templados
en prensa caliente y en prensa intermedia en frío, se realizaron,
cada uno de ellos, durante alrededor de 3 horas. Tras el templado en
prensa caliente, las hojas fueron laminadas en frío para reducir su
espesor entre alrededor del 45 y del 70 por ciento, en una o más
pasadas. Tras esta laminación en frío, las hojas fueron templadas
con prensa fría intermedia, a la temperatura indicada.
A continuación, las hojas fueron laminadas en
frío, hasta reducir su espesor en el porcentaje indicado. La Tabla
II ilustra los resultados de las prueba sobre las hojas
procesadas.
Ejemplo | Según se ha Laminado | Post-Horneado | |||||
UTS | YS | Elongación | Pestañado | UTS | YS | Elongación | |
1 (Comparativo) | 41,3 | 39,3 | 3,2% | 2,2% | 40,0 | 35,2 | 4,8% |
2 (Comparativo) | 43,2 | 40,4 | 3,1% | 2,2% | 40,7 | 36,0 | 4,3% |
3 (Comparativo) | 42,4 | 39,4 | 3,2% | 1,4% | 42,3 | 37,1 | 5,1% |
4 (Comparativo) | 43,1 | 40,1 | 3,2% | 1,2% | 43,3 | 37,8 | 5,3% |
\vskip1.000000\baselineskip
La resistencia última a la tensión (UTS), el
límite elástico (YS), la elongación, y el pestañado, fueron medidos,
cada uno de ellos, cuando la lámina estaba en la condición de
laminado. La UTS, el YS y la elongación, fueron medidas después de
un tratamiento de horneado que consistió en el calentamiento de la
hoja de aleación a alrededor de 204,44ºC, durante alrededor de 10
minutos.
Los ejemplos Comparativos 1 y 2, ilustran que,
cuando se fabrican con la utilización de un fundidor continuo, una
composición de aleación AA 3004/3104 es demasiado débil para
aplicaciones de fabricación de latas. Con el fin de conseguir
resistencias similares según se ha laminado, la aleación 3004/3104
requiere más trabajo en frío, y por lo tanto, tiene un pestañado más
alto. Además, la aleación 3004/3104 tiene una gran caída del límite
elástico tras el tratamiento de horneado, lo que puede dar como
resultado una baja resistencia inversa de cúpula para los
contenedores.
Los Ejemplos 3 y 4 ilustran composiciones de
aleación. Las hojas tienen una caída significativamente más baja del
límite elástico, debido al horneado, y por lo tanto, mantuvieron la
resistencia adecuada para aplicaciones de fabricación de latas.
Además, estas hojas de aleación mantuvieron un bajo pestañado. Estos
ejemplos ponen de manifiesto que las aleaciones AA3004/3104 que son
procesadas en un procesador continuo, son demasiado débiles para su
uso en contenedores, en particular para bebidas carbonadas. Sin
embargo, cuando se incrementa el nivel de cobre de acuerdo con la
presente invención, la hoja tiene resistencia suficiente para la
formación de latas.
Se prepararon un número de ejemplos comparativos
para demostrar el efecto del incremento de la temperatura de
tratamiento térmico, tal como las temperaturas que enseña la técnica
anterior. Estos ejemplos se han ilustrado en la Tabla III.
Ejemplo | Composición | Temple en prensa caliente | Resultado | |||
Mg | Mn | Cu | Fe | |||
5 | 1,28 | 0,98 | 0,42 | 0,35 | 537,78ºC | Incapaz de desenrollar |
3 horas | arrollamientos | |||||
6 | 1,28 | 0,98 | 0,42 | 0,35 | 510ºC | Incapaz de desenrollar |
3 horas | arrollamientos | |||||
7 | 1,28 | 0,98 | 0,42 | 0,35 | 496,11ºC | Incapaz de desenrollar 4 de 5 |
10 horas | arrollamientos |
\vskip1.000000\baselineskip
Según se ha ilustrado en la Tabla III, las
temperaturas de templado a 496,11ºC o mayores, dieron como resultado
arrollamientos soldados que no pudieron ser desenrollados para su
posterior procesamiento. Como resultado, tales temperaturas no son,
claramente, útiles para las hojas de aleación conforme a la presente
invención.
la Tabla IV ilustra el efecto de incrementar el
contenido de hierro de acuerdo con la presente invención.
Ejemplo | Composición (% en peso) | Temperatura de Templado | Temperatura de Templado | |||
en Prensa Caliente | en Prensa Fría Intermedia | |||||
Mg | Mn | Cu | Fe | |||
8* | 1,22 | 0,83 | 0,42 | 0,38 | 440,56ºC | 373,89ºC |
9* | 1,31 | 0,94 | 0,42 | 0,36 | 440,56ºC | 373,89ºC |
10 | 1,37 | 1,12 | 0,42 | 0,55 | 440,56ºC | 373,89ºC |
* Comparativo |
En cada ejemplo, además de los elementos
relacionados, el contenido de silicio estuvo entre 0,18 y 0,23, y el
resto fue esencialmente aluminio. Cada aleación fue fundida en
fundidor de bloque, y fue laminada a continuación en caliente,
continuadamente. El temple en prensa caliente, en todos los casos,
se realizó durante alrededor de 3 horas. Tras el temple en prensa
caliente, las hojas fueron laminadas en frío para reducir el espesor
desde alrededor del 45 hasta el 70 por ciento, en una o más pasadas.
Tras esta laminación en frío, las hojas fueron templadas en prensa
fría intermedia durante alrededor de 3 horas, a las temperaturas
indicadas, y después fueron laminadas en frío.
La Tabla V ilustra los resultados de comprobación
de las hojas de aleación de aluminio que anteceden.
Ejemplo | UTS (MPa) | YS (MPa) | Elongación % | Pestañado % | Resultado |
8* | 292 | 255 | 5,0 | 1,5 | Excelente para latas de 141,75 g |
9* | 298 | 263 | 4,8 | 1,6 | Fabricadas latas de 340,2 g |
10 | 298 | 261 | 5,2 | 1,7 | Excelente para latas de 340,2 g |
* Comparativo |
La resistencia última a la tensión (UTS), el
límite elástico (YS) y la elongación, fueron medidos tras un
tratamiento de horneado que consistió en el calentamiento de la
aleación hasta alrededor de 204,44ºC, durante alrededor de 10
minutos.
El Ejemplo 8 ilustra una aleación y un proceso
para la fabricación de un producto de hoja que es suficiente para
cuerpos de latas de 155,93 g. Incrementando el contenido de cobre y
manteniendo una temperatura de templado en prensa fría adecuada, la
hoja se reveló como excelente para la producción comercial de
cuerpos de contenedor de 155,93 g. Sin embargo, la hoja no tuvo
conformabilidad suficiente para la producción comercial de cuerpos
de contenedor de 340,2 g. Aunque la hoja tuvo resistencia suficiente
y los cuerpos de contenedor de 340,2 g fueron fabricados, fueron
rechazados un número comercialmente inaceptable de cuerpos de
contenedor de 340,2 g cuando se produjeron en dos líneas de latas
comerciales.
El Ejemplo 9 es similar al Ejemplo 8, con el
magnesio y el manganeso incrementados; la hoja resultó también útil
para cuerpos de contenedor de 155,93 g, y se produjeron algunos
cuerpos de contenedor de 340,2 g que tuvieron una resistencia
aceptable. Sin embargo, los cuerpos de contenedor de 340,2 g,
tuvieron también un número de objeciones comercialmente
inaceptables.
El Ejemplo 10 ilustra que, con el incremento del
contenido de hierro de acuerdo con la presente invención, el
problema puede ser solventado. En el Ejemplo 10, el material de hoja
tuvo un tamaño de grano fino excelente, y fue utilizado para
producir cuerpos de contenedor de 340,2 g en dos líneas de
contenedores comerciales, con una proporción de objeciones
comercialmente aceptable.
Claims (30)
1. Un método para la fabricación de un producto
de hoja de aluminio, que comprende las etapas de:
(a) formar una fusión de aleación de aluminio,
que comprende:
- (i)
- del 0,7 al 1,3 por ciento, en peso, de manganeso,
- (ii)
- del 1,0 al 1,5 por ciento, en peso, de magnesio,
- (iii)
- del 0,3 al 0,6 por ciento, en peso, de cobre,
- (iv)
- hasta el 0,5 por ciento, en peso, de silicio, y
- (v)
- del 0,3 al 0,7 por ciento, en peso, de hierro, siendo el resto aluminio e impurezas;
(b) fundir en continuo la citada fusión de
aleación para formar una banda fundida;
(c) laminar en caliente dicha banda fundida, para
reducir el espesor de la citada banda fundida, y formar una banda
laminada en caliente, en el que dicha etapa de laminar en caliente
dicha banda fundida tiene lugar secuencialmente después de dicha
etapa de fundir en continuo sin ninguna etapa intermedia de
tratamiento de calor;
(d) laminar en frío dicha banda laminada en
caliente, para formar una banda laminada en frío, en la que el
espesor de dicha banda laminada en caliente se reduce en un 35 a 60
por ciento por pasada;
(e) templar dicha banda laminada en frío, a
315,56 - 398,89ºC, durante un tiempo de al menos 0,5 horas, para
formar una banda templada en prensa fría intermedia; y
(f) laminar después en frío la citada banda
templada en prensa fría intermedia, para reducir el espesor de la
banda, y formar una base de banda de aleación de aluminio.
2. Un método según se expone en la reivindicación
1, en el que dicha fusión de aleación de aluminio comprende de 0,35
a 0,5 por ciento, en peso, de cobre.
3. Un método según se expone en la reivindicación
1, en el que dicha etapa de laminación en caliente reduce el calibre
de dicha banda fundida en al menos el 70 por ciento.
4. Un método según se expone en la reivindicación
1, en el que dicho método comprende, inmediatamente después de la
citada etapa de laminación en caliente, la etapa de templar dicha
banda laminada en caliente, durante al menos 0,5 horas, a una
temperatura de 371,11ºC a 482,22ºC, para formar una banda templada
en prensa caliente.
5. Un método según se expone en la reivindicación
4, en el que la etapa de templar dicha banda laminada en caliente
comprende calentar dicha banda laminada en caliente, hasta una
temperatura de 426,67ºC a 454,44ºC.
6. Un método según se expone en cualquiera de las
reivindicaciones 4 ó 5, en el que dicha etapa de templar la citada
banda laminada en caliente, comprende templar dicha banda laminada
en caliente entre 1 y 5 horas.
7. Un método según se expone en las
reivindicaciones 4, 5 ó 6, en el que el enfriamiento de la citada
banda a partir de la etapa de temple en prensa caliente, se realiza
durante al menos 0,5 horas.
8. Un método según se expone en la reivindicación
1, en el que dicho método comprende, inmediatamente después de la
citada etapa de laminación en caliente, la etapa de enfriar dicha
banda laminada caliente.
9. Un método según se expone en la reivindicación
1, en el que dicha etapa de templar la citada banda laminada fría,
comprende templar dicha banda arrollada en frío durante 3 horas.
10. Un método según se expone en la
reivindicación 1, en el que dicha base de banda de aleación de
aluminio posee una elongación de al menos el 2 por ciento.
11. Un método según se expone en la
reivindicación 1, en el que dicha etapa de laminación adicional en
frío de la citada banda templada en prensa fría, comprende la
laminación en frío de la citada banda templada en prensa fría, con
el fin de reducir el espesor de dicha banda templada en prensa fría
en un 45 a 80 por ciento.
12. Un método según se expone en la
reivindicación 1, en el que dicha fusión de aleación de aluminio
comprende al menos el 95 por ciento de desechos.
\newpage
13. Un método según se expone en la
reivindicación 1, en el que dicho nivel de hierro se elige para
cambiar la microestructura, dando como resultado un material de
grano fino.
14. Un método según se expone en una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende además la etapa de
conformar dicha base de banda de aluminio en contendores estirados y
planchados.
15. Un método para la fabricación de una base de
banda de aleación de aluminio de acuerdo con la reivindicación 1,
que consiste esencialmente en las etapas de:
(a) formar una fusión de aleación de aluminio,
derivada de al menos el 75 por ciento en peso de desechos, que
comprende;
- (i)
- del 0,7 al 1,3 por ciento, en peso, de manganeso,
- (ii)
- del 1,0 al 1,5 por ciento, en peso, de magnesio,
- (iii)
- del 0,35 al 0,5 por ciento, en peso, de cobre,
- (iv)
- del 0,13 al 0,25 por ciento, en peso, de silicio, y
- (v)
- del 0,4 al 0,65 por ciento, en peso, de hierro, siendo el resto aluminio e impurezas,
(b) fundir en continuo la citada fusión de
aleación, para formar una banda fundida;
(c) laminar en caliente la citada banda fundida,
con el fin de reducir el espesor de dicha banda fundida en al menos
el 70 por ciento, para formar una banda laminada en caliente, en el
que dicha etapa de laminar en caliente dicha banda fundida tiene
lugar secuencialmente después de dicha etapa de fundir en continuo
sin ninguna etapa intermedia de tratamiento de calor;
(d) templar dicha banda laminada en caliente,
durante al menos 0,5 horas, a una temperatura de 371,11ºC a
482,22ºC, para formar una banda templada en prensa caliente;
(e) enfriar la citada banda templada en prensa
caliente, durante al menos 0,5 horas;
(f) laminar en frío dicha banda templada en
prensa caliente, para formar una banda laminada en frío, en la que
el espesor de dicha banda templada en prensa caliente se reduce del
35% al 60% por pasada;
(g) templar la citada banda laminada en frío,
para formar una banda templada en prensa fría, mediante templado por
lotes a una temperatura de 343,33ºC a 398,89ºC; y
(h) laminar además en frío la citada banda
templada en prensa fría, para reducir el espesor de la banda y
formar una base de banda de aleación de aluminio.
16. Una base de banda de aleación de aluminio,
susceptible de ser obtenida con el método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, teniendo la citada base de banda de
aleación de aluminio un límite elástico de
post-horneado de al menos 255 MPa, un pestañado de
menos del 2 por ciento y una elongación mayor que el 2,0 por
ciento.
17. Una base de banda de aleación de aluminio de
acuerdo con la reivindicación 16, en la que dicha fusión de aleación
de aluminio comprende:
- (i)
- del 0,7 al 1,3 por ciento, en peso, de manganeso,
- (ii)
- del 1,0 al 1,5 por ciento, en peso, de magnesio,
- (iii)
- del 0,38 al 0,45 por ciento, en peso, de cobre,
- (iv)
- del 0,50 al 0,60 por ciento, en peso, de hierro, y
- (v)
- del 0,13 al 0,25 por ciento, en peso, de silicio, siendo el resto aluminio e impurezas.
18. La base de banda de aleación de aluminio
según se reivindica en la reivindicación 17, que comprende del 0,75
al 1,2 por ciento, en peso, de manganeso.
19. La base de banda de aleación de aluminio
según se reivindica en la reivindicación 17 que comprende del 0,80
al 1,1 por ciento, en peso, de manganeso.
20. La base de banda de aleación de aluminio de
acuerdo con la reivindicación 17, que comprende del 1,15 al 1,45 por
ciento, en peso, de magnesio.
21. La base de banda de aleación de aluminio de
acuerdo con la reivindicación 17, que comprende del 1,2 al 1,4 por
ciento, en peso, de magnesio.
22. La base de banda de aleación de aluminio de
acuerdo con la reivindicación 17, en la que dicha base de banda
tiene un límite elástico de post-horneado de al
menos 262 MPa.
23. La base de banda de aleación de aluminio de
acuerdo con la reivindicación 17, en la que dicha base de banda
tiene un límite elástico de post-horneado de al
menos 276 MPa.
24. La base de banda de aleación de aluminio de
acuerdo con la reivindicación 17, en la que dicha base de banda
tiene una resistencia última a la tensión de
post-horneado, de al menos 276 MPa.
25. La base de banda de aleación de aluminio de
acuerdo con la reivindicación 17, en la que dicha base de banda
tiene una resistencia última a la tensión de
post-horneado, de al menos 286 MPa.
26. La base de banda de aleación de aluminio de
acuerdo con la reivindicación 17, en la que dicha base de banda
tiene una resistencia última a la tensión de
post-horneado, de al menos 296 MPa.
27. La base de banda de aleación de aluminio de
acuerdo con la reivindicación 17, en la que dicha base de banda
posee un pestañado de menos del 1,8 por ciento.
28. La base de banda de aleación de aluminio de
acuerdo con la reivindicación 17, en la que dicha base de banda
tiene una elongación mayor del 3,0 por ciento.
29. La base de banda de aleación de aluminio de
acuerdo con la reivindicación 17, en la que dicha base de banda
tiene una elongación mayor del 4,0 por ciento.
30. La base de banda de aleación de aluminio de
acuerdo con la reivindicación 17, en la que dicha base de banda está
capacitada para ser realizada en forma de contenedor estirado y
planchado, que tiene un espesor medio de 0,24384 mm a 0,381 mm, y
una resistencia mínima de cúpula inversa de 6,207 x 10^{5}
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