ES2963289T3

ES2963289T3 - Método de fabricación de láminas para latas de aluminio

Info

Publication number: ES2963289T3
Application number: ES21708225T
Authority: ES
Inventors: Ioannis Tsiros; Dionysios Spathis; Michael Stassinopoulos; Andreas Mavroudis
Original assignee: Hellenic Res Centre For Metals S A
Current assignee: Hellenic Res Centre For Metals S A
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2021-03-01
Publication date: 2024-03-26
Anticipated expiration: 2041-03-01
Also published as: JP2023516369A; MX2022010759A; HRP20231234T1; ZA202209615B; RS64660B1; AU2021232470A1; CN115151675A; PL3956489T3; KR20220146620A; CA3172760A1; EP3956489A1; US20230083429A1; EP3875629A1; HUE063989T2; SI3956489T1; EP3956489B1; BR112022017624A2; PT3956489T; WO2021175761A1

Abstract

Un método para producir láminas de latas de aluminio comprende las siguientes etapas: proporcionar un cuerpo hecho de una aleación de aluminio tipo AA3004, AA3104 u otra aleación de aluminio adecuada para fabricar láminas de latas de aluminio; calentar el cuerpo hasta una temperatura de homogeneización; laminar en caliente dicho cuerpo en un laminador en caliente para producir una lámina laminada en caliente, saliendo dicha lámina laminada en caliente del laminador en caliente a una temperatura de salida de laminación en caliente con un calibre de salida del laminador en caliente, en donde la temperatura de salida de laminación en caliente se selecciona para evitar sustancialmente la recristalización de la chapa laminada en caliente; laminar en frío la lámina laminada en caliente en un laminador en frío para aplicar una reducción en frío para producir una lámina laminada en frío con un calibre de salida del laminador en frío más pequeño que el calibre de salida del laminador en caliente; recocer la lámina laminada en frío en un rango de temperatura intermedio seleccionado para permitir la recristalización de la lámina laminada en frío para obtener una lámina recocida recristalizada; laminar en frío la lámina recocida recristalizada para aplicar una reducción en frío para producir una lámina laminada en frío con un calibre final. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método de fabricación de láminas para latas de aluminio

Campo técnico y estado de la técnica

[0001] La presente invención se refiere a un método para producir láminas para latas de aluminio.

[0002] Cuando la lámina para latas de aluminio se constituye en artículos en forma de copa, en cierta medida se produce normalmente un fenómeno conocido como "formación de orejas". La formación de orejas se puede observar como una apariencia ondulada alrededor del borde superior de la copa formada. Las porciones protuberantes en forma de onda, también conocidas como "orejas", se forman durante el proceso de embutición profunda en la fabricación de la copa y representan una característica no deseada del artículo. En la materia prima de cuerpo de lata de aluminio (CBS), la copa se plancha posteriormente en anillos múltiples que pueden acentuar las orejas onduladas. La formación elevada de orejas puede crear problemas de transporte de la copa, así como un recorte insuficiente después del planchado, orejas cortadas y atascos en la recortadora. Estos artefactos no son deseables en la fabricación de latas de aluminio. De este modo, se desea minimizar la formación de orejas para evitar estos problemas y para aumentar la calidad de la copa.

[0003] Se sabe que las materias primas para el cuerpo de lata tales como AA3004, AA3104 u otras aleaciones de aluminio se adecúan básicamente para la fabricación de láminas para latas de aluminio con características de baja formación de orejas siempre que se pueda establecer un proceso de fabricación adecuado.

[0004] Hay un proceso bien conocido establecido en la industria del aluminio para producir tiras de aluminio adecuadas para mercancías de cuerpo de lata. Este proceso incluye el laminado en caliente de un lingote de aluminio a través de un laminador desbastador y luego a través de un laminador en caliente de múltiples soportes, generalmente saliendo a una temperatura alta para garantizar que el material esté completamente recristalizado obtenido a través de un proceso de autorrecocido. Este conocido método produce un producto final con baja formación de orejas y características mecánicas deseables. No obstante, la instalación y operación de un laminador continuo en caliente de este tipo requiere una inversión de capital significativa.

[0005] En el pasado, ya se han propuesto modificaciones con el fin de producir láminas para latas con características de formación de orejas comercialmente aceptables a partir de un laminador reversible de un solo soporte (ver, por ejemplo, las patentes EE. UU. 5.362.340 y EE. UU. 5.362.341). Según el método de EE. UU.

5.362.340, se proporciona un lingote de aleación de aluminio y se calienta a una temperatura entre aproximadamente 527 °C y 571 °C. Después, el lingote se lamina en caliente en un laminador reversible de un solo soporte para producir una lámina de calibre intermedio. La lámina de calibre intermedio, que está autorrecocida o recocida por lotes, se lamina luego en frío para producir una lámina para latas de aluminio de calibre final que tiene características de bajo desgaste. La homogeneización de temperatura relativamente baja (527 °C a 571 °C) se aplica para evitar recristalización descontrolada durante el laminado en caliente en el laminador reversible de un solo soporte.

[0006] La solicitud de patente EE. UU. 2002/0062889 A1 divulga un proceso y una instalación para producir tiras de aluminio laminado en caliente para fabricación de latas. La instalación incluye una etapa de desbaste inverso para el material de alimentación, que se utiliza en caliente, e inmediatamente después del laminado final de la tira, al que sigue un tratamiento térmico de la tira enrollada en bobinas. Durante los últimos pasos de laminado de acabado, se suprime la recristalización en el material laminado mediante la gestión controlada de la temperatura de la tira caliente. En la realización, la temperatura se mantiene en el rango de temperatura no crítico de 260 °C a 280 °C para evitar la recristalización. La recristalización solo se produce fuera del tren de laminado. Para ello, el material laminado en caliente se transfiere a un horno continuo inmediatamente después del laminado final. La transferencia directa aporta la ventaja de que un horno usado para la recristalización solo tiene que aplicar una diferencia de temperatura relativamente pequeña (por ejemplo, aproximadamente 40 °C -60 °C) entre la temperatura de laminado y la temperatura de recristalización, y así logra un equilibrio energético favorable.

[0007] La solicitud de patente internacional publicada como WO 2015/140833 A1 describe láminas de aleación de aluminio que tienen una tasa de desgaste baja adecuadas para fabricar cuerpos de latas de aluminio. Las aleaciones mencionadas para este fin incluyen aleaciones tipo A3004 y A3104. Un proceso preferido incluye los pasos de fundir el lingote, homogeneizar el lingote, laminado en caliente, laminado en frío primario, recocido intermedio y laminado en frío secundario. El paso de laminado en caliente se divide en dos pasos separados, a saber, "paso de laminado de desbaste en caliente" y "paso de laminado de acabado en caliente". En el paso de laminado de acabado en caliente, la temperatura final está preferiblemente entre 330 °C y 380 °C. Se observa que la fuerza impulsora de la recristalización es insuficiente si la temperatura final es inferior a 330 °C.

[0008] La solicitud de patente internacional publicada como WO 2018/034960 A1 divulga láminas de aleación de aluminio anodizado y, en particular, láminas de aleación de aluminio anodizado de color gris oscuro. Se describen métodos ejemplares de preparación de una lámina de aluminio que comprende dispersoides. En algunos ejemplos, el método comprende fundir una aleación de aluminio para formar un lingote; homogeneizar el lingote para formar un lingote homogeneizado; laminar en caliente el lingote homogeneizado para producir un producto intermedio laminado en caliente; laminar en frío el producto intermedio laminado en caliente para producir un producto intermedio laminado en frío; interrecocido el producto intermedio laminado en frío para producir un producto interrecocido; laminar en frío el producto interrecocido para producir una lámina laminada en frío; y recocer la lámina laminada en frío para formar una lámina recocida que comprende dispersoides, donde la aleación es una aleación de las series 2xxx, 3xxx, 5xxx o 7xxx. No se divulgan procesos de producción de láminas para latas de aluminio.

[0009] El documento WO 2016/115120 A1 correspondiente al EP 3245309 A1 divulga procesos novedosos para aumentar la productividad en una línea continua de recocido y tratamiento térmico en solución para productos de láminas de aluminio para automóviles tratables térmicamente con altas resistencias a la cocción T4 y pospintado y una ondulación reducida. Como un ejemplo no limitante, los procesos descritos se pueden usar en la industria de la automoción. Las aleaciones y procesos tratables térmicamente descritos también se pueden aplicar a las industrias marina, aeroespacial y de transporte.

[0010] El documento CN 106676440 A divulga una tecnología de tratamiento térmico de proceso de aleación de aluminio duro para oxidación anódica. La tecnología de tratamiento térmico del proceso comprende los siguientes pasos: realizar un tratamiento de homogeneización en un lingote de aleación de aluminio duro para oxidación anódica a una temperatura de 490 °C; llevar a cabo el laminado en caliente: después de finalizar el tratamiento de homogeneización, comenzar el laminado a una temperatura de 440-460 °C y controlar la temperatura de laminado final para que sea de 250-270 °C; realizar un tratamiento de envejecimiento natural: reposar de manera natura durante 48 horas después de finalizar el laminado en caliente; y después de terminar el tratamiento de envejecimiento natural, realizar el laminado en frío, la limpieza y el recocido, donde la temperatura de recocido es 320°C. El proceso puede cumplir con los requisitos del tratamiento de oxidación anódica de diversos productos, y si la tecnología se utiliza para tratar la aleación de aluminio común 1.090, se puede lograr una alta capacidad de conformado y un alto brillo que son iguales a los de productos similares foráneos que utilizan aluminio de alta pureza industrial como material base.

Resumen de la invención

[0011] Un objetivo de la invención es proporcionar un método para producir láminas para latas de aluminio adecuadas para fabricar latas de aluminio, en el que la lámina de aluminio exhibe características favorables de formación de orejas después de una etapa de embutición profunda y además permite producir latas estables con un espesor de pared delgado.

[0012] Este objetivo se resuelve mediante un método que comprende las características según la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.

[0013] Según el método para producir láminas para latas de aluminio, se proporciona un cuerpo (también denominado lingote) hecho de una aleación de aluminio. La aleación de aluminio se selecciona de modo que sea adecuada para fabricar láminas para latas de aluminio. Específicamente, la aleación de aluminio es de tipo AA3004, AA3104 u otra aleación de aluminio adecuada para fabricar láminas para latas de aluminio, por ejemplo, la aleación AA3204.

[0014] Los requisitos típicos para aleaciones de aluminio adecuadas para fabricar láminas para latas de aluminio se describen, por ejemplo, en el artículo "AlMn1Mg1 for Beverage Cans" de J. Hirsch en: "Virtual Fabrication of Aluminium Products" Wiley-VCH 2006 (ISBN: 3-527-31363-X), capítulo I-4. En general, el material debe proporcionar una combinación óptima de fuerza y suficientes propiedades de conformación. En el caso del aluminio, la resistencia se logra mediante la combinación de la adición de una aleación adecuada para lograr el mejor endurecimiento en solución sólida (por ejemplo, mediante Mg y Mn) y predeformación (es decir, láminas altamente laminadas). Además, la resistencia debe permanecer suficientemente alta también después de los siguientes ciclos de cocción de pintura. Se logra una buena conformabilidad mediante una combinación óptima de adiciones de aleación para un buen endurecimiento por trabajo (Mg) con algunos efectos de fortalecimiento de partículas (Mn). Este último también mantiene una deformación homogénea e incluso proporciona un efecto de limpieza de las matrices, evitando la acumulación de óxido nocivo y el desgaste. Como consecuencia, las aleaciones de aluminio comunes utilizadas para la producción de cuerpos de latas son AlMg1Mn1 = EN-AW 3004 y AIMg1Mn1(Cu) = EN-AW 3104, que cumplen mejor los requisitos de resistencia y conformabilidad de las latas.

[0015] En el método reivindicado se utilizan aleaciones de aluminio que comprenden las siguientes composiciones químicas (todos los números son porcentaje en peso): un 0.05 - 0.60 % en peso de Si (silicio), preferiblemente un 0.15 - 0.5 % en peso de Si; un 0.10 - 0.80 % en peso de Fe (hierro), preferiblemente un 0.25 -0.70 % en peso de Fe; un 0.70 - 1.50 % en peso de Mn (manganeso), preferiblemente un 0.80 - 1.40 % en peso de Mn; un 0.80 - 1.50 % en peso de Mg (magnesio), preferiblemente un 0.90 - 1.30 % en peso de Mg; un 0.05 0.25%en peso de Cu (Cobre), preferiblemente un 0.10 - 0.25%en peso de Cu; hasta un 0.10%en peso de Ti (titanio); hasta un 0.25 % en peso de Zn (zinc); y hasta un 0.15 % en peso de impurezas, preferiblemente cada una de las impurezas con menos del 0.05 % en peso; siendo el resto Al (aluminio).

[0016] Por otra parte, muchas aleaciones de aluminio optimizadas para otros fines no se consideran adecuadas para fabricar láminas para latas de aluminio en el contexto de esta solicitud. Entre ellas se incluyen, por ejemplo, aleaciones de la serie 1XXX (esencialmente aluminio puro con un contenido mínimo de aluminio del 99 % en peso), aleaciones de la serie 2XXX aleadas con cobre como elemento de aleación básico y capaces de endurecerse por precipitación hasta alcanzar resistencias comparables a las del acero, aleaciones de la serie 4XXX aleadas con silicio como elemento de aleación básico, aleaciones de la serie 5XXX aleadas con magnesio como elemento de aleación básico para ofrecer una excelente resistencia a la corrosión, aleaciones de la serie 6XXX aleadas con magnesio y silicio como elementos de aleación básicos, aleaciones de la serie 7XXX aleadas con zinc como elemento de aleación básico y capaces de endurecerse por precipitación, o aleaciones de la serie 8XXX que se alean con otros elementos que no están incluidos en otras series, como las aleaciones de aluminio y litio.

[0017] En general, una persona experta en la técnica conoce las composiciones químicas de AA3004, AA3104, AA3204 u otras aleaciones de aluminio adecuadas para fabricar láminas para latas de aluminio, así como otras aleaciones de aluminio, y están disponibles, por ejemplo, en las hojas técnicas de la Asociación del Aluminio.

[0018] El cuerpo puede estar hecho de aluminio fundido, que posteriormente ha sido descascarado para obtener un cuerpo adecuado para un procesamiento adicional. El cuerpo se calienta hasta una temperatura de homogeneización. El fin principal de este paso de calentamiento es de homogeneizar el material. Las temperaturas de homogeneización pueden estar en el intervalo de aproximadamente 500 °C a aproximadamente 600 °C, dependiendo, por ejemplo, de la temperatura deseada para el siguiente paso del proceso. El cuerpo puede enfriarse hasta temperaturas adecuadas para el laminado en caliente.

[0019] En un paso siguiente, el cuerpo se lamina en un laminador en caliente para producir una lámina en caliente. La lámina en caliente que sale del laminador en caliente lo hace a una temperatura de salida de laminado en caliente. El paso de laminado en caliente produce una lámina en caliente que tiene un calibre de salida del laminado en caliente, que es el espesor de la lámina de aluminio laminada después del laminado en caliente. En el paso de laminado en caliente, el control de la temperatura se realiza de manera que la temperatura de salida de laminado en caliente se seleccione pare evitar sustancialmente la recristalización de la lámina laminada en caliente. En el contexto de esta solicitud, el término "recristalización" se refiere a un proceso mediante el cual los granos deformados en un cuerpo metálico se reemplazan por un nuevo conjunto de granos que están esencialmente libres de defectos y se nuclean y crecen hasta que los granos originales se han consumido por completo. La recristalización reduce la resistencia y dureza del material y al mismo tiempo aumenta la ductilidad. En el presente proceso, la temperatura de salida del laminado en caliente se selecciona de manera que la lámina que sale del laminador en caliente muestre una alta densidad de defectos, tales como dislocaciones, etc. y una resistencia y dureza relativamente altas, mientras que al mismo tiempo la ductilidad puede ser relativamente baja.

[0020] Como guía, la lámina sustancialmente no recristalizada después del laminado en caliente puede mostrar una resistencia a la tracción en el rango de 190 MPa a 240 MPa, por ejemplo, mientras que el mismo material mostraría valores de resistencia a la tracción significativamente más bajos en un estado recristalizado, por ejemplo, hasta alrededor de 150 MPa para el material completamente recristalizado. Los valores de dureza pueden determinarse mediante el ensayo de dureza Vickers y luego pueden expresarse como el número de pirámide de Vickers (HV) dado en MPa (o N/mm2). La dureza también se puede aproximar a partir de los valores de resistencia máxima a la tracción (UTS) mediante la conocida relación para aleaciones de aluminio UTS ~ 3*HV.

[0021] En un siguiente paso, la lámina laminada en caliente se lamina en frío en un laminador en frío. El propósito de este paso del proceso es lograr una reducción en frío, lo que significa que el calibre (o espesor) de la lámina se reduce aún más. La reducción en frío se realiza para producir una lámina laminada en frío que tiene un calibre de salida de laminado en frío que es más pequeño que el calibre de salida de laminado en caliente. El laminado en frío sigue al paso de laminado en caliente, después de que la lámina se haya enfriado a temperaturas de aproximadamente 100 °C o inferiores, p. ej., tales como 50 °C a 60 °C.

[0022] La lámina laminada en frío (que tiene el calibre de salida del laminado en frío) se transfiere luego a un horno para recocer la lámina laminada en frío en un rango de temperatura intermedio con temperaturas seleccionadas para permitir la recristalización de la lámina laminada en frío. El paso de recocido da como resultado una lámina recristalizada que tiene el calibre de salida del laminado en frío. La microestructura de la lámina recristalizada típicamente exhibe un nuevo conjunto de granos relativamente libres de defectos que reemplazan la microestructura defectuosa obtenida mediante laminado en frío. En algunas realizaciones, los valores de resistencia a la tracción pueden estar en el rango, por ejemplo, de 150 MPa a aproximadamente 200 MPa.

[0023] En un paso posterior, la lámina recristalizada se lamina en frío para aplicar una reducción en frío a fin de producir una lámina laminada en frío con un calibre final más pequeño que el calibre de salida del laminado en frío.

[0024] Al desarrollar un nuevo proceso, los inventores han identificado ciertas deficiencias de los métodos convencionales y ahora proponen una nueva forma de producir láminas para latas de aluminio de forma económica evitando las deficiencias de la técnica anterior. Por ejemplo, al estudiar el proceso descrito en el documento EE. UU. 5.362.340, se ha descubierto que el tratamiento de homogeneización a temperatura relativamente baja, en combinación con la composición química de la aleación de aluminio, podría producir una textura cúbica fuerte tras el recocido (ya sea autorrecocido o recocido por lotes en el calibre de salida del laminador en caliente), que, en algunos casos, el proceso de laminado en frío que sigue al recocido no puede equilibrar. Esto puede dar lugar a láminas de latas de aluminio con formación de orejas de 0°/90° o formación muy baja de orejas de 45°. Esta característica de formación de orejas puede producir, durante los procesos posteriores de estirado y planchado, latas con orejas pellizcadas a 0°/180° con respecto a la dirección de laminado, así como un mayor desgarro de latas y un bajo rendimiento en los fabricantes de latas.

[0025] Además, algunas limitaciones de los laminadores de un solo soporte reversibles pueden causar problemas en los procesos convencionales. El calibre de salida del laminado en caliente de un laminador reversible de un solo soporte normalmente puede variar hasta valores de aproximadamente 2.0 mm. Producir un calibre de salida más bajo a partir de un laminador reversible de un solo soporte es generalmente difícil y puede no ser factible debido a las dificultades para controlar la corona, la cuña y la planitud de la lámina. Por otro lado, la tendencia de los fabricantes de latas es reducir el espesor de la lámina para latas, tendencia también conocida como "down-gauging". Si se desea producir un producto final de menor espesor con propiedades de formación de orejas y resistencia similares en comparación con los espesores habituales hoy en día, se requiere mantener la misma reducción total en frío aplicada al material después del recocido intermedio con espesor de calibre en caliente (ya sea autorrecocido o recocido por lotes). Lograr este objetivo requeriría reducir el calibre de salida del laminador en caliente a valores significativamente inferiores a 2 mm. El nuevo proceso es capaz de evitar sustancialmente estos problemas identificados en los procesos convencionales.

[0026] El proceso según la formulación anterior de la invención introduce un paso de laminado en frío intercalado entre el paso de laminado en caliente anterior y el paso de recocido intermedio posterior. La nueva secuencia de pasos tiene al menos dos efectos significativos. Un primer efecto puede entenderse considerando el producto final, el otro efecto puede entenderse considerando el proceso termomecánico en sí.

[0027] Se ha descubierto que el producto final muestra generalmente valores de formación de orejas relativamente bajos. Las orejas resultantes son más pronunciadas a unos 45° (en relación con la dirección de laminado). Esta orientación de las orejas suele ser preferible desde el punto de vista del cliente final, es decir, desde el punto de vista del fabricante de latas. El nuevo método generalmente evita o reduce las orejas altas a 0°/90° que no son deseables desde el punto de vista del fabricante de latas y que muy probablemente se obtienen con el proceso descrito en la técnica anterior, por ejemplo, en el documento EE. UU. 5.362.340. Desde un punto de vista metalúrgico, se cree que la reducción en frío introducida después del laminado en caliente y realizada sobre un material que esencialmente no está recristalizado puede mejorar el mecanismo de nucleación estimulada por partículas (pSn ), que reduce la densidad de la textura cúbica que tendrá el material después del recocido intermedio. La textura cúbica inferior después del recocido dará como resultado una formación de orejas que tiende hacia 45° en lugar de 0/90° con respecto al producto final.

[0028] Respecto al segundo efecto (sobre la capacidad del proceso termomecánico), se observa que la resistencia final del material y la formación de orejas depende en gran medida de la cantidad de trabajo en frío después del recocido intermedio en el calibre caliente. Por ejemplo, si, en un proceso convencional actual, se produce un material con un calibre final de 0.26 mm, el recocido intermedio se puede realizar con un calibre de aproximadamente 2 mm. Por lo tanto, la reducción en frío total es aproximadamente del 87 %. Considere ahora un caso en el que el cliente final solicita un calibre final de 0.24 mm. Para producir la misma formación de orejas y las mismas propiedades sería necesario realizar el recocido intermedio a aproximadamente 1.85 mm. Este espesor relativamente pequeño a menudo no se puede lograr satisfactoriamente en un laminador reversible de un solo soporte debido a las limitaciones de planitud y rango de espesor. Estas limitaciones no existen en el nuevo método. La aplicación del nuevo método permite al productor producir material más grueso a partir del laminado en caliente (por ejemplo, aproximadamente 2.5 mm), realizar una ligera reducción en frío hasta el calibre de recocido intermedio requerido (1.85 mm en este ejemplo hipotético) y recocer la lámina en el recocido intermedio en este calibre para ablandar completamente el material antes de ser laminado en frío hasta el calibre final. En otras palabras: algunas limitaciones del uso de un laminador reversible de un solo soporte como laminador en caliente ya no limitan las capacidades del proceso general. Si se utiliza un laminador reversible de un solo soporte como laminador en caliente, el método también puede aumentar mucho la producción del laminador en caliente de un solo soporte, ya que produce un calibre más grueso.

[0029] Desde otro punto de vista, las ventajas del nuevo proceso resultan, al menos en parte, del hecho de que el laminado en frío se realiza en dos pasos separados, donde el primer paso de laminado en frío se realiza después del laminado en caliente y antes del recocido intermedio (sobre el material no recristalizado) y el segundo paso de laminado en frío se realiza después del recocido por recristalización (a temperatura intermedia) sobre un material que se recristaliza. Como consecuencia, se pueden obtener características de formación de orejas y resistencia preferibles, así como calibres finales pequeños, incluso cuando el laminado en caliente se realiza con un laminador reversible de un solo soporte.

[0030] Considerando las ventajas del proceso descrito anteriormente, en una realización preferida del proceso y la instalación se utiliza un laminador reversible de un solo soporte como laminador en caliente. Si bien se puede utilizar un laminador en tándem en lugar de un laminador reversible de un solo soporte para realizar el paso de laminado en caliente, el uso de un laminador reversible de un solo soporte es típicamente mucho menos costoso, de modo que el producto final puede fabricarse de una manera económica.

[0031] En algunas realizaciones preferidas, el laminador reversible de un solo soporte se utiliza en dos modos de operación diferentes, en donde un primer modo de operación incluye uno o varios pases planos y un segundo modo de operación, utilizado después del primer modo de operación, incluye uno o varios pases de bobinado que producen láminas enrolladas que tienen el calibre de salida del laminador en caliente.

[0032] El paso de laminado en caliente se realizará de manera que se evite sustancialmente la recristalización de la lámina laminada en caliente. Por lo tanto, se selecciona que la temperatura de salida del laminado en caliente sea inferior a 290°C. En procesos preferidos, la temperatura de salida del laminado en caliente está en el intervalo de aproximadamente 200 °C a aproximadamente 280 °C. Para aleaciones de aluminio de tipo AA3004, AA3104 u otras aleaciones de aluminio adecuadas para fabricar láminas para latas de aluminio, estas temperaturas suelen ser adecuadas para evitar la recristalización por completo, lo que mejora las ventajas del proceso general. Las temperaturas correctas para evitar completamente la recristalización pueden seleccionarse dependiendo del tipo de aleación y pueden diferir de una aleación a otra.

[0033] Al diseñar la etapa de laminado en frío, se ha descubierto que se aplica preferiblemente una reducción en frío de entre el 5 % y el 70 % en el laminador en frío que lamina la lámina laminada en caliente. Las reducciones en frío en este rango son particularmente capaces de mejorar la nucleación estimulada por partículas (PSN), que se cree que reduce la densidad de la textura cúbica en el material recocido.

[0034] El paso de laminado en frío se puede realizar al menos en los últimos pases de laminado de manera que se obtengan bobinas de lámina laminada en frío en el laminador reversible de un solo soporte. En este caso, puede ser preferible que el recocido de la lámina laminada en frío se realice en un horno discontinuo. Como alternativa, se puede utilizar un horno continuo para el paso de recocido en el rango de temperatura intermedio para obtener la lámina recristalizada.

[0035] Dado el proceso general permite altos grados de reducción total, se aplica una reducción total de más del 70 % a la lámina de aluminio entre el calibre de salida del laminador en caliente y el calibre final. La reducción total puede ser del 80 % o más o incluso del 85 % o más. Esto se debe en parte al hecho de que el laminado en frío para reducir el calibre se realiza en dos pasos en lugar de uno solo.

[0036] La divulgación también se refiere a una instalación para producir láminas para latas de aluminio, la cual está configurada para ejecutar el método según la invención.

Breve descripción de los dibujos

[0037] A continuación se describirá en detalle una realización de la invención con referencia a los dibujos.

La fig. 1

muestra un dibujo esquemático de una parte de una instalación configurada para fabricar láminas para latas de aluminio adecuadas para fabricar artículos en forma de copa;

La fig. 2

muestra un diagrama que ilustra la relación entre el grado de recristalización del material laminar después del paso inicial de laminado en caliente y la cantidad y tipo de orejas después de aplicar la reducción en frío al calibre final; y

La fig. 3

muestra un diagrama que ilustra la influencia de la reducción en frío antes del recocido intermedio y el efecto sobre el tipo y grado de formación de orejas después de la reducción en frío hasta el espesor final.

Descripción detallada de realizaciones de la invención

[0038] Entre los principales requisitos de las láminas para cuerpos de latas de aluminio se encuentran una resistencia y una conformabilidad suficientemente altas (incluyendo formación limitada de orejas). Se necesita una alta resistencia para lograr suficiente estabilidad estructural y evitar el abombamiento de la base de la lata (inversión de la concavidad) bajo alta presión interna. También se necesita alta resistencia para obtener latas estables con paredes muy delgadas después del planchado. Se requiere una buena conformabilidad ya que el material se somete a operaciones de conformado intensas. El flujo de material anisotrópico debido a la textura de la lámina, que se controla equilibrando el cubo de la tira caliente y la textura del laminado en frío, siempre forma un borde desigual de la lata durante las operaciones de embutición profunda y planchado. Esta irregularidad también se conoce como "orejas". Los bordes de las copas muy desiguales son perjudiciales para el transporte de los cuerpos de las latas o afectan a todo el proceso cuando las orejas se estiran y se cortan durante el planchado, lo que provoca tiempos de inactividad de la máquina y reduce la eficiencia.

[0039] Las realizaciones de la invención son capaces de abordar ambos requisitos de manera satisfactoria utilizando un proceso de producción económicamente viable.

[0040] La figura 1 muestra un dibujo esquemático de una parte de una instalación 100 configurada para fabricar láminas para latas de aluminio adecuadas para fabricar artículos en forma de copa. La figura esquemática muestra solo algunos de los dispositivos utilizados en la ruta de producción.

[0041] La instalación de producción incluye típicamente dispositivos de fundición para producir grandes lingotes fundidos a partir de aleación de aluminio fundido. Los lingotes fundidos suelen estar formados por granos gruesos con estructura dendrítica y textura aleatoria. Los precipitados que contienen aluminio y otros componentes, como Fe, Mn y Si, normalmente se distribuyen de forma no homogénea en el lingote fundido.

[0042] En un siguiente paso, los lingotes fundidos se homogeneizan en un horno de homogenización (también denominado horno de precalentamiento, no mostrado en la fig. 1). El tratamiento de homogenización suele ir acompañado de cambios característicos del contenido de soluto y la microestructura de precipitación que luego afectan a la recristalización, el tamaño de grano y la textura durante la producción de la lámina.

[0043] A continuación, los lingotes homogeneizados se transfieren a la etapa de laminado en caliente. En la instalación preferida se utiliza un laminador reversible de un solo soporte 120 para el laminado en caliente. El laminador reversible de un solo soporte 120 es capaz de funcionar en dos modos de funcionamiento diferentes, dibujados por separado en la fig. esquemática 1. En un primer modo de operación HR-FP (mostrado en el lado izquierdo del laminador reversible de un solo soporte 120), los lingotes entrantes se reducen en espesor usando varios pases planos donde el material se enrolla hacia adelante y hacia atrás sin enrollarse en ninguno de los lados de los rodillos. En un segundo modo de operación HR-CP, mostrado en el lado derecho del dibujo que representa el laminador reversible de un solo soporte 120, se usan carretes de bobinado CR a cada lado del soporte de laminado MS para enrollar la lámina SH entre pases de bobinado realizadas en direcciones de laminado mutuamente opuestas. En cualquier pase de bobinado, uno de los carretes funciona como carrete desenrollador proporcionando una tira entrante al espacio de laminado formado en el soporte del laminador. El otro carrete se utiliza como carrete tensor que enrolla la tira saliente después de la ruta de laminado. Dado que los laminadores reversibles de un solo soporte son generalmente conocidos en la técnica, no se considera necesaria una descripción detallada en esta solicitud.

[0044] A continuación, el material laminado en caliente se transfiere, después de enfriarse, en forma de bobina a una etapa de laminado en frío 130 dispuesta aguas abajo de la etapa de laminado en caliente en la dirección de flujo del material. El laminador en frío podría ser de un solo soporte (como se muestra) o de múltiples soportes.

[0045] Un horno discontinuo 140 está dispuesto aguas abajo de la etapa de laminado en frío 130. El horno discontinuo está configurado para recibir múltiples bobinas CL después del laminado en frío y para realizar un recocido intermedio del material frío para lograr la recristalización completa del material laminar.

[0046] Una etapa adicional de laminado en frío 150 está dispuesta aguas abajo del horno discontinuo de recocido intermedio 140 para aplicar el laminado en frío al material recristalizado para obtener material laminado en frío con el calibre final deseado para pasos de procesamiento adicionales como, por ejemplo, un material H1X o, más específicamente, un material H19. El laminador en frío 150 comprende un único soporte en la realización de la figura 1. Un proceso de ejemplo para producir láminas para latas de aluminio en la instalación 100 se realizó de la siguiente manera.

[0047] En un paso preparatorio, se fundió una aleación de aluminio para formar una pieza moldeada y posteriormente se descascaró para obtener un cuerpo de aleación de aluminio fundido y descascarado adecuado para procesamiento posterior. Este cuerpo se denomina a continuación también lingote. La aleación de aluminio puede ser un material para cuerpos de latas como, por ejemplo, AA3004, AA3104 u otra aleación de aluminio básicamente adecuada para fabricar láminas para latas de aluminio.

[0048] La aleación de aluminio utilizada en procesos de ejemplo comprendía un 0.30 % en peso de Si, un 0.50 % en peso de Fe, un 0.95 % en peso de Mn, un 1.10 % en peso de Mg, un 0.20 % en peso de Cu, menos de un 0.05%en peso de Ti, menos de un 0.10%en peso de Zn; y hasta un 0.15%en peso de impurezas, preferiblemente cada una de las impurezas con menos de un 0.05% en peso, siendo el resto Al.

[0049] Después de la fundición y descascarado, el lingote se homogeneizó a aproximadamente 500 - 595 °C con un tiempo de remojo, p. ej., de 5 a 20 horas, seguido del enfriamiento del lingote hasta aproximadamente 490 -530 °C.

[0050] A continuación, el lingote homogeneizado (cuerpo de aluminio) se transfirió al laminador en caliente sin un enfriamiento intermedio significativo, de modo que el laminado en caliente del lingote comenzó aproximadamente a esta temperatura, es decir, a aproximadamente 490 - 530°C. En esta configuración de instalación se utilizó un laminador reversible de un solo soporte 120 como laminador en caliente.

[0051] Se realizaron varios pases planos, hasta un calibre de entre 25 y 45 mm. La temperatura del lingote después del último pase plano estaba entre aproximadamente 290 y 350°C. El número de pases planos puede variar, por ejemplo, de 15 a 50.

[0052] Después de los pases planos, el espesor del material se redujo aún más con laminado en caliente en el mismo laminador reversible de un solo soporte 120, con la diferencia de que el material se enrolló después de cada pase (pases de bobinado). El número de pases de bobinado fue de 2 a 8.

[0053] El espesor del material después del último pase de bobinado fue de aproximadamente 1.7 mm a aproximadamente 5 mm. En los experimentos presentados aquí, la temperatura de salida del material después del laminado en caliente, es decir, la temperatura de salida del laminado en caliente T<hrex>, fue lo suficientemente baja como para garantizar la ausencia de recristalización.

[0054] Normalmente, la temperatura de salida del laminado en caliente estaba en el intervalo de aproximadamente 200 °C a aproximadamente 340 °C y preferiblemente entre aproximadamente 220 °C y aproximadamente 280 °C. La reducción de cada pase de bobinado estuvo entre el 20 y el 70 %.

[0055] El material laminado en caliente se enfrió y luego se transfirió a un laminador en frío.

[0056] Se aplicó una reducción en frío del 5 % al 70 % al material en el laminador en frío directamente en la tira caliente de material no recristalizado.

[0057] Luego, la lámina laminada en frío se transfirió en forma enrollada a un horno discontinuo 140 para un recocido intermedio. Luego se aplicó un paso de recocido intermedio a la lámina laminada en frío. Las temperaturas y los tiempos de recocido se seleccionaron de modo que se permitiera que el material recocido se recristalizara completamente y desarrollara una textura cúbica resistente. Un intervalo típico de temperatura de recocido es de 280 °C a 450 °C con un tiempo de retención de 1 a 12 horas.

[0058] La lámina recocida recristalizada se sometió luego a laminado en frío para aplicar una reducción en frío adecuada para producir una lámina laminada en frío con un calibre final. Preferiblemente, se aplicó laminado en frío con una reducción del 70 % al 95 % a la lámina recristalizada, dando al material la resistencia requerida y equilibrando la textura cúbica con la textura de laminado. En caso de recristalización (parcial o total) en el espesor de la tira caliente (ya sea mediante autorrecocido o después de un recocido discontinuo), la textura cúbica desarrollada después del recocido era débil y el producto final tenía una elevada formación de orejas de 45°.

[0059] Con el método descrito anteriormente, la tira caliente no recristalizada sufre una reducción en frío relativamente baja y luego se aplica un recocido intermedio al material para volverlo completamente blando. Con este método, hay una reducción intermedia del espesor del recocido con laminado en frío sin deterioro de la textura cúbica resistente después del recocido.

[0060] La combinación de la baja reducción en frío con la estructura no recristalizada directamente después del laminado en caliente y el recocido discontinuo para producir material completamente recristalizado podría aplicarse también al método convencional de producción de cuerpos de latas a través de un laminador en caliente en tándem. En otras palabras, en una realización alternativa se puede utilizar un laminador en caliente en tándem en lugar de un laminador reversible de un solo soporte para realizar el paso de laminado en caliente que precede al paso de laminado en frío.

[0061] A continuación, se explican algunos aspectos característicos del nuevo y beneficioso proceso en relación con los diagramas esquemáticos de las figs. 2 y 3. La fig. 2 ilustra esquemáticamente la conexión técnica entre el grado de recristalización del material laminar después del paso inicial de laminado en caliente y la cantidad y el tipo de orejas después de aplicar la reducción en frío al calibre final. La fig. 3 ilustra la importancia del paso de la reducción en frío antes del recocido intermedio y el efecto sobre el tipo y grado de formación de orejas después de la reducción en frío hasta el espesor final.

[0062] En cada diagrama de las figs. 2 y 3, el eje X representa el grado de reducción en frío (en porcentaje) aplicado después del recocido intermedio. En otras palabras, el eje X representa la cantidad de reducción en frío lograda en el laminador en frío 150 situado aguas abajo del horno de recocido intermedio 140. El eje Y representa el tipo y la cantidad de formación de orejas (en porcentaje). El área por encima de la línea de referencia BL corresponde a una formación de orejas de 0 - 90°, mientras que el área debajo de la línea de referencia BL representa una formación de orejas de 45°. La distancia absoluta de un punto de datos desde la línea de referencia en la dirección Y del diagrama representa la cantidad o la intensidad de la correspondiente formación orejas, lo que significa que un punto en la línea de referencia BL corresponde a una lámina que no presenta orejas en absoluto. Las curvas del diagrama representan tendencias generales establecidas en un gran número de experimentos. Los diagramas de cajas esquemáticos de BP en la fig. 3 indican que las tendencias representadas por las líneas se consideran significativas.

[0063] La fig. 2 ilustra básicamente la importancia del requisito de que la temperatura de salida de laminado en caliente se seleccione de modo que se evite en la medida de lo posible cualquier recristalización de la lámina laminada en caliente.

[0064] La línea continua representa un caso en el que la lámina laminada está sustancialmente no recristalizada después de finalizar la operación de laminado en caliente. Esta es una realización de la invención reivindicada. A modo de comparación, la curva inferior (línea discontinua) representa casos de referencia en los que las láminas se recristalizaron parcialmente después de finalizar el paso de laminado en caliente lo que, en otras palabras, significa que la recristalización no se evitó lo suficiente en los procesos de referencia presentados. La línea continua muestra que hay un alto grado de formación de orejas de 0 - 90° en el material completamente recristalizado después del recocido intermedio y antes de que comience la reducción en frío (con un valor de reducción en frío = 0 %). A medida que aumenta la reducción en frío, el grado de formación de orejas de 0 - 90° disminuye continuamente de modo que poco antes de obtener el calibre final (en el punto más alto de reducción en frío) no hay formación de orejas discernible (una curva continua cruza la línea de referencia). En el producto final, después de aplicar la reducción completa en frío a la lámina, se puede discernir una cierta cantidad de formación de orejas de 45°, pero el grado de formación de orejas es bajo en términos absolutos.

[0065] Por el contrario, cuando el material muestra una cantidad significativa de recristalización después de terminar el paso de laminado en caliente (línea discontinua), el grado de formación de orejas de 0 - 90° es menor que en los casos según las realizaciones de la invención. A medida que aumenta la reducción en frío, el grado de formación de orejas de 0 - 90° disminuye y desaparecería por completo con una reducción en frío que no es suficiente para obtener el calibre final más delgado. A medida que se aumenta la cantidad de reducción en frío para obtener el calibre final más delgado, el carácter de la formación de orejas cambia de 0° - 90° a predominantemente de 45° y la cantidad de formación de orejas de 45° aumenta a un nivel muy superior en términos absolutos que en el material según el proceso reivindicado (línea continua). Esto muestra que el grado de recristalización después del paso de laminado en caliente tiene una influencia significativa sobre la cantidad y el carácter de la formación de orejas en el producto final.

[0066] El diagrama en la fig. 3 se puede leer de una manera similar. El diagrama ilustra la importancia del paso de reducción en frío aplicado antes del recocido inmediato. En el diagrama, la curva superior (línea discontinua) corresponde a un caso en el que no se aplicó ninguna reducción en frío antes del recocido. Este podría ser un proceso similar a los procesos descritos en la técnica anterior mencionada al comienzo de esta solicitud. Se ve que un alto grado de formación de orejas de 0° - 90° está presente inmediatamente después del recocido intermedio. Cuando el material al fin se lamina en frío hasta el calibre final (cantidad máxima de reducción en frío), casi no hay o hay muy poca formación de orejas en el producto final. Si hay presente una cierta cantidad de orejas de 45°, la cantidad absoluta es pequeña.

[0067] En contraste con eso, la línea de puntos debajo de la línea discontinua representa procesos según las realizaciones de la invención en los que se aplica una reducción en frío antes del recocido intermedio en un laminador en frío que lamina el material (esencialmente no recristalizado) que sale del estado de laminado en caliente antes de que el material se transfiera al recocido intermedio. Al principio, antes de aplicar la reducción en frío, la cantidad de orejas de 0 - 90° es menor que en el caso de que no se aplique reducción en frío antes del recocido. Una vez que se reduce el espesor de la lámina hasta el calibre final (con reducción máxima en frío), hay una cantidad significativa de orejas de 45°, lo cual es una propiedad deseada por muchos fabricantes de latas que trabajan con una lámina de aluminio muy delgada.

[0068] La divulgación de esta solicitud de patente también se refiere a un método para fabricar una lata de aluminio que comprende los pasos del método para producir láminas para latas de aluminio, en donde la lámina laminada en frío con el calibre final se forma en un artículo en forma de copa adecuado para fabricar una lata de aluminio.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método para producir láminas para latas de aluminio que comprende:

proporcionar un cuerpo hecho de una aleación de aluminio tipo AA3004, AA3104 u otra aleación de aluminio adecuada para fabricar láminas para latas de aluminio, donde la aleación de aluminio comprende un 0.05 - 0.60 % en peso de Si; un 0.10 - 0.80 % en peso de Fe; un 0.70 - 1.50 % en peso de manganeso; 0.80 - 1.50 % en peso de magnesio; un 0.05 - 0.25 % en peso de Cu; hasta un 0.10 % en peso de Ti; hasta un 0.25 % en peso de Zn; y hasta un 0.15 % en peso de impurezas y el resto es Al.

calentar el cuerpo hasta una temperatura de homogeneización;

laminar en caliente dicho cuerpo en un laminador en caliente para producir una lámina laminada en caliente, donde dicha lámina laminada en caliente sale del laminador en caliente a una temperatura de salida de laminado en caliente con un calibre de salida del laminador en caliente, donde la temperatura de salida de laminado en caliente se selecciona para que sea inferior a 290 °C con el fin de evitar sustancialmente la recristalización de la lámina laminada en caliente;

laminar en frío la lámina laminada en caliente en un laminador en frío para aplicar una reducción en frío con el fin de producir una lámina laminada en frío con un calibre de salida del laminador en frío más pequeño que el calibre de salida del laminador en caliente;

recocer la lámina laminada en frío en un rango de temperatura intermedio seleccionado para permitir la recristalización de la lámina laminada en frío con el fin de obtener una lámina recocida recristalizada; laminar en frío la lámina recocida recristalizada para aplicar una reducción en frío para producir una lámina laminada en frío con un calibre final.

2. Método según la reivindicación 1, en el que la aleación de aluminio comprende un 0.15 - 0.5 % en peso de Si; un 0.25 - 0.70 % en peso de Fe; un 0.80 - 1.40 % en peso de manganeso; un 0.90 - 1.30 % en peso de magnesio; un 0.10 - 0.25 % en peso de Cu; hasta un 0.15 % en peso de impurezas, cada una de las impurezas con menos de un 0.05 % en peso; siendo el resto Al.

3. Método según la reivindicación 1, en el que se utiliza un laminador reversible de un solo soporte como laminador en caliente.

4. Método según la reivindicación 3 donde el laminador reversible de un solo soporte se utiliza en dos modos de operación diferentes, en donde un primer modo de operación incluye uno o varios pases planos y un segundo modo de operación, utilizado después del primer modo de operación, incluye uno o varios pases de bobinado que producen láminas enrolladas que tienen el calibre de salida del laminador en caliente.

5. Método según una de las reivindicaciones anteriores, donde la temperatura de salida del laminado en caliente está en un rango de aproximadamente 200°C a aproximadamente 280°C.

6. El método según una de las reivindicaciones anteriores, donde se aplica una reducción en frío entre el 5 % y el 70 % en el laminador en frío que lamina la lámina laminada en caliente.

7. Método según una de las reivindicaciones anteriores, donde el recocido de la lámina laminada en frío se realiza en un horno discontinuo.

8. Método según una de las reivindicaciones anteriores, donde se aplica una reducción total de más del 70 % a la lámina de aluminio entre el calibre de salida del laminado en caliente y el calibre final.