JPH01201448A - 包装用アルミニウム合金硬質板の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はビール、炭酸飲料用の飲料缶体及び食缶缶体に
用いられる包装用アルミ合金硬質板を生産性よく製造す
る方法に関するものである。

（従来の技術） 従来より、ビール、炭酸飲料用等の飲料缶体や食缶缶体
用の材料としてはＡ　Ｑ　−Ｍｎ　−Ｍｇ系のアルミニ
ウム合金硬質材が用いられており、その製造法としては
、鋳塊を均熱した後、熱間圧延されてコイル状に巻上げ
られ、その後、そのまま焼鈍され或いは冷間圧延後に焼
鈍され、更に製品板厚まで冷間圧延される方法が一般的
である。

ところで、従来、この焼鈍はバッチ炉で行なわれており
、一般的には、加熱冷却速度４０℃／ｈｒ前後、加熱温
度３５０℃程度で数時間保持と云われている。熱延コイ
ルにおいては、熱延直後に炉に挿入する場合、炉の手配
や数コイルをまとめる必要がある等の生産性の問題があ
り、更には、コイル間に温度差がある場合には保持時間
を変える必要がある等の安定性の問題があることから、
熱延コイルを熱延直後（例えば、２００℃以上のとき）
に焼鈍することは避けられていた。

一方、最近では、生産性の向上を目的として、連続焼鈍
炉を使用する連続焼鈍技術（ＣＡＬ：熱延コイルを巻き
ほどきながら急速加熱し、短時間保持して冷却する焼鈍
）が用いられ始めており、例えば、特公昭６１−７４６
５号、同６２−３７７０５号、同６２−６７４０号、同
６２−１３４２１号等で提案されている。但し、これら
の技術においても、現状では加熱前の熱延コイル温度は
低温でなければならない。それは、アルミニウム材の場
合、ＣＡＬに必須のアキュムレーターとしてゴムロール
が使用されているためであり、ゴムの性能上、コイル温
度は１５０℃以下である必要がある。

（発明が解決しようとする課題） いずれの焼鈍方式の場合であっても、熱延後のコイルを
焼鈍する場合には熱延コイルの温度が１５０℃以下、好
ましくは５０℃以下である。したがって、熱延コイルが
所定の温度に冷却されるまでの時間的ロスが生じ、因み
にコイルが５０℃以下になるには１０〜１５時間が必要
である等、生産性の向上の障害となっている。

更に、従来のバッチ炉による焼鈍方式では生産性により
大きな問題がある。またＣＡＬ方式では通板上板厚に制
約を受けるという問題もある。

一方、包装用アルミニウム材料としては薄肉高強度化の
要望がますます強くなっており、上記生産性の問題と共
に有効な製造方法の開発が望まれているのが現状である
。

本発明は、上記要諸に応えるべくなされたものであって
、薄肉化が可能な包装用アルミニウム合金硬質板を生産
性よく製造し得る方法を提供することを目的とするもの
である。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者は、まず特に生産性
の面で新たな製造法を見い出すべく鋭意研究した結果、
連続焼鈍炉を使用する際に熱延コイルを巻きほどすこと
なくコイル状で装入するならば、従来のＣＡＬの問題点
である熱延後の冷却、板厚等の制約を受けず、また連続
焼鈍炉の使用による生産性向上が図れることに着目する
に至った。

そこで、この製造方式に適合し得る条件としてアルミニ
ウム合金の成分調整並びにプロセス条件について多角的
に実験研究を重ね、ここに本発明をなしたものである。

すなわち、本発明に係る包装用アルミニウム合金硬質板
の製造法は、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｍｇ：０．５〜
２．０％及びＣｕ：０．０５〜０．５％を含みし、更に
Ｓｉ：Ｑ、１〜０．５％、Ｆｅ：０．３〜０．７％及び
Ｚｎ：０．０５〜１．０％のうちの１種又は２種以上を
含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニ
ウム合金鋳塊に５００℃以上の温度の均質化熱処理を施
した後、熱間圧延をぜ厚４ｍ１１以下、２８０℃以上の
温度で終了してコイル状で巻き上げ、その後、熱間圧延
コイルを２００℃以下の温度に下げることなしに３５０
〜６００℃の温度の連続炉に装入し、コイルの状態で連
続的に加熱し、引き続き冷却速度１０℃／＋＋＋ｉｎ以
上にて１５０℃以下まで急速冷却され、その後、冷間圧
延率８０％以上の冷間圧延を施し、更に必要に応じて安
定化焼鈍を施すことを特徴とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

まず、本発明における化学成分限定理由を説明する。

Ｍｎは強度の向上に効果があり、またＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ
系の金属間化合物の生成によるしごき加工性の向上に効
果がある元素である。しかし、０゜５％未満ではその効
果が小さく、また２、０％を超える場合にはＡｌ２−Ｆ
ｅ−Ｍｎ系の巨大金属間化合物が形成され、加工性の低
下を促すので好ましくない。したがって、Ｍｎ量は０．
５〜２．０％の範囲とする。

ＭｇもＭｎと同様、強度向上に効果があり、特にＣｕと
の組合せにおいて、塗装印刷時のベーキングに際してＡ
ｆｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系の金属間化合物の析山頂化による強
度向上が著しい。しかし、０．５％未満ではその効果が
小さく、また２、０％を超える場合には造塊及び熱延時
に割れが生じ易くなると共にしごき加工時に焼付き易く
なり、好ましくない。したがって、Ｍｇ量は０．５〜２
．０％の範囲とする。

ＣｕもＭｇと同様の効果を示し、０．０５％未満ではそ
の効果が小さく、また０、５％を超える場合には造塊及
び熱延時に割れが生じ易くなり、耐食性も低下する。し
たがって、Ｃｕ量は０．０５〜０．５％の範囲とする。

ＳｉはＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の金属間化合物に相変態を生
じさせ、いわゆるＡ　Ｑ　−Ｆｅ−Ｍｎ　−Ｓｉのα相
を形成させる元素である。このα相は硬度が高く、特に
しごき加工性の向上に効果がある。しかし、０．１％未
満ではその効果が少なく、また０、５％を超える場合に
は圧延時に耳割れが生じ易くなる。したがって、Ｓｉ量
は０．１〜０．５％の範囲とする。

ＦｅはＭｎとの組合せにてＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の金属間
化合物を形成し、しごき加工性の向上に効果があるが、
０．３％未満ではその効果が少なく、０．７％を超える
場合には巨大な金属間化合物を形成して加工性の低下を
招く。したがって、Ｆｅ量は０．３〜０．７％の範囲と
する。

Ｚｎは絞り及びしごき加工並びにその後のフランジ成形
性の向上に効果があるが、０．０５％未満ではその効果
が少なく、しかし１．０％を超える場合には特に問題は
ないが、耐食性が低下する傾向となり、またコスト的に
不利である。したがって、Ｚｎ量は０．０５〜１．０％
の範囲とする。

但し、上記Ｓｉ、Ｆｅ及びＺｎはこれらのうち少なくと
も１種を含有させれば充分である。

なお、不純物としては本発明の効果を損なわない限度で
許容でき、例えば、Ｃｒは０．３％以下、Ｔｉは０．２
％以下、Ｂは０．０５％以下、Ｚｒは０゜１％以下であ
れば、特に問題はない。

次に製造法について説明する。

上記組成からなるアルミニウム合金は常法により溶解、
鋳造し、得られた鋳塊について熱間圧延前に均質化熱処
理を施すが、この均質化熱処理は５００℃以上の温度で
行う必要がある。５００℃未満では製品における特性（
絞り耳率、成形性）が劣るので好ましくない。なお、保
持時間は特に制限されないが、加熱温度が５５０℃未満
の場合はｌｈｒ以上、５５０℃以上の場合は保持時間な
しでも良いが、好ましくはｌｈｒ以上である。

引き続いて行われる熱間圧延では、特に圧延終了時の板
厚及び温度が重要であり、いずれも材料特性では絞り耳
率に影響を及ぼす。板厚が４１１１１を超える場合、終
了温度が２８０℃未満になる場合、いずれとも、その後
の焼鈍において形成される０−９０”耳（立方体集合組
織）が不足し、その後の冷延による４５°耳形成によっ
ても結果的には製品での低耳率が得られ難い、したがっ
て、熱延圧延は板厚４ｍｍ以下、２８０℃以上で終了す
る必要がある。この場合、コイル状で巻き上げることが
次の熱処理の遂行上必要である。

次いで、熱延コイルに熱処理を施すが、これが本発明の
最大の特徴である。

すなわち、コイル状の熱延板（以下、ホットコイルとい
う）は、２８０℃以上（通常、３００〜３５０℃）で巻
上げられ、通常は放冷（或いはファン冷却）される。こ
の際、上記組成のホットコイルは１５０〜２００℃の温
度領域にて熱延中に固溶されていた元素が析出してくる
。これら析出物はその後の熱処理においても固溶され難
く、製品板における強度不足を招く。また、この放冷は
熱及び時間の無駄である。したがって、本発明ではホッ
トコイルを２００℃以下に下げることなく熱処理を行う
ようにしたものである。この点、従来及び最近の熱処理
炉では、前記の如く熱処理前に温度を下げる必要がある
という問題があるが、本発明では、ホットコイルを２０
０℃以下下げることなく連続炉に装入し、連続的に加熱
する熱処理を施すので、そのような問題がない。

この場合の熱処理炉温度は、上記組成のホットコイルの
再結晶及び溶体化に重要なものであり、３５０℃未満で
は再結晶が不充分となり、一方、６００℃を超える場合
には再結晶及び溶体化とも充分ではあるものの、バーニ
ング等の問題を生じるので好ましくない。したがって、
ホットコイル連続焼鈍炉の温度は３５０〜６００℃の範
囲とし、コイルの状態で連続的に加熱する。なお、ホッ
ト１゜コイルの実体温度としては３５０〜５５０℃が好
ましく、更に再結晶を主目的とする場合は３７０〜４３
０℃の範囲、溶体化を主目的とする場合は４３０〜５５
０℃の範囲が望ましい。

次に連続炉から出たコイルは冷却されるが、冷却方法に
ついては急速冷却の方が良い。その際、冷却速度がｌＯ
℃／ｍｉｎ未満の場合、１５０℃以上での冷却終了する
場合ではいずれも溶体化が不充分であるので、急速冷却
条件としては冷却速度１０℃／ｍｉｎ以上にて１５０℃
以下まで冷却する必要がある。なお、生産性を考慮する
と更に急速冷却（１００℃／ｍｉｎ以上）の方が好まし
く、冷却はコイルをほどきながら空冷或いは水冷で行な
われる。

更に、冷却されたコイルは冷間圧延にて製品とされる。

この冷間圧延は加工硬化による強度向上に効果があるが
、冷間圧延率が８０％未満では強度不足となるので、冷
間圧延率は８０％以上とする。

なお、その後、安定化焼鈍を施すことがあり、これは包
装容器を成形する際に張出し性が要求される場合である
。この焼鈍条件は特に制限されず、例えば、焼鈍温度１
００〜２００℃でｌｈｒ以上保持する。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 第１表に示す化学成分を有するアルミニウム合金鋳塊に
５８０℃Ｘ６ｈｒの均質化熱処理を施し。

熱間圧延（終了温度２５０℃と３００℃目標の２種類）
にて板厚２．５ｍｌ１１を得た。その後、第２表に示す
条件で熱処理を施し、製品板厚０．４１１ＩＩ１１とし
た。

得られた製品について、圧延上り強度及びベーキング（
２００℃Ｘ　２０ｍ１ｎ）後強度を調べると共に、耳率
の測定、絞り性を評価した。材料特性を第３表に示す。

なお、耳率は、絞り比１．６６の絞りカップ山谷の差を
平均高さで除した値で求めた。耳率は２゜５％以下が必
要である。

絞り性については、ポンチ径３３φにてブランク径を変
化した時の絞り限界り、Ｄ、Ｒをり、Ｄ、Ｒ＝（ブラン
ク径）／（ポンチ径）の式により求め、表示した。Ｌ、
Ｄ、Ｒは１．８８以上が必要である。

評価については、ベーキング後耐力（Ｙ、Ｓ）が２４　
、　Ｏｋｇｆ／ＩＩＩｍ”以上が必要であるので、これ
に上記特性（耳率、絞り性）を加味して、×（劣）−Δ
−〇（可）−０（良）−〇（優）の基準により評価した
。

【以下余白１ 第３表より、本発明例Ｎα１〜Ｎα３はベーキング後強
度が充分確保され、耳率、絞り性とも良好であり、成形
性及び強度ともに優れたアルミニウム合金硬質板が得ら
れ、しかも時間ロスがなく生産性も優れていることがわ
かる。

一方、比較例は強度、成形性のいずれかに問題がある。

すなわち、Ｎα４とＮα６は特に強度面が、Ｎα５は成
形面が問題である。更にＮα７は耳率、そしてＮａ　８
以後も、いずれかが問題である。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、包装容器材とし
て薄肉化のできる高強度高酸形材を提供でき、しかも製
造上無駄のない製造工程で得られるので生産性に優れて
いる。本発明法は特にビール及び炭酸飲料等の容器乃至
缶材の製造に適し、他の素材との競合性に優れるもので
ある。

特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、Ｍｎ：０．５〜２．０
   ％、Ｍｇ：０．５〜２．０％及びＣｕ：０．０５〜０．
   ５％を含み、更にＳｉ：０．１〜０．５％、Ｆｅ：０．
   ３〜０．７％及びＺｎ：０．０５〜１．０％のうちの１
   種又は２種以上を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物
   からなるアルミニウム合金鋳塊に５００℃以上の温度の
   均質化熱処理を施した後、熱間圧延を板厚４ｍｍ以下、
   ２８０℃以上の温度で終了してコイル状で巻き上げ、そ
   の後、この熱間圧延コイルを２００℃以下の温度に下げ
   ることなしに３５０〜６００℃の温度の連続炉に装入し
   、コイルの状態で連続的に加熱し、引き続き冷却速度１
   ０℃／ｍｉｎ以上にて１５０℃以下まで急速冷却し、そ
   の後、冷間圧延率８０％以上の冷間圧延を施すことを特
   徴とする包装用アルミニウム合金硬質板の製造法。
2. （２）前記冷間圧延後に安定化処理を施す請求項１記載
   の方法。