JPH04503534A - イヤリングの少ないアルミニウム合金ストリップの作製方法 - Google Patents
イヤリングの少ないアルミニウム合金ストリップの作製方法Info
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- JPH04503534A JPH04503534A JP2-504070A JP50407090A JPH04503534A JP H04503534 A JPH04503534 A JP H04503534A JP 50407090 A JP50407090 A JP 50407090A JP H04503534 A JPH04503534 A JP H04503534A
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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】
イヤリングの少ないアルミニウム合金ストリップの作製方法発明の分野
本発明は、改善された二次成形適性を有し且つイヤリング(earing)の少
ないアルミニウムストリップ素材を製造する方法に関する。
発明の背景
冷間圧延されてストリップ状のアルミニウム合金を深絞り及びアイアニングして
飲料缶に加工している。これらの飲料缶用アルミニウムストリップの製造用に数
多くの方法が知られている。典型的には、アルミニウムは、更なる処理用に、縦
横のり、C,鋳造(direct chill casting)またはストリ
ップ鋳造のような既知の方法によって鋳造する。このような方法の1つは、5e
tzerらの米国特許第3.787.248号明細書に開示されている。この方
法により、高い割合の絞りしわが生ずるストリップを製造することが報告されて
いる。
Gyongyosらの米国特許第4,238,248号明細書では、改善された
二次成形適性を有し且つイヤリングが少ないと報告されているアルミニウム含有
ストリップを製造する多工程法が開示されている。この特許は、本明細書の中で
引用されて記載されている。
イヤリングの典型的な測定は、45°イヤリング又は45°圧延のテキスチャー
である。この値は、カップに突き出しているイヤ(ear)の高さがらイヤ同志
の間にある谷の高さを引いて定める。この差を谷の高さで割り100を掛けて%
に変換する。45″イヤリングはストリップの長手軸に対して45°で測定する
米国特許第4.238.248号明細書に開示されている方法は、イヤリングの
少ない材料を製造するのに有用であるが、本発明の方法を使用することにより本
発明は、絞り及びアイアニングに適していてイヤリングの少ないアルミニウム含
有ストリップ素材を製造する方法を含む。該方法においては、アルミニウム含有
溶湯を鋳造機(caster)中で連続的にストリップ状に鋳造する。第1の厚
さのストリップを鋳造機から移動させて、約880〜約1. 000°F(約4
71〜約538℃)のストリップ温度で熱間圧延過程へ誘導する。ストリップを
熱間圧延して、少なくとも約70%ストリップの厚さを減じて第2の厚さの熱延
ストリップを得る。ストリップの熱間圧延過程からの出口温度は、約650°F
(約343℃)以下である。ストリップを、その後、冷間圧延して第3の厚さの
冷延ストリップを得る。この冷延ストリップを中間焼きなまし温度で焼きなまし
をして、焼きなましストリップを得る。焼きなましストリップを、その後、45
°イヤリングと降伏強さとの間のバランスを最適化するのに十分な程度に更に冷
間圧延して、第4の厚さのストリップ製品を得る。
更なる実施態様においては、本発明は、合金の鋳造ストリップを約900〜約9
75’F(約482〜約524℃)の間の温度でホットロールに誘導することに
よって5017合金を加工することを含む。このストリップを少なくとも約63
0’F(約332℃)以下の温度でホットロールを出るように熱間圧延しながら
、少なくとも約70%厚さを減する。ストリップを冷間圧延して少なくとも35
%だけ厚さを減じ、この冷間圧延したストリップを巻く。コイル状ストリップを
695〜705’ F (368〜374℃)の間の中間焼きなまし温度で焼き
なましする。焼きなましストリップを、その後に、40〜50%冷間加工する。
別の実施態様においては、本発明は缶を製造するのに適し且つイヤリングの少な
いアルミニウム含有ストリップ素材を製造する方法を含む。アルミニウム含有溶
湯を鋳造機中でストリップ状に連続的に鋳造し、約880〜975’ F (豹
471〜524℃)の間のストリップ温度で熱間圧延過程に誘導する。ストリッ
プが630’ F (332℃)以下のストリップ温度で熱間圧延過程を出るよ
うにしながら、ストリップを熱間圧延して少なくとも80%厚さを減する。スト
リップを巻き且つ該ストリップを結晶化させて焼きなましテキスチャーを有する
粒子(grain)を形成する。結果として得たストリップを冷間圧延して少な
くとも約35%厚さを減じ、該ストリップを巻いてコイルとする。該コイルを、
焼きなましストリップが45°イヤリング及び降伏強さの間のバランスを最適化
するのに十分な程度の冷間加工割合で冷間圧延するように、中間焼きなまし作業
を施す。
図面の簡単な説明
図1は、冷間加工の割合に対する45°イヤリングと降伏強さくボンド/1n2
X100O)とを比較したグラフである。
図2は、熱間圧延の出口温度に対する45°イヤリングの割合を示すグラフであ
る。
発明の詳細な説明
本発明は、改善された降伏強さを有し且つイヤリングの少ないアルミニウムシー
トを製造する方法からなる。該方法には、特別な熱間圧延及び冷間圧延工程の条
件の組み合わせが含まれる。製造したストリップ素材は、飲料缶等のような深絞
りし且つアイアニングする物品の製造に本質的に適している。
本発明用に特に有益なストリップ鋳造機は、米国特許第3.709,281号、
第3.744,545号、第3.759,313号、第3.774,670号及
び第3,835.917号明細書に詳細に記載されており、これら全ては、米国
特許第4,238.248号明細書と同様に引用されて本明細書に記載されてい
る。
本体製造機によるティアオフ(tear−offs) 、ピンホール及びスピリ
ットフランジが完成缶に生ずるのを最小にするためには、内部金属の質を保証す
ることが重要である。これは、溶融金属を中間の脱ガスユニット、更に最終的な
剛性基材(++edia)フィルターを通過させて、溶湯中に最小のガス及び固
体の金属酸化物介在物を含ませるようにすることにより達成できる。ガス含有量
はガス分析機で測定したときに本質的にゼロであって、且つ、金属がキャスター
中へ流れ込む直前に溶融金属濾過ユニットから採取した試料から金属組織学から
定められた最大0.03mm”/kgの介在物があるのが好適である。
本方法用に好適なキャスターには、2組の冷却ブロックが用いられており該ブロ
ックがそれぞれ逆方向に回転して、アルミ合金が熱的に絶縁されたノズルシステ
ムから入り込むような鋳造キャビティを形成する。この装置は既に本明細書中に
引用されている米国特許第4.238.248号明細書において詳細に記載され
ている。冷却ブロックと接触した液体金属は冷却されそして凝固する。金属のス
トリップは、冷却及び凝固期中は金属ストリップは冷却ブロックと共に移動し、
鋳造キャビティを出た後は冷却ブロックが鋳造ストリップから離れて上昇しクー
ラーまで移動して該冷却ブロックが冷却される。
この鋳造においては、アルミ合金を液体状態から冷却するのに2つの重要な温度
範囲がある。第1の温度範囲は、アルミ合金の液相線と固相線との間の温度であ
る。第2の温度範囲は、固相線と固相線の下100℃の温度との間である。鋳造
ストリップがストリップ鋳造機の鋳造キャビティを通過するときの冷却速度は、
種々のプロセス及び製造パラメータで制御する。これらのパラメータには、鋳造
する材料、ストリップゲージ、冷却ブロック材料、鋳造キャビティの長さ、鋳造
速度及び冷却ブロック冷却システムの効率の組み合わせがある。
米国特許第4.238.248号明細書に詳述されている鋳造機を使用して製造
したストリップは、最小3〜12ミクロンの厚さの表面偏析層及び公称60%の
アルファ層に転移したSiFeMnAl、を両方とも有することが判明している
。縦面過程の間に、ベータ相は変態して少なくとも60%はアルファ相になる。
この構造物を完成ストリップにする。
鋳造ストリップはできるだけ薄いのが好適である。これにより、その後のストリ
ップの加工を最小化できる。通常は、最小のストリップ厚さを得るための限定要
因は、金属がディストリビュータの先端(tip)を通過して鋳造機まで進むこ
とが可能なことである。現在では、ストリップは約0.6〜約0.8in(約1
.52〜約2.03cm)の厚さに鋳造する。しかしながら、より薄いストリッ
プを鋳造することが将来可能になることが予想される。
鋳造ストリップを、熱間圧延工程シリーズからなる熱間合圧延機まで進ませる。
ストリップは、通常、約850〜約1. 100″F (約454〜約593℃
)の範囲の温度でキャスターを出て、好ましくは約880〜約1.000°F(
約471〜約538℃)、より好ましくは約900〜約975°F(約482〜
約、ここで示された他の方法の工程に加えて、熱間圧延機に進入するストリップ
の温度を低くしたならば、改善された特性を有するストリップ製品を得られるこ
とが判明した。所望の製品特性を得るために、熱間圧延機よりの出口温度は約6
506F(約343℃)以下である必要がある。既に示されているように、この
温度は低くすべきである。通常、熱間圧延過程を出て来たストリップは巻くので
、実際上の下限は巻き温度である。ここで用いられているように、”巻き温度(
coiling temperature)”という言葉は、ストリップを特別
な巻き装置で巻くことができる最低の温度を意味するのに使用する。ストリップ
が熱間圧延機を出ることができる最低の有効温度が巻き温度である。一般に、巻
き温度の下限は、約500〜約560°F(約260〜約293℃)である。好
ましくはストリップを巻く温度(本明細書では同様にホットコイル温度として用
いられている。)は約640°F(約338℃)未満であり、より好ましくは約
630’F(約332℃)未満である。
所望の特性を得るためには、ストリップのゲージ又は厚さを熱間圧延過程におい
て最小にすべきである、すなわち、厚さの減少を最大にすべきであることが判明
している。熱間圧延過程において、ストリップの厚さは少なくとも約70%減す
るのが好ましく、少なくとも約80%減するのがより好ましい。ストリップの厚
さ又はゲージは、通常、特別なロール装置を使用して得られつる力に制限される
。通常、ホットロールから出てきたストリップの厚さは約0.04〜約0,08
in(約0.10〜0.20cm)である。勿論、この厚さは鋳造ストリップの
厚さに影響される。圧延ストリップのゲージは、約0. 6〜0.8in(約1
.52〜2.03cm)の厚さを有する鋳造ストリップに基づく。より薄い鋳造
ストリップは、勿論、熱間圧延過程からのより薄いストリップの形成を可能とす
る。
熱間圧延過程におけるストリップの速度は、ストリップの必要な出口温度に従っ
て調整する。ストリップの速度は、同様に、使用する特別な圧延装置による。
約0.08in(約0.20cm)のゲージを有するストリップの典型的な出口
速度は約150−200f t/min (約45.7〜61.0m/m1n)
であ熱間ロールから出たストリップは、その後、巻くのが好ましい。コイル状
ストリップは、焼きなましのような更なる加工の前に周囲温度まで放冷する。合
金用に所望の冶金を得るためには、熱間圧延テキスチャーから焼きなましテキス
チャーに粒子を再結晶化することが重要である。コイルが十分な質量(mass
)からなるならば、この再結晶化は、単純にコイルを周囲温度まで放冷すること
によって達成できる。しかしながら、コイルがより小さい質量からなる場合には
、所望の結晶化を得るためにコイルを焼きなましすることが必要な場合がある。
焼きなまし工程を使用するときには、エネルギー需要を最小化するために、巻く
前に焼きなましするのが好ましい。焼きなましは、通常、約600〜約800°
F(約316〜約427℃)の範囲の温度で行うのが好ましく、約600〜約7
00°F(約316〜約371℃)の範囲の温度で行うのがより好ましい。コイ
ルは約2〜約6時間最高焼きなまし又は”均熱”温度で維持する。通常、コイル
を焼きなまし温度まで加熱し、焼きなまし温度で均熱にし、更に、コイルを周囲
温度まで冷却するのにかかる全時間は約8〜約12時間である。
焼きなまし工程から出て来たコイルを、その後、冷間圧延過程に供する。この過
程においては、ストリップを冷間圧延して、該ストリップの厚さを減する。スト
リップの厚さは、この冷間圧延工程において、少なくとも30%減するのが好ま
しく、少なくとも約35%減するのがより好ましく、更に、少なくとも40%減
するのが最も好ましい。このストリップを、その後、巻いて、冷間圧延コイルを
形成する。このコイルを、その後に、中間焼きなまし工程に供し、次に、追加的
な冷間圧延に供する。この焼きなまし作業の間のストリップの厚さは、冷間コイ
ルのゲージまたは中間焼きなましのゲージとしてここで引用する。最終的な冷間
加工工程は、製品のイヤリングを制御する重要な1つの要因である。最終の冷間
圧延工程において必要な厚さの減少量は、すなわち、最終的な冷間加工の割合は
、最初の冷間圧延工程において必要な厚さの減少量を決定する。
好適な最終の冷間加工の割合は、降伏強さくポンド/ i nつとイヤリングと
の間の最適なバランスが得られる点である。この点は、降伏強さ曲線が45″イ
ヤリング曲線を横切るところの冷間加工の割合として図1に描写されている。こ
の点は、特別な合金組成に関しても、冷間加工の割合に対する降伏強さとイヤリ
ングのの値をそれぞれプロットすることによって容易に測定することができる。
最終的な冷延ストリップのこの好適な冷間加工の割合を測定できれば、中間焼き
なまし段階のストリップのゲージそして結局は、初期冷間圧延工程における冷間
加工の割合を決定することが可能となる。
イヤリングを最小にするために必要な最終的な冷間加工の割合は、特別な合金の
組成による。例えば、合金5017に関しては、好適な最終的な冷間加工の割合
は、約40〜50%であり、約45%が最も好ましい。5017合金は、066
〜0.8重量%のマンガン、0.15〜0.4重量%の珪素、13〜0.7重量
%の鉄、0.18〜0.28重量%の銅、1.3〜2.2重量%のマグネシウム
、約0.25未満の微量材料を含み、残部がアルミニウムからなる組成を有する
。よい高いマグネシウム含有量を含むアルミニウム合金はより高い冷間加工の割
合であることが予想される。
本発明の好適な実施態様においては、熱間圧延及び焼きなまし処理を施されて約
0.08in(約0.20cm)の厚さのストリップとなうた合金5017を冷
間圧延して、約0.025in(約0.06cm)の厚さのストリップを得る。
このストリップを巻いてそしてその後に約695〜約705°F(約368〜約
374℃)の間の温度で中間焼きなまし工程に供する。焼きなまししたストリッ
プを、45%という最終的な冷間加工の割合に相当する0、0138in (0
,0350cm)の厚さまで冷間圧延する。
中間焼きなましを制御して、少なくとも約2.5時間焼きなまし温度で均熱を与
える。均熱時間は約3時間及び約3.5時間が好ましい。通常、約9から約12
時間までの総時間が、コイルを焼きなまし温度まで加熱し、焼きなまし温度で均
熱にし、更に、コイルを周囲温度まで冷却するのに必要である。
以下の実施例は、例証を意図したものであって、限定は意図していない。
実施例
タグチ式多種試験を、再絞りカップで測定されたようなイヤリングに対する特定
の製造変数の影響を評価するために設定した。10個のコイルのシリーズを、で
きるだけ制御して、同じ鋳造(前に記載されている所望の)条件および同じ合金
(合金5017)を使用して作製した。(a)合金中のマグネシウム濃度、(b
)熱間圧延機の出口のゲージ、(C)熱間圧延焼きなまし温度(’ F (℃)
)、(d)中間焼きなまし温度(’ F (℃) )を測定した。結果は表1
に示されている。熱間圧延機のゲージと中間焼きなましの温度の両方が製品のイ
ヤリングにかなり影響を及ぼしていることが分かった。マグネシウムの濃度及び
熱間圧延焼きなまし温度は殆ど影響を与えない。
追加的な試験を行って、ストリップの熱間圧延機の出口温度がイヤリングに影響
を与えるかどうかを測定した。単一の合金組成(合金5017)で一定の鋳造条
件を使用して行った操業の結果は、図2に示されている。熱間圧延機の出口温度
は620°F(327℃)から650°F(343℃)を超える程度まで変化し
た。45°イヤリングを測定した。これらの結果より、熱間圧延機の出口温度は
最低にしてイヤリングを最小にすべきであることが分かった。
本発明の範囲の変数を制御する累積効果は表2に示されている。制御した変数は
リストに挙げている。”制御前”と“制御後′の両方の変数に関して得られたイ
ヤリングの値には、前述の変数、すなわち、”45%最終冷間加工”に関して得
られた値には、熱間圧延機の出口のゲージ、700″F (371℃)中間焼き
なまし、及び熱間圧延機の出口温度がある。″制御前”に製造された材料に関し
ては、熱間圧延機の出口温度は約650〜約700°F(約343〜約371℃
)であり、熱間圧延と中間焼きなましの両方の温度は795°F(424℃)で
あり、最終的な冷間加工は54%であった。
表1
ムLヌ多牙睦漠
イ リン に ゛る fり
寄与率
一−スーえ−−レベル −%−
マグネシウム(重量$) 1.6 1.85 2.10 2.11熱閏圧延機の
出口ゲージ 、、080* 、ioo 、115 39.02熱間圧延焼きなま
し
温度(’F) 700 750 800 6.69中間焼きなまし温度(”F)
700車 750 800 49.89(’C) (371J <399ン
(427)誤差 2.29
車イヤリングを最小しか生じない値
表2
制 亦 のイヤ1ン に 7り
0.20cm(0,80in)熱間圧延機の出口ゲージ 3.6zから 3.1
z及び700°F(371℃)中間焼きなまし温度 4.O$ 3.4$最大6
30°F(332℃)熱間圧延機の出口3.1gから 2.8z温度 3.4$
3.1$
45z最終冷間加工 2.6zから 2.2z3.1g 2.7g
本発明の種々の実施態様を詳細に記述しているが、本発明の技術分野の当業者が
それらの実施態様の改変及び適応を思い付くのは明らかである。しかしながら、
このような改変及び適応が、請求項に記載されている本発明の趣旨及び範囲にあ
ることは明白である。
FIGURE 1
6206 630° 640” 650@ 660’゛クフト間7庇、止干氏の
ムロシ昌−L (”FlFIGURE 2
国際調査報告
Claims (16)
- 1.絞り加工及びアイアニングするのに適しており且つイヤリングの少ないアル ミ合金ストリップ素材を製造する方法であって:アルミ合金溶湯を鋳造機中で連 続鋳造してストリップ状とし、改善点は、(a)第1の厚さの前記アルミ合金ス トリップを前記鋳造機から、約880〜1000°F(約471〜538℃)の ストリップ温度でホットロールまで誘導し; (b)前記ストリップを熱間圧延して、前記ストリップの厚さを少なくとも70 %だけ減じて第2の厚さのストリップを得;(c)前記熱延ストリップを前記ホ ットロールから約650°F(約343℃)未満の温度で回収し; (d)(c)工程で回収した前記熱延ストリップを冷間圧延して、第3の厚さの 冷延ストリップを得; (e)前記冷延ストリップを中間焼きなまし温度で焼きなましをして、焼きなま しストリップを得; (f)前記焼きなまししたストリップを、45°イヤリングと降伏強さとの間の バランスを最適化するのに十分な程度まで更に冷間圧延して、第4の厚さのスト リップを得る; ことからなる、前記方法。
- 2.前記アルミ合金ストリップを約900〜約975°F(約482〜約524 ℃)の温度で前記ホットロール中へ誘導する、請求項1に記載の方法。
- 3.前記熱間圧延は、前記ストリップの前記第1の厚さを少なくとも約75%減 ずる、請求項1に記載の方法。
- 4.前記ホットロールから出て来た前記ストリップを巻いて、そして、前記コイ ルを約600〜約800°F(約316〜約427℃)の間の温度で少なくとも 2時間焼きなましする、請求項1に記載の方法。
- 5.前記第3の厚さは前記第2の厚さの約65%未満である、請求項1に記載の 方法。
- 6.前記第4の厚さは前記第3の厚さの60%未満である、請求項1に記載の方 法。
- 7.前記アルミ合金ストリップは、約0.6〜0.8重量%のマンガン、1.3 〜2.2重量%のマグネシウム、0.15〜0.4重量%の珪素、0.3〜0. 7重量%の鉄、0.18〜0.28重量%の銅、約0.25重量%未満の微量元 素及び残部はアルミニウムからなる組成を有する、請求項1に記載の方法。
- 8.前記熱間圧延したストリップが前記ホットロールから移動させるときの該ス トリップの温度は約600〜約630°F(約316〜約332℃)である、請 求項1に記載の方法。
- 9.冷間圧延したストリップを約695〜705°F(約368〜374℃)の 間の温度で焼きなましする、請求項7に記載の方法。
- 10.前記熱間圧延したストリップが結晶化して焼きなまし組織の粒子を形成す る、請求項1に記載の方法。
- 11.前記ホットロールに進入する前記ストリップの温度は、約900〜975 °F(約482〜957℃)であり、前記ストリップを熱間圧延して少なくとも 約80%厚さを減じ、前記ホットロールからの熱延ストリップの温度は約630 °F(約332℃)未満であり、前記熱延ストリップは結晶化して焼きなんしテ キスチャーの粒子を形成し、前記冷間圧延により前記第2の厚さの約60%未満 である第3の厚さが得られ、前記冷延ストリップは約695〜705°F(約3 68〜374℃)の中間焼きなまし温度で焼きなましをし、且つ、前記中間焼き なましストリップを約40〜約50%冷間加工する、請求項1に記載の方法。
- 12.前記アルミ合金ストリップは、約0.6〜0.8重量%のマンガン、1. 3〜2.2重量%のマグネシウム、0.15〜0.4重量%の珪素、0.3〜0 .7重量%の鉄、0.18〜0.28重量%の銅、約0.25重量%未満の微量 元素及び残部のアルミニウムからなる組成を有する、請求項11に記載の方法。
- 13.缶製造に適しており且つイヤリングの少ないアルミ合金ストリップ素材を 製造する方法であって;アルミ合金溶湯を鋳造機中で連続鋳造してストリップ状 とし、 (a)前記ストリップを前記鋳造機から熱間圧延機へ、約880〜約975°F (約471〜約524℃)のストリップ温度で誘導し;(b)前記ストリップを 熱間圧延して、前記ストリップの厚さを少なくとも70%減じて熱延ストリップ を得; (c)前記熱延ストリップを前記熱間圧延機から約640°F(約338℃)未 満の温度で移動させ、前記熱延ストリップを約600〜800°F(約316〜 427℃)の温度で少なくとも約2時間焼きなましをして焼きなましストリップ を得; (d)前記焼きなましストリップを冷間圧延して、前記焼きなましストリップの 約65%未満の厚さの冷延ストリップを得、前記冷延ストリップを約366〜3 77℃(約690〜710°F)の中間焼きなましの温度で焼きなましをし;そ して、 (e)前記中間焼きなましストリップをストリップ製品の45°イヤリングと降 伏強さとの間のバランスを最適化するのに十分な冷間加工の割合で更に冷間圧延 する; ことからなる、前記方法。
- 14.前記熱間圧延機から回収した熱延ストリップを巻いて、そして、前記コイ ルを600〜700°F(316〜371℃)の間の温度で少なくとも約2時間 焼きなましをし、且つ、前記冷延ストリップを中間焼きなましの温度で焼きなま しする前に巻く、請求項11に記載の方法。
- 15.前記熱間圧延機から移動させた前記熱延ストリップを巻いて、そして、前 記コイルを周囲温度まで放冷して粒子を結晶化して焼きなましテキスチャーにす る、請求項13に記載の方法。
- 16.前記焼きなましの前に、前記冷延ストリップを巻く、請求項15に記載の 方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US315,408 | 1989-02-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04503534A true JPH04503534A (ja) | 1992-06-25 |
Family
ID=
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