SE447129B - Aluminiumlegering for burkar och sett for framstellning av denna - Google Patents

Description

447 129 2 delade burken. Tvådelade burkar består av ett lock och en fogfri burkkropp med en botten i ett stycke. Burkkroppar för tvådelade bur- kar formas i flera steg genom dragpressning och sträckning.

I den amerikanska patentskriften 3 402 591 beskrives en an- ordning för framställning av dragpressade och sträckta burkar. Vid dragpressning och sträckning formas burkkroppen av ett cirkulärt plâtstycke, vilket i ett första steg drages till en skål. Sidoväg- gen förlänges därefter och tunnas ut, genom att skålen genomlöper en serie av dragringar med avtagande hâldimension. Genom dragringar- m) na uppkomer en sträckningseffekt, varigenom sidoväggen utdrages på längden, och därigenom möjliggöres framställning av en burkkropp, vars sidoväggar är tunnare än bottnen. För framställning av burk- kroppar för tvådelade burkar användes oftast legeringen AA 3004, då denna för dragpressnings- och sträckningsförloppet uppvisar till- fredsställande goda bearbetnings-, hållfasthets- och verktygsför- slitningsegenskaper. Dessa egenskaper är en funktion av legeringens låga halt av magnesium (0,3 - l,8%) och mangan (1,0 - l,5%).

Nackdelen med den för närvarande använda legeringen AA 3004 ligger i att den för uppnående av de önskade slutegenskaperna er- fordrar en långvarig götglödgning eller homogenisering vid hög tem- peratur. Konventionell götglödgning är dock en av de största kost- nadsfaktorerna vid plåtframställningen. Dessutom är gjuthastigheten för legeringen 3004 relativt låg och vid icke fackmässig gjutning uppvisar den en tendens till bildning av grova primärsegregationer.

Tidigare har även andra legeringar diskuterats för användning vid burkkroppar, som t.ex. legeringen AA 3004. Denna legering upp- fyller väl samtliga krav på bearbetbarhet vid dragpressning och sträckning, men kan dock icke utnyttjas på grund av sin vid lönsam- ma materialtjocklekar ringa hållfasthet.

De ovan beskrivna konventionella legeringarna för burklock och burkkroppar avviker tydligt från varandra ifråga om sammansätt- ningen, vilket framgår av tabell I. De angivna siffervärdena är vikt- procent, vilket för övrigt gäller för hela denna beskrivning. Där icke nâgra intervalluppgifter föreligger, utgör de i tabell I angiv- na viktprocent maximalvärden. Beteckningen AA och tillhörande sif- . feruppgifter hänför sig till klassningssystemet från Aluminium As- sociation. CS42 hänför sig till en av Alcan utvecklad och närmare Ä U nedan beskriven legering för burklock och öppningsringar. 447 129 00.0 00.0 00.0. 00.0 00.0 0.0«_0.0 00.0|00.0 00.0 00.0 00.0. 008 00.0 00.0 | 00.0 000-010 0.0|0.0 00.0 00.0 000000 00.0 0000 ä. 00.0 00.0 00.0 00.0 00.0 0.004. 00.0 00.0 00.0 00.0 0000 ä. 00.0 00.0 00.0 00.0 0.0.0 0.00; 00.0|00.0 00.0 00.0 00.0 0000 å 00.0 00.0 .. 00.0 1 0.000 _ 0.0.|0.0 00.0 00.0 00.0 300 .å 00.0 00.0 f 00.0 r u 0.0.0; 0.0u00.0 0.0 0.0 0000 ä. 30590 033000 0 :B00 0:0 š 050000002 50002 ä? .G00 00030 050.008 . 000.90 mmflš .H .SHwAmB 447 129 4 För närvarande göres stora ansträngningar att erhålla såväl energi- och råmatcrialkällor och undanröjande av de speciellt inom dryckesindustrin gällande problemen med slöseri och avfall. Detta möjliggöres genom uppbyggnad av ett fullständigt recirkulerings- program inom aluminiumburkindustrin, vilket sammansättes av (l) uppsamling och återföring av förbrukade, tomma aluminium- dryckesburkar, och (2) återanvändning av aluminiet i de använda burkarna för framställning av nya burkar.

För de färdigställda burkarna är lock och burkkropp praktiskt taget oskiljbart förbundna med varandra, så att ett lönsamt recir- kuleringssystem erfordrar användning av hela burken. Vidare avviker sammansättningen för smältan av recirkulerade burkar avsevärt från sammansättningarna för de konventionella legeringarna för lock och burkkroppar. I fortsättningen betecknas legeringar och band för framställning av burkkroppar som burklegeringar resp. -band och le- geringar och band för framställning av lock som locklegeringar resp. -band. Om man ur smältan ur recirkulerade burkar åter vill erhålla den ursprungliga legeringssammansättningen, så måste avse- värda mängder av primärt resp. rent aluminium tillsättas, för er- hållande av en konventionell burklegering, och på samma sätt måste även större mängder av primärt aluminium tillföres för framställ- ning av en konventionell locklegering.

Det vore därför av fördel att för lock och burkkroppar an- vända en aluminiumlegering av en och samma sammansättning, så att vid omsmältningen av dessa burkar skulle någon anpassning av lege- ringssammansättningen icke längre vara nödvändig. Denna fördel om- nämnes och beskrives i den amerikanska patentskriften 3 787 248, vari föreslages att såväl lock som burkkroppar framställes av en legering av typ AA 3004, varvid den för lock erforderliga formbar- heten uppnås genom en värmebehandling. Det i amerikanska patentskrif- ten 3 787 248 föreslagna förfarandet omfattar upprätthållande av materialet vid hög temperatur efter kallvalsningen. Vidare skulle den däri föreslagna legeringssammansättningen leda till en samman- sättning av smältan, som tydligt skiljer sig från en smälta av kon- Ventionella, tvådelade burkar med olika burk- och locklegering. Ändamålet med denna uppfinning är sålunda erhållande av en aluminiumlegering och ett sätt för framställning av ett för till- verkning av dragpressade och strâckta burkkroppar samt lock i lika hög grad lämpat band av en aluminiumlegering, vilket möjliggör åter- 5,' 447 129 användning av använda aluminiumburkar och -burkdelar genom omsmält- ning av desamma cch anpassning av smältan till den önskade samman- sättningen på lönsammaste sätt.

Enligt uppfinningen uppnås detta ändamål genom att lege- ringen innehåller 1,6 - 2,5% magnesium 0,4 - 0,8% mangan 0,3 - 0,9% järn 0,1 - 1,0% kisel 0,05 - 0,4% koppar 0 - 0,2% titan resten huvudsakligen aluminium, varvid totalhalten av magnesium och mangan uppgår till mellan 2,0 och 3,3% och förhållandet magnesium till mangan ligger mellan 2,0: 1 och 4,4:1.

Sättet enligt uppfinningen kännetecknas av att (a) en smälta av en aluminiumlegering framställes, vilken aluminiumlegering förutom sedvanliga föroreningar som väsentliga be- ståndsdelar innehåller 1,6 - 2,5% magnesium och 0,4 - 0,8% mangan, 0,3 - 0,9% järn, 0,1 - 1,0% kisel, 0,05 - 0,4% koppar, 0 - 0,2% ti- tan, resten huvudsakligen aluminium, varvid totalhalten av magnesium och mangan uppgår till mellan 2,0 och 3,3% och förhållandet mellan magnesium och mangan ligger mellan 2,0:1 och 4,4:1, (b) smältan gjutes vid en temperatur av 700-75000 till ett ämne, (c) ämnet homogeniseras vid en temperatur av 550-600°C un- der 4-6 timmar, (d) det homogeniserade ämnet utvalsas i varmt tillstånd till ett band och (e) det varmvalsade bandet utvalsas med en tjocklekere- duktion av minst 40% i kallt tillstånd till sluttjocklek.

Smältan vid sättet enligt uppfinningen kan vara sammansatt av minst 40% aluminiumskrotmetall.

Legeringen och sättet enligt uppfinningen och dess isynner- het vid återanvändning av aluminiumskrotmetall uppnâeliga fördelar belyses nedan närmare och åskådliggöres med hjälp av bifogade rit- ningar, där fig. 1 visar ett flödesschema för âskådliggörande av sät- tet enligt uppfinningen som en del av ett recirkuleringssystem, fig. 2 är en grafisk framställning av kallförhårdningen av leqeringen en- ligt uppfinningen och tvâ jämförelselcgeringar i beroende av kall- 447 129 6 bearbetningen, och fig. 3 är en grafisk framställning av förändrin- garna i de mekaniska egenskaperna hos legeringen enligt uppfinningen och en jämförelselegering vid termisk behandling.

Förfarandet för smältning av olika skrottyper, anpassning av smältan till en önskad sammansättning, gjutning av smältan, fram- ställning av bandmaterial och tillverkning av behållare innehåller enligt fig. l ett slutet recirkuleringssystem, vari det genom fa- brikationsprocessen alstrade skrotet recirkuleras och återigen fär- digställes som råmaterial för processen. Det i föreliggande uppfin- ning använda skrotet innefattar skrot från tillverkningen av band- material (bandskrot), skrot från tillverkning av burkar (burkskrot) och konsumentskrot.

Med konsumentskrot avses produkter av aluminiumlegeringar, isynnerhet burkar, vilka genom tryck, beläggning eller på annat sätt förorenats och därefter sålts och använts.

Sättet enligt uppfinningen är isynnerhet anpassat för använd- ning av aluiniumburkskrot. Företrädesvis återvinnes burkar i ren form, fria från smuts, plastdelar, glas och andra föroreningar.

Burkkroppar för sedvanliga burkar är oskiljbart förbundna med loc- ken. Under âtervinningen av skrotburkar utsättes därefter hela bur- karna för krossning, planpressning, sammanpackning eller bringas på annat sätt i en kompakt form. Burkarna sönderdelas därefter i sed- vanliga malningsanordningar, hammarkvarnar, motlöpande knivar etc. till företrädesvis löst utkommande stycken med diametern ca 2,5 - 4 cm. Det sönderstyckade aluminiumskrotet befrias medelst magnetis- ka separationsmetoder från järn- och stâldelar och från papper och andra lätta substanser medelst centrifugalavskiljare. Det renade skrotet införes därefter i en lackförbränningsugn. En lämplig lack- förbränningsugn är en brännugn, i vilken skrotet i närvaro av varm luft transporteras genom en roterande tunnel. En annan möjlighet er- hålles genom en lackförbränningsugn, där det sönderdelade skrotet inbäddas i'en korg av 15 - 25 cm djup av rostfritt stål. För för- bränning av organiska substanser såsom plastbeläggningar på behål- lare och burkar för livsmedel och drycker samt målade eller påtryck- ta etiketter innehållande pigment, som titan(IV)oxid, blåses varm- luft genom korgen.

Ugnstemporaturen väljes företrädesvis så att temperaturen för skrotet når pyrolystemperaturen för de organiska beläggnings- materialen. Temperaturen måste vara tillräckligt hög, vanligtvis ca 480 - 54000, för att alla organiska beläggningsmaterial pyrolysèras men icke så att metallskrotet oxideras. 447 129 Det i föreliggande uppfinning använda skrotet omfattar alu- míniumlegeringsmaterial såsom bandskrot, burkskrot och konsument- skrot, vilket beredes såsom beskrivits ovan. En stor del av konsu- mentskrotet består av aluminiumburkar, vilka vanligtvis innehåller 25 viktprocent burklock av legering AA 5182 och 75 viktprocent burk- skrot av legering AA 4004. Sammansättningarna för dessa legeringar samt den vid omsmältningen av dessa legeringar erhållna sammansätt- ningen anges nedan i tabell II.

Bandskrot innehåller avfall från gjutband samt från de i ett valsverk genomförda skärningsoperationerna såsom t.ex. kantskärning av det valsade bandet. Den ursprungliga smältsammansättningen, som erhålles från-ett typiskt bandskrot, består av ca 88% av legeringen AA 3004 och 12% av legeringen CS42. CS42, en annan vid framställning av lock använd legering med hög magnesiumhalt, beskrives ytterligare nedan i tabell III.

Det vid föreliggande uppfinning använda skrotet kan även in- nehålla skrot, som bildats vid tillverkning av behållare och behål- lardelar, som t.ex. burklock och burkkroppar. Burkskrotet erhålles exempelvis som utskottsmaterial på grund av öronbildning. Det vid föreliggande uppfinning använda skrotet kan även innehålla andra aluminiumaterial innehållande element med blandkristallhårdhets- effekt och naturligtvis även band-, burk- och konsumentskrot av le- geringen enligt uppfinningen.

Det recirkulerade skrotet överföres i en ugn, såsom beskri- ves t.ex. i amerikanska patentskriften 969 253, till en smälta. Den ursprungliga smältan ändrar naturligtvis sin sammansättning motsva- rande sammansättningarna och mängderna av de olika, i ugnen införda skrottyperna. Vid sättet enligt uppfinningen anpassas smältan på så- dant sätt, att sammansättningen kommer att ligga inom följande grän- ser: Magnesium l,6 - 2,5% företrädesvis 1,6 - 2,0% Mangan 0,4 - 0,8% " 0:5 _ 0:3* Järn 0,3 - 0,9% “ 0,3 - 0,7% Kisel 0,1 - l,0% " 0,15 - 0,40% Koppar 0,05 - 0,4% “ 0,3 - 0,4% Titan 0 - 0,2% " 0 - 0,15%.

De ovan angivna värdena visar det breda området, samt det fö- redragna området för sammansättningen hos legeringen enligt uppfin- ningen. Sammansättningen av föreliggande legering kan variera inbm 447 129 8 de angivna områdena, men områdena är själva kritiska, isynnerhet områdena för huvudlegeringselementen magnesium och mangan. Magnesi- um och mangan åstadkommer tillsammans genom sin närvaro i fast lös- ning en blandkristallhårdhetseffekt i föreliggande legering. Det är därför väsentligt att koncentrationerna av dessa element varierar inom de angivna områdena, så att förhållandet magnesium till mangan uppvisar ett värde mellan 2,0:l och 4,4:l och totalhalten av magne- sium och mangan ligger mellan 2,0 och 3,3%. Ytterligare spårelement, vilka kan förväntas som föroreningar i recirkuleringsförfarandet, är i föreliggande legeringssammansättning tillåtna upp till en viss gräns, t.ex. krom upp till 0,1%, zink upp till 0,25% och andra en- skilda element upp till 0,05%, tillsammans upp till 0,2%.

Koppar och järn är närvarande i föreliggande legering på grund av deras oundvikliga närvaro i konsumentskrotet. Närvaron av koppar i en halt av mellan 0,05 och 0,4% åstadkomer en förbättring med av- seende på lägre öronbildning och medför ytterligare en hållfasthets- ökning i föreliggande legering.

För uppnående av de angivna områdena respektive de föredrag- na områdena för sammansättningen hos föreliggande legering, kan det vara nödvändigt att anpassa smältan. Detta kan ske genom en tillsats av magnesium eller mangan, eller, för utspädning av överskott av le- geringselement, genom tillsats av olegerat aluminium till smältan.

Den totalt erfordrade energin för framställning av olegerat primärt aluminium ur sitt mineral ligger ungefär 20 gånger högre än den energimängd, som erfordras för omsmältning av aluminiumskrot.

Man kan sålunda inbespara avsevärda mängder av.energi och stora kost- nader, då den för framställning av en önskad legering erfordrade mäng- den av primärt aluminium kan hållas så låg som möjligt. Om ett över- skott av magnesium är närvarande, så kan magnesiumhalten i smältan även reduceras genom spolning av den smälta legeringen med klor, var- vid den bildade olösliga magnesiumkloriden avlägsnas med slaggen.

På grund av magnesiumförlusten från smältan och på grund av miljöris- kerna vid arbete med klor är detta förfarande dock icke obetingat lämpligt.

Anpassningen av smältan kan ske genom tillsats av låglegerat aluminium, i vilket:legeringselementen för utspädning av överskott av element är närvarande i lämpligt förhållande.

:Tabell II visar sammansättningarna för legeringarna AA 3004 ioch 5182 samt den stökiometriska smältsammansättningen, vilken er- hålles genom smältan av typiskt konsumentskrot och burkar av deJnämn- da legeringarna: 9 447 129 EEPELLÄÄ Typisk sammansättning Primärfaktor (%) föreligg.

Legering 3004 5182 smälta 3004 5182 legering Magnesium i 0,9 4,5 1,5 40 - - Mangan 1,0 0,25 0,8 - 70 18 Järn 0,45 0,25 0,4 - 39 Kisel 0,2 0,12 0,2 - 33 - Titan 0,04 0,05 0,04 - - ~ Koppar 0,18 0,08 0,1 - 27 - I siffran l,5% magnesium i den med "smälta" rubricerade ko- lonnen är en magnesiumförlust av 0,3% på grund av magnesiumoxidation under smältningen medräknad. De i tabellen med "primärfaktor" rubri- cerade siffervärdena utgör sådana mängder av primärt eller rent alu- minium, vilket måste tillföras för att varje element skall sjunka till den nominella samansättningen för AA 3004, 5182 eller förelig- gande legering. Den nominella sammansättningen för föreliggande lege- ring, såsom den användes i beskrivningen och exemplen, är följande: Magnesium l,8% Mangan 0,7% Järn 0,45% Kisel 0,25% Koppar 0,2% Titan 0,05%.

Då de för elementen i legeringarna AA 3004 och 5182 angivna halterna förutom för mangan och magnesium utgör maximivärden, är för varje legering den största angivna primärfaktorn bestämmande.

Exempelvis visar tabell II, att en mängd av rent aluminium motsvarande 40% av smältans vikt måste tillföras, då halten av mag- nesium i smältan skall sänkas till det typiska värdet 0,9% för AA 3004. På liknande sätt mäste en mängd av rent aluminium motsvaran- de 70% av smältans vikt tillsättes, då halten av mangan i smältan skall sänkas till dess typiska värde 0,25% för AA 5l82..Å andra si- dan är endast l8% rent aluminium nödvändigt för att sänka manganhal~ ten i smältan till nominalvärdet för legeringen för användning vid sättet enligt uppfinningen. _ Tabell III visar samma förhållanden med avseende på bandskrot med en andel av 88% AA 3004 och 12% CS42. 4 10 e 447 129 '.I'¿1bL'-.1]__1__I__l_ Primärfaktor (%) Legering Typisk sammansättning föreligg- _ 3004 CS42 smälta 3004 CS42 legering Magnesium 0,9 3,5 1,21 26 ~ _ Mangan 1,0 0,25 0,91 - 73 23 Järn 0,45 0,25 0,43 - 42 5 Kisel 0,2 0,12 0,19 - 37 - Titan 0,04 0,05 0,04 - - - Koppar 0,18 0,08 0,17 - 53 - Enligt tabell III erfordras sålunda 26% primärt aluminium för att sänka magnesiumhalten i smältan till det för AA 3004 typiska värdet av 0,9%. Likaså skulle 73% primärt aluminium erfordras för att bringa manganhalten för smältan till värdet 0,25% för CS42- sammansättningen. Å andra sidan erfordras endast 23% primärt alumi- nium för att sänka manganhalten i süüian till den nominella halten för föreliggande legering.

Av tabellerna II och III framgår att vid sammansättningen en- ligt föreliggande legering för beredning av smältan skulle mindre än 25% olegerat aluminium erfordras. Sålunda erfordras en mindre mängd av primärt aluinium än för beredning av vilken som helst av de andra kända behâllarlegeringarna.

Tabellerna visar även att arten av skrotet i smältan har in- verkan på den för uppnående av en önskad smältsammansättning erfor- derliga mängden av primärmetall. Den föreliggande legeringssamman- sättningen kan, oberoende av arten av det till smältsystemet till- förda skrotet, även uppnås genom användning av 100% skrot. En ty- pisk burktillverkningsanläggning erfordrar exempelvis 83% burkband (AA 3004) och 17% lockband (CS42). Av det vid burkframställningen, som skrot erhållna och åter omsmälta 27,6% skrotet utfaller 24,9% på burkskrot och 2,7% på lockskrot. Smältan kan försättas med skrot från burktillverkningsanläggningen och konsuentskrot i form av återlämnade, använda burkar. Under antagande av en smältförlust av 5%, räknat på burktillverkningsskrotet, och 8%, räknat på de av konsumenterna återlämnade burkar, erfordrar en âterföring av samt- liga vid en sådan anläggning framställda burkar en tillförsel av endast 7,2š primärt aluminium till smältan, för att föreliggande legeringssammansättning skall uppnås. Denna mängd kan ytterligare sänkas genom användning av andra skrotlegeringar i smältan, inklu-. r 11 447 129 sive användning av skrot av föreliggande legering.

Vid användningen av kända legeringssammansättningar har det hittills icke varit möjligt att sänka den erforderliga mängden av primärt aluminium, som är nödvändig för uppnående av en användbar smältsammansättning från konsumentskrot, till mindre än 40% av skrot- vikten i smältugnen. Genom föreliggande uppfinning erhålles bildning av den föreliggande legeringssammansättningen av minst 40% skrot över ett brett omrâde av andelar av bandskrot, burkskrot och konsu- mentskrot. q Föreliggande legering uppvisar talrika fördelar, som grundar sig på att legeringssammansättningen uppnås med utgångspunkt från smältan. En första fördel är, såsom redan nämnts, att föreliggande legering lätt kan erhållas genom recirkulering av för närvarande tillgängligt aluminiumskrot. En ytterligare fördel är att förelig- gande legering uppvisar ett brett toleransområde för kisel, järn, koppar och andra element, vilka i konventionella legeringar anses som oönskade föroreningar, men som oundvikligen är närvarande i kon- sumentskrot. Exempelvis får en förhållandevis hög koncentration av titan vara närvarande, vilket är särskilt viktigt ur recirkule- ríngssynpunkt då en stor del av konsumentskrotet innehåller titan- oxid, Vilket under smältningen reduceras och löser sig i den smälta legeringen. Ett brett toleransområde.för titan är likaså viktigt, ef- tersom titanhalten i smältan stiger då skrotet smältes i på varand- ra följande cykler. Den förväntade koncentrationen i området mellan 0,15 - 0:2Û%får även vara närvarande i föreliggande legering.

Som ytterligare exempel kan legeringen uppvisa en förhållan- devis hög andel av kisel från i skrotet föreliggande sand eller smuts. Föreliggande legering tillåter denna halt och har dessutom fördelen att vid kiselhalter över 0,45% och vid de ovan angivna ele- mentomrâdena är en värmebehandling möjlig. Värmebehandling hänför sig till det förfarande, vid vilket en legering uppvärmes till en temperatur, som är tillräckligt hög för att bringa de lösliga lege- ringselementen eller -komponenterna (Mg2Si) i fast lösning, vanligt- vis 51Q - 6lO°C. Legeringen kyles därefter så att dessa element er- hâlles i övermättad, fast lösning. Därefter åldras legeringen antin- gen vid rumstemperatur eller vid förhöjd temperatur, varvid under denna tid utskiljningar bildas, vilka medför en åldringshärdning av legeringen. Åldringshärdningen kan ske vid sådana temperaturer, som är sedvanliga vid bränning.av polymerbeläggningar för aluminiumbehål- lare och beskrives nedan ytterligare. Detta medger användning Év 447 129 12 framställningsmetoder, vilka frambringar plåt med lägre hållfast- het än vad som annars skulle erfordras för plåt i valshärdat till- stånd.

Efter att legeringen i smältugnen inställts på den önskade sammansättningen, behandlas smältan för avlägsnande av upplöst väte och icke-metalliska inneslutningar, vilka skulle skadligt påverka gjutningen av legeringen samt kvaliteten på den tillverkade plåten.

Härtíll inledes en gasblandning av klor och en inert gas, som t.ex. kväve eller argon, genom minst ett inledningsrör av kol, vilket be- finner sig vid botten på ugnen och medger en gasspolning av smältan.

Gasblandningen ledes i en blâsström under ungefär 20-40 minuter ge- nom den smälta legeringen, varvid den bildade slaggen flyter på smäl- tans yta och skumas av därifrån medelst någon lämplig metod. Den låga magnesiumhalten för legeringen enligt uppfinningen leder till mindre slaggmängd och en lägre magnesiumförlust än för legeringarna AA 5082, AA 5182 och andra konventionella locklegeringar. Den skum- made legeringen befrias därefter medelst en filterbädd av eldfast material, som t.ex. aluminiumoxid, från icke-metalliska inneslutnin- gar. För ytterligare avgasning av legeringen inledes återigen en gasblandning, såsom beskrivits ovan, i motström genom smältan.

Den smälta legeringen med föreliggande sammansättning kan så- lunda medelst kända stränggjutmetoder gjutas till ämnen. Vid gjutning i kokill uppgår temperaturen för den smältflytande metallen för före- ligganae iegering till 7oo-7so°c.

Legeringen enligt uppfinningen kan gjutas i en given kokill för valsämnen med en hastighet av mer än 110 kg/min, medan jämförelsevis legering AA 3004 kan gjutas med en högsta hastighet av 110 kg/min. Fö- religgande legering kan gjutas snabbare på grund av sin mindre korn- storlek, det mindre dendritavståndet och de mindre primärutskiljnin- garna av (FeMnIAl6. Dessa egenskaper förorsakar även färre sprickor un- der gjutningen, vilket leder till en minskning av det från stränggjut- ämnena bildade skrotet. De gjutna ämnena fräses därefter för avlägs- nande av oregelbundenheter i sammansättningen i valsytan. Det har vi- sat sig, att ämnen av föreliggande legering i jämförelse med ämnen av legering AA 3004 måste fräsas mindre kraftigt, vilket motsvarar en mindre skrotbildning. Ämnen av legeringen enligt uppfinningen måste fräsas på vardera sidan med ca 12 mm, vilket är ca 25% mindre än för ämnen av legering AA 3004.

De frästa valsämnena homogeniseras vid en temperatur av 550- 60OQC,.företrädesvis vid 570°C, under 4-6 timmar. Denna homogenise- ringstid hänför sig till uppehållstiden vid en given temperatur, ex- 447 129 13 klusive uppvärmnings~ och avkylningstid. I jämförelse härmed erford- ras för ett ämne av legering AA 3004 en homogenisering av 4-6 timmar vid 565 - 6lOOC. Den lägre homogeniseringstemperaturen vid legeringen enligt uppfinningen är möjlig på grund av den lägre manganhalten och den högre magnesiumhalten i jämförelse med legering AA 3004.

Homogeniseringstemperaturen väljes på sådant sätt, att den lig- ger under icke-jämvikt-solidustemperaturen för legeringen, dvs under den lägsta temperatur, vid vilken de aktuella närvarande faserna el- ler komponenterna börjar att smälta. Den atomära rörligheten vid homogeniseringstemperaturen utjämnar de vid gjutning uppträdande seg- ringarna och förminskarlorngränskoncentrationen av legeringselemen- ten. Dessutom uppträder i legeringar, vilka innehåller elementen mangan, järn och kisel, vissa reaktioner i fast tillstånd, varvid en del av fasen (FeMn)Al6 övergår till u-fasen Al(FeSiMn). Föreliggan- de legering uppvisar en kraftigare u-transformation vid given tempera- tur än legeringen AA 3004, vilket har till följd en mindre verktygs- förslitning under dragpressnings- och sträckningsförloppet vid burk- framställningen. Föreliggande legering bearbetas pâ sådant sätt att en a-transformation av minst 25% uppnås, vanligtvis 30-50% eller mera. a-transformation kan uppträda under homogeniseringsglödgningen, under den nedan beskrivna, vid hög temperatur och med kraftig kaliber- reduktion utförda varmvalsningen, eller under en glödgning vid för- höjd temperatur.

Efter homogeniseringen kyles ämnena till en utgångstemperatur för varmvalsningen av 450-510°C och underkastas ett första varmvals- ningsstick. Ämnena utfordrar icke obetingat en långsam avkylning, men kan kylas i stillastående luft vid rumstemperatur. Utgångstemperaturen för varmvalsningen, vilken icke är kritisk, är avsevärt lägre än den- samma, som användes för legering AA 5182 (480-525°C). Under detta förs- ta varmvalsningsstick valsas valsämnena, som uppvisar en tjocklek av t.ex. 47,6 cm efter fräsningen, till en platta av vanligtvis ca 19 mm tjocklek, dvs med en tjockleksreduktion av ca 96%. Detta första varm- valsningsstick bör ske med en tjockleksreduktion av ca 40-96% och tjä- nar till att bringa legeringen i ett lämpligt format för ytterligare varmvalsning. Detta första varmvalsningsstick sker vanligtvis i ett reversibelt valsverk.

Efter detta första varmvalsningsstick utvalsas varmvalsnings- plattan omedelbart i ett varmvalsverk med flera ställningar med en tjockleksreduktion av 70-96%, företrädesvis ca 85%, i varmt tillstånd från 19 mm till 3,0 mm. Under varmvalsningen användes smörjmedel för 447 129 14 att förhindra att varmvalsningsplattan klibbar fast på arbetsval- sarna och för kylning av valsarna. Det varmvalsade bandet, vilket nu är av kallvalsningstjocklek, valsas senare genom lämplig kallvals- ning till sluttjocklek. Föreliggande legering är avsevärt mjukare än legeringen AA 5182 och erfordrar lägre energiförbrukning vid varm- och kallbearbetningen samt är mindre känslig för kantsprickor. Det varmvalsade bandet upprullas vid en sluttemperatur av företrädesvis ' 300°C. Sluttemperaturen kan dock även ligga lägre, alltefter effek- tiviteten hos det använda varmvalsverket.

Det upprullade bandet glödgas därefter före den efterföljande kallvalsningen. Denna glödgning genomföres lämpligen vid 315-400°C, företrädesvis vid ca 345OC, under 2-4 timmar. För varmvalsverk, vil- ka möjliggör en tillräckligt högt sluttemperatur för undvikande av en kallbearbetning (dvs ca 3l5°C), kan glödgningen av det upprullade bandet bortfalla. Glödgningen definieras som värmebehandling ovan- för omkristallisationstemperaturen för legeringen och tjänar till nedbrytning av föredragna kornorienteringar, vilka härrör från varm- bearbetningen under omkristallisationstemperaturen.

Glödgningen kan även genomföras som en kortvarig mellanglödgning av bandet i en bandgenomlöpningsugn mellan kallvalsningssticken. Härvid glödgas bandet under 3-90 sekunder, företrädesvis 3-30 sekunder, vid en temperatur mellan 350 och 500°C. Denna kortvariga mellanglödgning leder till ett förbättrat förhållande med avseende på öronbildning och bättre töjningsvärden för det för tillverkning av burkkroppar använda bandet.

Efter varmvalsningen och de erfordrade glödgningarna utsättes bandet för kallförhårdning genom kallvalsning till sluttjocklek.

Med kallförhårdning avses hållfasthetsökningen för en legering i beroende av graden av kallbearbetning, vilken utövas på metallen. I jämförelse med konventionella burklockmaterial visar legeringen enligt föreliggande uppfinning en lägre kallförhârdningsgrad, såsom framgår av fig. 2. Detta innebär att för uppnående av sluttjockleken är färre stick nödvändiga resp. samma antal stick kan ske vid högre hastighet eller större bandbredd. Likaså leder föreliggande legering i jämförelse med konventionella locklegeringar till färre ojämnheter och färre kantspric- kor. Dessutom är kallförhârdningsgraden för föreliggande legering helt jämförbar med motsvarande värden för den konventionella burkkropplege- ringen AA 3004, vilket visar att en tillfredsställande hållfasthet för burkband kan uppnås utan överdriven kallbearbetning. ....,......_.._...,_ ._,_., _.. . 447 129 15 Följande stickprogram för kallvalsningen har visat sig fördel- aktigt vid framställning av burkband för dragpressade och sträckta burkkroppar: Det upprullade bandet kallvalsas från 3,0 mm till 0,34 mm, dvs 89% företrädesvis i ett genomlopp genom minst ett tandem-valsverk med flera ställningar. En annan möjlighet består i att bandet i flera stick utvalsas kallt med stickföljden 3,0 mm ~q1,30 mm -+0,66 mm--v 0,34 mm på ett valsverk med en ställning. En glödgning mellan kall- valssticken betecknas som mellanglödgning och utföres, om så erford- ras, såsom beskrivits ovan. En mellanglödgning kan visa sig vara nöd- vändig då mellan tvâ stick sprickor uppträder eller även för att för- ändra kallvalsningsegenskaperna hos det färdigvalsade bandet. Om ett valsverk med en ställning användes, så genomföres mellanglödgningen företrädesvis före den sista kaliberreduktionen. Vid genomförande av en mellanglödgning uppgår den sista kaliberreduktionen företrädesvis till 40-60%. En sådan mellanglödgning före det sista kallvalsnings- sticket inverkar fördelaktigt på reduktionen av öronbildning under dragpressningen och sträckningen. För att uppnå den erforderliga kall- bearbetningen motsvarande den i fig. 2 visade kallförhårdningsgra- den, kan även en kombination av valsverk med en eller flera ställnin- gar användas.

Genom skärning och kantskärning till den önskade bredden fär- digbearbetas bandet. Den på detta sätt tillverkade plåten uppvisar en 0,2%-sträckgräns av 250-310 MPa, företrädesvis 270-290 MPa, en draghållfasthet av 260-320 MPa, företrädesvis 270-300 MPa, och en brottöjning (ASTM) av 1-8%, företrädesvis 2-3%.

Följande stickprogram för kallvalsningen har vid framställning av lockband med en för framställning av burklock tillfredsställande hàllfasthet och flexibilitet visat sig vara fördelaktig: Varmvalsningsband av tjockleken 3,0 mm kallvalsas i ett genom- lopp genom ett tandem-valsverk med flera ställningar med en reduk- tion av 91% till 0,26 mm. Reduktionen bör ligga mellan 60 och 95%.

En annan möjlighet består i att kallutvalsa bandet i fyra stick med kaliberserien 3,0 nml->1,30 mm ->0,66 mm-4 0,34 mmflw 0,26 mm på ett valsverk med en ställning. En mellanglödgning är icke nödvän- dig. Genom kantskärning och skärning till den önskade bredden fär- digbearbetas plåten. Stickprogrammet för kallvalsningen för lockband leder till följande mekaniska egenskaper i valsat tillstånd: 0,2%- sträckgräns av 310-370 MPa, företrädesvis 320-360 MPa, draghâllfast- het gflyßgø MPa, företrädesvis 340-350 MPa, och brottöjning (ASTM) 447 129 16 av 1-5%, företrädesvis l-3%." De ovan beskrivna förfaringsstegen för burk- och lockband är avsedda för framställning av motsvarande kallförhârdnad plåt, nämligen baserat på att burkbandet skall uppvisa en minsta 0,2%- -sträckgräns av 240 MPa och lockband i valshärdat tillstånd skall uppvisa en minsta O,2%-sträckgräns av 300 MPa.

De beskrivna förfaringsstegen kan naturligtvis ändras om för erhållande av andra tillstånd, som t.ex. mjukglödgat, kallförhård- nat och delvis glödgat, kallförhårdnat och stabiliserat, lösningsglöd- gat, åldrat och mjukat tillstånd. Om föreliggande legering framstäl- les i sådana tillstånd, så kan den även användas för framställning av förpackningar och behållare såsom sardinburkar, köttkonservburkar, behållare för färdiga rätter, oljeburkar, filmburkar samt andra be- hållare och förpackningar både för ätbara och icke-ätbara fyllninge- gods. Dessa behållare kan naturligtvis även framställas genom andra metoder, än de som nedan vidare beskrives, som t.ex. genom dragpress- ning i ett eller flera steg eller genom hålprägling. "* Det enligt ovan beskrivna förfarande framställda burkbandet formas till en dragpressad burkkropp i ett stycke. För detta ändamål skars ur plåten cirklar, vilka via en stämpel drogs genom en matris och formades till skålar. Kanten på en sålunda formad skål ligger företrädesvis i ett cirkulärt plan. Den grad, med vilken kanten avvi- ker från detta plan, betecknas som öronbildning. Föreliggande lege- ring ger vid en första dragpressning av 32-40% en upp till 50% lägre öronbildning i 450 till valsriktningen än för AA 3004-burkband. Med legeringen enligt uppfinningen kan med lätthet uppnås värden för öronbildningen av 2% och.mindre. Den procentuella uppgiften för drag- pressningen beräknas på sådant sätt, att man från diametern för cir- keln subtraherar diametern för skålen och dividerar med diametern för cirkeln. De dragpressade skålarna drages därefter ytterligare och sträckes i ett dragpressnings- och sträckförfarande, där skålen tryckes genom en rad dragringar med cirkulära hål med avtagande radier. Dragringarna medför en sträckeffekt, varigenom sidoväggen -för burken förlänges genom minskning av väggtjockleken. På detta sätt kan burkkroppar framställas, vars sidovägg är tunnare än bot- ten. Då den bearbetade metallen är alltför mjuk, kan den vidhäf- _ta på arbetsytan av sträck-dragringarna och därigenom störa drag- pressnings- och sträckförloppet, vilket leder till materialfel och avbrytande av fabrikationsprocessen. Föreliggande legering upp- visar denna effekt i lägre utsträckning än konventionella burkbánd- 17 447 129 legeringar och leder sålunda även till en lägre verktygsförslitning.

Vid framställningen av burklock utplanas lockbandet, rengö- res, förses med ett konversionsskikt och, om så önskas, grundas.

Därefter belägges lockbandet på det nedan beskrivna sättet. Det be- lagda lockbandet föres därefter till en press, där locket bearbetas som dragpressade och med en fläns försedda låga skålar. Skålarna fö- res därefter, för bildning av ett lock som är lätt att öppna, till en konversionspress, där locket ritsas och en nit i ett stycke bil- das. En öppningsring kan framställas i en lämplig press i ett sepa- rat arbetsförlopp och föras till konversionspressen för nitning med locket. Öppningsringen kan dock även framställas i konversionspres- sen av ett separat band och öppningsringen och locket formas i samma konversionspress och förbindas med varandra. öppningsringar framstäl- les ofta av en annan legering än burklocket. Bearbetningsförmågan hos föreliggande legering medger dock även framställning av öppnings- ringar. En ytterligare beskrivning av framställning av burkar, lock och öppningsringar återfinnes i de amerikanska patentskrifterna 3 787 248 och 3 888 199.

Vanligtvis överdrages såväl lockbandet som den dragpressade och sträckta burkkroppen med ett polymerskikt för undvikande av en direkt kontakt mellan behållaren och fyllningsgodset. Ett typiskt överdrag består av en epoxi- resp. vinylpolymer, vilken anbringas som pulveremulsion eller medelst ett lösningsmedel och därefter brän- nes till ett motstândskraftigt skyddsskikt. Överdraget brännes vid förhöjd temperatur, vanligtvis under ca 5-20 sekunder vid 175-220°C.

Vid denna värmebehandling inträder en mjukning för de flesta alumi- niumlegeringar. I fig. 3 visas de mekaniska värdena för föreliggande legering och legeringen AA 5082 med en kallbearbetningsgrad av 85% efter en mjukningstid av 4 minuter. Kurvorna är liknande för samtli- ga testade mjukningstider. Draghållfastheten för föreliggande lege- ring sjunker vid en temperatur av l90°C från 340 MPa till 330 MPa, medan draghållfastheten för belagda AA 5082-lockband sjunker från 400 MPa till 370 MPa. För 0,2%-sträckgränserna innebär värmebehandlingen för föreliggande legering en sänkning mellan 29 och 33 MPa, och för' legeringen AA 5082 mellan 30 och 35 MPa. I ett annat test bestämdes för legeringen 5182 och föreliggande legering hâllfasthetsreduktionen efter en värmebehandling under 8 minuter vid l90°C. 0,2%-sträckgrän- sen visade en reduktion från 340 till 305 MPa för föreliggande lege- ring och en sänkning från 360 till 290 MPa för legeringen AA 5182. 4 447 129 18 Dessa siffervärden visar att de för aluminiumbehâllare sed- vanliga bränntemperaturerna och bränntiderna för konventionella lock- band försvagar dessa i en större utsträckning än lockbandet enligt föreliggande uppfinning. Sålunda kan föreliggande legering valsas till en lägre hållfasthet än andra legeringar och trots detta uppvi- sa tillräcklig hållfasthet i slutprodukten. Töjningskurvorna tyder på att töjningen hos föreliggande legering i jämförelse med legerin- gen AA 5082 vid given bränningsprocess ökar kraftigare och sålunda uppvisar föreliggande legering jämfört med andra legeringar vid giv- na bränningsprocesser även en kraftigare ökning av bearbetbarheten.

Användningen av legeringen och sättet enligt uppfinningen med- för vid framställning av bandmaterial samt vid tillverkning av burk- delar av detta bandmaterial bl.a. följande fördelar: l) lägre energibehov vid varm- och kallvalsningar samt förbättrat förhållande vid termisk behandling i jämförelse med konventionella locklegeringar, 2) förbättrad hantering i ett valsverk till följd av ett an- tal tillverkningssteg, vilka är identiska för burk- och lockband, 3) förbättrad hantering med avseende på legeringsberedning och gjutförfarande till följd av för den burk- och lockband enhetli- ga legeringssammansättningen, och 4) efterföljande tillverkning av samtliga delar för en burk av bandmaterial av en och samma legeringssamansättning.

Claims (11)

447 129 19 Patentkrav

1. l. Aluminiumlegering, med magnesium och mangan som väsentliga legeringsbeståndsdelar. för framställning av ett för tillverk- ning av dragpressade och sträckta burkkroppar samt lock lämpat band. k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller 1,6 ~ 2.5 % magnesium 0.4 - 0,8 % mangan 0,3 _ 0,9 z järn 0.1 - 1,0 % kisel 0.05 ~ 0.4 % Koppar O - 0.2 % titan resten huvudsakligen aluminium. varvid totalhalten.av magnesium och mangan uppgår till mellan 2.0 och 3,3 % och förhållandet magnesium till mangan ligger mellan 2,011 och 4.4:l.

2. Alumíniumlegering enligt krav l. k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller 1.6 - 2,0 2 magnesium. 0.6 - 0.8 2 mangan. 0.3 - 0.7 t järn och 0.15 _ 0.40 2 kísel.

3. Aluminiumlegering enligt något av kraven l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller upp till 0,1 2 krom och upp till 0,25 2 zink.

4. Aluminiumlegering enligt något av kraven 1 - 3. k ä n - n e t e c k n a d av att den innehåller 0.04 - 0,15 2 titan.

5. Sätt för framställning av ett för tillverkning av dragpres~ sade och sträckta burkkroppar samt lock lämpat band av en alu- miniumlegering, k ä n n e t e c k n a t av att a) en smälta av en aluminiumlegering framställes. vilken alu- miniumlegering förutom sedvanliga föroreningar som väsentliga beståndsdelar innehåller 0,3 - 0.9 2 järn. 0.1 - 1.0 % kísel. 0,05 - 0,4 t koppar, 0 - 0.2 % titan. 1,6 - 2,5 % magnesium och 0.4 - 0.8 % mangan, varvid totalhalten av magnesium och mangan ligger mellan 2,0 och 3.3 t och förhållandet magnesium 447 129 20 till mangan ligger mellan 2,0:l och 4,4:l, b) smältan gjutes vid en temperatur av 700 - 750°C till ett ämne. c) ämnet homogeniseras vid en temperatur av 550 - 600°C under 4 - 6 timmar, d) det homogeniserade ämnet utvalsas i varmt tillstånd till ett band, och e) det varmvalsade bandet utvalsas med en tjockleksreduktion av minst 40 % i kallt tillstånd till sluttjocklek.

6. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att utgångstemperaturen för varmvalsningen ligger mellan 450 och 5lO°C.

7. Sätt enligt något av kraven 5 eller 6. k ä n n e t e c k - n a t av att varmvalsningen av ämnet sker i flera stick till en platta och därefter kontinuerligt med en tjockleksreduktion av 70 - 96 %.

8. Sätt enligt något av kraven 5 - 7, k ä n n e t e c k - n a t av att det varmvalsade bandet före kallvalsningen glödgas vid en temperatur av 315 - 400°C under 2 - 4 timmar.

9. Sätt enligt något av kraven 5 - 8. k ä n n e t e c K ~ n a t av att för framställning av ett för tillverkning av dragpressade och sträckta burkkroppar lämpat band genomföres kallvalsningen till sluttjocklek på ett sådant sätt, att a) det varmvalsade bandet kallvalsas i en första stickserie till en mellantjocklek,' _ __ b) det till mellantjocklek kallvalsade bandet underkastas en kortvarig mellanglödgning vid en temperatur mellan 350 och 500°C under 3 - 90 sekunder. företrädesvis 3 - 30 sekunder. och c) det kortvarigt glödgade bandet kallvalsas till sluttjocklek med en tjockleksreduktion av 40:- 60 %.

10. Sätt enligt något av kraven 5 - 8. k ä n n e t e c k - n a t av att för framställning av ett för tillverkning av lock lämpat band sker tjockleksreduktion av

11. ll. n a t Sätt enligt något av att smältan -metallskrot. 447 129 21 kallvalsníngen till sluttjocklek med en 60 - 95 %. av kraven 5 - 10. k ä n n e t e c k - framställes av minst 40 % aluminium-