WO2023066892A1 - Aluminiumlegierung und aluminiumband für die herstellung von dosendeckeln sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Aluminiumlegierung und aluminiumband für die herstellung von dosendeckeln sowie verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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WO2023066892A1
WO2023066892A1 PCT/EP2022/078897 EP2022078897W WO2023066892A1 WO 2023066892 A1 WO2023066892 A1 WO 2023066892A1 EP 2022078897 W EP2022078897 W EP 2022078897W WO 2023066892 A1 WO2023066892 A1 WO 2023066892A1
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aluminum
strip
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scrap
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PCT/EP2022/078897
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Stefan SCHLÜTER
Olaf Engler
Boris Kurth
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Speira Gmbh
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
    • B22D11/003—Aluminium alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/04—Casting aluminium or magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/047—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent

Definitions

  • Aluminum alloy and aluminum strip for the manufacture of can ends and processes for their manufacture are Aluminum alloy and aluminum strip for the manufacture of can ends and processes for their manufacture
  • the present invention relates to an aluminum alloy, an aluminum strip made from the aluminum alloy, a method for producing the aluminum strip, and a use of the aluminum strip.
  • Aluminum cans generally have a can body, a can end and usually a can strap, the materials of which are sometimes subject to different requirements for production or in the product, for example with regard to their formability, strength and the like.
  • An AA3xxx aluminum alloy typically AA 3104, is used for the body of the can and an AA5xxx aluminum alloy, typically AA 5182, is used for the can end and tab.
  • AA3xxx aluminum alloy typically AA 3104
  • AA5xxx aluminum alloy typically AA 5182
  • Aluminum beverage cans have been used unchanged for many years.
  • production scrap can occur, for example, in the manufacture of aluminum strip (e.g. as trimming scrap) or in the manufacture of can bodies, can lids or can tabs from aluminum strip (e.g. as stamping scrap).
  • Old scrap from used aluminum beverage cans is referred to in practice as UBC scrap (UBC: Used Beverage Can).
  • the present invention is based on the object of improving the production of aluminum strip for can ends and can ends in such a way that a greater use of scrap, in particular old scrap, is made possible.
  • the remainder is aluminium, the aluminum alloy preferably having an Si content of more than 0.20% by weight and/or an Fe content of more than 0.35% by weight and/or a Cu content of more than 0.15% by weight and/or a Mn content of more than 0.5% by weight.
  • this aluminum alloy can be used to produce aluminum strips that meet the requirements, in particular mechanical requirements, for aluminum flat strip and/or aluminum tab strip and at the same time allow a higher use of old scrap due to the specified content limits for the individual alloying elements.
  • the alloy composition described allows greater use of UBC scrap.
  • the cycle of aluminum beverage cans can be closed, so that in addition to the can bodies, can lids and can straps and thus all production components of the aluminum beverage can can be produced from old beverage cans. This makes aluminum beverage cans easier to recycle and significantly improves their carbon footprint.
  • an aluminum strip for producing can ends and/or can ends from the aluminum alloy described above or an embodiment thereof is further achieved according to the invention.
  • the above-mentioned object is achieved according to the invention by using the above-described alloy or an embodiment thereof or the above-described aluminum strip or an embodiment thereof for the production of can ends and/or can ends.
  • the melt is provided at least partially by melting aluminum scrap, in particular old scrap, preferably at least partially by melting UBC scrap.
  • the casting of the melt into an ingot preferably takes place in a discontinuous casting process, in particular chill casting, or in a semi-continuous casting process, in particular DC casting.
  • the bar can then be sawn or milled.
  • the ingot is preferably homogenized for a period of at least 0.5 hour at a holding temperature of 450-550.degree. C., preferably 490-550.degree.
  • the homogenization can take place in particular in a pusher or pit furnace.
  • the homogenization is preferably carried out for a period of less than 12 hours.
  • the hot rolling preferably takes place to a hot strip thickness in the range of 2-4 mm.
  • the hot rolling can take place, for example, on a reversing hot rolling stand, optionally followed by a multi-stand finishing station.
  • Cold rolling can be done with or without intermediate annealing.
  • the strip is preferably trimmed after cold rolling.
  • the Si content of the aluminum alloy is in the range of 0.03 - 0.6% by weight.
  • a Si content above 0.6% by weight has a negative effect on strength and formability out of.
  • a Si content below 0.03% by weight would limit the use of scrap too much.
  • the aluminum alloy has an Si content of more than 0.20% by weight, preferably an Si content in the range of 0.21-0.6% by weight, more preferably in the range of 0.25-0.6 wt%. It has been found that a Si content in these ranges allows for a larger proportion of old scrap since old scrap can have a fairly high Si content. At the same time, it was recognized that even with an Si content in these ranges, advantageous properties of the aluminum strip can still be achieved, which allow use for the production of can lids and/or tabs. -
  • An increased Si content can lead to an increased formation of Mg2Si phases.
  • the Mg content bound in these phases is then no longer available to increase the strength of the aluminum strip. It was recognized that this can be compensated for without increasing the Mg content by increasing the thickness of the aluminum strip or sheet, in particular for the production of can ends. Additionally or alternatively, by increasing the thickness, for example, a reduction in the Mg content can also be compensated. Simulations have shown that an increase in sheet thickness from, for example, 0.206 mm to 0.210 mm, i.e. by approx. 2%, results in an increase in strength of approx. 4%.
  • the aluminum strip or sheet preferably has a thickness of at least 0.210 mm, more preferably at least 0.220 mm, particularly preferably if the Si content is more than 0.20% by weight, for example in the range 0.21 - 0. 6% by weight or 0.25 - 0.6% by weight and/or when the Mg content is in the range of 3.0 - 4.0% by weight.
  • the Si content is preferably limited to a maximum of 0.35 wt%. Si contents of up to 0.35% by weight still allow the use of quite high proportions of old scrap to produce the alloy. At the same time, the Restriction of the Si content to a maximum of 0.35% by weight results in improved formability of the aluminum strips or sheets made from the aluminum alloy and higher strength, since with a lower Si content less strength-increasing Mg is bound in MgzSi phases.
  • the Fe content of the aluminum alloy is in the range of 0.15-0.8% by weight, more preferably in the range of 0.16-0.8% by weight, in particular 0.20-0.8% by weight.
  • An Fe content above 0.8% by weight has a negative effect on formability.
  • An Fe content below 0.15% by weight would limit the use of scrap too much.
  • the aluminum alloy has an Fe content of more than 0.35% by weight, preferably an Fe content in the range of 0.36-0.8% by weight, more preferably in the range of 0.4-0.8 wt%. It has been found that Fe levels in these ranges allow for a larger proportion of old scrap since old scrap can have quite high Fe content. At the same time, it was recognized that even with an Fe content in these ranges, advantageous properties of the aluminum strip can still be achieved, which allow use for the production of can lids and/or tabs.
  • the Fe content is preferably limited to a maximum of 0.5% by weight. Fe contents of up to 0.5% by weight still allow the use of quite high proportions of old scrap to produce the alloy. At the same time, limiting the Fe content to a maximum of 0.5% by weight leads to improved formability of the aluminum strips or sheets made from the aluminum alloy.
  • the Cu content of the aluminum alloy is in the range of 0.02-0.25% by weight.
  • a Cu content above 0.25% by weight would result in excessive strength, which impairs the processability of the aluminum strip.
  • a Cu content above 0.25% by weight causes an increased tendency to certain forms of corrosion. Due to the Cu lower limit of 0.02% by weight Improved resistance to aging of the aluminum strip and the products made from it. In addition, the tendency towards intergranular corrosion (IC corrosion) is reduced in this way.
  • the aluminum alloy has a Cu content of more than 0.15% by weight, preferably a Cu content in the range of 0.16-0.25% by weight, more preferably in the range of 0.20-0.25 wt%. It has been found that a Cu content in these ranges allows for a greater proportion of old scrap since old scrap can have quite a high Cu content. At the same time, it was recognized that even with a Cu content in these ranges, advantageous properties of the aluminum strip can still be achieved, which allow use for the production of can lids and/or tabs.
  • the Mn content of the aluminum alloy is in the range of 0.20 - 1.4% by weight.
  • Manganese leads to the formation of dispersoids that increase the strength of the aluminum strip.
  • additions of Mn promote the in-molding of Fe-containing cast phases and in this way improve formability. Below an Mn content of 0.20% by weight, these positive effects are achieved only to an insufficient extent.
  • a Mn content above 1.4% by weight leads to poorer formability.
  • the aluminum alloy more preferably has an Mn content of more than 0.50% by weight, preferably an Mn content in the range of 0.51-1.4% by weight, more preferably in the range of 0.6-1.4 wt%. It has been found that a Mn content in these ranges allows for a larger proportion of old scrap, as old scrap can have quite a high Mn content. At the same time, it was recognized that even with a Mn content in these ranges, advantageous properties of the aluminum strip can still be achieved, which allow use for the production of can lids and/or tabs.
  • the Mn content is preferably limited to a maximum of 0.8% by weight. Mn contents of up to 0.8% by weight still allow the use of quite high proportions of old scrap to produce the alloy. At the same time, the limitation of the Mn content to a maximum of 0.8% by weight leads to improved formability of the aluminum strips or sheets made from the aluminum alloy.
  • the composition of the aluminum alloy for one or two alloying elements from the group Si, Fe, Cu, Mn meets the respective associated specification from specifications a1) to d1): a1) 0.20% by weight ⁇ Si ⁇ 0, 6% by weight, bl) 0.35% by weight ⁇ Fe ⁇ 0.8% by weight, cl) 0.15% by weight ⁇ Cu ⁇ 0.25% by weight, dl) 0, 50% by weight ⁇ Mn ⁇ 1.4% by weight, and for the other alloying elements from the group Si, Fe, Cu, Mn the relevant specification from specifications a2) to d2): a2) 0.03% by weight % ⁇ Si ⁇ 0.20% by weight, b2) 0.15% by weight ⁇ Fe ⁇ 0.35% by weight, c2) 0.02% by weight ⁇ Cu ⁇ 0.15% by weight %, d2) 0.20% by weight ⁇ Mn ⁇ 0.50% by weight.
  • the composition of the aluminum alloy can meet the associated specifications a1) and dl) for Si and Mn and the associated specifications b2) and c2) for Fe and Cu.
  • an aluminum alloy is provided that better meets the requirements, in particular mechanical requirements, for aluminum cover strip and/or aluminum tab strip and at the same time allows a higher use of old scrap due to the specified content limits for certain alloying elements.
  • the Mg content of the aluminum alloy is in the range of 3.0 - 5.0% by weight.
  • the addition of magnesium increases the strength and internal pressure stability of the can ends made from aluminum strip.
  • the aluminum alloy preferably has an Mg content of at least 3.5% by weight, more preferably at least 3.6% by weight, even more preferably at least 4.0% by weight. -% on.
  • the Cr content of the aluminum alloy is max. 0.1% by weight.
  • the aluminum alloy preferably has a Cr content of at least 0.01% by weight, since a Cr content below 0.01% by weight would limit the use of old scrap too much.
  • the maximum Zn content of the aluminum alloy is 0.25% by weight.
  • the aluminum alloy preferably has a Zn content of at least 0.01% by weight, since a Zn content below 0.01% by weight would limit the use of old scrap too much.
  • the Ti content of the aluminum alloy is max. 0.10% by weight.
  • the aluminum alloy preferably has a Ti content of at least 0.001% by weight, since a Ti content below 0.001% by weight would limit the use of old scrap too much.
  • the aluminum alloy has a Si content greater than 0.20 wt% and/or an Fe content greater than 0.35 wt% and/or a Cu content greater than 0.15 wt .-% and / or a Mn content of more than 0.5 wt .-%.
  • the aluminum strip has an old scrap recyclate content, in particular a UBC scrap recyclate content, of at least 5% by weight, preferably at least 20% by weight, more preferably at least 30% by weight, particularly preferably at least 35% by weight. -%, in particular at least 40% by weight.
  • the melt is used in a proportion of at least 5% by weight, preferably at least 20% by weight, more preferably at least 30% by weight, particularly preferably at least 35% by weight, in particular at least 40% by weight %, provided by melting down old scrap, in particular UBC scrap.
  • the aluminum alloy described allows a higher use of old scrap than was previously the case for can lids or can lids.
  • UBC scrap or other commercially available scrap can be used in this way for the aluminum alloy strip.
  • the COa balance can be significantly improved in the manufacture of aluminum cans.
  • the aluminum strip has a coating, in particular a stoved coating. In a corresponding embodiment of the method, this further includes the following step:
  • Varnishing of the cold strip in particular stove enamelling.
  • the cold strip can be degreased, for example.
  • the tape can be provided with an adhesion promoter that prepares the surface for painting.
  • a liquid paint can be applied to one or both sides of the aluminum strip, which is then stoved in a stove-top step.
  • the lacquer can be, for example, a polymer-based lacquer, for example an epoxy-based lacquer.
  • the lacquer is preferably baked in an oven, for example a continuous oven, at a temperature of preferably 180-320° C. PMT (Peak Metal Temperature).
  • the heating of the aluminum strip caused during the baking step can cause a change in the state of the aluminum strip.
  • the aluminum strip can have a condition H48 according to EN 546-2 after stove enamelling.
  • the aluminum strip has an H48 condition according to EN 546-2.
  • can lids or can straps preferably coated, in particular stove-enamelled, strip is used. In this way, there is no need for a painting process after the punching and forming into can lids or can tabs.
  • Can lids or can straps can also be distinguished from aluminum strips intended for other purposes by the existing coating layer.
  • the aluminum strip has a thickness in the range 0.20 - 0.24 mm.
  • the cold rolling takes place up to a final thickness of the cold strip in the range of 0.20-0.24 mm.
  • a strip thickness in this range is particularly suitable for the production of can ends and can ends.
  • the aluminum strip has a yield strength Rp0.2 in the range of 250-400 MPa. A yield point in this range can be achieved in particular by the alloy composition described in combination with the manufacturing method described. An aluminum strip with such strength properties meets the mechanical requirements for the production of can ends and can ends.
  • the aluminum strip has a tensile strength Rm in the range 300-450 MPa.
  • a tensile strength in this range can be achieved in particular by the alloy composition described in combination with the manufacturing method described.
  • An aluminum strip with such strength properties meets the mechanical requirements for the production of can ends and can ends.
  • the yield point Rp0.2 and the tensile strength Rm must each be determined by a tensile test in accordance with DIN EN ISO 6892-1:2020-06.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the method for producing an aluminum strip.
  • Fig. 1 shows an aluminum beverage can in a schematic representation.
  • the aluminum beverage can 2 comprises a can body 4, a can lid 6 and a can strap 8.
  • the can body 4 on the one hand and the can lid 6 and can tab 8 on the other hand are typically made of different aluminum alloys.
  • aluminum strip made of various alloys is required for the production of the aluminum beverage can, namely on the one hand can body strip (can body stock) from which blanks are punched and formed into can bodies by stretch drawing, and on the other hand can end stock or can tab stock (can tab stock) , from which the can ends and tabs are punched out.
  • the prior art typically uses AA 3104 can body strapping and AA 5182 can end strapping
  • UBC scrap contains a mixture of different aluminum alloys, namely a mixture of AA in particular 3104 and AA 5182.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the method for producing an aluminum strip in a schematic representation.
  • an aluminum melt 114 with the following target composition is provided in a melting furnace 112:
  • the remainder is aluminium, the composition of the aluminum melt 114 provided having an Si content of more than 0.20% by weight and/or an Fe content of more than 0.35% by weight and/or a Cu content of more than 0.15% by weight and/or a Mn content of more than 0.5% by weight.
  • the aluminum melt 114 is provided by melting old scrap 115, production scrap 116, primary aluminum 117 and additives 118.
  • UBC scrap for example, or other commercially available scrap with a suitable composition can be used as old scrap 115 .
  • the aforementioned target composition of the aluminum melt 114 allows a significant use of old scrap to provide the aluminum melt 114.
  • the proportion of old scrap is preferably at least 5% by weight, preferably at least 30% by weight, of the aluminum melt 114.
  • the aluminum melt 114 is cast into an ingot 122 by DC casting.
  • the billet 122 can then be milled (not shown).
  • the ingot is homogenized, in particular in a push or deep furnace 132, for example for a period of at least 0.5 hours at a holding temperature of 450-550.degree.
  • the ingot is hot-rolled into a hot strip 142, for example in a reversing hot-rolling stand 144.
  • the hot strip 142 is cold-rolled to form a cold strip 152.
  • the cold rolling takes place in particular in several passes, either in individual passes or in two or more tandem cold rolling stands 154 arranged one behind the other.
  • the cold rolling can be interrupted for one or more recrystallizing intermediate annealing steps 155, in which the strip, wound up into a coil, is heated in a chamber furnace 156 is intermediately annealed, for example for a period of 0.5 - 4 hours at a holding temperature of 300 - 450 °C.
  • the cold strip 152 preferably has a thickness of 0.20-0.24 mm.
  • the cold strip may be trimmed (not shown) to remove the irregular edges of the cold strip and to adjust the width of the cold strip.
  • the cold strip is subjected to a degreasing treatment in order to prepare the strip surface for painting that follows in the seventh step 170.
  • a degreasing treatment for the degreasing treatment, the strip 152 may be passed through or subjected to a degreasing solution 162, which may be alkaline or acidic, for example.
  • the band 152 is varnished.
  • the painting can be done in particular as stove enamelling.
  • the aluminum strip can be treated with a liquid paint 174 on one or both sides by means of a paint application device 172 and then passed through a baking oven 176, which is preferably designed as a continuous oven.
  • the finished aluminum strip 182 is wound into a coil 184 and may be supplied to an aluminum can manufacturer as can end and/or can end strip.
  • the aluminum strip 182 has an old scrap recyclate content of at least 5% by weight, preferably at least 30% by weight.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung, aufweisend folgende Zusammensetzung: 0,03 Gew.-% ≤ Si ≤ 0,6 Gew.-%, 0,15 Gew.-% ≤ Fe ≤ 0,8 Gew.-%, 0,02 Gew.-% ≤ Cu ≤ 0,25 Gew.-%, 0,20 Gew.-% ≤ Mn ≤ 1,4 Gew.-%, 3,0 Gew.-% ≤ Mg ≤ 5,0 Gew.-%, Cr ≤ 0,1 Gew.-%, Zn ≤ 0,25 Gew.-%, Ti ≤ 0,10 Gew.-%, Verunreinigungen einzeln max. 0,05 Gew.-%, in Summe max. 0,15 Gew.-%, Rest Aluminium. Die Erfindung betrifft weiter ein Aluminiumband (182) aus dieser Aluminiumlegierung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Aluminiumbands (182) und dessen Verwendung.

Description

AluminiumlegierungundAluminiumbandfürdieHerstellungvonDosendeckeln sowieVerfahrenzudessenHerstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung, ein Aluminiumband aus der Aluminiumlegierung, ein Verfahren zur Herstellung des Aluminiumbands sowie eine Verwendung des Aluminiumbands.
Aluminiumdosen weisen im Allgemeinen einen Dosenkörper, einen Dosendeckel und üblicherweise eine Dosenlasche auf, an deren Materialien für die Produktion oder im Produkt zum Teil unterschiedliche Anforderungen gestellt werden, zum Beispiel hinsichtlich ihrer Umformbarkeit, Festigkeit und der gleichen.
Typischerweise werden bei der Herstellung von Aluminiumdosen daher für den Dosenkörper auf der einen Seite und den Dosendeckel sowie die Dosenlasche auf der anderen Seite unterschiedliche Aluminiumlegierungen verwendet. Für den
Dosenkörper wird eine AA3xxx- Aluminiumlegierung, nämlich in aller Regel AA 3104, und für den Dosendeckel und die Dosenlasche eine AA5xxx-Aluminiumlegierung, nämlich in aller Regel AA 5182, verwendet. Diese Aluminiumlegierungen für den Dosenkörper und den Dosendeckel bzw. die Dosenlasche werden im
Aluminiumgetränkedosenbereich schon seit vielen Jahren unverändert eingesetzt.
Um die CO2-Bilanz von Aluminiumprodukten zu verbessern, ist grundsätzlich ein hoher Schrotteinsatz bei deren Herstellung wünschenswert. Allerdings wirken sich nicht alle Schrotte in gleicher Weise auf die CO2-Bilanz aus. Der Einsatz von während der Produktion der Aluminiumprodukte anfallenden Schrotten, sogenannten Produktionsschrotten, hat lediglich einen gering positiven, neutralen oder ggf. sogar negativen Einfluss auf die CO2-Bilanz. Demgegenüber kann die CO2-Bilanz eines Produkts durch den Einsatz von Schrott, der am Ende der Nutzungsdauer eines aus Aluminium hergestellten Produkts entsteht, sogenanntem Altschrott, deutlich verbessert werden. Altschrotte werden in der Praxis zum Teil auch als Post- Consumer-Schrotte oder End-of-Life-Schrotte bezeichnet.
Bei der Herstellung von Getränkedosen können Produktionsschrotte zum Beispiel bei der Herstellung von Aluminiumband (z.B. als Besäumschrott) oder bei der Herstellung von Dosenkörpern, Dosendeckeln oder Dosenlaschen aus dem Aluminiumband (z.B. als Stanzschrott) anfallen. Altschrott aus gebrauchten Aluminiumgetränkedosen wird in der Praxis als UBC-Schrott (UBC: Used Beverage Can) bezeichnet.
Bisher werden Altschrotte, wie zum Beispiel UBC-Schrotte, hauptsächlich für neues Dosenkörpermaterial der Legierungsgruppe AA 3xxx verwendet, da die Legierungszusammensetzung dies zulässt.
Demgegenüber hat es sich aufgrund der Legierungsvorgaben der für Dosendeckel- oder Dosenlaschenband verwendeten Aluminiumlegierung AA 5182, insbesondere der recht niedrigen Toleranzgrenzen für die Legierungselemente Si, Fe, Cu und Mn, als schwierig erwiesen, zu deren Herstellung andere Schrotte als die der Legierungsgruppe AA 5xxx zu verwenden. Daher können bei der Herstellung von Aluminiumdosendeckelband bzw. -laschenband, d.h. von Aluminiumband für die Produktion von Dosendeckeln bzw. -laschen, bisher nur geringe Anteile
Aluminiumschrott, insbesondere nur geringe Anteile Altschrott eingesetzt werden.
Dies gilt insbesondere für UBC-Schrotte, die es aufgrund der darin enthaltenen Mischung verschiedener Legierungen, nämlich der Legierung(en) des Dosenkörpers und der Legierung(en) des Dosendeckels, und der dadurch im Schrott typischerweise enthaltenen Anteile an Silizium, Zink oder Kupfer derzeit unmöglich machen, größere Mengen derartiger Schrotte für die Herstellung von neuem Dosendeckel- oder Dosenlaschenband einzusetzen, da sich sonst die Legierungsspezifikation der Legierung AA 5182 nicht einhalten lässt. Bei der Herstellung von Dosendeckel- oder Dosenlaschenband ist daher derzeit die Zugabe hoher Anteile von Primäraluminium oder sauberen, unlegierten Schrotten erforderlich, um die Spezifikationsgrenzwerte für Dosendeckel- oder Laschenband einzuhalten.
Ende der 1990er Jahren gab es Überlegungen, für Dosenkörper, Dosendeckel und Dosenlaschen nur eine einzige Legierung einzusetzen, wie es im Artikel „Formability of recycled aluminium alloy 5017“ von W.H. Sillekens et al., J Mat Proc Tech 65 (1997) 252 beschrieben ist. Diese Idee hat sich in der Praxis jedoch nicht bewährt, so dass die Aluminiumdosenhersteller bei der bewährten Legierungskombination aus AA3104 für den Dosenkörper und AA5182 für Dosendecke] und Dosenlasche geblieben sind.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Herstellung von Aluminiumband für Dosendeckel und Dosenlaschen so zu verbessern, dass ein größerer Schrotteinsatz, insbesondere Altschrotteinsatz, ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Aluminiumlegierung, aufweisend folgende Zusammensetzung:
0,03 Gew.-% < Si < 0,6 Gew.-%,
0,15 Gew.-% < Fe < 0,8 Gew.-%,
0,02 Gew.-% < Cu < 0,25 Gew.-%,
0,20 Gew.-% < Mn < 1,4 Gew.-%,
3,0 Gew.-% < Mg < 5,0 Gew.-%,
Cr < 0,1 Gew.-%,
Zn < 0,25 Gew.-%.
Ti < 0,10 Gew.-%.
Verunreinigungen einzeln max. 0,05 Gew.-%, in Summe max. 0,15 Gew.-%,
Rest Aluminium, wobei die Aluminiumlegierung vorzugsweise einen Si-Gehalt von mehr als 0,20 Gew.-% und/oder einen Fe-Gehalt von mehr als 0,35 Gew.-% und/oder einen Cu-Gehalt von mehr als 0,15 Gew.-% und/oder einen Mn-Gehalt von mehr als 0,5 Gew.-% aufweist.
Es wurde festgestellt, dass sich mit dieser Aluminiumlegierung Aluminiumbänder herstellen lassen, die den Anforderungen, insbesondere mechanischen Anforderungen, für Aluminiumdeckelband und/oder Aluminiumlaschenband genügen und gleichzeitig durch die vorgegebenen Gehaltsgrenzen für die einzelnen Legierungselemente einen höheren Einsatz von Altschrott ermöglichen.
Insbesondere erlaubt die beschriebene Legierungszusammensetzung einen stärkeren Einsatz von UBC-Schrotten. Auf diese Weise kann der Kreislauf von Aluminiumgetränkedosen geschlossen werden, so dass sich neben den Dosenkörpern auch Dosendeckel und Dosenlaschen und damit alle Produktionsbestandteile der Aluminiumgetränkedose neu aus Altgetränkedosen erzeugen lassen. Auf diese Weise wird die Recyclingfreundlichkeit von Aluminiumgetränkedosen erhöht und deren CO2-Bilanz deutlich verbessert.
Entsprechend wird die zuvor genannte Aufgabe erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Aluminiumband zur Herstellung von Dosendeckeln und/oder Dosenlaschen aus der zuvor beschriebenen Aluminiumlegierung oder einer Ausführungsform davon.
Weiterhin wird die zuvor genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung der zuvor beschriebenen Legierung oder einer Ausführungsform davon oder des zuvor beschriebenen Aluminiumbands oder einer Ausführungsform davon zur Herstellung von Dosendeckeln und/oder Dosenlaschen.
Darüber hinaus wird die zuvor genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung des zuvor beschriebenen Aluminiumbands, aufweisend folgende Schritte:
Bereitstellen einer Schmelze aus der zuvor beschriebenen Aluminiumlegierung oder einer Ausführungsform davon, Gießen der Schmelze zu einem Barren,
Homogenisieren des Barrens,
Warmwalzen des Barrens zu einem Warmband,
Kaltwalzen des Warmbands zu einem Kaltband, optional mit ein oder mehreren Zwischenglühschritten.
Das Bereitstellen der Schmelze erfolgt zumindest teilweise durch das Einschmelzen von Aluminiumschrott, insbesondere Altschrott, vorzugsweise zumindest teilweise durch das Einschmelzen von UBC-Schrott.
Das Gießen der Schmelze zu einem Barren erfolgt vorzugsweise in einem diskontinuierlichen Gießprozess, insbesondere Kokillenguss, oder in einem semikontinuierlichen Gießprozess, insbesondere DC-Guss.
Der Barren kann anschließend gesägt oder gefräst werden.
Das Homogenisieren des Barrens erfolgt vorzugsweise für eine Dauer von mindestens 0.5 Stunden bei einer Haltetemperatur von 450 - 550 °C, vorzugsweise 490 - 550 °C. Das Homogenisieren kann insbesondere in einem Stoß- oder Tiefofen erfolgen.
Vorzugsweise erfolgt das Homogenisieren für eine Dauer von weniger als 12h.
Das Warmwalzen erfolgt vorzugsweise auf eine Warmbanddicke im Bereich 2 - 4 mm. Das Warmwalzen kann beispielsweise auf einem reversierenden Warmwalzgerüst, ggf. gefolgt von einer mehrgerüstigen Fertigstaffel, erfolgen.
Das Kaltwalzen kann mit oder ohne Zwischenglühen erfolgen.
Vorzugsweise wird das Band nach dem Kaltwalzen besäumt.
Der Si-Gehalt der Aluminumlegierung liegt im Bereich 0,03 - 0,6 Gew.-%. Ein Si-Gehalt oberhalb von 0,6 Gew.-% wirkt sich negativ auf die Festigkeit und die Umformbarkeit aus. Ein Si-Gehalt unterhalb von 0,03 Gew.-% würde den Schrotteinsatz zu stark limitieren.
Weiter bevorzugt weist die Aluminiumlegierung einen Si-Gehalt von über 0,20 Gew.- % auf, vorzugsweise einen Si-Gehalt im Bereich 0,21 - 0,6 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich 0,25 - 0,6 Gew.-%. Es wurde festgestellt, dass ein Si-Gehalt in diesen Bereichen einen größeren Anteil von Altschrotten ermöglicht, da Altschrotte einen recht hohen Si-Gehalt aufweisen können. Gleichzeitig wurde erkannt, dass sich auch bei einem Si-Gehalt in diesen Bereichen noch vorteilhafte Eigenschaften des Aluminiumbands erreichen lassen, die einen Einsatz zur Herstellung von Dosendeckeln- und/oder -laschen ermöglichen. -
Ein erhöhter Si-Gehalt kann zu einer vermehrten Bildung von Mg2Si-Phasen führen. Der in diesen Phasen gebundene Mg-Anteil steht dann nicht mehr zur Festigkeitssteigerung des Aluminiumbands zur Verfügung. Es wurde erkannt, dass sich dies ohne Erhöhung des Mg-Anteils dadurch kompensieren lässt, dass die Dicke des Aluminibands oder -blechs, insbesondere zur Herstellung von Dosendeckeln, erhöht wird. Zusätzlich oder alternativ kann durch eine Erhöhung der Dicke zum Beispiel auch eine Reduzierung des Mg-Gehalts kompensiert werden. Simulationen haben ergeben, dass bereits eine Erhöhung der Blechdicke von zum Beispiel 0,206 mm auf 0,210 mm, d.h. um ca. 2 %, eine Festigkeitssteigerung von ca. 4% bewirkt.
Entsprechend weist das Aluminiumband oder -blech vorzugsweise eine Dicke von mindestens 0,210 mm, weiter bevorzugt von mindestens 0,220 mm, auf, besonders bevorzugt wenn der Si-Gehalt über 0,20 Gew.-% liegt, beispielsweise im Bereich 0,21 - 0,6 Gew.-% oder 0,25 - 0,6 Gew.-%, und/oder wenn der Mg-Gehalt im Bereich von 3.0 - 4.0 Gew.-% liegt.
Bei einer Ausführungsform wird der Si-Gehalt vorzugsweise auf max. 0,35 Gew.-% beschränkt. Si-Gehalte bis 0,35 Gew.-% erlauben immer noch den Einsatz recht hoher Anteile an Altschrott zur Herstellung der Legierung. Gleichzeitig führt die Beschränkung des Si-Gehalts auf max. 0,35 Gew-% zu einer verbesserten Umformbarkeit der aus der Aluminiumlegierung hergestellten Aluminiumbänder oder -bleche sowie zu einer höheren Festigkeit, da bei geringerem Si-Gehalt weniger festigkeitssteigerndes Mg in MgzSi-Phasen gebunden wird.
Der Fe-Gehalt der Aluminiumlegierung liegt im Bereich 0,15 - 0,8 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich 0,16 - 0,8 Gew.-%, insbesondere 0,20 - 0,8 Gew.-%. Ein Fe- Gehalt oberhalb von 0,8 Gew.-% wirkt sich negativ auf die Umformbarkeit aus. Ein Fe- Gehalt unterhalb von 0,15 Gew.-% würde den Schrotteinsatz zu stark limitieren.
Weiter bevorzugt weist die Aluminiumlegierung einen Fe-Gehalt von über 0,35 Gew.- % auf, vorzugsweise einen Fe-Gehalt im Bereich 0,36 - 0,8 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich 0,4 - 0,8 Gew.-%. Es wurde festgestellt, dass ein Fe-Gehalt in diesen Bereichen einen größeren Anteil von Altschrotten ermöglicht, da Altschrotte einen recht hohen Fe-Gehalt aufweisen können. Gleichzeitig wurde erkannt, dass sich auch bei einem Fe-Gehalt in diesen Bereichen noch vorteilhafte Eigenschaften des Aluminiumbands erreichen lassen, die einen Einsatz zur Herstellung von Dosendeckeln- und/oder -laschen ermöglichen.
Bei einer Ausführungsform wird der Fe-Gehalt vorzugsweise auf max. 0,5 Gew.-% beschränkt. Fe-Gehalte bis 0,5 Gew.-% erlauben immer noch den Einsatz recht hoher Anteile an Altschrott zur Herstellung der Legierung. Gleichzeitig führt die Beschränkung des Fe-Gehalts auf max. 0,5 Gew-% zu einer verbesserten Umformbarkeit der aus der Aluminiumlegierung hergestellten Aluminiumbänder oder -bleche.
Der Cu-Gehalt der Aluminiumlegierung liegt im Bereich 0,02 - 0,25 Gew.-% Ein Cu- Gehalt oberhalb von 0,25 Gew.-% hätte zu hohe Festigkeiten zur Folge, die die Verarbeitbarkeit des Aluminiumbands verschlechtern. Zudem verursacht ein Cu- Gehalt oberhalb von 0,25 Gew.-% eine erhöhte Neigung zu bestimmten Korrosionsformen. Durch die Cu-Untergrenze von 0,02 Gew.-% wird die Alterungsbeständigkeit des Aluminiumbands und der daraus hergestellten Produkte verbessert. Darüber hinaus wird auf diese Weise die Neigung gegenüber interkristalliner Korrosion (IK-Korrosion) reduziert.
Weiter bevorzugt weist die Aluminiumlegierung einen Cu-Gehalt von über 0,15 Gew.- % auf, vorzugsweise einen Cu-Gehalt im Bereich 0,16 - 0,25 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich 0,20 - 0,25 Gew.-%. Es wurde festgestellt, dass ein Cu-Gehalt in diesen Bereichen einen größeren Anteil von Altschrotten ermöglicht, da Altschrotte einen recht hohen Cu-Gehalt aufweisen können. Gleichzeitig wurde erkannt, dass sich auch bei einem Cu-Gehalt in diesen Bereichen noch vorteilhafte Eigenschaften des Aluminiumbands erreichen lassen, die einen Einsatz zur Herstellung von Dosendeckeln- und/oder -laschen ermöglichen.
Der Mn-Gehalt der Aluminiumlegierung liegt im Bereich 0,20 - 1,4 Gew.-%. Mangan führt zur Bildung von Dispersoiden, die die Festigkeit des Aluminiumbands steigern. Zudem begünstigen Zugaben von Mn ein Einformen von Fe-haltigen Gussphasen und verbessern auf diese Weise die Umformbarkeit. Unterhalb eines Mn-Gehalts von 0,20 Gew.-% werden diese positiven Effekte nur unzureichend erzielt. Ein Mn-Gehalt oberhalb von 1,4 Gew.-% führt demgegenüber zu einer verschlechterten Umformbarkeit.
Weiter bevorzugt weist die Aluminiumlegierung einen Mn-Gehalt von über 0,50 Gew.- % auf, vorzugsweise einen Mn-Gehalt im Bereich 0,51 - 1,4 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich 0,6 - 1,4 Gew.-%. Es wurde festgestellt, dass ein Mn-Gehalt in diesen Bereichen einen größeren Anteil von Altschrotten ermöglicht, da Altschrotte einen recht hohen Mn-Gehalt aufweisen können. Gleichzeitig wurde erkannt, dass sich auch bei einem Mn-Gehalt in diesen Bereichen noch vorteilhafte Eigenschaften des Aluminiumbands erreichen lassen, die einen Einsatz zur Herstellung von Dosendeckeln- und/oder -laschen ermöglichen. Bei einer Ausführungsform wird der Mn-Gehalt vorzugsweise auf max. 0,8 Gew.-% beschränkt. Mn-Gehalte bis 0,8 Gew.-% erlauben immer noch den Einsatz recht hoher Anteile an Altschrott zur Herstellung der Legierung. Gleichzeitig führt die Beschränkung des Mn-Gehalts auf max. 0,8 Gew-% zu einer verbesserten Umformbarkeit der aus der Aluminiumlegierung hergestellten Aluminiumbänder oder -bleche.
Bei einer Äusführungsform erfüllt die Zusammensetzung der Aluminiumlegierung für ein oder zwei Legierungselemente aus der Gruppe Si, Fe, Cu, Mn die jeweils zugehörige Vorgabe aus den Vorgaben al) bis dl): al) 0,20 Gew.-% < Si < 0,6 Gew.-%, bl) 0,35 Gew.-% < Fe < 0,8 Gew.-%, cl) 0,15 Gew.-% < Cu < 0,25 Gew.-%, dl) 0,50 Gew.-% < Mn < l,4 Gew.-%, und für die übrigen Legierungselemente aus der Gruppe Si, Fe, Cu, Mn die jeweils zugehörige Vorgabe aus den Vorgaben a2) bis d2): a2) 0,03 Gew.-% < Si < 0,20 Gew.-%, b2) 0,15 Gew.-% < Fe < 0,35 Gew.-%, c2) 0,02 Gew.-% < Cu < 0,15 Gew.-%, d2) 0,20 Gew.-% < Mn < 0,50 Gew.-%.
Beispielsweise kann die Zusammensetzung der Aluminiumlegierung für Si und Mn die zugehörigen Vorgaben al) und dl) und für Fe und Cu die zugehörigen Vorgaben b2) und c2) erfüllen.
Auf diese Weise wird eine Aluminiumlegierung bereitgestellt, die die Anforderungen, insbesondere mechanischen Anforderungen, für Aluminiumdeckelband und/oder Aluminiumlaschenband besser erfüllen und gleichzeitig durch die vorgegebenen Gehaltsgrenzen für bestimmte Legierungselemente einen höheren Einsatz von Altschrott ermöglichen. Der Mg-Gehalt der Aluminiumlegierung liegt im Bereich 3,0 - 5,0 Gew.-%. Die Zugabe von Magnesium erhöht die Festigkeit und die Innendruckstabilität der aus dem Aluminiumband hergestellter Dosendeckel. Um eine gute Festigkeit und Innendruckstabilität des Aluminiumbands zu erreichen, weist die Aluminiumlegierung vorzugsweise einen Mg-Gehalt von mindestens 3,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von mindestens 3,6 Gew.-%, noch weiter bevorzugt mindestens 4,0 Gew.-% auf.
Der Cr-Gehalt der Aluminiumlegierung beträgt max. 0,1 Gew.-%. Vorzugsweise weist die Aluminiumlegierung einen Cr-Gehalt von mindestens 0,01 Gew.-% auf, da ein Cr- Gehalt unterhalb von 0,01 Gew.-% den Altschrotteinsatz zu stark limitieren würde.
Der Zn-Gehalt der Aluminiumlegierung beträgt max. 0,25 Gew.-%. Vorzugsweise weist die Aluminiumlegierung einen Zn-Gehalt von mindestens 0,01 Gew.-% auf, da ein Zn- Gehalt unterhalb von 0,01 Gew.-% den Altschrotteinsatz zu stark limitieren würde.
Der Ti-Gehalt der Aluminiumlegierung beträgt max. 0,10 Gew.-%. Vorzugsweise weist die Aluminiumlegierung einen Ti-Gehalt von mindestens 0,001 Gew.-% auf, da ein Ti- Gehalt unterhalb von 0,001 Gew.-% den Altschrotteinsatz zu stark limitieren würde.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Aluminiumlegierung, des Aluminiumbands, des Verfahrens und der Verwendung beschrieben, wobei die einzelnen Ausführungsformen jeweils unabhängig voneinander sowohl für die Aluminiumlegierung und das Aluminiumband als auch für das Verfahren und die Verwendung gelten. Weiterhin können die einzelnen Ausführungsformen untereinander beliebig kombiniert werden.
Bei einer Ausführungsform weist die Aluminiumlegierung einen Si-Gehalt von mehr als 0,20 Gew.-% und/oder einen Fe-Gehalt von mehr als 0,35 Gew.-% und/oder einen Cu-Gehalt von mehr als 0,15 Gew.-% und/oder einen Mn-Gehalt von mehr als 0,5 Gew.-% auf. Bei diesen Gehaltsbereichen ist der Einsatz eines größeren Altschrott- Anteils zur Bereitstellung der Aluminiumlegierung möglich. Es wurde erkannt, dass sich auch bei diesen Legierungselementgrenzen noch vorteilhafte Eigenschaften des Aluminiumbands erreichen lassen, die einen Einsatz zur Herstellung von Dosendeckeln- und/oder -laschen ermöglichen.
Bei einer Ausführungsform weist das Aluminiumband einen Altschrott-Rezyklatanteil, insbesondere einen UBC-Schrott-Rezyklatanteil, von mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 20 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 35 Gew.-%, insbesondere mindestens 40 Gew.-%, auf. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens wird die Schmelze zu einem Anteil von mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 20 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 35 Gew.-%, insbesondere mindestens 40 Gew.-%, durch Einschmelzen von Altschrott, insbesondere UBC-Schrott, bereitgestellt. Die beschriebene Aluminiumlegierung erlaubt einen höheren Altschrotteinsatz als die bisher für Dosendeckel- bzw.
Dosenlaschenband verwendete Legierungsspezifikation AA 5182. Insbesondere können auf diese Weise für das Aluminiumlegierungsband UBC-Schrotte oder auch andere marktverfügbare Schrotte eingesetzt werden. Durch den Einsatz von mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 20 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 35 Gew.-%, insbesondere mindestens 40 Gew.-%, Altschrott-Rezyklatanteil, insbesondere UBC-Schrott- Rezyklatanteil, lässt sich die COa-Bilanz bei der Herstellung von Aluminiumdosen deutlich verbessern. Bei einer Ausführungsform weist das Aluminiumband eine Lackierung auf, insbesondere eine Einbrennlackierung. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens weist dies weiter folgenden Schritt auf:
Lackieren des Kaltbands, insbesondere Einbrennlackieren. Zur Vorbereitung des Lackierens kann das Kaltband beispielsweise entfettet werden.
Zusätzlich kann das Band mit einem Haftvermittler versehen werden, der die Oberfläche für das Lackieren vorbereitet.
Für das Einbrennlackieren kann, vorzugsweise nach einem optionalen Entfettungsschritt, ein flüssiger Lack ein- oder beidseitig auf das Aluminiumband aufgebracht werden, der anschließend in einem Einbrennschritt eingebrannt wird. Bei dem Lack kann es sich beispielsweise um einen Polymer-basierten Lack, beispielsweise einen Epoxy-basierten Lack handeln. Das Einbrennen des Lacks erfolgt vorzugsweise in einem Ofen, beispielsweise einem Durchlaufofen, bei einer Temperatur von vorzugsweise 180 - 320 °C PMT (Peak Metal Temperature). Die beim Einbrennschritt bewirkte Erwärmung des Aluminiumbands kann eine Zustandsveränderung des Aluminiumbands bewirken. Insbesondere kann das Aluminiumband nach dem Einbrennlackieren einen Zustand H48 nach EN 546-2 aufweisen. Bei einer entsprechenden Ausführungsform weist das Aluminiumband einen Zustand H48 nach EN 546-2 auf.
Für die Herstellung von Dosendeckeln bzw. Dosenlaschen wird vorzugsweise lackiertes, insbesondere einbrennlackiertes Band eingesetzt. Auf diese Weise ist ein Lackiervorgang nach dem Ausstanzen und Umformen zu Dosendeckeln bzw. Dosenlaschen entbehrlich. Dosendeckel- bzw. Dosenlaschenband kann durch die vorhandene Lackschicht auch von für andere Zwecke vorgesehenen Aluminiumbändern unterschieden werden.
Bei einer Ausführungsform weist das Aluminiumband eine Dicke im Bereich 0,20 - 0,24 mm auf. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Kaltwalzen bis zu einer Enddicke des Kaltbands im Bereich von 0,20 - 0,24 mm. Eine Banddicke in diesem Bereich eignet sich besonders für die Herstellung von Dosendeckel und Dosenlaschen. Bei einer Ausführungsform weist das Aluminiumband eine Dehngrenze Rp0,2 im Bereich 250 - 400 MPa auf. Eine Dehngrenze in diesem Bereich lässt sich insbesondere durch die beschriebene Legierungszusammensetzung in Kombination mit dem beschriebenen Herstellungsverfahren erreichen. Eine Aluminiumband mit derartigen Festigkeitseigenschaften erfüllt die mechanischen Voraussetzungen zur Herstellung von Dosendeckeln und Dosenlaschen.
Bei einer Ausführungsform weist das Aluminiumband eine Zugfestigkeit Rm im Bereich 300 - 450 MPa auf. Eine Zugfestigkeit in diesem Bereich lässt sich insbesondere durch die beschriebene Legierungszusammensetzung in Kombination mit dem beschriebenen Herstellungsverfahren erreichen. Eine Aluminiumband mit derartigen Festigkeitseigenschaften erfüllt die mechanischen Voraussetzungen zur Herstellung von Dosendeckeln und Dosenlaschen.
Die Dehngrenze Rp0,2 und die Zugfestigkeit Rm sind jeweils durch Zugversuch gemäß DIN EN ISO 6892-1:2020-06 zu bestimmen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Vorrichtung und des Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine Aluminiumgetränkedose in schematischer Darstellung,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Aluminiumbands.
Fig. 1 zeigt eine Aluminiumgetränkedose in schematischer Darstellung. Die Aluminiumgetränkedose 2 umfasst einen Dosenkörper 4, einen Dosendeckel 6 und eine Dosenlasche 8. Der Dosenkörper 4 einerseits und der Dosendeckel 6 und die Dosenlasche 8 andererseits werden typischerweise aus verschiedenen Aluminiumlegierungen hergestellt. Entsprechend werden zur Herstellung der Aluminiumgetränkedose Aluminiumbänder aus verschiedenen Legierungen benötigt, nämlich einerseits Dosenkörperband (can body stock), aus denen Ronden ausgestanzt und durch Streckziehen zu Dosenkörpern umgeformt werden, und andererseits Dosendeckel- (can end stock) bzw. Dosenlaschenband (can tab stock), aus denen die Dosendeckel und Dosenlaschen ausgestanzt werden.
Im Stand der Technik wird typischerweise Dosenkörperband aus AA 3104 und Dosendeckel- bzw. -laschenband aus AA 5182 verwendet
Da der Dosenkörper 4, der Dosendeckel 6 und die Dosenlasche 8 bei der Aluminiumgetränkedose 2 fest miteinander verbunden sind und beim Verschrotten der Aluminiumgetränkedose 2 am Ende der Nutzungsdauer nicht voneinander getrennt werden, enthält UBC-Schrott eine Mischung verschiedener Aluminiumlegierungen, nämlich insbesondere eine Mischung aus AA 3104 und AA 5182.
Aufgrund der engen Toleranzgrenzen der Legierungsspezifikation AA 5182 für bestimmte Legierungselemente, insbesondere für Si, Fe, Cu, Mn, können zur Herstellung von Dosendeckel- und -laschenbändern derzeit keine nennenswerten Anteile an UBC-Schrott oder anderen am Schrottmarkt erhältlichen Altschrotten eingesetzt werden. Die Herstellung von Bändern aus AA 5182 erfordert daher derzeit einen hohen Einsatz an Primäraluminium sowie an im Wesentlichen sortenreinen Produktionsschrotten, was sich negativ auf die COz-Bilanz auswirkt.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Aluminiumbands in schematischer Darstellung. Im ersten Schritt 110 wird in einem Schmelzofen 112 eine Aluminumschmelze 114 mit der folgenden Zielzusammensetzung bereitgestellt:
0,03 Gew.-% < Si < 0,6 Gew.-%,
0,15 Gew.-% < Fe < 0,8 Gew.-%,
0,02 Gew.-% < Cu < 0,25 Gew.-%,
0,20 Gew.-% < Mn < 1,4 Gew.-%,
3,0 Gew.-% < Mg < 5,0 Gew.-%,
Gr < 0,1 Gew.-%,
Zn < 0,25 Gew.-%,
Ti < 0,10 Gew.-%,
Verunreinigungen einzeln max. 0,05 Gew.-%, in Summe max. 0,15 Gew.-%,
Rest Aluminium, wobei die Zusammensetzung der bereitgestellten Aluminiumschmelze 114 einen Si- Gehalt von mehr als 0,20 Gew.-% und/oder einen Fe-Gehalt von mehr als 0,35 Gew.-% und/oder einen Cu-Gehalt von mehr als 0,15 Gew.-% und/oder einen Mn-Gehalt von mehr als 0,5 Gew.-% aufweist.
Die Aluminiumschmelze 114 wird durch Einschmelzen von Altschrott 115, Produktionsschrotten 116, Primäraluminium 117 und Zusätzen 118 bereitgestellt. Als Altschrott 115 können zum Beispiel UBC-Schrott oder auch andere marktverfügbare Schrotte mit geeigneter Zusammensetzung eingesetzt werden. Die zuvor genannte Zielzusammensetzung der Aluminiumschmelze 114 erlaubt einen signifikanten Einsatz von Altschrott zur Bereitstellung der Aluminiumschmelze 114. Vorzugsweise liegt der Anteil an Altschrott bei mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 30 Gew.-% der Aluminiumschmelze 114.
Im zweiten Schritt 120 wird die Aluminiumschmelze 114 im DC-Guss zu einem Barren 122 gegossen. Der Barren 122 kann anschließend gefräst werden (nicht dargestellt). Im dritten Schritt 130 wird der Barren homogenisiert, insbesondere in einem Stoßoder Tiefofen 132, beispielsweise für eine Zeitdauer von mindestens 0.5 Stunden bei einer Haltetemperatur von 450 - 550 °C.
Im vierten Schritt 140 wird der Barren zu einem Warmband 142 warmgewalzt, beispielsweise in einem reversierenden Warmwalzgerüst 144.
Im fünften Schritt 150 wird das Warmband 142 zu einem Kaltband 152 kaltgewalzt. Das Kaltwalzen erfolgt insbesondere in mehreren Stichen, entweder in Einzelstichen oder in zwei oder mehr hintereinander angeordneten Tandem-Kaltwalzgerüsten 154. Optional kann das Kaltwalzen für ein oder mehrere rekristallisierende Zwischenglühschritte 155 unterbrochen werden, in denen das Band, aufgewickelt zu einem Coil, in einem Kammerofen 156 zwischengeglüht wird, beispielsweise für eine Zeitdauer von 0.5 - 4 Stunden bei einer Haltetemperatur von 300 - 450 °C. Nach dem letzten Kaltwalzstich weist das Kaltband 152 vorzugsweise eine Dicke von 0,20 - 0,24 mm auf. Nach dem Kaltwalzen kann das Kaltband zum Beispiel besäumt werden (nicht dargestellt), um die unregelmäßigen Ränder des Kaltbands zu entfernen und die Breite des Kaltbands einzustellen.
Im optionalen sechsten Schritt 160 wird das Kaltband einer Entfettungsbehandlung unterzogen, um die Bandoberfläche für eine sich im siebten Schritt 170 anschließende Lackierung vorzubereiten. Für die Entfettungsbehandlung kann das Band 152 beispielsweise durch eine zum Beispiel alkalische oder saure Entfettungslösung 162 geführt oder damit beaufschlagt werden.
Im optionalen siebten Schritt 170 wird das Band 152 lackiert. Das Lackieren kann insbesondere als Einbrennlackieren erfolgen. Zu diesem Zweck kann das Aluminiumband ein- oder beidseitig mittels einer Lackbeaufschlagungsvorrichtung 172 mit einem flüssigen Lack 174 beaufschlagt und dann durch einen Einbrennofen 176 geführt werden, der vorzugsweise als Durchlaufofen ausgebildet ist. Nach dem letzten Schritt wird das fertige Alumiumband 182 zu einem Coil 184 aufgewickelt und kann als Dosendeckel- und/oder Dosenlaschenband an einen Hersteller von Aluminiumdosen geliefert werden. Entsprechend der Bereitstellung der Aluminiumschmelze 114 weist das Aluminiumband 182 einen Altschrott- Rezyklatanteil von mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 30 Gew.-% auf.
Der Einsatz des auf diese Weise hergestellten Aluminiumbands 182 zur Herstellung von Dosendeckeln und/oder Dosenlaschen von Aluminiumdosen, wie sie zum Beispiel in Fig. 1 gezeigt ist, ermöglicht es, den Einsatz von Altschrott bei der Herstellung von Aluminiumdosen zu reduzieren und damit die CO2-Bilanz der Aluminiumdosen zu verbessern.

Claims

Patentansprüche Aluminiumlegierung, aufweisend folgende Zusammensetzung:
0,03 Gew.-% < Si < 0,6 Gew.-%,
0,15 Gew.-% < Fe < 0,8 Gew.-%,
0,02 Gew.-%
Figure imgf000020_0001
0,25 Gew.-%,
0,20 Gew.-% < Mn < 1,4 Gew.-%,
3,0 Gew.-% < Mg < 5,0 Gew.-%,
Cr < 0,1 Gew.-%,
Zn < 0,25 Gew.-%,
Ti < 0,10 Gew.-%,
Verunreinigungen einzeln max. 0,05 Gew.-%, in Summe max. 0,15 Gew.-%, Rest Aluminium. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Cr-Gehalt im Bereich 0,01 - 0,1 Gew.-% liegt und/oder dass der Zn-Gehalt im Bereich 0,01 - 0,25 Gew.-% liegt und/oder dass der Ti-Gehalt im Bereich 0,001 - 0,10 Gew.-% liegt. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mg-Gehalt im Bereich 3,0 - 5,0 Gew.-%, bevorzugt im Bereich 3,5 - 5,0 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich 4,0 - 5,0 Gew.-% liegt. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung einen Si-Gehalt von mehr als 0,20 Gew.-% und/oder einen Fe-Gehalt von mehr als 0,35 Gew.-% und/oder einen Cu-Gehalt von mehr als 0,15 Gew.-% und/oder einen Mn-Gehalt von mehr als 0,5 Gew.-% aufweist.
5. Aluminiumband (182) zur Herstellung von Dosendeckeln (6) und/oder Dosenlaschen (8) aus einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, vorzugsweise hergestellt nach einem der Ansprüche 10 oder 11.
6. Aluminiumband nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumband (182) einen Aluminiumschrott-Rezyklatanteil, insbesondere Altschrott-Rezyklatanteil, von mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 30 Gew.-% aufweist.
7. Aluminiumband nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumband (182) eine Lackierung aufweist, insbesondere eine Einbrennlackierung.
8. Aluminiumband nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumband (182) eine Dicke im Bereich 0,20 - 0,24 mm aufweist.
9. Aluminiumband nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumband (182) eine Dehngrenze Rp0,2 im Bereich 250 - 400 MPa aufweist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbands (182) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, aufweisend folgende Schritte:
Bereitstellen einer Schmelze (114) aus einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
Gießen der Schmelze (114) zu einem Barren (122), vorzugsweise im DC-Guss, Homogenisieren des Barrens (122),
Warmwalzen des Barrens zu einem Warmband (142), Kaltwalzen des Warmbands (142) zu einem Kaltband (152) an Enddicke, optional mit ein oder mehreren Zwischenglühschritten, wobei die Enddicke vorzugsweise im Bereich 0,20 - 0,24 mm liegt, optional Lackieren des Kaltbands (152), insbesondere Einbrennlackieren. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze (114) zu einem Anteil von mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 30 Gew.-% durch Einschmelzen von Altschrott (115) bereitgestellt wird. Verwendung der Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder des Aluminiumbands nach einem der Ansprüche 5 bis 9 zur Herstellung von Dosendeckeln (6) und/oder Dosenlaschen (8).
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