RU2829769C1

RU2829769C1 - Method and apparatus for producing aluminum sheet for making cans

Info

Publication number: RU2829769C1
Application number: RU2022124921A
Authority: RU
Inventors: Иоаннис ТСИРОС; Дионисиос СПАТИС; Майкл СТАССИНОПОУЛОС; Андреас МАВРОУДИС
Original assignee: Хелленик Рисеч Сентр Фор Металз С.А.
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2021-03-01
Publication date: 2024-11-05

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to production of aluminum sheet for making cans. Method of producing aluminum sheet for making cans involves making a body from an aluminum alloy containing the following, wt.%: from 0.05 to 0.60 Si, from 0.10 to 0.80 Fe, from 0.70 to 1.50 Mn, from 0.80 to 1.50 Mg, from 0.05 to 0.25 Cu, to 0.10 Ti, to 0.25 Zn and up to 0.15 of impurities, wherein each of the impurities is less than 0.05, the rest is Al, heating the body to the homogenisation temperature, hot rolling the body to obtain a hot-rolled sheet, note here that hot-rolled sheet leaves hot rolling mill at hot rolling output temperature of 200–320 °C with hot rolling output thickness. Output temperature of hot rolling is selected so as to avoid recrystallization of hot-rolled sheet. Then, hot-rolled sheet is cold rolled to produce cold-rolled sheet with output thickness of cold rolling, which is less than output thickness of hot rolling. Further, cold-rolled sheet is annealed to ensure recrystallization of cold-rolled sheet to obtain recrystallized annealed sheet, and then recrystallized annealed sheet is cold rolled to produce cold-rolled sheet with final thickness.

EFFECT: reduced tendency to festooning after deep drawing of the obtained sheet; production of stable cans with a thin wall is ensured.

10 cl, 3 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИAREA OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение относится к способу производства алюминиевого листа для изготовления банок и к установке, приспособленной для осуществления этого способа.The present invention relates to a method for producing aluminum sheet for making cans and to an installation adapted for carrying out this method.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART

Когда из алюминиевого листа для изготовления банок формуют чашеобразные изделия, обычно в определенной степени происходит явление, известное как «фестонообразование». Фестонообразование можно наблюдать как волнообразное проявление вокруг верхнего края сформированной чаши. Волнообразные выступающие части, также известные как «фестоны», формируются на этапе глубокой вытяжки при изготовлении чаши и представляют собой нежелательную особенность изделия. В корпусе алюминиевой банки чашу впоследствии раскатывают множеством колец, которые могут усугубить волнистость фестонов. Высокое фестонообразование может создать проблемы при транспортировке чаши, а также недостаточное выравнивание после раскатки, обрезки фестонов и заклинивание обрезного устройства. Эти явления нежелательны при производстве алюминиевых банок. Таким образом, желательно свести к минимуму фестонообразование, чтобы избежать этих проблем и повысить качество чаши.When aluminum sheet is formed into cup-shaped products for cans, a phenomenon known as "scalloping" usually occurs to a certain degree. Scalloping can be observed as a wave-like appearance around the upper edge of the formed cup. The wave-like protrusions, also known as "scallops", are formed during the deep drawing step of making the cup and are an undesirable feature of the product. In the aluminum can body, the cup is subsequently rolled with many rings, which can aggravate the waviness of the scallops. High scalloping can cause problems during transportation of the cup, as well as insufficient alignment after rolling, trimming of the scallops, and jamming of the trimmer. These phenomena are undesirable in the production of aluminum cans. Therefore, it is desirable to minimize scalloping in order to avoid these problems and improve the quality of the cup.

Известно, что материал корпуса банки, такой как АА3004, АА3104 или другой алюминиевый сплав, в основном подходит для производства алюминиевого листа для изготовления банок с низкими характеристиками износа при условии, что может быть налажен подходящий производственный процесс.It is known that the can body material such as AA3004, AA3104 or other aluminum alloy is basically suitable for the production of aluminum sheet for making cans with low wear performance, provided that a suitable production process can be established.

В алюминиевой промышленности используется хорошо известный способ производства алюминиевой полосы, пригодной для изготовления корпусов банок. Этот способ включает горячую прокатку алюминиевого слитка на черновом стане, а затем на многоклетьевом стане горячей прокатки, обычно с выходом при высокой температуре, чтобы обеспечить полную перекристаллизацию материала, полученного в процессе самоотжига. Этот хорошо известный способ позволяет получить конечный продукт с низким уровнем шероховатости и требуемыми механическими характеристиками. Однако установка и эксплуатация такого непрерывного стана горячей прокатки требует больших капитальных затрат.The aluminum industry uses a well-known method for producing aluminum strip suitable for can body applications. This method involves hot rolling an aluminum ingot in a roughing mill and then in a multi-stand hot rolling mill, usually exiting at a high temperature to ensure complete recrystallization of the material obtained in the autoannealing process. This well-known method produces a final product with a low level of roughness and the required mechanical properties. However, the installation and operation of such a continuous hot rolling mill requires high capital costs.

В прошлом уже предлагались модификации для производства баночного листа с коммерчески приемлемыми характеристиками фестонообразования на одноклетьевом реверсивном стане (см., например, US 5362340 и US 5362341). В соответствии со способом, описанным в US 5362340, получают слиток алюминиевого сплава, который нагревают до температуры приблизительно от 527°С до 571°С. После этого слиток подвергают горячей прокатке на одноклетьевом реверсивном стане горячей прокатки с получением листа промежуточной толщины. Лист промежуточной толщины, который подвергается самоотжигу или отжигу в периодическом режиме, затем подвергают холодной прокатке для получения алюминиевого листа для изготовления банок конечной (окончательной) толщины, имеющего низкие характеристики истирания. Относительно низкая температура гомогенизации (от 527°С до 571°С) применяется во избежание неконтролируемой перекристаллизации при горячей прокатке в одноклетьевом реверсивном стане.Modifications have been proposed in the past for producing can sheet with commercially acceptable scalloping characteristics on a single-stand reversing mill (see, for example, US 5,362,340 and US 5,362,341). According to the method described in US 5,362,340, an aluminum alloy ingot is produced, which is heated to a temperature of approximately 527°C to 571°C. The ingot is then hot rolled on a single-stand reversing hot rolling mill to produce sheet of intermediate thickness. The sheet of intermediate thickness, which is self-annealed or annealed in a batch mode, is then cold rolled to produce aluminum sheet for making cans of final (final) thickness, having low abrasion characteristics. A relatively low homogenization temperature (from 527°C to 571°C) is used to avoid uncontrolled recrystallization during hot rolling in a single-stand reversing mill.

Заявка на патент US 2002/0062889 А1 раскрывает способ и установку для производства горячекатаной алюминиевой полосы для изготовления консервных банок. Установка включает реверсивный этап первичной обработки подаваемого материала, используемого в горячем виде, и сразу после этого чистовую прокатку полосы с последующей термической обработкой полосы, смотанной в рулоны. Во время последних чистовых проходов перекристаллизация в прокате подавляется за счет регулирования температуры горячекатаной полосы. В варианте осуществления температуру поддерживают в некритическом диапазоне температур от 260°С до 280°С, чтобы избежать перекристаллизации. Перекристаллизация происходит только вне прокатного стана. Для этого горячекатаный материал сразу после чистовой прокатки поступает в печь непрерывного действия. Преимущество такого прямого переноса заключается в том, что в печи, используемой для перекристаллизации, должна применяться только относительно небольшая разница температур (например, приблизительно 40°С-60°С) между температурой прокатки и температурой перекристаллизации, и, таким образом, достигается благоприятный энергетический баланс.Patent application US 2002/0062889 A1 discloses a method and an installation for producing hot-rolled aluminum strip for making cans. The installation includes a reversing stage of primary processing of the feed material used in hot form and immediately thereafter finish rolling of the strip, followed by heat treatment of the strip wound into coils. During the last finishing passes, recrystallization in the rolling is suppressed by regulating the temperature of the hot-rolled strip. In an embodiment, the temperature is maintained in a non-critical temperature range from 260 ° C to 280 ° C in order to avoid recrystallization. Recrystallization occurs only outside the rolling mill. For this purpose, the hot-rolled material is fed into a continuous furnace immediately after finish rolling. The advantage of such direct transfer is that in the furnace used for recrystallization only a relatively small temperature difference (e.g. approximately 40°C-60°C) has to be applied between the rolling temperature and the recrystallization temperature, and thus a favorable energy balance is achieved.

В международной патентной заявке, опубликованной как WO 2015/140833 А1, описаны листы из алюминиевого сплава, имеющие низкую скорость истирания, подходящие для изготовления корпусов алюминиевых банок. Сплавы, упомянутые для этой цели, включают сплавы типа А3004 и А3104. Предпочтительный способ включает этапы литья слитка, гомогенизации слитка, горячую прокатку, первичную холодную прокатку, промежуточный отжиг и вторичную холодную прокатку. Стадия горячей прокатки делится на два отдельных этапа, а именно «этап горячей черновой прокатки» и «этап горячей чистовой прокатки». На этапе горячей чистовой прокатки конечная температура предпочтительно составляет от 330°С до 380°С. Замечено, что движущая сила перекристаллизации недостаточна, если конечная температура меньше 330°С.An international patent application published as WO 2015/140833 A1 discloses aluminum alloy sheets having a low abrasion rate suitable for producing aluminum can bodies. Alloys mentioned for this purpose include A3004 and A3104 type alloys. A preferred method comprises the steps of casting an ingot, homogenizing the ingot, hot rolling, primary cold rolling, intermediate annealing and secondary cold rolling. The hot rolling step is divided into two separate steps, namely a "hot rough rolling step" and a "hot finish rolling step". In the hot finish rolling step, the final temperature is preferably from 330°C to 380°C. It is noted that the driving force for recrystallization is insufficient if the final temperature is less than 330°C.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯESSENCE OF THE INVENTION

Задачей изобретения является создание способа и установки для производства алюминиевого листа, пригодного для изготовления алюминиевых банок, при этом алюминиевый лист проявляет благоприятные свойства в отношении фестонообразования после этапа глубокой вытяжки и, кроме того, позволяет производить стабильные банки с тонкой стенкой.The objective of the invention is to create a method and an installation for producing an aluminum sheet suitable for producing aluminum cans, wherein the aluminum sheet exhibits favorable properties with respect to scalloping after the deep drawing stage and, in addition, allows for the production of stable cans with a thin wall.

Эта задача решается с помощью способа, включающего признаки пункта 1, и установки, включающей признаки пункта 9. Предпочтительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения.This problem is solved by a method including the features of claim 1 and an installation including the features of claim 9. Preferred embodiments are defined in the dependent claims of the invention.

В соответствии со способом производства алюминиевого листа изготавливают тело (также обозначаемое как слиток), изготовленное из алюминиевого сплава. Алюминиевый сплав выбран так, чтобы он был пригоден для производства алюминиевого листа для изготовления банок. В частности, алюминиевый сплав относится к типу АА3004, АА3104 или другому алюминиевому сплаву, подходящему для производства алюминиевого листа для изготовления банок, такому как сплав АА3204.According to the method of producing aluminum sheet, a body (also referred to as an ingot) made of aluminum alloy is produced. The aluminum alloy is selected so that it is suitable for producing aluminum sheet for cans. Specifically, the aluminum alloy is AA3004, AA3104, or other aluminum alloy suitable for producing aluminum sheet for cans, such as AA3204.

Характерные требования к алюминиевым сплавам, пригодным для производства алюминиевого листа, описаны, например, в статье J. Hirsch "AlMn1Mg1 for Beverage Cans" в книге: "Virtual Fabrication of Aluminium Products" Wiley-VCH 2006 (ISBN: 3-527-31363-Х), глава I-4. В целом, материал должен обеспечивать оптимальное сочетание прочности и достаточных формообразующих свойств. Для алюминия (алюминиевого сплава) прочность достигается за счет сочетания соответствующих легирующих добавок для наилучшего упрочнения твердого раствора (например, с помощью Мg и Мn) и предварительной деформации (т.е. высококатаного листа). Кроме того, прочность должна оставаться достаточно высокой и после последующих циклов запекания краски. Хорошая формуемость достигается за счет оптимального сочетания легирующих добавок для хорошего деформационного упрочнения (Mg) с некоторыми эффектами упрочнения частиц (Мn). Последний также поддерживает однородную деформацию и даже обеспечивает эффект очистки штампов, предотвращая накопление нежелательного оксида и истирание. Как следствие, распространенными алюминиевыми сплавами, используемыми для производства корпусов банок, являются AlMg1Mn1=EN-AW 3004 и AlMg1Mn1(Cu)=EN-AW 3104, которые наилучшим образом отвечают требованиям прочности и формуемости банок.The typical requirements for aluminium alloys suitable for the production of aluminium sheet are described, for example, in the article by J. Hirsch "AlMn1Mg1 for Beverage Cans" in the book: "Virtual Fabrication of Aluminium Products" Wiley-VCH 2006 (ISBN: 3-527-31363-X), Chapter I-4. In general, the material must offer an optimum combination of strength and sufficient formability. For aluminium (aluminium alloy), the strength is achieved by a combination of suitable alloying additions for best solid solution strengthening (e.g. with Mg and Mn) and pre-formation (i.e. high-rolled sheet). In addition, the strength must remain sufficiently high even after subsequent paint baking cycles. Good formability is achieved by an optimum combination of alloying additions for good strain hardening (Mg) with some particle hardening effects (Mn). The latter also maintains uniform deformation and even provides a stamp cleaning effect, preventing the accumulation of unwanted oxide and abrasion. As a result, the common aluminum alloys used for can body production are AlMg1Mn1=EN-AW 3004 and AlMg1Mn1(Cu)=EN-AW 3104, which best meet the strength and formability requirements of cans.

В предпочтительных вариантах осуществления используются алюминиевые сплавы, имеющие следующие химические составы (все числа указаны в мас. %): приблизительно 0,05-0,60 мас. % Si (кремний), предпочтительно 0,15-0,5 мас. % Si; приблизительно 0,10-0,80 мас. % Fe (железа), предпочтительно 0,25-0,70 мас. % Fe; приблизительно 0,70-1,50 мас. % Мn (марганца), предпочтительно 0,80-1,40 мас. % Мn; приблизительно 0,80-1,50 мас. % Mg (магния), предпочтительно 0,90-1,30 мас. % Mg; приблизительно 0,05-0,25 мас. % Сu (меди), предпочтительно 0,10-0,25 мас. % Сu; до 0,10 мас. % Ti (титан); до 0,25 мас. % Zn (цинк); и до 0,15 мас. % примесей, предпочтительно каждой из примесей менее 0,05 мас. %; остальное составляет Al (алюминий).In preferred embodiments, aluminum alloys are used having the following chemical compositions (all numbers are in wt.%): about 0.05-0.60 wt. % Si (silicon), preferably 0.15-0.5 wt. % Si; about 0.10-0.80 wt. % Fe (iron), preferably 0.25-0.70 wt. % Fe; about 0.70-1.50 wt. % Mn (manganese), preferably 0.80-1.40 wt. % Mn; about 0.80-1.50 wt. % Mg (magnesium), preferably 0.90-1.30 wt. % Mg; about 0.05-0.25 wt. % Cu (copper), preferably 0.10-0.25 wt. % Cu; up to 0.10 wt. % Ti (titanium); up to 0.25 wt. % Zn (zinc); and up to 0.15 wt.% of impurities, preferably each of the impurities less than 0.05 wt.%; the rest is Al (aluminium).

С другой стороны, многие алюминиевые сплавы, оптимизированные для других целей, не считаются подходящими для изготовления алюминиевых банок в контексте данной работы. К ним относятся, например, сплавы серии 1ХХХ (в основном чистый алюминий с содержанием алюминия не менее 99% по массе), сплавы серии 2ХХХ, легированные медью в качестве основного легирующего элемента и способные подвергаться дисперсионному упрочнению до прочности, сравнимой со сталью, сплавы серии 4ХХХ, легированные кремнием в качестве основного легирующего элемента, сплавы серии 5ХХХ, легированные магнием в качестве основного легирующего элемента для обеспечения превосходной коррозионной стойкости, сплавы серии 6ХХХ, легированные магнием и кремнием в качестве основных легирующих элементов, сплавы серии 7ХХХ, легированные цинком в качестве основного легирующего элемента и способные к дисперсионному упрочнению, или серии 8ХХХ легированные другими элементами, которые не входят в другие серии, такими как алюминиево-литиевые сплавы.On the other hand, many aluminum alloys optimized for other purposes are not considered suitable for the manufacture of aluminum cans in the context of this work. These include, for example, the 1XXX series alloys (essentially pure aluminum with an aluminum content of at least 99% by weight), the 2XXX series alloys alloyed with copper as the main alloying element and capable of precipitation hardening to a strength comparable to steel, the 4XXX series alloys alloyed with silicon as the main alloying element, the 5XXX series alloys alloyed with magnesium as the main alloying element to provide excellent corrosion resistance, the 6XXX series alloys alloyed with magnesium and silicon as the main alloying elements, the 7XXX series alloys alloyed with zinc as the main alloying element and capable of precipitation hardening, or the 8XXX series alloyed with other elements that are not included in the other series, such as aluminum-lithium alloys.

Как правило, химические составы АА3004, АА3104, АА3204 или другого алюминиевого сплава, подходящего для производства алюминиевого листа для изготовления банок, а также других алюминиевых сплавов, известны специалистам в данной области техники и доступны, например, в регистрационных записях "Teal Sheets" («Бирюзовые Листы») Алюминиевой Ассоциации (the Aluminum Association).Generally, the chemical compositions of AA3004, AA3104, AA3204 or other aluminum alloy suitable for the production of aluminum sheet for can manufacturing, as well as other aluminum alloys, are known to those skilled in the art and are available, for example, in the "Teal Sheets" registry records of the Aluminum Association.

Тело может быть изготовлено из литого алюминия, с которого впоследствии был снят верхний слой (т.е. осуществлена обдирка) для получения тела, пригодного для дальнейшей обработки. Тело нагревают до температуры гомогенизации. Основной целью этого этапа нагрева является гомогенизация материала. Температуры гомогенизации могут находиться в диапазоне от приблизительно 500°С до приблизительно 600°С, например, в зависимости от желаемой температуры для следующего этапа способа. Тело может быть охлаждено до температур, подходящих для горячей прокатки.The body may be made of cast aluminium, from which the top layer has subsequently been removed (i.e. stripped) to obtain a body suitable for further processing. The body is heated to a homogenisation temperature. The main purpose of this heating step is to homogenise the material. Homogenisation temperatures may range from approximately 500°C to approximately 600°C, for example, depending on the desired temperature for the next step of the process. The body may be cooled to temperatures suitable for hot rolling.

На следующем этапе тело подвергается горячей прокатке на стане горячей прокатки для получения горячекатаного листа. Горячекатаный лист, выходящий из стана горячей прокатки, выходит из стана горячей прокатки при выходной температуре горячей прокатки. На этапе горячей прокатки получают горячекатаный лист, имеющий выходную толщину горячей прокатки, которая представляет собой толщину прокатанного алюминиевого листа после горячей прокатки. На этапе горячей прокатки регулирование температуры осуществляется таким образом, что выходная температура горячей прокатки выбирается таким образом, чтобы по существу избежать перекристаллизации горячекатаного листа. В контексте настоящей заявки термин «перекристаллизация» относится к процессу, при котором деформированные кристаллы в металлическом теле заменяются новым набором кристаллов, практически не имеющих дефектов, которые зарождаются и растут до тех пор, пока исходные кристаллы не будут полностью израсходованы. Перекристаллизация снижает прочность и твердость материала, в то же время повышая пластичность. В настоящем способе выходная температура горячей прокатки выбирается таким образом, чтобы лист, выходящий из стана горячей прокатки, имел высокую плотность дефектов, таких как дислокации и т.д., и относительно высокую прочность и твердость, в то время как пластичность может быть относительно низкой.In the next step, the body is subjected to hot rolling in a hot rolling mill to obtain a hot rolled sheet. The hot rolled sheet exiting the hot rolling mill exits the hot rolling mill at a hot rolling exit temperature. The hot rolling step produces a hot rolled sheet having a hot rolling exit thickness, which is the thickness of the rolled aluminum sheet after hot rolling. In the hot rolling step, the temperature is controlled such that the hot rolling exit temperature is selected so as to substantially avoid recrystallization of the hot rolled sheet. In the context of the present application, the term "recrystallization" refers to a process in which deformed crystals in a metal body are replaced by a new set of crystals, substantially free of defects, which nucleate and grow until the original crystals are completely consumed. Recrystallization reduces the strength and hardness of the material, while increasing ductility. In the present method, the hot rolling outlet temperature is selected so that the sheet leaving the hot rolling mill has a high density of defects such as dislocations, etc., and relatively high strength and hardness, while the ductility may be relatively low.

Ориентировочно, практически неперекристаллизованный лист после горячей прокатки может иметь предел прочности при растяжении в диапазоне, например, от 190 МПа до 240 МПа, в то время как тот же материал имел бы значительно более низкие значения предела прочности при растяжении в перекристаллизованном состоянии, например, ниже приблизительно до 150 МПа для полностью перекристаллизованного материала. Значения твердости могут быть определены с помощью теста на твердость по Виккерсу, а затем могут быть выражены числом пирамиды Виккерса (HV), выраженным в МПа (или Н/мм²). Твердость можно также аппроксимировать по значениям предела прочности при растяжении (UTS, от англ. ultimate tensile strength) по известному соотношению для алюминиевых сплавов UTS ≈ 3*HV.As a guide, a substantially unrecrystallized hot rolled sheet may have an ultimate tensile strength in the range of, for example, 190 MPa to 240 MPa, while the same material would have significantly lower ultimate tensile strength values in the recrystallized state, for example down to about 150 MPa for a fully recrystallized material. Hardness values can be determined using the Vickers hardness test and can then be expressed as the Vickers pyramid number (HV) in MPa (or N/mm ² ). Hardness can also be approximated by ultimate tensile strength (UTS) values using the well-known relationship for aluminum alloys UTS ≈ 3*HV.

На следующем этапе горячекатаный лист подвергают холодной прокатке на стане холодной прокатки. Целью этого этапа способа является достижение холодного обжатия, что означает дальнейшее уменьшение калибра (или толщины) листа. Холодное обжатие выполняют для получения холоднокатаного листа, имеющего выходную толщину холодной прокатки, которая меньше, чем выходная толщина горячей прокатки. Этап холодной прокатки следует за этапом горячей прокатки, после остывания листа до температуры приблизительно 100°С или ниже, т.е. от 50°С до 60°С.In the next step, the hot rolled sheet is subjected to cold rolling in a cold rolling mill. The purpose of this step of the process is to achieve cold reduction, which means a further reduction in the caliber (or thickness) of the sheet. Cold reduction is performed to obtain a cold rolled sheet having a cold rolling output thickness that is smaller than the hot rolling output thickness. The cold rolling step follows the hot rolling step, after the sheet has cooled to a temperature of approximately 100°C or lower, i.e. from 50°C to 60°C.

Холоднокатаный лист (с выходной толщиной холодной прокатки) затем перемещают в печь для отжига холоднокатаного листа в промежуточном диапазоне температур, при температурах, выбираемых так, чтобы обеспечить возможность перекристаллизации холоднокатаного листа. Этап отжига (прокаливания) приводит к получению перекристаллизованного листа, имеющего выходную толщину холодной прокатки. Микроструктура перекристаллизованного листа обычно демонстрирует новый набор относительно бездефектных кристаллов, заменяющих дефектную микроструктуру, полученную при холодной прокатке. В вариантах осуществления значения предела прочности при растяжении могут находиться, например, в диапазоне от 150 МПа до приблизительно 200 МПа.The cold rolled sheet (with the cold rolled output thickness) is then transferred to a furnace for annealing the cold rolled sheet in an intermediate temperature range, at temperatures selected to allow recrystallization of the cold rolled sheet. The annealing (calcining) step results in a recrystallized sheet having the cold rolled output thickness. The microstructure of the recrystallized sheet typically exhibits a new set of relatively defect-free crystals replacing the defective microstructure obtained during cold rolling. In embodiments, the tensile strength values can be, for example, in the range of 150 MPa to about 200 MPa.

На последующем этапе перекристаллизованный лист подвергают холодной прокатке, чтобы применить холодное обжатие для получения холоднокатаного листа с конечной толщиной, причем конечная толщина меньше, чем выходная толщина холодной прокатки.In the subsequent step, the recrystallized sheet is subjected to cold rolling to apply cold reduction to obtain a cold rolled sheet of a final thickness, and the final thickness is less than the output thickness of the cold rolling.

При разработке нового способа авторы настоящего изобретения выявили определенные недостатки традиционных способов и теперь предлагают новый способ производства алюминиевого листа для изготовления банок экономичным путем, избегая недостатков предшествующего уровня техники. Например, при изучении способа, описанного в патенте US 5362340, было обнаружено, что относительно низкотемпературная гомогенизирующая обработка в сочетании с химическим составом алюминиевого сплава может приводить к образованию прочной кубической текстуры при отжиге (самоотжиге или периодическом отжиге на выходной толщине горячей прокатки), которая в некоторых случаях не может быть уравновешена процессом холодной прокатки, следующим за отжигом.In developing the new method, the inventors of the present invention have identified certain shortcomings of the conventional methods and now propose a new method for producing aluminum sheet for cans in an economical manner, avoiding the shortcomings of the prior art. For example, in studying the method described in U.S. Patent 5,362,340, it was found that a relatively low-temperature homogenizing treatment in combination with the chemical composition of the aluminum alloy can lead to the formation of a strong cubic texture during annealing (self-annealing or periodic annealing on the exit thickness of hot rolling), which in some cases cannot be balanced by the cold rolling process following the annealing.

Это может привести к тому, что алюминиевые листы для изготовления банок будут иметь фестоны под углом 0°/90° или очень мало фестонов под углом 45°. Такие характеристики фестонообразования могут привести к тому, что во время последующих процессов вытяжки и раскатки банки будут иметь защемление фестонов под углом 0°/180° по отношению к направлению прокатки, а также к повышенному разрыву банок и низкой эффективности изготовления банок.This may result in aluminum sheets for can production having 0°/90° scallops or very few 45° scallops. Such scalloping characteristics may result in cans having 0°/180° scallop pinching relative to the rolling direction during subsequent drawing and rolling processes, as well as increased can breakage and poor can production efficiency.

Кроме того, некоторые ограничения одноклетьевых реверсивных станов могут вызвать проблемы в обычных способах. Выходная толщина горячей прокатки из одноклетьевого реверсивного стана обычно может быть в пределах значений приблизительно 2,0 мм. Достижение более низкой выходной толщины на одноклетьевом реверсивном стане, как правило, затруднено и может оказаться неосуществимым из-за сложностей контроля выпуклостей, клиньев и плоскостности листа. С другой стороны, производители банок стремятся уменьшить толщину листа для изготовления банки, эта тенденция также известна как «уменьшение толщины». Если желательно получить конечный продукт меньшей толщины с аналогичными характеристиками фестонообразования и прочности по сравнению с обычными в настоящее время толщинами, необходимо сохранить такое же общее холодное обжатие, применяемое к материалу после промежуточного отжига при толщине горячей прокатки (как при самоотжиге, так и при периодическом отжиге). Достижение этой цели потребовало бы снижения выходной толщины горячей прокатки до значений значительно ниже 2 мм. Новый способ позволяет в значительной степени избежать этих проблем, выявленных в традиционных способах.In addition, some limitations of single-stand reversing mills can cause problems in conventional processes. The hot rolling output thickness from a single-stand reversing mill can typically be in the range of approximately 2.0 mm. Achieving lower output thicknesses on a single-stand reversing mill is generally difficult and may not be feasible due to the difficulty of controlling bulges, wedges, and sheet flatness. On the other hand, can manufacturers are looking to reduce the sheet thickness for can production, a trend also known as "downgauging." If it is desired to obtain a lower end product thickness with similar scalloping and strength characteristics compared to currently common thicknesses, it is necessary to maintain the same overall cold reduction applied to the material after intermediate annealing at the hot rolling thickness (both self-annealing and batch annealing). Achieving this goal would require reducing the hot rolling output thickness to values well below 2 mm. The new method allows to avoid to a large extent these problems identified in traditional methods.

Способ в соответствии с приведенной выше формулировкой изобретения включает этап холодной прокатки, вставленный между предшествующим этапом горячей прокатки и последующим этапом промежуточного отжига. Новая последовательность этапов имеет как минимум два важных эффекта. Первый эффект можно понять, рассматривая конечный продукт, другой эффект можно понять, рассматривая сам термомеханический процесс.The method according to the above formulation of the invention includes a cold rolling step inserted between the preceding hot rolling step and the subsequent intermediate annealing step. The new sequence of steps has at least two important effects. The first effect can be understood by considering the final product, the other effect can be understood by considering the thermomechanical process itself.

Было обнаружено, что конечный продукт обычно имеет относительно низкие значения фестонообразования. Полученные фестоны более выражены приблизительно под углом 45° (относительно направления прокатки). Такая ориентация фестонов обычно предпочтительнее с точки зрения конечного потребителя, т.е. сточки зрения производителя банок. Новый способ позволяет по существу избежать или уменьшить образование высоких фестонов при 0°/90°, которые нежелательны с точки зрения изготовителя банок и которые с большой вероятностью образуются при использовании способа, описанного в известном уровне техники, таком как US 5362340. С металлургической точки зрения предполагается, что холодное обжатие, введенное после горячей прокатки и выполненное на материале, который по существу не перекристаллизован, может усилить механизм стимулированного частицами зародышеобразования (PSN, от англ. particle stimulated nucleation), снижающего плотность кубической текстуры, которую материал будет иметь после промежуточного отжига. Уменьшение кубической текстуры после отжига приведет к тому, что фестонообразование в конечном продукте будет стремиться к 45° вместо 0/90°.It has been found that the final product typically has relatively low scalloping values. The scallops produced are more pronounced at approximately 45° (relative to the rolling direction). This scalloping orientation is typically preferred from the end user, i.e. the can manufacturer's, point of view. The new method substantially avoids or reduces the formation of high scallops at 0°/90°, which are undesirable from the can manufacturer's point of view and which are likely to form when using the method described in the prior art such as US 5,362,340. From a metallurgical point of view, it is believed that cold reduction, introduced after hot rolling and performed on material that is not substantially recrystallized, can enhance the particle stimulated nucleation (PSN) mechanism, which reduces the density of the cube texture that the material will have after the intermediate annealing. Reducing the cube texture after annealing will result in the scalloping in the final product tending towards 45° instead of 0/90°.

Относительно второго эффекта (воздействия на эффективность термомеханического способа) замечено, что конечная прочность материала и фестонообразование сильно зависят от степени холодной обработки после промежуточного отжига при горячей прокатке. Например, если в обычном современном способе получают материал с конечной толщиной 0,26 мм, промежуточный отжиг можно проводить с толщиной приблизительно 2 мм. Таким образом, общее холодное обжатие составляет приблизительно 87%. Теперь рассмотрим случай, когда конечный заказчик запрашивает конечную толщину, составляющую 0,24 мм. Для получения таких же фестонов и свойств необходимо провести промежуточный отжиг приблизительно на 1,85 мм. Эта относительно небольшая толщина часто не может быть удовлетворительно достигнута в одноклетьевом реверсивном стане из-за ограничений по плоскостности и диапазону толщины. Эти ограничения отсутствуют в новом способе. Применение нового способа позволяет производителю производить на горячем стане более толстый материал (например, с толщиной приблизительно 2,5 мм), производить легкое холодное обжатие до требуемой толщины промежуточного отжига (1,85 мм в этом гипотетическом примере) и отжигать лист на этапе промежуточного отжига при этой толщине, чтобы сделать материал полностью мягким перед его холодной прокаткой до конечной толщины. Другими словами: некоторые ограничения использования одноклетьевого реверсивного стана в качестве стана горячей прокатки больше не ограничивают возможности всего способа в целом. Если в качестве прокатного стана используется одноклетьевой реверсивный стан, этот способ также может значительно увеличить производительность одноклетьевого стана горячей прокатки, поскольку он производит большую толщину.With regard to the second effect (the effect on the efficiency of the thermomechanical process), it has been observed that the final strength of the material and the scalloping are strongly dependent on the degree of cold work after the intermediate annealing during hot rolling. For example, if a conventional modern process produces a material with a final thickness of 0.26 mm, the intermediate annealing can be carried out with a thickness of approximately 2 mm. Thus, the total cold reduction is approximately 87%. Now consider the case where the end customer requires a final thickness of 0.24 mm. To obtain the same scalloping and properties, an intermediate annealing of approximately 1.85 mm must be carried out. This relatively small thickness often cannot be satisfactorily achieved in a single-stand reversing mill due to limitations in flatness and thickness range. These limitations are eliminated in the new process. The use of the new method allows the manufacturer to produce thicker material in the hot mill (e.g. approximately 2.5 mm thick), perform a light cold reduction to the required intermediate annealing thickness (1.85 mm in this hypothetical example), and anneal the sheet in the intermediate annealing step at this thickness to make the material completely soft before cold rolling it to the final thickness. In other words: the limited scope of using a single-stand reversing mill as a hot rolling mill no longer limits the capabilities of the entire method. If a single-stand reversing mill is used as a rolling mill, this method can also significantly increase the productivity of the single-stand hot rolling mill because it produces a greater thickness.

С другой точки зрения, преимущества нового способа обусловлены, по меньшей мере частично, тем фактом, что холодная прокатка выполняется в два отдельных этапа, при этом первый этап холодной прокатки выполняется после горячей прокатки и перед промежуточным отжигом (на не перекристаллизованном материале), а второй этап холодной прокатки выполняют после перекристаллизационного отжига (при промежуточной температуре) на перекристаллизованном материале. В результате предпочтительные характеристики фестонообразования и прочности, а также малая конечная толщина могут быть получены даже при выполнении горячей прокатки на одноклетьевом реверсивном стане.From another point of view, the advantages of the new method are due, at least in part, to the fact that the cold rolling is carried out in two separate stages, whereby the first cold rolling stage is carried out after the hot rolling and before the intermediate annealing (on non-recrystallized material), and the second cold rolling stage is carried out after the recrystallization annealing (at an intermediate temperature) on the recrystallized material. As a result, advantageous scalloping and strength characteristics, as well as a small final thickness, can be achieved even when hot rolling is carried out on a single-stand reversing mill.

Принимая во внимание преимущества вышеописанного способа, в предпочтительном варианте осуществления способа и установки в качестве стана горячей прокатки используется одноклетьевой реверсивный стан. В то время как вместо одноклетьевого реверсивного стана для выполнения этапа горячей прокатки можно использовать стан-тандем, использование одноклетьевого реверсивного стана обычно намного дешевле, так что конечный продукт может быть изготовлен экономичным способом.In view of the advantages of the above method, in a preferred embodiment of the method and the apparatus, a single-stand reversing mill is used as the hot rolling mill. While a tandem mill can be used instead of a single-stand reversing mill to perform the hot rolling step, the use of a single-stand reversing mill is usually much cheaper, so that the final product can be manufactured in an economical manner.

В предпочтительных вариантах осуществления одноклетьевой реверсивный стан используется в двух различных режимах работы, при этом первый режим работы включает один или более плоских проходов, а второй режим работы, используемый после первого режима работы, включает один или более проходов с намоткой, в результате чего получают рулонный (свернутый в рулон) лист, имеющий выходную толщину горячей прокатки.In preferred embodiments, the single stand reversing mill is used in two different modes of operation, wherein the first mode of operation includes one or more flat passes, and the second mode of operation, used after the first mode of operation, includes one or more winding passes, resulting in a coiled (rolled into a coil) sheet having a hot rolled output thickness.

Этап горячей прокатки должен выполняться таким образом, чтобы по существу избежать перекристаллизации горячекатаного листа.The hot rolling step shall be carried out in such a way as to substantially avoid recrystallization of the hot rolled sheet.

В предпочтительных способах выходная температура горячей прокатки находится в диапазоне от приблизительно 200°С до приблизительно 320°С, при этом предпочтительные выходные температуры горячей прокатки составляют менее 290°С. Для алюминиевых сплавов типа АА3004, АА3104 или других алюминиевых сплавов, подходящих для производства листов для изготовления алюминиевых банок, эти температуры обычно подходят для полного предотвращения перекристаллизации, что увеличивает преимущества всего способа. Правильные температуры, позволяющие полностью избежать перекристаллизации, могут быть выбраны в зависимости от типа сплава и могут отличаться от сплава к сплаву.In preferred methods, the hot rolling exit temperature is in the range of about 200°C to about 320°C, with preferred hot rolling exit temperatures being less than 290°C. For aluminum alloys of the AA3004, AA3104, or other aluminum alloys suitable for the production of sheets for the manufacture of aluminum cans, these temperatures are generally suitable for completely preventing recrystallization, which increases the advantages of the entire method. The correct temperatures for completely avoiding recrystallization can be selected depending on the type of alloy and can differ from alloy to alloy.

При проектировании этапа холодной прокатки было обнаружено, что на стане холодной прокатки, прокатывающем горячекатаный лист, предпочтительно применять холодное обжатие от 5% до 70%. Холодное обжатие в этом диапазоне особенно способно усилить стимулированное частицами зародышеобразование (PSN, от англ. particle stimulated nucleation), которое, как считается, снижает плотность кубической текстуры в отожженном материале.In designing the cold rolling step, it was found that a cold reduction of 5% to 70% is preferable in a cold rolling mill rolling hot rolled sheet. Cold reduction in this range is particularly capable of enhancing particle stimulated nucleation (PSN), which is believed to reduce the density of the cube texture in the annealed material.

Этап холодной прокатки может выполняться, по меньшей мере, на последних проходах прокатки, так что рулоны холоднокатаного листа получают в одноклетьевом реверсивном стане. В этом случае может быть предпочтительным, чтобы отжиг холоднокатаного листа выполнялся в печи периодического действия. В качестве альтернативы можно использовать печь непрерывного действия для этапа отжига в промежуточном диапазоне температур для получения перекристаллизованного листа.The cold rolling step can be performed at least in the last rolling passes, so that the cold rolled sheet coils are produced in a single-stand reversing mill. In this case, it may be preferable that the annealing of the cold rolled sheet is performed in a batch furnace. Alternatively, a continuous furnace can be used for the annealing step in an intermediate temperature range to produce a recrystallized sheet.

Поскольку общий способ обеспечивает высокую степень общего обжатия, общее обжатие более 70% применяется к алюминиевому листу между выходной толщиной горячей прокатки и конечной толщиной. Общее обжатие может составлять 80% или более или даже 85% или более. Отчасти это связано с тем, что холодная прокатка для уменьшения толщины выполняется в два этапа вместо одного этапа.Since the general method achieves a high degree of total reduction, a total reduction of more than 70% is applied to the aluminum sheet between the hot rolling output thickness and the final thickness. The total reduction can be 80% or more, or even 85% or more. This is partly due to the fact that cold rolling to reduce the thickness is carried out in two stages instead of one stage.

Изобретение также относится к установке для производства алюминиевого листа для изготовления банок, предназначенной для осуществления способа согласно изобретению.The invention also relates to an installation for producing aluminum sheet for making cans, intended for carrying out the method according to the invention.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

Далее будет подробно описан вариант осуществления изобретения со ссылкой на графические материалы.An embodiment of the invention will now be described in detail with reference to the graphic materials.

На Фиг. 1 показан схематический чертеж части установки, сконструированной для производства алюминиевого листа для изготовления банок, пригодного для изготовления чашеобразных изделий;Fig. 1 shows a schematic drawing of a portion of an installation designed for the production of aluminum sheet for the manufacture of cans, suitable for the manufacture of cup-shaped articles;

На Фиг. 2 показана диаграмма, иллюстрирующая взаимосвязь между степенью перекристаллизации листового материала после начального этапа горячей прокатки и количеством фестонов и типом фестонообразования после холодного обжатия до конечной толщины; иFig. 2 is a diagram illustrating the relationship between the degree of recrystallization of the sheet material after the initial stage of hot rolling and the number of scallops and the type of scalloping after cold reduction to the final thickness; and

на Фиг. 3 показана диаграмма, иллюстрирующая влияние холодного обжатия перед промежуточным отжигом и влияние на тип и степень фестонообразования после холодного обжатия до конечной толщины.Fig. 3 is a diagram illustrating the effect of cold reduction before intermediate annealing and the effect on the type and degree of scalloping after cold reduction to final thickness.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯINFORMATION CONFIRMING THE POSSIBILITY OF IMPLEMENTING THE INVENTION

Достаточно высокая прочность и способность к формованию (в том числе ограниченное фестонообразование) являются одними из основных требований, предъявляемых к алюминиевому листу для изготовления корпуса банки. Высокая прочность необходима для достижения достаточной структурной стабильности и предотвращения коробления основания банки (переворота купола) под высоким внутренним давлением. Высокая прочность также необходима для получения устойчивых банок с очень тонкой стенкой после раскатки. Хорошая формуемость необходима потому, что материал подвергается тяжелым операциям формования. Анизотропная деформация материала, возникающая вследствие текстуры листа, регулируемой путем уравновешивания кубической текстуры горячекатаной полосы и текстуры холодной прокатки, всегда образует неровный край банки во время операций глубокой вытяжки и раскатки. Эта неравномерность также известна как «фестонообразование». Сильно неровные края чаши мешают транспортировке корпусов банок или влияют на весь процесс, когда фестоны растягиваются и обрезаются во время раскатки, что приводит к простою машины и снижению эффективности.Sufficiently high strength and formability (including limited scalloping) are among the basic requirements for aluminum sheet for can body manufacturing. High strength is necessary to achieve sufficient structural stability and prevent can base warpage (dome flip) under high internal pressure. High strength is also necessary to obtain stable cans with very thin walls after rolling. Good formability is necessary because the material is subjected to heavy forming operations. The anisotropic deformation of the material, caused by the sheet texture, controlled by balancing the cubic texture of the hot rolled strip and the texture of the cold rolled strip, always produces an uneven can edge during deep drawing and rolling operations. This unevenness is also known as "scalloping". Severely uneven bowl edges hinder the transportation of can bodies or affect the entire process when the scallops are stretched and cut during rolling, resulting in machine downtime and reduced efficiency.

Варианты осуществления изобретения способны удовлетворять оба эти требования благоприятным образом с использованием экономически целесообразного производственного способа.Embodiments of the invention are capable of satisfying both of these requirements in a favorable manner using an economically feasible manufacturing method.

На Фиг. 1 показан схематический чертеж части установки 100, сконструированной для производства алюминиевого листа для изготовления банок, пригодного для изготовления чашеобразных изделий. На схематическом рисунке показаны только некоторые из устройств, используемых в производственном маршруте.Fig. 1 shows a schematic drawing of a portion of an installation 100 designed for producing aluminum sheet for making cans suitable for making cup-shaped articles. The schematic drawing shows only some of the devices used in the production route.

Производственная установка обычно включает разливочные устройства для получения крупных литых слитков из расплава алюминиевого сплава. Литые слитки обычно состоят из крупных кристаллов с дендритной структурой и случайной текстурой. Осадки, содержащие алюминий и другие компоненты, такие как Fe, Мn и Si, обычно распределяются в отлитом слитке неоднородно.The production plant usually includes casting devices for producing large cast ingots from the molten aluminum alloy. The cast ingots usually consist of large crystals with a dendritic structure and random texture. The precipitates containing aluminum and other components such as Fe, Mn, and Si are usually distributed non-uniformly in the cast ingot.

На следующем этапе отлитые слитки гомогенизируют в печи гомогенизации (также называемой печью предварительного нагрева, не показанной на Фиг. 1). Гомогенизационная обработка обычно сопровождается характерными изменениями содержания растворенных веществ и микроструктуры осадков, которые позже влияют на перекристаллизацию, размер кристалла и текстуру в способе производства листа.In the next step, the cast ingots are homogenized in a homogenization furnace (also called a preheating furnace, not shown in Fig. 1). Homogenization treatment is usually accompanied by characteristic changes in the solute content and microstructure of the precipitates, which later affect recrystallization, crystal size and texture in the sheet production process.

Затем гомогенизированные слитки передаются на этап горячей прокатки. В предпочтительной установке для горячей прокатки используется одноклетьевой реверсивный стан 120. Одноклетьевой реверсивный стан 120 может работать в двух различных режимах работы, показанных отдельно на схематическом рисунке Фиг. 1. В первом режиме работы HR-FP (показанном в левой части одноклетьевого реверсивного стана 120) толщину поступающих слитков уменьшают с использованием нескольких плоских проходов, при которых материал прокатывают вперед и назад без намотки с обеих сторон прокатного стана. Во втором режиме работы HR-CP, показанном в правой части рисунка, представляющего одноклетьевой реверсивный стан 120, намоточные барабаны CR по обеим сторонам клети MS используются для намотки листа SH между проходами намотки, выполняемыми во взаимно противоположных направлениях прокатки. В любом проходе намотки одна из катушек работает как разматывающая, обеспечивая поступление полосы в зазор прокатки, образованный в клети прокатного стана. Другая катушка используется в качестве натяжной катушки, наматывающей отходящую полосу после пути прокатки. Поскольку одноклетьевые реверсивные станы широко известны в данной области техники, подробное описание их в данной работе не считается необходимым.The homogenized ingots are then transferred to a hot rolling stage. In a preferred hot rolling installation, a single-stand reversing mill 120 is used. The single-stand reversing mill 120 can be operated in two different modes of operation, shown separately in the schematic drawing of Fig. 1. In the first mode of operation HR-FP (shown on the left side of the single-stand reversing mill 120), the thickness of the incoming ingots is reduced using several flat passes, in which the material is rolled back and forth without winding on both sides of the rolling mill. In the second mode of operation HR-CP, shown on the right side of the figure representing the single-stand reversing mill 120, winding drums CR on both sides of the stand MS are used to wind the sheet SH between winding passes performed in mutually opposite rolling directions. In any winding pass, one of the reels operates as an unwinding reel, ensuring the entry of the strip into the rolling gap formed in the rolling mill stand. The other reel is used as a tension reel, winding the outgoing strip after the rolling path. Since single-stand reversing mills are widely known in this field of technology, a detailed description of them in this work is not considered necessary.

Затем горячекатаный материал после охлаждения перемещается в виде рулона на этап холодной прокатки 130, расположенный после этапа горячей прокатки в направлении потока материала. Стан холодной прокатки может быть одноклетьевым (как показано) или многоклетьевым станом холодной прокатки.The hot rolled material is then moved as a coil after cooling to a cold rolling stage 130 located after the hot rolling stage in the direction of the material flow. The cold rolling mill may be a single-stand (as shown) or a multi-stand cold rolling mill.

Печь периодического действия 140 расположена после этапа холодной прокатки 130. Печь периодического действия настроена на прием множества рулонов CL после холодной прокатки и на промежуточный отжиг холодного материала для достижения полной перекристаллизации листового материала.A batch furnace 140 is located after the cold rolling stage 130. The batch furnace is configured to receive a plurality of rolls CL after cold rolling and to perform intermediate annealing of the cold material to achieve complete recrystallization of the sheet material.

После печи 140 периодического действия для промежуточного отжига осуществляют дополнительный этап 150 холодной прокатки для осуществления холодной прокатки перекристаллизованного материала с получением холоднокатаного материала с конечной толщиной, необходимой для дальнейших этапов обработки, например, как материал Н1Х или, более конкретно, как материал Н19. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 1, стан холодной прокатки 150 содержит одну клеть.After the batch-type intermediate annealing furnace 140, an additional cold rolling step 150 is carried out to cold roll the recrystallized material to obtain a cold-rolled material with the final thickness required for further processing steps, for example as an H1X material or, more specifically, as an H19 material. In the embodiment shown in Fig. 1, the cold rolling mill 150 comprises one stand.

Типовой способ производства алюминиевого листа для изготовления банок на установке 100 был выполнен следующим образом.A typical method for producing aluminum sheet for can manufacturing on the 100 installation was performed as follows.

На подготовительном этапе отливали алюминиевый сплав для формирования отливки, а затем удаляли верхний слой (осуществляли обдирку) для получения тела из отлитого и очищенного алюминиевого сплава, подходящего для дальнейшей обработки. Далее это тело также обозначается как слиток. Алюминиевый сплав может быть материалом для корпуса банки, таким как АА3004, АА3104, или другим алюминиевым сплавом, в основном подходящим для производства алюминиевого листа для изготовления банок.In the preparatory stage, the aluminum alloy was cast to form a casting, and then the top layer was removed (stripping) to obtain a cast and purified aluminum alloy body suitable for further processing. This body is also referred to as an ingot hereinafter. The aluminum alloy can be a can body material such as AA3004, AA3104, or other aluminum alloy, mainly suitable for producing aluminum sheet for cans.

Алюминиевый сплав, используемый в характерных способах, содержал приблизительно 0,30 мас. % Si, приблизительно 0,50 мас. % Fe, приблизительно 0,95 мас. % Мn, приблизительно 1,10 мас. % Mg, приблизительно 0,20 мас. % Сu, менее 0,05 мас. % Ti, менее 0,10 мас. % Zn; и до 0,15 мас. % примесей, предпочтительно каждой из примесей менее 0,05 мас. %, а остальное составлял Al.The aluminum alloy used in the representative methods contained about 0.30 wt.% Si, about 0.50 wt.% Fe, about 0.95 wt.% Mn, about 1.10 wt.% Mg, about 0.20 wt.% Cu, less than 0.05 wt.% Ti, less than 0.10 wt.% Zn; and up to 0.15 wt.% impurities, preferably each of the impurities less than 0.05 wt.%, the balance being Al.

После литья и обдирки слиток гомогенизировали при температуре приблизительно от 500°С до 595°С со временем выдержки, например от 5 до 20 часов с последующим охлаждением слитка приблизительно до температуры от 490°С до 530°С. Гомогенизированный слиток (алюминиевое тело) затем передавали на стан горячей прокатки без значительного промежуточного охлаждения, так что горячая прокатка слитка начиналась приблизительно при этой же температуре, т.е. приблизительно при 490°С - 530°С. В этой установке в качестве стана горячей прокатки использовали одноклетьевой реверсивный стан 120.After casting and stripping, the ingot was homogenized at a temperature of approximately 500°C to 595°C with a holding time of, for example, 5 to 20 hours, followed by cooling of the ingot to a temperature of approximately 490°C to 530°C. The homogenized ingot (aluminum body) was then transferred to a hot rolling mill without significant intermediate cooling, so that hot rolling of the ingot began at approximately the same temperature, i.e., approximately 490°C - 530°C. In this installation, a single-stand reversing mill 120 was used as a hot rolling mill.

Было выполнено несколько плоских проходов до достижения толщины приблизительно от 25 до 45 мм.Several flat passes were made until a thickness of approximately 25 to 45 mm was achieved.

Температура слитка после последнего плоского прохода составляла приблизительно от 290°С до 350°С. Количество плоских проходов может варьироваться, например, от 15 до 50.The temperature of the ingot after the last flat pass was approximately 290°C to 350°C. The number of flat passes can vary, for example, from 15 to 50.

После плоских проходов толщину материала дополнительно уменьшали горячей прокаткой на том же одноклетьевом реверсивном стане 120, с той разницей, что материал после каждого прохода сматывали в рулон (проходы с намоткой). Количество проходов с намоткой составляло от 2 до 8.After flat passes, the thickness of the material was further reduced by hot rolling on the same single-stand reversing mill 120, with the difference that the material was wound into a roll after each pass (winding passes). The number of winding passes ranged from 2 to 8.

Толщина материала после последнего прохода с намоткой составляла от приблизительно 1,7 мм до приблизительно 5 мм. В описанных здесь экспериментах выходная температура материала после горячей прокатки, т.е. выходная температура горячей прокатки T_HREX, была достаточно низкой, чтобы гарантировать отсутствие перекристаллизации. Обычно выходная температура горячей прокатки находится в диапазоне от приблизительно 200°С до приблизительно 340°С и предпочтительно от приблизительно 220°С до приблизительно 280°С. Обжатие каждого прохода с намоткой составляло от 20% до 70%.The thickness of the material after the last winding pass was from about 1.7 mm to about 5 mm. In the experiments described here, the exit temperature of the material after hot rolling, i.e. the hot rolling exit temperature T _HREX , was low enough to ensure that no recrystallization occurred. Typically, the hot rolling exit temperature is in the range from about 200 °C to about 340 °C and preferably from about 220 °C to about 280 °C. The reduction of each winding pass was from 20% to 70%.

Горячекатаный материал охлаждали и затем передавали на стан холодной прокатки.The hot rolled material was cooled and then transferred to a cold rolling mill.

Холодное обжатие от 5% до 70% применяли к материалу на стане холодной прокатки непосредственно в горячекатаном неперекристаллизованном материале.Cold reduction from 5% to 70% was applied to the material in a cold rolling mill directly in hot rolled non-recrystallized material.

Затем холоднокатаный лист в свернутом виде перемещали в печь периодического действия 140 для промежуточного отжига (прокаливания). Затем к холоднокатаному листу применяли этап промежуточного отжига. Температуры и время отжига были выбраны таким образом, чтобы отожженный материал полностью перекристаллизовался и приобрел прочную кубическую текстуру. Характерный диапазон температур отжига составляет от 280°С до 450°С при времени выдерживания от 1 до 12 часов.The cold rolled sheet was then transferred in a coiled form to a 140 batch furnace for intermediate annealing (calcination). The intermediate annealing step was then applied to the cold rolled sheet. The annealing temperatures and times were selected so that the annealed material was completely recrystallized and acquired a strong cubic texture. The typical annealing temperature range is from 280°C to 450°C with a holding time of 1 to 12 hours.

Затем перекристаллизованный отожженный лист подвергали холодной прокатке для осуществления холодного обжатия, подходящего для получения холоднокатаного листа с конечной толщиной. Предпочтительно к перекристаллизованному листу применяли холодную прокатку с обжатием от 70% до 95%, придавая материалу требуемую прочность и уравновешивая кубическую текстуру текстурой прокатки. В случае перекристаллизации (частичной или полной) по толщине горячей полосы (либо самоотжигом, либо после периодического отжига) кубическая текстура, развитая после отжига, была слабой, а конечный продукт имел высокое фестонообразование под углом 45°.Then, the recrystallized annealed sheet was subjected to cold rolling to achieve a cold reduction suitable for obtaining a cold rolled sheet of the final thickness. Preferably, cold rolling with a reduction of 70% to 95% was applied to the recrystallized sheet, giving the material the required strength and balancing the cubic texture with the rolling texture. In the case of recrystallization (partial or complete) through the thickness of the hot strip (either by self-annealing or after periodic annealing), the cubic texture developed after annealing was weak, and the final product had a high 45° scalloping.

В способе, описанном выше, неперекристаллизованная горячая полоса подвергается относительно низкому холодному обжатию, а затем к материалу применяется промежуточный отжиг, чтобы он стал полностью мягким. При использовании этого способа промежуточный отжиг позволяет получить уменьшение толщины при холодной прокатке без ухудшения прочной кубической текстуры после отжига.In the method described above, the unrecrystallized hot strip is subjected to a relatively low cold reduction, and then an intermediate anneal is applied to the material to make it completely soft. Using this method, the intermediate anneal allows the thickness reduction to be obtained during cold rolling without deteriorating the strong cube texture after annealing.

Сочетание низкого обжатия в холодном состоянии до неперекристаллизованной структуры непосредственно после горячей прокатки и периодического отжига для получения полностью перекристаллизованного материала может быть применено также к обычному способу изготовления заготовки корпуса банки на тандемном стане горячей прокатки. Другими словами, в альтернативном варианте осуществления для выполнения этапа горячей прокатки, предшествующего этапу холодной прокатки вместо одноклетьевого реверсивного стана может использоваться тандемный стан горячей прокатки.The combination of low cold reduction to a non-recrystallized structure immediately after hot rolling and periodic annealing to obtain a fully recrystallized material can also be applied to the conventional method of producing a can body blank on a hot rolling tandem mill. In other words, in an alternative embodiment, a hot rolling tandem mill can be used instead of a single-stand reversing mill to perform the hot rolling step preceding the cold rolling step.

Далее некоторые характерные аспекты нового полезного способа поясняются в связи со схематическими диаграммами, приведенными на Фиг. 2 и 3. На Фиг. 2 схематично показана техническая связь между степенью перекристаллизации листового материала после начального этапа горячей прокатки и количеством и типом фестонов после осуществления холодного обжатия до конечной толщины. Фиг. 3 иллюстрирует важность этапа холодного обжатия перед промежуточным отжигом и его влияние на тип и степень фестонообразования после холодного обжатия до конечной толщины.In the following, some characteristic aspects of the new useful method are explained in connection with the schematic diagrams shown in Figs. 2 and 3. Fig. 2 schematically shows the technical relationship between the degree of recrystallization of the sheet material after the initial stage of hot rolling and the number and type of scallops after cold reduction to the final thickness. Fig. 3 illustrates the importance of the cold reduction stage before the intermediate annealing and its influence on the type and degree of scalloping after cold reduction to the final thickness.

На каждой диаграмме Фиг. 2 и Фиг. 3 ось абсцисс представляет степень холодного обжатия (в процентах), осуществленную после промежуточного отжига. Другими словами, по оси X отложена степень обжатия в холодном состоянии («холодного обжатия»), достигнутая на стане 150 холодной прокатки, расположенном после печи 140 промежуточного отжига. Ось Y представляет тип и количество фестонов (в процентах). Область выше базовой линии BL соответствует фестонообразованию под углом 0-90°, тогда как область ниже базовой линии BL соответствует фестонообразованию под углом 45°. Абсолютное расстояние точки данных от базовой линии в Y-направлении диаграммы представляет количество фестонов или степень соответствующего фестонообразования, а это означает, что точка на базовой линии BL соответствует листу, на котором вообще нет фестонов. Кривые диаграммы отражают общие тенденции, установленные в большом числе экспериментов. Схематические диаграммы BP на Фиг. 3 показывают, что тенденции, представленные линиями, считаются значимыми.In each diagram of Fig. 2 and Fig. 3, the abscissa axis represents the degree of cold reduction (in percent) achieved after the intermediate annealing. In other words, the X-axis represents the degree of cold reduction ("cold reduction") achieved in the cold rolling mill 150 located after the intermediate annealing furnace 140. The Y-axis represents the type and amount of scalloping (in percent). The area above the base line BL corresponds to scalloping at an angle of 0-90°, while the area below the base line BL corresponds to scalloping at an angle of 45°. The absolute distance of a data point from the base line in the Y-direction of the diagram represents the number of scallops or the degree of the corresponding scalloping, which means that a point on the base line BL corresponds to a sheet on which there are no scallops at all. The curves of the diagram reflect the general trends established in a large number of experiments. The schematic diagrams of BP in Fig. 3 show that the trends represented by the lines are considered significant.

Фиг. 2 в основном иллюстрирует важность требования о том, чтобы выходная температура горячей прокатки была выбрана такой, чтобы в максимально возможной степени избегать любой перекристаллизации горячекатаного листа.Fig. 2 mainly illustrates the importance of the requirement that the hot rolling exit temperature be selected so as to avoid to the greatest possible extent any recrystallization of the hot rolled sheet.

Сплошная линия представляет случай, когда прокатанный лист по существу не подвергается перекристаллизации после завершения операции горячей прокатки. Это вариант осуществления заявленного изобретения. Для сравнения нижняя кривая (пунктирная линия) представляет сравнительные случаи, когда листы были частично перекристаллизованы после окончания этапа горячей прокатки, что, другими словами, означает, что в представленных сравнительных способах перекристаллизация не была в достаточной степени предотвращена. Сплошная линия показывает, что в полностью перекристаллизованном материале после промежуточного отжига и перед началом холодного обжатия (при значении холодного обжатия = 0%) имеется высокая степень фестонообразования под углом 0-90°. По мере увеличения холодного обжатия степень фестонообразования под углом 0-90° непрерывно уменьшается, так что незадолго до получения конечной толщины (в высшей точке холодного обжатия) фестонообразования не наблюдается (сплошная кривая пересекает базовую линию). В конечном продукте после осуществления полного холодного обжатия листа различимо некоторое количество фестонов под углом 45°, но степень фестонообразования в абсолютном выражении невелика.The solid line represents the case where the rolled sheet is substantially not subjected to recrystallization after the hot rolling operation is completed. This is an embodiment of the claimed invention. For comparison, the lower curve (dotted line) represents the comparative cases where the sheets were partially recrystallized after the hot rolling step is completed, which in other words means that in the presented comparative methods, recrystallization was not sufficiently prevented. The solid line shows that in the fully recrystallized material, after the intermediate annealing and before the start of cold reduction (at a cold reduction value of 0%), there is a high degree of scalloping at an angle of 0-90°. As the cold reduction increases, the degree of scalloping at an angle of 0-90° continuously decreases, so that shortly before obtaining the final thickness (at the highest point of cold reduction), no scalloping is observed (the solid curve intersects the base line). In the final product, after the sheet has undergone complete cold compression, a certain amount of scalloping at an angle of 45° is discernible, but the degree of scalloping in absolute terms is small.

Напротив, там, где материал демонстрирует значительную степень перекристаллизации после окончания этапа горячей прокатки (пунктирная линия), степень фестонообразования под углом 0-90° ниже, чем в случаях согласно вариантам осуществления изобретения. По мере увеличения степени холодного обжатия степень фестонообразования под углом 0-90° уменьшается и полностью исчезнет при холодном обжатии, которое недостаточно для получения более тонкой конечной толщины. По мере того, как степень холодного обжатия увеличивается для получения более тонкой конечной толщины, характер фестонообразования меняется с фестонообразования под углом 0°-90° на фестонообразование с преобладанием 45°, а количество фестонов под углом 45° увеличивается до уровня, намного более высокого в абсолютном выражении, чем в материале согласно способу настоящего изобретения (сплошная линия). Это показывает, что степень перекристаллизации после этапа горячей прокатки оказывает значительное влияние на количество и характер фестонов в конечном продукте.In contrast, where the material exhibits a significant degree of recrystallization after the hot rolling step (dotted line), the degree of scalloping at 0-90° is lower than in the cases according to the embodiments of the invention. As the degree of cold reduction increases, the degree of scalloping at 0-90° decreases and will completely disappear at a cold reduction that is insufficient to produce a thinner final thickness. As the degree of cold reduction is increased to produce a thinner final thickness, the pattern of scalloping changes from scalloping at 0°-90° to scalloping with a predominance of 45°, and the number of scallops at 45° increases to a level much higher in absolute terms than in the material according to the method of the present invention (solid line). This shows that the degree of recrystallization after the hot rolling step has a significant effect on the number and pattern of scallops in the final product.

Диаграмму на Фиг. 3 можно читать аналогичным образом. Диаграмма иллюстрирует важность этапа холодного обжатия, применяемого перед промежуточным отжигом. На диаграмме верхняя кривая (штриховая линия) соответствует случаю, когда холодное обжатие перед отжигом не применялось. Это может быть способ, аналогичный способам, описанным в предшествующем уровне техники, упомянутом в начале настоящей работы. Видно, что сразу после промежуточного отжига присутствует высокая степень фестонообразования под углом 0°-90°. Когда материал, наконец, подвергается холодной прокатке до конечной толщины (максимальная степень холодного обжатия), в конечном продукте почти нет или очень мало фестонов. Если и присутствует некоторое количество фестонов под углом 45°, то их абсолютное количество невелико.The diagram in Fig. 3 can be read in a similar way. The diagram illustrates the importance of the cold reduction step applied before the intermediate annealing. In the diagram, the upper curve (dashed line) corresponds to the case where no cold reduction was applied before the annealing. This may be a method similar to the methods described in the prior art mentioned at the beginning of this work. It can be seen that immediately after the intermediate annealing, there is a high degree of scalloping at an angle of 0°-90°. When the material is finally cold rolled to the final thickness (maximum degree of cold reduction), there are almost no or very few scallops in the final product. If there is some scalloping at an angle of 45°, their absolute number is small.

В отличие от этого состоящая из точек линия под пунктирной линией представляет способы в соответствии с вариантами осуществления изобретения, в которых перед промежуточным отжигом применяется холодное обжатие на стане холодной прокатки (по существу неперекристаллизованного) материала, выходящего из состояния горячей прокатки, до того, как материал передается на промежуточный отжиг. В начале, перед осуществлением холодного обжатия, величина фестонообразования под углом 0-90° меньше, чем в случае отсутствия холодного обжатия перед отжигом. Как только толщина листа уменьшается до окончательного размера (при максимальном холодном обжатии), появляется значительное фестонообразование под углом 45°, что является свойством, желаемым многими производителями банок, работающими с очень тонким алюминиевым листом.In contrast, the dotted line below the dashed line represents methods according to embodiments of the invention in which, prior to the intermediate anneal, a cold reduction is applied in a cold rolling mill to the (substantially unrecrystallized) material coming from the hot rolling condition before the material is transferred to the intermediate anneal. Initially, before the cold reduction is applied, the amount of scalloping at 0-90° is less than in the case of no cold reduction prior to the annealing. Once the sheet thickness is reduced to the final size (at maximum cold reduction), significant scalloping at 45° appears, which is a property desired by many can manufacturers working with very thin aluminum sheet.

Настоящее описание также относится к способу изготовления алюминиевой банки, который включает этапы способа производства алюминиевого листа для изготовления банок, в котором холоднокатаный лист с конечной толщиной формуют в чашеобразное изделие, пригодное для изготовления алюминиевой банки.The present description also relates to a method for producing an aluminum can, which includes the steps of a method for producing aluminum sheet for making cans, in which a cold-rolled sheet of a final thickness is formed into a cup-shaped product suitable for making an aluminum can.

Claims

1. A method for producing aluminum sheet for making cans, comprising:

production of a body from an aluminum alloy suitable for the production of aluminum sheet for the manufacture of cans,

wherein the aluminum alloy contains, by weight %: from 0.05 to 0.60 Si, from 0.10 to 0.80 Fe, from 0.70 to 1.50 Mn, from 0.80 to 1.50 Mg, from 0.05 to 0.25 Cu, up to 0.10 Ti, up to 0.25 Zn and up to 0.15 impurities, with each of the impurities being less than 0.05, the rest being Al;

heating the body to the homogenization temperature;

hot rolling said body in a hot rolling mill to obtain a hot rolled sheet, wherein said hot rolled sheet exits the hot rolling mill at a hot rolling exit temperature of from 200 to 320°C with a hot rolling exit thickness, wherein the hot rolling exit temperature is selected in such a way as to substantially avoid recrystallization of the hot rolled sheet;

cold rolling the hot rolled sheet in a cold rolling mill to perform cold reduction to obtain a cold rolled sheet with a cold rolling output thickness less than the hot rolling output thickness;

annealing the cold-rolled sheet in an intermediate temperature range selected to ensure recrystallization of the cold-rolled sheet to obtain a recrystallized annealed sheet;

cold rolling of the recrystallized annealed sheet to perform cold reduction to obtain a cold rolled sheet of final thickness.

2. The method according to paragraph 1, characterized in that the body is made of aluminum alloy AA3004.

3. The method according to paragraph 1, characterized in that the body is made of aluminum alloy AA3104.

4. The method according to paragraph 1, characterized in that the body is made of aluminum alloy AA3204.

5. The method according to claim 1, characterized in that the body is made from an aluminum alloy containing, by weight: from 0.15 to 0.50 Si, from 0.25 to 0.70 Fe, from 0.80 to 1.40 Mn, from 0.90 to 1.30 Mg, from 0.1 to 0.25 Cu, up to 0.10 Ti, up to 0.25 Zn and up to 0.15 impurities, wherein each of the impurities is less than 0.05, the rest is Al.

6. The method according to paragraph 1, characterized in that hot rolling is carried out on a single-stand reversing mill.

7. The method according to claim 6, characterized in that the single-stand reversing mill is used in two different operating modes, wherein the first operating mode includes one or more flat rolling passes, and the second operating mode, used after the first operating mode, includes one or more winding passes for producing a coiled sheet having an output thickness after hot rolling.

8. The method according to any of paragraphs 1-7, characterized in that cold rolling is carried out on a cold rolling mill with a reduction of 5 to 70%.

9. The method according to any of paragraphs 1-8, characterized in that the annealing of the cold-rolled sheet is carried out in a periodic furnace.

10. The method according to any of paragraphs 1-7, characterized in that a total reduction of more than 70% is applied to the aluminum sheet between the output thickness of hot rolling and the final thickness.