NO162729B

NO162729B - PROCEDURE FOR MANUFACTURING BANDS OF ALUMINUM ALLOY AND SUITABLE FOR THE CREATION OF HERMETIC BOX COVER.

Info

Publication number: NO162729B
Application number: NO834601A
Authority: NO
Inventors: Robert J Dean; Peter Furrer; Kurt Neufeld
Original assignee: Lauener Eng Ltd
Priority date: 1982-12-16
Filing date: 1983-12-14
Publication date: 1989-10-30
Also published as: TR22070A; NO162729C; NO834601L

Abstract

En aluminiumlegering med innhold av 0,15 - 0,50% Si, 0,3 - 0,8% Fe, 0,05 - 0,25% Cu, 0,5 - 1,0% Mn, 2,5 - 3,5% Mg og opp til 0,20% Ti støpes som et 5 - 10 mm tykt bånd ved anvendelse av en båndstøpemaskin av valsetype, samt koldvalses til en slutt-tykkelse på 0,20 - 0,40 mm. Dette stpte bånd er egnet som emnematerialet for fremstilling av bokslokk med høy fasthet og formbarhet.An aluminum alloy containing 0.15 - 0.50% Si, 0.3 - 0.8% Fe, 0.05 - 0.25% Cu, 0.5 - 1.0% Mn, 2.5 - 3 .5% Mg and up to 0.20% Ti are cast as a 5 - 10 mm thick strip using a roll type strip casting machine, and cold rolled to a final thickness of 0.20 - 0.40 mm. This cast tape is suitable as the blank material for the manufacture of box covers with high strength and formability.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av bånd av aluminium/magnesium/mangan-legering ved båndstøpning og valsning til en slutt-tilstand som er egnet for dannelse av hermetikkbokslokk. The present invention relates to a method for the production of strips of aluminium/magnesium/manganese alloy by strip casting and rolling to a final state which is suitable for forming can lids.

Hermetikkbokslokk, særlig for drikkevarebokser av aluminium eller stål, er for det meste utført i en aluminiumlegering. Den vanligste fremgangsmåte for fremstilling av sådanne lokk for drikkevarebokser omfatter følgende prosesstrinn: Aluminiumlegeringen AA 5182 med hovedlegeringsbestanddelene 4,4% magnesium, 0,3% mangan, 0,3% jern og 0,15% silisium kjø-lestøpes kontinuerlig som 30 - 40 cm tykke strengstøpebarrer. Disse barrer overflatefreses, homogeniseres og varmvalses i flere omganger til en tykkelse på 2 - 3 mm. Dette valsebånd mykglødes så og koldvalses til en slutt-tykkelse på Can lids, especially for beverage cans made of aluminum or steel, are mostly made of an aluminum alloy. The most common method for producing such lids for beverage cans includes the following process steps: The aluminum alloy AA 5182 with the main alloy components 4.4% magnesium, 0.3% manganese, 0.3% iron and 0.15% silicon is continuously cold cast as 30 - 40 cm thick strand casting ingots. These ingots are surface milled, homogenized and hot rolled in several rounds to a thickness of 2 - 3 mm. This rolled strip is then soft annealed and cold rolled to a final thickness of

0,25 - 0,35 mm. Ofte utsettes den ferdig valsede strimmel for en lett mykningsglødning ved 170 - 200°C for å hindre at strimlen deformeres under lakkeringsbrenningen. Før formingen til hermetikkbokslokk belegges strimlen med lakk på begge sider og brennes ved 190 - 220°C, typisk i 8 minutter ved 204°C. 0.25 - 0.35 mm. Often the finished rolled strip is subjected to a light softening annealing at 170 - 200°C to prevent the strip from being deformed during the varnish firing. Before forming into can lids, the strip is coated with varnish on both sides and fired at 190 - 220°C, typically for 8 minutes at 204°C.

Da gjenvinning av aluminium får stadig større betydelse, i USA tilbakeføres mer enn halvparten av alle brukte aluminiumbokser for omsmeltning, er det i den senere tid gjort anstrengelser for å utvikle en legering som er like godt egnet for bokslegemer som for bokslokk, eller i det minste er slik at bare små modifikasjoner behøver å gjøres med felles skrapmaterial bestående av både lokk og bokslegemer. I denne' forbindelse bør den påkrevde andel av primæraluminum være så liten som mulig. Dette er imidlertid ikke tilfellet ved de vanlige legeringer, nemlig AA 5182 for bokslokk og AA 3004 for bokslegemer, da legeringen AA 3004 inneholder 1% magnesium, 1% mangan, 0,45% jern, 0,25% silisium og 0,15% kobber, således at det resulterende skrapmaterial vil inneholde omtrent 1,6% magnesium, 0,7% mangan, 0,4 - 0,5% jern, 0,25% silisium, 0,1% kobber og over 0,05% titan. As the recycling of aluminum becomes increasingly important, in the USA more than half of all used aluminum cans are returned for remelting, efforts have recently been made to develop an alloy that is just as suitable for can bodies as for can lids, or at least is such that only small modifications need to be made with common scrap material consisting of both lids and box bodies. In this connection, the required proportion of primary aluminum should be as small as possible. However, this is not the case with the usual alloys, namely AA 5182 for can lids and AA 3004 for can bodies, as the alloy AA 3004 contains 1% magnesium, 1% manganese, 0.45% iron, 0.25% silicon and 0.15% copper, so that the resulting scrap material will contain approximately 1.6% magnesium, 0.7% manganese, 0.4 - 0.5% iron, 0.25% silicon, 0.1% copper and over 0.05% titanium .

Fra US patent nr. 3.787.248 er det kjent en prosess som tar sikte på; å gjøre det mulig å fremstille aluminiumbokser og bokslokk' fra samme legering. Denne legering inneholder i det vesentlige 0,4 - 2,0% magnesium og 0,5 2,0% mangan. Frem-gangsmåten for fremstilling av bokslokkmaterial omfatter kontinuerlig strengstøpning, homogenisering, varmvalsing samt påfølgende koldvalsings- og utglødningsprosesser. From US patent no. 3,787,248, a process is known which aims at; to make it possible to produce aluminum cans and can lids' from the same alloy. This alloy essentially contains 0.4 - 2.0% magnesium and 0.5 2.0% manganese. The process for producing can lid material includes continuous strand casting, homogenisation, hot rolling as well as subsequent cold rolling and annealing processes.

Fra US patent nr. 4.23 5.646 er det videre kjent en økonomisk gunstig fremgangsmåte som er egnet for fremstilling av dyp-trukkede og uts.trøkne bokslegemer og bokslokk fra en enkelt aluminiumlegeringsstrimmel. Denne legering inneholder i det vesentlige 1,3 - 2,5% magnesium og 0,4 - 0,1% mangan samt kan fremstilles ut i fra vanlig boksskrap uten vesentlig tilsats av primæraluminium. Denne prosess for fremstilling av emnematerial for bokslokk omfatter båndstøpning, varmevalsing og koldvalsing, og den størkningstakt som anvendes tilsvarer gjennomsnittsnivået i f. eks Hazelett eller Alusuisse Caster II båndstøpeanlegg, hvor størkningen finner sted mellom støpebelter eller larvekokiller. From US patent no. 4,235,646, an economically favorable method is also known which is suitable for the production of deep-drawn and deep-drawn can bodies and can lids from a single aluminum alloy strip. This alloy essentially contains 1.3 - 2.5% magnesium and 0.4 - 0.1% manganese and can be produced from ordinary can scrap without significant addition of primary aluminium. This process for producing blank material for can lids includes band casting, hot rolling and cold rolling, and the solidification rate used corresponds to the average level in e.g. Hazelett or Alusuisse Caster II band casting plants, where solidification takes place between casting belts or caterpillar molds.

For å spare material er det gjort anstrengelser for å ned-sette bokslokkets tykkelse. For å oppfylle samme krav til lokkets stivhet er det derfor nødvendig både med forandringer i lokkets utførelse og betraktelig økning av materialets styrke. Ved de ovenfor angitte prosesser er imidlertid disse muligheter begrenset. In order to save material, efforts have been made to reduce the thickness of the box lid. In order to meet the same requirements for the lid's stiffness, it is therefore necessary both to make changes to the lid's design and to significantly increase the material's strength. However, in the above-mentioned processes, these possibilities are limited.

Imidlertid fortsetter søkningen etter mindre kostnadskrevende prosesser. Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å angi en fremgangsmåte for fremstilling av bokslokk og som har følgende fordeler: However, the search for less costly processes continues. It is therefore an aim of the present invention to specify a method for producing box lids which has the following advantages:

- muligheter for omfattende bruk av tilbakeført metall - opportunities for extensive use of returned metal

- høyere materialstyrke oppnås uten tap av formbarhet gunstige produksjonsomkostninger. - higher material strength is achieved without loss of formability favorable production costs.

Dette formål oppnås ved en fremgangsmåte av ovenfor angitt art og hvis særtrekk i henhold til oppfinnelsen ligger i at en aluminiumlegeringssmelte som inneholder 0,15 - 0,50 % silisium, 0,3 - 0,8 % jern, 0,05 - 0,25 % kobber, 0,5 - 1,0 % mangan, mer enn 2,5 % og opp til 3,5 % magnesium samt 0 - 0,20 % titan føres inn i et 5 - 10 mm bredt gap mellom støpevalser og det derved dannede bånd koldvalses til en slutt-tykkelse på 0,40 - 0,20 mm, hvorunder båndet utsettes for en mellomglødning ved en tykkelse på 4 - 10 ganger slutt-tykkelsen. This purpose is achieved by a method of the type stated above and whose distinctive feature according to the invention is that an aluminum alloy melt containing 0.15 - 0.50% silicon, 0.3 - 0.8% iron, 0.05 - 0, 25% copper, 0.5 - 1.0% manganese, more than 2.5% and up to 3.5% magnesium as well as 0 - 0.20% titanium are fed into a 5 - 10 mm wide gap between casting rolls and the strips formed thereby are cold rolled to a final thickness of 0.40 - 0.20 mm, during which the strip is subjected to an intermediate annealing at a thickness of 4 - 10 times the final thickness.

Her kan det utnyttes av vanlig støpevalseteknikk, slik den f.eks. er representert ved båndstøpemaskiner fremstilt av Hunter Engineering eller Alusuisse Caster I, hvor størkningen finner sted mellom to valser som kjøles innenfra. Here, it can be utilized by ordinary casting roll technology, as it e.g. is represented by belt casting machines manufactured by Hunter Engineering or Alusuisse Caster I, where the solidification takes place between two rollers that are cooled from the inside.

Den høye størkningstakt som oppnås ved båndstøpning av valsetype gjør det mulig å oppnå høy overmetning av oppløste, legeringselementer og bidrar således til økning av emnemate-rialets fasthet. The high rate of solidification achieved by roll-type strip casting makes it possible to achieve a high supersaturation of dissolved alloying elements and thus contributes to an increase in the strength of the workpiece material.

For å forbedre materialets formbarhet foreslås også i henhold til oppfinnelsen å utsette det båndformede emnematerial for en delvis mykningsglødning før lakkeringen. Denne kan utføres i form av en kveilglødning ved 180-215°C i 1/2 - 8 timer eller som kontinuerlig gjennomløpsglødning ved 200 - 235°C i 10 sek. - 10 min. In order to improve the formability of the material, it is also proposed according to the invention to subject the strip-shaped workpiece material to a partial softening annealing before the varnishing. This can be carried out in the form of a coil annealing at 180-215°C for 1/2 - 8 hours or as continuous continuous annealing at 200 - 235°C for 10 seconds. - 10 min.

Fortrinnsvis finner koldvalsingen til slutt-tykkelse sted ved anvendelse av en valseemulsjon på vannbasis. Ved den store tykkelsesreduksjon som da blir mulig i hver valseomgang kan temperaturen av det oppviklede bånd nå ca. 160 - 220°C. På grunn av den resulterende mykning som dette frembringer kan eventuelt en ytterligere mykningsglødning utelates. Preferably, the cold rolling to final thickness takes place using a water-based rolling emulsion. With the large thickness reduction that then becomes possible in each rolling cycle, the temperature of the wound strip can reach approx. 160 - 220°C. Due to the resulting softening which this produces, a further softening annealing can possibly be omitted.

Den nevnte mellomglødning når materialet har 4-10 ganger den endelige tykkelse, finner fortrinnsvis sted enten i form av en kveilutglødning ved 300 - 410°C (metalltemperatur) med en varighet fra 1/2 time til 8 timer, eller i form av en kontinuerlig gjennomløpsglødning ved metalltemperatur på The mentioned intermediate annealing, when the material has 4-10 times the final thickness, preferably takes place either in the form of a coil annealing at 300 - 410°C (metal temperature) with a duration from 1/2 hour to 8 hours, or in the form of a continuous pass annealing at metal temperature of

300 - 440°C i 2 sek. 2 min. 300 - 440°C for 2 sec. 2 min.

Følgende utførelseseksempel angir en av flere mulige ut-førelsesvarianter av oppfinnelsens fremgangsmåte: Sammensetning: Mekaniske egenskaper for lakkert lokk-emnematerial (i valseretningen) The following design example indicates one of several possible design variants of the method of the invention: Composition: Mechanical properties of lacquered lid blank material (in the rolling direction)

Emnebånd av begge de angitte tykkelser ble bearbeidet til lokk for drikkevarebokser og av integralnagle-type. Den oppnådde bukle-fasthet i de to tilfeller var: 0,330 mm : 0,70 MPa = 102 psi Blank strips of both the specified thicknesses were processed into lids for beverage cans and of the integral rivet type. The achieved buckling strength in the two cases was: 0.330 mm : 0.70 MPa = 102 psi

0,315 mm : 0,65 MPa = 94 psi 0.315 mm : 0.65 MPa = 94 psi

Claims

1. Process for the production of aluminum/magnesium/manganese alloy strips by strip casting and rolling to a final state suitable for forming can lids, characterized in that an aluminum alloy melt containing 0.15 - 0.50% silicon, 0.3 - 0.8% iron, 0.0 5 - 0.25% copper, 0.5 - 1.0% manganese, more than 2.5% and up to 3.5% magnesium as well as 0 - 0.20% titanium are fed into a 5 - 10 mm wide gap between casting rolls and the resulting band is cold rolled to a final thickness of 0.40 - 0, 20 mm, during which the tape is subjected to an intermediate annealing at a thickness of 4 - 10 times the final thickness.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the cold rolling to final thickness takes place using a water-based roll emulsion so that a self-triggered softening takes place at a coil annealing temperature of 160 - 220°C.

3. Method as stated in claim 1 or 2, characterized in that a soft annealing is carried out after the cold rolling to final thickness and before painting the strip material.

4. Method as stated in claim 3, characterized in that the soft annealing is carried out as coil annealing at 180 - 215°C for 0.5 - 8 hours.

5. Method as stated in claim 3, characterized in that the soft annealing is carried out as continuous belt annealing at 200 - 235°C for 10 sec. - 10 min.

6. Method as stated in one of claims 1-5, characterized in that the intermediate annealing is carried out as coil annealing at a metal temperature of 300 - 410°C for 0.5 - 8 hours.

7. Method as stated in claims 1 - 5, characterized in that the intermediate annealing is carried out as continuous band annealing at a metal temperature of 300 - 430°C for 2 sec. - 2nd min.