專利名稱：：鋁合金薄板產(chǎn)品的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鋁合金薄板及其制備方法。具體地，本發(fā)明涉及鋁合金薄板及其制備方法，其中，該薄板特別有用于形成拉制和壓薄拉深(Ironing)罐體。鋁的飲料罐一般制成兩塊，其中一塊形成罐的側(cè)壁和罐底(這里叫做罐體)，而第二塊則形成罐頂。罐體是用眾所周知的現(xiàn)有技術(shù)制成。通常，罐體是通過從鋁薄板的圓形坯料形成一個(gè)杯子，然后，使該杯通過一系列具有逐漸減小孔徑的模具拉伸和減薄，這個(gè)方法稱為罐體的“拉制和壓薄拉深”。用于制造罐體的一般鋁合金是AA3004，該合金已在“鋁協(xié)會”注冊。AA3004合金的物理性能適于拉制和壓薄拉深罐體，首先是由于合金的較低鎂(Mg)和錳(Mn)的含量。AA3004令人滿意的特性是在于制罐過程中施加于鋁薄板的加工硬化較小。鋁合金薄板最通常是用鑄錠方法制造的。在該方法中，首先將鋁合金材料鑄成錠，例如具有20到30英寸厚度的錠。然后將該錠加熱到高溫而均質(zhì)化，其溫度通常是1075°F到1150°F，均質(zhì)化較長時(shí)間，如6到24小時(shí)。然后將該均質(zhì)化的錠在一系列道次中熱軋，以減少錠的厚度。然后將熱軋薄板冷軋到所需最終尺寸。盡管廣泛使用鑄錠法，但是，用連續(xù)鑄造熔融金屬的方法對于制造鋁合金薄板有許多優(yōu)點(diǎn)。在連續(xù)鑄造方法中，將熔融金屬連續(xù)地直接鑄成較長的薄扁錠。然后將該鑄扁錠進(jìn)行熱軋和冷軋，以制造最終產(chǎn)品。然而，并不是所有的合金都能使用連續(xù)鑄造法而易于鑄成適于成形操作、諸如制造拉制和壓薄拉深罐體的鋁薄板。對連續(xù)鑄造AA3004曾做過嘗試，例如在以“連續(xù)鑄造罐體材料”為名的文章中，該文章由本申請受讓人的雇員McAuliffe在1989年2月27日，在LasVegas召開的AIME會議上宣讀的。在該文章中公開了制造兩批12盎司、90磅罐(也就是，最低翹曲強(qiáng)度為90p.s.i)的有限試驗(yàn)。一種生產(chǎn)3004罐材的試驗(yàn)。該文章公布了“以2-3％出耳子范圍內(nèi)的兩個(gè)試驗(yàn)證實(shí)了其表面和內(nèi)部質(zhì)量和結(jié)構(gòu)都足以生產(chǎn)合格質(zhì)量的罐”。然而，也發(fā)現(xiàn)連續(xù)鑄造AA3004合金是不適于通常的高碳酸化飲料、諸如蘇打，因?yàn)楫?dāng)使用不同于McAuliffe產(chǎn)品時(shí)所用的材料規(guī)格(約0.0124″～0.0128″)的現(xiàn)存通用的材料規(guī)格(如0.0112″～0.0118″)，它沒有足夠的翹曲強(qiáng)度。這是由于制造具有適宜出耳子水平的連續(xù)鑄造AA3004合金的后期烘烤性低劣所致。這一點(diǎn)在下面結(jié)合連續(xù)鑄造AA3004合金的物理特性的實(shí)例中將更詳細(xì)地討論。Gyongos等人的美國專利US4,238,248公開了將AA3004型合金注入鑄塊裝置中進(jìn)行鑄造。該合金的鎂含量是0.8到1.3％、錳含量為1.0到1.5％并至多0.25％的銅。本說明書中所使用的全部百分含量，除非另有所注，都是指重量百分?jǐn)?shù)。然而，在該專利中并未公布鑄造帶材加工成用于罐體的薄板加工方法。Neufeld等人的美國專利US4,235,646描述了用于飲料罐體和罐頂?shù)腁A5017鋁合金的連續(xù)鑄造。該合金含有0.4到1.0％錳，1.3到2.5％鎂和0.05到0.4％銅。然而，也揭示“銅和鐵包含于本合金成分中是由于其不可避免地存在于消費(fèi)者廢料中。0.05到0.2％銅的存在也增強(qiáng)低出耳子性能并且增加本合金的強(qiáng)度?！痹趯?shí)施例1～3中，合金的銅含量是0.04％和0.09％。此外，在方法中還包括急驟退火。在一個(gè)實(shí)施例中，由Neufeld等人所公開的薄板料的冷軋后的屈服強(qiáng)度是278Mpa(40.3ksi)和出耳百分率是1.2％。MeAuliffe等人的美國專利US4,976,790公開了一種使用塊型(block-type)帶鑄機(jī)鑄造鋁合金的方法。該方法包括的步驟有連續(xù)鑄造鋁合金帶，然后，將帶引入約880°F到1000°F(471℃～538℃)溫度的熱軋機(jī)。將該帶熱軋到至少降低70％的厚度，并且將該帶在低于650°F(343℃)溫度時(shí)離開熱軋輥。然后，將帶盤卷，以在600°F到800°F(316℃～427℃)下退火，然后冷軋，退火并進(jìn)一步冷軋，以便優(yōu)化45°出耳子和屈服強(qiáng)度之間的平衡。冷軋后的優(yōu)選退火溫度是695°F到705°F(368℃～374℃)。Merchant等人的美國專利US4517034描述了用于連續(xù)鑄造含有0.1到0.4％鉻的改性AA3004合金的方法。該薄板的出耳子百分率是3.12％或更高。Merchant等人的美國專利US4,526,625也描述了連續(xù)鑄造AA3004合金組成的方法，據(jù)說該成分適用于拉制和壓薄拉深罐體。該方法包括的步驟有連續(xù)鑄造合金，在950°F～1150°F(510℃～621℃)均質(zhì)化鑄造合金薄板，冷軋?jiān)摪澹⒃?50℃～550°F(177～288℃)溫度下退火約2～6小時(shí)。然后，將薄板冷軋并再加熱，以便在600°F～900°F(316℃～482℃)使晶粒結(jié)構(gòu)再結(jié)晶約1～4小時(shí)，然后將該薄板冷軋到最終規(guī)格。該薄板的出耳子據(jù)報(bào)導(dǎo)是約3％或更高。Doherty等人的美國專利US5,192,378公開了一種用于制備成型罐體有用的鋁合金薄板的方法，該鋁合金包含1.1～1.7％鎂、0.5～1.2％錳和0.3～0.6％銅，將鑄錠在900°F～1080°F均質(zhì)化約4小時(shí)，熱軋，在500°F～700°F退火，冷軋，然后在750～1050°F退火。罐體材料在最終冷軋后的屈服強(qiáng)度為40～52ksi。Hitchler等人的美國專利US4,111,721公開了連續(xù)鑄造AA3004型合金的方法，在最終冷壓縮前，將該鑄造薄板在至少900°F(482℃)溫度下保持約4到24小時(shí)。歐1專利申請?zhí)枮?3304426.5公開了用于連續(xù)鑄造鋁合金薄板的方法和裝置。該申請公開了將具有0.93％錳、1.09％鎂和0.42％銅以及0.48％Fe的鋁合金鑄造成帶。將該合金熱軋二道次，然后，在1000°F(538℃)連續(xù)固溶熱處理3秒鐘，淬火和冷軋到最終規(guī)格。由該薄板所制的罐體其出耳子為2.8％，拉伸屈服強(qiáng)度是43.6ksi(301Mpa)。在歐洲專利申請?zhí)?3304426.5中所公開的發(fā)明的一個(gè)重要方面是使連續(xù)鑄造帶在熱軋后立即進(jìn)行固溶熱處理而不需中間冷卻，接著進(jìn)行快速淬火。事實(shí)上，在其實(shí)施例4中具體說明了，當(dāng)以通常分批成卷退火循環(huán)代替發(fā)明的固溶熱處理和淬火步驟時(shí)，與常用的連續(xù)鑄造方法一樣，其強(qiáng)度下降；并且為保持所需的出耳子，其冷加工限于約50％。固溶熱處理是不利的，因?yàn)樗柙O(shè)備投資高并增加能耗。目前仍然需要一種生產(chǎn)具有足夠強(qiáng)度和成形性性質(zhì)的鋁合金方法以易于制成拉制和壓薄拉深飲料罐，該薄板材應(yīng)具有優(yōu)良強(qiáng)度和延伸性，并且所制得的罐體應(yīng)具有低的出耳子性能。要求有一個(gè)不需要均熱步驟的連續(xù)鑄造鋁合金的方法。有利的連續(xù)鑄造方法，其中，熱軋后不需對鑄帶立即進(jìn)行連續(xù)退火和固溶處理(例如，沒有中間冷卻)接著立即淬火。有一個(gè)適于連續(xù)鑄造其中晶粒大小足以提供高成形性的鋁合金那將是有利的。要求有一種適于連續(xù)鑄造的鋁合金，其所含鎂量保持低量，以便與市售的連續(xù)鑄造罐材相比較時(shí)達(dá)到可相比的亮度，要求適用于連續(xù)鑄造的鋁合金，它能成形為具有適當(dāng)成形性、低出耳子性和適當(dāng)強(qiáng)度的罐。按照本發(fā)明，提供一種制造鋁薄板產(chǎn)品的方法。該方法包括如下步驟。形成鋁合金熔體，該熔體包含約0.7到約1.3重量％的錳、約1.0到約1.5重量％的鎂、約0.3到約0.6重量％的銅、至多0.5重量的硅和約0.3到約0.7重量％的鐵，余量是鋁和易于伴隨的物質(zhì)和雜質(zhì)。在優(yōu)選實(shí)施方案中，該鋁合金熔體包含約1.15到約1.45重量％的鎂和更優(yōu)選是約1.2到約1.4重量％的鎂、約0.75到約1.2重量％的錳和更優(yōu)選是約0.8到約1.1重量％的錳、約0.35到約0.5重量％的銅和優(yōu)選是約0.38到約0.45重量％的銅、約0.4到約0.65重量％的鐵和更優(yōu)選是約0.50到約0.60重量％的鐵、以及約0.13到約0.25重量％的硅，余量是鋁和易于伴隨的物質(zhì)和雜質(zhì)。將該合金熔體連續(xù)鑄造，以形成鑄造帶材，將該鑄造帶材熱軋，以減少其厚度并形成熱軋帶材，隨后可將該熱軋帶材冷軋而不要任何中間熱軋退火步驟；或者將該熱軋帶材在熱軋后在約700°F到約900°F溫度下退火至少約0.5小時(shí)，以形成熱軋退火帶材。將熱軋帶材或熱軋退火帶材冷軋成冷軋帶材，其中，將帶材的厚度減至所需中間退火規(guī)格，最好每道次壓縮約35％到約60％。將冷軋帶材退火，以形成中間冷軋退火帶材。將該中間冷軋退火帶材再進(jìn)行冷軋，以減少帶材的厚度并形成鋁合金帶材。按照本發(fā)明，所提供的鋁合金帶材含有約0.7到約1.3重量％的錳、約1.0到約1.5重量％的鎂、約0.38到約0.45重量％的銅、約0.50到約0.60重量％的鐵和至多約0.5重量％的硅，余量是鋁和易于伴隨的物質(zhì)和雜質(zhì)。該鋁合金帶材最好用連續(xù)鑄造法制造。優(yōu)選地該帶材具有的最終規(guī)格的后期烘烤屈服強(qiáng)度至少是約37ksi，更好是約38ksi和最好是至少40ksi。該帶材的出耳子優(yōu)選小于2％和更好是小于1.8％。按照本發(fā)明，提供制造鋁薄板的連續(xù)制造法。按該方法，熱軋和冷軋兩者均能達(dá)到較高的尺寸壓縮。另外，由于較大的熱軋和冷軋壓縮是可能的，所以與普通市售連續(xù)鑄造罐體原料相比，其熱軋和冷軋道次數(shù)也可降低。與市售連續(xù)鑄造罐體原料相比，按照本發(fā)明薄板制造方法需要較高冷加工比率以制造具有合理物理性能的罐體原料。因此，與市售連續(xù)鑄造罐體原料相比，當(dāng)將板材加工成產(chǎn)品諸如拉制和壓薄拉深的罐時(shí)，對薄板所施加的加工硬化量少。按照本發(fā)明，可避免對高溫均熱(即，均質(zhì)化)的需要。當(dāng)進(jìn)行高溫均質(zhì)化步驟時(shí)，當(dāng)金屬被卷繞時(shí)，能導(dǎo)致壓接，因此，就不可能打開盤卷。在熱軋后可以避免固溶熱處理(例如歐洲專利申請?zhí)?3304426.5所公開的)。由于避免了固溶熱處理，連續(xù)鑄造方法就更經(jīng)濟(jì)并減少過程控制問題。按照本發(fā)明，可有利地使用大量的再循環(huán)鋁，例如，可使用75％、優(yōu)選是高達(dá)95％或更高的廢飲料罐(UBC)來制造本發(fā)明連續(xù)鑄造薄板。大量使用UBC可明顯降低與制造鋁薄板有關(guān)的費(fèi)用。按照本發(fā)明，所提供的連續(xù)鑄造合金含有較高的銅(例如0.3到0.6％)，令人驚奇地發(fā)現(xiàn)可將銅增加到對出耳子無負(fù)影響的程度。在鑄錠鑄造方法中，如果銅增加，則最終所得合金的強(qiáng)度太高不能用于制罐。并且，按照本發(fā)明，使用較低鎂含量(例如1.0到1.5％)可導(dǎo)致比市售連續(xù)鑄造罐體原料有更好的表面光潔度。例如由本發(fā)明鋁薄板所制的拉制和壓薄拉深罐經(jīng)受工業(yè)洗滌時(shí)，其表面腐蝕發(fā)生較少，因此，可得到更亮的罐。較少鎂含量也降低加工硬化率。按照本發(fā)明，使用比市售連續(xù)鑄造罐體原料有較高的鐵含量可增加罐體可成形性，認(rèn)為與低鐵含量的連續(xù)鑄造材料相比，由于增加的鐵改變微結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致更細(xì)晶粒材料而增加成形性。這些高鐵含量的容許范圍也提高可利用的UBC數(shù)量。因?yàn)殍F在消弗廢料中是常見的污染物。附圖1是本發(fā)明方法一個(gè)實(shí)施方案的方框圖。按照本發(fā)明，提供具有優(yōu)良強(qiáng)度和成形性的鋁薄板，此外，還提供制造鋁薄板的方法。所制得的鋁薄板特別適用于制造拉制和壓薄拉深物件諸如罐。所得薄板比按照現(xiàn)有技術(shù)加工的可相比薄板在更薄的規(guī)格下具有更小出耳子和更高強(qiáng)度。本發(fā)明優(yōu)選的鋁合金成分包括下列組分(1)錳其最低量優(yōu)選至少約0.7％錳、更優(yōu)選至少約0.75％錳和最好至少約0.8％錳；其最高量優(yōu)選至多約1.3％錳、更好至多約1.2％錳和最好至多約1.1％錳；(2)鎂最低量優(yōu)選至少約1.0％鎂、更好至少約1.15％鎂和最好至少1.2％鎂；其最高量優(yōu)選至多1.5％鎂、更好至多1.45％鎂、最好至多1.4％鎂；(3)銅其最低量優(yōu)選至少約0.3％銅、更好至少約0.35％銅、最好至少約0.38％銅；其最高量優(yōu)選至多約0.6％銅、更好至多約0.5％銅、最好至多約0.45％銅；(4)鐵其最低量優(yōu)選至少約0.3％鐵、更好至少約0.4％鐵和最好至少約0.5％鐵；其最高量優(yōu)選至多約0.7％鐵、更好至多約0.65％鐵和最好至多約0.6％鐵；(5)硅其最低量優(yōu)選是0％，更好至少約0.13％硅；其最高量優(yōu)選至多約0.5％硅，更好至多約0.25％硅。合金成分的余量主要是鋁和易于伴隨的物質(zhì)和雜質(zhì)。易于伴隨的物質(zhì)和雜質(zhì)每一種優(yōu)選限于約0.05重量％，而所有易于伴隨的物質(zhì)和雜質(zhì)的總量不超過約0.15％。盡管不希望受任何理論的制約，但認(rèn)為，本發(fā)明合金成分的銅含量、特別是與下面所討論的方法步驟相結(jié)合，在同時(shí)保持合格的延伸率和出耳子特性它有利于增加鋁合金薄板料的強(qiáng)度。此外，認(rèn)為與目前市售連續(xù)鑄造材料相比，較低鎂含量由于表面腐蝕減少而導(dǎo)致本發(fā)明合金所制罐具有更光亮的光潔度。而且，當(dāng)與具有類似含量的錳、銅和鎂并具有較低含量鐵的連續(xù)鑄造材料相比時(shí)，認(rèn)為，由于較高鐵含量導(dǎo)致可成形性增加，因?yàn)殍F改變微結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致較細(xì)的晶粒材料。按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，使用連續(xù)鑄造方法以使鋁合金熔體形成鋁合金薄板產(chǎn)品。連續(xù)鑄造方法可使用種種連續(xù)鑄造機(jī)，諸如帶式連鑄機(jī)或軋輥連鑄機(jī)。優(yōu)選地連續(xù)鑄造方法包括使用將鋁合金熔體鑄造成薄板的模鑄機(jī)(blockcaster)。該模鑄機(jī)優(yōu)選是在美國專利US3,709,281、3,744,545、3,747,666、3,759,313和3,774,670所公開的型式，所有這些專利在這里全部列入作為參考資料。按照本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案，制成上述鋁合金成分的熔體。本發(fā)明合金成分可部分地由廢料諸如工廠廢料、罐廢料和消弗廢料所構(gòu)成。工廠廢料可包括鋁錠的皮屑、軋帶的切片和其它在軋制操作中所產(chǎn)生的飛邊。罐廢料可包括在制罐期間作為出耳子和磨損所產(chǎn)生的廢料。消弗廢料可包括由飲料罐使用者返回的罐。優(yōu)選的是使所使用的廢料達(dá)到最大以形成合金熔體，并且，優(yōu)選地使用至少約75％和更好使用至少95％的總廢料量以形成本發(fā)明的合金成分。為了使本合金是在優(yōu)選元素范圍內(nèi)，需要調(diào)整熔體。這可通過向熔體加入元素金屬諸如鎂或錳；或者加入非合金化鋁以稀釋過量合金元素而實(shí)現(xiàn)。將金屬裝入爐中，并加熱到約1385°F溫度，使金屬完全熔化。對合金進(jìn)行處理以除去諸如溶解氫和會損害合金鑄造的和最終薄板材的質(zhì)量的非金屬夾雜物。合金也可以過濾，以便進(jìn)一步從溶體除去非金屬夾雜物。然后，將熔體通過噴嘴并鑄入鑄型腔內(nèi)。該噴嘴通常是由耐火材料加工而成，并且具有從熔體到連鑄機(jī)的通道，其中通過在噴嘴出口的長狹管頭限制熔融金屬。例如可使用具有約10到約25毫米厚和約254毫米到約2160毫米寬的噴嘴管頭。熔體離開管頭，并容納于由多對相對的旋轉(zhuǎn)激冷塊形成的鑄型腔內(nèi)。當(dāng)金屬在鑄型腔內(nèi)流動(dòng)時(shí)通過將熱傳給激冷塊而冷卻并凝固，直到帶材退出鑄型腔。在鑄型腔的端部，激冷塊從鑄造帶材中分開，并且移動(dòng)到使激冷塊冷卻的冷卻器中。當(dāng)鑄造帶材通過鑄造設(shè)備的鑄型腔時(shí)，其冷卻速率是各種方法和產(chǎn)品參數(shù)的函數(shù)。這些參數(shù)包括要鑄材料的成分、帶材規(guī)格、激冷塊材料、鑄型腔的長度、鑄造速度以及塊冷卻系統(tǒng)的效率。優(yōu)選的是從塊式鑄造機(jī)出來的鑄造帶材最好盡可能地薄，以便使隨后的帶材加工量減至最小。通常，在所得最小鑄帶厚度的限制因素是鑄造機(jī)分配端頭的厚度和寬度。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，帶材鑄成約12.5毫米到約25.4毫米厚，最好是19毫米厚。離開鑄造機(jī)時(shí)，使鑄造帶材在熱軋機(jī)中進(jìn)行熱軋。熱軋機(jī)包括一對或多對相對旋轉(zhuǎn)的、在其間具有間隙的軋輥，當(dāng)帶材通過該間隙時(shí)，其厚度被壓縮。最好鑄造帶材在約850°F到約1050°F溫度范圍內(nèi)進(jìn)入熱軋機(jī)。按照本發(fā)明方法，熱軋機(jī)最好以至少約70％和更好以至少約80％的壓縮率壓縮帶材的厚度。在優(yōu)選實(shí)施方案中，熱軋機(jī)包括兩對熱軋輥，并且在熱軋機(jī)中的壓縮率達(dá)到最大。熱軋帶材最好在約500°F到約750°F溫度范圍內(nèi)離開熱軋機(jī)。按照本發(fā)明，曾發(fā)現(xiàn)在熱軋輥的每一道次均能產(chǎn)生較高尺寸壓縮，因此，熱軋輥對的數(shù)目可以減到最少。將熱軋帶材任選地退火，以除去任何由熱軋操作所引起的殘余冷加工和減少出耳子。優(yōu)選地在熱軋退火步驟中熱軋帶材，在最低溫度至少約700°F和更好至少約為800°F下進(jìn)行退火，并且較好在最高溫度至多約900°F和更好是至多約850°F下退火。按照實(shí)施方案，退火的優(yōu)選溫度是約825°F。整個(gè)金屬帶優(yōu)選是在退火溫度下退火至少約0.5小時(shí)，更好是約1小時(shí)，最好是約2小時(shí)，整個(gè)金屬帶在退火溫度的退火時(shí)間優(yōu)選的至多應(yīng)為約5小時(shí)，更好至多約為4小時(shí)。在優(yōu)選實(shí)施方案中，退火時(shí)間約為3小時(shí)。例如可將帶材卷起，置于退火爐中，在所需退火溫度下保持約2小時(shí)到約4小時(shí)。這樣長的時(shí)間保證盤卷帶材內(nèi)部達(dá)到所需退火溫度并且在該溫度下保持優(yōu)選的時(shí)間段。顯然，上述退火時(shí)間是對整個(gè)金屬帶在退火溫度下保持的時(shí)間，而這些時(shí)間并不包括達(dá)到退火溫度的加熱時(shí)間和在退火的均化后的冷卻時(shí)間。最好使盤卷帶材迅速冷卻以便可以進(jìn)行下一步加工，但是并不是為了保持固溶熱處理的結(jié)構(gòu)而快速淬火。或者，不使熱軋帶材進(jìn)行熱軋退火步驟。在此另一個(gè)的實(shí)施方案中，熱軋帶材可以冷卻，并接著進(jìn)行冷軋，而無任何中間熱處理。顯然，不使熱軋帶材進(jìn)行熱均化處理；也不使其進(jìn)行固溶熱處理然后再快速淬火。使該熱軋帶以最方便的方式冷卻。當(dāng)熱軋退火或熱軋帶材冷到常溫后，在首次冷軋步驟中將其冷軋到中間尺寸。冷軋到中間尺寸最好包括將薄板在一對或多對旋轉(zhuǎn)冷輥(最好1到3對冷輥)之間通過的步驟。以通過每對軋輥的每道次以約35％到約60％壓縮帶材的厚度，更好是每道次壓縮約45％到約55％。全部厚度的總壓縮最好是約45％到約85％。按照本發(fā)明方法，曾發(fā)現(xiàn)，它與市售連續(xù)鑄造罐體原料相比，鋁薄板的尺寸在每道次都有相當(dāng)大的壓縮。這樣，有可能減少在冷軋機(jī)上所需道次數(shù)。在首次冷軋步驟后，當(dāng)達(dá)到所需中間退火規(guī)格時(shí)，將板材進(jìn)行中間冷軋退火，以減低殘余冷加工和降低出耳子。優(yōu)選地，將板材在最低溫度至少約600°F、更好在最低溫度至少約650°F；和優(yōu)選在最高溫度不大于約900°F和最好是在最高溫度不大于約750°F下進(jìn)行中間冷軋退火。按照實(shí)施方案，優(yōu)選的退火溫度是705°F。優(yōu)選的最小退火時(shí)間至少約0.5小時(shí)，更好其最小退火時(shí)間至少約2小時(shí)。按照本發(fā)明的實(shí)施方案，中間冷軋退火步驟可包括連續(xù)退火，優(yōu)選在約800°F到約1050°F和最好在溫度約900°F進(jìn)行。意想不到地發(fā)現(xiàn)，這些冷軋退火溫度導(dǎo)致有利的性能。在冷軋和中間冷軋退火板冷到常溫后，利用最終冷軋步驟使薄板具有最終性能。優(yōu)選的最終加工率是在所得極限拉伸強(qiáng)度和出耳子之間平衡的點(diǎn)。對于特定合金成分來說這一點(diǎn)可通過極限拉伸強(qiáng)度和出耳子值對冷加工百分率作圖而確定。一旦對最終冷軋步驟確定優(yōu)選的冷加工率，在中間退火階段的薄板尺寸，因而對首次冷軋步驟的冷加工率也可以確定，并且熱軋規(guī)格可被優(yōu)化，以減少道次數(shù)目。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，以約45％到約80％壓縮率將薄板壓縮到最終尺寸，優(yōu)選是在一個(gè)或二個(gè)道次中每道次壓縮約25％到約65％，更優(yōu)選的單道次壓縮60％。當(dāng)將薄板加工成拉制和壓薄拉深罐體時(shí)，其最終尺寸可以是例如約0.0096英寸到約0.015英寸。本發(fā)明的重要方面是按照本發(fā)明方法所制造的鋁薄板產(chǎn)品能保持足夠的強(qiáng)度和成形性能，同時(shí)具有較薄尺寸規(guī)格。當(dāng)將鋁薄板產(chǎn)品用于制造拉制和壓薄拉深罐時(shí)，這一點(diǎn)是重要的。在制罐工業(yè)中的趨勢是使用較薄的鋁板原料以制造拉制和壓薄拉深罐，從而生產(chǎn)含有較少鋁和低成本的罐。然而，使用較薄尺寸規(guī)格的鋁薄板原料時(shí)，該鋁薄板原料仍必須具有如下面詳細(xì)說明的所需物理特性。令人驚奇的是發(fā)現(xiàn)連續(xù)鑄造方法，在用于本發(fā)明合金時(shí)能制造符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的鋁薄板材料。按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案所制造的鋁合金薄板有許多用途，其中包括，但不限于，制造拉制和壓薄拉深罐體。當(dāng)該鋁合金薄板加工成拉制和壓薄拉深罐體時(shí)，該鋁薄板優(yōu)選具有的后期烘烤屈服強(qiáng)度至少約為37ksi，更好至少約為38ksi，以及最好至少約為40ksi。所謂后期烘烤屈服強(qiáng)度是指在約溫度400°F下加熱約10分鐘后的鋁薄板的屈服強(qiáng)度。這個(gè)處理是模擬罐體在后期成型過程中所經(jīng)歷的條件。諸如罐的洗滌和干燥，以及對施加到罐上的薄膜或涂料的干燥。優(yōu)選地軋態(tài)屈服強(qiáng)度是至少38ksi，更好是至少39ksi，以及較好不大于約44ksi和更好不大于約43ksi。鋁薄板優(yōu)選具有后期烘烤的極限拉伸強(qiáng)度至少約為40ksi，更好是至少約41.5ksi，和更好是至少約43ksi。軋態(tài)極限拉伸強(qiáng)度優(yōu)選至少為41ksi，更好至少為42ksi和最好至少為43ksi，以及優(yōu)選不大于46ksi，更好不大于45ksi和最好不大于44.5ksi。為了制造合格的拉制和壓薄拉深罐體，鋁合金薄板應(yīng)具有低的出耳子百分率。出耳子的通常測量是45°出耳子或45°軋制結(jié)構(gòu)。所謂45°是指在鋁薄板上的位置它相對于軋制方向是45°。45°出耳子的值是由測量杯內(nèi)突出的耳子的高度而測定的，減去在出耳子之間的凹處的高度，將其差除以凹處高度再乘以100，即可換算為百分率。按照本發(fā)明，鋁合金薄板優(yōu)選是具有小于約2％的測試出耳子，更好小于約1.8％。重要的是，本發(fā)明所制造的鋁合金薄板產(chǎn)品應(yīng)該能制造工業(yè)上合格的拉制和壓薄拉深罐。因此，當(dāng)鋁合金薄板產(chǎn)品被制成罐體時(shí)，出耳子應(yīng)該使罐體能在運(yùn)輸設(shè)備上運(yùn)輸；并且出耳子應(yīng)該不這樣大，以致妨礙罐體的合理處理和修整。另外，鋁薄板應(yīng)具有的延伸率至少約2％，更好至少約3％和最好至少約4％。而且，從本發(fā)明合金所制造的罐體所具最低穹面反向強(qiáng)度(domereversalstrength)在目前商品化的厚度下至少約為88psi，更好至少約為90psi。實(shí)施例為說明本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)，將許多鋁合金加工成薄板。將AA3004/3104合金和本發(fā)明合金比較的四個(gè)實(shí)施例列于表1表1</tables>在每個(gè)實(shí)施例中，硅含量在0.18到0.22％之間，成分的余量是鋁。將每個(gè)合金在塊型鑄造機(jī)中連續(xù)鑄造并且然后連續(xù)熱軋。熱軋退火和中間冷軋退火各約為3小時(shí)。在熱軋退火后，將薄板在一個(gè)或多個(gè)道次中冷軋；以約45到70％壓縮其厚度。在該冷軋后，將該薄板在所列溫度下進(jìn)行中間冷軋退火。然后，將薄板冷軋，從按所列百分率壓縮厚度。表2說明所處理薄板的試驗(yàn)結(jié)果。表2</tables>當(dāng)薄板處于軋態(tài)下分別測量極限拉伸強(qiáng)度(UTS)、屈服強(qiáng)度(YS)，延伸率和出耳子。然后，在烘烤處理后測量UTS、YS和延伸率，該烘烤處理包括將合金薄板加熱到約400°F，約10分鐘％。比較例1和2說明當(dāng)其使用連續(xù)鑄造機(jī)加工時(shí)，AA3004/3104合金強(qiáng)度太弱，以致不能用于制罐。為了達(dá)到類似的軋態(tài)強(qiáng)度，3004/3104合金需要更大的冷加工，從而，出耳子較高。此外，3004/3104合金在烘烤處理后其屈服強(qiáng)度大大降低，這導(dǎo)致罐的穹面反向強(qiáng)度低。實(shí)施例3和4說明本發(fā)明的合金成分。薄板的屈服強(qiáng)度由于烘烤而降低得明顯較少，因此，能保持用于制罐的適當(dāng)強(qiáng)度。此外，這些合金薄板保持低出耳子性能。這些實(shí)施例證實(shí)在連續(xù)鑄造機(jī)內(nèi)加工的AA3004/3104合金的強(qiáng)度太弱，不適用于罐，特別是碳酸化的罐。然而，當(dāng)將銅含量按照本發(fā)明增加，則薄板會具有為成形罐所需的足夠強(qiáng)度。為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，作了若干實(shí)施例來說明增加熱處理溫度諸如在現(xiàn)有技術(shù)所示的溫度的影響。這些實(shí)施例示于表III表III</tables>如表III所示，在925°F或更高溫度下退火導(dǎo)致卷料熔接，該熔接卷料不能打開而進(jìn)行下步處理。結(jié)果，這樣的溫度顯然不能用于本發(fā)明合金薄板。表IV說明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案中增加鐵含量的影響。表IV</tables>在每個(gè)實(shí)施例中除去已列出的元素外，硅含量在0.18和0.23之間，余量主要是鋁。每種合金在塊式鑄造機(jī)中鑄造，然后進(jìn)行連續(xù)熱軋。所有熱軋退火時(shí)間都是3小時(shí)。在熱軋退火后，將薄板以在一道次或更多道次中以約45到70％壓縮厚度而進(jìn)行冷軋。在該冷軋后，將薄板在所示溫度下進(jìn)行中間冷軋退火3小時(shí)，然后再冷軋。表V表明上述鋁合金薄板的試驗(yàn)結(jié)果。表V</tables>該極限拉伸強(qiáng)度(UTS)、屈服強(qiáng)度(YS)和延伸率是在烘烤處理后測量的，該烘烤處理包括將合金加熱到約400°F，保持10分鐘。實(shí)施例8說明按照本發(fā)明的合金和方法可以制備足以制造5.5盎司罐體的薄板產(chǎn)品。通過增加銅含量和保持適當(dāng)?shù)睦滠埻嘶饻囟?，制得的薄板對大量生產(chǎn)5.5盎司罐體是優(yōu)越的。然而，該薄板對大量生產(chǎn)12盎司罐體還不具有充分的成形性。盡管薄板具有足夠強(qiáng)度并制成12盎司罐體，但當(dāng)在兩條工業(yè)罐線上生產(chǎn)時(shí)，有大量工業(yè)上不合格的12盎司罐體成了廢品。實(shí)施例9類似于實(shí)施例8，只是增加鎂和錳的量；該薄板對制造5.5盎司罐體也有用，并曾生產(chǎn)一些合格強(qiáng)度的12盎司罐體。然而，該12盎司罐體也有大量工業(yè)上不合格的廢品。實(shí)施例10說明按照本發(fā)明通過增加鐵含量能克服這個(gè)問題。在實(shí)施例10中，薄板材料具有優(yōu)良的細(xì)粒徑并在二條工業(yè)生產(chǎn)罐線上生產(chǎn)12盎司罐體并有合格的廢品率。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，通過使用連續(xù)中間冷軋退火，可使薄板材料具有細(xì)粒徑。在一個(gè)實(shí)施例中，將具有實(shí)施例4所示成分的鋁合金薄板在連續(xù)的煤氣加熱爐中進(jìn)行中間冷軋退火，其中，該金屬暴露于作為峰值溫度的約900°F中。這個(gè)處理使薄板具有很細(xì)的粒度，該薄板所具有的極限拉伸強(qiáng)度為45.5ksi并制成滿足所需工業(yè)強(qiáng)度的12盎司的罐體。盡管本發(fā)明各種實(shí)施例業(yè)已詳細(xì)描述，顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對這些實(shí)施例進(jìn)行修飾和改變。應(yīng)該清楚地懂得，這種修飾和改變是在本發(fā)明精神和范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.鋁合金薄板產(chǎn)品的制造方法，其特征在于，包括如下步驟(a)制成含有如下成分的鋁合金熔體(i)約0.7到約1.3重量％的錳；(ii)約1.0到約1.5重量％的鎂；(iii)約0.3到約0.6重量％的銅；(iv)至多達(dá)約0.5重量％的硅；以及(v)約0.3到約0.7重量％的鐵，余量是鋁和易于伴隨的物質(zhì)和雜質(zhì)；(b)將所述熔體連續(xù)鑄造以形成鑄造帶材；(c)將所述鑄造帶材熱軋以減少所述鑄造帶材的厚度，并制成熱軋帶材；(d)將所述熱軋帶材冷軋，以形成冷軋卷帶材，其中，每道次以約35％到約60％的壓縮率減少所述熱軋帶材的厚度；(e)將所述冷軋帶材退火，形成中間冷軋退火帶材；和(f)將所述中間冷軋退火帶材再進(jìn)行冷軋以減小帶材的厚度，并形成鋁合金帶材。2.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述鋁合金熔體含有約0.35到約0.5重量％的銅。3.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述熱軋步驟使所述鑄造帶材的尺寸至少減少約70％。4.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，還包括在所述熱軋步驟后立即進(jìn)行如下兩個(gè)步驟之一(i)在溫度約700°F到約900°F時(shí)將所述熱軋帶材退火至少約0.5小時(shí)，以形成熱軋退火帶材；或(ii)冷卻所述熱軋帶材。5.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，還含有，在所述熱軋步驟后，立即在約700°F到約900°F溫度下將所述熱軋帶材退火至少約0.5小時(shí)的步驟。6.按照權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述熱軋帶材的退火步驟包括在約800°F到約850°F溫度下，加熱所述熱軋帶材。7.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述該熱軋帶材的退火步驟包括對所述熱軋帶材退火約1到約5小時(shí)。8.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述冷軋帶材的退火步驟包括在分批退火爐中，在約600°F到約900°F溫度下將所述冷軋帶材退火。9.按照權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述冷軋帶材的退火步驟包括對所述冷軋帶材退火約3小時(shí)。10.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述鋁合金帶材的后期烘烤屈服強(qiáng)度至少約37ksi，其出耳子小于約2％。11.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述鋁合金帶材的延伸率至少是約2％。12.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，對所述冷軋退火帶材再進(jìn)行的冷軋步驟包括對冷軋退火帶材冷軋，以將所述冷軋退火帶材的厚度減少約45％到約80％。13.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述對鑄造帶材的熱軋步驟是在所述連續(xù)鑄造步驟之后緊接著進(jìn)行而無需任何中間熱處理步驟。14.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述鋁合金熔體含有至少約75重量％的廢料。15.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述鋁合金熔體含有至少約95重量％的廢料。16.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，鐵含量的選擇要使之改變其微結(jié)構(gòu)，以導(dǎo)致細(xì)晶粒材料。17.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，還包括將所述鋁帶材成形為拉制和壓薄拉深罐的步驟。18.按照權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，將從熱軋退火步驟來的所述帶材冷卻至少約0.5小時(shí)。19.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，在連續(xù)退火步驟中將所述冷軋帶材在約800°F到1050°F溫度下退火。20.使用權(quán)利要求1所述制造方法所制造的鋁薄板產(chǎn)品。21.鋁合金帶材的制造方法，其特征在于，包括如下步驟(a)制成由至少約75重量％廢料所得到的鋁合金熔體，其中含有(i)約0.7到約1.3重量％的錳；(ii)約1.0到約1.5重量％的鎂；(iii)約0.35到約0.5重量％的銅；(iv)至多約0.5重量％的硅；(v)約0.4到約0.65重量％的鐵，余量是鋁和易于伴隨的物質(zhì)和雜質(zhì)；(b)將所述熔體連續(xù)鑄造而形成鑄造帶材；(c)熱軋所述鑄造帶材，以至少70％壓縮率減少所述鑄造帶材的厚度，以制成熱軋帶材；(d)將所述熱軋帶材在約700°F到約900°F溫度下退火至少約0.5小時(shí)，以制成熱軋退火帶材；(e)將所述熱軋退火帶材冷卻至少約0.5小時(shí)；(f)將所述熱軋退火帶材冷軋，以形成冷軋帶材，其中，以每道次約35％到約60％的壓縮率壓縮所述熱軋退火帶材的厚度；(g)將所述冷軋帶材以如下兩個(gè)步驟之一進(jìn)行退火，形成冷軋退火帶材；(i)在約650°F到約750°F溫度下分批退火；或(ii)在約800°F到約1050°F溫度下連續(xù)退火；以及(h)將所述冷軋退火帶材再冷軋，以壓縮帶材的厚度并制成鋁合金帶材；其中，所述鋁合金帶材的后期烘烤屈服強(qiáng)度至少約37ksi和其出耳子小于約2％。22.使用權(quán)利要求21的制造方法所制造的鋁合金帶材。23.以連續(xù)鑄造法所制造的鋁合金帶材，其特征在于它含有(a)約0.7到約1.3重量％的錳；(b)約1.0到約1.5重量％的鎂；(c)約0.38到約0.45重量％的銅；(d)約0.50到約0.60重量％的鐵；(e)至多達(dá)約0.5重量％的硅，余量是鋁和易于伴隨的物質(zhì)和雜質(zhì)。24.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，含有約0.75到約1.2重量％的錳。25.按照權(quán)利要求23所述的鋁合金帶材，其特征在于，含有約0.80到約1.1重量％的錳。26.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，含有1.15到1.45重量％的鎂。27.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，含有約1.2到約1.4重量％的鎂。28.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，含有約0.13到約0.25重量％的硅。29.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，所述帶材的后期烘烤屈服強(qiáng)度至少37ksi。30.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，所述帶材的后期烘烤屈服強(qiáng)度至少38ksi。31.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，所述帶材的后期烘烤屈服強(qiáng)度至少40ksi。32.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，所述帶材的后期烘烤極限拉伸強(qiáng)度至少40ksi。33.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，所述帶材的后期烘烤極限拉伸強(qiáng)度至少41.5ksi。34.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，所述帶材的后期烘烤極限拉伸強(qiáng)度至少43ksi。35.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，所述帶材的出耳子小于2％。36.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，所述帶材的出耳子小于1.8％。37.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，所述帶材的延伸率大于2.0％。38.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，所述帶材的延伸率大于3.0％。39.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，所述帶材的延伸率大于4.0％。40.按照權(quán)利要求23所述鋁合金帶材，其特征在于，所述帶材能制成具有平均穹形厚度約0.0096英寸到約0.015英寸和最低穹形反向強(qiáng)度為約90psi的拉制和壓薄拉深罐。41.鋁合金薄板，其特征在于，由含有如下步驟的方法制造(a)制成含有如下成分的鋁合金熔體(i)約0.7到約1.3重量％的錳；(ii)約1.0到約1.5重量％的鎂；(iii)約0.3到約0.6重量％的銅；(iv)至多達(dá)約0.5重量％的硅；以及(v)約0.3到約0.7重量％的鐵，余量是鋁和易于伴隨的物質(zhì)和雜質(zhì)；(b)將所述熔體連續(xù)鑄造以形成鑄造帶材；(c)將所述鑄造帶材熱軋以減少所述鑄造帶材的厚度，并制成熱軋帶材；(d)在約700°F到約900°F溫度下將所述熱軋帶材退火至少約0.5小時(shí)，以制成熱軋退火帶材；(e)將所述熱軋退火帶材冷軋，以形成冷軋帶材，其中，以每道次約35％到約60％的壓縮率減少所述熱軋退火帶材的厚度；(f)將所述冷軋帶材以如下二個(gè)步驟中之一退火(i)在約600°F到約900°F溫度下分批退火，形成冷軋退火帶材；或(ii)在約800°F到約1050℃溫度下連續(xù)退火，形成冷軋退火帶材；以及(g)將所述冷軋退火帶材再進(jìn)行冷軋，以壓縮帶材的厚度并制成鋁合金帶材；其中，所述鋁合金帶材的后期烘烤屈服強(qiáng)度至少約37kis和其出耳子小于約2％。全文摘要本發(fā)明涉及鋁合金薄板和其制法。該鋁合金薄板對形成拉制和壓薄拉深罐體是有效的。該薄板的后期烘烤屈服強(qiáng)度優(yōu)選至少約37ksi、延伸率至少約2%。該薄板的優(yōu)選出耳子小于約2%。文檔編號C22F1/047GK1183813SQ96193797公開日1998年6月3日申請日期1996年3月7日優(yōu)先權(quán)日1995年3月9日發(fā)明者威廉·牛頓,戴維·A·托姆斯申請人:戈?duì)柕卿X材公司