JPH01208438A - 包装用アルミニウム合金硬質板の製造法 - Google Patents

包装用アルミニウム合金硬質板の製造法

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JPH01208438A
JPH01208438A JP3239288A JP3239288A JPH01208438A JP H01208438 A JPH01208438 A JP H01208438A JP 3239288 A JP3239288 A JP 3239288A JP 3239288 A JP3239288 A JP 3239288A JP H01208438 A JPH01208438 A JP H01208438A
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JP
Japan
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coil
temperature
less
hot
heat treatment
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JP3239288A
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Takashi Inaba
隆 稲葉
Tsuneji Mori
森 常治
Hideyoshi Usui
碓井 栄喜
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明はビール、炭酸及び非炭酸飲料用等の缶蓋に好適
な包装用アルミニウム合金硬質板の製造法に関するもの
である。 (従来の技術及び解決しようとする課題)従来、飲料缶
用蓋材料としてはAl、−Mg系合金であるJIS50
52.5o82.5182等のアルミニウム合金硬質板
材が多用されている。 この材料の製造法には大別して2種類があり、1つは熱
間圧延後(放冷後)焼鈍する方法であり、例えば特公昭
52−48088号などが提案されている。また、もう
1つは熱間圧延後、冷間圧延して、その後焼鈍する方法
であり、例えば特開昭60−50141号などが提案さ
れている。 いずれの方法も焼鈍は常温からなされるものであり、前
者の方法において熱間圧延後直ちに焼鈍を実施しないの
は、炉の手配、数コイルをまとめる必要がある等の生産
性の問題、並びに数コイルまとめる場合には必然的にコ
イル間で温度差を生じ、保持時間等が変化するなど安定
性に問題があるためである。一方、後者の方法では冷延
後焼鈍するので必然的に低温とならざるを得ない。 また、焼鈍炉としてはバッチ炉(コイル状で焼鈍)とC
AL(通板焼鈍)がある。しかし、バッチ炉では前述の
生産性、安定性に特に問題がある。 また、CALは連続化が特徴であるが、連続化のために
コイル間を連続的に接続するためのアキュムレーターが
必要であり、アキュムレーターのロールは被処理材がア
ルミニウム材の場合にはゴムロールが用いられるために
、熱間圧延後の熱は放出されると共に、ゴムロールの性
能(通常、150℃以下の使用可能温度)の維持の点か
ら、CALのアキュムレーターにて高温保持することは
できなかった。 上記の如く、従来のアルミニウム硬質板製造法では、焼
鈍に際して熱延時の熱を有効に活用されておらず、熱延
後放冷に必要な時間が無駄時間となっており、また熱エ
ネルギーをも浪費されていた。 本発明は、か\る状況のもとでなされたものであって、
高強度高成形性材として所要の特性を有する包装用アル
ミニウム合金硬質板を生産性よく経済的に製造し得る方
法を提供することを目的とするものである。 (課題を解決するための手段) 前記目的を達成するため、本発明者は、特に熱の有効利
用、無駄時間の節減等の観点から、近年の缶軽量化のた
めの高強度高成形性材としての要請に応え得るアルミニ
ウム合金硬質板を生産性よく製造し得る方法について鋭
意研究を重ねた結果。 連続炉を使用しても化学成分の適切な調整と共に製造プ
ロセス条件、特に均質化熱処理、熱間圧延並びに連続加
熱冷却の各条件を規制することにより、可能であること
を見い出したものである。 すなわち、本発明に係る包装用アルミニウム合金硬質板
の製造法は、Mg: 2 、0〜5.5%を含有し、更
にMn:0.7%未満、Cr: 0 、5未満及びZn
:0.05〜1.0%のうちの1種又は2種以上を含有
し、残部がAl、及び不可避的不純物からなるAl合金
鋳塊につき、450℃以上の温度の均質化熱処理を施し
、熱間圧延を板厚5mm以下、280℃以上の温度で終
了してコイル状で巻き上げ。 その後、熱間圧延コイルを200℃以下の温度に下げる
ことなしに、350〜600℃の温度の連続炉に装入し
てコイルの状態で連続的に加熱し、加熱されたコイルは
引き続き放冷或いは冷却速度100℃/min以上にて
150℃以下まで急速冷却され、その後、冷間圧延率8
0%以上の冷間圧延を行い、必要に応じて安定化焼鈍を
施すことを特徴とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 まず、本発明における化学成分限定理由について説明す
る。 Mgは強度向上に有効な元素であるが、2.0%未満で
は蓋材として強度が不充分であり、また、5.5%を超
える場合には強度は充分であるものの、熱間圧延時に割
れが発生したり、製品板での成形性が急激に低下する。 したがって、Mg量は2.0〜5.5%の半医とする。 Linは強度の向上に有効な元素であるものの、0.7
%を超える場合には、Mgと同様、圧延時に割れが発生
したり、強度が非常に高くなり過ぎ、製品板での成形性
の低下が著しくなる。したがって、M n fJは0.
7%未満に規制する。 Crも強度の向上に有効な元素であるものの、0.5%
を超える場合には強度が高くなり過ぎると共に、Mnと
の組合せにより巨大な金属間化合物を形成し、製品板で
の成形性の低下が著しくなる。したがって、Cr量は0
.5%未満に規制する。 Znは強度には殆ど関係しないものの、成形性、例えば
エンドのリベット加工性の向上に有効な元素である。し
かし、0.05%未満ではその効果が小さく、また1、
0%を超える場合にはその効果が飽和し、経済的でなく
なる。したがって、Znは0.05〜1.0%の範囲と
する。 但し、上記Mn、Cr及びZnは、主として成形性の確
保のために少なくとも1種を添加すれば足りる。 なお、不純物としてSi、Fe、Cu、Ti、Bなどが
含まれ得るが、不純物量は可及的に少ない方がよい。例
えば、Siは0.3%以下、望ましくは0.1%以下、
Feは0.5%以下、望ましくは0゜2%以下、Cuは
0.3%以下、Tiは0.1%以下、Bは0.05%で
あれば本発明の効果に特に問題はない。 次に上記組成のアルミニウム合金硬質板の製造法につい
て説明する。 前述の化学成分を有するアルミニウム合金は、常法によ
り溶解、鋳造されるが、得られた鋳塊には熱間圧延され
る前に特定温度にて均質化熱処理を施す必要がある。す
なわち、この時の加熱温度が450℃未満では偏析の除
去が不充分であり、また熱間圧延時に変形抵抗の増大に
伴う耳割れ等の問題を生じるので好ましくない。したが
って、均質化熱処理温度は450℃以上とする。 次の熱間圧延では、板厚及び終了温度が最終板製品(冷
延後)の強度及び深絞り加工後の耳率にそれぞれ影響を
与えるので、それらの条件を規制する必要がある。すな
わち、熱間圧延板厚が5mmを超える場合には製品板で
の強度が高すぎることによる成形性の低下並びに深絞り
加工後の耳率の増大の問題を生じる。また、熱延終了温
度が280℃未満ではその後の焼鈍においても立方体集
合組織(0−90@方向耳)の形成が弱く、このため冷
間圧延製品において45°方向耳の高いものになる。し
たがって、熱間圧延に際しては、板厚5mm以下、28
0℃以上の温度で終了する必要がある。 この熱間圧延板はコイル状で巻上げられ、本発明の最大
の特徴である次工程の連続加熱冷却に供される。 すなわち、従来は、熱間圧延板は後述の如き問題(生産
性、安定性、連続化等)により放冷されるのが通例であ
り、この場合、熱エネルギーの損失並びに放冷完了まで
の無駄時間を要する。 これに対し、本発明ではこれらの両者の問題を解決する
べく焼鈍を行うものであり、熱間圧延されたコイルは、
随時、再結晶組織化するための高温連続炉にコイル状で
装入される。その際、200℃以下に放冷が進む場合し
こけ、析出物(例えば、M g 2 S l )が形成
され、これはその後の焼鈍においても再固溶が困難であ
り、強度不足及び耳高の原因となる。したがって、熱間
圧延コイルを200℃以下の温度に下げることなしに高
温連続炉に装入する必要がある。 この高温連続炉で熱延コイルは再結晶組織化されるわけ
であるが、炉温か350℃未満では再結晶に要する時間
が長くなり、また600℃を超える場合にはコイル状で
焼鈍されるため、コイルのエッチ部で結晶粒成長、バー
ニング等の問題が生じる。したがって、高温連続炉の炉
温は350〜600 ℃の範囲とする。なお、この高温
連続炉は入口及び出口を1ケ所つづ有し、炉内にはコイ
ルを移動させる機構を有するものである。 更に、加熱されたコイルは冷却されるが、この場合、放
冷或いは強制冷却のいずれでもよいが、生産性の面では
強制冷却の方が好ましい。 但し、強制冷却の場合は、固溶体強化をより向上させる
ためには冷却速度が速く、低温まで実施した方がよい。 具体的しこけ、冷却速度が100℃/min未満では不
充分であり、また冷却後の温度が150 ℃を超える場
合にはその後の冷間圧延までに更に放冷が必要となり、
無駄な時間を要することになる。したがって、強制冷却
の場合には冷却速度100℃/min以上にて150 
℃以下まで急速冷却をする。なお、冷却の方法としては
空冷及び水冷があり、いずれもコイルをほどきながら実
施する。 次に、製品板厚まで冷間圧延率80%以上の冷間圧延を
施す。これは要望の板厚に精度よく仕上げると共に、強
度の向上を図るためである。しかし、冷間圧延率が80
%未満では充分な強度が得られないので好ましくない。 更には、必要に応じて、安定化焼鈍を施すことができる
。安定化焼鈍の目的はArA−Mg系合金の特徴である
経時変化を抑制するためにあるが、その条件は特に制限
されない。−数的には100〜200℃の温度に数時間
処理される。 (実施例) 次に本発明の実施例を示す。 実施例I A l1l−4,5%Mg−0,35%Mn−0,15
%Zn−0,20%Fe−0,09%Siの化学成分を
有するアルミニウム合金鋳塊(50mm厚)に500℃
X5hrの均質化熱処理を施し、熱延圧延にて板厚4m
mとした。この時の熱間圧延終了温度は30O℃と25
0℃を目標に製作した。 熱間圧延後の冷却条件、熱処理(焼鈍)条件は、実製造
レベルに合わせるためにプログラム式高温恒温槽にて第
1表に示すようにコントロールした。 更に、熱処理後、Q 、 4 mm厚まで冷間圧延した
。 得られた材料について、ベーキング(200℃X 20
m1n)後の機械的性質を調べると共に、深絞り耳率及
び成形性(張出性、リベット加工性)を評価した。その
結果を第2表に示す。 なお、深絞り耳率は、エリクセン試験機(40φポンチ
)を使用し、鉱物油(′/A滑)使用、シワ押え力50
0kgの条件により、絞り比1.67のカップ山谷の差
を平均高さで除した値(X100)で求めた。 張出性は、エリクセン試験A法により評価した。 リベット加工性は、6φ→4φ→3.2φの多段絞り張
出しの限界高さにより評価し、限界高さが1.75mm
以上のものを良好と判断した。 第2表より明らかなとおり、本発明例Nα1及びNα3
は、従来法による比較例Nα5に比べ、強度は0 、5
〜1 、0 kgf/mm2高く、エンドの主要成形で
あるリベット加工性に優れていることがわかる。 また各本発明例は、熱間圧延後200℃以下の温度に下
げることなしに恒温炉に装入されるので、無駄時間がな
く熱間圧延後のエネルギーの有効活用により生産性、省
エネルギーでも優れている。 一方、比較例Ha 2は、加熱不足のために未再結晶と
なり、耳高で成形性に劣っている。また比較例Nα4は
、低い板温度にするための放冷に長時間を要するので、
生産性及び省エネルギーは従来法による比較例Nα5と
大差がない。更に比較例Nα6は熱延終了温度が低いた
めに耳高となっている。
【以下余白】
去1目1ん 第3表に示す化学成分を有するアルミニウム合金鋳塊(
50mm厚)に520℃X2hrの均質化熱処理を施し
、熱間圧延(終了温度300℃目標)により板厚4mm
にした。 その後の工程は、第1表のNα1(本発明例)の場合と
同一条件の熱処理、冷間圧延を実施した。 得られた材料について、実施例1の場合と同様に材料特
性を調べた。その結果を第4表に示す。 なお、合金記号りとEのものは熱間圧延時及び冷間圧延
時に耳割れが生じたので、所望の製品板(板厚4mm)
が得られず、材料特性の調査は行わなかった。 第4表より明らかなとおり、本発明例A、B及びFはい
ずれも耳率が小さく成形性も優れている。 特に本発明例Aはコーヒー、果汁等の非炭酸飲料用缶蓋
材に、本発明例B、Fはビール、炭酸飲料用等の内圧缶
蓋材に適しており、BとFとの違いはZn添加の有無に
あり、適量のZn添加はリベット加工性の向上につなが
ることがわかる。 一方、比較例CはMg量が少ないために強度不足で、蓋
材の薄肉化は困難であ。なお、本発明範囲よりも多量の
Mg(合金記号D)又はM n (合金記号E)を含む
場合は製造上の問題があった。
【以下余白】
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、化学成分の適切
な調整と製造プロセス条件を規制するので、近年の薄肉
軽量化に応え得る高強度高成形性エンド材を提供するこ
とができると共に、生産性及び省エネルギーの効果が顕
著であり、この種の分野におけるアルミニウム缶化への
普及に貢献するところが大きい。 なお1本発明法における熱処理工程は他の材料、例えば
、キャップ材、器物材、更には熱処理系材料(Al−M
g−3i系、Al−Zn−Mg系)等にも活用可能であ
り、波及効果も太きい。 特許出願人  株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士 中  村   尚

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で(以下、同じ)、Mg:2.0〜5.5
    %を含有し、更にMn:0.7%未満、Cr:0.5%
    未満及びZn:0.05〜1.0%のうちの1種又は2
    種以上を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からな
    るAl合金鋳塊につき、450℃以上の温度の均質化熱
    処理を施し、熱間圧延を板厚5mm以下、280℃以上
    の温度で終了してコイル状で巻き上げ、その後、熱間圧
    延コイルを200℃以下の温度に下げることなしに、3
    50〜600℃の温度の連続炉に装入してコイルの状態
    で連続的に加熱し、加熱されたコイルは引き続き放冷或
    いは冷却速度100℃/min以上にて150℃以下ま
    で急速冷却され、その後、冷間圧延率80%以上の冷間
    圧延を行うことを特徴とする包装用アルミニウム合金硬
    質板の製造法。
  2. (2)Mg:2.0〜5.5%を含有し、更にMn:0
    .7%未満、Cr:0.5%未満及びZn:0.05〜
    1.0%のうちの1種又は2種以上を含有し、残部がA
    l及び不可避的不純物からなるAl合金鋳塊につき、4
    50℃以上の温度の均質化熱処理を施し、熱間圧延を板
    厚5mm以下、280℃以上の温度で終了してコイル状
    で巻き上げ、その後、熱間圧延コイルを200℃以下の
    温度に下げることなしに、350〜600℃の温度の連
    続炉に装入してコイルの状態で連続的に加熱し、加熱さ
    れたコイルは引き続き放冷或いは冷却速度100℃/m
    in以上にて150℃以下まで急速冷却され、その後、
    冷間圧延率80%以上の冷間圧延を行い、安定化焼鈍を
    施すことを特徴とする包装用アルミニウム合金硬質板の
    製造法。
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