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     輕量化一直是易拉罐的發(fā)展趨勢。隨著制罐企業(yè)封縫機(jī)械和其它技術(shù)的不斷進(jìn)步，罐體用鋁帶材的厚度已由上世紀(jì)的0．343咖減為0．250 mm；罐蓋用鋁帶材的厚度也由原來的0．39 HⅡn減為0．24 mm。為提高生產(chǎn)效率，各制罐廠家也在依靠*技術(shù)不斷提高罐體的成形速度，上世紀(jì)80年代中期，美國易拉罐生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力都在800罐／min左右，而目前已達(dá)2 000罐／min。
1.鋁易拉罐料的應(yīng)用情況目前，美國容器包裝工業(yè)用鋁量，約占美國鋁消費(fèi)總量的25％ ，占軋制產(chǎn)品的40％左右；全鋁二片飲料罐占總飲料罐市場的3／4以上，占啤酒市場的80％ ，占軟飲料罐市場的60％。澳大利亞容器包裝工業(yè)用鋁量，占其鋁半成品總量的28％ 以上；鋁罐占啤酒市場用罐量的75％ ～80％ ，占飲料罐市場的72％ 以上。西歐、日本等國的鋁罐比例相對(duì)較小，但近年來增長很快，特別是日本的鋁罐料生產(chǎn)和消費(fèi)在飛速發(fā)展。中國人均易拉罐消費(fèi)量（3．8只／人·年）還很低，僅為美國（380只／人·年）的1／100左右，但發(fā)展速度很快。按1 t帶材（0．28 HⅡn厚）生產(chǎn)7×10 只（外加1．92％工藝廢罐）計(jì)算，2005年我國共消費(fèi)103億只罐，折合罐體料15萬t、蓋料及拉環(huán)7萬t，（罐體：罐蓋（環(huán)）=68：32），共計(jì)22萬t。估計(jì)到2010年我國鋁易拉罐用鋁帶材的消費(fèi)量為39萬t／a，2015年可達(dá)62．5萬t／a，可見中國的易拉罐市場還有廣闊的發(fā)展空間。
　　2 易拉罐對(duì)鋁帶材的質(zhì)量要求鋁易拉罐的生產(chǎn)要經(jīng)過40多道工序，其中與鋁帶材性能相關(guān)的主要工序有落料、沖杯、變薄拉深、修邊、沖洗、外印、內(nèi)噴涂、烘干、縮頸、翻邊等。鋁帶材必須具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和良好的深沖成型性，以保證連續(xù)沖制、變薄拉深的順利進(jìn)行和烘烤后具有適當(dāng)?shù)那?qiáng)度。在易拉罐罐體的生產(chǎn)過程中，首先是將厚度為0．25 mill～0．30 HⅡn的帶材沖落成直徑為138 mm左右的圓料；然后經(jīng)兩次深沖制成沖杯，其直徑減縮率大于50％；再經(jīng)過三次變薄拉深，壁厚減到0．08 HⅡn～0．10 HⅡn，拉伸減薄率超過65％。由于變薄拉深加工可使坯料的延伸性處于極低狀態(tài)，所以即使是很小的夾雜物也會(huì)成為破裂、折邊的原因；隨后，要保證在修邊縮頸和翻邊過程中不出現(xiàn)斷裂，也要求材料具有較好的塑性；經(jīng)過幾次烘烤后，必須保證罐體的軸向承壓和罐底耐壓能力，要求罐體軸向承壓1．35 kN，罐底耐壓強(qiáng)度630 kPa，以確保罐裝和儲(chǔ)運(yùn)順利進(jìn)行。因此，對(duì)罐體用鋁帶材的綜合性能提出了相當(dāng)嚴(yán)格的要求：抗拉強(qiáng)度270～310 MPa，屈服強(qiáng)度250～300 MPa，延伸率大于3％ ，制耳率小于2％ ；帶材表面無明顯波紋，表面光潔度均勻一致，無氧化，無肉眼可見的夾雜、壓傷、斑痕等缺陷；帶厚均勻一致，厚差在0．005mm之內(nèi)?！?br />　　綜上所述，隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷改進(jìn)、易拉罐的輕量化和成形速率的提高，對(duì)鋁帶材的性能提出了更加嚴(yán)格的要求。只有不斷地提高鋁帶材的精度、表面質(zhì)量、內(nèi)在冶金質(zhì)量及成形性能，才能適應(yīng)易拉罐的生產(chǎn)需要。

　　提高易拉罐用鋁帶材質(zhì)量的主要工藝措施高精度鋁合金帶材的生產(chǎn)過程主要包括熔煉鑄造、銑面、均勻化和加熱、熱粗軋、熱精軋、精整、剪切、退火等工藝過程。要使帶材具有良好的深沖成形性能、抗疲勞、抗腐蝕、優(yōu)良的表面質(zhì)量、較高的強(qiáng)度、足夠的塑性、小制耳率和嚴(yán)格的尺寸偏差，就要求材料具有合適的化學(xué)成分，優(yōu)異的冶金質(zhì)量，合理的織構(gòu)和板形公差等。要達(dá)到這些要求，必須對(duì)鋁帶材的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的控制，成分控制、鋁熔體處理及熱軋工藝優(yōu)化等是提高帶材質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　目前各國主要采用3104合金作為罐體材料，該合金的Mn、Mg含量均為1％左右。添加Mn可以提高合金強(qiáng)度，Mn低于0．5％時(shí)強(qiáng)度不足，但高于2％時(shí)則在A1一Mn—Fe系合金結(jié)晶過程中形成粗大的一次晶化合物，使材料的成形性能變差，并可能導(dǎo)致罐體成形時(shí)產(chǎn)生針孔或撕裂；Mg能比Mn更有效地提高合金強(qiáng)度。Mg低于0．2％時(shí)則強(qiáng)化作用不足，增加Mg含量可以提高帶材的屈服強(qiáng)度，但高于2％ 時(shí)帶材的變薄拉伸性能及罐底凸緣成形性能變差，且在拉伸時(shí)易造成罐體劃傷；Si在A1一Mn—Fe合金中可以促使一次晶化合物轉(zhuǎn)變?yōu)閍相，改善變薄拉伸性能，同時(shí)si還與Mg形成MgzSi析出相從而提高帶材強(qiáng)度，因此si含量必須在0．1％ 以上，但不得超過0．5％ ，否則會(huì)降低加工性能；Fe與Mn形成（FeMn）A1 化合物，對(duì)拉深有利，因此其含量應(yīng)大于0．2％ ，但大于0．7％時(shí)會(huì)惡化成形性能；Cu含量低于0．05％時(shí)不能起強(qiáng)化作用，而大于0．5％時(shí)會(huì)降低耐蝕性能。

　　為了避免形成粗大金屬間化合物，在DC鑄錠中，F(xiàn)e、Mn、Mg含量應(yīng)滿足以下關(guān)系：

　　W（Fe）+W（Mn）×1．07+W（Mg）×0．27<3．0％W（Fe）+W（si）<0．9％ 鑄錠質(zhì)量對(duì)后續(xù)加工和終產(chǎn)品性能有著決定性作用，因此對(duì)鋁熔體進(jìn)行排雜、除氣凈化是提高其冶金質(zhì)量的關(guān)鍵。國內(nèi)外在鋁熔體凈化處理技術(shù)方面已做了大量的工作，開發(fā)出了一些較*的凈化方法與裝置，如SNIF法、ALPUR法、RDU快速除氣法、RID法、旋轉(zhuǎn)葉輪法、FIL1）法、MINT法等。這些方法或裝置大多數(shù)是從除氣凈化的角度出發(fā)設(shè)計(jì)的，其除氫效率雖然比較明顯，但對(duì)于一些純凈度要求較高的高成形性鋁帶材仍很難滿足要求。

　　長期研究發(fā)現(xiàn)，夾雜物與氫氣之間存在著某種相互依存的關(guān)系，夾雜物是形成氣孔的主要因素，因此進(jìn)行排雜處理也是提高鋁材冶金質(zhì)量的關(guān)鍵。

　　此外，鋁熔體處理還包括變質(zhì)處理和晶粒細(xì)化處理等。粗大的一次晶及大晶粒組織等對(duì)鋁帶材性能的影響也很突出。研究表明，當(dāng)一次晶化合物長度超過45 9．m時(shí)，則會(huì)增加翻邊裂口的頻率及變薄拉伸中的撕裂；冷軋板材晶粒寬度大于25,ttm時(shí)，罐體頸縮成形性能變差，且不能有效減薄罐體壁厚。

　　由于易拉罐用鋁合金帶材自身的特殊性，必須采用熱軋供坯的生產(chǎn)工藝。在熱軋過程中必須合理地控制帶坯的冶金組織、力學(xué)性能、表面質(zhì)量、幾何尺寸、板形等，以滿足后續(xù)加工和終產(chǎn)品的質(zhì)量要求。

　　一般情況下，用作罐體料的AA3004／3104 鋁合金帶材的加工工藝過程是：半連續(xù)鑄造（鑄錠厚度500—750 rain），580～610℃均勻化處理4～12 h，約530—550℃進(jìn)行熱粗軋、熱精軋，終軋厚度2～3．5 rain。對(duì)制耳率的控制是相當(dāng)關(guān)鍵的，若制耳率較大，不僅會(huì)增加修邊量，浪費(fèi)材料，增加生產(chǎn)成本，而且在深沖和變薄拉深過程中容易在兩制耳間產(chǎn)生開裂。目前罐料生產(chǎn)企業(yè)為降低制耳率所采取的措施主要是控制熱軋的終軋溫度，使材料處于*再結(jié)晶狀態(tài)，再嚴(yán)格控制冷軋變形量，終使帶材的軋制織構(gòu)占再結(jié)晶織構(gòu)的25％ 左右。3104合金帶材熱軋終了溫度高于300℃時(shí)，有利于形成再結(jié)晶立方織構(gòu)，增大再結(jié)晶織構(gòu)量的比例，從而抑制制耳率。采用1+4式熱連軋生產(chǎn)線軋制罐料時(shí)，粗軋帶坯厚度為3O～48mm溫度為400～410℃，噴淋乳液冷卻到350～360℃后，再經(jīng)熱精軋軋至厚2．5 mm；若第4機(jī)架的軋制速度大于400 m／mn，則帶坯的溫度可達(dá)325℃，成卷后自然冷卻，材料可達(dá)充分再結(jié)晶狀態(tài)，其再結(jié)晶立方織構(gòu)可達(dá)85％ 以上；再冷軋3道次可達(dá)到0．28mm厚、H19狀態(tài)，冷軋織構(gòu)與再結(jié)晶立方織構(gòu)的搭配為合理，帶材的制耳率低。當(dāng)然，制耳率與材料中夾雜物粒子的大小與多少也有關(guān)系，粒子越細(xì)，分布越均勻，有利于降低制耳率。

　　目前世界各國基本上都是采用熱連軋供坯方式生產(chǎn)高精度高質(zhì)量的鋁罐料。連鑄軋、單機(jī)架單卷取熱軋和單機(jī)架雙卷取熱軋供坯方式很難生產(chǎn)出高質(zhì)量罐料，甚至1+1熱軋供坯因質(zhì)量不穩(wěn)定也已很少被采用。表1所列為世界鋁板帶熱連軋生產(chǎn)線及我國近幾年建成或擬建的熱連軋生產(chǎn)線，它們大多用于生產(chǎn)高質(zhì)量鋁易拉罐坯料。

　　4 易拉罐用鋁合金帶材的開發(fā)4．1 罐體用鋁合金帶材制罐廠對(duì)鋁罐料的要求非常嚴(yán)格，不但要求內(nèi)在質(zhì)量好，化學(xué)成分優(yōu)化，含氣量、含渣量低，還要求有很好的深沖性能，制耳率要低，同時(shí)要求厚度公差小，板形好，有很好的表面質(zhì)量。

　　目前罐體用鋁合金仍然是A1一Mn系的AA3004、AA3104、AA3204 等合金，狀態(tài)為H19。

　　為獲得高質(zhì)量坯料，從熔鑄開始到熱軋、冷軋、精整等各道工序都應(yīng)嚴(yán)格控制。鑄造時(shí)為了防止混入20～30 p．m以上的夾雜物，須用SNIF法或陶瓷管過濾器對(duì)熔體進(jìn)行過濾，并使用rri—B細(xì)化劑細(xì)化鑄態(tài)組織。為了防止生成粗大化合物，細(xì)化劑的添加量須控制在佳范圍。罐體料的生產(chǎn)必須采用熱軋供坯，好采用熱連軋，保證熱軋后的溫度在320 oC以上，再經(jīng)過3～4道冷軋，厚度達(dá)到0．25～0．32 lnrn。冷軋后進(jìn)行清洗、涂層、拉矯，在切邊、重卷時(shí)進(jìn)行靜電涂油，然后包裝出成品。熱軋和冷軋時(shí)，重要的是控制帶材的厚度、凸度、表面質(zhì)量、力學(xué)性能及異向性等，制耳率規(guī)定在4％ 以下。由于罐體坯料需要具有一定的強(qiáng)度和成形性，所以現(xiàn)在都采用3104一H19合金帶材。表2所示是3104 一H19帶材的典型性能。

　　鋁罐的發(fā)展方向是薄壁化（即輕量化），以減少材料用量。350 mL罐通常采用0．40—0．35 n`l／／l厚的帶材，薄壁化后，帶材厚度可減至0．32—0．25 n`l／／l。單只鋁罐的用料量已由1980年的12．93 g減少到10．71 g以下。

　　4．2 罐蓋（蓋、拉環(huán)件等）用鋁合金帶材有內(nèi)壓的啤酒、碳酸飲料罐和沒有內(nèi)壓的果汁罐分別采用5082（或5182）和5052合金帶材，狀態(tài)為H38。帶材先經(jīng)氧化處理，以提高涂料附著性和耐蝕性；兩面涂漆烘干后，再進(jìn)行罐蓋成形加工。