1 鋁易拉罐料的應用情況目前，美國容器包裝工業(yè)用鋁量，約占美國鋁消費總量的25％ ，占軋制產品的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較小，但近年來增長很快，特別是日本的鋁罐料生產和消費在飛速發(fā)展。中國人均易拉罐消費量（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7×10 只（外加1．92％工藝廢罐）計算，2005年我國共消費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22萬t。估計到2010年我國鋁易拉罐用鋁帶材的消費量為39萬t／a，2015年可達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 易拉罐對鋁帶材的質量要求鋁易拉罐的生產要經過40多道工序，其中與鋁帶材性能相關的主要工序有落料、沖杯、變薄拉深、修邊、沖洗、外印、內噴涂、烘干、縮頸、翻邊等。鋁帶材必須具有適當的強度和良好的深沖成型性，以保證連續(xù)沖制、變薄拉深的順利進行和烘烤后具有適當的屈服強度。在易拉罐罐體的生產過程中，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；然后經兩次深沖制成沖杯，其直徑減縮率大于50％；再經過三次變薄拉深，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斷裂，也要求材料具有較好的塑性；經過幾次烘烤后，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，罐底耐壓強度630 kPa，以確保罐裝和儲運順利進行。因此，對罐體用鋁帶材的綜合性能提出了相當嚴格的要求：抗拉強度270～310 MPa，屈服強度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。
輕量化一直是易拉罐的發(fā)展趨勢。隨著制罐企業(yè)封縫機械和其它技術的不斷進步，罐體用鋁帶材的厚度已由上世紀的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。為提高生產效率，各制罐廠家也在依靠*技術不斷提高罐體的成形速度，上世紀80年代中期，美國易拉罐生產線的生產能力都在800罐／min左右，而目前已達2 000罐／min。
綜上所述，隨著生產技術的不斷改進、易拉罐的輕量化和成形速率的提高，對鋁帶材的性能提出了更加嚴格的要求。只有不斷地提高鋁帶材的精度、表面質量、內在冶金質量及成形性能，才能適應易拉罐的生產需要。
提高易拉罐用鋁帶材質量的主要工藝措施高精度鋁合金帶材的生產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)良的表面質量、較高的強度、足夠的塑性、小制耳率和嚴格的尺寸偏差，就要求材料具有合適的化學成分，優(yōu)異的冶金質量，合理的織構和板形公差等。要達到這些要求，必須對鋁帶材的各個生產環(huán)節(jié)進行有效的控制，成分控制、鋁熔體處理及熱軋工藝優(yōu)化等是提高帶材質量的關鍵環(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可以提高合金強度，Mn低于0．5％時強度不足，但高于2％時則在A1一Mn—Fe系合金結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，并可能導致罐體成形時產生針孔或撕裂；Mg能比Mn更有效地提高合金強度。Mg低于0．2％時則強化作用不足，增加Mg含量可以提高帶材的屈服強度，但高于2％ 時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變?yōu)閍相，改善變薄拉伸性能，同時si還與Mg形成MgzSi析出相從而提高帶材強度，因此si含量必須在0．1％ 以上，但不得超過0．5％ ，否則會降低加工性能；Fe與Mn形成（FeMn）A1 化合物，對拉深有利，因此其含量應大于0．2％ ，但大于0．7％時會惡化成形性能；Cu含量低于0．05％時不能起強化作用，而大于0．5％時會降低耐蝕性能。
為了避免形成粗大金屬間化合物，在DC鑄錠中，Fe、Mn、Mg含量應滿足以下關系：
W（Fe）+W（Mn）×1．07+W（Mg）×0．27<3．0％W（Fe）+W（si）<0．9％ 鑄錠質量對后續(xù)加工和zui終產品性能有著決定性作用，因此對鋁熔體進行排雜、除氣凈化是提高其冶金質量的關鍵。國內外在鋁熔體凈化處理技術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、旋轉葉輪法、FIL1）法、MINT法等。這些方法或裝置大多數是從除氣凈化的角度出發(fā)設計的，其除氫效率雖然比較明顯，但對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，夾雜物與氫氣之間存在著某種相互依存的關系，夾雜物是形成氣孔的主要因素，因此進行排雜處理也是提高鋁材冶金質量的關鍵。
此外，鋁熔體處理還包括變質處理和晶粒細化處理等。粗大的一次晶及大晶粒組織等對鋁帶材性能的影響也很突出。研究表明，當一次晶化合物長度超過45 9．m時，則會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，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工藝。在熱軋過程中必須合理地控制帶坯的冶金組織、力學性能、表面質量、幾何尺寸、板形等，以滿足后續(xù)加工和zui終產品的質量要求。
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℃進行熱粗軋、熱精軋，終軋厚度2～3．5 rain。對制耳率的控制是相當關鍵的，若制耳率較大，不僅會增加修邊量，浪費材料，增加生產成本，而且在深沖和變薄拉深過程中容易在兩制耳間產生開裂。目前罐料生產企業(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*再結晶狀態(tài)，再嚴格控制冷軋變形量，zui終使帶材的軋制織構占再結晶織構的25％ 左右。3104合金帶材熱軋終了溫度高于300℃時，有利于形成再結晶立方織構，增大再結晶織構量的比例，從而抑制制耳率。采用1+4式熱連軋生產線軋制罐料時，粗軋帶坯厚度為3O～48mm溫度為400～410℃，噴淋乳液冷卻到350～360℃后，再經熱精軋軋至厚2．5 mm；若第4機架的軋制速度大于400 m／mn，則帶坯的溫度可達325℃，成卷后自然冷卻，材料可達充分再結晶狀態(tài)，其再結晶立方織構可達85％ 以上；再冷軋3道次可達到0．28mm厚、H19狀態(tài)，冷軋織構與再結晶立方織構的搭配zui為合理，帶材的制耳率zui低。當然，制耳率與材料中夾雜物粒子的大小與多少也有關系，粒子越細，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高精度高質量的鋁罐料。連鑄軋、單機架單卷取熱軋和單機架雙卷取熱軋供坯方式很難生產出高質量罐料，甚至1+1熱軋供坯因質量不穩(wěn)定也已很少被采用。表1所列為世界鋁板帶熱連軋生產線及我國近幾年建成或擬建的熱連軋生產線，它們大多用于生產高質量鋁易拉罐坯料。
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鋁罐料的要求非常嚴格，不但要求內在質量好，化學成分優(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，同時要求厚度公差小，板形好，有很好的表面質量。
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。
為獲得高質量坯料，從熔鑄開始到熱軋、冷軋、精整等各道工序都應嚴格控制。鑄造時為了防止混入20～30 p．m以上的夾雜物，須用SNIF法或陶瓷管過濾器對熔體進行過濾，并使用rri—B細化劑細化鑄態(tài)組織。為了防止生成粗大化合物，細化劑的添加量須控制在*范圍。罐體料的生產必須采用熱軋供坯，采用熱連軋，保證熱軋后的溫度在320 oC以上，再經過3～4道冷軋，厚度達到0．25～0．32 lnrn。冷軋后進行清洗、涂層、拉矯，在切邊、重卷時進行靜電涂油，然后包裝出成品。熱軋和冷軋時，重要的是控制帶材的厚度、凸度、表面質量、力學性能及異向性等，制耳率規(guī)定在4％ 以下。由于罐體坯料需要具有一定的強度和成形性，所以現在都采用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）用鋁合金帶材有內壓的啤酒、碳酸飲料罐和沒有內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，再進行罐蓋成形加工。
