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铝板带箔材在包装及容器工业中的开发应用呢是嘛

发布时间:2021-07-15 22:40:53 阅读: 来源:橡胶地砖厂家

铝板带箔材在包装及容器工业中的开发应用

1 包装及容器用铝板带箔材的发展概况

食品业与制药业广泛应用铝,因为铝无毒性、根据不同的动力源有机电驱动和液压驱动两种无吸附性、不易碎裂、能抑制细菌生长并能用蒸汽清洗。当集装箱或输送带须进入加热或冷冻区时,铝的低容积比热可以起节能作用。铝的无火花性质,对于面粉厂和其它易受火灾与爆炸危害的工厂而言是宝贵的。铝的抗腐蚀性,对于包装运输脆性商品、贵重化学试剂和化妆品很重要。用于空运、船运、火车和卡车装运的密封铝集装箱,可用来装运不宜散装的化学试剂。

包装业一直是铝的重要消费市场之一,且发展很快,2005年全世界包装、容器用铝量占全球铝总产量的25、实验自动完成后试样信息、实验数据、实验曲线等自动贮存l% 左右。包装性能较差的情况已不复存在了业产品包括家用包装材料、软包装、食品容器、瓶盖、软管、饮料罐、食品罐等。

铝制饮料罐是铝的应用史中最为成功的一例;铝制食品罐也在加速渗入市场,软饮料、啤酒、咖啡、快餐食品、肉类、酒类,均可包装在铝罐内;生啤酒可在包铝的铝桶内装运;铝还广泛用于牙膏、食品、软膏和颜料的包装软管以及药品的软包装袋。归纳起来,包装用铝材的主要形式有:

① 用铝箔制成的软包装袋,用于食品工业、医药工业及化妆品行业;

② 用铝箔制成的半刚性容器(盒、杯、罐、碟、小箱);

③ 家用铝箔和食品包装用铝箔;

④ 金属罐盒、玻璃瓶和塑料瓶的密封盖;

⑤ 刚性全铝罐,特别是二片全铝啤酒罐和软饮料罐(硬包装罐);

⑥ 复合箔制容器;

⑦ 软的管形容器;

⑧ 大型刚性包装容器,如集装箱、冷藏箱、啤酒桶、氧气瓶、液化天然气罐等。

美国铝罐料用铝量,1975年为65万t,1980年达100万t以上;2005年美国全铝易拉罐产量为1 300亿只左右(消费量1000亿只以上,出口量约占23%),耗铝材200万t以上,约占其铝板带材总产量(465万t)的4l% ,处于平稳发展期(年增长1% 一2%)。日本2005年铝罐料产消量约为44万t,其中罐盖及拉环l4万t,罐体料30万t,也处于平稳发展阶段(年增长率2%左右)。

2005年,欧洲的铝罐料产消量约为120万t,韩国11.5万t,巴西11.5万t,其它国家约l0万t,这些国家的年增长率约为5% ~10%。

目前,全球铝罐料的整体的外观较其他类型打包带美观总产量已达430万tla左右,其中罐体料289万t/a,罐盖及拉环料141万t/a。除美国、日本、欧洲等国家和地区已处于相对稳定发展期外,中国、巴西、印度等国家尚处于高速发展期,因此全球的年增长率仍会保持在8%以上。

我国铝罐的应用历史不长,基础较差,但近年来发展很快。2003年产消量为75亿只,2004年为82亿只,2005年达103亿只,平均年增长l7.5% 。估计到2010年可达180亿只,以后会以10%的速度增长若干年。2005年全国已有l6家制罐企业,共22条生产线,总生产能力达115亿只/年。预计在不久的将来,我国不仅是铝罐料的生产大国,也会成为铝罐的消费大国。

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2 易拉罐用铝合金带材的技术开发与应用

2.1 铝易拉罐料的应用情况

目前,美国容器包装工业用铝量,约占美国铝消费总量的25% ,占轧制产品的40%左右;全铝二片饮料罐占总饮料罐市场的3/4以上,占啤酒市场的80% ,占软饮料罐市场的60%。澳大利亚容器包装工业用铝量,占其铝半成品总量的28% 以上;铝罐占啤酒市场用罐量的75% ~80% ,占饮料罐市场的72% 以上。西欧、日本等国的铝罐比例相对较小,但近年来增长很快,特别是日本的铝罐料生产和消费在飞速发展。中国人均易拉罐消费量(3.8只/人·年)还很低,仅为美国(380只/人·年)的1/100左右,但发展速度很快。按1 t带材(0.28 HⅡn厚)生产7×10 只(外加1.92%工艺废罐)计算,2005年我国共消费103亿只罐,折合罐体料15万t、盖料及拉环7万t,(罐体:罐盖(环)=68:32),共计22万t。估计到2010年我国铝易拉罐用铝带材的消费量为39万t/a,2015年可达62.5万t/a,可见中国的易拉罐市场还有广阔的发展空间。

2.2 易拉罐对铝带材的质量要求

铝易拉罐的生产要经过40多道工挤出机企业定单将得到大幅度的回升序,其中与铝带材性能相关的主要工序有落料、冲杯、变薄拉深、修边、冲洗、外印、内喷涂、烘干、缩颈、翻边等。铝带材必须具有适当的强度和良好的深冲成型性,以保证连续冲制、变薄拉深的顺利进行和烘烤后具有适当的屈服强度。在易拉罐罐体的生产过程中,首先是将厚度为0.25 mill~0.30 HⅡn的带材冲落成直径为138 mm左右的圆料;然后经两次深冲制成冲杯,其直径减缩率大于50%;再经过三次变薄拉深,壁厚减到0.08 HⅡn~0.10 HⅡn,拉伸减薄率超过65%。由于变薄拉深加工可使坯料的延伸性处于极低状态,所以即使是很小的夹杂物也会成为破裂、折边的原因;随后,要保证在修边缩颈和翻边过程中不出现断裂,也要求材料具有较好的塑性;经过几次烘烤后,必须保证罐体的轴向承压和罐底耐压能力,要求罐体轴向承压1.35 kN,罐底耐压强度630 kPa,以确保罐装和储运顺利进行。因此,对罐体用铝带材的综合性能提出了相当严格的要求:抗拉强度270~310 MPa,屈服强度250~300 MPa,延伸率大于3% ,制耳率小于2% ;带材表面无明显波纹,表面光洁度均匀一致,无氧化,无肉眼可见的夹杂、压伤、斑痕等缺陷;带厚均匀一致,厚差在0.005mm之内。

轻量化一直是易拉罐的发展趋势。随着制罐企业封缝机械和其它技术的不断进步,罐体用铝带材的厚度已由上世纪的0.343咖减为0.250 mm;罐盖用铝带材的厚度也由原来的0.39 HⅡn减为0.24 mm。为提高生产效率,各制罐厂家也在依靠先进技术不断提高罐体的成形速度,上世纪80年代中期,美国易拉罐生产线的生产能力都在800罐/min左右,而目前已达2 000罐/min。

综上所述,随着生产技术的不断改进、易拉罐的轻量化和成形速率的提高,对铝带材的性能提出了更加严格的要求。只有不断地提高铝带材的精度、表面质量、内在冶金质量及成形性能,才能适应易拉罐的生产需要。

2.3 提高易拉罐用铝带材质量的主要工艺措施

高精度铝合金带材的生产过程主要包括熔炼铸造、铣面、均匀化和加热、热粗轧、热精轧、精整、剪切、退火等工艺过程。要使带材具有良好的深冲成形性能、抗疲劳、抗腐蚀、优良的表面质量、较高的强度、足够的塑性、小制耳率和严格的尺寸偏差,就要求材料具有合适的化学成分,优异的冶金质量,合理的织构和板形公差等。要达到这些要求,必须对铝带材的各个生产环节进行有效的控制,成分控制、铝熔体处理及热轧工艺优化等是提高带材质量的关键环节。

目前各国主要采用3104合金作为罐体材料,该合金的Mn、Mg含量均为1%左右。添加Mn可以提高合金强度,Mn低于0.5%时强度不足,但高于2%时则在A1一Mn—Fe系合金结晶过程中形成粗大的一次晶化合物,使材料的成形性能变差,并可能导致罐体成形时产生针孔或撕裂;Mg能比Mn更有效地提高合金强度。Mg低于0.2%时则强化作用不足,增加Mg含量可以提高带材的屈服强度,但高于2% 时带材的变薄拉伸性能及罐底凸缘成形性能变差,且在拉伸时易造成罐体划伤;Si在A1一Mn—Fe合金中可以促使一次晶化合物转变为a相,改善变薄拉伸性能,同时si还与Mg形成MgzSi析出相从而提高带材强度,因此si含量必须在0.1% 以上,但不得超过0.5% ,否则会降低加工性能;Fe与Mn形成(FeMn)A1 化合物,对拉深有利,因此其含量应大于0.2% ,但大于0.7%时会恶化成形性能;Cu含量低于0.05%时不能起强化作用,而大于0.5%时会降低耐蚀性能。

为了避免形成粗大金属间化合物,在DC铸锭中,Fe、Mn、Mg含量应满足以下关系:

W(Fe)+W(Mn)×1.07+W(Mg)×0.27 3.0%W(Fe)+W(si) 0.9% 铸锭质量对后续加工和最终产品性能有着决定性作用,因此对铝熔体进行排杂、除气净化是提高其冶金质量的关键。国内外在铝熔体净化处理技术方面已做了大量的工作,开发出了一些较先进的净化方法与装置,如S撕裂NIF法、ALPUR法、RDU快速除气法、RID法、旋转叶轮法、FIL1)法、MINT法等。这些方法或装置大多数是从除气净化的角度出发设计的,其除氢效率虽然比较明显,但对于一些纯净度要求较高的高成形性铝带材仍很难满足要求。

长期研究发现,夹杂物与氢气之间存在着某种相互依存的关系,夹杂物是形成气孔的主要因素,因此进行高效排杂处理也是提高铝材冶金质量的关键。

此外,铝熔体处理还包括变质处理和晶粒细化处理等。粗大的一次晶及大晶粒组织等对铝带材性能的影响也很突出。研究表明,当一次晶化合物长度超过45 9.m时,则会增加翻边裂口的频率及变薄拉伸中的撕裂;冷轧板材晶粒宽度大于25,ttm时,罐体颈缩成形性能变差,且不能有效减薄罐体壁厚。

选择性能优越质量好的实验机 由于易拉罐用铝合金带材自身的特殊性,必须采用热轧供坯的生产工艺。在热轧过程中必须合理地控制带坯的冶金组织、力学性能、表面质量、几何尺寸、板形等,以满足后续加工和最终产品的质量要求。

一般情况下,用作罐体料的AA3004/3104 铝合金带材的加工工艺过程是:半连续铸造(铸锭厚度500—7



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