鋁易拉罐生產(chǎn)的創(chuàng)新技術(shù)：減薄、輕量化、合金化和環(huán)保

隨著飲料包裝市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，對(duì)眾多制罐企業(yè)而言，如何在易拉罐生產(chǎn)中最大限度地減少板料厚度，減小壁厚，減輕單罐質(zhì)量，提高材料利用率，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)便于回收和方便使用，是企業(yè)追求的重要目標(biāo)。

(1)在鋁易拉罐的生產(chǎn)中，降低成本的重要內(nèi)容之一就是減少厚度，即要求易拉罐用鋁帶材的厚度更薄。

罐體材料的厚度已從20世紀(jì)70年代的0.42mm下降到目前的0.254mm(大多數(shù)仍是0.28mm左右)，30年來厚度減薄了39.5%。罐身材料每減薄0.01mm，每千只罐可節(jié)約材料費(fèi)0.22美元。

數(shù)十年來，鋁易拉罐的制造技術(shù)在不斷改進(jìn)，鋁罐重量已經(jīng)大為減輕。20世紀(jì)60年代初期，每千只鋁罐(包括罐身和罐蓋)的質(zhì)量達(dá)55lb(約合25kg)。20世紀(jì)70年代中期，降至44.81b,90年代后期又減到331b，現(xiàn)已減為301b以下，比40年前減少了近一半。20世紀(jì)80年代以來，美國(guó)制罐企業(yè)封縫機(jī)械和其它技術(shù)不斷取得突破，所以美國(guó)鋁罐的鋁材厚度已經(jīng)明顯下降，由0.343mm減為0.259mm左右。

罐蓋輕量化進(jìn)展也很明顯。罐蓋鋁材的厚度由開始的 0.39mm下降到0.24mm。罐蓋直徑也有所縮小，罐蓋重量不斷減少。同時(shí)，制罐速度大幅度提高，20世紀(jì)70年代，只能生產(chǎn)650~1000只/min，目前已經(jīng)達(dá)到2000只/min以上。

易拉罐用鋁帶生產(chǎn)方面領(lǐng)先的美國(guó)鋁業(yè)公司將薄壁瞄向0.18mm左右。這一發(fā)展趨勢(shì)對(duì)國(guó)內(nèi)的易拉罐用鋁帶生產(chǎn)企業(yè)同樣重要，即必須加大研發(fā)力度，調(diào)整技術(shù)研究方向，才能與全球行業(yè)的發(fā)展保持同步，不斷增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。

(2)正在研發(fā)一種單一的合金來代替原用的3104、5182、5052等合金，以便于管理、生產(chǎn)和回收。

易拉罐由三種不同的合金(罐身3004、罐蓋5182、拉環(huán)5042)制成，這給回收重熔帶來一定的困難，因此，在環(huán)保意識(shí)日益加強(qiáng)的今天，統(tǒng)一的制罐合金，即罐體、蓋、拉環(huán)一體化合金是易拉罐用鋁材發(fā)展的新方向。已知的統(tǒng)一制罐合金如美國(guó)戈?duì)柕?GOLDEN)鋁業(yè)的5017及5349合金，此外，日本zhuanli一特公昭61-9180也介紹了一種統(tǒng)一的制罐鋁合金:0.5%~2.0%Mn,0.4%~2.0%Mg，0.5%Si，1.0%Fe，0.5%Cu，0.5%Zn，0.2%Cr，0.01%Be，0.2%Ti，其余為鋁。

(3)美國(guó)正在研發(fā)一種0.3mm厚的罐料，并改沖杯圓片為多邊形，據(jù)說可顯著減少制耳率，由此節(jié)約的原材料比減薄所節(jié)約的更多。這種新發(fā)明值得關(guān)注。

(4)由于易拉罐的蓋子被拉開后無法重新密封，漸漸遭至冷落。為此日本幾家公司開始把旋轉(zhuǎn)式瓶蓋轉(zhuǎn)用到易拉罐上。這種新式易拉罐的密封性更好，可有效防止飲料與太陽光及氧接觸;此外，重量更輕，且便于回收和再循環(huán);目前，隨著這種新式易拉罐在全日本逐漸流行，消費(fèi)者也日益表現(xiàn)出對(duì)旋轉(zhuǎn)式瓶蓋的鐘愛。日本的制罐商希望利用這種產(chǎn)品重新奪回被塑料瓶占領(lǐng)的市場(chǎng)。

(5)在開發(fā)新合金、新品種的同時(shí)，罐料加工技術(shù)(如熱連軋、冷連軋、熱處理等)也在向更寬、更薄的方向發(fā)展，罐蓋用鋁合金帶材所需具備的特性之一是異向性要小。為了盡量減小帶材的力學(xué)性能或成形性的波動(dòng)，除控制合金成分外，還要嚴(yán)格控制熱、冷軋條件及板厚偏差。

(6)在加工方式上，據(jù)報(bào)道，發(fā)達(dá)國(guó)家已開始采用連鑄連軋、連續(xù)鑄軋技術(shù)生產(chǎn)罐用鋁合金材料，使加工成本進(jìn)一步降低。對(duì)此還需進(jìn)一步證實(shí)。

(7)國(guó)內(nèi)唯一一家易拉罐用鋁材生產(chǎn)企業(yè)西南鋁業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司生產(chǎn)的“特薄鋁板’目前已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，我國(guó)易拉罐料長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷的歷史已不復(fù)存在。

1986年起，西南鋁業(yè)就組織了一批專家和工程技術(shù)人員與有關(guān)科研院所聯(lián)合攻關(guān)，開發(fā)易拉罐用鋁材生產(chǎn)技術(shù)。10年來先后有兩代技術(shù)人員參與了該產(chǎn)品的開發(fā)。在國(guó)家“九五”科技攻關(guān)計(jì)劃、“863”攻關(guān)項(xiàng)目、中國(guó)鋁業(yè)公司科技開發(fā)資金的大力支持和帶動(dòng)下，西南鋁業(yè)投入巨資解決罐料生產(chǎn)必需的設(shè)備，投人大量人力、物力開發(fā)罐料生產(chǎn)技術(shù)，利用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的“1十1”熱軋生產(chǎn)線裝備優(yōu)勢(shì)和西南鋁業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在前期“1+1”罐料生產(chǎn)技術(shù)積累的基礎(chǔ)上，根據(jù)“1+4”熱連軋的技術(shù)特征，對(duì)罐料生產(chǎn)工藝、技術(shù)進(jìn)行了全面優(yōu)化和創(chuàng)新，形成了全新的、適合“1+4”先進(jìn)裝備的罐料生產(chǎn)全套技術(shù)，在國(guó)內(nèi)率先開發(fā)出了這一產(chǎn)品，并將產(chǎn)品厚度從開發(fā)之初的0.42mm發(fā)展到0.285mm，一直到目前的0.275mm，距國(guó)際最先進(jìn)水平0.265mm僅一步之遙。生產(chǎn)出的罐料質(zhì)量達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，成為國(guó)內(nèi)鋁加工行業(yè)的新亮點(diǎn)。

(8)據(jù)業(yè)內(nèi)專家預(yù)計(jì)，最遲到2008年，世界鋁罐料市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局將會(huì)發(fā)生變化，中國(guó)有可能成為世界六大罐料生產(chǎn)國(guó)之一。

目前，世界上可生產(chǎn)鋁合金罐料的國(guó)家有8個(gè):美國(guó)、巴西、澳大利亞、日本、韓國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和俄羅斯，還有一些國(guó)家和地區(qū)可以生產(chǎn)罐蓋料和拉環(huán)料，如我國(guó)臺(tái)灣省、加拿大、巴林、意大利等，然而隨著我國(guó)西南鋁板帶有限公司在生產(chǎn)罐料方面的發(fā)展和南山集團(tuán)鋁加工有限公司熱連軋生產(chǎn)線于今年初投產(chǎn)，亞洲鋁業(yè)集團(tuán)鋁業(yè)工業(yè)園熱連軋生產(chǎn)線于2007年年底投產(chǎn)，美國(guó)渤海鋁業(yè)有限公司于    2008年聯(lián)動(dòng)試車。中國(guó)生產(chǎn)的罐料那時(shí)將參與全球罐料市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，中國(guó)有可能成為世界六大罐料生產(chǎn)國(guó)之一。

2008年中國(guó)西南鋁板帶有限公司的罐料產(chǎn)量有可能達(dá)到7萬t，南山集團(tuán)和亞洲鋁業(yè)集團(tuán)可能生產(chǎn)約3萬t，全國(guó)產(chǎn)量可達(dá)到10萬t，占國(guó)內(nèi)需求量的55%左右。美鋁渤海鋁業(yè)有限公司由于有美國(guó)鋁業(yè)公司強(qiáng)大的技術(shù)支持，估計(jì)在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常后的8個(gè)月左右就可以生產(chǎn)在中國(guó)與東南亞市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)力的罐料，其試制時(shí)間會(huì)是中國(guó)四大企業(yè)中最短的。

(9)鋁壓力原塊國(guó)產(chǎn)化過去未能解決的一個(gè)關(guān)鍵制約因素就在于忽視有效改善鋁材的冶金質(zhì)量。在加強(qiáng)凈化等熔體處理的同時(shí)，對(duì)熔體處理的機(jī)理、熔體處理后鋁材的塑性變形行為等進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究也極為重要，這樣才可為合理地制定冷、熱加工工藝制度，有效地控制產(chǎn)品的組織與性能等提供可靠的理論依據(jù)和實(shí)際指導(dǎo)。

由于鋁原塊必須具有極好的塑性變形能力和一定的強(qiáng)度，因此，研究材質(zhì)的化學(xué)成分、軋制工藝、退火工藝等因素對(duì)其力學(xué)性能、塑變行為等的影響規(guī)律雖很重要，但已顯不足，難以進(jìn)一步挖掘材質(zhì)的性能潛力。對(duì)此類高技術(shù)產(chǎn)品，尤其是對(duì)其用料低品化和罐體薄壁化的研究，材質(zhì)內(nèi)在冶金缺陷的影響更顯突出。因此，必須加強(qiáng)對(duì)鋁熔體的綜合處理，才可從根本上消除影響鋁材塑變能力的主要因素。目前福州大學(xué)相關(guān)科研人員對(duì)提高鋁原塊冶金質(zhì)量和塑性變形性能等方面已進(jìn)行了較深入系統(tǒng)的研究與實(shí)踐，尤其在鋁熔體凈化、雜質(zhì)相變質(zhì)及晶粒細(xì)化等方面提出了“排雜為主、除氣為輔，排雜是除氣的基礎(chǔ)”的凈化原則和“凈化是變質(zhì)和細(xì)化的基礎(chǔ)”的熔體處理原則，并由此獲得了高效的鋁熔體綜合處理的工藝技術(shù)，已在鋁原塊用料低品化和罐體薄壁化的研究中獲得了成功的應(yīng)用，取得了重要進(jìn)展，使研究成果轉(zhuǎn)為生產(chǎn)力。