Белая жесть.Технология производства.
Выплавка стальной заготовки. В качестве стальной основы для изготовления белой жести используют низкоуглеродистую мягкую сталь,получаемую преимущественно в кислородном конвекторе.Заготовку для последующей прокатки получают методом непрерывной разливки.В ходе этого процесса из расплавленной стали получают отливку в виде слябов, твердеющих в медных водоохлаждаемых кристаллизаторах. Водоохлаждаемые валки протягивают через кристаллизатор сталь с затвердевшей поверхностью до полного формирования сляба.Преимуществами непрерывного литья перед литьем в слитки являются свобода от сегрегаций и внутренняя чистота стали (относительная равномерность структуры и состава стали). Это очень важно для производства штампованных банок.
Горячая прокатка. После удаления поверхностных дефектов слябы прокатывают при контролируемой температуре до толщины 2-3мм.
Скорость полосы в современном стане непрерывной горячей прокатки на выходе может составлять до 16 м/сек.
При горячей прокатке и последующем охлаждении на стальной поверхности образуется окалина, от которой поверхность надо очистить перед последующей холодной прокаткой. Удаление окалины осуществляется после предварительного механического разрыхления в травильной линии в результате обработки кислотными растворами.На выходе из травильной линии обе поверхности полосы перед смоткой в рулоны покрывают маслом. Масло выступает в качестве защиты от коррозии во время хранения и в качестве смазки в последующем процессе холодной прокатки. Основной задачей этих технологических переделов является получение однородной горячекатанной полосы заданного химического состава с оптимальной микроструктурой для последующих переделов.
Холодная прокатка. Прокатка горячекатаной полосы до окончательной толщины 0,12-0,49мм происходит на многоклетьевых станах холодной прокатки. Каждая клеть состоит из четырех валков расположенных один над другим. Два рабочих валка каждый диаметром около 600мм находятся в прямом контакте с полосой в процессе прокатки. В то время как опорные валки поддерживают рабочие валки обеспечивают необходимую жесткость системы. В конце процесса прокатки полоса развивает скорость до 40м/сек
Во время холодной прокатки полосы толщина ее часто уменьшается более чем на 90%. На этой стадии жесть однократной прокатки в отличие от жести двойной прокатки прокатывается до приблизительно окончательной толщины.За многими факторами, такими как загрузка, внутри клетьевое натяжение, смазка, охлаждение и профиль ленты ведется внимательный мониторинг и контроль с целью получения высокого выхода первосортной продукции. Большинство производителей устанавливают аппаратуру автоматического контроля.
Очистка. Во время холодной прокатки на холоднокатанную полосу попадают смазочные масла и охлаждающая эмульсия. Перед отжигом все следы масла и эмульсии с ленты необходимо убрать, так как их остатки могут помешать качественному покрытию жести оловом. Очистка осуществляется в процессе электролитического обезжиривания, при котором к полосе во время прохождения ее через щелочную ванну прикладывается электрический ток, затем происходит очистка щетками, промывание в воде и сушка.
Отжиг. Во время холодной прокатки полосы толщина ее часто уменьшается более чем на 90%. В результате материал становится очень прочным но недостаточно пластичным и из него невозможно изготовлять корпуса или крышки для банок. В результате рекристаллизационного отжига при температуре 600-800С твердость снижается, а пластичность восстанавливается до нужного уровня. Для отжига белой жести используют два типа отжига: отжиг в колпаковых печах (ВА) или непрерывный отжиг (СА). При правильном выборе марки стали и цикла отжига, отжиг в колпаковых печах обеспечивает как пластичные свойства необходимые для изготовления штампованных банок, так и достаточную жесткость для изготовления концов банок При проведении отжига воздух в печах замещается на бескислородную защитную атмосферу для предотвращения окисления стали Непрямой нагрев рулонов осуществляется с использованием природного газа. Отжиг происходит при температурах 600-800С.
Рулоны нагревают до температуры выдержки, которая зависит от марки стали, то же касается и времени выдержки. После отжига убирают крышку печи и позволяют загрузке остывать в контролируемом режиме. Кристаллическая структура, которая становится вытянутой в процессе холодной прокатки, вновь становится крупнозернистой.
Рекристаллизационный отжиг также можно произвести в печи неприрывного отжига. Режим отжига, которому подвергается лента, проходя по вертикальным петлям, занимает всего лишь две минуты. В этом случае лента также все время находится в защитной атмосфере. Секция нагрева делится на три секции: секцию разогрева, секцию выдержки и секцию быстрого и медленного охлаждения. Во всех секциях поддерживается слабо восстановительная атмосфера, и лента делает ряд вертикальных разворотов, проходя по всей высоте печи. Температурный цикл состоит из быстрого нагрева до температуры, около 680°С, выдержки при этой температуре в течение 20-25 секунд, контролируемого охлаждения до 480°С и последующего быстрого охлаждения до комнатной температуры. В современных линиях,при наличии секции перестаривания, стальная полоса охлаждается до температуры перестаривания от 370 до 400°C и выдерживается, позволяя углероду выделиться из металла. Выпадение углерода смягчает сталь и делает ее более пластичной, пригодной для изготовления штампованных банок.
Дрессировка и двойная прокатка. Хотя рекристаллизационный отжиг восстанавливает кристаллическую структуру, окончательное формирование механических свойств происходит на стадии дрессировки. Дрессировка, то есть холодная прокатка с малыми обжатиями значительно снижает склонность отожженного металла к неоднородности деформации, что проявляется в виде различново типа дефектов при последующих технологических операциях (штамповке корпусов двухсоставных банок,изготовлении концов жестяных банок). Кроме того при дрессировке формируется требуемый потребителю тип поверхности (Bright,Stone,Silver и др.)
В настоящее время во всем мире большое количество жести изготовляется способом двойной прокатки. Чем тоньше и прочней производится белая жесть, тем более эффективно осуществляется использование материала в производстве жестяных банок. После первой холодной прокатки и отжига, вместо дрессировки, стальная полоса подвергается второй холодной прокатке с использованием смазки, при этом толщина уменьшается на 10-50%. Таким способом получают жесть толщиной 12-20 мм. В стали двойной прокатки отчетливо проявляются пространственно ориентированные свойства, поэтому всегда следует указывать и принимать в расчет направление прокатки при изготовлении изделий из жести двойной прокатки.
Нанесение электролитического покрытия. Только на этом этапе черная жесть превращается в белую. Возможны варианты: жесть покрытая оловом или жесть покрытая хромом. Для получения электролитического оловянного покрытия черная жесть в рулонах сваривается между собой и попадает в линии электролитического покрытия в виде непрерывной ленты. После тщательной очистки, включающей электролитическое щелочное травление, промывку в воде, лента попадает в электролит, водный раствор соли олова. В процессе покрытия оловом лента проходит через электропроводяшие валки, которые используются в качестве катода. Оловянные бруски, подвешенные с каждой стороны от ленты, служат анодами. Под воздействием электрического тока олово с анодов переходит в раствор электролита, а оттуда попадает на ленту и осаждается. Применение электрического тока различной силы на каждой стороне ванны позволяет получать покрытия различной толщины на сторонах ленты(дифференцированное покрытие). В составе многих линий имеются правильно-растяжные машины которые в знчительной степени устраняют неплоскостность жести.
Процесс нанесения хромового покрытия схож с процессом покрытия оловом, хром под действием электрического тока, осаждается на ленту, его обычная толщина составляет приблизительно 100 мг/м?. Черную жесть, покрытую хромом, известную как ECCS (Electrolytically Chromium Coated Steel - электролитически покрытую хромом сталь), необходимо покрывать лаком перед дальнейшей переработкой, так как оксид хрома вызывает сильный износ оборудования (инструмента). Слой хрома/оксида хрома обладает отличной адгезией к покрытию лаком. В настоящее время ECCS может быть использована в любых процессах, где не требуется сварка. Поэтому ее используют для производства штампованных банок, крышек, кроненпробок и т.п. В тех случаях, когда требуется сварка, используют белую жесть.
Оплавление. Оловянное электролитическое покрытие имеет беловатый оттенок с незначительным металлическим блеском,поэтому в большинстве случаев,для создания яркого зеркального оловянного покрытия, поверхность жести оплавляют индукционным или контактным электронагревом выше температуры плавления олова (232 градусов Цельсия). В процессе оплавления оловянного покрытия образуется образуетя также интерметаллидное соединение железа и олова.
Пассивация. Поверхность электролитической белой жести, как правило, подвергается химической или электрохимической пассивации. Основной целью пассивации является стабилизация поверхности, тем самым удается затормозить рост оксида олова на поверхности. Чрезмерное количество оксида может произвести изменение цвета белой жести при длительном хранении, и особенно в процессе нагрева жести во время лакировки или лакопечати.Кроме того,образущаяся на поверхности жести при пассивации тонкая пленка металлического хрома и его более твердых соединений предохраняет жесть от появления царапин при последующих технологических операциях. Лента подвергается пассивации в линии электролитического лужения, после оплавления поверхности жести и перед ее смазкой. Процесс заключается в пропускании ленты через водный химический раствор, в большинстве случаев с использованием электрического тока (электрохимическая пассивация) .
Смазка. Жесть ЭЖК обычно покрывают очень тонким слоем масла с тем, чтобы облегчить разделение листов или ленты в рулоне,предотвратить появление царапин при использовании нелакированной жести. Масло должно быть пригодным для использования в пищевой упаковке. Наибольшее распространение получил диоктилсебацинат (DOS). Масляная пленка, как правило, находится в диапазоне 0,0025 - 0,0099 г/м2 поверхности жести.
Резка на листы и упаковка. Рулонная жесть режется на листы требуемого размера на линиях резки с использованием барабанных или гильотинных ножниц. Барабанные ножницы обеспечивают более высокую производительность,гильотинные позволяют получать листы с жесткими требованиями к геметрическим размерам. В процессе резки проводится сортировка жести по качеству: отбраковка по толщине, качеству поверхности, наличию "проколов" (сквозных отверстий).
На Магнитогорском Металлургическом Комбинате используют линию резки с барабанными ножницами. В конце 2004г. в подмосковном Подольске («Экспериментальный Производственный Комплекс» (ЭПК), была впервые в России запущена линия резки рулонной жести «Littell» с использованием гильотинных ножниц и начато производство листов с улучшенными характеристиками, в том числе скролл-листов (листов с фигурным резом).
