Schmierstoffsystem für Blech- und Profilwalzwerke

Abstract

 Schmierstoffsystem für Blech- und Profilwalzwerke, enthaltend einen Festschmierstoff, eine klebende Komponente und/oder ein Verdickungsmittel, sowie Wasser als Trägermedium. Dieses Schmierstoffsystem wird als Suspension auf die Arbeits­zylinder im Walzgerüst aufgesprüht, wobei das Wasser wenigstens teilweise verdampft und sich eine fest haftende, wasserfeste, schmierende und trennende Schicht auf den Arbeitszylindern bildern.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Schmierstoffsystem für Blech- und Profilwalzwerke.

[0002] Es ist aus den CH-PS 596 294 und 609 728 bekannt, Schmier­stoffe, enthaltend Graphit, Alkylenpolymere oder -copolymere, Filmstabilisatoren und Suspensionshilfsmittel, für die Schmie­rung von Dornen in Walzstrassen für die Herstellung von naht­losen Rohren anzuwenden. Die Schmierstoffe werden in Form einer wässrigen Suspension auf den heissen Dornen aufgesprüht, wobei das Wasser verdampft und ein Schmierfilm zurückbleibt, in dem die Graphitpartikel im Alkylenpolymer in gleichmässiger Ver­teilung vorliegen. Wird der Dorn im Walzgerüst in die Luppe eingeführt, bildet die Schmelze des Alkylenpolymeren einen hydrodynamischen Schmierfilm, während des Walzens brennt das Alkylenpolymer ab und die entstehenden Gase vermögen trennend zu wirken. Der zurückbleibende Graphit kann momentane und loka­le Belastungsspitzen auffangen und wirkt generell als Trocken­schmierstoff.
Der Versuch, den genannten Schmierstoff speziell auf die Blech- und Profilwalzverfahren zu übertragen,schlug fehl. In Anbe­tracht der wesentlich längeren zur Verfügung stehenden Zeit für das Auftragen der Schmierstoffsuspension, das Verdampfen des Trägermediums und das Ausbilden einer gleichmässig dicken, was­serfesten, schmierenden Schicht konnten die bekannten Schmier­stoffe nicht mehr genügen.

[0003] Aufgabe der Erfindung war es, ein Schmierstoffsystem zur Ver­fügung zu stellen, das einfach anzuwenden ist und einen Schmierstoff in Form eines Filmes zurücklässt, der eine ein­wandfreie Schmierung zwischen Blechen und Profilen und den Walzen einer Walzstrasse gewährleistet.

[0004] Erfindungsgemäß wird dies mit einem Schmierstoffsystem für Blech- und Profilwalzwerke, das eine schmierende Komponente
a) aus der Reihe der Festschmierstoffe und wenigstens eine der Komponenten b) und c) enthält, wobei die Komponenten
b) eine klebende Komponente aus der Reihe der organischen wasserunlöslichen Klebstoffe, die bei Temperaturen bis 300°C zerfallen und einen Erweichungspunkt von 20 bis 180°C aufweisen, und
c) ein Verdickungsmittel für wässrige Suspensionen aus der Reihe der Alginate, der Cellulosen, der Stärken, der Gummen, der Tone, allein oder im Gemisch untereinander, bedeuten, und
eine Komponente
d) in Form einer Flüssigkeit, als Trägermedium, enthält, erreicht.

[0005] Das Schmierstoffsystem wird in Blech- und Profilwalzwerken ein­gesetzt, wobei die Brammen beispielsweise aus einem Stossofen in hocherhitztem Zustand in der Regel einer mechanischen Ent­zunderung zugeführt werden. Unmittelbar daran laufen die Bram­men beispielsweise in eine kontinuierliche Fertigstaffel mit üblicherweise 6 bis 7 Walzgerüsten. Das ausgewalzte Blech oder Profil wird dann gekühlt und aufgewickelt.

[0006] Ein Walzgerüst besteht im wesentlichen aus zwei sich gegenüber liegenden Arbeitszylindern, wobei das Blech oder Profil durch den Walzenspalt geführt wird. Die Brammen weisen eine Tempera­tur von ca. 1200°C auf, wenn sie in das erste Walzgerüst ein­treten und das daraus geformte Blech oder Profil hat immer noch eine Temperatur von rund 1000°C im 3. Gerüst. Deshalb müssen die Walzzylinder mit erheblichen Mengen Wasser gekühlt werden.

[0007] Nach der Erfindung wird zweckmässig ein Schmierstoffsystem an­gewendet, das 25 bis 95 Gew.% der Komponente a) und 5 bis 75 Gew.% der Komponenten b) und c) enthält und mit d) eine Sus­pension mit einem Gehalt an a), b) und c) von 5 bis 30 Gew.% in d) bildet.

[0008] Zu den der Komponente a) zugehörigen Stoffen gehören Fest­schmierstoffe, zweckmässig aus der Reihe Graphit, MoS₂, CaF₂ und BN. Gemische davon können gegebenenfalls auch angewendet werden. Vorzugsweise wird synthetischer Graphit mit einer Korn­grösse von kleiner als 100 Mikrometer eingesetzt.

[0009] Zur Komponente b) zählen Stoffe aus der Reihe der organischen, wasserunlöslichen, gegebenenfalls wasserquellbaren Klebstoffe, die bei Temperaturen bis 300°C zerfallen und einen Erweichungs­punkt von 20 bis 180°C aufweisen.
Aus dieser Reihe sind als zweckmässig Kohlenwasserstoffharze aus der Reihe Cumaron-Inden-Harze mit einem Erweichungspunkt von 105 bis 145°C, aliphatische und/oder aromatische Petrolharzgemi­sche mit 4 bis 10 C-Atomen in den Basis-Molekülen, Terpenharze, Kolophoniumderivate, Polyisobutylen, Polyamid-Harze mit einem mittleren Molekulargewicht von 6000 bis 9000, und Mischungen davon zu nennen.
Klebende Komponenten aus Kohlenwasserstoffharzen sind bei­spielsweise thermoplastische, aus aromatischen Erdölschnitten hergestellte Harze.

[0010] Zu den Polyamidharzen mit einem Molekulargewicht von 6000-9000 und mit klebenden Eigenschaften gehören die reaktiven Polyamid­harze.
Ferner können zur Komponente b) Kolophonium, sowie die Deri­vate polymerisierten Kolophoniums oder modifizierter Ester des Kolophoniums zugezählt werden.
Mischungen aus den genannten Verbindungen können gegebenenfalls auch zur Anwendung gelangen.
Im Rahmen vorliegender Erfindung muss in der Reihe der kleben­den Komponenten b) auch Bitumen, wie Grahamite und Gilsonite genannt werden. Alle Vorteile lassen sich damit aber nicht er­reichen, insbesondere fehlt der Uebertragungseffekt.
Vorteilhaft kann die Komponente b) auch eine Mischung wenig­stens einer der genannten Verbindungen mit Paraffinen oder Wachsen sein. Dabei sollen die Paraffine oder Wachse aber nicht mehr als 50 Gew.% der Gesamtharzmenge betragen.

[0011] Die Komponente c) umfasst die Reihe der Verdickungsmittel, wie sie für die Herstellung wässriger Suspensionen verwendet wer­den. Es können die Alginate, Cellulosen, wie Alkyl- und Hydro­xyalkylcellulosen, Carboxymethylcellulosen, Hydroxyethyl­cellulosen und Hydroxypropylcellulosen, Gummen, wie Guar-Gummi, Agar-Gummi, Gummi-arabicum, Ghatti-Gummi, Karaya-Gummi, Traga­canth-Gummi, Karoben-Johannisbrot-Gummi, Tamarind-Gummi und Xanthan-Gummi, Pectine, Polyacrylamide, Polyacrylsäuren und deren Homologen, Polyethylenglykol, Polyethylenoxid, Polyvinyl­alkohol, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Stärke und deren Modifikationen, Kleister, wie Stärke- und Cellulosekleister, Carrageen, Polysaccharide, Wasserglas, Tone, insbesondere die hochplasti­schen Tone, Montmorrillonit, Bentonit, Kaolin, modifizierter Montmorrillonit, Hectorit, Attapulgit und die Derivate genann­ter Stoffgruppen und Mischungen genannter Substanzen unter­einander, wobei die Tone als anorganische Substanzen nicht mehr als 20 Gew.% der genannten Komponente c) ausmachen sollen, angewendet werden.

[0012] Weitere zweckmässige Zusammensetzungen von Schmierstoffsystemen enthalten 30 bis 90 Gew.%, bevorzugt 40 bis 90 Gew.%, der Kom­ponente a).
Die Komponenten b) und c) sollen 5 bis 75 Gew.% aller drei Kom­ponenten a), b) und c) betragen und können aus 0 bis 75 Gew.% der Komponente b) und 0 bis 75 Gew.% der Komponente c) beste­hen.

[0013] Bevorzugte Zusammensetzungen enthalten 25 bis 95 Gew.% der Kom­ponente a) und 5 bis 75 Gew.% der Komponente b).
Derartige Schmierstoffsysteme weisen sich dadurch aus, dass der Trockenschmierstoff rasch und sicher auf der Walzenoberfläche haftet.

[0014] Weitere bevorzugte Zusammensetzungen enthalten 25 bis 95 Gew.% der Komponente a) und 5 bis 75 Gew.% der Komponente c). Mit dem hohen Anteil an Verdickungsmitteln wird erreicht, dass eine stabile, wässrige Suspension vorliegt und sich auch nach dem Verdampfen des Trägermediums eine gute Schichtbildung und Haf­tung des Trockenschmierstoffes auf den Walzen beobachten lässt. Ausgezeichnete Resultate können mit einem System erreicht wer­den, das 40 bis 95 Gew.% der Komponente a) und 5 bis 60 Gew.% der Komponente c) enthält.

[0015] Die Komponente d) stellt das Trägermedium für die genannten Komponenten dar. Als Trägermedium kann bevorzugt Wasser ange­wendet werden. Wasser verflüchtigt sich leicht bei den Verar­beitungs- und Anwendungstemperaturen des Schmierstoffsystems, ohne schädliche Abgase oder Zersetzungsprodukte zu hinter­lassen oder zu entwickeln.
Ein Trägermedium ist notwendig, um die verschiedenen Komponen­ten in eine verarbeitbare, d.h. aufstreichbare und bevorzugt aufsprühbare Form zu bringen. Mit Hilfe des Trägermediums wird eine homogene Suspension hergestellt. Auch während des Trans­portes der Suspension zum Verarbeitungsort und nach dem Ver­sprühen wird durch die erfindungsgemässe Zusammensetzung die Homogenität gewahrt. Schon während des Versprühens und spätes­tens beim Auftreffen des Schmierstoffsystems auf den Walzzylin­dern verdampft das Trägermedium wenigstens teilweise, während die verbleibenden Komponenten, nach wie vor in homogener Ver­teilung, einen festhaftenden, nunmehr wasserfesten Film bilden. Sobald die Walzzylinder mit dem Blech oder Profil in Berührung kommen, beginnen die organischen Bestandteile abzubrennen und erzeugen so ein Gastrennpolster. Die Graphitteilchen werden, so lange noch organische Bestandteile vorliegen, klebend fest­gehalten und vermögen ihre schmierende Wirkung gleichmässig verteilt zu entfalten. Darüber hinaus bleibt der Graphit auch nach dem Abrennen aller organischen Bestandteile in seiner Schmierwirksamkeit voll erhalten.

[0016] Es kann vorteilhaft sein, dem Schmierstoffsystem bis zu 5 Gew.% Wasserglas zuzusetzen. Das Wasserglas hat einerseits eine schmierende Wirkung bei hohen Temperaturen und stellt anderer­seits einen Filmbildner für die Schmierstoffe dar.

[0017] Um einem bakteriellen Angriff, insbesondere bei Anwesenheit von Stärke oder Kleistern, vorzubeugen, werden dem Schmierstoff vorteilhaft Mengen von 0,1 bis 3 Gew.% eines Bakterizides oder Biocids beigemischt.

[0018] Suspensionshilfmittel und Tenside sind auch für die Suspen­sionsstabilität nicht zwingend und teilweise auch unerwünscht. Die Stabilität der Suspension wird in erster Linie über die Viskosität mit Hilfe der Verdickungsmittel angestrebt.

[0019] Es ist davon auszugehen, dass sich der hydrodynamische Schmier­film, wie er im Stand der Technik, beispielsweise in der CH-PS 596 294 beschrieben wird, bei vorliegender Anwendung nicht aus­bilden kann, da die Verweilzeit des Schmierstoffes auf der Wal­zenoberfläche bis zur Verarbeitung des Bleches oder Profils zu kurz ist. Es wurde nun gefunden, dass die spezifischen Erfor­dernisse bezüglich des Schmierens und Trennens beim Blech- und Profilwalzen mit dem erfindungsgemässen Schmierstoff erfüllt werden.

[0020] Darüberhinaus wurde festgestellt, dass sich mit dem Schmier­stoffsystem nach vorliegender Erfindung ein Uebertragungsef­fekt einstellt. Dem mit einem Schmierstoff nach vorliegender Erfindung geschmierten Gerüst nachfolgenden Gerüste weisen ebenfalls erhebliche Energieeinsparungen und Verschleissver­minderung auf. Dies, ohne dass die nachfolgenden Gerüste geschmiert werden.

[0021] Die erfindungsgemässen Schmierstoffe können derart hergestellt werden, dass die einzelnen Komponenten, ohne das Trägermedium, vorgemischt werden. Diese Bestandteile liegen in der Regel in trockener, pulverisierter Form vor, wobei sich die Korngrösse der Pulver vorbestimmen und entsprechend den Erfordernissen auswählen und zusammenmischen lässt. Das trockene Pulvergemisch kann dann auch leicht verpackt und transportiert werden. Im Bereich des Walzwerkes kann das trockene Schmierstoffpulver in einem geeigneten Mischer mit dem Trägermedium, in der Regel Wasser, zum erforderlichen Schmierstoffsystem in Form einer stabilen homogenen Suspension vermischt und aufgeschlossen wer­den. Diese Suspension bleibt über lange Zeiträume stabil und wird dann vorteilhaft über Sprühdüsen bei 20 bis 150 bar und in Mengen von 0,5 bis 5 l/min. pro Sprühdüse auf die Walzzylin­der aufgebracht.

Beispiel 1

[0022] Durch trockenes Vormischen von
35 Gew.% Graphit (Korngrösse kleiner als 100 Mikrometer)
40 Gew.% Kohlenwasserstoffharz gemahlen, mit Erweichungs­punkt von 100°C
10 Gew.% Stärkekleister
5 Gew.% Carboxymethylcellulose
10 Gew.% Bentonit
wurde ein Festschmierstoff hergestellt, der mit Wasser in einem Intensivmischer zu einem Festschmierstoffsystem mit 10Gew.% Feststoffgehalt suspendiert wurde.
Die Suspension wurde mit 60 bar über 8 Düsen mit jeweils 1,2 l/min. auf die beiden Arbeitszylinder des 1. Gerüstes einer Fertigstaffel innerhalb eines Blechwalzwerkes über die ganze Walzenbreite aufgesprüht.
Die gewalzten Bleche wiesen eine wesentlich verbesserte Quali­tät auf, die sich durch eine verbesserte Rauhigkeit, also eine hervorragende Oberflächenqualität, bemerkbar machte. Wesentliches Merkmal darüber hinaus war eine Verminderung der Energieaufnahme des Walzgerüstes um durchschnittlich 15% und eine Verminderung des Walzenverschleisses von 35%. Darüber hinaus konnte festgestellt werden, dass sich ein Uebertragungs­effekt einstellte, so dass das 2. Gerüst noch eine um 10% ver­minderte Energieaufnahme und um 8% verminderten Walzenver­schleiss und das 3. Gerüst immer noch eine 8% verminderte Ener­gieaufnahme zeigt.

Beispiel 2

[0023] Es wurde wie in Beispiel 1 vorgegangen; wiederum wurde ein Festschmierstoffsystem mit 10 Gew.% Feststoffgehalt in einer wässrigen Suspension hergestellt, wobei der Festschmierstoff
88 Gew.% Graphit (Korngrösse kleiner als 100 Mikrometer)
1 Gew.% Wasserglas und
11 Gew.% Alkylcellulose
enthielt. Diese Suspension wurde mittels 8 Düsen in einer Menge von 0,7 l/min. und Düse auf die Arbeitszylinder des 1. Gerüstes aufgesprüht. Das Ergebnis ergibt sich auf der Tabelle.

Beispiel 3

[0024] Es wurden folgende Festschmierstoffsysteme, jeweils als wässri­ge Suspensionen, mit 5 Gew.% Feststoffgehalt hergestellt:

[0025] Bei der Anwendung beim Blechwalzen im 1. Gerüst der Walzstrasse ergaben sich Resultate bezüglich der Energieaufnahme und des Walzenverschleisses, die vergleichbar waren mit den Resultaten aus Beispielen 1 und 2.

Ansprüche

1. Schmierstoffsystem für Blech- und Profilwalzwerke, dadurch gekennzeichnet, daß es 25 bis 95 Gew.-% einer schmierenden Komponente a) aus der Reihe der Festschmierstoffe und 5 bis 75 Gew.-% einer der Komponenten b) und c) enthält, wobei die Komponenten
b) eine klebende Komponente aus der Reihe der organischen wasserunlöslichen Klebstoffe, die bei Temperaturen bis 300°C zerfallen und einen Erweichungspunkt von 20 bis 180°C aufweisen, und
c) ein Verdickungsmittel für wässrige Suspensionen aus der Reihe der Alginate, der Cellulosen, der Stärken, der Gummen, der Tone, allein oder im Gemisch untereinander, bedeuten,und
eine Komponente
d) in Form einer Flüssigkeit, als Trägermedium, enthält, wobei die Komponente d) eine Suspension mit einem Gehalt an a), b) und c) von 5 bis 30 Gew.-% in d) bildet.

2. Schmierstoffsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 30 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 90 Gew.-%, der Komponente a) enthält.

3. Schmierstoffsystem nach Patentansprüchen1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 25 bis 95 Gew.-% der Komponente a) und 5 bis 75 Gew.-% der Kom­ponente b) enthält.

4. Schmierstoffsystem nach Patentansprüchen1 und 2, da­durch gekennzeichnet, daß es 25 bis 95 Gew.-% der Komponente a) und 5 bis 75 Gew.-% der Kompo­nente c) enthält.

5. Schmierstoffsystem nach Patentansprüchen1 und 2, da­durch gekennzeichnet, daß es 40 bis 95 Gew.-% der Komponente a) und 6 bis 60 Gew.-% der Kompo­ nente c) enthält.

6. Schmierstoffsystem nach Patentansprüchen1 bis 5, da­durch gekennzeichnet, daß die Komponen­te a) Graphit, MoS₂, CaF₂ und BN umfaßt, die Komponen­te b) Kohlenwasserstoffharze aus der Reihe Cumaron-Inden-­Harze, aliphatische und/oder aromatische Petrolharzgemi­sche mit 4 bis 10 C-Atomen in den Basis-Molekülen, Terpen­harze, Kolophoniumderivate, Polyisobutylen, Polyamid-­Harze mit einem mittleren Molekulargewicht von 6000 bis 9000 und Mischungen davon und Mischungen der genannten Substanzen mit Wachsen und Paraffinen, wobei die Wachse und Paraffine nicht mehr als 50 Gew.-% der Gesamtharz­menge ausmachen, umfaßt, die Komponente c) Alginate, Celluloseether, Gummen, Pectine, Polyacrylamide, Poly­acrylsäuren,Polyethylenglykol, Polyethylenoxide, Poly­vinylalkohole, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Stärke, Kleister, Polysaccharide, Wasserglas, Tone und deren Mischungen umfaßt, wobei Tone als anorganische Substanzen nicht mehr als 15 Gew.-% der genannten Kompo­nente c) ausmachen, umfaßt, und die Komponente d) als Trägermedium Wasser umfaßt.

7) Verfahren zum Schmieren von Walzen bei der Herstellung von Blechen und Profilen in Blech- oder Profilwalzwerken mittels eines Schmierstoffsystems nach Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Suspension mit 5 bis 30 Gew.-% Gehalt an den Kompo­nenten a) und wenigstens eine der Komponenten b) und c) in einem Trägermedium d) auf die beiden Arbeitszylinder wenigstens eines Walzgerüstes aufgebracht wird, wobei während des Auftragens das Trägermedium wenigstens teil­weise gasförmig entweicht und sich eine fest haftende, wasserfeste schmierende und trennende Schicht auf den Arbeitszylindern bildet.