DE1594398A1

DE1594398A1 - Gleitmittelstabilisierung zur Rueckgewinnung beim Walzen von Aluminium und dessen Legierungen

Info

Publication number: DE1594398A1
Application number: DE19661594398
Authority: DE
Inventors: Treat Lyle Gove
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1965-03-29
Filing date: 1966-01-26
Publication date: 1970-08-06
Also published as: DE1594412A1; DE1594412C3; FR1514458A; US3409551A; SE342471B; NL6701434A; GB1118224A; US3408843A; BE705624A; GB1154303A; DE1594412B2; ES335836A1; NO122493B

Description

The Dow Chemical Company, Midland, Michigan, USA

Gleitmittelstabilisierung zur Rückgewinnung beim Walzen von Aluminium und dessen Legierungen

Die Erfindung "befaßt sich mit dem Heiß- und Kaltwalzen" von Aluminium, und Aluminiumlegierungen unter Verwendung einer Öl-in-Wasser-Emulsion und mit einem Verfahren zur Verbesserung derartiger Emulsionen, so daß 1 ..) die Emulsion stabil verbleibt, wenn sie während längerer Zeiträume gebraucht wird, 2.) die Emulsion "Mitlauföl" (tramp oil) emulgiert und damit unschädlich macht, welches in die Emulsion eingeht, und 3.) die Tröpfchen des emulgierten Öls in der Emulsion innerhalb eines gewünschten Teilchengrößenbereiches gehalten werden. Durch diesen gewünschten Teilehengrößenbereich erhält die Emulsion die gewünschten Gleitmitteleigenschaften, die erforderlich sind, und dadurch wird es auch ermöglicht, die Emulsion von Staub und Metallfeinteilen zu reinigen, indem sie durch ein Filter geführt wird, welches mit einer Filterhilfe vorüberzogen ist, ohne daß eine

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vorzeitige Verstopfung eines derartigen Filters eintritt .

Die Bedeutung dieser Verbesserungen der Öl-in-Wasser-Emulsionen, wie sie bisher zum Walzen von Aluminium und dessen Legierungen mit mindestens TO Gew.-% Aluminium, die nachfolgend ebenfalls als Aluminium bezeichnet werden, verwendet wurden, läßt sich am be- m sten durch eine kurze Übersicht der bisher bei Verwendung derartiger Emulsionen auftretenden Probleme verstehen. Beim Walzen von Aluminium durch Stahlarbeitswalzen is£ es üblich, eine flüssige Gl-in-Wasser-Emulsion zur Beflutung der Walzen und des Aluminium-Materials zu verwenden. Diese Flüssigkeit dient sowohl als Kühlmittel als auch als Gleitmittel, Als Kühlmittel

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wird^Feinverteilungsschema auf den Ärbeitswalzen geregelt, um die Temperatur und infolgedessen die Form der . Walzen zu regeln. Das Fließen auf das zu walzende Metall kann geregelt werden und hat bedeutsame Einflüsse auf dessen Temperatur während der verschiedenen Stufen des Walzens.

Als Gleitmittel dient diese Flüssigkeit (1) zur Regelung der zwischen den Arbeitswalzen und dem zu walzenden Metall vorhandenen Reibungskräften, (2) zur Begünstigung der Entwicklung der gewünschten Walzenüberzüge während

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des WalzVerfahrens und (3) zur Verhinderung einer übermäßigen Übertragung von Metall von dem zu -walzenden Metall auf die Walzen oder des Walzenüberzuges von den Walzen auf das zu walzende Metall.

Um die vorstehenden Funktionen hu erreichen, ist es .notwendig, daß bestimmte wichtige Merkmale in die ICühlnittel-Gleitmittel-^nulsi on eingebaut werden. Die Beibehaltung dieser Eigenschaften während längerer Vervendungs Zeiträume ist ein äußerst wichtiger Faktor der angewandten .!.[ühlaittel-Gle.itLiitt el-

— - n

Emulsion. Die Lebensdauer der Kühlmittel-Gleitraittel-Emulsion kann abgekürzt werden (a) durch Verlust der Stabilität der Emulsion, (b) Anhäufung von Teilchen aus Schmutz oder Metallfeinteilen und-(c) zufälliges oder unvermeidliches Aussickern von Mitläuferol, wie hydraulische Flüssigkeiten oder Lagers chmierxiitt el, in das Kühl-nittel-GleitE-ittel-Eaulsionssysten.

Typische Cl-in-Wass er-Xüh ir.it t el-Gleitrzittel-lr-ulsi oner. , die zum Walzen von Aluniniur. verve niet- wurden, bestanden ir. wesentlichen aus 3 bis 10 Ge".-;* eines leichte:: Kohlenwasserstoffes oder Mineralöles, beispielsweise eines niit einer Viskosität von etwa 100 bis 200 Saybolt-Sekunden'bei 33⁰C (10C⁰F'), die in Wasser nit etwa 3 bis

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auf Ölbasis eines oder mehrerer anionisch und/oder nichtionisch Öl-in-Wasser-Emulgiermittel emulgiert wurden. Beispielsweise wird das Öl in Wasser mit einem Alkylarylsulfonat und/oder mit einem nichtionischen Äther in üblicher Weise emulgiert. Öle von niedrigerer Viskosität, beispielsweise solche bis herab zu etwa Uo Saybolt-Sekunden, können verwendet werden. ■ Geeignete anionische Öl-in-Wasser-Emulgatoren, die in

W zur Emulsion des leichten Öles ausreichenden Mengen angewandt wurden, sind höhere Alkylbenzolsulfonate, worin mit dem Ausdruck "höheres Alkyl" Alkylgruppen mit mindestens 8 Kohlenstoffatomen, beispielsweise C.Ji C,ii|SO_n;;a, verstanden werden, die fettartigen Alkylsulfonate, beispielsweise CH (CH ) CH 0S0„Na, die sulfonierten Fettsäureamide, beispielsweise C H C 011 (CiI )C H₁ SO Na, und die Alkalisalze von sulfonierten Fettsäuren. Die entsprechenden anderen Alkali-

^ salze und rriäthanolaminseifen sind hierzu äquivalent.

Geeignete r.i ent ionische Öl-in-Wasser-Emulgatoren sind die nichtionischen Äther, beispielsweise diejenigen, die sich von Alkylphenolen und Äthylenoxyd ableiten, z.B. CgH CgH₁₊OCH, (OC₂H₁₊)^OH, wobei χ eine Zahl von 9 bis 1 h oder darüber darstellt; die primären Alkohol-Athylencxyd-Addukte und die sekundären Alkohol-Äthylenoxydaddukte. Die Emulgatoren werden im allgemeinen in

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Mengen zwischen etwa 3 und etwa 15 Gew.-#, auf der Basis der Ölzusainmenset zung, verwendet und sind im Handel als "Bre.i-Emulsion" (neat emulsion) oder "Brei-Öl" (neat-oil) bekannt, d.h. als disperse Phasenbasis. Sie sind z.B. in der US-Patentschrift 3 12U 531 beschrieben.

Wenn man die vorstehend geschilderten Öl-in'-Wasser-» Emulsionen zunächst benützt, arbeiten sie sowohl als Kühlmittel als auch als Gleitmittel sehr gut. Hach fortgesetztem Gebrauch bricht jedoch die Emulsion und mehr und mehr scheidet sich freies Öl aus der Emulsion ab. Auch sammeln sich Staub, Schmutz,'Metallfeinstoffe und Metalloxydfeinstoffe an und iiit-lauföl kommt in die Emulsion aus der Walzeinrichtung. Durch Abtrennung des freien Öles aus der Emulsion wird die Gleiteigenschaft der Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion geändert, was zu solchen Störungen wie Versagen der Walze zum Greifen, d.h. Annahme des den Walzen zugeführten Metalles, führt. Dadurch kann ernsthaft die prozentuelle Verminderung je Durchgang ver- . { mindert werden oder das Walzen kann überhaupt ausbleiben. Der Überschuß aus freiem Öl kann auch auf dem gewalzten-Metall sich niederschlagen und zu schwierigen Fleckenproblemen später beim Bearbeiten führen. Ähnliche schädliche Einflüsse ergeben sich auch beim Einsickern von Mit lauföl in das System.

der

Bisher hatten die Bemühungen zur Behebung/kurzen Lebensdauer der Gleitmittel-Kühlmittel-Emulsion nur sehr begrenz-

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ten Erfolg. Durch das Ansammeln von Verunreinigungen"in der Emulsion tritt sine Neigung zur Begünstigung des.. Brechens der Emulsion ein. Besonders schädlich für die Emulsionsstabilität ist die Entwicklung einer übermä· ßigen Härte, d.h. das Vorhandensein von Magnesium- und/ oder Calcium- und/oder Aluminiumionen in der Emulsion. Da Magnesium ein Bestandteil vieler üblicher Aluminiumlegierungen ist, ist es praktisch unmöglich, die An- ψ Sammlung dieses Elementes in der Gleitmittel-Kühlmit-jjel-Emulsion zu verhindern, wenn derartige Legierungen gewalzt werden.

Bis zur. ZLeitpunlit der vorliegenden Erfindung waren zufriedenstellende Verfahren zur Entfernung von Staub oder Schiiutz aus ■_ l-i^-".-rci3&-jr-L-nulsionen, die zum Walzen von Aluminium, verwendet wurden, nicht entwickelt. Zur Entfernung von sehr feinteiligen Iletallfeinstoffen und Metalloxydfeinstoffen ist ein sehr feines Filtriermedium. erforderlich, üs war nicht möglich, die bisherigen Öl-in-Wasser-Emuläionen durch genügend feine Filtriermedden, um den Zweck der Staubentfernung zu erfüllen, zu führen, ohne daß eine rasche Verstopfung der. Filter eintrat. Freies Öl oder emulgierte Ölteilchen von übermäßiger Größe verstopften das Filter rasch und machten es zur Verwendun-g zur Entfernung kleiner Schmutzteilchen unbrauchbar.

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Bisher war es deshalb zu einer erfolgreichen Verwendung von Öl-in-Wasser-Imubionen notwendig, häufig die verwendete Emulsion, die übermäßig freies öl und/oder Verunreinigungen enthielt, zu verwerfen und sie mit einer frischen Emulsion zu ersetzen. Auch war es Praxis, kontinuierlich' · oder von Fall zu Fall Ansammlungen an freier» Ol von der Oberfläche der Emulsion abzurahmen und frisches lösliches Öl zuzusetzen. Da bei einer typischen Walzeinrichtung

3T85 bis 18925 1 (1000 bis 5GCO US-Gallonc) je Minute an (|

Kühlraittel-Gleitnittel-Emulsion über die Walzen aus einem System mit einem Inhalt von 75.700 1 bis °l*6.Q00 1 (20.C00 bis '250.000 US-Gallons) zirkulieren, die aufgrund der Instabilität und Verunreinigung nach einem Gebrauch von nur wenigen Wochen verworfen werden müssen, ist es offensichtlich, daß ernsthafte Verluste und Beseitigungsprobleme entstehen* wenn derartige Emulsionen weggeworfen werden müssen.

Die im allgemeinen auftretenden Emulsionsbrechungsprobleme beim Walzen von Aluminium und Aluriir.iumlegierungen zeigten sich in einer nicht zu versteher.de:: '.."eise, die bisher nicht regelbar var, mit der Anwesenheit oder Entwicklung übermäßiger Härte in der Emulsion verbunden. Sowohl die Calcium- als auch die llagnes iur.:härte kanr. aus dem zur Herstellung der Emulsion verwendeter. Wasser herst ammen .-Da weiterhin groSe Mengen Ergänzuiigswasser kontinuierlich

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zum Ersatz der VerdampfungsVerluste zugegeben werden, kann 'auch diese Quelle für den fortschreitenden Härteaufbau verantwortlich sein. Selbst deionisiertes oder weiches Wasser, wie es vorzugsweise verwendet wird, kann Härteionen enthalten. Eine weitere Quelle für Magnesium- und Aluminiumhärte besteht in de^cn metallischen und I-ietalloxydrFeinst of f en, die von der Oberfläche des Magnesium-haltigen Aluminiumrohlings während des Walzens abgeschliffen werden. Eine weitere Quelle für Härteionen liegt in den Betonanlagebecken und Lagertanks vor, mit denen die Emulsion in Berührung steht. Diese sämtlichen Herkunftsstellen tragen zum Härteaufbau bei, wenn die Emulsion im Kreislauf geführt wird.

Zs wurde nun entsprechend der Erfindung festgestellt₄ daß die Zugabe eines alkalischen Alkalisalzes eines Chelatbildungsmittels in einer R-i-efe^J zur Chelatbildung für die Gesamtheit des in einer derartigen Emulsion vorliegenden ionischen Calciums, Magnesiums und Aluminiums nicht ausreichenden Menge, so daß mindestens 25 p.p.m. Härte als Calciuncarbonat verbleiben, und die Beibehaltung ei'ner geregelten Höhe des alkalischen Chelatbildungsmittels auf einen Härtewert von 25 bis UOO p.p.m., gerechnet als Calciuncarbonat, und eines pH-Bereiches von 8 bis 10 wirksam eine übermäßige Ölabscheidung aus der Emulsion verhindert und die folgenden weiteren wich-

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tigen Wirkungen hat: a) Leichte Mitlauföle (tramp ails), die in das System einsickern, werden wirksam emulgiert, und b) die Emulsion wird stabilisiert, so daß sie durch ein mit einer Filterhilfe vorüberzogenea Filter filtriert werden kann und der Teilchendurchmesser der emulgierten Öltröpfchen innerhalb eines gewünschten Bereiches gehalten wird, so daß sehr feine Teilchen von Schmutz, Metallfeinstoffen und Metalloxydfeinstoffen entfernt werden können, ohne daß vorzeitige Filterverstopfungsprobleme auftreten. Der Teilchendurchmesser der emulgierten Öltröpfchen ist eine Funktion sowohl des pH-Wertes als auch der Konzentrationen an alkalischem Chelatbildungssalz.

Die bei der praktischen Ausbildung der Erfindung wertvollen Alkalisalze von Chelatbildungsmitteln sind-solche, deren wässrige Lösungen einen pH-Wert oberhalb 7 besitzen oder darauf eingestellt wurden oder in alkalischen Systemen verwendet werden, d.h. Salze von Alkylenpolyaminpolyessigsäuren, beispielsweise Äthylendiamintetraessigsäure, und ihrer bekannten Homologen und Analogen, z.B. U-HydroxyäthylEthylendiamintriessigsäure, Diäthylentriaminpentaessigsäure, Nitrilotriessigsäure, N-2-Hydroxyäthyliminodiessigsäure, Zitronensäure, Mischungen davon und deren Äquivalente; derartige Alkalisalze werden nachfolgend allgemein als" Chelatbildungsmittel und spezifischer als Polycarboxylatchelatbildungsmittel bezeichnet.

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Die Menge des zu der Öl-in-Wasser-Emulsion zugegebenen Chelatbildungssalzes wird durch die Schäumungseigenschaften der Emulsion und den Grad der gewünschten Gleitwirkung bestimmt. Falls eine übermäßige Schaumbildung auftritt, wird eine Härtehöhe von 100 bis UOO p.p.m. als CaCO bevorzugt. Falls die Schaumbildung nur ein geringes oder kein Problem darstellt, kann ein Härteniveau unterhalb 100 p.p.m. und bis herab zu 25 p.p.m. angewandt werden. Sämtliche Chelatbildungssalze werden in alkalischen Systemen bei einem pH-Wert von etwa 8 bis 10 verwendet. Dies ist günstig, um optimale Ergebnisse beim Walzen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen zu erhalten.

In der Praxis wird eine wässrige Lösung eines Chelatbildungsmittelsbeispielsweise als Tetranatriumsalz der Äthylendiamintetraessigsäure (iia^EDTA) in Wasser entweder periodisch, wenn die Analyse zeigt, daß die } Härte der wässrigen Phase U00 p.p.m. als CaCO erreicht und vorzugsweise, wenn die Härte 200 p.p.m. als CaCO erreicht, zur Verminderung des Härtewertes auf den gewünschten Bereich zugegeben,oder es wird kontinuierlich - beispielsweise mechanisch - zugegeben, um den Härtewert innerhalb des Bereiches von 25 bis Λ00 p.p.m. als CaCO, zu halten, beispielsweise durch mechanische Meßeinrichtungen und Chelatbildungsmittel-Zufuhreinrichtungen. Da der Härtewert üblicherweise die obere Grenze

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von UOO p.p.m. mindestens während einiger Tage des Betriebs der Walzeinrichtung üblicherweise nicht erreicht, bereitet es keine Schwierigkeiten, alle vier bis acht Stunden in Abhängigkeit von der Größe der Anlage und der Menge und Art des zu der im Kreislauf geführten Ölin-Wasser-Emulsion zugegebenen Ergänzungswassers eine GleitmittelemulsionsprObe zu analysieren und dann eine ausreichende Menge eines wässrigen Chelatbildungsmitteis zuzusetzen, um den Härtewert auf den gewünschten Punkt zu bringen, am vorteilhaftesten auf etwa 25 p.p.m. als CaCO . .

Es wurde gefunden, daß, wenn der Härtewert innerhalb des angegebenen Bereiches gehalten wird, das emulgierte Gl durch ein automatisches Feinstoff-Filter geht, so da,; angesammelter Schmutz, Metall- und Metalloxydfeinstoffe daraus entfernt werden können, ohne daß das Filter verstopft. In allgemeinen wird ein Durchschnittsteilchendurchmesser der Öltröpfchen von etwa 1 bis 2 Mikron aufrechterhalten, indem die Härte der wässrigen Phase der Emulsion innerhalb des Bereiches von 100 bis 200 p.p.m. als CaCO„ und der pH-Wert innerhalb des Bereiches von 8 bis 10 eingeregelt wird.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Ausführung dieses Reinigungs· Verfahrens macht Gebrauch von aus Nonel-Draht gewebten

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zylindrischen Filterrohren, vorteilhafterweise von 91,h cm (3 feet) Länge und 2,5^- cm (1 inch) Durchmesser, wobei als Filterhilfe darauf ein siliciumdioxydhaltiges Absorptionsmittel, wie Diatomeenerde oder ent- ■ sprechende andere Stoffe verwendet wird. Bis zur vorliegenden Erfindung wurde bei einigen üblichen Walzanlageneinrichtungen ohne Erfolg versucht, ein derartiges Filter für Öl-in-Wasser-Emulsionen beim Walzen b von Aluminium zu verwenden, jedoch verstopften große

Öltröpfchen und freies Öl in den verschmutzten Öl-in-Wasser-Emulsionen die Filterelemente, wodurch diese rasch betriebsunfähig wurden.

In Abhängigkeit von der relativen Sauberkeit der Emulsion kann diese insgesamt nach'jedem Durchgang durch die Walzeinrichtung filtriert werden, oder es kann ein wesentlicher Anteil hiervon nach jedem Durchgang durch die Walzeinrichtung filtriert werden. Aufgrund des erfindungsgenäSen Verfahrens wurde es möglich, Öl-in-Wasser-Emulsionen zum. Walzen von Aluminium während 5 '-ionaten und langer zu verwenden, wobei die Emulsion dauernd die gewünschter- Gleiteigenschaften, die sie als frische Emulsion besä.", beibehielt. Im Vergleich hierzu wird bei der bisherigen industriellen Praeis beim Walzen von Aluminium nit Gl-in-Wasser-Emulsion eine rasche Verschlech-

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terung der Sauberkeit und der Gleiteigenschaften der Emulsion festgestellt, was es nötig macht, die Emulsion in weniger als 3 bis 6 Wochen zu verwerfen. Wenn man in Betracht zieht, daß eine typische große 305 cm-Umkehrwalzeinrichtung (120-inch reversing mill) eine Kapazität von etwa 378.000 1 (100.000 US-Gallons) einer derartigen Öl-in-Wasser-Emulsion und eine typische inständige Tandem-Walzeinrichtung (U-stand tandem mill) eine Kapazität von 851.000 1 (225.000 US-Gallons) einer derartigen Emulsion besitzt, werden die wesentlichen Einsparungen und Vereinfachungen, die durch die praktische Ausführung der Erfindung erreicht werden, sehr offensichtlich. ' · .

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung.

Beispiel^

Dieses Beispiel wird-in Verbindung mit dem bsiliegenden Fließschema für ein Emulsionssystem von 68.200 1 (18.000 US-Gallons) beschrieben, wobei das Fließschema der Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion von den Anlagewalzen einer Walzmühle durch die Konditioniereinrichtung und zurück zu den Walzen in einer üblichen Aluminiumwalzeinrichtung gezeigt ist. Nach der Zeichnung bedeutet 1 ein 2,.1U m breites Umkehrquartoblechwalzwerk. Bei dessen Betrieb wird eine Bramme von 2270 kg eines Aluminiumrohlings

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(nicht gezeigt) von einer anfänglichen Dicke von etwa k5,1 cm auf verschiedene Endstärken bis herab zu etwa 0,6h cm gewalzt. Es können sowohl schneckenförmig aufgerollte Blechprodukte oder flache Bleche oder Platten hergestellt werden. Das Produkt dieses Walzwerkes muß entweder als Endprodukt oder als Walzmasse zur weiteren Verarbeitung in anderen Walzwerken vor der Verwendung geeignet sein.

Während des Walzarbeitsganges wird eine Strömung der vorstehend beschriebenen Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion auf die Arbeitswalzen durch ein System von Sprühdüsen (nicht gezeigt) aufgebracht. Es ist möglich, die Verteilung des Kühlmittels über die Breite der Walzen durch Einstellung der Strömung durch die verschiedenen vorhandenen Düsen zu variieren. Auf diese Weise kann man eine Regelung über das Ausmaß der Kühlung der Arbeitswalzen von ihren Mittelteilen bis zu ihren Kanten ausüben und dadurch die Form, d.h. hinsichtlich des Grades der Konkavität oder Konvexität, beeinflussen, welche wiederum die Flachheit des Produktes beeinflußt.

Es sind auch Einrichtungen vorhanden, um einen Strom der ₍ Kühlmittelemulsion auf das Produkt selbst (nicht gezeigt) zu richten, wenn es die Walzen verläßt, und bevor es iß die Wickeleinrichtung (nicht gezeigt) eintritt. Dadurch

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wird es ermöglicht, eine Regelung über die Temperatur, bei der das Metall gewikkelt wird, auszuüben und dies kann zur Verhütung von Oberflächenschäden bei dem gewickelten Produkt sehr wichtig sein.

Wenn die Kühlmittel-Gleitmi^tel-Emulsion die Arbeitswalzen verläßt, läuft es kaskadenartig über das geräLzte Metall, das verarbeitet wird. Sie wird sorgfältig von diesem Produkt durch Luftdüsen (nicht gezeigt) entfernt, welche sie abblasen, bevor das Produkt gewickelt oder andererseits, bevor es geschnitten und gestapelt wird. Eine sorgfältige Entfernung ist wichtig, da hinterbliebenes Kühlmittel auf dem Produkt eine Fleckenbildung auf dessen Oberfläche ergeben kann.

Aufgrund der Schwerkraft läuft d.a^:s ■ Kühlmittel dann in die Mühlenpfanne 2, einen Behälter von 1c. 925 1 (5.0OC US-gal.) unterhalb des Walzwerkes und danach in den Sumpf 3 von 15.1^0 1 (I4OOO US-gal.). Diese beiden Behälter dienen hauptsächlich als Sammelstellen für das Kühlmittel, doch besteht eine wichtige Sekundärfunktion in der Schaunlagerung. Der auf dem Walzwerk erzeugte Schaum, insbesondere bein Sprüh-Abschiecte-Arbeitsgang, benötigt Zeit zur. Niederbrechen, und diese Behälter ergeben die Lagerungskapazität, UE diesen Zeitraum zu erreichen. Das Schaumniederbrecheii kann durch Zugabe geeigneter Antischaun-

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mittel zu dem Inhalt der Walzwerkpfannen unterstützt werden.

Durch die Sumpfpumpen k wird dann die Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion zu dem Lagertank 5 von ^5-^20 1 (12.000 US-gal.) gefördert, welcher in ein "sauberes" Abteil 6 von 15.1UO 1 und ein "schmutziges" Abteil ¹J von 30.280 unterteilt ist. Aus dem Sumpf kommt das Kühlmittel zu-

w erst zu dem schmutzigen Abteil 7· Von hier wird es durch Filter 8, der vorteilhaft mit einer Filterhilfe, beispielsweise mit Diatomeenerde überzogen ist; gepumpt und zu der "sauberen" Seite des Lagertankes 6 geführt. Das Filter hat eine Kapazität von 5.680 1 je Minute, eine Geschwindigkeit, die größer ist als der normale Bedarf des Walzwerkes. Deshalb erfolgt, da die sauberen und schmutzigen Abteile des Lagertankes miteinander in Verbindung stehen, normalerweise die Strömung von der saube-

^ ren zu der schmutzigen Seite. Während gelegentlicher Zeiträume, beispielsweise wenn das Diatomeenerdefilter 8 zurückgewaschen wird, kann eine Umkehrströmung stattfinden, d.h. von der schmutzigen Seite zu der sauberen Seite. Des-

halb ist ein grobes Sekundärstauchfilter 9 in dem System vorhanden, um Teilchen zu entfernen, die groß genug sind, die Sprühdüsen zu verstopfen. Von der sauberen Seite des Tankes fließt das Kühlmittel durch das Sekundärfilter 9 auf seinem Weg zu dem Walzwerk. Dadurch wird erreicht, daß

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irgendwelche groben Verunreinigungen zusammen mi-t dem Kühlmittel geführt werden und die Sprühdüsen (nicht gezeigt) -während solcher zeitweiliger Zeiträume, venn das Diatomeenerdefilter nicht verwendet wird, verstopfen.

Das Diatomeenerdefilter ist vorteilhaft ein röhrenartiges Filter und enthält z.B. 750 Rohre aus gewebtem Metalldrahtmaterial. Jedes Rohr hat einen Durchmesser von 2,5^· cm und eine Länge von 91»^ cm. Der Drahtdurchmesser beträgt 0,028 cm, die Masehenöffnungen maximal 0,015 x 0,020 cm und die Durchschnittsöffnung beträgt 0,010 χ 0,015 cm.

Zu Beginn eines Filterlaufes nach dem Rückwaschen werden die Filterrohre mit einer Filterhilfe wie s.B. Gelite 5I+5-Diatomeenerde, die eine Teilchengröße von 5 Tbis 7^-5 Mikron hat, überzogen. Diese Filterhilfe bildet einen Filterkuchen auf jedem Rohr, welcher gröbere Feststoffe als 1 Mikron Durchmesser zurückhält. Der Vorüberzug wird an der Saugseite der Filterpumpe 10 aus einem Tank 11 von 568 1 Inhalt, der U5_S3 kg Filterhilfe und als Rest Wasser enthält, eingebracht. Eine Hälfte des Inhalts dieses Tankes wird zum Vorüberziehen des Filters verwendet, so daß 22,7 kg der Celite 5U5-Filterhilfe den anfänglichen Filterkuchen bilden. Die Porosität des Kuchens wird dann während des Gebrauches des Filterlaufes durch periodisch geregelte Zugaben von Filterhilfe geregelt, wie es allgemein Praxis

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beim Gebrauch derartiger Filter ist. Diese Zugaben erfolgen aus dem Beschickung«tank 12 von 1135 1, welcher 22,7 kg Filterhilfe und als Best Wasser enthält. Normalerweise wird die Zufuhrbeschickung während etwa 3 Minuten in jeder Stunde abgemessen, und zwar in einer Geschwindigkeit, die etwa 22,7 kg Filterhilfe während eines Zeitraumes von insgesamt 2k Stunden entspricht. Außer dem L· ursprünglichen Vorüberzug von 22,7 kg kann dieses Filter eine zusätzliche Menge von 90,6 kg Beschickung aufnehmen. Somit ist unter normalen Arbeitsbedingungen ein etwa 5-tägiger .Filterbetrieb zwischen den Rückwaschungen erreichbar. Wenn nicht übliche Bedingungen auftreten, beispielsweise übermäßiges Aussickern von Mitläuferölen in das System oder größere Schmutzbelastung beim.Walzen bestimmter Legierungen, fet an ej.^e größere Geschwindigkeit /der FiIterhilfszufuhr angewandt werden, um einen übermäßigen Druckabfall entlang des Filters zu verhüten. Natürlich wird hierdurch der Zeitraum zwischen den Rückwaschungen verkürzt.

Der Rückwascharbeitsgang erfordert etwa 35 Minuten. Während des Rückwasehens wird das Kühlmittel von dem Filter in den Rückgewinnungslagertank 13 von 568Ό 1 freigegeben. Der Filterrückge^ianungskreislauf dauert etwa 7 Stunden und wird vorteilhafterweise durch Verwendung eines Tuch-

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filters o.dgl. (nicht gezeigt) bewirkt.

Die Zugaben zu dem Emulsionssystem werden an folgenden Stellen vorgenommen: Ersatz des Wasserverlustes aufgrund von Verdampfung und Ausschleppen wird direkt in die "schmutzige" Seite des Lagertankes (bis zu 26.500 1 je Tag) eingebracht. Hormalerweise wird entionisiertes Wasser vorzugsweise verwendet, um die Einführung von Magnesium und Calciumionen in das System auf einem Minimum zu halten. Gelegentlich wird gewöhnliches hartes Wasser verwendet, d.h., die Emulsion"wird ggf. mit etwas vorhandener Härte eingeregelt, um das Schäumen auf einem Miniraum zu halten und ein Härteanstieg kann auf diese Weise erreicht werden.

Lösliches Öl und Chelatbildungsmittel werden dem Sumpf zugegeben. Antischaumbiidungsmittel werden erforderlichenfalls in der Walzwerkpf ann,e 2 eingegeben*- .^

Proben zur analytischen Bestimmung werden nach dem abschließenden Filtern entnommen, bevor die Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion in das Walzwerk geht.

Di'e Zusammensetzung der Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion und ihre Regelung erfolgt auf folgende Weise:

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Die Ölphase der Emulsion besteht im allgemeinen aus h,5 bis 6 Gew.-% eines Leichtöles mit einer Saybolt-Sekunden-Viskosität bei 38°C von 100 bis 200, die in Wasser mit einem oder mehreren anionischen und/oder nichtionischen Emulgatoren wie vorstehend beschrieben emulgiert werden. Normalerweise wird destilliertes, entionisiertes oder weichgemachtes Wasser verwendet, um die Einschleppung von Magnesium- und Calciumionen zu vermeiden oder auf einem Minimum zu halten.Zu der erhaltenen Emulsion wird ein Zusatz einer wässrigen Lösung eines oder mehrerer alkalischer Chelatbildungsmittel gemacht. Die Menge dieses angewandten alkalischen Chelatbildungsmittels ist so, daß die Härte vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 100 bis 200 p.p.m. als CaCO- und der pH-Wert innerhalb eines Bereiches von 8 bis 10 eingestellt wird, um der Emulsion die gewünschten Eigenschaften von Stabilität und Gleiteigenschaft zu verleihen. Wenn die Härte wesentlich diesen Bereich übersteigt, beispielsweise größer als köO p.p.m. wird, erfolgt ein Brechen der Emulsion zu überschüssigem freiem Öl, was zu Walzschwierigkeiten und Filtratidnsproblemen führt. Falls die Härte vollständig fehlt, tritt übermäßige Schaumbildung auf. Weiterhin kann eine zu steife Emulsion für zufriedenstellende Walzeigenschaften dann erhaltem werden, Die Zmulsionstemperatur wird Vorzugs-

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weise im Bereich von U8 bis 5Ii⁰C (120° "bis 130⁰F) gehalten, wenn sie zunächst auf die Walzwerkwalzen gesprüht wird.

Die folgenden analytischen Regeluntersuchungen werden routinemäßig ausgeführt, um die gewünschten Eigenschaften der Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion aufrechtzuerhalten!

■.·.'■■■ ' - '"■ -'-Ζ.-' ■ : ■ . ... ^lösliches Öl. Dieser Wert gibt die Konzentration des Öles in der Emulsion an. Er wird bestimmt durch Aufbrechen der Probe der Emulsion mit Säure, Zentrifugieren und Abmessen der Qlschicht. Die Einstellung der Ölkonzentration auf den gewünschten Bereich erfolgt durch Zugabe von löslichem Ergänzungsöl oder entionisiertem Wasser.

2. $ freies Öl. Dieser Wert wird durch Zentrifugieren einer Probe der Emulsion und Bestimmung der Ölschicht ermittelt. Im allgemeinen darf -cur eine Spur sichtbar

. sein. Wenn das freie Öl eine Menge von 0,6% erreicht, lassen sich Störungen beim Walzen erwarten. Wenn ein Wert vor OjW erreicht wird, ist die Zugabe eines Ghelatbildungssalzes zur Steuerung des Problemes wirksam.

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3. Härte. Die Konzentration an Mägnesimmionen plus Calciumionen plus Aluminiumionen wird im Bereich von 25 "bis 1+00 p.p.m., als Calciumcaribonat_s geregelt. Die Zugabe des Chelatbiläungasalzes erfolgt, um eine Menge oberhalb dieses Bereiches zu ve meiden* Die Zugabe von hartem Ergänzungswassex ..kann angewandt werden, um. die Härte zu steigerr, sollte sie unterhalb des gewünschten Bereiches albfallen·

If. Filtrierzeit. Bei diesem Versuch wird die Zeit bestimmt, die 3,78 1 einer warmen Küalmittel-ßleit-

mittel-Emulsion durch ein Whatman Nr. SÖ-Filterpajsier. von doppelter Dicke von 7 cn Durchmesser wetter. Absaugen fließen. Der vertretbare Bereich beträgt 5 bis 8 Minuten. Höhere Werte zeigen eine * schlechte Funktion des Filters an, die zu übermäßigem Schmiitzaufbau führt,oder sie können einen niedrigen Cheliermittelsalzgehalt und/öder eine hohe Beilaufol&onzentration anzeigen.

5. pH-Wert. Die Kühlmittelprobe wird auf 1% 7erdünnt- und mit einem pH-Meßgerät untersucht. Der Regelbereich be- ■ trägt 8 bis 10 und vorzugsweise 8,5 "bis 9₃5₉ der vorteilhafterweise mit dem alkalischen Gheliermittelsalz aufrechterhalten wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Walzen von Aluminium und dessen Legierungen mit einem Gehalt von mindestens 70 %ew.-% Aluminium, wobei eine Öl-in-Wassefc-EmulsiGn, die einen anionischen oder nichtionischen Emulgator oder Mischungen hiervon enthält, als Gleitmittel und Kühlmittel verwendet, filtriert und zur Wiederverwendung im Kreislauf geführt wird, dadurch gekennze i chnet, daß der Härtewert der wässrigen Phase der Emulsion innerhalb des Bereiches von 25 bis UQO-p..p.m.', als CaCO , und der pH-Wert innerhalb des Bereiches von 8

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bis 10 gebaLten wird, so daß die Emulsion so stabilisiert wird, daß sie fortlaufend durch ein mechanisches Filter geht, in dem Staub, Schmutz, Metall- und Metalloxydteilchen zurückgehalten werden, und wobei die Öltröpfchen innerhalb eines filtrierbaren Bereiches gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Härtewert und der pH-Wert innerhalb der angegebenen Bereiche durch Zugabe eines wässrigen alkalischen Alkalipolycarboxylat«Chelatbildungsmittels gehalten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Chelatbildungsmittel als wässriges alkalisches Älkalisalz zugegeben wird.

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k. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Härtewert der wässrigen Phase innerhalb des Bereiches von 100 bis 200 p.p.m., als CaCO., und die -Ö'ltröpfchen innerhalb eines Bereiches der Durchschnittsteilchendurchmesser von 2 Mikron gehalten werden, wobei keine Teilchen größer als ty5 Mikrpn Durchmesser'vorliegen.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion periodisch auf Härte analysiert wird und wässriges alkalisches Chelatbildüngsmittel periodisch zu der Emulsion zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Härte- und pH-Werte zugegeben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß praktisch die gesamte Emulsion nach der Verwendung in einem Walzwerkkreislauf durch ein mechanisches Filter vor der Wiederverwendung filtriert wird, wobei das Filter Feststoffteilchen mit mehr als 1 Mikron Durchmesser zurückhält.

T. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Chelatbildüngsmittel Tetranatriumäthylendiamintetraessigsäure verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

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als Emulgator ein höheres Alkylbenzolsulfonat verwendet wird, - . '■...".-'■

9. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion nach jedem Walzwerkdurchgang durch eine mechanische Filtereinrichtung, die mit einem siliciumhaltigen Absorbiermittel überzogen ist, filtriert wird.

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