DE1594398B - Verfahren zum Walzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sieh auf das Heiß- und Kaltwalzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen unter Verwendung einer für längere Zeit stabilen Öl-in-Wasser-Emulsion. Die Emulsion soll auch die Eigenschaft haben, daß sie »Mitlauföl«, welches in die Emulsion eingeht, emulgiert und auf diese Weise unschädlich macht. Ferner sollen die Tröpfchen des emulgierten Öls in der Emulsion innerhalb eines gewünschten Teilchengrößenbereiches gehalten werden. Durch diesen gewünschten Teilchengrößenbereich erhält die Emulsion die gewünschten Gleitmitteleigenschaften, die erforderlich sind. Es läßt sich auf diese Weise auch ermöglichen, die Emulsion von Staub und Metallfeinteilen zu reinigen. Man führt sie durch ein Filter, welches mit einer Filterhilfe vorüberzogen ist, ohne daß eine vorzeitige Verstopfung eines derartigen Filters eintritt.

Die Bedeutung dieser Verbesserungen der bisher zum Walzen von Aluminium und dessen Legierungen mit mindestens 70 Gewichtsprozent Aluminium (nachfolgend ebenfalls als Aluminium bezeichnet) verwendeten Öl-in-Wasser-Emulsionen läßt sich am besten durch eine kurze Übersicht der bisher bei Verwendung derartiger Emulsionen auftretenden Probleme verstehen. Beim Walzen von Aluminium durch Stahlarbeitswalzen ist es üblich, eine flüssige Öl-in-Wasser-Emulsion zur Beflutung der Walzen und des Aluminium-Materials zu verwenden. Diese Flüssigkeit dient sowohl als Kühlmittel als auch als Gleitmittel. Durch das Kühlmittel wird das Feinverteilungsschema auf den Arbeitswalzen über die Temperatur und infolgedessen die Form der Walzen geregelt. 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 Reibungskräfte, (2) zur Begünstigung der Entwicklung der gewünschten Walzenüberzüge während 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 zu erzielen, ist es erforderlich, bestimmte wichtige Merkmale in die Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion einzuführen. Die Beibehaltung der genannten Eigenschaften während längerer Verwendungszeiträume stellt einen äußerst wichtigen Faktor in der Anwendung der Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion dar. Die Lebensdauer der Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion kann abgekürzt werden (a) durch Verlust der Stabilität der Emulsion, (b) durch Anhäufung von Teilchen aus Schmutz oder Metallfeinteilen und (c) durch zufälliges oder unvermeidliches Aussickern von Mitläuferöl, wie hydraulische Flüssigkeiten oder Lagerschmiermittel, in das Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsionssystem.

Typische Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsionen vom Typ Öl-in-Wasser, die zum Walzen von Aluminium verwendet wurden, bestanden im wesentlichen aus 3 bis 10 Gewichtsprozent eines leichten Kohlenwasserstoffes oder Mineralöles, beispielsweise eines mit einer Viskosität von etwa 100 bis 200 Saybolt-Sekunden bei 38⁰C, die in Wasser mit etwa 3 bis 15% (bezogen auf die Ölbasis) eines oder mehrerer anionischer und/oder nichtionischer Öl-in-Wasser-Emulgiermittel emulgiert worden sind.

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 herunter zu etwa 40 Saybolt-Sekunden, können verwendet werden. Geeignete anionische Öl-in-Wasser-Emulgatoren, die in zur Emulsion des leichten Öles ausreichenden Mengen angewandt wurden, sind höhere Alkylbenzolsulfonate. Der Ausdruck »höheres Alkyl« bedeutet Alkylgruppen ίο mit mindestens 8 Kohlenstoffatomen, beispielsweise C₁₂H₂₅C₆H₄SO₃Na, die fettartigen Alkylsulfonate, beispielsweise CH₃(CHa)₁₀CH₂OSO₃Na, die sulfonierten Fettsäureamide, beispielsweise

C₁₇H₃₃CON(CH₃)C₂H₄SO₃Na,

und die Alkalisalze von sulfonierten Fettsäuren. Die entsprechenden anderen Alkalisalze und Triäthanolaminseifen sind hierzu äquivalent.
Geeignete nichtionische Öl-in-Wasser-Emulgatoren

sind: die nichtionischen Äther, beispielsweise diejenigen, die sich von Alkylphenolen und Äthylenoxyd ableiten, z. B. C₈H₁₇C₆H₄OC₂H₄(OC₂H₄)IOH, wobei χ eine Zahl von 9 bis 14 oder darüber darstellt, die primären Alkohol-Äthylenoxyd-Addukte und die sekun-

dären Alkohol-Äthylenoxyd-Addukte. Die Emulgatoren werden im allgemeinen in Mengen zwischen etwa 3 und etwa 15 Gewichtsprozent, auf der Basis der Ölzusammensetzung, verwendet und sind im Handel als »Brei-Emulsion« oder »Brei-Öl« bekannt, d. h. als disperse Phasenbasis. Sie sind z. B. in der USA.-Patentschrift 3 124 531 beschrieben.

Wenn man die vorstehend beschriebenen Öl-inWasser-Emulsionen benutzt, arbeiten sie zunächst sowohl als Kühlmittel als auch als Gleitmittel sehr gut.

Nach 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. Mitlauföl kommt in die Emulsion aus der Walzeinrichtung. Durch

Abtrennung des freien Öles aus der Emulsion wird die Gleiteigenschaft der Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion geändert. Dies führt zu Störungen wie Versagen der Walze zum Greifen, d. h. Annahme des den Walzen zugeführten Metalls. Dadurch kann das Walzen über-

haupt ausbleiben. Der Überschuß aus freiem Öl kann sich auch auf dem gewalzten Metall niederschlagen und zu schwierigen Fleckenproblemen später beim Bearbeiten führen. Ähnliche schädliche Einflüsse ergeben sich auch beim Einsickern von Mitlauföl in das System.

Bisher hatten die Bemühungen zur Behebung der kurzen Lebensdauer der Gleitmittel-Kühlmittel-Emulsion nur sehr begrenzten Erfolg. Durch das Ansammeln von Verunreinigungen in der Emulsion tritt eine Neigung zur Begünstigung des Brechens der Emulsion ein. Besonders schädlich für die Emulsionsstabilität ist die Entwicklung einer übermäßigen 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. Ansammlung dieses Elementes in der Gleitmittel-Kühlmittel-Emulsion zu verhindern, wenn derartige Legierungen gewalzt werden.

Bis zum Zeitpunkt der vorliegenden Erfindung waren zufriedenstellende Verfahren zur Entfernung von Staub oder Schmutz aus Öl-in-Wasser-Emulsionen, die zum Walzen von Aluminium verwendet wurden, nicht ent-

wickelt. Zur Entfernung von sehr feinteiligen Metallfeinstoffen und Metalloxydfeinstoffen ist ein sehr feines Filtriermedium erforderlich. Es war nicht möglich, die bisherigen Öl-in-Wasser-Emulsionen durch genügend feine Filtriermedien zu führen, um den Zweck der Staubentfernung zu erfüllen, ohne daß eine rasche Verstopfung der Filter eintrat. Freies Öl oder emulgierte Ölteilchen von übermäßiger Größe verstopften das Filter rasch und machten es zur Verwendung zur Entfernung kleiner Schmutzteilchen unbrauchbar.

Deshalb war es bisher für die erfolgreiche Verwendung von Öl-in-Wasser-Emulsionen häufig erforderlich, die verwendete Emulsion, die übermäßig freies Öl und/oder Verunreinigungen enthielt, zu verwerfen und sie durch eine frische Emulsion zu ersetzen. Auch war es Praxis, kontinuierlich oder von Fall zu Fall Ansammlungen an freiem Öl von der Oberfläche der Emulsion abzurahmen und frisches lösliches Öl zuzusetzen. Da bei einer typischen Walzeinrichtung 3785 bis 18 9251 je Minute an Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion über die Walzen aus einem System mit einem Inhalt von 75700 bis 946 0001 zirkulieren, die auf Grund 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 Aluminiumlegierungen hingen von der Anwesenheit oder Entwicklung übermäßiger Härte in der Emulsion ab. Die Härte war bisher nicht regelbar. Sowohl die Calcium- als auch die Magnesiumhärte kann aus dem zur Herstellung der Emulsion verwendeten Wasser herstammen. Da weiterhin große Mengen Ergänzungswasser kontinuierlich 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 andere Quelle für Magnesium- und Aluminiumhärte besteht in den metallischen und Metalloxyd-Feinstoffen, die von der Oberfläche des magnesiumhaltigen 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.

Es wurde nun entsprechend der Erfindung festgestellt, daß die Zugabe eines alkalischen Alkalisalzes eines Chelatbildungsmittels in einer zur Chelatbildung für die Gesamtheit des in einer derartigen Emulsion vorliegenden ionischen Calciums, Magnesiums und Aluminiums nicht ausreichenden Menge, so daß mindestens 25 ppm Härte als Calciumcarbonat verbleiben, und die Beibehaltung einer geregelten Höhe des alkalischen Chelatbildungsmittels auf einen Härtewert von 25 bis 400 ppm, berechnet als Calciumcarbonat, und eines pH-Bereiches von 8 bis 10 wirksam eine übermäßige Ölabscheidung aus der Emulsion verhindert.

Folgende weitere wichtige Wirkungen werden noch erzielt: a) Leichte Mitlauföle, die in das System einsickern, werden wirksam emulgiert, und b) die Emulsion wird stabilisiert, so daß sie durch ein mit einer Filterhilfe vorüberzogenes 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 vorzeitig Filterverstopfungsprobleme auftreten. Der Teilchendurchmesser der emulgierten Öltröpfchen ist eine Funktion sowohl des pH-Wertes als auch der Konzentrationen an alkalischem Chelatbildungssalz.

ίο Die bei der praktischen Ausbildung der Erfindung wertvollen Alkalisalze von Chelatbildungsmitteln sind solche, deren wäßrige Lösungen einen pH-Wert oberhalb 7 besitzen oder die darauf eingestellt wurden oder die alkalischen Systemen verwendet werden, d. h.

Salze von Alkylenpolyaminpolyessigsäuren, beispielsweise von Äthylendiamintetraessigsäure, und von ihren bekannten Homologen und Analogen, z. B. N-Hydroxyäthyläthylendiamintriessigsäure, Diäthylentriaminpentaessigsäure, Nitrilotriessigsäure, N-2-Hydroxyäthyliminodiessigsäure, Zitronensäure, Mischungen davon und deren Äquivalente; derartige Alkalisalze werden nachfolgend allgemein als Chelatbildungsmittel und spezifischer als Polycarboxylatchelatbildungsmittel bezeichnet.

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 400 ppm als CaCO₃ bevorzugt. Falls die Schaumbildung nur ein geringes oder kein Problem darstellt, kann ein Härteniveau unterhalb 100 ppm und bis herab zu 25 ppm angewandt werden. Sämtliche Chelatbildungssalze werden in alkalischen Systemen bei einem pH-Wert von etwa 8 bis 10 verwendet. Dieser ist günstig, um optimale Ergebnisse beim Walzen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen zu erhalten.
In der Praxis wird folgendermaßen gearbeitet: Eine wäßrige Lösung eines Chelatbildungsmittels, beispielsweise das Tetranatriumsalz der Äthylendiamintetraessigsäure, wird der Emulsion (Na₄EDTA) periodisch zur Verminderung des Härtewertes auf den gewünschten Bereich zugegeben, wenn die Analyse zeigt, daß die Härte der wäßrigen Phase 400 ppm als CaCO₃ erreicht, und vorzugsweise, wenn die Härte 200 ppm als CaCO₃ erreicht. Die wäßrige Lösung eines Chelatbildungsmittels kann aber auch kontinuierlich — beispielsweise mechanisch — zugegeben werden, um den Härtewert innerhalb des Bereiches von 25 bis 400 ppm als CaCO₃ zu halten, beispielsweise durch mechanische Meßeinrichtungen und Chelatbildungsmittel-Zufuhreinrichtungen. Da der 'Härtewert üblicherweise die obere Grenze von 400 ppm 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 Öl-in-Wasser-Emulsion zugegebenen Ergänzungswassers eine Gleitmittelemulsionsprobe zu analysieren und dann eine ausreichende Menge eines wäßrigen Chelatbildungsmittels zuzusetzen, um den Härtewert auf den gewünschten Punkt zu bringen, am vorteilhaftesten auf etwa 25 ppm als CaCO₃.

Es wurde gefunden, daß, wenn der Härtewert innerhalb des angegebenen Bereiches gehalten wird, das emulgierte Öl durch ein automatisches Feinstofffilter geht, so daß angesammelter Schmutz, Metall-

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und Metalloxydfeinstoffe daraus entfernt werden kön- Während des Walzarbeitsganges wird eine Strönen, ohne daß das Filter verstopft. Im allgemeinen mung der vorstehend beschriebenen Kühlmittelwird ein Durchschnittsteilchendurchmesser der Öl- Gleitmittel-Emulsion auf die Arbeitswalzen durch ein tröpfchen von etwa 1 bis 2 Mikron aufrechterhalten, System von Sprühdüsen (nicht gezeigt) aufgebracht, indem die Härte der wäßrigen Phase der Emulsion 5 Es ist möglich, die Verteilung des Kühlmittels über innerhalb des Bereiches von 100 bis 200 ppm als CaCO₃ die Breite der Walzen durch Einstellung der Strömung und der pH-Wert innerhalb des Bereiches von 8 durch die verschiedenen vorhandenen Düsen zu varibis 10 eingeregelt wird. ieren. Auf diese Weise kann man eine Regelung über

Nach einem bevorzugten Ausführungsverfahren das Ausmaß der Kühlung der Arbeitswalzen von ihren

dieses Reinigungsverfahrens werden aus Nonel-Draht io Mittelteilen bis zu ihren Kanten ausüben und dadurch

gewebte zylindrische Filterrohre verwendet, die vor- die Form, d. h. hinsichtlich des Grades der Konka-

teilhafterweise 91,4 cm Länge und 2,54 cm Durch- vität oder Konvexität, beeinflussen, welche wiederum

messer haben. Als Filterhilfe befindet sich darauf ein die Flachheit des Produktes beeinflußt,

siliciumdioxydhaltiges Absorptionsmittel, wie Diato- Es sind auch Einrichtungen vorhanden, um einen

meenerde oder entsprechende andere Stoffe. Bis zur 15 Strom der Kühlmittelemulsion auf das Produkt selbst

vorliegenden Erfindung wurde bei einigen üblichen (nicht gezeigt) zu richten, wenn es die Walzen verläßt

Walzanlageneinrichtungen ohne Erfolg versucht, ein und bevor es in die Wickeleinrichtung (nicht gezeigt)

derartiges Filter für Öl-in-Wasser-Emulsionen beim eintritt. Dadurch wird es ermöglicht, eine Regelung

Walzen von Aluminium zu verwenden, jedoch ver- über die Temperatur, bei der das Metall gewickelt

stopften große Öltröpfchen und freies Öl in den ver- 20 wird, auszuüben, und dies kann zur Verhütung von

schmutzten Öl-in-Wasser-Emulsionen die Filter- Oberflächenschäden bei dem gewickelten Produkt

elemente, wodurch diese rasch betriebsunfähig wurden. sehr wichtig sein.

In Abhängigkeit von der relativen Sauberkeit der Wenn die Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion die Ar-Emulsion kann diese insgesamt nach jedem Durchgang beitswalzen verläßt, läuft es kaskadenartig über das durch die Walzeinrichtung filtriert werden, oder es 25 gewalzte Metall, das verarbeitet wird. Sie wird sorgkann ein wesentlicher Anteil hiervon nach jedem fältig von diesem Produkt durch Luftdüsen (nicht Durchgang durch die Walzeinrichtung filtriert werden. gezeigt) entfernt, welche sie abblasen, bevor das Produkt Auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde gewickelt oder andererseits, bevor es geschnitten und es möglich, Öl-in-Wasser-Emulsionen zum Walzen gestapelt wird. Eine sorgfältige Entfernung ist wichtig, von Aluminium während eines Zeitraumes von 5 Mo- 30 da hinterbliebenes Kühlmittel auf dem Produkt eine naten und länger zu verwenden. Die Emulsion behielt Fleckenbildung auf dessen Oberfläche ergeben kann, dauernd die gewünschten Gleiteigenschaften, die sie als Auf Grund der Schwerkraft läuft das Kühlmittel frische Emulsion besaß, bei. Im Vergleich hierzu wird dann in die Mühlenpfanne 2, einen Behälter von bei der bisherigen industriellen Praxis beim Walzen 18 925 1 unterhalb des Walzwerkes und danach in den von Aluminium mit Öl-in-Wasser-Emulsion eine rasche 35 Sumpf 3 von 15 1401. Diese beiden Behälter dienen Verschlechterung der Sauberkeit und der Gleiteigen- hauptsächlich als Sammelstellen für das Kühlmittel, schäften der Emulsion festgestellt. Deshalb muß die doch besteht eine wichtige Sekundärfunktion in der Emulsion in weniger als 3 bis 6 Wochen verworfen Schaumlagerung. Der auf dem Walzwerk erzeugte werden. Wenn man in Betracht zieht, daß eine typi- Schaum, insbesondere beim Sprüh-Abschreck-Arbeitssche große 305-cm-Umkehrwalzeinrichtung eine Kapa- 40 gang, benötigt Zeit zum Niederbrechen. Diese Behälzität von etwa 378 000 1 einer derartigen Öl-in-Wasser- ter ergeben die Lagerungskapazität, um diesen Zeit-Emulsion und eine typische 4-ständige Tandem-Walz- raum einzuhalten. Das Schaumniederbrechen kann einrichtung eine Kapazität von 851 0001 einer der- durch Zugabe geeigneter Antischaummittel zu dem artigen Emulsion besitzt, werden die wesentlichen Inhalt der Walzwerkpfannen unterstützt werden.
Einsparungen und Vereinfachungen, die durch die 45 Durch die Sumpfpumpen 4 wird dann die Kühlpraktische Ausführung der Erfindung erreicht werden, mittel-Gleitmittel-Emulsion zu dem Lagertank 5 von sehr offensichtlich. · 45 4201 gefördert, welcher in ein »sauberes« Abteil 6

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung. von 15 140 1 und ein »schmutziges« Abteil 7 von

. 30 2801 unterteilt ist. Aus dem Sumpf kommt das

^{B e} * ^{s p} * ^{e l} 50 Kühlmittel zuerst zu dem schmutzigen Abteil 7. Von

Dieses Beispiel wird in Verbindung mit dem Fließ- liier wird es durch Filter 8, das vorteilhaft mit einer schema für ein Emulsionssystem von 68 200 1 beschrie- Filterhilfe, beispielsweise mit Diatomeenerde, Überben, wobei das Fließschema der Kühlmittel-Gleit- zogen ist, gepumpt und zu der »sauberen« Seite des mittel-Emulsion von den Anlagewalzen einer Walz- Lagertankes 6 geführt. Das Filter hat eine Kapazität mühle durch die Konditioniereinrichtung und zurück 55 von 5680 1 je Minute, eine Geschwindigkeit, die größer zu den Walzen in einer üblichen Aluminiumwalz- ist als der normale Bedarf des Walzwerkes. Deshalb einrichtung gezeigt ist. Nach der Zeichnung bedeutet 1 erfolgt, da die sauberen und schmutzigen Abteile des ein 2,14 m breites Umkehrquartoblechwalzwerk. Bei Lagertankes miteinander in Verbindung stehen, nordessen Betrieb wird eine Bramme von 2270 kg eines malerweise die Strömung von der sauberen zu der Aluminiumrohlings (nicht gezeigt) von einer anfäng- 60 schmutzigen Seite. Während gelegentlicher Zeiträume, liehen Dicke von etwa 45,7 cm auf verschiedene End- beispielsweise wenn das Diatomeenerdefilter 8 zurückstärken bis herab zu etwa 0,64 cm gewalzt. Es können gewaschen wird, kann eine Umkehrströmung stattsowohl schneckenförmig aufgerollte Blechprodukte finden, d. h. von der schmutzigen Seite zu der sauberen oder flache Bleche oder Platten hergestellt werden. Seite. Deshalb ist ein grobes Sekundärstauchfilter 9 Das Produkt dieses Walzwerkes muß entweder als 65 in dem System vorhanden, um Teilchen zu entfernen, Endprodukt oder als Walzmasse zur weiteren Ver- die groß genug sind, die Sprühdüsen zu verstopfen, arbeitung in anderen Walzwerken vor der Verwendung Von der sauberen Seite des Tankes fließt das Kühlgeeignet sein. mittel durch das Sekundärrilter 9 auf seinem Weg zu

dem Walzwerk. Dadurch wird erreicht, daß irgendwelche groben Verunreinigungen zusammen mit dem Kühlmittel geführt werden und die Sprühdüsen (nicht gezeigt) während dieser Zeiträume, wenn 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 2,54 cm und eine Länge von 91,4 cm. Der Drahtdurchmesser beträgt 0,028 cm, die Maschenöffnungen maximal 0,015 · 0,020 cm, und die Durchschnittsöffnung beträgt 0,010 · 0,015 cm.

Zu Beginn eines Filterlaufes nach dem Rückwaschen werden die Filterrohre mit einer Filterhüfe wie z. B. Celite-545-Diatomeenerde, die eine Teilchengröße von 5 bis 745 Mikron hat, überzogen. Diese Filterhüfe 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 45,3 kg Filterhüfe 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-545-Filterhilfe den anfänglichen Filterkuchen bilden. Die Porosität des Kuchens wird dann während des Gebrauches des Füterlaufes durch periodisch geregelte Zugaben von Filterhilfe geregelt, wie es allgemein Praxis beim Gebrauch derartiger Filter ist. Diese Zugaben erfolgen aus dem Beschichtungstank 12 von 1145 1, welcher 22,7 kg Filterhilfe und als Rest 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 24 Stunden entspricht. Außer dem 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 5tägiger 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, kann eine größere Geschwindigkeit der Filterhilfszufuhr 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 Rückwaschens wird das Kühlmittel von dem Filter in den Rückgewinnungslagertank 13 von 56801 freigegeben. Der Filterrückgewinnungskreislauf dauert etwa 7 Stunden und wird vorteilhafterweise durch Verwendung eines Tuchfilters od. dgl. (nicht gezeigt) bewirkt.

Die Zugaben zu dem Emulsionssystem werden an folgenden Stellen vorgenommen: Ersatz des Wasserverlustes auf Grund von Verdampfung und Ausschleppen wird direkt in die »schmutzige« Seite des Lagertanks (bis zu 26 500 1 je Tag) eingebracht. Normalerweise 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 gegebenenfalls mit etwas vorhandener Härte eingeregelt, um das Schäumen auf einem Minimum zu halten. Es kann auf diese Weise ein Härteanstieg erreicht werden.

Lösliches Öl und Chelatbildungsmittel werden dem Sumpf 3 zugegeben. Antischaumbildungsmittel werden erforderlichenfalls in der Walzwerkpfanne 2 eingegeben.

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

Die Zubereitung der Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion und ihre Regelung erfolgt wie nachstehend beschrieben :

Die Ölphase der Emulsion besteht im allgemeinen aus 4,5 bis 6 Gewichtsprozent 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 gebracht. Die Menge dieses angewandten alkalischen Chelatbildungsmittels ist so groß, daß die Härte vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 100 bis 200 ppm als CaCO₃ 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 400 ppm wird, erfolgt ein Brechen der Emulsion zu überschüssigem freiem Öl, was zu Walzschwierigkeiten und Filtrationsproblemen führt. Falls die Härte vollständig fehlt, tritt übermäßige Schaumbildung auf. Weiterhin kann für die Erzielung zufriedenstellender Walzeigenschaften die Emulsion zu steif sein. Die Emulsionstemperatur wird vorzugsweise im Bereich von 48 bis 54⁰C gehalten, wenn sie zunächst auf die Walzwerkwalzen gesprüht wird.

Die folgenden analytischen Regeluntersuchungen werden zum Zwecke der Aufrechterhaltung der gewünschten Eigenschaften der Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion routinemäßig ausgeführt:
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1. Es wird der Prozentgehalt lösliches Öl ermittelt und einreguliert. Der erhaltene 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 Ölschicht. Die Einstellung der Ölkonzentration auf den gewünschten Bereich erfolgt durch Zugabe von löslichem Ergänzungsöl oder entionisiertem Wasser.

2. Es wird der Prozentgehalt freies Öl ermittelt und einreguliert. Der erhaltene Wert wird durch Zentrifugieren einer Probe der Emulsion und Bestimmung der Ölschicht ermittelt. Im allgemeinen darf nur eine Spur sichtbar sein. Wenn das freie Öl eine Menge von 0,6 °/₀ erreicht, lassen sich Störungen beim Walzen erwarten. Wenn ein Wert von 0,4 % erreicht wird, ist die Zugabe eines Chelatbildungssalzes zur Steuerung der Ölkonzentration wirksam.

3. Die Bestimmung der Härte sowie die Einstellung der Konzentration an Magnesiumionen plus Calciumionen plus Aluminiumionen wird im

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Bereich von 25 bis 400 ppm, als Calciumcarbonate geregelt. Die Zugabe des Chelatbildungssalzes erfolgt, um ein Anwachsen der Konzentration der genannten Ionen auf einen Wert oberhalb des angegebenen Bereiches zu vermeiden. Die Zugäbe von hartem Ergänzungswasser kann angewandt werden, um die Härte zu steigern, falls sie auf einen Wert unterhalb des gewünschten Bereiches abfallen sollte.

4. Es wird die Filtrierzeit bestimmt. Bei diesem Versuch wird die Zeit gemessen, die benötigt wird für das Hindurchfließen unter Absaugen von 3,78 1 einer warmen Kühlmittel-Gleitmittel-Emulsion durch ein Whatman-Nr.-30-Filterpapier von doppelter Dicke von 7 cm Durchmesser. Der vertretbare Bereich beträgt 5 bis 8 Minuten. Höhere Werte zeigen eine schlechte Funktion des Filters an, die zu übermäßigem Schmutzaufbau führt, oder sie können einen niedrigen Chelatbildungsmittelgehalt und/oder eine hohe Beilaufölkonzentration anzeigen.

5. Ermittlung und Regulierung des pH-Wertes. Die Kühlmittelprobe wird auf 1 % verdünnt und mit einem pH-Meßgerät untersucht. Der Regelbereich beträgt 8 bis 10 und vorzugsweise 8,5 bis 9,5. Er wird vorteilhafterweise mit dem alkalischen Chelatbildungsmittel aufrechterhalten.

Claims (4)

Patentansprüche: 30

1. Verfahren zum Walzen von Aluminium und Alurniniumlegierungen mit einem Gehalt von mindestens 70 Gewichtsprozent Aluminium unter Verwendung einer als Gleit- und Kühlmittel fungierenden, einen anionischen oder nichtionischen Emulgator oder Mischungen hiervon enthaltenden Öl-in-Wasser-Emulsion, die zur Wiederverwendung im Kreislauf geführt wird, wobei Staub, Schmutz, Metall- und Metalloxydteilchen durch Filtration abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine gegebenenfalls ein höheres Alkylbenzolsulfonat als Emulgator enthaltende Öl-in-Wasser-Emulsion verwendet wird, deren Öltröpfchengröße sich in einem für die FiI-trierbarkeit der Emulsion geeigneten Bereich befindet und deren wäßrige Phase zur Stabilisierung der Emulsion zum Zwecke ihrer kontinuierlichen Hindurchführung durch ein mechanisches, gegebenenfalls mit einem siliciumhaltigen Absorptionsmittel überzogenes Filter auf einem Härtewert von 25 bis 400 ppm CaCO₃ und einem pH-Wert von 8 bis 10 durch gesteuerte Hinzugabe einer wäßrigen Lösung eines alkalischen Alkalipolycarboxylat-Chelatbildungsmittels gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öl-in-Wasser-Emulsion, deren Öltröpfchengröße auf einen Teilchendurchmesser von durchschnittlich2Mikron, abervonnicht größer als 5 Mikron pro Teilchen gehalten wird sowie deren wäßrige Phase einen Härtegrad von 100 bis

200 ppm als CaCO₃ aufweist, verwendet wird. C \

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öl-in-Wasser-Emulsion verwendet wird, die periodisch auf Härte analysiert wird und der eine wäßrige Lösung von alkalischem Chelatbildungsmittel periodisch zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Härtewerte und der pH-Werte zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öl-in-Wasser-Emulsion verwendet wird, deren wäßrige Phase zur Stabilisierung der Emulsion zum Zwecke ihrer kontinuierlichen Hindurchführung durch ein mechanisches Filter auf einem Härtewert von 25 bis 400 ppm CaCO₃ und einem pH-Wert von 8 bis 10 durch Hinzugabe einer wäßrigen Lösung eines Tetranatriumsalzes der Äthylendiamintetraessigsäure gehalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen