DE1594532A1 - Fettoel- und mineraloelfreies,aus einem waessrigen thixotropen System bestehendes Schmier- und Trennmittel - Google Patents

Description

• Fettöl- und mineralölfreies, aus einem wässrigen thixotrope-n System bestehendes Schmier- und - Trennmittel' Bei der Verformung von Eisen und Stahl zu Rohren und Profilen benützt-man-auf sogenannten Konti-Anlagen für die Herstellung von Rohren bevorzugt aus rostfreiem Stahl bestehende Dornstangen: Diese werden in die rotwarmen Hülsen hineingestoßen, auf ihre Oberfläche wird dann der Mantel der Rohre abgewalzt. Da bei, diesem Walzvorgang die Temperatur im Innern der Hülse noch weiter ansteigt, treten häufig Verschweißungen des Rohres mit der Dornstange@auf, die Betriebsstörungen und kostspielige Reparaturarbeiten zur Folge haben. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten werden Schmier- und Trennmittel auf die Dornstangen aufgebracht. Auch.beim Verwalzen zu Profilen hat man sich seit langem bemüht, wirksame Schmier- und Trennmittel zu schaffen, durch die die Lebensdauer der teuren Kaliberwalzen unter Herabsetzung des Verschleißes verlängert wird. Die Zahl der für diesen Zweck bekannt gewordenen Substanzen ist sehr hoch. Sie umfaßt den Einsatz von rein anorganischen Salzen (Vgl, britische Patentschrift 962 301) oder Gläsern (vgl. russische Patentschrift 145 1g0). Es ist auch bekannt, für diesen Zweck Seifen in wässrigen oder öligen Systemen zu verwenden (vgl. DAS 1 125 57y). Weitere Vorschläge betreffen Emulsionen, insbesondere fettöl- oder mineralölhaltige Suspensionen von Graphit-(vgl. E.A. Smith, "Metal Ind.", 101 (1962), Nr.@8,.5. 149 - 150), sowie die Verwendung von Steinkohlenteeren. Gewisse Erfolge für den Walzprozeß wurden beispielsweise mit Gemischen von Pflanzenölen oder Mineral-Altölen mit Graphit erzielt. Es stellte sich aber heraus, daß,beim Walzvorgang der Ölanteil, bedingt durch den auftretenden -Sauerstoffmangel, zu einer schwarzen, viel Ruß enthaltenden Rauchwolke verbrennt, wodurch die Walzenbedienung stärk belästigt, die Werkhallen.verschmutzt und bei der Abführung der Rauchwolken in die:huft auch eine Luftverschmutzung herbeigeführt wird; Die bei dieser unvollständigen Verbrennung entstehenden Spaltprodukte belästigen gleichfalls das Bedienungspersonal, insbesondere sind die bei Verwendung von Steinkohlenteerprodukten entstehenden Stoffe gesundheitsschädlich. Es bestand-daher schön seit längerer Zeit die Aufgabe, ein Schmier- und Trennmittel zu schaffen, das die Durchführung des Walzvorganges in mindestens der gleichen Weise verbessert wie ein Gemisch von-IVTineralöl und Graphit, wobei jedoch das neue Produkt im Gegensatz zu dieser Mischung vom Kühlwasser nicht fortgespült wird. Außerdem-soll die neue: Substanz bei der unvollständigen Verbrennung .möglichst keine Rußentwicklung zeigen kund die Gesundheit der-Bedienungsmannschaft nicht gefährden. Durch die Erfindung wird ein fattöl--und mineralölfrees, aus einem wässrigen-, thixotropen System bestehendes Schmier- und Trennmittel-geliefert, das bei der VerwalzUng: von eisernen Rohren und Profilen eine einwandfreie Trennung dieser Produkte von den benutzten Dornen und Kalibern ermöglicht. Das Schmier- und Trennmittel der Erfindung besteht aus einer wässrigen, auftrocknenden Leimaufquellung, in der feste, feinvermahlbare, hochmolekulare IKohlenstoffverbindungen, insbesondere feingemahlene Asphalte oder Rückstandspeche sowie Grenzschmiermittel derart dispe.rgiert sind, daß sie sich nicht absetzen. Die neuen Schmier- und Trennmittel I müssen vor dem Verwalzen des Vierkstückes auf die 90 bis 1400 warmen Dornstangen aufgebracht oder während des Verwalzens zu Profilen zwischen das Kaliber und das heiße Werkstück gespritzt werden, um den gestellten Forderungen gerecht zu werden. Beim Aufbringen der erfindungsgemäßen Trenn- und Schmiermittel auf die warmen Dornstangen-verdampft der Wasseranteil nner-,halb weniger Sekunden und es verbleibt auf der Oberfläche des Ziehdorne ein dunkelbrauner Film, der von Wasser nicht abgespült wird. Selbst nach dem Ausziehen des Dorne aus dem fertigen Rohr und dessen Abkühlung in Wasser ist auf diesem noch ein Teil des Filmes festzustellen. Er kann nach 'Aufbringen neuer Schmier- und Trennmittelmengen sofort in den nächsten'Arbetegang zurückkehren.
• Während des nur Sekunden dauernden Walzvorganges entsteht nur eine grauweiße, in der Hauptsache aus Vhsserdampf bestehende Wolke, die volumenmäßig nur etwa ein Fünftel so groß ist wie die bei Verwendung der bekannten Ö1-Graphit-Mischungen in stark rußhaltiger Form entstehende Wolke. Es hat eich bewährt, das Schmier- und Trennmittel'der Erfindung bei der Profilwalzung mit Preßluft in den Spalt zwischen Kaliber und Werkstück zu spritzen, wobei ähnlich wie beim Rohrwalzen nur eine Dampf= und Rauchwolke von geringem Volumen entsteht, Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die wässrige thixotrope Leimaufquellung aus 1 - 3 Gew.-, vorzugsweise 2 %, Methylcellulose in 99 - 97, vorzugsweise 98 g6, Wasser.
• Nach einer weiteren Ausführungsform der ,Erfindung ist das Grenzschmiermittel ein natürlicher Graphit mit einem . Rein-Graphitgehalt von 50 bis 85'%* Als hochmolekulare Kohlenstoffverbindung hat sieh auch feingemahlener Naturasphalt sehr bewährt.
• Nach einer weiteren Ausführungsformaler Erfindung liegt-die Teilchengröße der in der leimaufquellung in Suspension befind= liehen Feststoffe unter 1 mm.
• b Die Herstellung der :Schmier- und Trennmittel der Erfindung ist einfach. Man vermischt zunächst die wäs$rige leimaufquelm lung,bei Raumtemperatur unter innigem Rühren mit dem Grenzschmiermittel und setzt erst nach vollständiger Suspension des Grenzschmiermittels die (einvermahlene, hochmolekulare Kohlenstoffverbndung zu. Wird die angegebene Reihenfolge der Zugabe der einzelnen Stoffe nicht eingehalten, so kann keine Benetzung der Kohlenstoffverbindung durch die wässrige Leimaufquellung erzielt werden.
• Besonders zweckmäßig ist es, 70 Gew.=Teile einer 2 y.-igen Zeimaufquellung, 15 bis 25 Teile Graphit und nach vollständiger Suspension des Graphits unter Rühren 5 bis 15 Teile feingemahlenen Asphalts oder feingemahlenen Pechs zuzusetzen.
• Es ist zwar möglich, die Benetzbarkeit durch Zugabe von etwa 1 % eines Oberflächenentspannungsmittels zu erreichen. Dadurch wird aber die Thixotropie.der Leimlösung und damit ihre Trag" --fähigkeit für die suspendierten Feststoffe herabgesetzt, so daB die angegebene Reihenfolge der Zugäbe der Feststoffe bevorzugt ist, Handelsübliche Methylcellulose wird bevorzugt für` die Leimaufquellung eingesetzt, Da die Methylasllulose auf je-6 Kohlenstoffatome im Molekül 5 Sauerstoffatome aufweisti-also eine sauerstoffreiche Verbindung ist, bildet sie auch bei unvollständiger Verbrennung keinen Ruß oder geruchsbelästigende Abbauprodukte, wie dies andere, weniger @-sauerstoffreiche Leimsubstanzen tun würden, beispielsweise wasserlösliehet fischölmodifizierte Leinölprodukte, ' Als Grenzschmiermittel bezeichnet man feste Substanzen, denen eine Schmierwirkung zukommt, insbesondere Graphit und 1Ylolybdändisülfid, Über Grenzschmiermittel vergleiche --"Untersuchung über den Schmierzustand in der Grenzreibung'..1, Heidebroek und Pietsch, "Forsch. Ing. Wesen", 12, (1941). Es.-ist jedoch nicht möglich, in wässrigen Systemen mit dem-Grenzschmiermittel allein die erfolgreiche Durchführung des--Walzvorganges sicherzustellen. Nach der Erfindung ist die Zugabe einer hochmolekularen Kohlenstoffverbindung erforderlich, die aber so hart sein muß, daß sie fein ver. mahlen werden-kann. Der für diesen Zweck besonders geeigne. te Näturasphalt besitzt einen hohen Schmelzpunkt von etwa 16001 relativ große Härte und läßt sich, auch bedingt durch seine Sprödigkeit, pulverisieren, Auch hochschmelzende, feinvermahlbare Destillationsrückstände aus der Erdöl-oder Stearinverarbeitung können gegebenenfalls an die Stelle des Naturasphalts treten.
• Beim Auftragen des neuen Schmier- und Trennmittels durch mechanisches Aufspritzen auf die Ziehdorne oder Einspritzen in den Spalt zwischen Kaliber und Werkstück beim Profilwalzen ist- die Kornfeinheit abhängig von der Düsenöffnung.
• Der gesamte Feststoffgehalt der erfindungsgemäßen Schmier- -und Trennmittel kann je nach dem Verwendungszweck zwischen 10 und 40 J schwanken, wobei der Gehalt an Graphit 80 bis 50 o des Gesamtfeststoffes und der des Asphalts 20 bis 50 des Gesamtfeststoffs betragen kann, ' B e i s p i e 1 In ein @tührgefäß mit einem Nutzinhalt von 100 Liter wurden 20t6 Liter Leitungswasser eingefüllt und zu dieser Menge unter langsamem Rühren 420 g käufliche Methylcellulose allmählich zugegeben. Nach etwa 2 Stunden war eine gleichmäßige, thixotrope Leimaufquellung entstanden. In diese wurden. nun unter langsamer 'Steigerung der Rührgeschwindigkeit auf etwa-120 Upm 4,5 kg gemahlener Naturgraphit mit einem Reingraphitanteil von 56 % und einer Korngröße unter 20 Mikron eingerührt und in der Leimaufquellung so dispergiert, daß aller Graphit benutzt und in der Schwebe gehalten wurde. Dieser Arbeitsgang nahm etwa 15 Minuten .in Anspruch. Sodann wurden 4,5 kg auf eine Korngröße unter 1 mm gemahlener Naturasphalt in Teilmengen der Graphitsuspension in der leimaufquellung zugefügt und bis zur vollständig gleichmäßigen Verteilung langsam gerührt. Nach etwa 20 Minuten fiel ein einheitlich verteiltes, schwarzbraunes, thixotropes Produkt in einer mittel bei der Verformung von etwa 900 bis 1 10000 heißen Hülsen und B1'o"cken zu Rohren und Profilen eingesetzt wurde, In einem Rohrwalzwerk wurden etwa 20 Ziehdorne mit einer Länge von je 19 m und einem Durchmesser von etwa 150 mm, die noch eine Temperatur von 120 - 13006zeigten, von Fand mit dem gemäß oben geschilderter Arbeitsgänge hergestellten Schmier- und Trennmittel bestrichen, wobei der Wasseranteil sofort verdampfte, während auf der Oberfläche der. Ziehdorne ein dunkelbrauner Film zurückblieb, Die so vorbereiteten Dorne wanderten nun zu deren Einsatzstelle an der Walzeinrichtung, und es zeigte sich, daß der Walzvorgang in der gleichen Zeit und bei etwa dem gleichen Stromverbrauch der Antriebsmotoren ablief wie bei Verwendung des herkömmlichen Mineralöl-Graphit-Gemisches, Zugleich zeigte sich der große Vorteil gegenüber der Verwendung der herkömmlichen Mineralöl-Graphit-Mischung. Während bei-dieser sich die Werkhall mit einer großen Ruß- und Rauchwolke füllte, traten bei dem Einsatz der mit dem erfindungsgemäßen Schmier- und Trennmittel gestrichenen Dorne nur geringe, weißlich-blau gefärbte Dampfwolken auf, die zum größten Teil aus Wasserdampf bestanden und in ihrem Umfang nur etwa 20 Volumenprozent der herkömmlichen schwarzgrauen Wolken erreichten. Alle 20 Dorne `durchliefen anstandslos den Produktiongprozeß, wobei auf ihren Oberflächen nach dem Ausziehen und nach Abkühlung in einem Wasserbad bis auf etwa 130°C noch ein Teil der filmbildenden Substanzen festzustellen war.
• Ein aufgeschnittener Rohrabschnitt zeigte eine glatte, einwandfreie Innenoberfläche,, wies also gegenüber der herkömmlichen Bearbeitung unter Verwendung bekannter Hilfsmittel keine Nachteile-auf. Weder ein starkes Rußen noch eine Belästigung der Bedienung oder eine-Verschmutzung -der Umgebungsluft konnte festgestellt werden.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1.) Fetö±=e-mineralölfreies, aus einem wässrigen, thixotropen-System bestehendes Schmier- und Trennmittel das bei der Verwal-zung von---eisernen RQhren-.und-Profilen eine einwandfreie Trennung dieser Produkte von den benutzten Dornen und Kalibern ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dal3 es aus einer wässrigen, auftrocknenden Leimaufquellung besteht, in der feste, feinvermahlbare, hochmolekulare Kohlen.-stoffverbindungen, insbesondere feingemahlene Asphalte oder Rückstandspeche .sowie Grenzschmiermittel derart dispergiert worden sind, d aß sie sich nicht absetzen, 2.) Schmier- und Trennmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige, thixotrope Leimaufquellung aus 1 bis 4 Gew.-%, vorzugsweise 2 Gew,-g6, Methylcellulose in 99 bis 97 %, vorzugsweise 98 %, Wasser besteht, 3,) Schmier- und Trennmittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grenzschmiermittel einsnatürlicher Graphit mit einem Reingraphitgehalt von 50 bis 85 % ist, 4.) Schmier- und Trennmittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als hochmolekulare Kohlenstof.fverbindungen feingemahlene Asphalte, insbesondere feingemahlenen Naturasphalt, oder feingemahlene Rückstandspeche enthalten. 5.) Schmier- und Trennmittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurdh. gekennzeichnet, daß-die Teilchengröße der in der leimaufquellung in Suspension befindlichen Feststoffe unter 1 mm liegt, 6.) Herstellung der Trenn- und Schmiermittel nach-Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst die wässrige Leimaufquellung bei Raumtemperatur mit dem -Grenzschmiermittel unter Rühren innig vermischt und erst f -nach vollständiger Suspension des Grenzschmiermittels die feinvermahlene, hochmolekulare Kohlenstoffverbindung zusetzt» .7.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, da13 man zu 70 Gew.-Teilen einer 2 gg-igen leimaufquellung 15@bis 25 Teile Graphit und nach vollständiger Suspension des Graphits unter Rühren anschließend 5 bis 15 Teile eines feingemahlenen Asphalts oder eines feingemahlenen Rückstandspechs zusetzt,