DE19603169C2 - Lubricants for use in the hot rolling of steel profiles in a rolling mill and process for the production thereof - Google Patents

Lubricants for use in the hot rolling of steel profiles in a rolling mill and process for the production thereof

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Description

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel zur Verwendung beim Warmwalzen von Stahlprofilen in einer Walzanlage.The invention relates to a lubricant for use when hot rolling steel profiles in a rolling mill.

Schmiermittel, die bei Warmwalzverfahren von Stahlprofilen Verwendung finden und auch als Kalibertrennmittel oder -schmiermittel bezeichnet werden, sind bereits aus der DE-AS 10 50 486 bekannt. Diese Schmiermittel dienen dazu, Walzgut und Walzenwerkstoff beim Durchlauf des Walzgutes durch das Walzgerüst möglichst frei von Verschweißungen zwischen dem Walzgut und dem Walzenwerkstoff des Walzenwerkzeugs zu halten, sowie den Reibungswiderstand zwischen dem Walzgut und dem Walzenwerkzeug zu verringern, um dadurch einerseits eine glatte Oberfläche des Walzgutes und andererseits eine möglichst geringe Werkzeugabnutzung sowie einen innerhalb wirtschaftlich vertretbarer Grenzen liegenden Arbeitsaufwand zu erreichen.Lubricants used in the hot rolling process of steel profiles Find use and also as a caliber release agent or -Lubricants are already from DE-AS 10 50 486 known. These lubricants are used to roll and Roll material as the rolling stock passes through the Roll stand as free as possible of welds between the To hold the rolling stock and the rolling material of the rolling tool, as well as the frictional resistance between the rolling stock and the Reduce roller tool, thereby on the one hand a smooth Surface of the rolling stock and, on the other hand, one as possible low tool wear as well as an economical one within to achieve a reasonable amount of work.

Während des Walzverfahrens werden die Walzenkörper mittels Kühlwasser gekühlt. Je nach Art des verwendeten Schmiermittels kann ein Verdünnungseffekt bei der Konzentration des Schmiermittels beobachtet werden, wodurch dieses keine ausreichende Schmierwirkung mehr gewährleisten kann, da das aus Borat und Phosphat bestehende Schmiermittel eine ausreichend hohe Salzkonzentration aufweisen muß. Eine wäßrige Lösung allein auf Borat- und Phosphatbasis kann diese Forderung nicht erfüllen, da in einer solchen Lösung lediglich Sättigungskonzentrationen von ca. 7 Gew.-% bei Raumtemperatur erreichbar sind. Aus diesem Grund hat das aus der DE-AS-10 50 486 bekannte Borat und Phosphat enthaltende Schmiermittel bislang keine Verbreitung in der Praxis gefunden.During the rolling process, the roller bodies are by means of Cooling water cooled. Depending on the type of lubricant used can have a diluting effect in the concentration of the Lubricant can be observed, whereby this no sufficient lubricating effect can ensure more, since that from Borate and phosphate existing lubricants are sufficient must have high salt concentration. An aqueous solution This requirement cannot be met on the basis of borate and phosphate alone meet, as in such a solution only Saturation concentrations of approx. 7% by weight at room temperature are attainable. For this reason, the DE-AS-10 50 486 known borate and phosphate containing lubricants so far not found widespread in practice.

Schmiermittel auf Polyphosphatbasis sind aus der DE 634 622 bekannt. In dieser Druckschrift werden Schmiermittel offenbart, die Alkalisalze von Polyphosphaten in wäßrigen Lösungen, denen gegebenfalls andere Verbindungen wie Graphit, Talk, Phosphorsäure oder Borax zugesetzt werden, enthalten. Vor dem Gebrauch als Schmiermittel werden diese wäßrigen Polyphosphatlösungen konzentriert oder weitere Mengen an Polyphosphat zugegeben. Vor der Durchführung eines Warmwalzverfahrens muß daher ein Vorbereitungsschritt zur Aufbereitung des Schmiermittels durchgeführt werden, was verfahrensökonomisch sehr nachteilig ist.Polyphosphate-based lubricants are from DE 634 622 known. In this document lubricants are disclosed, the alkali salts of polyphosphates in aqueous solutions, which possibly other compounds such as graphite, talc, Phosphoric acid or borax are added. Before the These aqueous lubricants are used as lubricants Polyphosphate solutions concentrated or additional amounts of Polyphosphate added. Before performing a Hot rolling process must therefore be a preparatory step for Preparation of the lubricant to be carried out what is process economically very disadvantageous.

Bislang werden in der Praxis als Schmiermittel überwiegend Gemische auf Mineralölbasis, zum Beispiel Öl-Bitumen-Gemische, eingesetzt. Solche Gemische ermöglichen eine gute Trennung von Walzenkörper und Walzgut, da die beim Verbrennen entstehenden Crack-Produkte Verschweißungen zwischen dem Walzgut und dem Walzenwerkstoff des Walzenkörpers vermeiden. Gleichzeitig wird dadurch die Haltbarkeit der Walzen erhöht. Auf der anderen Seite unterliegen solche Schmiermittel auf Mineralölbasis zur Verwendung beim Warmwalzen von Stahlprofilen in einem Walzgerüst Pyrolysevorgängen, was zu einer gesundheitsschädlichen Belastung für das Personal und zu einer großen Umweltbelastung infolge verschmutzten Abwassers und belasteter Abluft führen kann. Es ist vorgeschlagen worden, die entstehenden Dämpfe abzusaugen und in Filtern zu reinigen. Dadurch werden aber die Investitions- und Betriebskosten der gesamten Walzanlage erhöht.So far, in practice as a lubricant predominantly Mixtures based on mineral oil, e.g. oil-bitumen mixtures, used. Such mixtures allow a good separation of Roll bodies and rolling stock, as those produced during combustion Crack products Welds between the rolling stock and the Avoid roll material of the roll body. At the same time will this increases the durability of the rollers. On the other Side are subject to such mineral oil-based lubricants Used for hot rolling steel profiles in one Roll stand pyrolysis, resulting in a harmful exposure to the staff and to a major environmental impact as a result of polluted wastewater and polluted exhaust air. It has been suggested that suction off the vapors and clean them in filters. However, this reduces the investment and operating costs of the entire rolling mill increased.

Mineralölfreie Schmiermittel auf Tetraborat- und Phosphatbasis werden in der EP 0 534 090 offenbart. Das Problem der geringen Löslichkeit von Tetraboraten in wäßrigen Lösungen wurde dabei durch den Zusatz von Ethylenglykol überwunden. Das offenbarte Ethylenglykol-haltige wäßrige Schmiermittel besitzt eine vorzügliche Kältestabilität und kann bei winterlichen Temperaturen um 0°C gelagert werden, ohne daß salzförmige Komponenten ausfallen. Zur Verbesserung der Hafteigenschaften des Kalibriermittels auf den jeweiligen Stahlprofilen werden den Lösungen bevorzugt Thixotropiermittel, insbesondere solche auf Xanthanbasis, zugesetzt. Aufgrund der so verbesserten Hafteigenschaft des Schmiermittels konnte der Schmiermittelverbrauch um ca. 30 bis 40% reduziert werden. Nachteilig ist jedoch, daß bei Warmwalztemperaturen von bis zu 1200°C das in dem Schmiermittel enthaltene Glykol verdampft und eine oxidative Pyrolyse des Glykols unter Bildung von Formaldehyd eintritt. Die Entstehung und Abgabe gasförmiger toxischer Verbindungen in die Umgebung ist sowohl aufgrund umweltrechtlicher Aspekte wie den Anforderungen zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) als auch aufgrund arbeitsmedizinischer Aspekte und den daraus abgeleiteten maximalen Arbeitsplatzkonzentrationen (MAK-Werte) auf festgesetzte Werte zu begrenzen.Mineral oil-free lubricants based on tetraborate and Phosphate bases are disclosed in EP 0 534 090. The problem the low solubility of tetraborates in aqueous solutions was overcome by the addition of ethylene glycol. That has disclosed ethylene glycol-containing aqueous lubricants excellent cold stability and can be used in winter Temperatures around 0 ° C can be stored without being salty Components fail. To improve the adhesive properties of the calibration agent on the respective steel profiles Thixotropic agents, especially those, are preferred to the solutions based on xanthan gum, added. Because of the improved The adhesive property of the lubricant could Lubricant consumption can be reduced by approx. 30 to 40%. However, it is disadvantageous that at hot rolling temperatures of up to 1200 ° C the glycol contained in the lubricant evaporates and an oxidative pyrolysis of the glycol with the formation of Formaldehyde occurs. The formation and release of gaseous toxic compounds in the environment is due to both environmental aspects such as the requirements for cleanliness the air (TA Luft) as well as due to occupational health Aspects and the derived maximum Workplace concentrations (MAK values) to set values to limit.

Auch das dem Schmiermittel zugesetzte Thixotropiermittel wird pyrolytisch zersetzt und führt zu Emissionen organisch- chemischer Abbauprodukte.Also the thixotropic agent added to the lubricant is pyrolytically decomposed and leads to emissions of organic chemical degradation products.

Es besteht daher ein Bedarf an Schmiermitteln zur Verwendung beim Warmwalzen von Stahlprofilen, die ohne pyrolytische Zersetzung verwendet und bei Umgebungstemperatur gebrauchsfertig gelagert werden können.There is therefore a need for lubricants for Used in the hot rolling of steel profiles that are without Pyrolytic decomposition used and at ambient temperature can be stored ready for use.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Bereitstellung eines tetraboratfreien Schmiermittels zur Verwendung beim Warmwalzen von Stahlprofilen, bestehend aus einer wäßrigen Lösung einer Mischung eines Alkalitriphosphates mit der Formel X5P3O10 und mindestens einer Verbindung aus der Gruppe, die aus Y5P3O10, (YPO3)w und ZBO2 besteht, wobei in den Formeln X, Y und Z für Natrium, Kalium oder Lithium stehen und X und Y voneinander verschieden sind und w 4000-6000 beträgt, gelöst.This object is achieved according to the invention by providing a tetraborate-free lubricant for use in the hot rolling of steel profiles, consisting of an aqueous solution of a mixture of an alkali triphosphate with the formula X 5 P 3 O 10 and at least one compound from the group consisting of Y 5 P 3 O 10 , (YPO 3 ) w and ZBO 2 , where in the formulas X, Y and Z are sodium, potassium or lithium and X and Y are different from one another and w is 4000-6000, dissolved.

Mit dem erfindungsgemäßen tetraboratfreien Schmiermittel wird eine wäßrige Lösung mit hervorragenden tribologischen Eigenschaften bereitgestellt, die ausschließlich hochtemperaturbeständige Bestandteile enthält.With the tetraborate-free lubricant according to the invention becomes an aqueous solution with excellent tribological Properties provided exclusively contains high temperature resistant components.

Da dem erfindungsgemäßen Schmiermittel keine organischen Zusätze in Form von Lösungsvermittlern oder Thixotropiermitteln zugesetzt werden, kommt es bei den hohen Temperaturen der Warmwalzprozesse nicht zur Entstehung und Emission von Pyrolyseprodukten. Das erfindungsgemäße Schmiermittel ist daher äußerst umweltfreundlich.Since the lubricant according to the invention no organic Additives in the form of solubilizers or thixotropic agents are added, it occurs at the high temperatures of the Hot rolling processes do not lead to the formation and emission of Pyrolysis products. The lubricant of the invention is therefore extremely environmentally friendly.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Schmiermittel aus einer wäßrigen Lösung eines Alkalitriphosphates mit der Formel X5P3O10 und eines Alkalimetaphosphates mit der Formel (YPO3)w, wobei in den Formeln X und Y für Natrium oder Kalium stehen und voneinander verschieden sind.In a preferred embodiment, the lubricant consists of an aqueous solution of an alkali triphosphate with the formula X 5 P 3 O 10 and an alkali metaphosphate with the formula (YPO 3 ) w , where in the formulas X and Y are sodium or potassium and are different from one another .

Nach Aufbringung des erfindungsgemäßen Schmiermittels auf die heiße Walzenrolle oder das heiße Walzgut verdampft das Wasser und die sich ergebende Salzmischung liegt als eutektisches Gemisch vor. Der Erfinder hat gefunden, daß die Schmierqualität des erfindungsgemäßen Schmiermittels enorm gesteigert wird, wenn die Alkalikationen der in der wäßrigen Lösung verwendeten Salze voneinander verschieden sind, da die Schmelzpunktserniedrigung in dem eutektischen Gemisch dann besonders groß ist. Vorteilhaft liegt das erfindungsgemäße Schmiermittel nach der Verdampfung des Wassers somit schon bei Walztemperaturen von 300 bis 400°C in flüssiger Form vor.After applying the lubricant according to the invention on the hot roller roll or the hot rolling stock vaporizes this Water and the resulting salt mixture is available as eutectic mixture. The inventor has found that the The lubricating quality of the lubricant according to the invention is enormous is increased when the alkaline cations in the aqueous Solution used salts are different from each other, since the Lowering of the melting point in the eutectic mixture then is particularly large. The inventive Lubricant after the evaporation of the water thus already at Rolling temperatures of 300 to 400 ° C in liquid form.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Schmiermittels enthält die wäßrige Lösung zusätzlich eine Verbindung aus der Gruppe, die aus Y5P3O10 und ZBO2 besteht, wobei in den Formeln Y und Z für Natrium oder Kalium stehen.In a further advantageous embodiment of the lubricant, the aqueous solution additionally contains a compound from the group consisting of Y 5 P 3 O 10 and ZBO 2 , where in the formulas Y and Z stand for sodium or potassium.

Vorteilhaft werden dadurch Schmiermittel bereitgestellt, die aus leicht erhältlichen und preisgünstigen Verbindungen bestehen und daher hervorragend für den Einsatz in großtechnischen Prozessen geeignet sind.This advantageously provides lubricants, those made up of readily available and inexpensive compounds exist and therefore excellent for use in large-scale processes are suitable.

Durch Zugabe von ZBO2 werden die tribologischen Eigenschaften des Schmiermittels verbessert, ohne daß Löslichkeitsprobleme wie bei der Verwendung von Tetraboraten auftreten. Allgemein können alle im Handel erhältlichen Alkalimetaborate verwendet werden, d. h. als wasserfreie oder wasserhaltige Salze mit der allgemeinen Formel ZBO2 . xH2O.The addition of ZBO 2 improves the tribological properties of the lubricant without the solubility problems that occur when using tetraborates. In general, all commercially available alkali metal metaborates can be used, ie as anhydrous or water-containing salts with the general formula ZBO 2 . xH 2 O.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung beträgt in dem Schmiermittel der Gehalt an der Verbindung mit der Formel (YPO3)w 0,5 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 1,0 bis 3,0 Gew.-%, am bevorzugtesten 1,5 bis 2,5 Gew.-%.In an advantageous embodiment of the invention, the content of the compound with the formula (YPO 3 ) w in the lubricant is 0.5 to 5% by weight, preferably 1.0 to 3.0% by weight, most preferably 1, 5 to 2.5 wt%.

Durch Verwendung von polymeren Alkalimetaphosphaten (YPO3)w, bevorzugt mit einer Kettenlänge w von 4000 bis 6000, wird die Viskosität des erfindungsgemäßen Schmiermittels aufgrund von Ionenaustauschvorgängen zwischen dem polymeren Alkalimetaphosphat und den in der erfindungsgemäßen Formulierung vorhandenen Alkaliionen, die von dem Kation des polymeren Alkalimetaphosphates verschieden sind, gesteigert. Aufgrund der Viskositätssteigerung wird die Haftung des erfindungsgemäßen Schmiermittels auf dem Walzgut bzw. auf dem Walzenkörper verbessert. Die so vergrößerte Haftfähigkeit des Schmiermittels bewirkt, daß es durch gegebenenfalls verwendetes Kühlwasser nicht leicht abgespült oder abgerieben und verbraucht wird, was zu einer aus ökologischer und ökonomischer Sicht sehr vorteilhaften Verringerung im Schmiermittelverbrauch führt. Die die Viskosität von wäßrigen Lösungen steigernden polymeren Alkalimetallmetaphosphate erlauben, daß auf Zusätze in Form organischer Verdickungs- oder Thixotropiermittel, die bei den hohen Walztemperaturen zersetzt werden, in den Schmiermitteln der Erfindung verzichtet werden kann.By using polymeric alkali metaphosphates (YPO 3 ) w , preferably with a chain length w of 4000 to 6000, the viscosity of the lubricant according to the invention due to ion exchange processes between the polymeric alkali metaphosphate and the alkali ions present in the formulation according to the invention, which are derived from the cation of the polymeric alkali metaphosphate are different, increased. Because of the increase in viscosity, the adhesion of the lubricant according to the invention to the rolling stock or to the roller body is improved. The increased adhesiveness of the lubricant means that it is not easily rinsed off or rubbed off and consumed by any cooling water that may be used, which leads to a reduction in lubricant consumption that is very advantageous from an ecological and economic point of view. The polymeric alkali metal metaphosphates, which increase the viscosity of aqueous solutions, make it possible to dispense with additives in the form of organic thickeners or thixotropic agents, which are decomposed at the high rolling temperatures, in the lubricants of the invention.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schmiermittels werden die Kaliumsalze der Verbindungen mit den Formeln Y5P3O10 und (YPO3)w eingesetzt.In a particularly preferred embodiment of the lubricant according to the invention, the potassium salts of the compounds with the formulas Y 5 P 3 O 10 and (YPO 3 ) w are used.

Bei Verwendung des Kurrolschen Salzes ((KPO3)w), das eine polymere Struktur mit einer durchschnittlichen Kettenlänge von 5000 hat (Römpps Chemie-Lexikon, 8. Auflage, 1979, Franckh'sche Verlagshandlung, W. Keller & Co., Stuttgart), als ein Bestandteil des erfindungsgemäßen Schmiermittels bilden sich in Gegenwart der im Schmiermittel weiter enthaltenen Elektrolyte viskose bis hochviskose, fadenziehende rheopektische Lösungen, die verzögerte Trocknungseigenschaften aufweisen und daher vorteilhaft am Walzenkörper oder am Walzgut anhaften.When using Kurrol's salt ((KPO 3 ) w ), which has a polymeric structure with an average chain length of 5000 (Römpps Chemie-Lexikon, 8th edition, 1979, Franckh'sche Verlagshandlung, W. Keller & Co., Stuttgart) As a component of the lubricant according to the invention, viscous to highly viscous, stringy rheopectic solutions are formed in the presence of the electrolytes further contained in the lubricant, which have delayed drying properties and therefore advantageously adhere to the roller body or to the rolling stock.

K5P3O10 verhindert aufgrund der starken Hygroskopizität ein Eintrocknen des Schmiermittels. Das ist insbesondere dann erwünscht, wenn die Aufbringung des Schmiermittels auf das Walzgut oder den Walzenkörper durch Aufsprühen erfolgt, da ein Antrocknen der Formulierung am Düsenausgang weitestgehend vermieden wird. Ein gleichgerichtete Wirkung wird auch durch das polymere Kaliummetaphosphat erzielt, da dieses die Viskosität des erfindungsgemäßen Schmiermittels erhöht und dadurch einer Eintrocknung des Schmiermittels entgegenwirkt.Due to its strong hygroscopicity, K 5 P 3 O 10 prevents the lubricant from drying out. This is particularly desirable when the lubricant is applied to the rolling stock or the roller body by spraying on, since the formulation is largely prevented from drying on at the nozzle outlet. A rectified effect is also achieved by the polymeric potassium metaphosphate, since this increases the viscosity of the lubricant according to the invention and thereby counteracts drying of the lubricant.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform besteht das erfindungsgemäße Schmiermittel aus einer wäßrigen Lösung einer Mischung eines Alkalitriphosphates mit der Formel X5P3O10 und mindestens einer Verbindung aus der Gruppe, die aus Y5P3O10 und ZBO2 besteht, wobei in den Formeln X, Y und Z für Natrium oder Kalium stehen und X und Y voneinander verschieden sind. In another preferred embodiment, the lubricant according to the invention consists of an aqueous solution of a mixture of an alkali metal triphosphate with the formula X 5 P 3 O 10 and at least one compound from the group consisting of Y 5 P 3 O 10 and ZBO 2 , where in the Formulas X, Y and Z stand for sodium or potassium and X and Y are different from one another.

Die sehr gute Wasserlöslichkeit von Alkalitriphosphaten erlaubt in dem erfindungsgemäßen Schmiermittel die Einstellung von sehr hohen Salzkonzentrationen. Die in dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform des Schmiermittels bevorzugten sehr hohen Salzkonzentrationen führen vorteilhaft zu viskosen Lösungen, die aufgrund der besseren Haftbarkeit an dem Walzenkörper und dem Walzgut den Verbrauch des Schmiermittels niedrig halten.The very good water solubility of alkali triphosphates allows adjustment in the lubricant according to the invention of very high salt concentrations. The one in this embodiment of the lubricant according to the invention preferred very high salt concentrations lead advantageously to viscous solutions, which because of the better adhesion the roll body and the rolling stock the consumption of the Keep lubricant low.

K5P3O10-haltige Schmiermittel der obigen Zusammensetzung weisen zudem eine verbesserte Kältestabilität auf. Vorteilhaft können deshalb wäßrige K5P3O10-haltige Lösungen bei Umgebungstemperatur gelagert werden, ohne daß Salze ausfallen.K 5 P 3 O 10 -containing lubricants of the above composition also have improved cold stability. Aqueous solutions containing K 5 P 3 O 10 can therefore advantageously be stored at ambient temperature without salts precipitating out.

Alkalimetaborate (ZBO2) weisen eine gute Löslichkeit in Wasser auf, und es können daher in Kombination mit den Alkalitriphosphaten in Wasser tribologisch wirksame Konzentrationen eingestellt werden, die mit den herkömmlichen Tetraborat-Phosphat-Kombinationen aufgrund der schlechten Löslichkeit von Tetraboraten in Wasser bei der Umgebungstemperatur nicht möglich waren.Alkali metaborates (ZBO 2 ) have good solubility in water, and tribologically effective concentrations can therefore be set in combination with the alkali triphosphates in water, which can be achieved with the conventional tetraborate-phosphate combinations due to the poor solubility of tetraborates in water at ambient temperature were not possible.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird in dem vorgenannten Schmiermittel das Kaliumsalz der Verbindung mit der Formel X5P3O10 verwendet.In an advantageous embodiment, the potassium salt of the compound with the formula X 5 P 3 O 10 is used in the aforementioned lubricant.

Stark konzentrierte wäßrige K5P3O10-Lösungen bewirken eine große Gefrierpunktserniedrigung. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schmiermittels ist extrem tieftemperaturstabil und eignet sich hervorragend für die Verwendung als Schmiermittel in Gegenden, in denen es im Winter sehr kalt wird. So besitzt eine 60 Gew.-%ige K5P3O10-Lösung einen kryohydratischen Punkt von weniger als -30°C.Highly concentrated aqueous K 5 P 3 O 10 solutions cause a large depression of the freezing point. This embodiment of the lubricant according to the invention is extremely stable at low temperatures and is outstandingly suitable for use as a lubricant in areas in which it becomes very cold in winter. For example, a 60% strength by weight K 5 P 3 O 10 solution has a cryohydrate point of less than -30 ° C.

Durch das große Löslichkeitsprodukt dieser Salze können die tribologisch wirksamen Salzkonzentrationen in der wäßrigen Lösung bei Umgebungstemperatur eingestellt werden. Das erfindungsgemäße Schmiermittel bietet den großen Vorteil, daß es gebrauchsfertig gelagert werden kann. Es muß daher nicht vor der Verwendung beim Warmwalzen von Stahlprofilen aufbereitet oder erwärmt werden.Due to the large solubility product of these salts, the tribologically effective salt concentrations in the aqueous Solution to be adjusted at ambient temperature. That Lubricant according to the invention has the great advantage that it can be stored ready for use. It does not have to be before prepared for use in the hot rolling of steel profiles or heated.

Eine weitere Verbrauchsreduzierung des erfindungsgemäßen Schmiermittels wird durch direkte Aufbringung auf das Walzgut erreicht. Das die Walze herunterlaufende Wasser spült teilweise das während dieses Kühlvorganges aufzubringende Schmiermittel von der Walze und steigert somit den Schmiermittelverbrauch. Bei direkter Aufbringung des Schmiermittels auf das Walzgut vor dem Walzprozeß wird die Auftragung nicht durch Kühlwasser beeinträchtigt und somit der Verbrauch gering gehalten.A further reduction in consumption of the inventive Lubricant is created by direct application to the rolling stock achieved. The water running down the roller is partially rinsed the lubricant to be applied during this cooling process off the roller and thus increases the consumption of lubricant. When applying the lubricant directly to the rolling stock the rolling process does not affect the application by cooling water impaired and thus kept consumption low.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schmiermittels wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei man (KPO3)w in deionisiertes Wasser einmengt und die übrigen Bestandteile in fester Form oder in Form einer wäßrigen Lösung der Suspension hinzugibt.A process is provided for producing the lubricant according to the invention, in which (KPO 3 ) w is mixed into deionized water and the remaining constituents are added to the suspension in solid form or in the form of an aqueous solution.

Bedeutsam ist bei diesem Verfahren die Verwendung von deionisiertem Wasser zum Suspendieren des polymeren Kaliummetaphosphates (KPO3)W. Bei Verwendung von Wasser, das einen Gehalt an anderen Elektrolyten als Kaliumionen aufweist, tritt eine Verdickung der Suspension ein. Insbesondere beim Suspendieren des polymeren Kaliumphosphates führt das zu Problemen, da das Salz verklumpt. Wird das (KPO3)W zunächst in deionisiertes Wasser eingemengt, erhält man eine Suspension, die durch Zugabe von anderen Elektrolyten wie z. B. Na5P3O10 eindickt. Die Zugabe von Na5P3O10 und der weiteren Bestandteile wie K5P3O10 oder der Metaborate wie (NaBO2 . 4 H2O)2 kann in fester Form z. B. als Pulver oder gelöst in Wasser erfolgen. Das zur Herstellung der letzteren Lösung verwendete Wasser muß kein deionisiertes Wasser sein, sondern kann normales Leitungswasser sein.The use of deionized water to suspend the polymeric potassium metaphosphate (KPO 3 ) W is significant in this process. When using water that contains electrolytes other than potassium ions, the suspension will thicken. This leads to problems in particular when suspending the polymeric potassium phosphate, since the salt clumps together. If the (KPO 3 ) W is first mixed into deionized water, a suspension is obtained which, by the addition of other electrolytes such as e.g. B. Na 5 P 3 O 10 thickens. The addition of Na 5 P 3 O 10 and the other components such as K 5 P 3 O 10 or the metaborates such as (NaBO 2. 4 H 2 O) 2 can be in solid form, for. B. as a powder or dissolved in water. The water used to make the latter solution need not be deionized water, but can be ordinary tap water.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann das erfindungsgemäße Schmiermittel in einem großtechnischen Maßstab zur Bereitstellung von mehreren Tonnen erfolgen, und so kann der Herstellungsvorgang marktorientiert gestaltet werden.The inventive method can lubricants according to the invention on an industrial scale for the provision of several tons, and so can the manufacturing process can be designed in a market-oriented manner.

Versuche zur Beurteilung der walztechnischen Tauglichkeit mit Profilen schwieriger Formgebung bestätigen die hervorragende Eignung des erfindungsgemäßen Schmiermittels. Das erfindungsgemäße Schmiermittel kann leicht und gleichmäßig auf Walzenkörper und Walzgut z. B. durch Aufsprühen aufgebracht werden. Die gleichmäßige Bedeckung des Walzenkörpers oder des Walzgutes ist für die Lebensdauer des Walzwerkzeuges wesentlich.Attempts to assess the rolling suitability with profiles of difficult shape confirm this excellent suitability of the lubricant according to the invention. That Lubricants according to the invention can be applied easily and evenly Roll bodies and rolling stock z. B. applied by spraying will. The even coverage of the roller body or the Rolled stock is for the life of the rolling tool essential.

Im folgenden werden besonders geeignete Formulierungen für Rahmenrezepturen der erfindungsgemäßen Schmiermittel dargestellt. Von der Erfindung werden jedoch auch Zusammensetzungen mit anderen Mischungsanteilen bzw. mit anderen Alkalimetallsalzen erfaßt, die nicht im folgenden aufgeführt sind.Particularly suitable formulations for Framework formulations of the lubricants according to the invention shown. However, the invention also Compositions with other mixing proportions or with other alkali metal salts not covered below are listed.

1. Beispiel:1st example:

Die in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schmiermittels dargestellte (K5P3O10)-freie Formulierung ist bis ungefähr -5°C kältestabil. Die hervorragenden tribologischen Eigenschaften werden schon bei den unten angegebenen geringen Salzkonzentrationen erreicht, so daß diese Ausführungform besonders wirtschaftlich ist und daher für die Verwendung in Walzanlagen mit einem großen Verbrauch an Schmiermitteln sehr interessant ist.
 The (K 5 P 3 O 10 ) -free formulation shown in this embodiment of the lubricant according to the invention is stable at low temperatures down to about -5 ° C. The excellent tribological properties are already achieved at the low salt concentrations indicated below, so that this embodiment is particularly economical and is therefore very interesting for use in rolling plants with a large consumption of lubricants.

Natriumtriphosphat (Na5P3O10)Sodium triphosphate (Na 5 P 3 O 10 ) 5 bis 15 Gew.-%5 to 15% by weight Kaliummetaphosphat/ Kurrolsches Salz ((KPO3)w)Potassium metaphosphate / Kurrol's salt ((KPO 3 ) w ) 0,5 bis 5 Gew.-%0.5 to 5% by weight Wasserwater auf 100to 100

2. Beispiel:2nd example:

Der Einsatz von Kaliumtriphosphat steigert die Kältestabilität des erfindungsgemäßen Schmiermittels. So kann diese Ausführungsform der Erfindung bei winterlichen Temperaturen bis zu -10°C gelagert und verwendet werden, ohne daß das erfindungsgemäße Schmiermittel vor dem Warmwalzvorgang erwärmt werden muß.
The use of potassium triphosphate increases the low-temperature stability of the lubricant according to the invention. Thus, this embodiment of the invention can be stored and used at winter temperatures down to -10 ° C. without the lubricant according to the invention having to be heated before the hot rolling process.

Na5P3O10 Na 5 P 3 O 10 5 bis 15 Gew.-%5 to 15% by weight Kaliumtriphosphat (K5P3O10)Potassium triphosphate (K 5 P 3 O 10 ) 5 bis 15 Gew.-%5 to 15% by weight (KPO3)w (KPO 3 ) w 0,5 bis 5 Gew.-%0.5 to 5% by weight Wasserwater auf 100to 100

3. Beispiel:3rd example:

Durch Verwendung von Metaboratsalzen anstelle von Tetraboratsalzen werden die im Stand der Technik bekannten Löslichkeitsprobleme von Boratsalzen in wäßrigen Lösungen vermieden. So werden tribologisch hochwertige und gleichzeitig in Bezug auf Schadstoffe emissionsfreie Schmiermittel bereitgestellt.
By using metaborate salts instead of tetraborate salts, the solubility problems of borate salts in aqueous solutions known in the prior art are avoided. In this way, lubricants of high quality and at the same time emission-free with regard to pollutants are provided.

Na5P3O10 Na 5 P 3 O 10 5 bis 15 Gew.-%5 to 15% by weight Natriummetaborat ((NaBO2 . 4 H2O)2)Sodium metaborate ((NaBO 2. 4 H 2 O) 2 ) 5 bis 30 Gew.-%5 to 30% by weight (KPO3)w (KPO 3 ) w 0,5 bis 5 Gew.-%0.5 to 5% by weight Wasserwater auf 100to 100

4. Beispiel:4th example:

Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schmiermittels ist extrem kältestabil und kann bei weniger als -30°C gelagert werden, ohne daß salzförmige Verbindungen ausfallen.
This embodiment of the lubricant according to the invention is extremely stable at low temperatures and can be stored at less than -30 ° C. without salt-like compounds precipitating.

Na5P3O10 Na 5 P 3 O 10 1 bis 10 Gew.-%1 to 10% by weight K5P3O10 K 5 P 3 O 10 20 bis 60 Gew.-%20 to 60% by weight Wasserwater auf 100to 100

5. Beispiel:5. Example:

Aufgrund der guten Löslichkeit der verwendeten Alkalisalze können hohe Salzkonzentrationen eingestellt werden und so Schmiermittel mit der gewünschten Viskosität bereitgestellt werden, ohne daß organische Verbindungen z. B. in Form von Lösungsvermittlern zugesetzt werden müssen.
Due to the good solubility of the alkali salts used, high salt concentrations can be set and thus lubricants with the desired viscosity are provided without organic compounds such. B. must be added in the form of solubilizers.

K5P3O10 K 5 P 3 O 10 10 bis 30 Gew.-%10 to 30% by weight (NaBO2 . 4 H2O)2 (NaBO 2. 4 H 2 O) 2 15 bis 30 Gew.-%15 to 30% by weight Wasserwater auf 100to 100

Claims (13)

1 Tetraboratfreies Schmiermittel zur Verwendung beim Warmwalzen von Stahlprofilen, bestehend aus einer wäßrigen Lösung einer Mischung eines Alkalitriphosphates mit der Formel X5P3O10 und mindestens einer Verbindung aus der Gruppe, die aus Y5P3O10, (YPO3)w und ZBO2 besteht, wobei in den Formeln X, Y und Z für Natrium, Kalium oder Lithium stehen und X und Y voneinander verschieden sind und w 4000-6000 beträgt.1 Tetraborate-free lubricant for use in the hot rolling of steel profiles, consisting of an aqueous solution of a mixture of an alkali metal triphosphate with the formula X 5 P 3 O 10 and at least one compound from the group consisting of Y 5 P 3 O 10 , (YPO 3 ) w and ZBO 2 , where in the formulas X, Y and Z are sodium, potassium or lithium and X and Y are different from one another and w is 4000-6000. 2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel aus einer wäßrigen Lösung eines Alkalitriphosphates mit der Formel X5P3O10 und eines Alkalimetaphosphates mit der Formel (YPO3)w besteht, wobei in den Formeln X und Y für Natrium oder Kalium stehen und voneinander verschieden sind.2. Lubricant according to claim 1, characterized in that the lubricant consists of an aqueous solution of an alkali triphosphate with the formula X 5 P 3 O 10 and an alkali metaphosphate with the formula (YPO 3 ) w , wherein in the formulas X and Y for sodium or potassium and are different from each other. 3. Schmiermittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung zusätzlich eine Verbindung aus der Gruppe, die aus Y5P3O10 und ZBO2 besteht, enthält, wobei in den Formeln Y und Z für Natrium oder Kalium stehen.3. Lubricant according to claim 2, characterized in that the aqueous solution additionally contains a compound from the group consisting of Y 5 P 3 O 10 and ZBO 2 , where in the formulas Y and Z are sodium or potassium. 4. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an der Verbindung mit der Formel (YPO3)w 0,5 bis 5 Gew.-% beträgt.4. Lubricant according to one of claims 1 to 3, characterized in that the content of the compound with the formula (YPO 3 ) w is 0.5 to 5% by weight. 5. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Formeln Y für Kalium steht.5. Lubricant according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that Y in the formulas is potassium. 6. Schmiermittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel aus einer wäßrigen Lösung aus
Na5P3O10 5 bis 15 Gew.-% (KPO3)W 0,5 bis 5 Gew.-% Wasser auf 100
besteht.6. Lubricant according to claim 2, characterized in that the lubricant consists of an aqueous solution
Na 5 P 3 O 10 5 to 15% by weight (KPO 3 ) W 0.5 to 5% by weight water to 100
consists. 7. Schmiermittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel aus einer wäßrigen Lösung aus
Na5P3O10 5 bis 15 Gew.-% K5P3O10 5 bis 15 Gew.-% (KPO3)W 0,5 bis 5 Gew.-% Wasser auf 100
besteht.7. Lubricant according to claim 3, characterized in that the lubricant consists of an aqueous solution
Na 5 P 3 O 10 5 to 15% by weight K 5 P 3 O 10 5 to 15% by weight (KPO 3 ) W 0.5 to 5% by weight water to 100
consists. 8. Schmiermittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel aus einer wäßrigen Lösung aus
Na5P3O10 5 bis 15 Gew.-% (NaBO2 . 4 H2O)2) 5 bis 30 Gew.-% (KPO3)W 0,5 bis 5 Gew.-% Wasser auf 100
besteht.8. Lubricant according to claim 3, characterized in that the lubricant consists of an aqueous solution
Na 5 P 3 O 10 5 to 15% by weight (NaBO 2. 4 H 2 O) 2 ) 5 to 30% by weight (KPO 3 ) W 0.5 to 5% by weight water to 100
consists. 9. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel aus einer wäßrigen Lösung einer Mischung eines Alkalitriphosphates mit der Formel X5P3O10 und mindestens einer Verbindung aus der Gruppe, die aus Y5P3O10 und ZBO2 besteht, besteht, wobei in den Formeln X, Y und Z für Natrium oder Kalium stehen und X und Y voneinander verschieden sind.9. Lubricant according to claim 1, characterized in that the lubricant consists of an aqueous solution of a mixture of an alkali metal triphosphate having the formula X 5 P 3 O 10 and at least one compound from the group consisting of Y 5 P 3 O 10 and ZBO 2 , where in the formulas X, Y and Z are sodium or potassium and X and Y are different from one another. 10. Schmiermittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß X für Kalium steht. 10. Lubricant according to claim 9, characterized in that X stands for potassium. 11. Schmiermittel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel aus einer wäßrigen Lösung aus
Na5P3O10 1 bis 10 Gew.-% K5P3O10 20 bis 60 Gew.-% Wasser auf 100
besteht.11. Lubricant according to claim 9 or 10, characterized in that the lubricant consists of an aqueous solution
Na 5 P 3 O 10 1 to 10% by weight K 5 P 3 O 10 20 to 60% by weight water to 100
consists. 12. Schmiermittel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel aus einer wäßrigen Lösung aus
K5P3O10 10 bis 30 Gew.-% (NaBO2 . 4 H2O) 215 bis 30 Gew.-% Wasser auf 100
besteht.12. Lubricant according to claim 9 or 10, characterized in that the lubricant consists of an aqueous solution
K 5 P 3 O 10 10 to 30% by weight (NaBO 2. 4 H 2 O) 215 to 30% by weight water to 100
consists. 13. Verfahren zur Herstellung eines Schmiermittels nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man (KPO3)w in deionisiertes Wasser einmengt und die übrigen Bestandteile des Schmiermittels in fester Form oder in Form einer wäßrigen Lösung hinzugibt.13. A method for producing a lubricant according to any one of claims 6 to 8, characterized in that (KPO 3 ) w is mixed into deionized water and the remaining components of the lubricant are added in solid form or in the form of an aqueous solution.
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