Kaltwalzen
Der Zweck des Kaltwalzens von Metallstreifen besteht darin, seine Dicke zu reduzieren und die Oberflächenqualität zu verbessern. Dies ist ein Deformationsprozess unter hohen Kräften, bei dem viel Wärme erzeugt wird. Ein Kühlfluid wie reines Öl oder Emulsion wird verwendet, um diese Wärme von der Band und den Walzen zu entfernen. Darüber hinaus muss die Reibung zwischen den Arbeitswalzen und dem Streifen kontrolliert werden, und insbesondere für Anforderungen an eine hochwertige Oberfläche wird reines Kaltwalzöl als Schmier- und Kühlmittel verwendet.
Viskosität
Im Walzprozess können verschiedene Viskositäten von Kaltwalzöl verwendet werden. Die Viskosität ist eine physikalische Eigenschaft des Kaltwalzöls, und die Viskosität einer Flüssigkeit beschreibt ihren Widerstand gegenüber dem Fluss. Eine Flüssigkeit wie Wasser hat eine geringe Viskosität, da sie sehr leicht fließt, während zum Beispiel Honig oder Sirup dicker ist, langsam fließt und daher eine hohe Viskosität hat. Um die Bedeutung der Viskosität des Kaltwalzöls zu verstehen, ist ein grundlegendes Verständnis der sogenannten Stribeck-Kurve hilfreich.
Erklärung der Stribeck-Kurve
Die Stribeck-Kurve zeigt die Beziehung zwischen Viskosität, Geschwindigkeit und Last auf den x-Achsen gegenüber dem Reibungskoeffizienten µ auf den y-Achsen. Ein hoher Wert für den Reibungskoeffizienten µ bedeutet hohe Reibung zwischen den beiden passenden Oberflächen, zum Beispiel zwischen der Arbeitswalze und dem Metallstreifen. Hohe Reibung kann zu Mikroschweißungen der passenden Oberflächen, Oberflächenfehlern, hoher Wärme und erhöhtem Energieverbrauch führen.
Typischerweise wird im Kaltwalzprozess die Region gemischter Reibung angestrebt. In diesem Bereich gemischter Reibung tritt eine gewünschte Menge an Metall-Metall-Kontakt zwischen der Arbeitswalze und dem Streifen auf. Dieser Metall-Metall-Kontakt ist erforderlich, um die Rollkraft auf den Streifen zu übertragen, um seine Dicke zu reduzieren. Darüber hinaus ist Metall-Metall-Kontakt für Änderungen der Oberflächenrauheit (Optimierung des Glanzes) erforderlich und verleiht dem Streifen den gewünschten Halt, um ihn durch die Kaltwalzanlage zu bewegen.
Die geringste Reibung wird erreicht, indem man einfach den Metall-Metall-Kontakt vermeidet und somit in die hydrodynamische Region eintritt. In der hydrodynamischen Region werden die beiden passenden Oberflächen durch einen (dünnen) Ölfilm getrennt.
Die Beziehung zwischen Viskosität, Geschwindigkeit und Last auf den Reibungskoeffizienten kann mit dem Prinzip des Aquaplanings eines Autos verdeutlicht werden. Unter starkem Regen hat ein schweres Auto mit kleinen Reifen, das langsam fährt, genügend Grip. Während schnelles Fahren mit einem leichten Auto und breiten Reifen ernsthaftes Aquaplaning riskieren kann. Das schwere Auto mit kleinen Reifen erzeugt eine hohe Last (auf der linken Seite der Stribeck-Kurve, Oberflächen-Oberflächen-Kontakt). Die Verringerung des Gewichts (Last) des Autos und/oder die Erhöhung der Geschwindigkeit (Geschwindigkeit) verschiebt die Situation nach rechts und in die hydrodynamische Region, wo sich ein Film zwischen Reifen und Fahrbahnoberfläche aufbaut (Aquaplaning), was zu sehr geringer Reibung und keinem Halt führt. Eine Zunahme der Viskosität hat den gleichen Effekt wie eine Geschwindigkeitszunahme, da die Flüssigkeit nicht schnell genug abfließen kann, um die Bildung des Ölfilms zu vermeiden. Aus dieser Perspektive ist das Kaltwalzen wie Autofahren und Grip ist erforderlich.
Viskosität des Kaltwalzöls
Kommen wir zurück zum Kaltwalzprozess, die erforderliche Viskosität des Kaltwalzöls hängt von den Walzbedingungen ab. Wenn der Kaltwalzprozess bei niedriger Geschwindigkeit und hohen Walzkräften betrieben wird, ist die Viskosität nicht so kritisch. Bei höheren Geschwindigkeiten wird die Viskosität jedoch sehr wichtig. Verschiedene Kaltwalzwerke arbeiten mit Geschwindigkeiten von 600-800 Meter/min und können sogar bis zu 1000 Meter/min beschleunigen, und dann wird die Viskosität des Kaltwalzöls äußerst wichtig, um ein Abrutschen zu vermeiden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass Kaltwalzöl mit geringerer Viskosität leichter abgewischt werden kann als dickere Kaltwalzöl, und somit bleibt weniger Öl auf dem Streifen. Dies hat einen positiven Effekt auf die Reduzierung des Ölverbrauchs, das Aufwickeln der Spulen und die Nachbehandlungen wie Entfetten oder Glühen. In der Glühstufe ist nicht nur die Menge des Öls auf dem Streifen wichtig, sondern auch die Leichtigkeit der Verdunstung. Ein Kaltwalzöl mit niedriger Viskosität verdampft leichter als ein Kaltwalzöl mit hoher Viskosität, was beim Glühen ein Vorteil ist.
Offensichtlich hängt die gewählte Viskosität auch von den OEM-Anforderungen der Walzwerke sowie den erreichbaren Kaltwalzbedingungen und deren Optimierung ab. Die Eigenschaften des Kaltwalzöls sind ein wichtiger Parameter im gesamten Kaltwalzprozess.
Anmerkungen
Q8Oils arbeitet eng mit Kunden zusammen, um ihren Kaltwalzprozess mit maßgeschneiderten Ölkompositionen zu verbessern. Ein wichtiger Teil der Verbesserungen liegt im richtigen Verständnis der Kaltwalzwerke, der Betriebsparameter und anderer Schritte im gesamten Prozess. Eine Optimierung für jedes Kaltwalzwerk separat kann die beste Leistung und Produktivität bieten.
Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte unser Walzteam bei Q8Oils.
