Schmierstoff + Schmierung · 5. Jahrgang · 4/ 2024 10 FacHartikEl FacHartikEl Walzöl (Rolling Oil) und Walzemulsion (Rolling Emulsion) Dr. Stephan Baumgärtel Zur Herstellung von Metallfolien, Blechen und anderen Flachprodukten aus Metall werden große Mengen Walzöle gebraucht. Bleche und Folien werden dann oft zu Produkten weiterverarbeitet, bspw. zu Lebensmittelbehältern (Konservendosen, Aluminiumschalen), Autoblechen, Gebäudeverkleidungen, Kochtöpfen, Münzen, Gehäusen, aber auch Reflektoren für Lampen etc. Große Mengen Bleche und Folien von bester Qualität hinsichtlich Oberflächengüte und Querschnittskonstanz sind daher unverzichtbar für die Produkte unserer modernen Zivilisation. Eine wesentliche Rolle zum Erreichen dieser Qualität spielt hier das Walzöl bzw. die Walzemulsion. Grundlagen Unabhängig von der Art des Metalls (Stahl, Aluminium, Kupfer etc.) ist der Walzprozess immer gleich: Ein Stück Metall wird zwischen zwei rotierenden Walzen hindurchgezogen. Der Spalt zwischen den Walzen ist dabei stets kleiner als die Ausgangsdicke des Metalls. Als Ergebnis wird das Metall dünner und länger. Dieser Prozess wird mehrfach wiederholt, bis das Metall seine gewünschte Endstärke hat. Dies können einige Millimeter sein, aber auch nur Aluminiumfolie mit einer Stärke von lediglich 5,5 µm. Letztere dient z. B. in Milchkartons und anderen Getränkeverpackungen als Sperrschicht. Die Stichabnahme (Reduction per pass) wird als Verhältnis von einlaufendem zu auslaufendem Band angegeben (siehe Abbildung 1). Wie man aus der Abbildung erkennt, ist die Relativgeschwindigkeit des Bandes bis zum Neutralpunkt niedriger als die der Walze, nach dem Neutralpunkt ist es umgekehrt. Zwischen Walze und Band „reibt“ es also. Ohne Öl folgt daraus u. a. eine schlechte Oberflächenqualität des Bandes, hoher Walzenverschleiß, ein „Kleben“ des Bandes an der Walze und natürlich ein erhöhter Energieverbrauch durch Reibung. Dr. Stephan Baumgärtel Nach dem Studium der Chemie war Dr. Baumgärtel in verschiedenen Positionen in Frankreich, Deutschland und England in Forschung und Entwicklung von Schmierstoffen für einen internationalen Konzern tätig, bevor er die Position des Abteilungsleiters Schmierstoffe beim VSI übernommen hat. Seit 2010 ist er Geschäftsführer des VSI. \ Gesundheit \ Romanistik \ Theologie \ Kulturwissenschaften \ Soziologie \ Theaterwissenschaft \ Geschichte \ Spracherwerb \ Philosophie \ Medien- und Kommunikationswissenschaft \ Linguistik \ Literaturgeschichte \ Anglistik \ Bauwesen \ Fremdsprachendidaktik \ DaF \ Germanistik \ Literaturwissenschaft \ Rechtswissenschaft \ Historische Sprachwissenschaft \ Slawistik \ Skandinavistik \ BWL \ Wirtschaft \ Tourismus \ VWL \ Maschinenbau \ Politikwissenschaft \ Elektrotechnik \ Mathematik & Statistik \ Management \ Altphilologie \ Sport \ Gesundheit \ Romanistik \ Theologie \ Kulturwissenschaften \ Soziologie \ Theaterwissenschaft \ Geschichte \ Spracherwerb \ Philosophie \ Medien- und Kommunikationswissenschaft \ Linguistik \ Literaturgeschichte \ Anglistik \ Bauwesen \ Fremdsprachendidaktik \ DaF \ Germanistik \ Literaturwissenschaft \ Rechtswissenschaft \ Historische Sprachwissenschaft \ Slawistik \ Skandinavistik \ BWL \ Wirtschaft \ Tourismus \ VWL \ Maschinenbau \ Politikwissenschaft \ Elektrotechnik \ Mathematik & Statistik \ Management \ Altphilologie \ Sport \ Gesundheit \ Romanistik \ Theologie \ Kulturwissenschaften \ Soziologie \ Theaterwissenschaft \ Linguistik \ Literaturgeschichte \ Anglistik \ Bauwesen \ Fremdsprachendidaktik \ DaF \ Germanistik \ Literaturwissenschaft \ Rechtswissenschaft \ Historische Sprachwissenschaft \ Slawistik \ Skandinavistik \ BWL \ Wirtschaft \ Tourismus \ VWL \ Maschinenbau \ Politikwissenschaft \ Elektrotechnik \ Mathematik & Statistik \ Management \ Altphilologie \ Sport \ Gesundheit \ Romanistik \ Theologie \ Kulturwissenschaften \ Soziologie \ Theaterwissenschaft \ Geschichte \ Spracherwerb \ Philosophie \ Medien- und Kommunikationswissenschaft \ Linguistik \ Literaturgeschichte \ Anglistik \ Bauwesen \ Fremdsprachendidaktik \ DaF \ Germanistik \ Literaturwissenschaft \ Rechtswissenschaft \ Historische Sprachwissenschaft \ Slawistik \ Skandinavistik \ BWL \ Wirtschaft Bauwesen \ Fremdsprachendidaktik \ DaF \ Germanistik \ Literaturwissenschaft \ Rechtswissenschaft \ Historische Sprachwissenschaft \ Slawistik \ Skandinavistik \ BWL \ Wirtschaft BUCHTIPP Nicole Dörr, Carsten Gachot, Max Marian, Katharina Völkel 24th International Colloquium Tribology Industrial and Automotive Lubrication Conference Proceedings 2024 1. Au age 2024, 279 Seiten €[D] 148,00 ISBN 978-3-381-11831-1 eISBN 978-3-381-11832-8 The conference provides an international exchange forum for the industry and the academia. Leading university researchers present their latest ndings, and representatives of the industry inspire scientists to develop new solutions. Main Topics > Trends lubricants and additives > Automotive and transport industry > Industrial machine elements and wind turbine industry > Coatings, surfaces and underlying mechanisms > Test methodologies and measurement technologies > Digitalisation in tribology > Digital Tribological Services: i-TRIBOMAT > Sustainable lubrication Target Groups > Companies in the eld of lubrication, additives and tribology > Research facilities expert verlag - Ein Unternehmen der Narr Francke Attempto Verlag GmbH + Co. KG Dischingerweg 5 \ 72070 Tübingen \ Germany \ Tel. +49 (0)7071 97 97 0 \ info@narr.de \ www.narr.de Schmierstoff + Schmierung · 5. Jahrgang · 4/ 2024 12 Fachartikel | Walzöl (Rolling Oil) und Walzemulsion (Rolling Emulsion) Um diese Effekte zu vermindern, werden Walzöl bzw. Walzemulsion (= in Wasser emulgiertes Walzölkonzentrat) auf das Band gesprüht. Die Auswahl des Öls ist abhängig von den Walzbedingungen. Die Ölviskosität ist hier der wichtigste Parameter: Für eine bestimmte Stichabnahme und eine bestimmte Walzgeschwindigkeit benötigt man eine bestimmte Ölviskosität. Ist diese zu niedrig, kommt man in das Gebiet vermehrter Reibung, und das Band „klebt“ an der Walze. Ist die Viskosität zu hoch, schwimmt das Band auf (wie ein Reifen beim „Aquaplaning“) und der Walzprozess wird unkontrolliert, es kommt zum „Rutschen“ zwischen Band und Walze. Neben dem Walzöl sorgen darüber hinaus bestimmte Additive für kontrollierte Walzbedingungen. Durch die abgestimmte Formulierung werden die Reibbedingungen zwischen Band und Walze gezielt kontrolliert, sodass man eine gute Oberflächenqualität bei maximaler Walzgeschwindigkeit und minimalem Walzverschleiß erhält. Hier ist der Walzölhersteller gefragt, der das Walzöl auf den jeweiligen Walzprozess abstimmen muss. Walzgerüste und Walzbedingungen unterscheiden sich erheblich, je nach Baujahr, gewalztem Metall, Stichabnahme, Walztemperatur und Walzgeschwindigkeit. Daher ist es nicht verwunderlich, dass kaum ein Walzöl dem anderen genau gleicht. Neben den genannten Anforderungen soll das Walzöl natürlich auch preiswert, sparsam im Verbrauch, möglichst umweltfreundlich, wenig pflegebedürftig, gut filtrierbar und langlebig sein. Sonderschmierstoffe für Walzwerke, sogenannte „Low Stain Fluids“ Außer Walzölen bzw. Walzemulsionen werden in einem Walzwerk natürlich noch zahlreiche andere Schmierstoffe gebraucht: Hydrauliköle, Getriebeöle und Umlauföle zur Lagerschmierung. Die Schmierstellen befinden sich z. T. direkt am Walzgerüst. Es kann daher passieren, dass diese Öle durch Leckagen in das Walzöl bzw. in die Walzemulsion gelangen. Dies ist aus zweierlei Gründen problematisch. Zum einen erhöht sich die Grundölviskosität, was problematisch sein kann, da eine bestimmte Viskosität für konstante Walzbedingen unentbehrlich ist, zum anderen können sich durch fremde Schmierstoff bestandteile sogenannte „Glühflecken“ auf dem Metall bilden, was nicht nur optisch bei den aus Blechen gefertigten Gegenständen unschön ist, sondern auch gerade bei Lebensmittelverpackungen problematisch sein kann. Aus diesem Grund werden sogenannte „Low Stain“- Öle eingesetzt. Dies sind Hydrauliköle, Getriebeöle usw., die bei der Nachbehandlung der Bleche und Folien weitgehend rückstandsfrei verdampfen. Diese Produkte sind meist ganz anders aufgebaut als ein konventionelles Öl, was sie teurer macht und auch dazu führen kann, dass sie bestimmte Industrieanforderungen nicht mehr voll erfüllen, z. B. die Hydraulikölnorm DIN 51524. Damit kann man in der Regel aber in einem Walzwerk umgehen, und die Mehrkosten durch eine geringere Lebenserwartung eines Bauteils werden mehr als wettgemacht durch eine störungsfreie Produktion in hoher Qualität. »« Eingangsabbildung: © Mulderphoto - stock.adobe.com d 2 d 1 v 1 v 2 v 3 NEUTRAL POINT v 1 = entry speed v 2 = exit speed v 3 = roll speed d 1 = entry thickness d 2 = exit thickness Abb. 1: Schematische Darstellung des Walzprozesses