Beim Kaltwalzen von Kupfer, Kupferlegierungen, Edelstahllegierungen und anderen Metallbändern werden Kaltwalzöle benötigt, um die Reibungseigenschaften auszugleichen und das Band und die Walzen zu kühlen. Kaltwalzwerke sind zwar für die Herstellung hochwertiger Bänder unverzichtbar, bergen aber auch ein potenzielles Brandrisiko, insbesondere aufgrund des im Kaltwalzprozess verwendeten Schmieröls.

Wichtige Parameter für ein Feuer

Ein Feuer kann nicht entstehen oder sich selbst erhalten, wenn nicht drei Schlüsselkomponenten vorhanden sind: Brennstoff, Sauerstoff und eine Zündquelle. Wenn alle drei Elemente in den richtigen Proportionen zusammenkommen, kann sich ein Feuer entzünden. Man nennt dies auch das Feuerdreieck.

Das Kaltwalzöl im Walzwerk ist ein hervorragender Brennstoff, da es eine relativ niedrige Viskosität und einen mäßigen Flammpunkt hat und in der Luft als Dampf und Tröpfchen vorhanden ist. Wird eine Emulsion als Kaltwalzflüssigkeit verwendet, ist das Brandrisiko sehr gering, da eine Emulsion in der Regel aus etwa 1-10 % organischen Stoffen und 90-99 % Wasser besteht.

Sauerstoff ist ein weiteres Element im Feuerdreieck. Damit eine Verbrennung stattfinden kann, muss der Sauerstoff aus der Luft in ausreichender Menge vorhanden sein. Luft besteht zu etwa 21 % aus Sauerstoff, was im Allgemeinen ausreicht, um die Verbrennung zu unterstützen. In sauerstoffarmen Umgebungen kann das Feuer Schwierigkeiten haben, sich zu entzünden oder aufrechtzuerhalten. Beispielsweise ist in inerten Atmosphären in Glühöfen oder auch im Öl selbst nicht genügend Sauerstoff vorhanden, um ein Feuer zu entfachen, so dass bei einem großen Überschuss an Ölspritzern im Kaltwalzwerk die Sauerstoffmenge möglicherweise nicht für ein Feuer ausreicht. Dies hängt natürlich stark von der Menge des Öls im Verhältnis zur vorhandenen Luftmenge ab. Besonders risikoreich ist ein stöchiometrisches Verhältnis, bei dem das Brennstoff-Sauerstoff-Verhältnis ideal für einen Brand oder eine Explosion ist. Das stöchiometrische Verhältnis ist das perfekte Gleichgewicht zwischen Brennstoff und Sauerstoff, bei dem die Verbrennung vollständig ist und kein Überschuss an Brennstoff oder Sauerstoff vorhanden ist.

Wenn Brennstoff und Sauerstoff in ausreichender Menge und in ausreichendem Verhältnis vorhanden sind, ist auch eine Zündquelle erforderlich, um ein Feuer auszulösen. Die Zündquelle kann Wärme sein, die von einem Funken, offenen Flammen oder heißen Oberflächen ausgeht. Im normalen Kaltwalzbetrieb ist eine solche Zündquelle nicht vorhanden. Allerdings können z. B. ein Bandriss, elektronische Schalter oder eine mechanische Fehlfunktion eine Zündquelle darstellen, die einen Brand auslöst.

Brandgefahr beeinflusst durch Kaltwalzöleigenschaften

Obwohl Kaltwalzöl von Natur aus ein Brennstoff ist, spielen bestimmte Öleigenschaften eine wesentliche Rolle und können gezielt angepasst werden, um das Brandrisiko zu reduzieren. Flüssiges Öl entzündet sich nicht unmittelbar. Um ein guter Brennstoff zu sein, müssen sich einzelne Ölmoleküle nahe bei Sauerstoffmolekülen befinden. Eine Zündquelle kann dann die Oxidationsreaktion (Feuer) zwischen Brennstoff- und Sauerstoffmolekülen auslösen, wenn sie nahe genug beieinander liegen. Grundsätzlich müssen Ölmoleküle erst aus dem flüssigen Öl verdampfen und in die Luft übergehen, um den Brennstoff für ein Feuer bereitzustellen.

Der Flammpunkt eines Kaltwalzöls ist eine wichtige Eigenschaft und bezieht sich auf die niedrigste Temperatur, bei der das Öl genügend Dampf erzeugt, um mit Luft ein entflammbares Gemisch zu bilden. Wenn das Öl diese Temperatur erreicht, kann es sich entzünden, wenn es mit einem Funken, einer Flamme oder einer Wärmequelle in Berührung kommt. Je niedriger der Flammpunkt ist, desto höher ist das Risiko, dass die Bedingungen des Feuerdreiecks erfüllt sind. Daher werden Kaltwalzöle mit höheren Flammpunkten bevorzugt. Im Allgemeinen haben Öle mit höheren Flammpunkten auch eine höhere Viskosität. Die Viskosität eines Kaltwalzöls ist ein Schlüsselparameter beim Kaltwalzen, so dass eine Erhöhung der Viskosität aufgrund des damit verbundenen Flammpunkts nicht selbstverständlich ist. Es ist jedoch möglich, den Flammpunkt zu erhöhen und die Viskosität beizubehalten, indem man die erforderlichen Rohstoffe für die Formulierung des Kaltwalzöls verwendet.

Eine weitere wichtige Eigenschaft ist die Größe der Tröpfchen in der Luft. Beim Kaltwalzen werden Öle normalerweise mit Sprühdüsen oder anderen Vernebelungssystemen aufgetragen. Diese Systeme zerstäuben das Kaltwalzöl in kleine Tröpfchen, die in der Luft schweben können. Die Größe dieser Öltröpfchen spielt eine Schlüsselrolle für die Art und Weise, wie das Öl mit der Metalloberfläche interagiert und wie effektiv es schmiert, Partikel wegspült und das Band und die Arbeitswalzen während des Walzprozesses kühlt. Die Größe dieser luftgetragenen Öltröpfchen hat auch Auswirkungen auf das Brandrisiko. Während bei einer Flüssigkeit in loser Form nur eine begrenzte Oberfläche für die Verdampfung der Ölmoleküle zur Verfügung steht, vergrößern die Tröpfchen die Öl-Luft-Oberfläche drastisch. Je größer die Oberfläche, desto mehr Ölmoleküle können verdampfen. Der Flammpunkt gibt an, wie schnell die Ölmoleküle verdampfen wollen. Beides zusammen gibt Aufschluss über die Menge der Ölmoleküle, die sich in der Dampfphase befinden. Ein niedriger Flammpunkt in Verbindung mit einer großen Oberfläche (kleine Tröpfchen in der Luft) führt dazu, dass sich mehr Ölmoleküle in der Dampfphase befinden, die sich in unmittelbarer Nähe des Sauerstoffs befinden, wodurch die Gefahr eines Brandes steigt. Mit speziellen Additiven kann die Größe der in der Luft befindlichen Tröpfchen beeinflusst werden.

Eigenschaften von Kaltwalzöl

Kaltwalzöle müssen viele Parameter erfüllen. Nicht nur die Schmier- und Kühlleistung beim Kaltwalzen, sondern auch das Umwelt- und Sicherheitsprofil spielt eine wichtige Rolle. Kaltwalzöle können so konzipiert werden, dass sie das Brandrisiko verringern. Zum Beispiel können Additive die Beschaffenheit des in der Luft befindlichen Öls so verbessern, dass es schneller zu großen Tröpfchen kondensiert, um die Gesamtoberfläche der Tröpfchen zu verringern und gleichzeitig das Öl besser aus der Luft zu entfernen. Auch die Optimierung der Formulierung zur Erhöhung des Flammpunkts und des Anfangssiedepunkts des Kaltwalzöls für eine geringere Verdampfung bei Kontakt mit hohen Temperaturen verringert die Menge des Öldampfs in der Luft. Die Produktreihe Q8 Bach RSD ist ein Beispiel für ein solches spezielles Design und eine Entwicklung zur Verbesserung des Sicherheitsprofils und zur Erfüllung der Mindestflammpunktanforderungen von Versicherungsgesellschaften.

Bemerkungen

Q8Oils arbeitet eng mit den Kunden zusammen, um ihren Kaltwalzprozess mit maßgeschneiderten Ölzusammensetzungen zu verbessern. Ein wichtiger Bestandteil der Verbesserungen ist das richtige Verständnis aller Anforderungen, der Betriebsparameter der Kaltwalzwerke und anderer Schritte im gesamten Prozess. Der Markt zeigt Trends zu dünneren Blechen, besserer Oberflächenqualität, höherer Produktivität, besserem Sicherheitsprofil, geringerer Umweltbelastung und Kosteneinsparungen. Q8Oils ist bestrebt, Kaltwalzöle zu formulieren, die diese kontinuierlichen Verbesserungen unterstützen können.

Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte unser Rolling Team bei Q8Oils.