Voor het koudwalsen van koper, koperlegeringen, roestvrijstalen legeringen en andere metalen strips is koudwalsolie nodig om de wrijvingseigenschappen in evenwicht te brengen en de strips en de walsen te koelen. Hoewel koudwalserijen essentieel zijn voor de productie van bandstaal van hoge kwaliteit, vormen ze ook potentiële brandrisico’s, vooral door de smeerolie die gebruikt wordt in het koudwalsproces.

Belangrijkste parameters voor een brand

Een brand kan niet ontstaan of zichzelf in stand houden zonder de aanwezigheid van drie belangrijke componenten: brandstof, zuurstof en een ontstekingsbron. Als alle drie de elementen in de juiste verhouding samenkomen, kan een vuur ontbranden. Dit wordt ook wel de vuurdriehoek genoemd.

De koudwalsolie in de walserij is een uitstekende brandstof vanwege de relatief lage viscositeit, het gematigde vlampunt en de aanwezigheid van damp en druppels in de lucht. Houd er rekening mee dat als een emulsie wordt gebruikt als koudwalsvloeistof, het risico op brand zeer klein is, aangezien een emulsie meestal bestaat uit ongeveer 1-10% organische stoffen en 90-99% water.

Zuurstof is een ander element in de branddriehoek. Voor verbranding moet er voldoende zuurstof uit de lucht beschikbaar zijn. Lucht bestaat uit ongeveer 21% zuurstof, wat over het algemeen voldoende is voor verbranding. In zuurstofarme omgevingen kan vuur moeilijk ontbranden of zichzelf in stand houden. Bijvoorbeeld, in een inerte atmosfeer in gloeiovens, of ook in de olie zelf, is er niet genoeg zuurstof om een brand te creëren, dus in het geval van een grote overmaat olienevel in de koudwalserij, kan de hoeveelheid zuurstof onvoldoende zijn voor een brand. Dit is uiteraard sterk afhankelijk van de hoeveelheid olie in verhouding tot de aanwezige hoeveelheid lucht. Een bijzonder hoog risico is een stoichiometrische verhouding waarbij de verhouding tussen brandstof en zuurstof ideaal is voor een brand of explosie. De stoichiometrische verhouding is het perfecte evenwicht tussen brandstof en zuurstof waarbij de verbranding volledig is en er geen overtollige brandstof of zuurstof is.

Wanneer brandstof en zuurstof in voldoende hoeveelheden en verhouding aanwezig zijn, is er ook een ontstekingsbron nodig om een brand te beginnen. De ontstekingsbron kan warmte zijn afkomstig van een vonk, open vuur of hete oppervlakken. Bij standaard koudwalsen is zo’n ontstekingsbron niet aanwezig. Maar bijvoorbeeld een bandbreuk, elektronische schakelaars of een mechanisch defect kunnen een ontstekingsbron zijn om brand te veroorzaken.

Brandrisico beïnvloed door eigenschappen koudwalsolie

Hoewel koudwalsolie van nature een brandstof is, spelen bepaalde eigenschappen van de olie een belangrijke rol en kunnen ze worden aangepast om het brandrisico te verminderen. De olie als vloeistof vat niet onmiddellijk vlam. Om een uitstekende brandstof te worden, moet de olie aanwezig zijn als afzonderlijke oliemoleculen in de buurt van zuurstofmoleculen. Een ontstekingsbron kan de oxidatiereactie (brand) tussen brandstofmoleculen en zuurstofmoleculen op gang brengen als ze dicht bij elkaar zijn. In principe moeten oliemoleculen uit de vloeibare olie in de lucht verdampen om de brandstof te worden die nodig is voor een brand.

Het vlampunt van een koudwalsolie is een belangrijke eigenschap en verwijst naar de laagste temperatuur waarbij de olie voldoende damp produceert om een ontvlambaar mengsel met lucht te vormen. Wanneer de olie deze temperatuur bereikt, kan ze ontvlammen als ze wordt blootgesteld aan een vonk, vlam of hittebron. Het is duidelijk dat hoe lager het vlampunt, hoe groter het risico dat aan de voorwaarden van de branddriehoek wordt voldaan. Daarom wordt de voorkeur gegeven aan koudwalsoliën met een hoger vlampunt. Over het algemeen hebben oliën met een hoger vlampunt ook een hogere viscositeit. De viscositeit van een koudwalsolie is een belangrijke parameter bij koudwalsen, dus het verhogen van de viscositeit vanwege het bijbehorende vlampunt is niet vanzelfsprekend. Het is echter mogelijk om het vlampunt te verhogen en de viscositeit te behouden door de vereiste grondstoffen te gebruiken voor de formulering van de koudwalsolie.

Een andere belangrijke eigenschap is de druppelgrootte in de lucht. Bij koudwalsen worden oliën meestal aangebracht met sproeikoppen of andere vernevelsystemen. Deze systemen verstuiven de koudwalsolie in kleine druppeltjes die in de lucht kunnen zweven. De grootte van deze oliedruppeltjes, die kan variëren van microns tot grotere afmetingen, speelt een belangrijke rol in de manier waarop de olie interageert met het metaaloppervlak en hoe effectief ze smeert, deeltjes wegspoelt en de band en werkwalsen koelt tijdens het walsproces. De grootte van deze oliedruppels in de lucht heeft ook gevolgen voor het brandrisico. In een bulkvloeistof is er een beperkt oppervlak voor oliemoleculen om te verdampen, maar druppels vergroten het olie-luchtoppervlak drastisch. Door het grotere oppervlak kunnen meer oliemoleculen verdampen. Het vlampunt geeft aan hoe gretig oliemoleculen willen verdampen. Beide gecombineerd geeft een gevoel van de hoeveelheid oliemoleculen die zich in de dampfase bevinden. Dus een laag vlampunt in combinatie met een groot oppervlak (kleine druppeltjes in de lucht) resulteert in meer oliemoleculen in de dampfase, in de nabijheid van zuurstof, dus een hoger risico op brand. Met speciale additieven kan de druppelgrootte in de lucht worden beïnvloed.

Kenmerken van koudwalsolie

Koudwalsoliën zijn ontworpen om aan veel parameters te voldoen. Niet alleen de smeer- en koelprestaties bij koudwalsen, maar ook het milieu- en veiligheidsprofiel spelen een belangrijke rol. Koudwalsoliën kunnen worden ontworpen om het brandrisico te helpen verminderen. Bijvoorbeeld additieven om de olie in de lucht sneller te laten condenseren tot grote druppels om het totale druppeloppervlak te verkleinen en tegelijkertijd de olie beter uit de lucht te verwijderen. Ook optimalisering van de formulering om het vlampunt en het beginkookpunt van de koudwalsolie te verhogen zodat er minder verdamping optreedt bij contact met hoge temperaturen, vermindert de hoeveelheid oliedamp in de lucht. De Q8 Bach RSD-productreeks is een voorbeeld van zo’n speciaal ontwerp en ontwikkeling om het veiligheidsprofiel te verbeteren en te voldoen aan de minimale vlampuntvereisten van verzekeringsmaatschappijen.

Opmerkingen

Q8Oils werkt nauw samen met klanten om hun koudwalsproces te verbeteren met aangepaste oliesamenstellingen. Een belangrijk onderdeel van de verbeteringen is een correct begrip van alle vereisten, de werkingsparameters van de koudwalserijen en andere stappen in het volledige proces. De markt toont trends in de richting van dunnere platen, betere oppervlakteafwerking, hogere productiviteit, beter veiligheidsprofiel, minder impact op het milieu en kostenbesparing. Q8Oils engageert zich om koudwalsoliën te formuleren die deze voortdurende verbeteringen kunnen ondersteunen.

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met ons walsenteam bij Q8Oils.