TÃ¤tigkeitsbericht /Activity Report 2011/2012 - BFI.de

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Prozesstechnik | Oberflächentechnik und Stahlveredelung rungen, die in Abhängigkeit der Walzparameter eine gezielte Auswahl und Bewertung geeigneter ölfreier Schmiermittel ermöglichen. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens konnten hierzu wichtige Kenntnisse aus Technikums- und Betriebsversuchen gesammelt werden. Insbesondere die Temperaturbeständigkeit und Trennfähigkeit der Schmiermittel wurden im Hinblick auf die Schmierleistung und Standmengenerhöhung untersucht. Für die Durchführung der Technikumsversuche wurden die relevanten Parameter (Temperatur, Relativgeschwindigkeit) zunächst aus Betriebsprozessen bestimmt und so die Versuchsparameter für die Untersuchung der Schmiermittel definiert. Die Versuche wurden unter repräsentativen Bedingungen an 6 verschiedenen Schmiermitteln (SM1-SM6) durchgeführt. Als Kriterium für die Schmiermittelwirksamkeit wurde dabei die Drehmomentsreduzierung als direkte Folge des eingesetzten Schmiermittels und der Schmiermittelapplikation auf die Reibkraft gewählt. Die Versuchsergebnisse zeigen unter gleichen Versuchsbedingungen deutliche Unterschiede in der Wirksamkeit der untersuchten Schmiermittel und Applikationsmethoden, siehe Bild 76. Die Wirksamkeit der untersuchten Schmiermittel variiert zwischen 7 % bis 50 % Drehmomentsreduzierung, als direktes Maß für die Reibkraftminderung. Der Einfluss der Applikation auf die Wirksamkeit, d.h. dem Aufbringen der Schmiermittel auf das Walzgut (OW), in den Walzspalt (Spalt) oder auf die Walze (UW), liegt für die Mittelwerte bei 25% (UW), 36% (Spalt) und 40% (OW). Um die Ergebnisse aus den Technikumsversuchen zu verifizieren und die Leistungsfähigkeit der Schmiermittel und der Applikation unter betrieblichen Bedingungen zu testen, wurden produktionsbegleitend Schmierversuche bei einem Werkspartner durchgeführt. Das Ziel der Betriebsversuche war die Erhöhung der Standmengen durch die Auswahl und den Einsatz geeigneter Schmiermittel und deren optimierter Applikation. Hierzu wurden in 3 Versuchsreihen unter Betriebsbedingungen zwei auf der Technikumsanlage voruntersuchte Schmiermittel eingesetzt und der Einfluss der Schmiermittelaufbringung in den Walzspalt und auf die Profiloberflächen verglichen. Da bereits in den Technikumsversuchen die beiden leistungsfähigsten Schmiermittel identifiziert wurden, konnte unter Betriebsbedingungen kein Unterschied festgestellt werden. Die Standmengerhöhung in Abhängigkeit der Schmiermittelapplikation lag im Mittel mit 4% für Walzspaltschmierung und 21% für die Profilschmierung deutlich über den nicht geschmierten Standmengen, siehe Bild 77. targeted selection and assessment of suitable oil-free lubricants as a function of the rolling parameters. In the course of this research project, important information was gathered from tests in the technical centre laboratory and in real-life industrial conditions. Factors of particular interest were the temperature resistance and release properties and hence the lubricant performance and ability to prolong tool life. Before the tests were run in the technical centre, the relevant parameters (temperature, relative velocity) were determined from the industrial environments in order to define the test parameters for studying the lubricants. The tests were carried out on 6 different lubricants (SM1-SM6) .under representative conditions The criterion selected for judging the effectiveness of the lubricant was the reduction in torque as a direct consequence of the reduction in frictional force due to the lubricant used and the way it is applied. The test results showed that, under the same test conditions, there were major differences in the effectiveness of the lubricants studied and the application methods, see Fig. 76. The performance of the lubricants studied varied between a 7% and a 50% reduction in torque, as a direct measure of the reduction in frictional force. The influence of the application method on the effectiveness, i.e. application of the lubricant to the rolling stock (OW), into the roll gap (Spalt) or to the roll (UW) averaged 25% (UW), 36% (Spalt) and 40% (OW). In order to verify the results from the technical centre tests and to test the performance of the lubricants and the application method under industrial conditions, lubricant tests were performed in an operational situation at an industrial partner. The aim of the industrial tests was to prolong the tool life by selecting and using suitable lubricants with appropriately optimised application methods. Three test series were therefore conducted under operational conditions, using two lubricants that had been previously tested in the technical centre, to test the effects of lubricant application into the rolling gap and onto the section surface. Since the tests in the technical centre had already identified the two best performing lubricants, the tests under operational conditions did not reveal any differences. The extension of tool life as a function of lubricant application point was an average of 4 % with lubrication in the rolling gap and 21 % with lubrication of the section, and thus significantly higher than the figures without lubrication, see Fig. 77. 88 © VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH
Process | Surface Technology and Finishing Erhöhung der Performance beim Kaltwalzen durch neue Schmiermittel und innovative Arbeitswalzenkonzepte Ziel des Forschungsvorhaens war die Auswahl und Untersuchung neuer Schmiermittelkonzepte sowie neuartiger Beschichtungskonzepte für die Arbeitswalzen beim Kaltwalzen von Kohlenstoffstählen sowie Warmwalzen von Aluminium. Neben polymer- und glykolbasierten Schmierstoffen ist der Einsatz von nanoskalierten Feststoffen als Additivzusatz in konventionellen Schmierstoffen untersucht worden. Zur Verifizierung der Laborergebnisse sind intensive Pilotversuche durchgeführt und erste industrielle Anwendungen realisiert worden. Der Einsatz von ausgewählten Nanopartikeln als Additivkomponente in konventionellen Schmierstoffen zeigt bei MoS 2 - oder WS 2 -Partikeln eine verbesserte Kraftübertragung sowie eine verminderte Reibung im Vergleich zum konventionell additivierten Schmierstoff. Die dauerhafte Stabilisierung sowie die schwer zu kontrollierenden Verbreitungswege limitieren zur Zeit allerdings den großtechnischen Einsatz von nanoskaligem Material. Bei den Beschichtungssystemen konnte vielversprechende TiHfCrN-PVD-Beschichtungen untersucht werden, die eine sehr gute Substrat- Increase of cold rolling performance by new lubricant and innovative work roll concepts The aim of the research project was the selection and investigation of new lubricant concepts and novel coating concepts for work rolls in the cold rolling of carbon steels and the hot rolling of aluminium. In addition to polymer and glycolbased lubricants, the use of nanoscale solids as additives in conventional lubricants was also studied. To verify the laboratory results, intensive pilot tests were performed and the first industrial applications were implemented. The use of selected nanoparticles as additives in conventional lubricants revealed that with MoS 2 or WS 2 particles, there was an improvement in force transmission and a reduction in friction compared to lubricants with conventional additives. However, the question of long-term stabilisation and the fact that the distribution channels are difficult to control are currently limiting the use of nanoscale materials on an industrial scale. Regarding the coating systems, promising TiHfCrN PVD coatings have been studied which exhibit very good adhesion to substrates and have a high resistance to wear. Before they Bild / Figure 78 PAG mit Fremdöl und Feinstpartikeln PAG with tramp oil and microfine particles © VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH Bild / Figure 79 Quarto-Gerüs-Auslauf der Fa Bilstein 4-high mill stand exit side at Bilstein 89
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