DE3342372A1

DE3342372A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung von walzoel, insbesondere zur verwendung zum leichtmetall-walzen

Info

Publication number: DE3342372A1
Application number: DE19833342372
Authority: DE
Inventors: Bruno 8952 Schlieren Mülhaupt; Jakob 8400 Winterthur Oertle
Original assignee: Sulzer Escher Wyss AG; Escher Wyss AG
Current assignee: Sulzer Escher Wyss AG
Priority date: 1982-12-13
Filing date: 1983-11-21
Publication date: 1984-06-14
Also published as: JPS59109596A; CH652143A5; GB2134918A; GB8333097D0; US4519899A; GB2134918B

Description

SULZER-ESCHER WYSS AKTIENGESELLSCHAFT, ZÜERICH (SCHWEIZ)

Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Walzöl, insbesondere zur Verwendung zum Leichtmetall-Walzen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Walzöl, das Abriebpartikel von gewalzten Metallen enthält, wobei dem erwärmten Walzöl eine wässrige, alkalische Lösung eines anorganischen Salzes beigemischt wird, durch welche die Abriebpartikel Koagulate bilden, welche Koagulate durch Sedimentation oder Zentrifugation abgetrennt werden, sowie eine Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens.

Beim Walzen von Metallen, insbesondere von Leichtmetallen, wie bei der Herstellung von Aluminium-Folien,werden aus verschiedenen Gründen, beispielsweise zur Kühlung, Schmierung und Qualitätsverbesserung der Oberfläche Walzöle verschiedener Art verwendet, beispielsweise petrolbasische Kaltwalzöle. Das Walzöl wird dabei im Kreislauf benützt. Der beim Walzen entstehende Abrieb, beispielsweise feinste Aluminiumteilchen mit Durchmessern zwischen 0,01 und 10 Mm₇ gelangt grösstenteils in das Walzöl und reichert sich dort an. Eine einwandfreie Oberfläche des Walzgutes, z.B. der Aluminium-Folien lässt sich jedoch nur erreichen, wenn der Abriebgehalt im Walzöl eine gewisse Konzentration

nicht überschreitet. Eine Reinigung des Walzöls von Abriebpartikeln ist daher erforderlich.

Es ist bereits bekannt, Walzöle mittels Tonerde- oder Kieselgur-Filter zu reinigen. Ein solches Verfahren erfordert jedoch einen grossen Material- und Kostenaufwand, da die Beseitigung einer bestimmten Menge von Metallabrieb mehr als das Zehnfache an Filtermittel erfordert und das verbrauchte Filtermittel bis zu 45 % ihres Eigengewichtes an Walzöl enthalten. Dieses Walzöl

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muss durch Extraktion oder Abrösten entfernt werden, um eine deponiefähige Form des Filtermittels zu erhalten.

Es ist auch bereits versucht worden, den Metallabrieb aus dem Walzöl durch Sedimentieren oder Zentrifugieren zu entfernen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass insbesondere die Metallpartikel kleinen Durchmessers nicht oder nur äusserst schwer sedimentieren, offenbar infolge elektrostatischer Ladungen.

Aus CH 595 435 ist bereits ein Verfahren zur Reinigung von Walzöl von Metallpartikeln bekannt, wobei dem Walzöl eine wässrige, alkalische Lösung eines anorganischen Salzes zugemischt wird, insbesondere eine Sodalösung. Dadurch werden die Abriebpartikel zur Koagulation gebracht, so dass sie sich während einer bestimmten Zeitdauer sedimentieren oder zentrifugieren lassen und somit von Walzöl abgetrennt werden können. Die Menge der beigemischten Sodalösung ist dabei sehr gering und liegt im Promille-Bereich. Es wird angestrebt, genau soviel Sodalösung beizumischen, dass diese vollständig von den Abriebpartikeln absorbiert wird. Auf diese Weise erhält man als Filtrat fast reines, nahezu Abriebpartikel-freies Walzöl, das ohne Schwierigkeiten wieder verwendet werden kann, und andererseits als Abfall eine vorzugsweise aus Metallabrieb bestehende Masse, die ohne Schwierigkeiten in kommunalen Kehrichtverbrennungsanlagen verarbeitet werden kann. Dabei ist der Walzölverlust im Vergleich zu vorbekannten Filtermethoden äusserst gering.

Das beschriebene Verfahren zeigt zwar in der Praxis recht gute Ergebnisse. Der Erfolg hängt jedoch davon ab, dass stets die richtige Menge an Koagulationsmittel beigemischt wird und dass die geringen beigemischten Mengen im Walzöl gleichmässig verteilt werden. Dies ist

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jedoch in der kurzen,für eine gleichmässige Dorchmischung zur Verfügung stehenden Zeit häufig problematisch. Die Folge davon ist, dass trotz der richtigen zugegebenen Koagulationsmittel-Menge die Verteilung so ungleichmässig ist, dass teilweise das Koagulationsmittel nicht ausreicht, dass heisst Rückstände an Abriebpartikeln nicht koagulieren, dass in anderen Gebieten jedoch ein Ueberschuss vorhanden ist, der in der Zentrifuge eine wässrige Unterschicht bildet, die nach kurzer Zeit zu Schwierigkeiten, wie Böhmit-Bildung und zur Verstopfung führt.

Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die letzterwähnten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und insbesondere das Verfahren nach CH 595 435 so weiterzubilden, dass eine genaue Dosierung und eine gleichmässige Verteilung des Koagulationsmittels im Walzöl erreicht wird, und somit der Abriebpartikel-Gehalt im gereinigten Walzöl weiter gesenkt und die Betriebssicherheit verbessert werden kann.

Das erfindungsgemäss Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beimischung des Koagulationsmittels in einer statischen Dispergiereinrichtung mit nachgeschalteter Strahlpumpe erfolgt, wobei ein Teil des die Strahlpumpe verlassenden Walzöles mittels der eigenen Saugwirkung der Strahlpumpe in einer Rezirkulationsschlaufe an deren Eintritt zurückgeführt wird.

Als statische Dispergiereinrichtungen haben sich insbesondere solche Einrichtungen als zweckmässig erwiesen, die Elemente, z.B. geriffelte Lamellen aufweisen, die derart aufeinandergeschichtet sind, dass offene, sich kreuzende Kanäle gebildet werden, welche schräg zur Hauptdurchströmungsrichtung verlaufen, wobei zweckmässigerweise mehrere Schichten von Elementen vorgesehen sind,

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wobei die aufeinanderfolgenden Schichten um einen Winkel von höchstens 90° versetzt angeordnet sind.

Das erfindungsgemässe Verfahren hat sich als besonders geeignet für die Reinigung von Walzöl erwiesen, welches beim Leichtmetall-,speziell bei Aluminiumfolien-Walzen anfällt. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich Aluminiumfolien mit deutlich verbesserter Oberflächenqualität herstellen.

Anhand des in der Figur wiedergegebenen Schemas wird das erfindungsgemässe Verfahren und ein Beispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung beschrieben.

Aus einem Walzölbehälter 1 wird mit einer Pumpe 2 das etwa 40° C warme Walzöl abgesaugt und in einem Wärmeaustauscher 3 auf etwa 80° C erhitzt. In dem folgenden Erhitzer 4 erfolgt eine weitere Temperaturerhöhung auf 90° C bis 95°C. In der nachfolgenden Mischeinrichtung 5 wird aus einem Vorratsbehälter 6 Koagulationsmittel in einem Verhältnis von beispielsweise zwischen 1 : 1000 und 1 : 5000 mittels einer Dosierpumpe 7 dem Walzöl beigemischt. Als Koagulationsmittel dient hierbei eine wässrige, alkalische Lösung eines anorganischen Salzes, vorzugsweise eine zu etwa 75 % gesättigte Sodalösung. Ausser Na2CC>3 haben sich jedoch auch andere Salzlösungen als brauchbar erwiesen, beispielsweise NaOH-Na₂OO₃, K2CCU oder K(Xi-K₂CO₃.

Die Mischeinrichtung 5 besteht aus einer statischen Dispergiereinrichtung 8 und einer dieser nachgeschalteten Strahlpumpe 9, wobei ein Teil des die Strahlpumpe verlassenden Walzöls mittels der eigenen Saugwirkung der Strahlpumpe in einer Rezirkulations- oder Reaktionsschlaufe an deren Eingang zurückgeführt wird. Als geeignete statische Dispergiereinrichtungen haben sich beispielsweise die in CH 547 120 beschriebenen Mischeinrichtungen oder handelsübliche statische Mischer

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beispielsweise vom Typ Sulzer SMX oder vom Typ BKM,erwiesen. Solche Mischer enthalten Elemente, beispielsweise geriffelte Lamellen, die derart aufeinandergeschichtet sind, dass offene, sich kreuzende Kanäle gebildet werden, die schräg zur Hauptdurchströmungsrichtung des Mischers verlaufen. Zweckmässigerweise sind
mehrere solcher Schichtpakete hintereihandergeschaltet, wobei aufeinanderfolgende Schichten um einen Winkel
von höchstens 90° versetzt angeordnet sind. Als geeignete Strahlpumpen haben sich beispielsweise Pumpen des Typs Körting 13.39.00 mit einem Treibstrom von 750 l/h und einem entsprechenden Saugstrotn unter Berücksichtigung der Reaktions- oder Fezirkulationsschlaufe erwiesen. In einer solchen, aus statischem Mischer und Strahlpumpe mit Rezirkulationsschlaufe zusammengesetzten Mischeinrichtung ergab sich eine iJberraschend gute Durchmischung und eine bessere Gleichmässigkeit der Koagulationsmittelverteilung im Walzöl im Vergleich zu nur aus einem Teil bestehenden statischen Mischeinrichtungen. Gegenüber dynamischen Mischern ist von Vorteil, dass kein= bewegten oder rotierenden Teile vorhanden sind, die einer Abnutzung unterliegen. Es zeigte sich
ausserdem, dass mit einer solchen kombinierten Mischeinrichtung
eine völlig homogene Verteilung des Koagulationsmittels, auch bei Verwendung einer intermittierend arbeitenden Dosiervorrichtung 7, beispielsweise einer einfachen und billigen Kolbenpumpe, erreicht werden kann, was bei den bisher verwendeten Mischern schwierig
und problematisch war.

Die Lichtabsorption des aus dem Mischer 5 austretenden Walzöles wird mittels einer aus einer Lichtquelle 11
und einem Photoempfanger 12 bestehenden Photometer-Einrichtung gemessen und zur Regelung der Dosiereinrichtung 7 verwendet, beispielsweise durch Einstellung des Kolbenhubs der als Dosiervorrichtung dienenden Kolbenpumpe oder der Frequenz Damit wird erreicht, dass stets genau die richtige für

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eine vollständige Koagulation des Metallabriebs nötige Sodamenge beigemischt wird. Durch die gleichmässige Verteilung im Mischer 5 wird erreicht, dass alle Schwankungen bei der Sodadosierung entfallen. Da die Regelstrecke ein träges Verhalten aufweist, ist es zweckmässig, eine unstetige Nachlaufregelung zu verwenden, wobei die Regelgrösse periodisch mit dem Sollwert verglichen wird und die Regelabweichung eine entsprechende Korrektur der Stellgrösse d.h. der Pumpen-Frequenz oder des Kolbenhubs erzeugt.

Das aus der Mischeinrichtung 5 austretende Walzöl wird einem Koagulationsbehälter 13 zugeführt, in welchem der Koagulationsvorgang der Abriebpartikel abgeschlossen wird. Die Grosse dieses Koagulationsbehälters wird dabei so bemessen, dass bei dem gewählten Walzöl-Durchsatz der Vorrichtung gerade eine solche Reaktionszeit im Behälter zur Verfügung steht, dass alle Abriebpartikel koagulieren. Wegen der besonders guten und homogenen Durchmischung erfolgt die Reaktion besonders gleichmässig und schnell, so dass der Koagulationsbehälter 13 kleiner dimensioniert werden kann als bisher. Bei der erreichten intensiven Mischung hat sich ein Koagulationsbehälter mit einer mittleren Verweilzeit von ca. 20 Sekunden als günstig erwiesen. Unmittelbar nach Abschluss des Koagulationsvorganges wird das Walzöl einem Zentrifugaldekanter 14 zugeführt, in welchem das koagulierte Material vom Filtrat, d.h. vom reinen Walzöl,abgetrennt wird. Als geeigneter Zentrifugaldekanter hat sich beispielsweise ein solcher vom Typ Escher Wyss ZDS-IL erwiesen. Das weitgehend Abriebpartikel-freie aus dem Zentrifugaldekanter 14 austretende, etwa 90⁰C warme Filtrat wird mit einer Förderpumpe 15 dem Wärmeaustauscher 3 zugeführt, in dem es das zu reinigende Walzöl erwärmt und verlässt den Wärmeaustauscher 3 etwa 60° C warm und gelangt gereinigt zurück in den Walzölbehälter 1.

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In einem praktischen Ausführungsbeispiel einer Walzöl-Reinigungsanlage für die Aluminiumfolien-Herstellung ergab sich bei stark verschmutztem Walzöl mit 0,3 % Oxidaschengehalt und einem Volumenstrom von 900 Liter/ Stunde einer Verweilzeit von 18 Sekunden in einem Koagulationsbehälter mit einem Volumen von 5 Liter und einer Sodadosierung von 1,7 Liter/Stunde unter Verwendung der vorstehend angeführten Anlagekomponenten und bei den genannten Temperaturverhältnissen ein Oxidaschengehalt des gereinigten Walzöls von 0,002 %. Bei Reinigung weniger verschmutzten Walzöls als Ausgangsmaterial liessen sich mit der Versuchsanlage Endkonzentration unter 0,001 % erreichen.

Vorteilhafte Weiterbildungen im Rahmen des Erfindungsgedankens sind möglich. Beispielsweise kann die Regelung der Dosierung auch durch eine Messung der Absorption des gereinigten Walzöls nach dem Zentrifugal-Dekanter 15 mittels einer Strahlungsquelle 11¹ und einem Photoempfänger 12 angesteuert werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Reinigung von Walzöl_f das Abriebpartikel von gewalzten Metallen enthält, wobei dem erwärmten Walzöl eine wässrige alkalische Lösung eines anorganischen Salzes beigemischt wird, durch welche die Abriebpartikel Koagulate bilden, welche Koagulate durch Sedimentation oder Zentrifugation abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimischung des Koagulationsmittels in einer statischen Dispergiereinrichtung mit nachgeschalteter Strahlpumpe erfolgt, wobei ein Teil des die Strahlpumpe verlassenden Walzöls mittels der eigenen Sogwirkung der Strahlpumpe in einer Rezirkulationsschlaufe an deren Eingang zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimischung des Koagulationsmittels zum Walzöl in einem Verhältnis von 1 : 1000 bis 1 : 5000 erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Koagulationsmittel eine wässrige Karbonatlösung aus der Gruppe von Na2CO·,, NaOH-Na₂CO₃, K₂CO₃ und KOH-K₂CO₃ verwendet wird.

4. Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens zur Reinigung von Walzöl nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch eine Mischvorrichtung (5) zum Beimischen eines Koagulationsmittels, bestehend aus einer statischen Dispergiereinrichtung (8) und einer nachgeschalteten Strahlpumpe (9) mit einer Rezirkulationsschlaufe (10), durch die ein Teil des die Strahlpumpe (9) verlassenden Walzöls an deren Eingang zurückgeführt wird.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Dispergiereinrichtung (8) Elemente aufweist, die derart aufeinander geschichtet sind, das offene, sich kreuzende Kanäle gebildet werden, welche schräg zur Hauptdurchströmungsrichtung der Dispergiereinrichtung verlaufen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Dispergiereinrichtung (8) mehrere Schichten von Elementen aufweist, wobei aufeinanderfolgende Schichten um einen Winkel von höchstens 90° versetzt angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente als geriffelte Lamellen ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 7, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung (11,12), welche die zugeführte Menge des Koagulationsmittels in Abhängigkeit von der Lichtdurchlässigkeit des Walzöls nach der Zentrifugierung (5) zu regeln vermag.

9. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-3 zum Reinigen des zum Walzen von Leichtmetallen, insbesondere von Aluminium-Folie verwendeten Walzöls.

10. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-8 zum Reinigen des zum Walzen von Leichtmetallen, insbesondere von Aluminium-Folie verwendeten Walzöls.

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