Ingezonden persbericht
*
* Smeermiddel
* 14-01-2002 | 13.30 uur
* mw. M. Trijssenaar | natuurkundig ingenieur.
* promotor | Prof.dr. G. Frens (fac. TNW)
*
* Emulsion lubrication in cold rolling
* Koudwalsen is het proces waarin staal of aluminium band wordt
gereduceerd in een koudwalsstraat teneinde het dunnere en langere
eindprodukt te verkrijgen. Een smeermiddel wordt gebruikt om het materiaal
te koelen, de wrijving te verlagen en de slijtage te verminderen.
Olie-in-water emulsies zijn verreweg de meest gebruikte smeermiddelen voor
koudwalsdoeleinden. Smering met behulp van een één-fasige vloeistof wordt
goed begrepen, maar het mechanisme van smering door middel van een
twee-fasige vloeistof zoals een olie-in-water emulsie werd nog sterk
bediscussieerd.Om te kunnen walsen in een koudwalsstraat is het nodig dat de
oliefilm op de band, welke tegelijk met de band in dikte reduceert,
aangevuld wordt door de olie in de emulsie zodat een voldoend dikke oliefilm
vóór de volgende stand wordt opgebouwd. Dit proces van het aanvullen van de
oliefilm op de oppervlakken door de olie in de emulsie is onderzocht.
Experimenten zijn uitgevoerd op een pilot-schaal koudwals bij Corus.
Gevonden werd dat de hoeveelheid olie, die aangevuld werd tijdens een
doorgang uit emulsie op de al bestaande oliefilm op de band, afhangt van de
diktereductie van de band. Hogere reducties veroorzaken grotere hoeveelheden
aangevulde olie. Aanvullende experimenten zijn uitgevoerd over de
verspreiding van een emulsiedruppel over het staaloppervlak gedurende een
walsdoorgang. Deze toonden aan dat de film in de contactboog, hoewel veel
dikker dan verwacht gezien bestaande hydrodynamische smeringstheorie, niet
genoeg olie bevat om de experimenteel gemeten aanvulling van de olielaag te
verklaren. Wij concluderen dat de aanvulling al plaats moet vinden in de
intreezone, nog voor de emulsie de contactboog bereikt. Om de gevoeligheid
van de aanvulling van de oliefilmdikte voor de reductie te kunnen verklaren,
moet in de intreezone een mechanisme optreden welke zelf afhangt van de
reductie. Analytische expressies en CFD simulaties tonen aan dat het
snelheidsprofiel in de intreezone afhangt van de reductie. Hogere reducties
leiden tot asymmetrischer snelheidsprofielen. Daarom moet ook de aanvulling
met olie aan die asymmetrie gerelateerd worden. Deeltjes in een
uni-directionele stroming ervaren een kracht loodrecht op het stromingsveld.
Aan de kant van het walsoppervlak drijft deze kracht de oliedruppeltjes uit
de bulk van de emulsie naar een vlak in het voorwaartsstromende deel van de
stroming. Hierdoor segregeert de olie van het water totdat op een zeker punt
in de intreezone volledige segregatie is bereikt. Vanaf dit punt wordt de
emulsie in de voorwaarts stromende zone verrijkt: het water stroomt terug en
de oliedruppeltjes bewegen, vastgehouden in het segregatievlak, naar de
contactzone. Bij een grotere reductie komen, door het asymmetrischer
stromingsveld, meer deeltjes de intreezone binnen op een hoogte vanaf waar
ze migreren naar het segregatievlak in het voorwaarts stromend deel van de
stroming. Dit mechanisme verklaart de verrijking van de emulsiesmeerfilm met
olie en de experimenteel gevonden reductie-afhankelijke aanvulling van de
oliefilm.
*
* Voor verder lezen:
* Lubrication in cold rolling; numerical simulation using multigrid
techniques by P.M. Lugt, 1992
* The friction and lubrication of solids by F.P. Bowden and D. Tabor,
2001
* Lubrication fundamentals by D.M. Pirro and A.A. Wessol, 2001
* Practical lubrication for industrial facilities comp. and ed. by
Heinz P. Bloch, 2000
* Fluid film lubrication theory and design by Andras Z. Szeri, 1998