Эмульсол для обработки металлов давлением
ЭМУЛЬСОЛ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ, содержащий воду, минеральное масло и полиэтилен, о тлйчающийся тем, что, с целью повышения антифрикционных свойств, эмульсол дополнительно содержит многоатомный спирт, полиоксиэтилированную стеариновую кислоту, соль щелочного металла жирной кислоты , диалкилдитиофосфат цинка и 2,б-ди-tpeT -бутил-п-крезол при следующем соотношении компонентов, мас.%: Полиэтилен2-10 Многоатомный спирт 1-2 Полиоксиэтилированная стеариновая кислота . 1-3 Соль щелочного металла жирной кислоты1-2 Диалкилдитиофосфат цинка1-2 (Л 2,6-Ди-трет-бутил-пкрезол0 ,04-0,14 Минеральное масло 20-30 Вода Остальное
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
y(g) С 1 0 М 1/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н A8TOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1-3
1-2
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3491197/23-04 (22) 17.09. 82 (46) 07.04.84. Бюл. В 13 (72) С.С.Стэба, А.М.Должанский, l0.Б.Сигалов и Ф.К.Клименко (53) 621.892:621.7.016.3(088.8) (56) 1. Белосевич В,К. и др. Эмульсии и смазки при холодной прокатке. М., "Металлургия"., 1976, с. 145-160.
2. Авторское свидетельство СССР
Ф 505675, кл. С 10 M 3/02, 1976.
3. Авторское свидетельство СССР
У 648598, кл. С 10 M 1/18, 1979.
4. Авторское свидетельство СССР
Р 709666, кл. С 10 M 1/06, 1980 (прототип). (54)(57) ЭМУЛЬСОЛ ДЛЯ ОБРАБОТКИ . МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ, содержащий воду, минеральное масло и полиэтилен, о тл и ч а ю шийся тем, что, с
„„SU„„ l 084290 А целью повышения антифрикционных свойств, эмульсол дополнительно содержит многоатомный спирт, полиоксиэтилированную стеариновую кислоту, соль щелочного -металла жирной кислоты, диалкилдитиофосфат цинка и
2,6-ди-треТ -бутил-п-креэол при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:
Полиэтилен 2" 10
Многоатомный спирт 1-2
Полиоксиэтилированная стеариновая кислота
Соль щелочного металла жирной кислоты 1-2
Диалкилдитиофосфат цинка
2, 6-Ди- трет -бутил-икрезол 0,04-0,14
Минеральное масло 20-30
Вода Остальное
290 2
Увеличение содержания полиэтилена в такой эмульсии приводит к отслаиванию эмульгируемой фазы, в результате чего нельзя получить стабильную эмульсию с высокими антифрикционными свойствами.
Цель изобретения — повышение антифрикционных свойств эмульсола.
Поставленная цель достигается тем, что эмульсол для обработки металлов давлением, содержащий воду, минеральное масло и полиэтилен, дополнительно содержит многоатомный спирт, полиоксиэтилированную стеариновую кислоту, соль щелочного металла жирной кислоты, диалкилдитиофосфат цинка и 2,6-ди-tel -бутил-п-крезол при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:
Полиэтилен 2-10
Иногоатомный спирт 1-2
Полиоксиэтилированная стеариновая кислота 1-3
Соль щелочного металла жирной кислоты
Диалкилдитиофосфат цинка 1-2
2,6-Ди-тРет-бутил-пкрезол 0,04-0,14 . Минеральное масло 20-30
Вода Остальное
Змульсол указанного состава. представляет собой пастообразный компаунд, который можно разводить водой с получением однородной СОЖ.
Полиэтилен в виде гранул размером
1-5 мм с молекулярной массой 18000800000 (по ГОСТ 16337-77 или ГОСТ
16338-77) или измельченная использованная тара из полиэтилена используется в качестве активной фазы СОЖ.
Увеличение содержания полиэтилена в эмульсоле выше 10Х приводит к получению массы, которая в дальней-. шем не разводится водой с получением . однородной СОЖ; такую СОЖ нельзя испольэовать в качестве технологической смазки при обработке металлов давлением вследствие нестабильности состава и антифрикционных свойств.
Уменьшение содержания цолиэтилена в эмульеоле ниже 2Ж не позволяет получать высокоэффективные эмульсии для обработки металлов давлением, т.е. снижает антифрикционную эффективность эмульсола.
Для растворения полиэтилена применяется минеральное масло с вяз1-2
0,1-0,3
0 7-0,8
0,07-0,40
0,2-0,6 0,1-0,3
5-15
Ос тальное
Ф 1084
Изобретение относится к эмульсолам для обработки металлов давлением и может быть использовано при холодной и горячей прокатке, штамповке и мокром волочении с применением технологических смазок.
При использовании технологических смазок и виде смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) в процессах обработки металлов давлением обычно ис-. 10 пользуют эмульсолы, из которых затем изготавливают эмульсии путем разбавления их водой; Использование эмульсола в качестве первоначального продукта при приготовлении СОЖ связано с возможностью получения из него эмульсий различной концентрации, а также удобством и экономичностью транспортировки.
Известны эмульсолы на основе 20 нефтяных или растительных масел с добавлением эмульгаторов и присадок (1) .
Известны также СОЖ и жидкие смазочные композиции, представляющие 25 собой эмульсолы, в состав которых вводится полиэтилен, предварительно растворенный в органическом растворителе или диспергированный в воде (2) в (3) .
В указанных смазках содержание полиэтилена в конечном растворе (в пересчете на твердый продукт) находится в пределах 0,07-1Ж, что не обеспечивает их достаточную антифрикционную эффективность. Указан35 ные смазочные композиции не позволяют увеличить содержание полиэтилена свыше Я, так как увеличение содержания полиэтилена в этих условиях 40 приводит к нарушению устойчивости эмульсии, отслаиванию эмульгируемой фазы и ухудшению ее антифрикционных свойств. Кроме того, они не позволяют получить эмульсии с широким диапазоном вязкости, зависящей .от
45 содержания полиэтилена.
Наиболее близкой к предлагаемой . является эмульсия j4) содержащая компоненты в следующих количествах, мас.Е:
Кальцинированная сода
Сульфат натрия
Полиэтилен
Олеиновая кислота 55 ,Синтамид-5
Минеральное масло
Вода
1084 з костью при 100 С 1, 5-100 сСт, например трансформаторное (ГОСТ
982-68), индустриальное 30 (ГОСТ
8675-62), цилиндровое 52 (ГОСТ .
6411-76) .
Уменьшение содержания масла ниже
20Х приводит к получению .сильно загущенных систем, трудно поддающихся: эмульгированию, что снижает стабильность антифрикционных свойств 10 эмульсии. Увеличение содержания мас ла выше 30Х. ведет к уменьшению концентрации полиэтилена и, следовательно, уменьшению антифрикционной эффективности эмульсии. 15
В качестве стабилизатора эмульсола используется многоатомный спирт, например глицерин,. триэтиленгликоль, полиэтиленгликоль (ГОСТ
6259-52, ИРТУ-6-09-4965-68). Уменьшение содержания многоатомного спирта ниже 1Х не обеспечивает стабильности эмульсии, эмульгируемая фаза (полиэтилен и масло минеральное)отслаивается. В результате 25 уменьшаются антифрикционные свойства эмульсола. Увеличение содержания спирта выше 2Х не сказывается более на повьнпении стабильности эмульсола и его эффективности. 30
Эмульгатором в предложенном эмульсоле является полиоксиэтилированная стеариновая кислота (ГОСТ 8980-59) и соль щелочного металла жирной кислоты, например натриевая соль (РСТ УССР 496-72). Возможно применение асидола-мылонафта (ГОСТ 13302-67) в качестве соли щелочного металла жирной кислоты.
290 4 указанных свойств эмульсола. Увеличение его выше 2Х йе влияет более
l на усиление антикорроэионных и противоизносных свойств эмульсола, В качестве антиокислительной добавки в эмульсол вводится 2,6-дитрет -бутил-п-крезол (ГОСТ 10894-64).
Уменьшение количества этого вещества в эмульсоле менее 0,04Х не обеспечивает достаточную антиокислительную стойкость эмульсола. В результате при длительной эксплуатации СОЖ ее антифрикционные свойства снижаются.
Повышение количества этого вещества в эмульсоле более 0,14 Х. не изменяет антиокислительные свойства эмульсола.
Эмульсол готовится следующим образом.
Растворение полиэтилена в минеральном масле с растворенными в нем функциональными присадками осуществляют при температуре на 20-30 С ниже температуры вспышки масла, полученную смесь охлаждают до комнатнрй температуры, а затем смешивают с эмульгатором до получения однородной массы с последующим добавлением воды тремя порциями, при этом каждая порция составляет 1/4; 1/4 и 1/2 части общей массы добавляемой воды.
Для получения эмульсии концентрацией 1-8Х из эмульсола последний разбавляют водным раствором, содержащим 0,5-1Х сульфоната бария (ГОСТ
10534-63) и 0,5-2Х кальцинированной соды (рН раствора 9-11), и выдерживают до установления постоянной вязкости, причем время выдержки определяют из соотношения
Уменьшение содержания полиокси- 40 этилированной стеариновой кислоты менее 1Х и соли щелочного металла жирной кислоты менее 1Х не обеспечивает эмульгирования активной фазы эмульсола. Увеличение содержания 45 полиоксиэтилированной стеариновой кислоты вьнне ЗХ и соли щелочного металла жирной кислоты выше 2Х не сказывается больше на эмульгируе мости активной фазы эмульсола, но снижает его антифрикционные свойства за:счет повьнненных моющих свойств.
Диалкилдитиофосфат цинка (ВТУ
ТН3 139-64) вводится в качестве антиокислительной, антикорроэионной 55 и противоиэносной добавки. Уменьшение количества диалкилдитиофосфата цинка менее 1Х не обеспечивает достижение и ь = -10" С 7п где с — время выдержки, ч, л
С вЂ” концентрация полиэтилена в эмульсии, X.
Для проверки эффективности предложенного эмульсола готовят составы, приведенные в табл. 1 (io всех соста вах вода составляет основу до
100 мас.ф
Состав 1 (табл. 1) готовят следующим образом.
2 г полиэтилена растворяют в 20 г минерального масла (индустриальное
30), предварительно смешанного с 1 г глицерина, 1 г диалкилдитиофосфата цинка и 0,04 г 2,6-ди-трет-бутил-п1084290
10 крезола при 160оС. Полученную вязкую смесь охлаждают до комнатной температуры и растирают в ступке с 1 r полиоксиэтилированной стеариновой кислоты и 1 r стеарата натрия до 5 однородного состояния. Затем при тщательном растирании вводят воду тремя порциями 18,5 мл, 18,5 мл и до 100 r эмульсола.
Аналогичным образом готовится эмульсол и других составов в предлагаемом диапазоне изменения входящих в него ингредиентов.
Из полученного эмульсола готовят эмульсии различной необходимой концентрации (0,4, 1, 5 и 8X) путем разбавления водой с предварительно введенными в нее 0,8 сульфоната бария и 1Х кальцинированной соды до достижения рН раствора 9-11. Эмульсии выдерживаются до установления постоянной вязкости.
Эмульсия с концентрацией полиэти" лена 0,4Х мало изменяет свою первоначальную вязкость и постоянная вязкость ее устанавливается в течение
14,8 ч. У эмульсии с 5Х полиэтилена в течение 259 ч меняется вязкость с 90 до 515 сСт.
Эмульсия с концентрацией полиэти-. З0 лена 1 меняет свою вязкость в течение 51 ч от 16 до 91 сСт, дальше вязкость практически не меняется; с концентрацией полиэтилена 8Х меняет свою вязкость в течение 414 ч с 143 до 815 сСт.
Для сравнения готовят эмульсию согласно прототипу, включающую, Х: полиэтилен 0,4," минеральное масло (индустриальное 30) 15, кальциниро- 40 ванная сода 0,3; сульфат натрия 0,8, олеиновая кислота 0,6, синтамид 0,2; вода до 100, а также 5Х-ную водную эмульсию из эмульсола Э-1 (ГОСТ
1975-75).
Эмульсии из предложенного эмульсола, а также известные эмульсии, испытывают в лабораторных условиях при холодной прокатке образцов из стали
08ПС размерами 0,6Х20 120 мм и горя- 0 чей прокатке образцов из стали 08ПС размерами 4х60х120 мм на стане дуо
180 со скоростью 0,3 м/с с обжатием около ЗОХ. С применением каждой СОЖ прокатано 30 образцов.
Об антифрикционной эффективности смазки судят по коэффициенту вытяжки 3, представляющему собой отношение конечной длины образца к исходной (большей величине соответствует большая антифрикционная эффективность смазки).
Стойкость (стабильность и антиокислительные свойства) испытанных образцов СОЖ характеризуется относительным уменьшением коэффициента вытяжки (которое характеризует уменьшение их антифрикционной эффективности) после выдержки эмульсий в окислительной атмосфере в течение
30 сут;
Об антикоррозионных свойствах СОЖ судят по отйосительному увеличению массы прокатанных вхолодную образцов после 40 ч выдержки их в коррозионной камере с 100Х-ной влажностью и температурой 25 С. Большему увеличению массы соответствует меньшая коррозионная стойкость образцов.
Противоизносные свойства СОЖ характеризуются относительным изменением шероховатости прокатанных вхо-: лодную образцов при учете первого и последнего образца каждой серии (исходная в каждой серии шероховатость образцов после прокатки составляет 1,5 мкм). Меньшему изменению шероховатости соответствует более высокие противоизносные свойства.
О противопригарных свойствах СОЖ судят по относительному количеству пригаров на поверхности горячеката- ных образцов. Меньшему количеству пригаров соответствуют более высокие противопригарные свойства.
В табл. 2 представлены эксплуатационные свойства испытанных СОЖ числителе - холодная прокатка, в знаменателе - горячая).
Как видно из табл. 2, эмульсии с содержанием полиэтилена 1 и вьппе, приготовленные из предложенного эмульсола, более эффективны по срав нению с прототипом и SX-ной эмульсией из эмульсола Э-1. Они обеспечивают значения коэффициента вытяжки на
5,S-21Х при холодной и на 3, t-8 при горячей прокатке больше,-чем у известной (41.
При этом эмульсии на осйове предложенного эмульсола проявляют наибольшую стабильность антифрикционных свойств Hs испытанных СОЖ. Относительное уменьшение коэффициента вытяжки у них после выдержки эмульсий в течение 30 сут в окислительной
10 атмосфере в 1,3-5,6 раз при холодной и I, 1-2,9 раэ при горячей прокатке ниже, чем у прототипа. Соответствующие числа по сравнению с 5Х-ной эмульсией эмульсола Э-1 составляют
2-8,6 и 1,3-3,5.
Эмульсии на основе предложенного эмульсола обладают также более высокими антикоррозионными свойствами, чем прототип, обеспечивая увеличение массы при выдержке холоднокатаных образцов в коррозионной камере в
1,6-4,3 раз меньше, чем у прототипа, и в 2,2-6 раз меньше, чем у 5Х-ной эмульсии эмульсола Э-1.
Эмульсии на основе предложенного эмульсола обладают более высокими противоизносными свойствами, чем прототип. Они обеспечивают в 1,2-8 раз меньшее снижение изменения шероховатости холоднокатаных образцов по сравнению с прототипом и в 1 2-8,3
84290 8 раз меньше, чем 5Х-ная эмульсия эмульсола Э-1.
Наконец, эмульсии на основе предложенного эмульсола обладают наилучшими противопригарными свойствами..
Ф
Относительное количество пригаров на поверхности горячекатаных образков при их применении до 1,4 раз меньше, чем при использовании про10 тотипа, и в 2 1-3,0 раза меньше, чем при применении 5Х-ной эмульсии эмульсола Э-1.
При попадании эмульсии, приготов15 ленной из предложенного эмульсола, в сточнйе воды последние легко очищаются путем нагрева до 90 . При о этом эмульгируемая фаза отслаивается и может быть повторно исполь20 зована для получения предложенного эмульсола с полиэтиленом по предложенному способу.
Таблица 1
Состав эмульсола, мас.Х
Компоненты
1 2 3 4 5 6 7 8
2 2 10 10
2 10
20 30
1 2
6 2
25 25
1,5 1
Полиэтилен
Минеральное масло
25 25 30 25
1,5 2 1
Глицерин
1,5
Полиоксиэтилированная стеариновая кислота
2 1
1,5 1
2 3 . 1
2 1 1
Стеарат натрия
1,5
Диалкилдитиофосфат цинка
1,5 1
2, 6-Ди- тРет -бутил-п-крезол.0,04 0,14 0,09 0,04 0,14 0,04 0,09 0 14
1084290
Количество полиэти лена в эмульсии, мас.Х
1,30
1,30
1,30
0,4
1,30
1,29
1,29
1,29
1,29
1,34
1,33
1,35
1,33
1,31
1,32
1,32
1,31
1,43
1,42
1,35
1,35
1,55.
1,37
" 5,0
0,4
2,1
4,3
5,1
3,2
1,3
2,0
3,2 выдержки эмульсии в течение
30 сут, Х
2,4
1,4
5,2
4,0
5,1
3,1
2,1
3,2
2,0
4,2
1,3
2,2
2,2
1,3
2,0
1,6
1,9
1,4
1,8
1,0
0,9
0,7
Показатели
Коэффициент вытяжки
Относительное уменьшение коэффициента вытяжки после
Относительное 0,4 увеличение массы холоднока- I таных образцов после выдержки 5 их в коррозионной камере, 8
10 3Х
Состав эмульсола
Таблица 2
1084290
Продолжение табл. 2
Состав эмульсола
Коли0,4
18,0
17,9
18,0
18,0 .
14,9
14,8
15,0
16,3
6,9
6,7
2,4
1,3
1,3
1,2
0,4
1,3
1,5
1, 4
1,5
1,5
1,8
1,8
2,0
Продолжение табл. 2
Прототип
Состав эмульсола
1,30
1,30 1 31
1,30 1,29
1,30 1,28
1,30
1,30 1,27
1,33
1,33 1,35
1,31 1,32
1,35
1,31
1,32
1,43
1 43
1,21
1,35
1,35
1,20
1,55
1,54
Показатели
Относительное уменьшение шероховатости холоднокатаных образцов, Е
Относительное количество пригаров на. поверхности горячекатаных образцов, Х
Показатели
Коэффициент вытяжки честно полиэтилена в эмульсии, мас.Ж
5Х-ная эмульсия эмульсола Э-1
13
1084290
Продолжение табл. 2!
Прототип
Состав эмульсола
5Х-ная эмульсия эмульсола Э-1
Показатели
5 6 7
2,3 6,8
1,3 3,5
4,9 4,5
2,6
1,4 2,2 2,0
5,1 4,2
2,3 2,1
2,2
10,3
2,8
4,2
1,5
4,4
2,1
2,3
1,2
4,2
2,1
1,3
2,3
Относительное увеличение массы холоднокатаных образцов после выдержки их в коррозионной камере, 10-3 g
3,0!,6
2,1
1,9
1э7
1,4
4,2 1,3
19,2
19,8
6,9 6,5
2,6 2,5
1,4
2,0
1,2 1,3
1,4 1,5
1,5
4,2
1,7
1,7
1,9
1 8
ВНИИИИ Заказ 1924/19 Тираж 489 Яоддисаое фи"®е» mm «Иете®т е г загород, уа.йроежтаая 4
Относительное уменьшение коэффициента вытяжки после выдержки эмульсии в течение
30 сут. Ж, Относительное уменьшение шероховатости холоднокатаных образцов, Ж
Относительное количество пригаров на поверхности горячекатаных образцов, Х
1,0
0,9
0,8
18,0 17,9 17,9 18,0
15 0 . 14 7 14 7 14 5
