Смазочно-охлаждающая жидкость для холодной прокатки металлов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

РОО8 $

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

10 — 25

3 — 7

0,1 — 0,5

0,5 — 1,0

До 100 (21) 4869536/04 (22) 20.08.90 (46) 23.04.92. Бюл.N 15 (71) Филиал Научно-исследовательского института приборов и Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) О.А.Устрехова, B.Н.Кисленко, Г.Б.Басов, Т.Г.Ежикова-Бабаханова, В.Ф.Очин, А.И.Сошко и А.А.Берлин (53) 621.892.:621.7.016.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1513019, кл. С 10 М 173/02, 1989.

Авторское свидетельство СССР

N - 1643596, кл. С 10 М 173/02, 1990. (54) СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), которые используются для процессов холодной обработки металлов давлением, преимущественно при прокатке.

Известен широкий ассортимент СОЖ для процессов холодной обработки металлов давлением, содержащих полимеры в качестве основного компонента. Эти СОЖ получили практическое распространение в промышленности благодаря высоким технологическим свойствам, допускающим интенсификацию режима обработки при достижении необходимой чистоты поверхности.

Однако они не обеспечивают стабильных антифрикционных свойств при прокат".Ы 1728295 А1 (51)5 С 10 М 173/00// С 01 М 173/00, 129:40, 55:10, 143:02, 143:04, 143:06, 145:40)

С 10 N 30:06, 40:24 (57) Изобретение. относится к смазочно-охлаждающим жидкостям для холодной прокатки металлов. Цель — снижение вязкости, повышение антифрикционных свойств жидкости и качества обработанной поверхности. Жидкость содержит, мас.%: привитой сополимеризат полиметилметакрилата с лигносульфонатом 1-3; мол.м. 1500 — 20000 полиэтилен, или полипропилен, или полиизобутилен 2 — 5; сульфатное мыло 3 — 8; медь олеиновокислая 0,2-0,5; минеральное масло 4 — 7 и вода — остальное. Предлагаемая жидкость обеспечивает критическую нагрузку 2660 — 2990 Н, нагрузку сваривания 7200 — 8000 Н, коэффициент трения при нагрузке 450 Н 0,045 — 0,05, шероховатость поверхности 0,30 — 0,32 мкм. 7 табл, ке труднодеформируемых сталей, что сокращает ресурс работы обрабатывающего инструм ента.

Наиболее близкой к предлагаемой является СОЖ следующего состава, мас,%;

Привитой сополимеризат полиметилметакрилата с лигносульфонатом 5 — 10

Полиэтилен молекулярной массы 1500 — 20000

Окисленный лигносульфонат 10 — 30

Синтетические жирные кислоты

Триэтаноламин

Сульфонол

Вода

1728295

2 — 5

Смазку готовят путем смешивания 30 ного водного раствора окисленного лигносульфоната с расчетным количеством 30%-ной дисперсии привитого сополимеризата полиметилметакрилата с лигносульфатом, а также триэтаноламином и сульфонолом. В полученную смесь, нагретую до 70 — 75ОС, вводят рассчитанное количество синтетических жирных кислот и полиэтилена (полиолефин) мол.массы 1500 — 20000. Затем смесь разбавляют водой до необходимой концентрации и при перемешивании охлаждают.

Известная смазка по сравнению с ана- логами обладает повышенными антифрикциоными свойствами, что позволяет использовать ее при прокатке труднодеформируемых сталей. Например, при прокатке электротехнической стали Э 311 с усилием

195 кН и скоростью 20 м/мин коэффициент трения составляет 0,039, а шероховатость обработанной поверхности равна 0,34 мкм.

Недостатком указанного состава СОЖ является повышенная (более 100 мм /с) г вязкость и невозможность разбавления ее до хорошо текучей жидкости из-за низкой коллоидной стабильности последней. Полученные эмульсии быстро расслаиваются. В то же время высокая вязкость смазки является причиной неэффективности охлаждения, что приводит к разогреву валков, их вибрации, схватыванию, снижает ресурс работы. Высокая вязкость смазочного состава не позволяет подавать его поливом посредством системы охлаждения. Смазка наносится окунанием, намазыванием, что непроизводительно.

Целью изобретения является снижение вязкости, повышение антифрикционных свойств и качества обработанной поверхности.

Смазочно-охлаждающая жидкость для холодной прокатки металлов, содержащая привитой сополимеризат полиметилметакрилата с лигносульфонатом, полиолефин молекулярной массы 1500 — 20000 и воду, дополнительно содержит сульфатное мыло, олеиновокислую медь и минеральное масло при массовом отношении последнего к полиолефину 1,4 — 2,0, а в качестве полиолефина содержит полиэтилен, или полипропилен, или полиизобутилен при следующем соотношении компонентов, мас. :

Привитой сополимеризат полиметилметакрилита с лигносульфонатом 1 — 3

Полиолефин молекулярной массы 1500 — 20000

Сульфатное мыло 3 — 8

Олеиновокислая медь 0,2 — 0,5

Минеральное масло 4 — 7

Вода До 100

Для снижения вязкости масляной фазы и определения оптимальной концентрации полиолефина в масляном растворе оценивают изменение кинематической вязкости раствора по ГОСТУ. Раствор полиэтилена в минеральном масле И-12 готовят при 30 — 90 С при перемешивании в течение 0,5 — 3,0 ч.

Полученные .результаты приведены в табл.1.

Как видно из данных табл.1, вязкость раствора полиэтилена в масле значительно ниже вязкости исходного полиэтилена, причем оптимальными отношениями минеральное масло/полиэтилен являются 4/2 — 7/5, так как дальнейшее снижение отношения не приводит к существенному снижению вязкости (пример 1), а повышение этого отношения приводит к значительному увеличению вязкости.

Использование масла в качестве растворителя позволяет расширить диапазон молекулярных масс полиолефина и использовать в смазочном составе ряд других полиолефинов (полипропилен, полиизобутилен) которые являются твердыми веществами и в предлагаемом диапазоне молекулярных масс обладают хорошей растворимостью в масле.

Данные по возможности использования полиолефинов с молекулярной массой

1500 — 20000 в масляном растворе без ущерба для его вязкости п риведена в табл.2 (соотношение минеральное масло/полиолефин равно 1,7).

Растворимость полиолефинов молеку-. лярной массой выше 20000 в масле значительно более низкая и не позволяет достичь необходимых концентраций.

Для уменьшения вязкости водной фазы смазочного состава предлагается снизить содержание привитого сополимеризата полиметилметакрилата с лигносульфонатом.

Привитой сополимеризат полиметилметакрилата с лигносульфонатом получают путем радикальной полимеризации 20 мас.ч. метилметакрилата в 80 мас.ч. 10 -ного водноro раствора лигносульфоната натрия при инициировании 0,2 мас.ч, 10%-ного водного раствора пероксида водорода, Данные приведены в табл.3, Как видно из данных табл.3,кинематическая вязкость водных растворов привитого сополимеризата значительно ниже вязкости известной композиции, Снижение концентрации привитого сополимеризата ниже

1 мас. / не приводит к дальнейшему сниже1728295

55 нию вязкости раствора, тогда как увеличение концентрации выше 3 мас. значительно увеличивает его вязкость, Таким образом, оптимальными являются концентрации 1 — 3 мас. .

При смешении водного раствора привитого сополимеризата с масляным раствором полиолефина получается неустойчивая дисперсия, которая расслаивается в течение нескольких секунд. Поэтому в качестве стабилизатора дисперсии используют сульфатное мыло. Стабильность дисперсии определяют по ГОСТУ. Для определения оптимальной концентрации сульфатного мыла приготовлены композиции, представленные в табл.4.

В указанном составе, кроме сульфатного мыла, содержится в мас. : привитой сополимеризат полиметилметакрилата с лигносульфонатом 2; полиэтилен молекулярной массы 1500 — 20000 3; минеральное масло 5; вода до 100.

Сульфатное мыло представляет собой вязкую темно-коричневую массу с легким запахом, которая хорошо растворяется в во.де, Сульфатное мыло является отходом производства целлюлозы по сульфатному способу.

Как видно из данных табл.4, при концентрации сульфатного мыла ниже 3 мас.% дисперсия является неустойчивой, а при концентрации выше Ы мас. наблюдается выделение белых сливок (масляных пятен на поверхности жидкости), Таким образом, оптимальной является концентрация сульфатного мыла 3 — 8 мас.7",.

Для повышения антифрикционных свойств полученного состава в композицию с оптимальным содержанием привитого сополимеризата полиметилметакрилата с лигносульфонатом (2 мас,о ), полиэтилена (3 мас, ), минерального масла (5 мас. ) и сульфатного мыла (5 мас.%) вводят олеиновокислую медь. Антифрикционные свойства составов оценивают по коэффициенту трения, который определяют на машине трения "Фалекс-1". Режим испытаний: скорость — 0,2 м/с, продолжительность испытаний 60 мин, пара трения блок — кольцо.

Полученные данные приведены в табл,5.

Как следует из данных табл,5,при содержании олеата меди менее 0,2 мас.% отмечается незначительное улучшение антифрикционных свойств по сравнению с известной композицией, а при содержании олеата меди выше 0,5 мас, они несколько ухудшаются по сравнению с оптимальным содержанием. Таким образом, оптимальной

50 концентрацией олеиновокислой меди является 0,2 — 0,5 мас. .

Для технологических испытаний приготовлены следующие составы СОЖ (табл.6), Предлагаемую смазку готовят следующим образом.

В емкость загружают расчетное количество минерального масла, нагревают его до

60 — 70 С и при перемешивании вводят необходимое количество полиолефина и олеиновокислой меди. Смесь перемешивают при данной температуре в течение 1 — 3 ч до полного растворения полимера. В другой емкости смешивают расчетное количество сульфатного мыла с дисперсией привитого сополимеризата. Смесь нагревают до 60—

65 С и при непрерывном перемешивании постепенно вводят раствор полиолефина в масле. Охлаждают полученную дисперсию до комнатной температуры при перемешивании. Полученную массу разбавляют водой до необходимой концентрации.

Технологические свойства предлагаемого состава с оптимальным содержанием компонентов оценивают по нагрузке сваривания (Рс — наименьшая нагрузка, при которой происходит сваривание шаров, характеризующее предел смазочной способности), критической нагрузке (Р» — нагрузка, при которой происходит резкое повышение износа шаров) и коэффициенту трения, Параметры Рс и Р» определяют по стандартной методике на четырехшариковой машине трения. Прокатку проводят на стане ДУО фирмы "Фрелинч" при скорости

20 мl мин на образцах из электротехнической стали Э 311 размером 200 х 30 х 0,81 мм.

Результаты исследований приведены в табл.7.

Как видно из приведенных данных в табл.7, предлагаемая композиция обладает более высокими смазочными и антифрикнионными свойствами по сравнению с известной, .

Проведенные испытания показали, что использование предлагаемого состава смазки с оптимальным соотношением компонентов позволяет приготовить устойчивую эмульсию. снизить вязкость смазки, что увеличивает теплоотвод от обрабатываемой детали, улучшить качество обрабатываемой поверхности, Формула изобретения

Смазочно-охлаждающая жидкость для холодной прокатки металлов, содержащая воду, привитой сополимеризат полиметилметакрилата с лигносульфонатом и полиолефин молекулярной массы 1500 — 20000, отличающаяся тем, что, с целью

1728295

2 — 5

3 — 8

0,2 — 0,5

4 — 7

Остальное

15

Та бл и ца 1

Таблица2

ТаблицаЗ

25 снижения вязкости, повышения антифрикционных свойств жидкости и качества обработанной поверхности, жидкость в качестве полиолефина содержит полиэтилен, или полипропилен, или полиизобутилен и дополнительно сульфатное мыло, олеиновокислую медь и минеральное масло при массовом отношении последнего к полиолефину 1,4 — 2,0 при следующем соотношении компонентов, мас. :

Привитой сополимеризат полиметилметакрилата с лигносульфонатом

Полиэтилен, или полипропилен, или полиизобутилен молекулярной массы 1500 — 20000

Сульфатное мыло

Олеиновокислая медь

Минеральное масло

Вода

1728295

Таблица4

Показатель

Не выдерживает

Не выдерживает Выдерживает

Стабильность системы по

ГОСТ

В ыдерживает

Выдерживает

Таблица 5

Таблица 6

Состав

0,2

5

0,3

Б .

0,5

0,3

0,3 о 100

Таблица7

Привитой сополимеризат полиметилметакрилата с лигносульфонатом

Полиэтилен молекулярной массы 1500-20000

Полипропилен молекулярной массы 1500-20000

Полиизобутилен молекулярной массы 1500-20000

Сульфатное мыло

Олеиновокислая медь

Минеральное масло

Во а

Со е жание с ль атного мыла, мас .

Кон. ент а ия, мас., по и име ам