Дорновый смазочный материал для изготовления бесшовных труб

 

Изобретение относится к дорновому смазочному материалу для применения при изготовлении бесшовных труб, который состоит из графита, глинистых минералов из класса смектитов, полисахарида и в случае необходимости поверхностно-активного вещества. В форме водной дисперсии осуществляют нанесение на дорны, которые прошли охлаждающую ванну. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к смазочному материалу для горячей обработки металлов, в частности для изготовления бесшовных труб, особенно для нанесения на дорны, которые после процесса прокатки прошли охлаждающую ванну и подготавливаются для ближайшего процесса прокатки.

В современных трубопрокатных станах, например, в непрерывных трубопрокатных линиях (МРМ-прокатные линии) происходит придание формы бесшовным трубам в основной стадии процесса за счет прокатки заготовленной, нагретой до 1200-1300^oC крицы через дорн, который насажен на хвостовик оправки.

После процесса прокатки дорн, соответственно хвостовик оправки, удаляют из подвергнутой прокатке трубчатой заготовки и подают в охлаждающую ванну, где дорн, соответственно хвостовик оправки, охлаждается примерно от 150 -350^oC до температуры примерно 60 100^oC и таким образом подготавливается для следующего процесса прокатки.

К этой подготовке дорна, соответственно хвостовика оправки, после охлаждающей ванны относится также его смазывание. Это смазывание существенно для того, чтобы гарантировать оптимальное "скольжение" крицы на хвостовике оправки во время процесса прокатки, и являются решающим для качества трубы, т.е. для качества внутренней поверхности трубы.

Как правило, это смазывание осуществляют с помощью графитсодержащих масел. Из-за выгорания масла при контакте дорна с горячей крицей возникает очень сильное давление, которое за счет токсичных составных частей дыма приводит к загрязнению окружающей среды. С другой стороны, это неконтролируемое выгорание внутри крицы при процессе прокатки приводит к повреждениям слоя смазочного материала на дорне и при определенных обстоятельствах к повреждениям внутренней поверхности труб.

В патенте ФРГ N 2450716 (в примере 5) предложено применять высокотемпературную смазку для горячей обработки металлов, содержащую природный или синтетический графит и полисахариды или их производные. Этот смазочный материал непосредственно после процесса прокатки наносят на еще не охлажденный дорн, после чего образуется высушенная и частично водостойкая пленка смазочного материала. Таким образом, обработанный дорн затем можно подавать в охлаждающую ванну и позднее без смазывания вновь снова вводить в процесс прокатки. Однако оказалось, что из-за механической деформации дорна при транспортировке через охлаждающую ванну и за счет воздействия воды пленка из смазочного материала часто повреждается, что снова отрицательно сказывается на качестве трубы.

Так как в современных прокатных линиях смазывание дорнов осуществляется после охлаждающей ванны, то попытались осуществить смазывание с помощью графитсодержащих масел и нанести образец смазочного материала согласно патенту ФРГ N 2450716 на дорны, которые уже прошли охлаждающую ванну. Обусловленное процессом время между нанесением смазочного материала на нагретый до 60 -100^oC дорн вплоть до процесса прокатки ограничено максимально пятью секундами.

Как показали сравнительные опыты (примеры), образование сухой смазочной пленки с помощью смазочных материалов согласно патенту ФРГ N 2450716 длится по меньшей мере 15 с. В результате при контакте обработанного дорна с горячей крицей наблюдается такой же эффект, как и в случае обработки дорна графитсодержащими маслами. Кроме того, полимерные компоненты, содержащиеся в смазке, подвергаются пиролизу, что во время процесса прокатки ведет к повреждениям смазочной пленки и таким образом к ухудшению качества труб.

Поэтому была поставлена задача разработки смазочного материала, который не обладает указанными недостатками и который в особенности пригоден для смазывания дорнов, которые прошли охлаждающую ванну, быстровысыхающей высококачественной смазочной пленкой.

Согласно предлагаемому изобретению, смазка для горячей обработки металлов, содержащая природный или синтетический графит, или полисахариды, или их производные, дополнительно содержит монтмориллонит при следующем соотношении компонентов, мас.

Природный или синтетический графит 60 94 Монтмориллонит 5 38 Полисахариды или их производные 0,2 2 Предпочтительным является дополнительное содержание в смазке неионного поверхностно-активного вещества в количестве не более 5 мас.

При этом смазка содержит компоненты в следующем количестве, мас.

Природный или синтетический графит 75 92 Монтмориллонит 5 24 Полисахариды или их производные 0,5 1 Неионное поверхностно-активное вещество Не более 2 Пригодными природными графитами являются графиты с высокой кристалличностью, т.е. с размером кристаллов более 100 нм и содержанием золы максимально 5% Пригодные синтетические графиты также обладают высокой кристалличностью с размером кристаллов более 100 нм и чистотой 99,9% и более. Размер частиц (d₅₀) используемых графитов может изменяться в пределах от 5 до 30 мкм. Предпочтительно используют синтетический графит.

В составе смазки используются монтмориллониты, которые обладают способностью к набуханию (1 г монтмориллонита в дистиллированной воде) 3 50. Благодаря указанной способности к обмену катионов монтмориллониты могут модифицироваться с помощью неорганических или органических катионов.

Указанный глинистый материал в качестве неорганической составной части смазочного материала характеризуется отличными связующими свойствами и к тому же обладает тем преимуществом, что он в противоположность полимерам или маслам, не подвергается пиролизу.

В смазочном материале монтмориллонит, кроме того, обеспечивает неожиданно быстрое время высыхания смазочной пленки на дорне в течение короткого времени в пределах 1 5 с.

То есть, указанное короткое время между нанесением смазочного материала и процессом прокатки максимально 5 с с помощью предлагаемого согласно изобретению смазочного материала на дорне позволяет получить равномерно сухую смазочную пленку еще прежде, чем дорн вводится в крицу.

В качестве дальнейшей обязательной составной части предлагаемого согласно изобретению смазочного материала используются полисахарид или его производные в качестве загустителя. Задачей этой составной части смазочного материала является обеспечение постоянной вязкости дисперсии смазочного материала в широком температурном интервале, а также предотвращение седиментации частиц твердого вещества в дисперсии.

Целесообразно находят применение из ряда полисахаридов или их производных гетерополисахарид или производное алкилцеллюлозы, такие как гуммиксантан, гуммирамзан или производное алкилцеллюлозы, как например, оксипропилметилцеллюлоза. Для того, чтобы защитить загуститель от поражений бактериями, целесообразно добавлять биоцид. Для того, чтобы получить хорошие пленочные свойства смазочного материала и влиять на вязкость смазочного материала, целесообразно дополнительно использовать неионное поверхностно-активное вещество. Целесообразно в качестве неионных поверхностно-активных веществ использовать такие, которые описываются в (Ullmanns Encycklopädie d. Techn. Chemie, VCH Weinheim, 4-е изд. т. 22, с. 489). Особенно пригодными представителями этого класса являются олигомерные оксиэтилаты или модифицированные оксипропильными группами оксиэтилаты.

Предпочтительно используемые в заявленной композиции олигомерные оксиэтилаты или модифицированные оксипропильными группами оксиэтилаты имеют следующие формулы: а) HO-CH₂-CH₂-(CH₂-CH₂-O-)_m (CH₂-CH₂-CH₂-O-)_n(CH₂-CH₂- O)_mCH₂-CH₂OH
b) C₉H₁₉ -O-(CH₂-CH₂-O)_n CH₂-CH₂-OH
Предлагаемый в изобретении смазочный материал целесообразно применять в форме водной суспензии с содержанием воды 60 80 мас. Приготовление суспензии можно осуществлять в продажных диспергаторах.

Нанесение смазочного материала на дорн можно осуществлять, например, через расположенное между охлаждающей ванной и прокатным станом разбрызгивающее кольцо, через середину которого пропускают хвостовик оправки и равномерно снабжают смазочным материалом.

Как правило, наносимое количество регулируют так, что на дорне находится примерно 40 г/м² смазочного материала (без воды).

Пример 1.

Формулировка 1, мас.

Синтетический графит типа T 75 LONZA 86,8
Модифицированный монтмориллонит со способностью к набуханию 10 -50 11,2
Метилгидроксипропилцеллюлоза 1,9 100,0
Дисперсия в воде с содержанием твердого вещества 24,6 мас.

Формулировка 2, мас.

Синтетический графит типа T 75 LONZA 78,2
Модифицированнй монтмориллонит со способностью к набуханию 9 14 20,0
Поверхностно-активное вещество Synperonic PE/F68 фирмы ICI (модифицированный оксипропильными группами оксиэтилат) 1,2
Гумми-ксантан 0,5
Биоцид 0,1 100,0
Дисперсия в воде с содержанием твердого вещества 30,0 мас.

Формулировка 3, мас.

Природный графит с содержанием золы 4,5% 77,0
Монтмориллонит со способностью к набуханию 3,0
Монтмориллонит со способностью к набуханию 3-5 18,0
Поверхностно-активное вещество Synperonic PE/F68 фирмы ICI (модифицированный оксипропильными группами оксиэтилат) 1,2
Гуммирамзан 0,7
Биоцид 0,1 100,0
Дисперсия в воде с содержанием вещества 30,0 мас.

Формулировка 4, мас.

Синтетический графит типа T 75 LONZA 90,9
Монтмориллонит со способностью к набуханию 10 -50 7,0
Поверхностно-активное вещество Synperonic PE/F68 фирмы ICI (модифицированный оксипропильными группами оксиэтилат) 1,2
Гуммиксантан 0,7
Биоцид 0,2 100,0
Дисперсия в воде с содержанием твердого вещества 30,0 мас.

Сравнительная формулировка 1, СФ-1 (согласно патенту ФРГ N 2450716)
Пример 5, мас.

Графит 20
Сополимер винилацетата 9,5
Полисахарид 1
Вода 69,5
Сравнительная формулировка 2, СФ-2 (графитсодержащее минеральное масло), мас.

Графит 35
Минеральное масло 65
Тест на высыхание
На испытуемый дорн с температурой 100^oC путем опрыскивания наносят описанные суспензии. Измеряют время высыхания смазки (см. таблицу).

Формула изобретения

1. Дорновый смазочный материал для изготовления бесшовных труб, содержащий природный или синтетический графит и полисахариды или их производные, отличающийся тем, что материал дополнительно содержит монтмориллонит при следующем соотношении компонентов, мас.

Природный или синтетический графит 60 94
Монтмориллонит 5 38
Полисахариды или их производные 0,2 2,0
2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит неионное поверхностно-активное вещество в количестве не более 5 мас.

3. Материал по п.2, отличающийся тем, что он содержит компоненты при их соотношении, мас.

Природные или синтетический графит 75 92
Монтмориллонит 5 24
Полисахариды или их производные 0,5 1,0
Неионное поверхностно-активное вещество Не более 2
4. Материал по пп. 1 3, отличающийся тем, что он содержит природный графит с размером кристаллов более 100 нм и содержанием золы не более 5%
5. Материал по пп.1 3, отличающийся тем, что он содержит синтетический графит с размером кристаллов более 100 нм и чистотой не менее 99,9%
6. Материал по пп.1 3, отличающийся тем, что в качестве полисахарида он содержит гетерополисахарид или производное алкилцеллюлозы.

7. Материал по пп.2 6, отличающийся тем, что в качестве неионного поверхностно-активного вещества он содержит олигомерный оксиэтилат или модифицированный оксипропильными группами оксиэтилат.

8. Материал по пп.1 7, отличающийся тем, что он представляет собой водную суспензию.

9. Материал по п.8, отличающийся тем, что он представляет собой водную суспензию с содержанием воды 60 80 мас.

РИСУНКИ

Рисунок 1