Технологическая смазка для горячей прокатки металлов
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
<1ц891753 (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08. 10 ° 79 (21) 2828870/23-04 с присоединением заявки № (23) П риоритет
Опубликовано 23. 12 ° 81 ° бюллетень № 47
Дата опубликования описания 25.12.81 (s}}M. К. .
С 10 М 1/06
С 10 М 3/12
С 10 М 3/44
Государственный коиитет
СССР ио лелаи изобретений и открытий (53) УДК 621, . 892: 621. 7. 016. .2(088.8) (72) Авторы изобретения
О.С. Касьян и Jl.Ã. Тубольцев
Институт черной металлургии (7l) Заявитель (54) ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СМАЗКА ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ
ПРОКАТКИ МЕТАЛЛОВ
Изобретение относится к области прокатного производства, а именно к применению смазочных веществ в качестве технологической смазки, преимущественно при горячей прокатке
5 черных металлов.
Известно использование для горячей прокатки технологических смазок в виде водомасляных смесей минеральных, растительных и синтетических масел.
Концентрация масла в воде может изменяться и достигать 153. Увеличение концентрации масла в воде приводит к увеличению толщины слоя смазки на валках и к увеличению эффективности процесса прокатки (11.
Однако увеличение концентрации масла выше 15/ нецелесообразно, посколь- . ку вязкость эмульсии возрастает, наблюдается интенсивное пенообразование и это приводит к закупорке форсунок подачи смеси и регулирующей арматуры.
Кроме того, чем выше концентрация масла в воде, тем интенсивнее проис" .ходит рассслаивание эмульсии и смаз" ка получается нестабильной. Наиболее оптимальной концентрацией водомасляной смеси следует считать 1-5Ъ.
При горячей прокатке основная трудность в достижении высокой эффективности смазки состоит в создании на валках слоя смазки, достаточного по толщине для проявления эффективности.
Чем толще слой смазки на валках, тем выше эффективность процесса прокатки со смазками. При горячей прокатке смазку можно наносить только на валки и только на небольшом участке по окружности валка. Поэтому смазки должны обладать высокой активностью и способностью налипать на металлическую поверхность валков в окружении значительного количества охлаждающей валки воды, Эффективность использования смазки определяется коэффициентом как отношение количества адгезировавшегося на поверхности металл-"
891753
4 кий каучук и полиорганосилоксановую жидкость,при следующем содержании ком-. понентов, вес.4:
Минеральное масло 0,5-5,0
Полиорганосилоксановая жидкость 0,0001-0,04
Натуральный или синтетический каучук (НК или СК) 0,001-0,04 о- ip Вода Остальное
В табл. 1 представлены составы смазок.
Таблица
Соде азМине раль ное масло
1 0,5
2 1,0
3 50
4 1,0
5 1,0 зо 6 10
ПЭ 0,005
Октол 0,01
СЖК 0,03
Стеарокс-6
0,05
7 1,0
8 0 5
9 0,5
HK 0,001
НК 0,001
0,005
0,005
0,005
10 0,5 НК 0,01
11 0,5 НК 0,04
40 12
14
1,0 НК 0,01
l,0
HK 0,01
НК 0,01
НК 0,01
0,0001
1,0
0,01
0,04
1,0
0,5
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
НК 0,01
НК 0,01
17
1,0
5,0 НК 0,001 зо 19 0,5 СК 0,01
20 1,0 СК 0,01
21 5,0 СК 0,01 ное масла (А) к количеству подаваемого масла (Н) на эту поверхность (к < =
А/Н).
Чем больше по абсолютной величине толщина адгезировавшегося слоя смазки при всех прочих равных условиях, тем выше эффективность использования данной смазки. В свою очередь, чем больше толщина слоя смазки на валках тем меньше коэффициент трения при пр катке, а следовательно, меньше усилие и момент прокатки, износ валков и т.д. Г22.
Способность масла налипать на металлическую поверхность является важнейшей характеристикой смазки и определяет всю ее дальнейшую эффективность. Смазка при горячей прокатке одноразового использования и расход ее оказывает огромное влияние на
20 экономичность процесса. В настоящее время для улучшения налипания масла в состав смазки вводят добавки, обладающие высокой поверхностной активностью. Для улучшения прилипания масляной составляющей смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) к поверхности металла предлагается в состав СОЖ вводить растворенный в масле углеводородный полимер с молекулярным весом более 10 в концентрации 0,00050,3% по массе (3).
Известно также для предотвращения растрескивания валков при горячей прокатке металлов использование технологической смазки в виде водомасляной смеси минерального масла с алифатическими полиоксиалкилами (4 ).
Наиболее близкой к предлагаемой
-по составу и достигаемому результату является технологическая смазка для горячей прокатки металлов в виде водомасляной смеси, содержащая врду и минеральное масло с добавлением вытеснителя воды, например синтетических жирных кислот (СЖК) (5).
Однако указанная технологическая смазка обладает недостаточными адгезионными свойствами.
Цель изобретения — создание технологической смазки для горячей прокатки, обладающей более высокими адгезионными свойствами.
Поставленная цель достигается тем, что технологическая смазка для горячей прокатки металлов, содержащая минеральное масло и воду, дополнительно содержит натуральный или синтетичесП р и м е ч а н и е. о всех состаВВх смазки компонент вода — остальв технологической смазке менее 0,54 нецелесообразен, так как толщина образующегося на валках слоя смазки будет недостаточна для проявления смазочного эффекта. Увеличение концентрации более 5,0"ь также нецелесообразно, так как в этом случае на металлическую поверхность налипает слишком много масла, гораздо больше, чем его может пройти через очаг деформации ,и это приводит к излишним потерям смазки. Определить толщину слоя смазки на образцах при работе с водомасляной смесью концентрацией более 53 с добавкой каучука не удается, т.е, масло из-за черезмерно большой толщины слоя не удерживается на образцах и стекает с их поверхности при взвешивании. Наиболее оптимальной следует считать концентрацию 1-34 масла в воде.
Было проведено исследование спо собности смазок налипать на металлическую поверхность (адгеэионных о свойств), Способность налипать на металлическую поверхность определяется толщиной адгезировавшегося слоя смазки и характеризует ее расход при горячей прокатке.
Иетодика исследования состоит в следующем. Образцы металла из стали
08 кп размером 50х 100 мм окунают в непрерывно перемешиваемую водомасля- ную смесь при 20 и 70 С, а затем о промывают в струе воды под давлением
2 атм (0,2 ИПа) в течение 5 с. Способность смазки противостоять смыву водой характеризуется отношением А/В, где А — толщина адгезировавшегося слоя смазки;  — тот же слой смазки после -смыва водой. Количество оставшегося на поверхности металла масла определяют весовым методом. Количество адгезировавшегося на поверхности металла масла характеризует ак-» тивность смазки и ее способность об" разовывать на поверхности смазочный слой. 4ем больше масла остается на поверхности образца, тем выше активность смазки, тем больше коэффициент использования смазки и тем меньше 5удет ее расход при постоян- . ных условиях нанесения смазки на валки..
Результаты исследований представлены в табл. 2.
5 891753 6
Адгезионная присадка:
ПЭ вЂ” полиэтилен;
C3K — соли жирных кислот фракции C g С gg>
НК вЂ” натуральный каучук;
СК вЂ” синтетический каучук марки СКИС 30 APK.
Испытание различного состава технологических смазок с изменяемым количеством каучука показало, что до- 1в бавка каучука менее 0,001> не приводит к существенному увеличению толщи- ны слоя смазки, поэтому такую величину следует считать нижним пределом содержания каучука. Добавка каучука в смазку более 0,044 также нецелесообразна, поскольку это не приводит к дальнейшему увеличению толщины смазочной пленки. С точки зрения количества наносимой смазки и эффектив- 2О ности ее использования оптимальной следует считать добавку каучука в технологическую смазку в количестве
0,05-0,01/. Для введения каучука в состав смазки его предварительно 25 растворяют в толуоле и затем смешивают с маслом, причем в масле такой каучук легко растворяется в любых соотношениях. После испарения толуола масло готово для приготовления тех- зв нологической смазки. Растворенный каучук может вводиться и непосредственно в технологическую смазку. Иогут быть использованы натуральный или синтетический каучук, например растворимый в минеральном масле каучук
СКИС 30 APK.
Полиорганосилоксаны вводят в состав смазки в качестве антипенной присадки, позволяющей уменьшить или 4 устранить вспенивание технологических смазок в емкости при перемешивании масла с водой.
Нижним пределом содержания полиорганосилоксанов следует считать концентрацию 0,00013 от веса смеси масла с водой, так как при более низкой концентрации эффект уменьшения образования при смешивании не наблюдается ° Верхним пределом можно считать концентрацию 0,044, так как даль0
50 нейшее увеличение содержания полиорганосилоксанов в смеси не снижает пенообразование.
Толщина слоя смазки на валках зависит и от концентрации смазки. Чем . больше процент содержания масла в воде, тем больше толщина слоя смазки на валках. Поэтому нижний предел масла
891753
Таблица 2
Относмазшение
А/В
Адгезировавшийся слой
Адгезировавшийся слой (А) после смыва водой (В) 1 0,18
0,56
0,1
0,2
0,35
1,6
0,57
0,56
0,6
0,9
0,3
0 5
0,8
0,4
0,5
0,1
0,5
0,2
0,07
0,35
0,66
0,83
0,78
7 0,2
8 0,3
0,2
9 . 0,3
0„25
0,7
1,45
10 0,9
11 1,85
0,79
0,68
0,74
0,84
0,89
0,78
0,82
12 1,9
13 1,9
14 1,9
15 1,9
l6 0,9
1,3
1,4
1,6
1,7
0,7
17 1,9
18 3,0
19 1,2
20 2,6
1,55
2,1
0,70
0,83
0,85
1,0
2,2
2l 3,9
2 9
0,75
Количество масла на образце г/м
П р и м е ч а н и е. Данные в табл. 2 получены при температуре испытания 70 С.
Представленные данные свидетельствуют о том, что введение известной адгезионной присадки не позволяет увеличить толщину слоя смазки на металлической поверхности по сравнению с чистыми маслами в условиях интенсивного смыва водой. Известные смазки обладают повышенной смываемостью с поверхности металла, поэтому их можной и целесообразно применять толью
Зо зь 0
55 ко в тех случаях, когда на валках отсутствует охлаждающая вода, например для случая одностороннего охлаждения валков и подачи смазки на валки со свободной от охлаждающей воды стороны, Однако, как правило, на станах горячей прокатки применять одностороннее охлаждение валков не представляется возможным, поэтому малоэффективным оказывается и использование известных составов смазок. При горячей прокатке смазка известных составов используется крайне нерационально и эффективность ее использования мала, К недостаткам известных составов смазки относится также и то, что при приготовлении водомасляных смесей наблюдается аэрация смазки, в смазку попадает большое количество воздуха и происходит интенсивное пенообразование. Контакт турбулентного потока смазки с воздухом приводит K растворению воздуха в смазке в концентрацию до 104 и к появлению воздушномасляной эмульсии, когда мельчайшие пузырьки воздуха диспергированы по всей массе смазки концентрацией до
60 и образуют на поверхности смазки пенную структуру с низким содержанием масла. В результате пенообразования свойства смазки изменяются, резко увеличивается вязкость смазки и ухудшается транспортировка ее по трубопроводу, Это приводит к закупорке подающих -мазку форсунок и трубопроводов.
Кроме того, нанесенная на поверхность валка вспененная смазка с заключенными в масляную оболочку мельчайшими воздушными пузырьками обладает развитой поверхностью и малой плотностью, что приводит к повышенной смываемости такой смазки струями охлаждающей воды.
Для уменьшейия смываемости требуется, чтобы смазка образовывала плотный, хорошо адгезировавшийся слой.
Предлагаемые образцы (9-11, 13-21) технологической смазки обладают высокой поверхностной активностью и образуют на металлической поверхности слой смазки в 2-10 раз толще, чем при использовании известной смазки. При одинаковой толщине адгезировавшегося слоя смазки концентрация предлагаемого состава в 5 раз меньше концентрации известной смазки, что практически означает уменьшение на такую же величину и расхода масла на образование смазочного слоя на валках.
891753
Формула изобретения
Составитель Е. Пономарева
Редактор В. Иванова Техред Л. Пекарь Корректор М. Пожо
Заказ 11150/38
Тираж 551 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Особо эффектйвно применение предлагаемой технологической смазки при высокой температуре ее нанесения, например 70 С. В этом случае образоо вавшийся на валках слой смазки практически не смывается водой (остается более 803 количества адгезировавшейся на валке смазки) ° Таким образом, применение предлагаемой технологической смазки позволит резко повысить эффективность ее использования за счет уменьшения расхода масла. Например, в настоящее время расход минерального масла для технологической смазки на широкополосном стане 2000 составляет около 300 г/т проката, причем более половины масла теряется вследствие его низкой способности налипать на поверхность валков и смыва налипшего на валки масла охлаждающей водой.
Предлагаемая смазка обладает повышенными адгезионными и эксплуатационными характеристиками, высокой активностью по налипанию на поверхность 2 валков и образованию толстого смазочного слоя при способности хорошо противостоять смыву водой, что позволяет достигнуть высокой эффективности использования смазки. Способность об- 30 разовывать на валках смазочной слой в 2-10 раз толще против известной смазки позволяет уменьшить концентрацию масла в технологической смазке в 2-3 раза при сохранении постоянной эффективности смазки по снижению энергосиловых параметров процесса и износа валков. Уменьшение концетрации масла в смазке в 2-3 раза означает такое же уменьшение ее расхода. Расход предлагаемой смазки составит 100"
120 г/т проката против 300 г/т проката известной смазки. За счет повышенной налипаемости металла на поверхность валков толщина слоя смазки увеличится даже при уменьшении количества подаваемого масла и резко уменьшится количество масла, уносимого с охлаждающей водой.
Кроме того, предлагаемая смазка за счет надежного формирования слоя смазки на валках позволит дополнительно снизить энергозатраты и повысить стойкость валков на 5-8i.
Технологическая смазка для горячей прокатки металлов, содержащая минеральное масло и воду, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения адгезионных свойств, смазка дополнительно содержит натуральный или синтетический каучук и полиорганосилоксановую жидкость при следующем содержании компонентов, вес. :
Минеральное масло 0,5-5,0
Полиорганосилоксановая жидкость 0,0001-0,04
Натуральный или синтетический каучук о,0о1-о,о4
Вода Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Грудев А.П. и др. Технологические смазки в прокатном производстве, М., "Металлургия", 1975, с. 275-280. !
2 Там же с 62 69
3. Патент Великобритании
Р 1312030, кл. С 10 M 1/18, опублик., 1975.
4. Заявка Японии N 49-20603, кл. С 10 М 1/00, опублик ° 1974.
Патент Франции 11 2125443, кл. С 10 М 1/00, опублик. 1972 (прототип).
