СМАЗКА ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2001 года по МПК C10M163/00 C10M173/00 C10M173/00 C10M129/40 C10M129/74 C10M133/16 C10N30/16 C10N40/20 

Изобретение относится к технологическим смазкам для холодной обработки металлов и может быть использовано для холодной прокатки металлов из углеродистых и легированных сталей на многоклетьевых непрерывных станах.

Известна технологическая смазка СП-3 из трансформаторного масла, триэтиламина и олеиновой кислоты, выпускаемая отечественной промышленностью (Бердический Е. Г. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки материалов. М.: Машиностроение, 1984, с.81).

Она обладает недостаточно высокими смазывающими свойствами низкой антикоррозионной и бактерицидной устойчивостью, а также повышенным удельным расходом.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является смазка для холодной обработки металлов, содержащая триэтаноламин, полиоксиэтиленгликовый эфир первичных жирных спиртов фракций C₁₀-C₂₀ с 8-12 моль окиси этилена, продукт конденсации при температуре 170-180^oC триэтиленгликоля с синтетическими жирными кислотами (СЖК) фракций C₁₀-C₂₀ олеиновой и адипиновой кислотами и минеральное масло (Авт.свид.СССР N 1300930, МПК⁶ C 10 M 173/00 (прототип).

Недостатком известной смазки является ее большой удельный расход, который достигает 1,1 кг на тонну металла. Низкая устойчивость этой смазки к расслоению композиции при хранении требуют применения сильного растворителя с большим содержанием ароматических углеводородов с ненасыщенными связями. Кроме того, смазывающие, бактерицидные и антикоррозионные свойства смазки недостаточно высокие.

Задачей изобретения является снижение удельного расхода смазки и повышение ее стабильности при хранении и эксплуатации, повышение смазочных, бактерицидных и антикоррозионных свойств.

Задача решается тем, что смазка для холодной обработки металлов, содержащая неионогенный эмульгатор, продукт конденсации карбоновых кислот и многоатомных спиртов и минеральное масло, дополнительно содержит синтетические жирные кислоты фракции C₁₆-C₂₂ и продукт термической обработки синтетических жирных кислот фракции C₁₀-C₂₀ и растительного масла триэтаноланоламином и диэтаноламином при их массовом соотношении соответственно 9-11 : 2-4 : 6-8 : 0,5-1,5, а в качестве продукта конденсации карбоновых кислот и многоатомных спиртов смазка содержит сложный эфир пентаэритрита и синтетических жирных кислот C₅-C₉ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Неионогенный эмульгатор - 5-7
Сложный эфир пентаэритрита и синтетических жирных кислот C₅-C₉ - 10-20
Синтетические жирные кислоты C₁₆ - C₂₂ - 1-4
Продукт термической обработки синтетических жирных кислот фракции C₁₀-C₂₀ и растительного масла триэтаноланоламином и диэтаноламином при их массовом соотношении соответственно 9-11 : 2-4 : 6-8 : 0,5-1,5 - 10-25
Минеральное масло - остальное
В качестве исходных компонентов для получения смазки используют технические рафинированные растительные масла (рапсовое, подсолнечное и др.) по ТУ 430А-054097-94), диэтаноламин по ТУ 6-09-2652-91, триэтаноламин по ТУ 6-02-916-79. В качестве неионогенного эмульгатора используют Неонол АФ 9-12 по ТУ 3850727-87. В качестве минерального масла используют индустриальные масла И-20А, И-40А по ГОСТ 20799-88. СЖК фракции C₁₆-C₂₂ используют по ГОСТ 23239-89.

Для приготовления сложного эфира пентаэритрита и СЖК фракции C₅-C₉ смесь пентаэритрита и СЖК фракции C₅-C₉ конденсируют при 180-220^oC с избытком 0,3-0,5 моль СЖК фракции C₅-C₉ с последующей отгонкой этого избытка под вакуумом.

Для приготовления продукта термической обработки используют СЖК фракции C₁₀-C₂₀ по ГОСТ 23239-89 и рапсовое масло по ГОСТ 8988-77, триэтаноланоламин и диэтаноламин при их массовом соотношении соответственно 9-11 : 2-4 : 6-8 : 0,5-1,5. Указанные компоненты подвергают термической обработке при температуре 125-135^oC. Полученный продукт термической обработки содержит глицерин, триэтаноламиновые эфиры карбоновых кислот, амиды карбоновых кислот и моно- и диэтаноламины. В дальнейшем этот продукт обозначен как комплексная присадка.

Комплексная присадка совместно с продуктом конденсации пентаэритрита и СЖК фракции C₅-C₉ способствует образованию стойкой смазочной пленки, сохраняющейся в условиях прокатки при больших скоростях, повышенных температурах в зоне контакта металлов, что обеспечивает оптимальные условия трения между прокатываемой лентой и рабочими валками. Кроме того, присадка придает смазке антикоррозионные и бактерицидные свойства, чему способствует избыточное количество связанного диэтаноламина, который, по данным ЯМР-спектроскопии, блокирует кратные связи кислот, образуя SP-гибридизированный комплект.

Получение смазки для холодной обработки металлов осуществляют простым смешением компонентов.

Применяют смазку в виде 1-5% водных эмульсий.

В таблице 1 приведены примеры предлагаемого состава смазки.

В таблице 2 приведены составы образцов комплексной присадки, которые использованы для приготовления образцов предлагаемой смазки, приведенных в таблице 1.

Для сравнения была приготовлена известная смазка-прототип (образец 4) следующего состава, мас.%:
Триэтаноламин - 2,0
Присадка Синкат - 30,0
Полиоксиэтиленгликолевый эфир первичных жирных спиртов фракции C₁₀-C₂₀ с 8-12 моль окиси этилена - 2,0
Минеральное масло - Остальное
В таблице 3 представлены данные по физико-химическим свойствам образцов 1-3 предлагаемой смазки и известной смазки 4.

Противозадирные свойства смазок определяли на четырехшариковой машине трения (ЧШМ) по ГОСТ 9490-75. Парой трения служила четырехшариковая пирамида. (сталь ШХ-15, диаметр шаров 12,7 мм). Испытаниями на ЧШМ определяли критическую нагрузку (P_к) и нагрузку сваривания (P_с).

Оценку смазочной способности смазок в лабораторных условиях проводили также на прокатном стане дуо фирмы "Фрелинг". В опытах использовали валки диаметром 200 мм с шероховатостью поверхности 0,63 мкл. Прокатывали образцы из стали 08ю (ГОСТ 9045-80) размерами 20 30 0,91 мм при скорости прокатки 5 м/сек и 2 м/сек. Смазку наносили на валки и испытуемые стальные полосы слоем произвольной толщины за 5-10 мин до прокатки. Относительную смазочную способность смазок и удельную силу трения оценивали по значению усилия прокатки в третьем проходе.

Как видно из таблицы 3, предлагаемая смазка превосходит известную по температуре застывания, что важно в зимний период при их подготовке хранении, а также при сливе и перекачке. Наличие в предлагаемой смазке комплексной присадки и сложного эфира пентаэритрита и СЖК фракции C₅-C₉ повышает число омыления, (110 мг/КОН) по сравнению с прототипом (80 мг/КОН), что обеспечивает высокие противозадирные и смазывающие свойства (показатели 8, 13, 14), превосходящие прототип на 18-20%, а также снижение силы трения до 45%. Снижение йодного числа, обусловленное меньшим содержанием кратных связей в компонентах заявляемого состава, приводит к снижению коксуемости составов и почти двукратному снижению загрязненности полосы. Кроме того, предлагаемая смазка обладает более высокими антикоррозионными и бактерицидными свойствами (показатели 8, 15).

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый состав позволит повысить смазочные, бактерицидные и антикоррозионные свойства, стабильность как концентрата, так и эмульсии и снизить удельный расход смазки на 1 тонну стали.

Использование: для холодной прокатки металлов из углеродистых и легированных сталей на многоклетьевых непрерывных станах. Смазка содержит, мас. %: неионогенный эмульгатор 5-7, синтетические жирные кислоты фракции C₁₆-C₂₂ 1-4, продукт термической обработки синтетических жирных кислот фракции C₁₀-C₂₀ и растительного масла триэтаноламином и диэтаноламином при их массовом соотношении соответственно 9-11 : 2-4 : 6-8 : 0,5-1,5 - 10-25, сложный эфир пентаэритрита и синтетических жирных кислот фракции C₅-C₉ 10-20, минеральное масло - остальное. Смазку применяют в виде 1-5%-ных водных эмульсий. Технический результат - улучшение смазочных, бактерицидных и антикоррозийных свойств, снижение удельного расхода смазки на 1 т стали. 3 табл.

Смазка для холодной обработки металлов, содержащая неионогенный эмульгатор, продукт конденсации карбоновых кислот и многоатомных спиртов и минеральное масло, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит синтетические жирные кислоты фракции С₁₆ - С₂₂ и продукт термической обработки синтетических жирных кислот фракции С₁₀ - С₂₀ и растительного масла триэтаноламином и диэтаноламином при их массовом соотношении соответственно 9 - 11 : 2 - 4 : 6 - 8 : 0,5 - 1,5, а в качестве продукта конденсации карбоновых кислот и многоатомных спиртов смазка содержит сложный эфир пентаэритрита и синтетических жирных кислот фракции С₅ - С₉ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Неионогенный эмульгатор - 5 - 7
Сложный эфир пентаэритрита и синтетических жирных кислот фракции С₅ - С₉ - 10 - 20
Синтетические жирные кислоты фракции С₁₆ - С₂₂ - 1 - 4
Продукт термической обработки синтетических жирных кислот фракции С₁₀ - С₂₀ и растительного масла триэтаноламином и диэтаноламином при их массовом соотношении соответственно 9 - 11 : 2 - 4 : 6 - 8 : 0,5 - 1,5 - 10 - 25
Минеральное масло - Остальное