ЭМУЛЬСОЛ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 2001 года по МПК C10M173/00 C10M173/00 C10M129/40 C10M159/04 C10M133/08 C10M129/70 C10N40/24 

Изобретение относится к области смазочных веществ, в частности к эмульсолам для обработки металлов давлением - прокатки, волочения и штамповки.

Известен эмульсол для обработки металлов давлением [А.С. СССР N 1140461, 1983], содержащий, вес.%: синтетические жирные кислоты фракции C₁₀-C₂₀ 8-12; триэтаноламин 4-6; полиоксиэтилированные синтетические жирные кислоты фракции C₁₀-C₂₀ с 6-9 молями окиси этилена 4-6; экстракт селективной очистки масляной фракции 300-400^oC остальное. Эмульсол не обладает необходимыми смазочным, моющим и антикоррозионным свойствами.

В качестве прототипа, как наиболее близкого по составу и достигаемому результату, взят эмульсол для обработки металлов давлением [А.П. Грудев и др. Трение и смазки при обработке металлов давлением. Справочник. М. "Металлургия", 1982, с. 143], содержащий, мас.%: жирные кислоты 10; триэтаноламин 4; эмульгатор 5; минеральное масло - остальное. Эмульсол также не обладает необходимыми смазочным, моющим и антикоррозионным свойствами.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение эффективности эмульсола, а именно улучшение его смазочного, моющего и антикоррозионного свойств.

Сущность изобретения заключается в том, что известный эмульсол для обработки металлов давлением, содержащий жирные кислоты, эмульгатор и минеральное масло, дополнительно содержит природный и (или) синтетический жир и продукт взаимодействия жирных кислот с алифатическими аминами и каменноугольным поглотительным маслом (в дальнейшем называется продукт взаимодействия) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жирные кислоты - 1 -10
Природный и (или) синтетический жир - 1-50
Эмульгатор - 0,2-6,0
Продукт взаимодействия жирных кислот с алифатическими аминами и каменноугольным поглотительным маслом - 0,02-5,0
Минеральное масло - Остальное
Опытным путем установлено, что смазочное, моющее и антикоррозионное свойства эмульсола значительно повышаются при наличии в его составе природного и (или) синтетического жира и продукта взаимодействия.

При анализе патентной и научно-технической литературы в составе эмульсолов для обработки металлов давлением не обнаружен компонент - продукт взаимодействия, а также сочетание компонентов в количественных соотношениях, описанных в отличительной части формулы изобретения. На основании этого можно сделать вывод о том, что предлагаемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия".

Для обоснования заявленных количественных соотношений ингредиентов вещества были проведены испытания заявленного и известного составов эмульсолов. Достижение положительного эффекта наблюдалось при всех граничных и средних значениях. При этом доказывалась существенность признаков, т.е. недостижение положительного эффекта при выходе за граничные значения хотя бы одного из ингредиентов эмульсола (см. табл. 1).

Для приготовления эмульсолов используют материалы, выпускаемые по ГОСТам и ТУ: синтетические жирные кислоты (СЖК) фракций C₁₀-C₁₆ (ГОСТ 23239-89) и C₁₆-C₂₂ (ТУ 38.507-63-285-92), стеариновую кислоту (ГОСТ 6484-96), животный технический жир (ГОСТ 1045-73), сложный эфир пентаэритрита и СЖК фракции C₅-C₉ - эфир-2 (ТУ 38. 101272-72), полиоксиэтилированную стеариновую кислоту (стеарокс - 6, ГОСТ 8980-75), полиоксиэтилированные СЖК фракции C₁₀-C₂₀ с 6-9 молями окиси этилена (синтанокс, ТУ 6-14- 295-79) и минеральное масло И-20А (ГОСТ 20799-88).

Продукт взаимодействия готовят посредством смешивания 100 мас.ч. алифатических аминов фракции C₁₀-C₂₀ (ТУ 113-00203795 023-94) или фракции C₁₇-C₂₀ (ТУ 2413-047-0048-0689-95), с 30-90 мас.ч. жирных кислот и 2-15 мас.ч. каменноугольного поглотительного масла (ТУ 14-6117-77). При этих соотношениях данный продукт не выпадает в осадок из эмульсола и обеспечивает получение положительного эффекта. Использование других фракций алифатических аминов для приготовления этого продукта дали положительный эффект. В качестве жирных кислот использовались жирные кислоты, приведенные в табл. 1. Использование других фракций жирных кислот также дали положительный эффект.

Алифатические амины имеют следующий состав, мас.%:
Первичные амины - 40 - 81,2
Вторичные амины - 5 - 40
Углеводороды - 6,6 - 32
В табл. 1 представлены составы эмульсолов. На основании 23 вариантов выбраны те, количественное содержание которых позволило получить наибольший положительный эффект по сравнению с прототипом, а именно, мас.%:
Жирные кислоты - 1-10
Природный и (или) синтетический жир - 1-50
Эмульгатор - 0,2-6,0
Продукт взаимодействия жирных кислот с алифатическими аминами и каменноугольным поглотительным маслом - 0,02-5,0
Минеральное масло - Остальное
Положительные результаты изобретения - улучшение смазочного, моющего и антикоррозионного свойств предлагаемого эмульсола - оценивали после холодной прокатки листовой стали на непрерывном четырехклетьевом стане 2500. Перед задачей в валки на подкат подавали эмульсол. На валки подавали 0,3-1,2%-ную водную эмульсию на основе данного эмульсола. Определяли количество металла, отсортированного из первого сорта в низшие сорта из-за механических дефектов, загрязненности поверхности и коррозии.

С целью получения стабильного эмульсола, при введении в его состав продукта взаимодействия, экспериментально подбирали оптимальные соотношения ингредиентов продукта взаимодействия (табл.2). При всех количествах жирных кислот и каменноугольного поглотительного масла на уровне граничных и средних значений полученный эмульсол сохранял стабильность (табл. 2, оп. 1-7). При выходе за граничные значения жирных кислот и (или) каменноугольного поглотительного масла эмульсол становился нестабильным (табл.2, оп. 8-13). При отстаивании из эмульсола выпадал осадок.

Эмульсол готовят следующим образом. Процесс ведут в двух емкостях, в первой емкости - при температуре не менее 95^oC, во второй - при 45-55^oC. В первую емкость заливают алифатические амины в количестве 100 мас.ч. и при перемешивании добавляют 30-90 мас.ч. жирных кислот и 2-15 мас.ч. каменноугольного поглотительного масла. Смесь перемешивают до окончания реакции. Во вторую емкость заливают 29,00-95,95 мас.% минерального масла и при перемешивании добавляют 1-10 мас. % жирных кислот, 1-50 мас.% технического жира, 0,2-6,0 мас.% эмульгатора. Затем продукт взаимодействия, полученный в первой емкости, в количестве 0,02-5 мас.% добавляют во вторую емкость. Содержимое второй емкости перемешивают до получения однородной жидкости.

Пример 1 (табл. 1, оп.2). Эмульсол готовили следующим образом. Процесс вели в двух емкостях, в первой емкости - при температуре 95^oC, во второй - при 50^oC. В первую емкость заливали алифатические амины фракции C₁₀-C₂₀ в количестве 63,6 кг и при перемешивании добавляли 31,8 кг стеариновой кислоты и 4,6 кг каменноугольного поглотительного масла. Смесь перемешивали в течение четырех часов. Во вторую емкость заливали 8100 кг масла И-20А и при перемешивании добавляли 500 кг СЖК фракции C₁₀-C₁₆, 1000 кг технического жира, 300 кг стеарокса-6. Затем продукт взаимодействия, полученный в первой емкости, в количестве 100 кг добавляли во вторую емкость и перемешивали в течение двух часов.

Испытания эмульсола проводили на четырехклетьевом непрерывном стане 2500 при холодной прокатке листовой стали. Перед задачей в валки на подкат подавали эмульсол в количестве 700 г на тонну подката. На валки подавали 1%-ную эмульсию на основе эмульсола в количестве 1200 м³/ч. Отсортировка готового проката по механическим дефектам, чистоте поверхности и коррозии составила соответственно 4,1 мас.%, 1,3 мас.% и 0,06 мас.%. При содержании компонентов эмульсола внутри заданных пределов положительный эффект достигался.

Пример 2 (табл. 1, оп.12). Эмульсол готовили следующим образом. Процесс вели в двух емкостях, в первой емкости - при температуре 100^oC, во второй - при 45^oC. В первую емкость заливали алифатические амины фракции C₁₀-C₂₀ в количестве 1,47 кг и при перемешивании добавляли 0,44 кг стеариновой кислоты и 0,09 кг каменноугольного поглотительного масла. Смесь перемешивали в течение трех часов. Во вторую емкость заливали 9778 кг масла И-40А и при перемешивании добавляли 100 кг жирных кислот фракции C₁₀-C₁₆, 100 кг эфира-2, 20 кг стеарокса-6. Затем продукт взаимодействия, полученный в первой емкости, в количестве 2 кг добавляли во вторую емкость и перемешивали в течение двух часов.

Испытания эмульсола проводили на четырехклетьевом непрерывном стане 2500 при холодной прокатке листовой стали. Перед задачей в валки на подкат подавали эмульсол в количестве 650 г на тонну подката. На валки подавали 0,3%-ную эмульсию на основе эмульсола в количестве 1000 м³/ч. Отсортировка готового проката по механическим дефектам, чистоте поверхности и коррозии составила соответственно 4,2 мас.%, 1,5 мас.% и 0,08 мас.%. Положительный эффект достигался.

Пример 3 (табл.1, оп. 13). Эмульсол готовили следующим образом. Процесс вели в двух емкостях, в первой емкости - при температуре 110^oC, во второй - при 55^oC. В первую емкость заливали алифатические амины фракции C₁₇-C₂₀ в количестве 243,9 кг и при перемешивании добавляли 219,5 кг стеариновой кислоты и 36,6 кг каменноугольного поглотительного масла. Смесь перемешивали в течение трех часов. Во вторую емкость заливали 2900 кг масла И-12А и при перемешивании добавляли 1000 кг стеариновой кислоты, 5000 кг технического жира, 600 кг синтанокса-6. Затем продукт взаимодействия, полученный в первой емкости, в количестве 500 кг добавляли во вторую емкость и перемешивали в течение 1,5 ч.

Испытания эмульсола проводили на четырехклетьевом непрерывном стане 2500 при холодной прокатке листовой стали. Перед задачей в валки на подкат подавали эмульсол в количестве 680 г на тонну подката. На валки подавали 1,2%-ную эмульсию в количестве 1100 м³/ч. Отсортировка готового проката по механическим дефектам, чистоте поверхности и коррозии составила соответственно 4,0 мас.%, 2,2 мас.% и 0,04 мас.%. Положительный эффект достигался.

Таким образом, предлагаемый состав эмульсола для обработки металлов давлением является более эффективным, так как его применение при холодной прокатке на непрерывном стане позволило снизить отсортировку готового проката по механическим дефектам в 1,6-1,9 раз, по чистоте поверхности в 2,5-4,6 раз и по коррозии в 3-6 раз.

Использование: в области обработки металлов давлением -прокатки, волочения и штамповки. Эмульсол содержит, мас.%: жирные кислоты 1-10; природный и/или синтетический жир 1-50; эмульгатор 0,2-6,0; продукт взаимодействия жирных кислот с алифатическими аминами и каменноугольным поглотительным маслом 0,02-5,0; минеральное масло остальное. Технический результат - снижение механических дефектов при холодной прокатке в 1,6-1,9 раз, повышение коррозионной стойкости в 3-6 раз, улучшение чистоты поверхности в 2,5-4,6 раз. 2 табл.

Эмульсол для обработки металлов давлением, содержащий жирные кислоты, эмульгатор и минеральное масло, отличающийся тем, что эмульсол дополнительно содержит природный и/или синтетический жир и продукт взаимодействия жирных кислот с алифатическими аминами и каменноугольным поглотительным маслом при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жирные кислоты - 1 - 10
Природный и/или синтетический жир - 1 - 50
Эмульгатор - 0,2 - 6,0
Продукт взаимодействия жирных кислот с алифатическими аминами и каменноугольным поглотительным маслом - 0,02 - 5,0
Минеральное масло - Остальное