Технологическая смазка для горячей прокатки металлов Советский патент 1981 года по МПК C10M1/06 C10M3/12 C10M3/44 

(St) 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 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 15. Увеличение концентрации масла в воде приводит к увеличению толщины слоя смазки на валках и к увеличению эффективнос ти процесса прокатки l. Однако увеличение концентрации ма ла выше S% нецелесообразно, посколь ку вязкость эмульсии возрастает, наблюдается интенсивное пенообразовани 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 смазка получается нестабильной. Наиболее оптимальной концентрацией водомасляной смеси следует считать 1-5. 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 38 масла (А) к количеству подаваемого на эту поверхность (k, масла (Н) 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 про катке, а следовательно, меньше усилие и момент прокатки, износ валков и т.д. 23. 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 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 3J. Известно также для предотвращения растрескивания валков при горячей прокатке металлов использование технологической смазки в виде водомасляной смеси минерального масла с алифатическими полиоксиалкилами 0. 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 техно логической смазки для горячей прокатки, обладающей более высокими адгезионными свойствами. Поставленная цель достигается тем что технологическая смазка для горячей прокатки металлов, содержащая ми неральное масло и воду, дополнительн содержит натуральный или синтетичесАдгезионная присадка: ПЭ - полиэтилен; СЖК - соли жирных кислот фракций jo; НК - натуральный каучук; СК - синтетический каучук марки СКМС 30 АРК. Испытание различного состава технологических смазок с изменяемым количеством каучука показало, что добавка каучука менее 0,001 не привод;ит к существенному увеличению толщи ны слоя смазки, поэтому такую величину следует считать нижним пределом содержания каучука. Добавка каучука в смазку более Q, также нецелесо образна, поскольку это не приводит к дальнейшему увеличению толщины сма зочной пленки. С точки зрения количества наносимой смазки и эффективности ее использования оптимальной следует считать добавку каучука в технологическую смазку в количестве 0,05-0,01. Для введения каучука в состав смазки его предварительно растворяют в толуоле и затем смешивают с маслом,причем в масле такой каучук легко растворяется в любых со отношениях. После испарения толуола масло готово для приготовления технологической смазки. Растворенный ка чук может вводиться и непосредственно в технологическую смазку. Могут быть использованы натуральный или си тетический каучук, например растворимый в минеральном масле каучук СКМС 30 АРК. Полиорганосилоксаны вводят в состав смазки в качестве антипенной присадки, позволяющей уменьшить или устранить вспенивание технологически смазок в емкости при перемешивании масла с водой. Нижним пределом содержания полиор ганосилоксанов следует считать концентрацию 0,0001 от веса смеси масла с водой, так как при более низкой концентрации эффект уменьшения пенообразования при смешивании не наблюдается. Верхним пределом можно считать концентрацию Q,0k%, так как дал нейшее увеличение содержания полиорганосилоксанов в смеси не снижает пе нообразование. Толщина слоя смазки на валках зависит и от концентрации смазки. Чем больше процент содержания масла в во де, тем больше толщина слоя смазки н валках. Поэтому нмжний предел масла 3б в технологической смазке менее 0,5 нецелесообразен, так как толщина образующегося на валках слоя смазки будет недостаточна для проявления смазочного эффекта. Увеличение концентрации более 5,0% 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 S% с добавкой каучука не удается, т.е. масло из-за чрезмерно большой толщины слоя не удерживается на образцах и стекает с их поверхности при взвешивании. Наиболее оптимальной следует считать концентрацию 1-3% масла в воде. Было проведено исследование способности смазок налипать на металлическую Поверхность {адгезионных свойств). Способность налипать на металлическую поверхность определяется толщиной адгезировавшегося слоя смазки и характеризует ее расход при горячей прокатке. Методика исследования состоит в следующем. Образцы металла из стали 08 кп размером 50x100 мм окунают в непрерывно перемешиваемую водомасля ную смесь при 20 и , а затем промывают в струе воды под давлением 2 атм (0,2 МПа) в течение 5 с. Способность смазки противостоять смыву водой характеризуется отношением А/В, где А - толщина адгезировавшегося слоя смазки; В - тот же слой смазки после смыва водой. Количество оставшегося на поверхности металла масла определяют весовым методом. Количество адгезировавшегося на поверхности металла масла характеризует активность смазки и ее способность образовывать на поверхности смазочный слой. Чем больше масла остается на поверхности образца, тем выше активность смазки, тем больше коэффициент испо.льзования смазки и тем мень- ше будет ее расход при постоянных условиях нанесения смазки на валки. Результаты исследований представлены в табл. 2. с а у т С с к с М 8 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 к растворению воздуха в смазке в концентрацию до 10 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 смазку 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 уменьшения смываемости требуется, чтобы смазка образовывала плотный, хорошо адгезировавшийся слой. Предлагаемые образцы (9-11, ) технологической смазки обладают высокой поверхностной активностью и обра зуют 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.

Особо эффективно применение предлагаемой технологической смазки при высокой температуре ее нанесения, например 70 С. В этом случае образовавшийся на валках слой смазки практически не смывается водой (остается более 80 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 валков и образованию толстого смазочного слоя при способности хорошо противостоять смыву водой, что позволяет достигнуть высокой эффективности использования смазки. Способность образовывать 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 100120 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 5-8%.

Формула изобретения

Технологическая смазка для горячей прокатки металлов, содержащая мнеральное масло и воду, отличающаяся тем, что, с целью повышения адгезионных свойств, смаз дополнительно содержит натуральный или синтетический каучук и полиорганосилоксановую жидкость при следующем содержании компонентов, вес.%:

0,5-5,0

Минеральное масло

Полиорганосилокса0,0001-0,04

новая жидкость

Натуральный или

синтетический

0,001-0,0

каучук

Вода Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Грудев А.П. и др. Технологические смазки в прокатном производстве, М. , Металлургия, 1975,

с. 273-280.

2,Там же, с. 62, 69.

3,Патент Великобритании

If 1312030, кл. С 10 М 1/18, опубли 1975.

4,Заявка Японии № i 9-20603, кл. С 10 М 1/00, опублик. 197.

5,Патен Франции № 21254 3,

кл. С ЮМ 1/00, опублик. 1972 (прототип) .