Результат интеллектуальной деятельности: СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЭМУЛЬСИЯ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ

Изобретение относится к жидкостям для смазки и охлаждения инструмента при обработке металлов давлением и может быть использовано при холодной прокатке полосовой стали на реверсивном стане.

Такие жидкости (эмульсии), часто на водной основе, применяют на станах холодной прокатки как для охлаждения инструмента (валков), так и для предотвращения налипания частиц прокатываемого металла на поверхность валков с образованием "наваров". Назначение эмульсий и некоторые их особенности приведены, например, в книге П.И.Полухина и др. "Прокатное производство", М., Металлургиздат, 1960, с.737.

Наиболее часто для приготовления эмульсий используют минеральные масла с различными добавками, например щелочами (КОН и NaOH).

Известна эмульсия "Шелл Ойл 8854", которая содержит 81% минерального масла и 5% воды, а также добавки - олеиновую кислоту, эмульгаторы и др., причем применяемая вода умягченная. Однако эта эмульсия, ввиду значительного содержания масла, применима только для прокатки тонкого автолиста (см. книгу А.К.Чертавских и В.К.Белосевича "Трение и технологическая смазка при обработке металлов давлением", М., "Металлургия", 1968, с.228). Кроме того, данная эмульсия относительно дорога, что повышает затраты на производство листовой стали.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является смазочно-охлаждающая эмульсия для холодной прокатки по пат. США №3723313, кл. С10М 1/10, опубл. 27.03.73 г.

Эта эмульсия на водной основе содержит до 80% масляно-кислотной фракции, смешиваемой с водой при 80-90°С с последующей выдержкой в течение 1 часа. Недостатком данной эмульсии также является большое содержание масла и относительная дороговизна.

Технической задачей настоящего изобретения является уменьшение износа валков преимущественно реверсивного стана холодной прокатки и уменьшение затрат на производство холоднокатаной листовой стали.

Для решения этой задачи в смазочно-охлаждающей эмульсии заданных параметров на водной основе общая концентрация масел составляет 2,5...3,0% при числе омыления не менее 130 мг/г едкого калия и с содержанием в эмульсии механических примесей не более 100 мг/л на 1% общей концентрации масла, при этом рабочая температура эмульсии находится в пределах 50...55°С.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в оптимизации состава эмульсии для смазки и охлаждения валков реверсивного стана холодной прокатки, в результате чего повышается износостойкость валков и сокращаются производственные затраты.

Действительно, для прокатки углеродистой стали на реверсивном стане требуется не только смазка валков, но и их интенсивное охлаждение ввиду удлиненного цикла прокатки малым количеством валков (обычно реверсивные станы - двухклетевые). Это приводит к значительной тепловой нагрузке на валки и ускоряет их износ.

Немаловажным фактором, влияющим на износостойкость валков, является содержание в эмульсии механических примесей, а также рабочая температура эмульсии (эти параметры не оговариваются в вышеуказанном патенте США). Смазочно-охлаждающие свойства эмульсии зависят также от числа омыления (это - количество миллиграммов КОН, необходимое для омыления, т.е. гидролиза 1 г сложного эфира с образованием спирта и кислоты или ее соли: см. А.И.Гончаров и М.Ю.Корнилов "Справочник по химии", Киев, "Вища школа", 1977, с.182).

Опытную проверку предлагаемой эмульсии осуществляли при прокатке углеродистых стальных полос на двухклетевом реверсивном стане 1700 ОАО "Магнитогорский меткомбинат".

С этой целью вырьировали основные параметры (концентрацию масел, число омыления, содержание механических примесей и рабочую температуру) смазочно-охлаждающей эмульсии, подаваемой на валки и полосу. Результаты испытаний оценивали по степени износа валков и только на прокатке 1-го сорта.

Наилучшие результаты (максимальная износостойкость валков) получены при использовании предлагаемой эмульсии. Отклонения от рекомендуемых ее параметров ухудшали полученные результаты. Так, при общей концентрации масел ("Квакерол 680-DPD-2") в пределах 2,0...2,4% износостойкость валков снижалась на 15...25% от максимально достигнутой. При концентрации более 3% на металле после отжига наблюдались следы сажи, что снижало выход годного листа 1-го сорта.

При числе омыления 90...129 мг/г КОН износостойкость валков снижалась на 3...27%. При содержании в эмульсии механических примесей более 100 мг/л на 1% общей концентрации масел также наблюдался повышенный износ валков.

Увеличение температуры эмульсии более 55°С ухудшало охлаждающие ее свойства, а при температуре менее 50°С ускорялось "расслоение" эмульсии, что в обоих случаях приводило к ускорению износа валков.

Смазочно-охлаждающая эмульсия, выбранная в качестве ближайшего аналога, не испытывалась ввиду того, что ее стоимость ориентировочно превышает стоимость предлагаемой эмульсии почти в 2 раза.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономические исследования, проведенные в Центральной лаборатории контроля комбината, показали, что применение предлагаемой смазочно-охлаждающей эмульсии при прокатке на реверсивном стане повышает износостойкость валков не менее чем на 20% при снижении производственных затрат на 6-7%.

Пример.

Смазочно-охлаждающая эмульсия содержит 2,75% масла "Квакерол-680 DPD-2" при числе омыления 140 мг/г КОН. Содержание механических примесей в эмульсии: 80 мг ×2,75=220 мг/л. Рабочая температура эмульсии - 53°С.

Максимальная износостойкость валков стана при прокатке различного сортамента получена при кислотном числе смазочно-охлаждающей эмульсии, равном 130-135 мг КОН/г, и общей концентрации масла в эмульсии 2,5-3,0% при содержании механических примесей не более 100 мг/л на 1% общей концентрации масла.

При общей концентрации масла в пределах 2,0-2,4% износостойкость снизилась на 15-25% от максимально достигнутой. С увеличением концентрации (более 3%) на листовом металле после отжига наблюдались следы сажи, что снизило выход проката 1-го сорта почти на 8% (по сравнению с максимально достигнутым выходом).

Увеличение содержания в смазочно-охлаждающей эмульсии механических примесей (более 100 мг/г на 1% общей концентрации масел) снизило износостойкость валков стана на 7-12% от максимально достигнутой.