Эмульсол для обработки металлов давлением

Эмульсол для обработки металлов давлением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЭМУЛЬСОЛ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ, содержащий воду, минеральное масло и полиэтилен, о тлйчающийся тем, что, с целью повышения антифрикционных свойств, эмульсол дополнительно содержит многоатомный спирт, полиоксиэтилированную стеариновую кислоту, соль щелочного металла жирной кислоты , диалкилдитиофосфат цинка и 2,б-ди-tpeT -бутил-п-крезол при следующем соотношении компонентов, мас.%: Полиэтилен2-10 Многоатомный спирт 1-2 Полиоксиэтилированная стеариновая кислота . 1-3 Соль щелочного металла жирной кислоты1-2 Диалкилдитиофосфат цинка1-2 (Л 2,6-Ди-трет-бутил-пкрезол0 ,04-0,14 Минеральное масло 20-30 Вода Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

y(g) С 1 0 М 1/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A8TOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1-3

1-2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3491197/23-04 (22) 17.09. 82 (46) 07.04.84. Бюл. В 13 (72) С.С.Стэба, А.М.Должанский, l0.Б.Сигалов и Ф.К.Клименко (53) 621.892:621.7.016.3(088.8) (56) 1. Белосевич В,К. и др. Эмульсии и смазки при холодной прокатке. М., "Металлургия"., 1976, с. 145-160.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 505675, кл. С 10 M 3/02, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

У 648598, кл. С 10 M 1/18, 1979.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 709666, кл. С 10 M 1/06, 1980 (прототип). (54)(57) ЭМУЛЬСОЛ ДЛЯ ОБРАБОТКИ . МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ, содержащий воду, минеральное масло и полиэтилен, о тл и ч а ю шийся тем, что, с

„„SU„„ l 084290 А целью повышения антифрикционных свойств, эмульсол дополнительно содержит многоатомный спирт, полиоксиэтилированную стеариновую кислоту, соль щелочного -металла жирной кислоты, диалкилдитиофосфат цинка и

2,6-ди-треТ -бутил-п-креэол при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Полиэтилен 2" 10

Многоатомный спирт 1-2

Полиоксиэтилированная стеариновая кислота

Соль щелочного металла жирной кислоты 1-2

Диалкилдитиофосфат цинка

2, 6-Ди- трет -бутил-икрезол 0,04-0,14

Минеральное масло 20-30

Вода Остальное

290 2

Увеличение содержания полиэтилена в такой эмульсии приводит к отслаиванию эмульгируемой фазы, в результате чего нельзя получить стабильную эмульсию с высокими антифрикционными свойствами.

Цель изобретения — повышение антифрикционных свойств эмульсола.

Поставленная цель достигается тем, что эмульсол для обработки металлов давлением, содержащий воду, минеральное масло и полиэтилен, дополнительно содержит многоатомный спирт, полиоксиэтилированную стеариновую кислоту, соль щелочного металла жирной кислоты, диалкилдитиофосфат цинка и 2,6-ди-tel -бутил-п-крезол при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Полиэтилен 2-10

Иногоатомный спирт 1-2

Полиоксиэтилированная стеариновая кислота 1-3

Соль щелочного металла жирной кислоты

Диалкилдитиофосфат цинка 1-2

2,6-Ди-тРет-бутил-пкрезол 0,04-0,14 . Минеральное масло 20-30

Вода Остальное

Змульсол указанного состава. представляет собой пастообразный компаунд, который можно разводить водой с получением однородной СОЖ.

Полиэтилен в виде гранул размером

1-5 мм с молекулярной массой 18000800000 (по ГОСТ 16337-77 или ГОСТ

16338-77) или измельченная использованная тара из полиэтилена используется в качестве активной фазы СОЖ.

Увеличение содержания полиэтилена в эмульсоле выше 10Х приводит к получению массы, которая в дальней-. шем не разводится водой с получением . однородной СОЖ; такую СОЖ нельзя испольэовать в качестве технологической смазки при обработке металлов давлением вследствие нестабильности состава и антифрикционных свойств.

Уменьшение содержания цолиэтилена в эмульеоле ниже 2Ж не позволяет получать высокоэффективные эмульсии для обработки металлов давлением, т.е. снижает антифрикционную эффективность эмульсола.

Для растворения полиэтилена применяется минеральное масло с вяз1-2

0,1-0,3

0 7-0,8

0,07-0,40

0,2-0,6 0,1-0,3

5-15

Ос тальное

Ф 1084

Изобретение относится к эмульсолам для обработки металлов давлением и может быть использовано при холодной и горячей прокатке, штамповке и мокром волочении с применением технологических смазок.

При использовании технологических смазок и виде смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) в процессах обработки металлов давлением обычно ис-. 10 пользуют эмульсолы, из которых затем изготавливают эмульсии путем разбавления их водой; Использование эмульсола в качестве первоначального продукта при приготовлении СОЖ связано с возможностью получения из него эмульсий различной концентрации, а также удобством и экономичностью транспортировки.

Известны эмульсолы на основе 20 нефтяных или растительных масел с добавлением эмульгаторов и присадок (1) .

Известны также СОЖ и жидкие смазочные композиции, представляющие 25 собой эмульсолы, в состав которых вводится полиэтилен, предварительно растворенный в органическом растворителе или диспергированный в воде (2) в (3) .

В указанных смазках содержание полиэтилена в конечном растворе (в пересчете на твердый продукт) находится в пределах 0,07-1Ж, что не обеспечивает их достаточную антифрикционную эффективность. Указан35 ные смазочные композиции не позволяют увеличить содержание полиэтилена свыше Я, так как увеличение содержания полиэтилена в этих условиях 40 приводит к нарушению устойчивости эмульсии, отслаиванию эмульгируемой фазы и ухудшению ее антифрикционных свойств. Кроме того, они не позволяют получить эмульсии с широким диапазоном вязкости, зависящей .от

45 содержания полиэтилена.

Наиболее близкой к предлагаемой . является эмульсия j4) содержащая компоненты в следующих количествах, мас.Е:

Кальцинированная сода

Сульфат натрия

Полиэтилен

Олеиновая кислота 55 ,Синтамид-5

Минеральное масло

Вода

1084 з костью при 100 С 1, 5-100 сСт, например трансформаторное (ГОСТ

982-68), индустриальное 30 (ГОСТ

8675-62), цилиндровое 52 (ГОСТ .

6411-76) .

Уменьшение содержания масла ниже

20Х приводит к получению .сильно загущенных систем, трудно поддающихся: эмульгированию, что снижает стабильность антифрикционных свойств 10 эмульсии. Увеличение содержания мас ла выше 30Х. ведет к уменьшению концентрации полиэтилена и, следовательно, уменьшению антифрикционной эффективности эмульсии. 15

В качестве стабилизатора эмульсола используется многоатомный спирт, например глицерин,. триэтиленгликоль, полиэтиленгликоль (ГОСТ

6259-52, ИРТУ-6-09-4965-68). Уменьшение содержания многоатомного спирта ниже 1Х не обеспечивает стабильности эмульсии, эмульгируемая фаза (полиэтилен и масло минеральное)отслаивается. В результате 25 уменьшаются антифрикционные свойства эмульсола. Увеличение содержания спирта выше 2Х не сказывается более на повьнпении стабильности эмульсола и его эффективности. 30

Эмульгатором в предложенном эмульсоле является полиоксиэтилированная стеариновая кислота (ГОСТ 8980-59) и соль щелочного металла жирной кислоты, например натриевая соль (РСТ УССР 496-72). Возможно применение асидола-мылонафта (ГОСТ 13302-67) в качестве соли щелочного металла жирной кислоты.

290 4 указанных свойств эмульсола. Увеличение его выше 2Х йе влияет более

l на усиление антикорроэионных и противоизносных свойств эмульсола, В качестве антиокислительной добавки в эмульсол вводится 2,6-дитрет -бутил-п-крезол (ГОСТ 10894-64).

Уменьшение количества этого вещества в эмульсоле менее 0,04Х не обеспечивает достаточную антиокислительную стойкость эмульсола. В результате при длительной эксплуатации СОЖ ее антифрикционные свойства снижаются.

Повышение количества этого вещества в эмульсоле более 0,14 Х. не изменяет антиокислительные свойства эмульсола.

Эмульсол готовится следующим образом.

Растворение полиэтилена в минеральном масле с растворенными в нем функциональными присадками осуществляют при температуре на 20-30 С ниже температуры вспышки масла, полученную смесь охлаждают до комнатнрй температуры, а затем смешивают с эмульгатором до получения однородной массы с последующим добавлением воды тремя порциями, при этом каждая порция составляет 1/4; 1/4 и 1/2 части общей массы добавляемой воды.

Для получения эмульсии концентрацией 1-8Х из эмульсола последний разбавляют водным раствором, содержащим 0,5-1Х сульфоната бария (ГОСТ

10534-63) и 0,5-2Х кальцинированной соды (рН раствора 9-11), и выдерживают до установления постоянной вязкости, причем время выдержки определяют из соотношения

Уменьшение содержания полиокси- 40 этилированной стеариновой кислоты менее 1Х и соли щелочного металла жирной кислоты менее 1Х не обеспечивает эмульгирования активной фазы эмульсола. Увеличение содержания 45 полиоксиэтилированной стеариновой кислоты вьнне ЗХ и соли щелочного металла жирной кислоты выше 2Х не сказывается больше на эмульгируе мости активной фазы эмульсола, но снижает его антифрикционные свойства за:счет повьнненных моющих свойств.

Диалкилдитиофосфат цинка (ВТУ

ТН3 139-64) вводится в качестве антиокислительной, антикорроэионной 55 и противоиэносной добавки. Уменьшение количества диалкилдитиофосфата цинка менее 1Х не обеспечивает достижение и ь = -10" С 7п где с — время выдержки, ч, л

С вЂ” концентрация полиэтилена в эмульсии, X.

Для проверки эффективности предложенного эмульсола готовят составы, приведенные в табл. 1 (io всех соста вах вода составляет основу до

100 мас.ф

Состав 1 (табл. 1) готовят следующим образом.

2 г полиэтилена растворяют в 20 г минерального масла (индустриальное

30), предварительно смешанного с 1 г глицерина, 1 г диалкилдитиофосфата цинка и 0,04 г 2,6-ди-трет-бутил-п1084290

10 крезола при 160оС. Полученную вязкую смесь охлаждают до комнатной температуры и растирают в ступке с 1 r полиоксиэтилированной стеариновой кислоты и 1 r стеарата натрия до 5 однородного состояния. Затем при тщательном растирании вводят воду тремя порциями 18,5 мл, 18,5 мл и до 100 r эмульсола.

Аналогичным образом готовится эмульсол и других составов в предлагаемом диапазоне изменения входящих в него ингредиентов.

Из полученного эмульсола готовят эмульсии различной необходимой концентрации (0,4, 1, 5 и 8X) путем разбавления водой с предварительно введенными в нее 0,8 сульфоната бария и 1Х кальцинированной соды до достижения рН раствора 9-11. Эмульсии выдерживаются до установления постоянной вязкости.

Эмульсия с концентрацией полиэти" лена 0,4Х мало изменяет свою первоначальную вязкость и постоянная вязкость ее устанавливается в течение

14,8 ч. У эмульсии с 5Х полиэтилена в течение 259 ч меняется вязкость с 90 до 515 сСт.

Эмульсия с концентрацией полиэти-. З0 лена 1 меняет свою вязкость в течение 51 ч от 16 до 91 сСт, дальше вязкость практически не меняется; с концентрацией полиэтилена 8Х меняет свою вязкость в течение 414 ч с 143 до 815 сСт.

Для сравнения готовят эмульсию согласно прототипу, включающую, Х: полиэтилен 0,4," минеральное масло (индустриальное 30) 15, кальциниро- 40 ванная сода 0,3; сульфат натрия 0,8, олеиновая кислота 0,6, синтамид 0,2; вода до 100, а также 5Х-ную водную эмульсию из эмульсола Э-1 (ГОСТ

1975-75).

Эмульсии из предложенного эмульсола, а также известные эмульсии, испытывают в лабораторных условиях при холодной прокатке образцов из стали

08ПС размерами 0,6Х20 120 мм и горя- 0 чей прокатке образцов из стали 08ПС размерами 4х60х120 мм на стане дуо

180 со скоростью 0,3 м/с с обжатием около ЗОХ. С применением каждой СОЖ прокатано 30 образцов.

Об антифрикционной эффективности смазки судят по коэффициенту вытяжки 3, представляющему собой отношение конечной длины образца к исходной (большей величине соответствует большая антифрикционная эффективность смазки).

Стойкость (стабильность и антиокислительные свойства) испытанных образцов СОЖ характеризуется относительным уменьшением коэффициента вытяжки (которое характеризует уменьшение их антифрикционной эффективности) после выдержки эмульсий в окислительной атмосфере в течение

30 сут;

Об антикоррозионных свойствах СОЖ судят по отйосительному увеличению массы прокатанных вхолодную образцов после 40 ч выдержки их в коррозионной камере с 100Х-ной влажностью и температурой 25 С. Большему увеличению массы соответствует меньшая коррозионная стойкость образцов.

Противоизносные свойства СОЖ характеризуются относительным изменением шероховатости прокатанных вхо-: лодную образцов при учете первого и последнего образца каждой серии (исходная в каждой серии шероховатость образцов после прокатки составляет 1,5 мкм). Меньшему изменению шероховатости соответствует более высокие противоизносные свойства.

О противопригарных свойствах СОЖ судят по относительному количеству пригаров на поверхности горячеката- ных образцов. Меньшему количеству пригаров соответствуют более высокие противопригарные свойства.

В табл. 2 представлены эксплуатационные свойства испытанных СОЖ числителе - холодная прокатка, в знаменателе - горячая).

Как видно из табл. 2, эмульсии с содержанием полиэтилена 1 и вьппе, приготовленные из предложенного эмульсола, более эффективны по срав нению с прототипом и SX-ной эмульсией из эмульсола Э-1. Они обеспечивают значения коэффициента вытяжки на

5,S-21Х при холодной и на 3, t-8 при горячей прокатке больше,-чем у известной (41.

При этом эмульсии на осйове предложенного эмульсола проявляют наибольшую стабильность антифрикционных свойств Hs испытанных СОЖ. Относительное уменьшение коэффициента вытяжки у них после выдержки эмульсий в течение 30 сут в окислительной

10 атмосфере в 1,3-5,6 раз при холодной и I, 1-2,9 раэ при горячей прокатке ниже, чем у прототипа. Соответствующие числа по сравнению с 5Х-ной эмульсией эмульсола Э-1 составляют

2-8,6 и 1,3-3,5.

Эмульсии на основе предложенного эмульсола обладают также более высокими антикоррозионными свойствами, чем прототип, обеспечивая увеличение массы при выдержке холоднокатаных образцов в коррозионной камере в

1,6-4,3 раз меньше, чем у прототипа, и в 2,2-6 раз меньше, чем у 5Х-ной эмульсии эмульсола Э-1.

Эмульсии на основе предложенного эмульсола обладают более высокими противоизносными свойствами, чем прототип. Они обеспечивают в 1,2-8 раз меньшее снижение изменения шероховатости холоднокатаных образцов по сравнению с прототипом и в 1 2-8,3

84290 8 раз меньше, чем 5Х-ная эмульсия эмульсола Э-1.

Наконец, эмульсии на основе предложенного эмульсола обладают наилучшими противопригарными свойствами..

Ф

Относительное количество пригаров на поверхности горячекатаных образков при их применении до 1,4 раз меньше, чем при использовании про10 тотипа, и в 2 1-3,0 раза меньше, чем при применении 5Х-ной эмульсии эмульсола Э-1.

При попадании эмульсии, приготов15 ленной из предложенного эмульсола, в сточнйе воды последние легко очищаются путем нагрева до 90 . При о этом эмульгируемая фаза отслаивается и может быть повторно исполь20 зована для получения предложенного эмульсола с полиэтиленом по предложенному способу.

Таблица 1

Состав эмульсола, мас.Х

Компоненты

1 2 3 4 5 6 7 8

2 2 10 10

2 10

20 30

1 2

6 2

25 25

1,5 1

Полиэтилен

Минеральное масло

25 25 30 25

1,5 2 1

Глицерин

1,5

Полиоксиэтилированная стеариновая кислота

2 1

1,5 1

2 3 . 1

2 1 1

Стеарат натрия

1,5

Диалкилдитиофосфат цинка

1,5 1

2, 6-Ди- тРет -бутил-п-крезол.0,04 0,14 0,09 0,04 0,14 0,04 0,09 0 14

1084290

Количество полиэти лена в эмульсии, мас.Х

1,30

1,30

1,30

0,4

1,30

1,29

1,29

1,29

1,29

1,34

1,33

1,35

1,33

1,31

1,32

1,32

1,31

1,43

1,42

1,35

1,35

1,55.

1,37

" 5,0

0,4

2,1

4,3

5,1

3,2

1,3

2,0

3,2 выдержки эмульсии в течение

30 сут, Х

2,4

1,4

5,2

4,0

5,1

3,1

2,1

3,2

2,0

4,2

1,3

2,2

2,2

1,3

2,0

1,6

1,9

1,4

1,8

1,0

0,9

0,7

Показатели

Коэффициент вытяжки

Относительное уменьшение коэффициента вытяжки после

Относительное 0,4 увеличение массы холоднока- I таных образцов после выдержки 5 их в коррозионной камере, 8

10 3Х

Состав эмульсола

Таблица 2

1084290

Продолжение табл. 2

Состав эмульсола

Коли0,4

18,0

17,9

18,0

18,0 .

14,9

14,8

15,0

16,3

6,9

6,7

2,4

1,3

1,3

1,2

0,4

1,3

1,5

1, 4

1,5

1,5

1,8

1,8

2,0

Продолжение табл. 2

Прототип

Состав эмульсола

1,30

1,30 1 31

1,30 1,29

1,30 1,28

1,30

1,30 1,27

1,33

1,33 1,35

1,31 1,32

1,35

1,31

1,32

1,43

1 43

1,21

1,35

1,35

1,20

1,55

1,54

Показатели

Относительное уменьшение шероховатости холоднокатаных образцов, Е

Относительное количество пригаров на. поверхности горячекатаных образцов, Х

Показатели

Коэффициент вытяжки честно полиэтилена в эмульсии, мас.Ж

5Х-ная эмульсия эмульсола Э-1

13

1084290

Продолжение табл. 2!

Прототип

Состав эмульсола

5Х-ная эмульсия эмульсола Э-1

Показатели

5 6 7

2,3 6,8

1,3 3,5

4,9 4,5

2,6

1,4 2,2 2,0

5,1 4,2

2,3 2,1

2,2

10,3

2,8

4,2

1,5

4,4

2,1

2,3

1,2

4,2

2,1

1,3

2,3

Относительное увеличение массы холоднокатаных образцов после выдержки их в коррозионной камере, 10-3 g

3,0!,6

2,1

1,9

1э7

1,4

4,2 1,3

19,2

19,8

6,9 6,5

2,6 2,5

1,4

2,0

1,2 1,3

1,4 1,5

1,5

4,2

1,7

1,7

1,9

1 8

ВНИИИИ Заказ 1924/19 Тираж 489 Яоддисаое фи"®е» mm «Иете®т е г загород, уа.йроежтаая 4

Относительное уменьшение коэффициента вытяжки после выдержки эмульсии в течение

30 сут. Ж, Относительное уменьшение шероховатости холоднокатаных образцов, Ж

Относительное количество пригаров на поверхности горячекатаных образцов, Х

1,0

0,9

0,8

18,0 17,9 17,9 18,0

15 0 . 14 7 14 7 14 5