Способ получения технологической смазки для холодной обработки металлов

Способ получения технологической смазки для холодной обработки металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

111) 5!7627

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сотеэ Сееетокик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) 3;(явлено 01.10.74 (21) 2063061/23-4 с присоединением заявки ¹ (23) !1ðHîðèòåò

Опубликовано 15.06.76. Бюллетень хе 22 (5l) М. Кл.е С 10М 5, 14

Государстееииь:й комитет

С(1вета Мииистроа СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.892:621.7..01 6.3 (088.8) Дата опубликования описания 02.08.76 (72) Авторы изооретения

H. В. Терегеря, А, Н. Черняев, М, И. Темкин, Г. М. Кубецкий

Г. А. Эпов и А. Н, Кокоев

Владимирский политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СМАЗКИ

ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к способам получения смазочных материалов на основе жирHbIx масел для холодной обработки металлов, преимущественно для волочения цветных металлов, например для волочения .;атунных труб илп медных труб и профилей.

В во lO÷è.!üíîì производстве известны смазк11 на основе жирных кислот и масел.

В частности известны смазки на основе водных эмульс»й хозяйствспного мыла или с орган11ческпми добавками, смазки на основе сиитсти гсских жирных кислот и смазки на основе отходов жировых и нскоторых других производств.

Известен способ получения технологической смазки для хо.1одной обработки металлов давлснием путем этерификации жирных кислот глицерином до кислотного числа 45—

70 мг КОН, г.

Этот способ допускает неполHóþ этерификацHfo жирных кислот глицерином с тем, чтобы из оставшейся части кислот путем последующего омылеипя продукта этерификации щелочью получить эмульгаторы, переводящ:те в растворимое состояние нерастворимые в воде глицериновые эфиры жирных кислот.

11едостатком такой смазки, как и других смазок на основе натриевых солей жирных

1 !1с. 1О Г, я!1ляется то, Го oH3 В эм1 льсиях может образовывать плохо растворимые соли как с катионами Måòàëëîâ жесткой воды, Tdк и с обрабатываемь(м металлом.

При этом с течением времени происходит

5 понижение эксплуатационных свойств смазки. Эмульсия становится грубодисперсной и расслаивается с появлением зеленой масляной пленки. Отслоившаяся жировая часть, попадая на поверхность обрабатываемого ме10 талла, создает избыток смазки, приводящий к загрязнению изделий, к лоявлению неоднородной поверхности (темные и блестящие полосы на трубах и профилях) и к обильному нагарообразованию на трубах при их отжи15 re. По этим причинам процесс обработки цветных металлов давлением до сих пор является многостадийным и включает травление обрабатываемых изделий для снятия нагарообразования, а также отмывку от гого20 вых изделий избытка смазки керосином.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных свойств смазки и качества оорабатываемой поверхности. Поставленная цель остигается тем, что этерифпкацин под25 вергают предварительно омыленные жирные кислоты кипящими галогенуглеводородами; например хлористым бензилом, и продукт этерпфикации дополнительно подвергают с льфатированию серной кислотой до йодно30 го числа 90 — 100.

517627

Пример. Для реакции используют предварительно омыленные жирные кислоты— сульфатное мыло, имеющее в .пересчете на абсолютно сухое мыло следу.ющий состав, /о..

Жирные кислоты 39,3

Смоляные кислоты 38,4

Неомыляемые 9,7

Щелочь 9,4

Механические примеси 3,2.

Сульфатное мыло после разложения 10—

15 /О-ной серной кислотой, |промывки водой и сушки имеет следующие показатели:

Кислотное число, мг КОН/ г 155,0

Число омыления, мг КОН/г 157,5

Йодное число 152.

В составе карбоновых кислот сульфатного мыла яаходятся в -основном полиненасыщенные кислоты, Нейтральные вещества содержат лигнин, фенолы, стерины, жирные спирты, танниды, красящие вещества и следы ооладающих неприятным запахом метилсернистых соединений.

При реакции сульфатного,мыла с хлористым бензилом происходит этерификация натриевых солей карбоновых кислот, входящих в состав мыла, до образования бензиловых эфиров этих кислот.

Для получения водорастворимой смазки бензиловые эфиры сульфатируют серной кисIoToH по месту расположения двойных связей с последующим омылением щелочью до рН 7,0 — 7,5.

Условия получения смазки следующие.

Сульфатное:мыло высушивают при 100—

120 С и перемешивании до полного удаления влаги и обрабатывают также при перемешивании кипящим хлористым бензилом, конденсируя пары с помощью обратного холодильника — конденсатор а.

Продолжительность обработки 4 — 6 ч до достижения кислотного числа 45 — 70 мг

КОН/т.

Расход хлористого бензила 55 — 70О/о от веса сухого сульфатного мыла. По окончании реакции непрореагировавший хлористый бензил отгоняется в течение 2 — 4 ч острым паром.

Затем в предварительно высушенную вновь до полного удаления влаги и охлажденную смесь подают концентрированную (92—

95 /о -ную) серную кислоту при 30 — 35 С и энергичном перемешивании по всему объему.

Продолжительность подачи серной кислоты

2 — 4 ч до достижения йодного числа 90 — 100.

Расход серной кислоты 40 — 50О/о от веса исходного (сухого) сульфатного мыла.

По окончании сернокислотной обработки реакционную смесь промывают водой до слабокислой или нейтральной среды в промывных водах. При промывке водой в промывные воды переходит большая часть нейтральных:красящих и неприятнопахнущих веществ сульфатного мыла в виде их сернокислых эфиров, а также сернокислые эфиры бензилового спирта, образующегося в ходе реакции этерификации сульфатного мыла. Отмытый продукт нейтрализуют при охлаждении

25 о-ным раствором каустической соды до величины рН 7,0 — 7,5. Готовый продукт содержит 0,5 — 1,5 /о сульфата натрия.

Продукт реакции помимо сульфатированных бензиловых эфиров содержит оксипроизводные эфиры и небольшое количество продуктов внутри и межмолекулярной конденсации кислот (лактоны, лактиды, эстолиды).

Увеличение длины цепи .кислот сульфатного мыла при этерификации их солей повышает молекулярный вес полученной смазки, что способствует более полному экранирова25 нию поверхности рения и снижению усилий волочения.

Сульфоэфирные группы, введенные в моле- кулы бензиловых эфиров, обеспечивают тре30 буемую растворимость смазки. Эмульсия обладает устойчивостью в широком диапазоне рН (6,0 — 10,0). Накопление медных солей и солей щелочноземельных металлов в эмульсии не приводит к отслоению масляной плен35 ки, т. к. они хорошо диспергируются в растворах натровых солей сернокислых эфиров продуктов этерификации.

Изучались условия получения сложных

40 эфиров карбоновых кислот при этерификации их спиртами и галогенуглеводородами. Процессы исследовались с точки зрения образования эфиров жирными и трудноэтерифицируемыми смоляными кислотами, входящими

45 в состав сульфатного мыла, при различных температурах за различные периоды времени. О выходе продуктов судили по кислотному числу и по разности содержания карбоновых кислот до и после реакции. Данные о

50 температурной зависимости выхода эфиров при продолжительности реакции 6 ч представлены в табл. 1. Реагирующие:компоненты входят в соотношении 1: 1 по весу. Причем галогенуглеводороды нагревают до тем55 пературы кипения. Реакции этерификации ведут с натриевыми,солями жирных кислот.

517627

Таблица 1

Количество получаемых жиров (%) при температуре, С

111 †1

160 — ЮО

130 — 160

Этерифицирующий агент эфиры смоляных кислот эфиры смоляных кислот эфиры жирных кислот эфиры жирных кислот эфиры

СМОЛЯНЫХ кислот эфиры жирных кислот

Этиленгликоль

На основании данных табл. 1 видно, что наибольший выход эфиров наблюдается в случае проведения реакции с триэтаноламином и хлористым бензилом.

Поскольку сульфатное мыло в основном представляет собой омыленные жирные и смоляные кислоты, наиболее технологичным является получение эфиров на его основе ято реакции с хлористым бензилом. Трихлорэтилен также эффективен, но образует в процессе этерификации взрывоопасную смесь.

Данные по изменению кислотного числа продуктов этерификации сульфатного мыла хлористым бензилом в зависимости от продолжительности реакции приведены в табл.2.

Таблица 2

Кислотное число (мг КОН/г) при продолжительности реакции, ч

Соотношения (вес. %) сульфатного мыла и хлористогО бензила

53,5

50,0

66,2

63,2

61,5

59,0

51,1

48,6

46,0

100:55

100: 65

100:70

46,7

52,7

Количественный состав и показатели продуктов сульфатирования эфиров сульфатпого мыла в зависимости от количества подаваемой в реакцию серной кислоты и температуры реакции представлены в табл. 3.

Iia табл. 2 видно, что за 6: реакции кислотное число снижается с 155 до 46 мг

К01-1,г, что соответствует количеству связанных карбоновых кислот сульфатного мыла

75 — 88%. 3а последующие 4 ч кислотное число снижается незначительно.

Таблица 3

Конденсированные

СОЕДИНЕНИЯ, %

СульфоПРОИЗВОДные эфиров, %

Количество сульфатирующей серной кислоты, Сульфат натрия, Кислотное

ЧИСЛО, MI

KOH/г

Температура, С

ЙОДНОЕ число

ОксикисЛОТЫ » %

Бензиловые эфиры, N

0,35

0,70

0,20

99

93

88,4

90,4

92,4

2,66

3,41

3,52

8,80

9,37

9,18

23, 34

26,02

27,3

67,7

67,7

67,7

45 ной эмульсии хозяйственного мыла представлены в табл. 4, Проводили испытания медных труб размером 70)(78 мм по маршрутам, мм: 1 проход 62)(68,5; II проход 56)661,6;

Ш проход 50)(55.

Результаты технологичеаких испытаний при волоченип медных труб на 20- и 30-тонных волочильных станах с предлагаемой смазкой, смазками на основе сульфатного мыла, глицериновых эфиров сульфатного мыла и водГлицерин

Триэтаноламин

Хлористый бензил

Трихлорэтилен

12, 6.

6,3

24,8

25,3

38,7

2,4

1,0

2,7

17,3

15,4

26,3

9,7

27,9

29,4

7,2

5,6

18,7

22,2

26,5

31,0

32,4

37,2

22,5

24,8

26,6

30,6

5 1 7627

Таблица 4

Среднепотребляемый ток при волочении (A) на маршрутах волочения

Смазка г ачество поверхности

1 --1,5"--нзя водная эмульсия сульфат«рованных бензиловых эфиров сульфзтного мыла

" вЂ,5" -ная водная эмульсия глицериновых эфиров к.. слот сульфатного мыла

2,5 — 3"и-ная водная эмульсия R0зяйственного мыла

80

Блестящая поверхность требуемого качества

105

Поверхность неудовлетворяет по качеству

Составитель Е. Пономарева

Техрел Е. Подурушииа

Редактор T. Девятко

1хоррск гор Н. Лук

Заказ 1641/18 Изд. № !405 Тираж 630 Подписное

Ц11ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР

IIo делам изобрсгсиий и открытий

113035, Москвз, ж,-?5, Рвуlll<.I<3ll ивб., д. 4/5

Тип<и рв<рии, гн<. СIII<óí

Как зп:но из табл. 4 усилия волочения со смазкой на основе водной эмульсии сульфатированных эфиров сульфатного мыла снизились на 1 проходе в среднем на 25%, íà II u

III проходах — н а 5 — 8% по сравнению с водной эмульсией хозяйственного мыла.

Волочение со смазками на основе глицериновых эфиров сульфатного мыла и эмульсии хозяйственного мыла проходит неустойчиво, при этом в результате нарушения плавности волочения на поверхности труб и профилей наблюдается появление колец, возникают обрывы.

Испытания показывают, что при однократном замачивании обрабатываемых изделий в эмульсии на основе продуктов сульфатированных бензиловых эфиров сульфатного мыла можно провести стабильный процесс во70чения в три прохода.

Эмульсия устойчива к расслоению и длительное время сохраняет свои высокие эксплуатационныс свойства.

К преимуществам смазки на основе сульфатированных бензиловых эфиров сульфатного мыла можно отнести получение блестящей поверхности труб как после волочения, так и при отжиге. Это достигается путем

=-ксплуатации предлагаемой смазки при определенных параметрах эмульсии (концентрация смазки 0,5%, рН 7,0 — 7,5, температура эм:,.-.ьспи 80 — 100 С). В таком водном малоконцентрированном растворе происходит оптима,-ьчая адсорбцпя смазки на металл, которая, обеспечивая стабильность (плавность|

80 Матовая, кольцеватость внутри труб процесса волочения, не создает избытка смазки, ухудшающего качество обработанной поверхности. Предлагаемая смазка в этом случае наиболее эффективна благодаря частичному испарению и выгоранию ее уже в зоне деформации металла, однако это не нарушает устойчивость волочения, создает охлаждающий эффект и не приводит к обрывности труб и уменьшению стойкости инстру<мента.

10 Блестящая поверхность труб, обработанных прп указанных режимах эксплуатации смазки, образуется и после отжига труб, так как нагар в этом случае легко удаляется в виде пыльцы путем смахивания щеткой.

Прп соблюдении указанных условий эксплуатации предлагаемая смазка является эффективной и экономичной, благодаря ее невысокому расходу и низкой стоимости.

20 Формула изобретения

Способ получения технологической смазки для холодной обработки металлов путем этгрификации жирных кислот до кислотного числа 45 — 70 мт КОН/<г с последующим омы25 лснием продукта этсрификацип, о т л и ч а юшийся тем, что, с IIGJ7blo говышения 3IKcплуата,<ионных свойств смазки и качества обрабатываемой поверхности, этерификации подвергают предварительно омыленные жир30 ные кислоты кипящими галогенуглеводородамп, например хлористым бензилом, и продукт этерификации дополнительно подвсргают сульфатированию серной кислотой до йодното числа 90 †1.