Смазки для холодной прокатки
23.11.2012
Смазочные материалы для процессов прокатки
Процессы формования классифицируют в соответствии со способом приложения деформирующей силы по стандарту DIN 8582. Соответственно, процессы прокатки относятся к формованию в условиях сжатия. Основываясь на количестве производимых полупродуктов, прокатка является одним из наиболее важных процессов в технологии формования. Прокатка позволяет перерабатывать стальной сляб, блюм, круглый или квадратный пруток в готовую продукцию или полуфабрикаты.
Основное формование происходит при высокой температуре, что позволяет использовать более низкие усилия, возникающие при прокатке, а также получать полуфабрикаты с мягкой структурой, приемлемые для дальнейшей обработки. Полугорячее формование в значительной степени используют только в области прокатки. С другой стороны, холодная прокатка является особым процессом, особенно с точки зрения возрастающих требований к качеству получаемой поверхности.
Важнейшим видом продукции как холодной, так и горячей прокатки является листовой прокат. Горячекатанный лист используют для производства труб, проволоки, монтажа конструкций, а холоднокатанный лист — для производства труб и конструкций навивкой. Применяется также накатывание зубьев и резьбы на заготовки, а также многочисленные методы «мягкой» прокатки для окончательной доводки поверхности. Более 90% материалов для производства листа и ленты составляют сплавы на основе железа, примерно 5—8% — сплавы из алюминия и от 2 до 3% — из меди. Ленты шириной > 650 мм называются «широкой лентой» [в соответствии с DIN EN 10130 (ранее DIN 1623)], а ленты шириной 3 . Однако обычно требуются системы с гораздо большим количеством циркулирующей эмульсии. На рис. 6 представлены схемы гибких систем: стенд 1 имеет собственную емкость примерно 100—150 м 3 , стенды 2, 3 и 4 снабжены большой емкостью — примерно 600 м 3 , а стенд 5 имеет свою собственную систему объемом 100 м 3 .
Каждая индивидуальная система снабжена скиммером (устройством для удаления эмульсии) и системой фильтрации (например, бумажными и магнитными фильтрами). С такими устройствами можно использовать эмульсии различных концентраций в каждой отдельной емкости: например, последний стенд оснащен очистительным устройством для лучшей очистки. В больших циркуляционных системах могут применяться несколько различных масел с удалением загрязнений непосредственно в процессе работы, однако в случае малых циркуляционных систем данный подход неэффективен из-за высокой скорости циркуляции. В этом случае используют специальные приспособления и устанавливают вторую емкость, которая выступает в качестве задерживающего резервуара. В небольших установках с прокатными станами малой ширины обычно используют стабильные эмульсии с рН в интервале от 8,5 до 9,3. Эмульсии должны обеспечивать высокую защиту от коррозии.
Очистка и отжиг полосы
Отжиг всегда производят в среде инертного газа. Во всех случаях при отсутствии предварительной промывки перед отжигом для обеспечения необходимой чистоты металлической полосы после отжига необходимо производить ее тщательную очистку эмульсией, не содержащей остатков отжига (базовое масло, сложные эфиры, эмульгаторы). Кроме того, необходимо учитывать ряд факторов, оказывающих влияние на отжиг, в частности состояние барабана (является он затянутым или нет). С другой стороны, при непрерывном отжиге поверхность полосы очищается лучше, поскольку при этом происходит более полное испарение или разложение веществ.
Для оценки степени чистоты полосы используют спектроскопические и стандартные методы, например определение остатков углеводородов. По сравнению со стандартными процессами отжига, которые длятся несколько дней и могут включать такие стадии, как электролитическая очистка (дополнительная, но не обязательная), периодический отжиг, охлаждение на барабане, дрессировка листов (холодная прокатка листов с малой степенью обжатия для улучшения плоскостности) и осмотр полосы на выходе, в непрерывном процессе все эти стадии (включая очистку) осуществляются в одном цехе, а время прогона занимает только 10 мин. Продукция после непрерывного отжига выгодно отличается по чистоте, гладкости и постоянству механических свойств по всей длине и ширине прокатываемой полосы. Различие между непрерывными процессами отжига заключается, прежде всего, в достигаемой скорости охлаждения с использованием газовой струи, закалки с поворотом на роликах, разбрызгивания воды и/или горячей воды при закалке. Известные процессы отжига приведены в табл. 2.
Таблипа 2. Процессы отжига
Варьирование температурного режима непрерывного отжига и регулирование скорости охлаждения позволяют установить зависимость качества производимой продукции от цикла отжига, например при производстве полос для волочения и глубокого волочения, высоконапряженной стали, двухфазной стали, отожженной твердой стали.
Повторная прокатка
После отжига полосы подвергают повторной прокатке на так называемых дрессировочных прокатных стендах в целях улучшения качества поверхности и получения требуемых свойств (при формовании изменяется предел прочности на разрыв, предел текучести и т. д.). Узкие полосы подвергают дрессировке на двухвалковом скоростном стенде, а широкие — на четырехвалковом скоростном стенде. Уменьшение толщины составляет от 1 до 3%. Полосу прокатывают в сухом или влажном виде со специальным маслом для дрессировки, которое улучшает чистоту заготовки. Жидкости для дрессировки должны облегчать образование однородного поверхностного слоя, а поверхность дрессированного проката медленнее загрязняется частицами износа.
Жидкости для дрессировки представляют собой водные растворы синтетических соединений, содержащие активные компоненты — производные органических и неорганических кислот в качестве антикоррозионных компонентов. Они не содержат нитрита натрия и должны быть совместимы с используемыми антикоррозионными маслами и соединениями, применяемыми для предварительной смазки.
Роман Маслов.
По материалам зарубежных изданий.
MetalloPraktik.ru
Технология производства металлопроката | Опыт. Исследования. Результаты.
Выбор смазки для холодной прокатки металла
Смазка — это специальное вещество, используемое при прокатке для снижения сил трения.
Смазка — это специальное вещество, используемое при прокатке для снижения сил трения.При выборе смазки исходят из природы трения при прокатке и поверхностных физических явлений (адсорбции, смачивания, химического взаимодействия и др.).
Смазка должна удовлетворять следующим требованиям:
- иметь хорошую смазочную и моющую способность, и высокие охлаждающие свойства
- обеспечивать низкий износ и высокую чистоту поверхности
- предотвращать образование дефектов и сваривание металла и валков
- снижать величину коэффициента трения и предельные нагрузки на стане
- быть стабильна в эксплуатации и хранении
- соответствовать экологическим требованиям
- обеспечивать получение качественного проката с заданными значениями шероховатости поверхности
- обеспечивать низкий расход валков и высокую производительность прокатного стана
Кроме того, при выборе смазки учитывается, что она должна иметь низкий расход и недорогую цену, легко готовиться и регенерироваться, не иметь раздражающего запаха, не оказывать отрицательного влияния на прокат и оборудование.
Для каждого типа стана холодной прокатки металла в зависимости от видов производимой продукции определяются специфические требования к технологической смазке.
Такими требованиями могут быть: обеспечение максимальной скорости прокатки при минимальных энергосиловых параметрах, хорошая возгонка при отжиге, отсутствие отложений на трубах и коллекторах, быстрота разложения в отстойниках, обеспечение содержания загрязнений на полосе после прокатки не более 400 мг/м 2 , увеличение кампании рабочих валков и т.д.
Окончательное решение об использовании конкретного вида технологической смазки обычно принимается по результатам проведения промышленных испытаний на данном прокатном стане.
Часто в качестве технологической смазки используют эмульсии или смеси смазки с водой. В зависимости от требований, предъявляемых к смазке на конкретном стане холодной прокатки металла может быть использована метастабильная, стабильная или нестабильная эмульсия. Выбор типа эмульсии будет определяться задачами технологического процесса производства продукции.
Стабильные эмульсии содержат большое количество эмульгаторов, которые не дают ей расслаиваться, поэтому данная эмульсия не требует перемешивания. Достоинством данного вида эмульсии является ее хорошая фильтрация, а недостатком ее способность долго удерживать в своем объеме различные загрязнения, например посторонние гидравлические масла. Такой вид эмульсии часто используется при получении металлопроката толщиной свыше 0,30 мм. Для прокатки тонкого металла (0,16-0,36 мм) часто выбирают метастабильные или нестабильные эмульсии, которые легко разделяются на воду и масло, что позволяет быстро удалять посторонние загрязнения. Однако, такие эмульсии требуют постоянного перемешивания.
Выбор смазки всегда определяется конкретными задачами получения качественной металлопродукции. Например, при прокатке тонкого листа очень важно требование по снижению сил трения, а для прокатки автолиста необходима в первую очередь чистота поверхности проката и точность прокатки стали.
Рекомендуем ознакомиться со статьями:
16 comments
Хотелось бы подробнее уточнить, что есть стабильные, метастабильные и нестабильные эмульсии. Почему, все таки, для более толстого проката целесообразно использовать стабильные эмульсии? И в чем минусы и плюсы метастабильной? А в каких случаях выгоднее нестабильная эмульсия?
Метастабильные эмульсии имеют сравнительно малую устойчивость и требуют хотя бы слабого, но постоянного перемешивания. В стабильных эмульсиях диаметр капелек масла находится в пределах 0,5-20 мкм, в метастабильных 20 — 50 мкм. Поэтому по смазочной эффективности метастабильные эмульсии превышают стабильные.А для прокатки тонких профилей проката требуется эмульсия с максимальной смазочной эффективностью, соответственно, целесообразнее применение метастабильной эмульсии. Кроме того, метастабильная эмульсия позволяет более эффективно удалять посторонние масла из эмульсии, то есть обладает лучшими свойствами к очистке.
Возник вопрос следующего плана. При холодной прокатке полосы шириной 1500 мм и после ее травления на поверхности металла появились белые разводы. На стане используется эмульсия на основе эмульсола Т «П». Раньше, при прокатке полос 1300 и 1050 мм подобного эффекта не было. Эмульсол заправляли в октябре 2012 года, прокатка была в марте-апреле 2013. С чем могут быть связаны такие эффекты? Предполагали попадание в эмульсию масла из гидравлической системы или старение эмульсола.
Причиной получения данного дефекта на поверхности проката может быть:
1) неоднородность состава эмульсола вследствие расслоения при хранении в условиях отрицательных температур (возможно перемерзание в период с октября по апрель),
2) попадание посторонних масел в эмульсию или на полосу, в том числе и из гидравлических систем,
3) нарушение температурных параметров эксплуатации эмульсии,
4) изменение рН эмульсии вследствие попадания посторонних стоков в эмульсию.
Конечно, возможно, и старение эмульсола, так как с октября по апрель уже прошло 7 месяцев, а оптимальный срок для эмульсола составляет 6 месяцев.
Кроме того, можно предположить и увеличение энергосиловых параметров прокатки при производстве широкого металла (1500 мм), что также часто приводит к получению подобного дефекта, особенно в условиях недостаточной смазочной способности эмульсола.
Александр Бибин :
Май 22nd, 2013 at 13:27
1. Эмульсол хранится в помещении с Т=20 градусов. Расслоение вроде как должно ликвидироваться при перемешивании (осуществляется ультразвуком, правда при смешении с очищенной эмульсией или свежей водой) или я ошибаюсь?
2. Как сегодня выяснили — исключено. Не от куда там просто попасть постороннему маслу. Да и дефект проявляется совершенно случайно. Может вся плавка пройти нормально, а может на каждой второй полосе такое быть.
3. Вот тут ситуация следующая. Прокатку вели при температурах в 60, 78, 94, 106 и 130 градусов (так вышло). Во всех случаях попадался дефект, но никакой линейной зависимости не установили. Он мог располагаться и по всей полосе, и только в центре, и только по краям. От температуры никак не зависело.
4. Как и 2, исключено. Центральная лаборатория проводила анализ и свежей эмульсии, и отработанной и очищенной и возвращенной в цикл. Разница в результатах — сотые доли, но все результаты попадают в интервал, указанный в ТУ.
А вот по поводу энергосиловых параметров — пожалуйста, можно подробнее?
И еще такой вопрос. А качество воды, на которой готовят эмульсию, может повлиять на возникновение дефекта? Ее просто контролирует только ЦАЛ, в самом цехе контроля нет.
Да, появилось предположение, что какой либо компонент эмульсола окисляется на полосе при прокатке, что приводит, в свою очередь, к потере смазывающих свойств и появлению данного дефекта. Его, кстати, классифицировали пока как пригар…
1. Эмульсол перед приготовлением эмульсии должен быть однородным, чтобы при отборе определенного количества эмульсола для приготовления эмульсии, в эмульсию попало пропорциональное количество всех компонентов эмульсола. Эту проблему, конечно, можно решить перемешиванием, но тогда перемешивание должно быть перед смешиванием эмульсола с водой, а этого обычно на промышленных предприятиях не делают.
2. Случайное возникновение дефекта как раз и может свидетельствовать о случайном попадании посторонних веществ либо на полосу, либо в эмульсол.
3. Речь шла о температуре эмульсии. Вы эксплуатируете эмульсию при таких высоких температурах? Обычно это 45-55оС, не выше.
4. Хорошо, если рН эмульсии был стабильный.
То, что касается энергосиловых параметров прокатки: бывает, что при прокатке широкого металла увеличивается давление металла на валки, и имеет место сильное температурное воздействие на полосу, и, как следствие, на полосе возникает окисная пленка (в том случае, если эмульсол не выдерживает таких высоких температур), которая может быть причиной образования дефекта.
Качество воды очень сильно влияет на качество приготовленной эмульсии. Например, если имеет место увеличение солей жесткости или хлоридов, то стабильность эмульсии снижается, и возможно, образование кальциевых или магниевых мыл, ухудшающих смазочную способность эмульсии, и оседающих на полосу.
Компоненты смазки конечно, могут окисляться. Обычно это происходит при высоких температурах в очаге деформации или высоком давлении металла на валки в процессе прокатки.
Александр Бибин :
Май 23rd, 2013 at 21:54
Спасибо Вам огромное! На счет температуры — да, оптимальной у нас вообще считается температура в 100-110 градусов…И как раз по поводу энергосиловых параметров. При прокатке полосы в 1500 мм решено было увеличить скорость прокатки, одновременно с увеличением давления в точке деформации. Так понимаю, это очень хорошо вписывается в то, что вы сказали. Вода, используемая для приготовления эмульсии, идет под индексами ХОВ-30 и ХОВ-70, сегодня отправлена на дополнительный анализ в ЦАЛ. Спасибо, Вы нам очень помогли!
С искренним уважением,
химико-технологическая лаборатория ОАО «ЧМК», г. Челябинск
Очень рада, если смогла вам помочь. Будет необходимость — обращайтесь