Смазка для холодной прокатки труб
C ilA3KA ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ, содержащая минеральное |йасло и триэтаноламиновую соль алкилфосфатов , полученных на основе оксиэтилированных первичных жирных спиртов фракции С -С„, о т л и ,ч а к 10. а я с я тем, ; что, с целью повышения качества поверхности труб, смазка дополнительно содержит гидрохлорид аминопарафинов при следующем соотнетиении компонентов, вес,%: . Триэтаноламиновая соль алкилфосфатов, полученных на основе оксиэтилированных пер- . вичных жирных спиртов фракции 10-15 Гидрохлорид аминопарафинов5-10 Минеральное масло Остальное 00 со Ф СП
К ABTOPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР м * а 3 а (21) 3396873/23-04 (22) 30.12.81 (46) 23.05.83. Бюл. 9 19 (72) П.И. Чуйко, С.И. Дегтярева, ;А.И.Брескина, Л.A.Êëþ÷íèê, К.М.Бидьдин, В.A. Алешин, Г.В. Араптанов, A.Ô. Ничков, Л.A. Чачко и Л.П. Михайлова (71) Всесоюзный ордена Трудового
Красного Знамени научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промьааленности (53). 6?1 ° 892:621 ° 7.016 . 3(088. 8) (56) 1. Липкин Я.Н. Химическая.и электрохимическая обработка стальных труб. N. «Металлургия», 1975, с. 95-114.
2. Шевакин IO.Ô. и др. Внешнее трение и технологическая смазка при холодной прокатке труб. — Известия высших учебных заведений.
Черная металлургия. 1961, 9 1, с. 105.
3. Авторское свидетельство СССР
В 910739, кл. С 10 М 1/46, 1980 (прототип). ущ> С 10 М 5/20; С 10. М 5/24 (54) (57) СКЛИЗКА ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ, содержашая минеральное
Масло и.триэтаноламиновую соль алкилфосфатов, полученных на основе оксиэтилированных первичных жирных спиртов фракции С -С ., о т л и,ч а ю щ а я с я тем, ; что, с целью повышения качества поверхности труб, смазка дополнительно содержит гидрохлорид аминопарафинов при следую.щем соотношении компонентов, вес.В:
Триэтаноламиновая,соль алкилфосфатов, полученных на основе оксиэтилированных первичных жирных спиртов фракции С о -C„>
Гидрохлорид аминопарафинов 5-10
Минеральное масло Остальное
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологическим смазкам, и может быть использовано при холодной про-. катке на роликовых станах ХЛТР и .
ХПТР с валковой клетью труб иэ углеродистых и слаболегированных марок сталей.
В настоящее время на трубных заводах перед холодной прокаткой на трубы из углеродистых и слаболегированных марок сталей наносят фос.фатную пленку, которая служит подсмазочным покрытием, а в качестве технологической смазки применяют касторовое масло, заливаемое вручную во внутрь трубы. Кроме того, на наружную поверхность трубы подается смазочно-охлаждающая жидкость, пред-. ставляющая собой 10%-ный раствор эмульсола в воде (11.
Применение смазок с подсмазочными покрытиями не позволяет получать на трубах поверхность с шероховатостью выше 0,63-1,25 мкм, так как операции нанесения и удаления подсмазочных покрытий связаны с обработкой труб в кислотных растворах, что способствует появлению на поверхности металла шероховатости.
Известно также использование в качестве смазки для холодной прокатки труб минеральных масел, например веретенного. Эту жидкую смазку применяют с медным покрытием t 2).
Однако минеральные масла обладают низкой вязкостью, особенно при повышенных температурах. В процессе холодной прокатки, где из-за значительных давлений развиваются высокие температуры, чистые минераль» ные масла резко теряют вязкость и легко выдавливаются из очага деформации. В результате происходит разрыв тонкой пленки масла и возникает точечный контакт металла с инструментом,. приводящий к налипанию мемалла на инструмент. Последнее в конечнсж .итоге приводит к низкому качеству поверхности и, следователь-, но, к уменьшению выхода годных труб.
Наиболее близкой по составу ингредиентов к предлагаемой является смазка для холодной обработки металлов давлением, оодержащая, вес.%г полиэтилен м.в. 800-1000 20-30; триэтаноламиновую соль алкилфосфатов, полученных на основе оксиэтилированных первичных жирных сциртов фракции С„ -С1, 12-17 и минеральное масло — остальное. 31.
Недостатком известной смазки является то, что она не обеспечивает получение качественной поверхности труб. Это обусловлено неудовлетворительной охлаждающей способностью смазки, приводящей к резкому увеличению температуры s очаге деформации и, следовательно, к налипанию металла на инструмент, т.е. к ухудшению качества поверхности прокаты-. ваеиых труб.
Кроме того, наличие в составе известной смазки низкомолекулярного полиэтилена не позволяет одновременного использования этой же смазки и
s качестве эксплуатационной, так как при высоком давлении полиэтилен подвергается деструкции с выделением атомарного водорода, что способствует наводораживанию и охрупчиванию металла в узлах трения, следовательно, ускоряется износ,цеталей.
Целью изобретения является улучшение качества поверхности труб за счет повышения охлаждающей способности и антифрикционных свойств
Поставленная цель достигается тем, что смазка для холодной прокатки труб, содержащая минеральное масло и триэтаноламиновую соль алкил25 фосфатов, полученных на основе окси-«. этилированных первичных жирных спиртов фракции С -С„, дополннтель. но содержит гидрохлорйд аминопарафинов при следующем соотношении комЗр понентов, вес.Ъ:
Триэтаноламиновая соль алкилфосфатов, полученных на .основе оксиэтилированных первич35 ных жирных спиртов фракции С„ -C„ 10-15
Гидрохлорид аминопарафинов 5-10
Минеральное масло Остальное
Триэтаноламиновая соль алкилфос40 фатов, полученных на основе оксиэтилированных первичных жирных спиртов фракции С„ -С, является поверхностно-активнйм веществом, улучшает адгезионные свойства первого
45 мономолекулярного слоя смазки и выполняет роль стабилизатора смазки.
Гидрохлорид аминопарафинов — солянокислая соль высокомолекулярных алифатических аминов общей формулы повышает охлаждающую способность смазки и антифрикционные свойства.
Для изготовления смазки исйользуют стандартные вещества: триэтаноламиновая соль алкилфосфатов, полученных иа основе оксиэтилироваиных первичных жирных спиртов фракции
С в -С ГОСТ 38-40797-77; гидрохлорид аминопарафинов
ТУ б- 02-1027-76; минеральное масло ИС-20 POCT 1707-51, Предлагаемую смазку .приготавливают механическим смешением расчетного количества компонентов.
Смазка на внутреннею поверхность трубной заготовки подается автома3 1018966
Полиэтилен м. в. 8001000
Триэтаноламнновая соль алкилфосфатов на основе оксиэтилированных первичных жирных спиртов фракции С -С о
4.2. Смазка при волочении.
4.2.1. Назначение смазки и требования к ней.
Без применения смазки волочение невозможно. Вопросы смазки тесно связаны с внешним трением, которое сопутствует и противодействует перемещению находящихся в соприкосновении двух тел. Принято различать три вида внешнего трения: сухое, граничное и жидкостное.
Сухое трение — это трение в отсутствие смазки на соприкасающихся поверхностях тел.
Граничное трение возникает в тех случаях, когда между соприкасающимися телами имеется чрезвычайно тонкий слой смазки, обладающий особыми свойствами.
При жидкостном трении между трущимися поверхностями имеется значительный слой смазки, полностью их разделяющий и характеризуемый внутренним трением в смазке.
Внешнее трение зависит от материала соприкасающихся тел, состава и характера смазки, от истинных площадей контакта трущихся поверхностей и от режима работы: температуры, скорости, нагрузки и, главное, от температурного поля, возникающего в тонком поверхностном слое.
Смазка предотвращает прилипание протягиваемого металла к волокам, уменьшает трение и обеспечивает необходимое качество поверхности проволоки.
Правильно выбранная смазка позволяет применять высокие частные и общие деформации, а также высокие скорости волочения. Кроме того, она снижает температуру в очаге деформации.
Основные требования к смазке при волочении: 1) хорошо и непрерывно смачивать трущиеся поверхности и прочно к ним прилипать; 2) выдерживать большие давления; 3) не должна спекаться, разлагаться или расслаиваться; 4) должна обеспечивать минимальный износ канала волок и чистоту рабочих мест; 5) не огнеопасна; 6) не имела неприятного запаха и не оказывала вредного воздействия на обслуживающий персонал;7) изготовляться из недефицитных материалов и быть дешевой.
4.2.2. Составы смазок для волочения.
Смазки делят на твердые, консистентные (полужидкие) и жидкие.
Твердые смазки. К ним относятся мыла, представляющие собой соединения щелочных и щелочноземельных металлов (натрия, калия, кальция) с жирными кислотам. Мыльные порошки широко используют при сухом волочении проволоки.
К твердым смазкам относят также нефтепродукты: парафин, церезин и озокерин. Смазкой такого же типа является пчелиный воск. Наибольшее распространение из этих смазок получил воск при протяжке драгоценных металлов и парафин (с добавкой масла) при волочении легированной стали. Наносят эти смазки путем погружения мотков в ванну с расплавленным парафином, воском или другими материалами.
Консистентные смазки изготовляют введением в животные, минеральные или растительные масла специальных загустителей (мыла, петролатума, церезина и другие). При волочении проволоки толстых сечений из цветных металлов и мягких сталей консистентные смазки применяют сравнительно редко и , как правило, при волочении прутков.
Жидкие смазки используют большей частью при волочении тонкой, тончайшей и наитончайшей проволоки.
Жидкие смазки — это чаще всего водные эмульсии минерального или растительного масла и мыла, выполняющего роль стабилизатора смазки. Широко применяют водный раствор чистого мыла и олеиновой кислоты с кальцинированной содой. При калибровке игольной и аналогичной ей проволоки применяют водный раствор мыла с добавками серной кислоты и муки.
Наполнители и уплотнители смазки. Наполнителями смазки являются вещества, наносимые на поверхность проволоки при проведении подготовительных или специальных операций. Они увеличивают толщину смазки и этим снижают возможность прилипания протягиваемого металла к волокам. Наполнителями являются пленки гидроокиси меди (на стальной проволоке), фосфата, а также слои извести, жидкого стекла, буры и других продуктов,графит.
Широкое распространение получает двусернистый молибден (дисульфид молибдена). Применяются коллоидные суспензии дисульфида молибдена (MoS2), так как его порошок не растворяется в воде и маслах. Этот вид смазки, обладая высокой прочностью, позволяют уменьшить угол рабочей зоны волоки и увеличить контактную поверхность проволоки и волочильного инструмента. Большая контактная поверхность способствует уменьшению давлений на волоку и распределяет износ на большую поверхность инструмента, увеличивая этим стойкость последнего.
Дисульфид молибдена позволяет значительно увеличить скорость волочения при одновременном повышении эксплуатационной стойкости волок и улучшении качества поверхности стали.
Уплотнители смазки повышают ее вязкость и способствуют равномерному распределению наполнителя на проволоке. Уплотнителями являются столярный и малярный клеи, мука (добавляют в известь или эмульсии), крахмал, желатин и другие материалы.
5.Термическая обработка проволоки, калиброванного металла и труб.
Термическая обработка металла заключается в нагреве металла до определенной температуры, выдержке его при этой температуре и последующим охлаждении. Проведение термической обработки сопровождается изменением свойств металла в связи с изменением структуры.
Знание диаграмм состояния сплавов и фазовых переходов (превращений) позволяет определять температуры этих превращений.
Термическая обработка может предшествовать волочению, проводится после него или сопутствовать ему.
Термическая обработка металла перед волочением позволяет удалить окалину, снимает наклеп, придает металлу необходимые пластические свойства, обеспечивает получение наиболее оптимальной структуры.
В частности, термическую обработку перед деформацией в холодном состоянии проводят для труднодеформируемых металлов и сплавов, таких как подшипниковые и высоколегированные инструментальные стали, титановые сплавы и латуни.
Промежуточные операции отжига служат для устранения наклепа металла и создают возможность дальнейшей холодной деформации. Заключительная операция термической обработки служит аналогичным целям, а также для создания требуемой структуры и свойств металла.
При волочении металл упрочняется и изменяет свою пластичность. С достижением определенной степени суммарного обжатия продолжение волочения невозможно, так как металл становится хрупким, дальнейшая протяжка этого металла может быть осуществлена лишь после проведения термической обработки.
Наиболее распространенными видами термической обработки металла являются отжиг, патентирование, нормализация, закалка и отпуск.
Отжиг — это вид термической обработки, при которой после нагрева, выдержки и медленного охлаждения получают мягкий, пластичный металл, свободный от внутренних напряжений. Отжигу подвергают проволоку и прутки перед волочением или на готовом размере.
По характеру термической обработки стальные прутки, поступающие в калибровочный цех, подвергаются:
1) черновому (подготовительному) отжигу перед острением (утонением) концов штанг (прутков); в этом случае доставка калиброванных прутков потребителю производится без термической обработки, в нагартованном состоянии;
2) отжигу после волочения; металл имеет твердость, допускающую его острение и волочение без предварительного умягчения;
3) отжигу до острения и волочения и после этих операций. Температуры нагрева, применяемые при отжиге, могут быть выше или ниже критических, при которых металл испытывает внутреннее превращение. Стремятся отжигать металл при возможно низких температурах, так как это удешевляет процесс и уменьшает вероятность перегрева и обезуглероживания. Продолжительность выдержки зависит от массы, природы и исходной структуры отжигаемого металла. Она определяется еще и свойствами, которые хотят обеспечить отжигом металл.
Скорость нагрева проволоки и прутков, если их отжигают в мотках или пачках, должна обеспечить равномерный прогрев всей массы металла. Если нагрев проводить очень быстро, то температура внешних слоев мотка (пачки) будет выше температуры внутренних слоев, что может привести к неоднородности свойств по длине. Скорость нагрева зависит от теплопроводности, а также от массы и расположения металла в печном пространстве.
Скорость охлаждения определяется главным образом составом металла и его прочностью (твердостью), которую нужно получить после отжига. Проволоку и прутки из легированных сталей охлаждают медленнее, чем из углеродистых. Проволоку и прутки из углеродистых сталей охлаждают до 500° С вместе с печью, а затем быстро — на воздухе. Большинство коррозионностойких сталей охлаждают до 500° С вместе с печью, а затем быстро — на воздухе. Большинство коррозионностойких сталей охлаждают резко в воде.
Рекристаллизационный отжиг проволоки и прутков проводят при температурах ниже критических. В процессе такого отжига взамен вытянутых деформацией зерен вырастают новые, недеформированные; при этом твердость металла понижается и увеличивается пластичность.
Отжиг на зернистый перлит. При отжиге стали, кроме смягчения самого металла, добиваются еще получения зернистой (круглой) формы структурных составляющих стали — цементита (для сталей со средним и высоким содержанием углерода) и сложных карбидов (для легированных сталей).
Перед отжигом катанку обычно нормализуют (охлаждают на воздухе после нагрева) для выравнивания распределения по ее сечению перлита карбидов и ликвидации вокруг зерен цементитной сетки. При отжиге деформированной проволоки зернистую форму перлита получают при выдержках и температурах, меньших критических, т. е. при рекристаллизационном отжиге.
Патентирование заключается в нагреве проволоки выше верхней критической температуры Ас3, при которой сталь переходит в аустенит, выдержке при этой температуре, погружении в среду с температурой 450 -550° С и охлаждении на воздухе.
Ниже линий Ас3 и Аст из аустенита в зависимости от марки углеродистой стали начинается выделение феррита или цементита, а несколько ниже линий A1 начинается и при этой же температуре заканчивается превращение всего оставшегося аустенита в перлит. Эти изменения в структуре происходят при низких скоростях охлаждения. В зависимости от скорости охлаждения получают различные структуры.
В результате патентирования получают микроструктуру, состоящую из смеси двух составляющих — феррита и цементита, — сорбит. Цементит в такой структуре характеризуется чрезвычайной измельченностью и равномерным расположением тончайших цементитных пластинок в ферритной массе. Сама же ферритная масса состоит из сравнительно крупных участков. Все это обеспечивает патентированной проволоке высокую пластичность и хорошие прочностные свойства.
Нормализация отличается от патентирования тем, что проволока после нагрева выше критической точки Ас3 охлаждается не в специальной среде (в расплаве соли или свинца), а непосредственно на воздухе.
Структура нормализованной стали менее однородна, чем патентированной, а свойства металла несколько ниже. Нормализацию применяют в тех случаях, когда изготовляют проволоку, предназначенную для переработки на более тонкие размеры (т. е. передельную). Применять нормализацию для проволоки готового размера не рекомендуется вследствие сильного окисления ее поверхности в этих условиях. Нормализацию проволоки из высокоуглеродистой или легированной стали проводят перед отжигом с целью устранения сетки цементита. Поверхность проволоки при нормализации окисляется на большую глубину, чем при патентировании. При этом некоторые дефекты удаляются в окалину.
При изготовлении проволоки для клапанных пружин, высокопрочной арматуры, для кардной ленты и других целей заключительной операцией является закалка с отпуском. При этом обеспечивается высокая прочность и твердость, высокая упругость, а также прямизна проволоки.
Закалка стальной проволоки заключается в нагреве ее выше критической точки Асх или Ас3 и последующем быстром охлаждении. На результаты закалки влияют скорость и температура нагрева, время выдержки и скорость охлаждения. При этом решающим фактором является скорость охлаждения, с которой связано получение определенной структуры и заданных механических свойств.
Одной из основных структур, получаемых в результате закалки, является мартенсит, имеющий характерное игольчатое строение.
Вследствие того что в решетке мартенсита атомы углерода как бы заклинены между атомами железа, они создают большие внутренние напряжения. Мартенсит имеет высокую твердость, он очень хрупкий.
В качестве охлаждающей среды при закалке используют растительные и минеральные масла, воду, водные эмульсии, растворы солей и другие среды с высокой охлаждающей способностью. При закалке проволоки используют машинное и хлопковое масла и иногда подогретую воду.
Отпуск проволоки проводят обычно сразу же после закалки. При его проведении у металла изменяется структура, уменьшаются внутренние напряжения, повышается вязкость и несколько снижаются прочность и твердость. Температура отпуска имеет широкий диапазон и зависит от назначения проволоки.
На практике применяют три вида отпуска.
Низкий отпуск при 150 — 300° С. Цель его — уменьшить внутренние напряжения, не снижая или очень мало снижая при этом твердость. В результате низкого отпуска получают структуру отпущенного мартенсита.
Средний отпуск осуществляют при 300 — 450° С и применяют для изделий, от которых требуется достаточно высокая твердость и высокий предел упругости при определенной пластичности.
Высокий отпуск проводят при 500 — 680° С. После такого отпуска сталь имеет структуру сорбита (мелкодисперсная смесь феррита и цементита).
Например, низкому отпуску после закалки на готовом размере подвергают гребнечесальную проволоку. Кардную проволоку после закалки подвергают отпуску в диапазоне температур, соответствующих среднему отпуску, а ремизную — в диапазоне температур высокого отпуска. Отпуску подвергают также проволоку, протянутую с высокими суммарными деформациями.
Рекомендуют проводить закалку и кратковременный отпуск проволоки (заготовки) перед волочением. При производстве пружинной проволоки со специальными свойствами это необходимо.