CS255143B1

CS255143B1 - Mazivo pro tvářeni legovaných ocelových materiálů za studená

Info

Publication number: CS255143B1
Application number: CS863994A
Authority: CS
Inventors: Petr Kozak; Vladislav Kubelka; Michal Stejskal; Jan Pacak; Josef Rapek; Jiri Mostecky
Original assignee: Petr Kozak; Vladislav Kubelka; Michal Stejskal; Jan Pacak; Josef Rapek; Jiri Mostecky
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1988-02-15
Also published as: CS399486A1

Abstract

Mazivo pro tváření legovaných ocelových materiálů za studená na bázi chlor- parafinů obsahuje 30 až 75 % hmot. chlor- parafinů s obsahem chloru 30 až 60 % hmot., 15 až 25 % hmot. minerálního oleje s obsahem 15 až 30 í hmot. monojaderných aromatických uhlovodíků a s obsahem 2 až 12 Ϊ hmot. dvou a vícejaderných aromatických uhlovodíků, vztaženo na celkovou hmotnost oleje, dále 9,5 až 29 % hmot. nejméně jedné ze skupiny látek ricinový, slunečnicový olej, estery kyseliny abietové, syntetický lecitin dále 0,1 až 8 % hmot. epoxialkylesterů mastných kyselin a 0,1 až 8 % hmot. alkylaminů s primární, sekundární nebo terciální aminoškupinou s celkovým počtem uhlíkových atomů 6 až 18, nebo jejich solí s mastnými kyselinami nebo etanolaminů s primární, sekundární nebo terciální aminoškupinou. Hmotnostní poměr epoxi- alkylesteru k dusíkatým sloučeninám se pohybuje v intervalu 4:1 až 1:2.

Description

Většina doposud známých mazacích prostředků pro tváření ocelových materiálů jako jsou trubky, tyče, profily a dráty je (pro extrémní tvářecí podmínky) založena na chlorovaných sloučeninách. Tyto látky se vyznačují vynikajícími vlastnostmi při tváření za extrémních tlakověT±eplotních poměrů, nebot dochází k tvorbě nosných vrstviček chloridů kovů na třecích uzlech, vzniklé'chloridy jsou dobrými nosiči mazací vrstvy a samy mají při podmínkách tvářeni výhodné třecí charakteristiky.

Samotné organické sloučeniny chloru však nemají dostatečné mazací schopnosti pro nejrůznější tvářecí,'operace a proto se zpravidla kombinují s dalšími složkami, jako jsou minerální a přírodní toleje, případně s dalšími přísadami ovlivňujícími jejich stabilitu, odolnost vůči oxidaci a hydrolýze. Některé z přísad zvyšují afinitu mazacího prostředku k povrchu tvářeného materiálu a tím zaručují vyšší stabilitu mazacího filmu, jiné však sice podstatně zvyšují stabilitu chlorovaných složek, avšak mají nepříznivý vliv na výsledný koeficient tření mazacího prostředku. Lze obecně říci, že doposud známá kvalitní maziva jsou poměrně málo stabilní a mají relativně krátkou životnost, zatímco maziva stabilizovaná zase vykazují horší třecí charakteristiky.

Aminy, popřípadě alkanolaminy, které se pro účely stabilizace chlorovaných sloučenin nejčastěji používají, mají sice výbornou schopnost vázat uvolněný chlorovodík a tvořit příslušné hydrochloridy, ale narůstající obsah hydrochloridú během provozu významně snižuje fázovou stabilitu mazací směsi. Navíc některé z dusíkatých sloučenin, například etanolaminy jsou velmi omezeně rozpustné v rozhodujících, výrazně hydrofobnich, složkách mazacích prostředků.

pro vázání chlorovodíku uvolněného destrukcí chlorovaných sloučenin se rovněž používají epoxisloučeniny, avšak ve srovnání s dusíkatými látkami jsou méně účinné. Pro většinu tvářecích operací jsou doposud známé stabilizované mazací prostředky dostačující. Při vysokých nárocích na tvářecí proces, jako jsou velké průřezové změny, obtížně tvářitelný nerezový materiál nebo vysoké požadavky na rychlost tváření, kvalitu povrchu tvářeného materiálu a nízkou spotřebu nákladných nástrojů však tyto mazací prostředky rychle ztrácejí svoji mazací schopnost a strukturně degradují. Přitom vedle chlorovaných podílů dochází i k výrazné degradaci ostatních rozhodujících složek mazacího prostředku. Takto znehodnoceným mazivům nelze vrátit původní vlastnosti dodáním čerstvých chlorovaných složek nebo regenerací spočívající v odstranění mechanických nečistot filtrací či odstředěním a doplněním ostatních složeX za znehodnocený podíl. Likvidace upotřebených olejů je vzhledem k obsahu chloru obtížná a navíc nezůstává bez ekologických následků. Proto je snahou připravit nazivo s dlouhou životností, které by bylo fázově a strukturně stabilní, s vysokou mazací schopností která se během provozu nesnižuje.

Takový mazací prostředek je předmětem předloženého vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje 30 až 75 % hmot. chlorparafinů s obsahem chloru 30 až 60 % hmot., 15 až 25 i hmot. minerálního oleje s obsahem 15 až 30 % hmot. monojaderných aromatických uhlovodíků a s obsahem 2 až 12 % hmot. dvou a vícejaderných aromatických uhlovodíků, vztaženo na celkovou hmotnost oleje, dále 9,5 až 29 % hmot. nejméně jedné ze skupiny látek ricinový, slunečnicový olej, estery kyseliny abietové, syntetický lecitin, dále 0,1 až 8 % hmot. epoxialkylesterů mastných kyselin a 0,1 až 8 í hmot. alkylaminů s primární, sekundární nebo terciální aminoskupinou s celkovým počtem uhlíkových atomů 6 až 18, nebo jejich solí s mastnými kyselinami nebo etanolaminů s primární, sekundární nebo terciální aminoskupinou. Hmotnostní poměr epoxialkylesteru k dusíkatým sloučeninám se pohybuje s výhodou v intermalu 4:1 až 1:2.

Stabilizující účinek alkanolamínů spočívá především ve vázání chlorovodíku z rozložených chlorovaných parafinů a účinek epoxisloučeniny spočívá kromě toho ještě ve vázání radikálů vznikajících štěpením uhlovodíkových složek maziva, přičemž vznikají estery s dlouhým řetězcem, ve kterém je zabudována skupina -C-O-C-. Tyto estery významně přispívají k zachování výborných mazacích vlastností celé směsi. Složka s epoxidovou vazbou navíc význačně podporuje rozpustnost alkanolamínů v celé směsi a umožňuje tak podstatně zvýšit'jak jejich stabilizační účinek, tak i fázovou stabilitu celé směsi.

Uvedené skutečnosti lze dokumentovat výsledky v následujících tabulkách, ze kterých je patrný vliv stabilizujících přísad a-jejich směsí na teplotu počátku rozkladu mazacího prostředku, srovnáni mazacích vlastností doposud používaných prostředků a prostředku podle vynálezu na tribometru a vliv epoxisloučeniny na stabilitu a mazací vlastnosti nechlorovaných složek oleje.

Tabulka I

Vliv stabilizujících přísad na teplotní stabilitu základového maziva pro válcování nerezových trub

Vzorek Teplota uvolňování prvních podílů HC1 při zahřívání 20 g vzorku (stand. teplotní gradient 30 °C/min.) základové mazivo 115 základ, mazivo + 1 % hmot. trietanolamin (TEA) 245 základ, mazivo + 0,5 % hmot. epoxibutylester (EBE) 140 základ, mazivo + 0,5 % hmot. oktadecylamin (ODA) 190 základ, mazivo + 0,14 % hniot. EBE + 1 % hmot. ODA 175 základ, mazivo + 0,25 % hmot. EBE + 0,25 % hmot. ODA 198 základ, mazivo + 0,5 % hmot. EBE + 0,5 % hmot. ODA 191 základ, mazivo +· 0,75 % hmot. EBE + 0,75 % hmot. ODA 207 základ, mazivo + 1,0 % hmot. EBE + 1,0 % hmot. ODA 208 základ, mazivo + 2,0 % hmot. EBE + 2,0 % hmot. ODA 227 základ, mazivo + 0,25 % hmot. TEA + 0,25 % hmot. ODA 208 základ, mazivo + 0,5 % hmot. TEA + 0,5 % hmot. ODA 225 základ, mazivo + 1,0 % hmot. TEA + 1,0 % hmot. ODA 235 základ, mazivo + 0,25 % hmot. TEA + 0,25 % hmot. EBE 228 základ, mazivo + 0,5 % hmot. TEA + 0,5 % hmot. EBE 239 základ, mazivo + 0,75 % hmot. TEA + 0,75 % hmot. EBE 250 základ, mazivo + 1,0 % hmot. TEA 4- 1,0 % hmot. EBE 258 základ, mazivo + 2,0 % hmot. TEA + 2,0 % hmot. EBE 270

Tabulka IX

Změny koeficientů tření základového válcovacího oleje změřené na tribometru (mat. desky 19 550, mat. kotouče 17 248, zatížení 100 N, kluž. rychlost 0,128 m/s, posuv 0,092 m/s, t = 70 °C)

Doba provozu oleje (dny)	Opotřebení desky (um)	Součinitel tření u
1	0,40	0,120
9	0,40	0,121
30	0,41	0,123
37	0,43	0,125
51	0,45	0,129
57	0,48	0,132
84	0,55	0,145

Tabulka III

Změny koeficientu třeni mazacího prostředku podle vynálezu změřené na tribometru (podmínky uvedené v záhlaví Tabulky II)

Doba provozu oleje (dny)	Opotřebení desky (um)	Součinitel tření u
1	0,25	0,100 .
9	0,25	0,105
30	0,25	0,109
37	0,30	0,110
51	0,25	0,106
57	0,25	0,107
84	0,25	0,107

Tabulka IV

Vliv přísady epoxibutylesteru v množství 2 % hmot. na tvorbu úsad a na koeficient tření nechlorovaných složek mazacího prostředku podle vynálezu, zahřívaného po dobu 5 hodin na teplotu 150 °C.

Nestabilizované bezchlorové složky maziva	Stabilizované bezchlorové složky maziva
Obsah úsad po provedené zkoušce (% hmot) 5,8	0,3
součinitel tření měřený na tribo- metru za podmínek uvedených v záhlaví Tabulky II 0,138	0,115

P ř í k	1	a d
70	%	hmot.
12	%	hmot.
16	%	hmot.

rafinovaného ropného oleje s obsahem 38 % hmot. monoaromatických uhlovodíků a 2 objemových dílu hydrogenačně rafinovaného ropného oleje s obsahem cca 11 ΐ hmot. monoaromátů a 2,9 % hmot. dvou a vícejaderných aromátů % hmot. trietanolaminu '10 “22

Složky se smísí za teploty 50 až 60 °C. Získané mazivo má viskozitu kolem 140 mm²s ³/50 °C a jako výševiskozní je vhodné pro pomaluběžné poutnice pro válcování větších průměrů trub, zvláště z nerezové oceli třídy 17. Všeobecný ukazatel opotřebení je na čtyřkuličkovém přístroji vyšší než 110 kp, což toto mazivo řadí do kategorie s nejlepšímj. protioděrovými vlastnostmi.

P ř í k	1	a d
63	%	hmot
12	%	hmot
8	%	hmot

chlorovaných parafinů s obsahem 40 % hmot. chloru 2 minerálního oleje ložiskového s viskozitou 20 mm .

^_1/50 °C hydrogenačně rafinovaného minerálního oleje s viskozitním indexem VI = 105 % hmot. ricinového oleje 0,5 % hmot. trietanolaminu

1,5 % hmot. epoxibutylesteru směsi mastných kyselin C-^θ až C^₂

Složky se mísí za teploty 50 až 60 °C, čímž se získá transparentní materiál o viskozitě 2-1 kolem 120 mm s , který je vhodný jako mazivo pro všechny druhy poutnic válcující legovanou ocel třídy 17 v nejrůznějších profilech. Mazivo má dlouhou životnost, nárůst viskozity po půlročním provozu není větší než 5 % původní hodnoty, hodnota kyselosti maziva zůstává prakticky konstantní, obsah uhlíkatých polymerů nepřekračuje po půl roce provozu 1,0 % hmot. Mazivo podobně jako mazivo podle příkladu 1 patří rovněž do kategorie s nejvyššími prótioděrovými ukazateli při hodnoceni čtyřkuličkovým přístrojem.

Příklad % hmot. chlorovaných parafinů s obsahem chloru 40 % hmot.

% hmot. slunečnicového oleje i hmot. směsi minerálního oleje ložiskového s viskozitou 18 mm²s^_1/50 °C a hydrogenovaného oleje s VI = 105 v hmot. poměru 3:2

0,5 % hmot. reakčního produktu oktadeoylaminu a kyseliny olejové 3,0 % hmot. epoxibutylesteru směsi mastných kyselin C_1Q až C₂₂0,5 % hmot. trietanolaminu

Složky se smísí za teploty 50 až 60 °C, čímž se získá mazivo o viskozitě 117 mm^s L Takto získané mazivo je velmi stálé při vyšších provozních teplotách. Při pokusném zahřívání na 150 °C začne tmavnout až po 7 hodinách, přičemž číslo kyselosti začne mírně stoupat až při trvalém zvýšení teploty na 200 °C za 20 hodin. Během provozního nasazení obsah chloru v mazivu klesne za 3 měsíce na minimálně 25 % hmot.

P ř í k	1	a d
40	%	hmot
20	%	hmot
5	%	hmot
30	%	hmot
4	%	hmot
1	%	hmot
Složky se

chlorovaných parafinů s obsahem chloru 40 % hmot. ricinového oleje etylesteru kyseliny abietové minerálního oleje podle příkladu 1 oktadecylaminu ^C10 °C, čímž se získá transparentní směs. Toto mazivo je vhodné pro průvlečné tažení, bez vysokých požadavků na průřezovou redukci (do 15 % v případě materiálu třídy 17). Mazivo je dále vhodné pro tažení ocelových drátů třídy 17. Povrch tvářeného materiálu za použití tohoto maziva je velmi hladký, drsnost povrchu se pohybuje od 0,2 do 0,7 um.

Příklad 5 % hmot. chlorovaných parafinů z obsahem chloru 40 % hmot.

% hmpt. minerálního oleje podle příkladu 2 25 % hmot. ricinového oleje

2,5 % hmot. epoxibutylesteru směsi mastných kyselin až C₂₂ 0,5 % hmot. monoetanolaminu

Směs se zhomogenizuge pn teplotě 50 az 60 °C, čímž se získá transparentní olej s visko2 -1 žitou kolem 115 mm s . Tento mazací prostředek je stálý vůči působení vyšších teplot. Při postupném zvyšování teploty tmavne až za teplot 250 °C, první podíly chlorovodíku se uvolňují při 285 °C. Je vhodný pro dlouhodobé použití ve válcovacích poutnicích, pro náročné válcováni AK materiálů, kde je požadována průřezová redukce až 70 %. Povrch materiálu válcovaného s použitím tohoto oleje je velmi hladký (rel. drsnost povrchu je menši než 0,7 um), výtěžnost materiálu po defektoskopické kontrole je vyšší než 95 %.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Mazivo pro tváření legovaných ocelových materiálů za studená na bázi chlorparafinů, minerálního oleje, polárních složek a stabilizačních přísad, vyznačující se tím. Se obsahuje 30 až 75 % hmot. chlorparafinů s obsahem chloru 30 až 60 % hmot., 15 až 25 i hmot. minerálního oleje s obsahem 15 až 30 % hmot. monojaderných aromatických uhlovodíků a s obsahem 2 až

12 % hmot. dvou a vícejaderných aromatických uhlovodíků, vztaženo na celkovou hmotnost oleje, dále 9,5 až 29 % hmot. nejméně jedné ze skupiny látek ricinový, slunečnicový olej, estery kyseliny abietové, syntetický lecitin, dále 0,1 až 8 $ hmot. epoxialkylesterů mastných kyselin a 0,1 až 8 % hmot. alkylaminů s primární, sekundární nebo terciální aminoskupinou s celkovým počtem uhlíkových atomů 6 až 18, nebo jejich solí s mastnými kyselinami nebo etanolaminů s primární, sekundární nebo terciální aminoskupinou, přičemž hmotnostní poměr epoxialkylesteru k dusíkatým sloučeninám se pohybuje v intervalu 4t1 až 1:2.
2. Mazivo podle bodu 1, vyznačujíc! se tím, že minerální olej je směsí hydrogenačně rafinovaného ropného oleje a selektivně rafinovaného ropného oleje.