WO2018236329A1 - Способ получения концентрата технологической смазки - Google Patents

Способ получения концентрата технологической смазки Download PDF

Info

Publication number
WO2018236329A1
WO2018236329A1 PCT/UA2017/000100 UA2017000100W WO2018236329A1 WO 2018236329 A1 WO2018236329 A1 WO 2018236329A1 UA 2017000100 W UA2017000100 W UA 2017000100W WO 2018236329 A1 WO2018236329 A1 WO 2018236329A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rolling
lubricant
parts
triethylene glycol
temperature
Prior art date
Application number
PCT/UA2017/000100
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Михаил Исаакович ГОЙХМАН
Богдан Федорович КОРИЧКО
Владимир Леонидович ЯСКОВЕЦ
Original Assignee
Михаил Исаакович ГОЙХМАН
Богдан Федорович КОРИЧКО
Владимир Леонидович ЯСКОВЕЦ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Исаакович ГОЙХМАН, Богдан Федорович КОРИЧКО, Владимир Леонидович ЯСКОВЕЦ filed Critical Михаил Исаакович ГОЙХМАН
Publication of WO2018236329A1 publication Critical patent/WO2018236329A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M105/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound
    • C10M105/08—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound containing oxygen
    • C10M105/10—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound containing oxygen having hydroxy groups bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B21B1/24—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process
    • B21B1/28—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process by cold-rolling, e.g. Steckel cold mill

Definitions

  • the invention relates to the production of technological lubricants used in the cold processing of metals by pressure, in particular in the high-speed rolling of isotropic (deformation) electrical isotropic (dynamo) steels on multicell continuous mills, can be used in other types of cold metal working, for example, in rolling tin for tinning, stamping, drawing pipes.
  • the main feature of rolling dynamo steels is to obtain strips with a given texture and electromagnetic properties. These consumer properties depend on the modes of compression, rolling speed, and, consequently, from friction and strip temperature. In contrast to cold rolling low carbon steels, the cold rolling process of dynamo steels from the point of view of tribology is characterized by more severe friction conditions. So, due to the low yield strength of dynamic steels, the strain resistance during their rolling is 1, 5–2 times higher than during rolling of low-carbon steels, and the contact pressures and temperatures in the deformation zone can reach 3500 MPa and 300 - 400 ° C, respectively [5, 6].
  • Heat removal from the work rolls is one of the main problems during cold rolling of dynamo steels.
  • Oil coolings have a low cooling capacity; therefore, they are suitable for cold rolling practically only at speeds up to 5–6 m / s (otherwise, overheating of the rolls, deterioration of the profile and damage to the strip surface are unavoidable).
  • lubricants with water are used, i.e. either aqueous emulsions (dispersions), or separately supplied lubricant and water.
  • composition of the TS Ukrinol-214 is as follows,% May: the condensation product of triethylene glycol with synthetic C10-C16 fatty acids, oleic and adipic acids in the presence of elemental sulfur 62-68, triethanolamn-0.8-1, 4, petroleum oil — the rest.
  • composition of the products Tinnol-12 and Quakerol-36 LBSS is unknown.
  • composition of the product Tinnol-1294R is unknown.
  • NLMK TS Ukrinol-214 is used for rolling relatively easily deformable steels I and II groups
  • this lubricant is unsuitable due to insufficient lubricating ability and low thermal-oxidative stability.
  • Palm oil, product Tinnol-12 and emulsol Quakerol-36 LBSS have high lubricating ability and satisfactory thermal-oxidative stability and are suitable for rolling high-strength dynamic steels (III and IV) of doping groups.
  • the relatively high melting points of palm oil and Tinnol-12 lubricants cause certain inconveniences when used in the rolling industry.
  • Emulsol Quakerol -36LBSS has a high price.
  • the Tinnol-1294R grease also has a relatively high pour point.
  • a condensation product is obtained, for which purpose a mixture of triethylene glycol, acids (FFA fraction C10-C16, oleic, adipic) and sulfur is stirred at a temperature of 170-190 ° C and the evaporating reaction water is removed until the acid number of the reaction mass is 5-14 mg KOH / year Then, the calculated amount of triethanolamine is added to the obtained condensation product at a temperature of 40-60 ° C, the mixture is stirred for 0.5-1 h, then the required amount of petroleum oil is added to the resulting homogeneous liquid and the mixture is effectively stirred at 40-60 ° C in within 2-3 hours (until complete mutual dissolution and obtaining a homogeneous product).
  • FFA fraction C10-C16, oleic, adipic oleic, adipic
  • TC Ukrinol-214 has satisfactory lubricating and thermo-oxidative properties, however, it is inferior in these parameters to palm oil, Tinnol-12, Tinnol-1294P lubricants and Quakerol-361-BSS emulsol. It follows from this that the lubrication of Ukrinol-214 does not allow for cold rolling of dynamo steels of higher doping groups at optimal reductions, contact pressures and high speeds, does not guarantee the absence of strip breaks between the stands during the rolling process.
  • the aim of the present invention is to develop a lubricant with a low pour point, with enhanced lubricating and heat-resistant properties, suitable for high-speed (up to 35 m / s) cold continuous rolling of high-silicon electrical steels and tin.
  • This goal is achieved by the fact that in a known way to obtain lubricants for cold metal processing by pressure, including the condensation of triethylene glycol with oleic, adipic acids and sulfur at a temperature of 170-190 ° C, the process of obtaining a lubricant is carried out in the presence of a phosphatide concentrate of vegetable oils and fats, as well as tributyl phosphate with a mass ratio of the starting components - triethylene glycol: oleic acid: adipic acid: sulfur: phosphatide concentrate: tributyl phosphate is 1: 1, 7 - 2, 1: 0.46 - 0.52: 0.005 - 0.011: 1, 6-1, 9: 0.025 - 0.033.
  • Triethylene glycol extractant according to TU 38.10211 1 or triethylene glycol technical foreign production, technical oleic acid (olein) B-14, B-16 according to GOST 7580 or OM brand according to TU 10 RSFSR 311 or foreign production, adipic acid in accordance with GOST 10558 or foreign production, natural technical ground sulfur in accordance with GOST 127, phosphatide concentrate of vegetable oils and fats (for example, sunflower or rapeseed oils, soy, beef or bone fat) in accordance with SOU 15.4-37-212, tributyl phosphate pecifications TU 6 - 02 - 73 or of foreign origin.
  • oleic acid (olein) B-14, B-16 according to GOST 7580 or OM brand according to TU 10 RSFSR 311 or foreign production adipic acid in accordance with GOST 10558 or foreign production
  • natural technical ground sulfur in accordance with GOST 127
  • phosphatide concentrate of vegetable oils and fats for example, sunflower or
  • the resulting compounds contain sulfur in the form of mono- and disulfides and are typical anti-seize anti-wear additives that, under lubricating conditions of use, are able to chemically interact with the surface of the steel to form an iron sulfide film. Due to the relatively low melting point of iron sulphide compared with steel, the sulphide film prevents the metal from welding during rolling under conditions of friction boundary conditions, when local temperatures from 200 to 1000 ° C and more can occur.
  • the process of condensation of the initial components in the environment of phosphatide concentrate allows to obtain a low-ash target lubricant with good detergent properties.
  • the phosphatide concentrate (as well as the products of transesterification of phosphatide concentrate with triethylene glycol formed under the conditions for obtaining lubricant) provides a low coefficient of friction in a wide temperature range, reduces wear of the rubbing surfaces of metals due to the formation of phosphides of metals and complex compounds that create strong boundary films that impede direct contacting surfaces even under the conditions of the most severe deformation modes.
  • Tributyl phosphate catalyzes the process of condensation of triethylene glycol with oleic and adipic acids, almost by 1, 2 - 1, 3 times reduces the total time to obtain a target lubricant compared to the time to obtain a lubricant in the absence of a catalyst.
  • Table 1 shows the mass ratios of the components upon receipt of samples 1-9 of the proposed lubricant MT-216 and the base basics of the prototype TC-Ukrinol-214, and table. 2 and 3, studies of their physicochemical and lubricating properties are presented, respectively, in comparison with foreign analogues - palm oil, Tinnol-12, Tinnol-1294P, and Quakerol -36LBSS lubricants.
  • the yield of target technological lubricant is 94.6% (383.4 g).
  • Example 1 In a glass reactor, as in Example 1, 1 part (75.0 g) of triethylene glycol, 0.51 part (38.25 g) of adipic acid is loaded, the contents of the reactor are heated to a temperature of 155 ° C and nitrogen gas is fed to remove oxygen , then 1, 95 parts (146.25 g) of oleic acid, 1, 95 parts (146.25 g) of phosphatide concentrate, 0.0067 parts (0.502 g) of sulfur and 0.029 parts (2.175 g) of tributyl phosphate are added. The reaction is carried out for 8-12 hours in a stream of nitrogen at a temperature of 170-190 ° C with the release of vapors of the reaction water. The yield of the target technological lubricant is 94.6% (386.5 g).
  • the present invention is illustrated by tables that disclose the mass ratio of components in the preparation of samples of technological lubricants, the physicochemical properties of samples of technological lubricants, the lubricating properties of samples of technological lubricants that are directed to the options obtained, in accordance with the present invention, and in comparison with the existing level technology.
  • the density of the target lubricant is close to the density of water, which complicates the regeneration and utilization of the aqueous dispersion of lubricant used in the rolling mill.
  • the pour point rises (sample 1, 4,7,8).
  • a decrease in the content of adipic acid with a simultaneous equivalent increase in the content of oleic acid in the reaction mixture leads to a deterioration of the thermal-oxidative properties of the lubricant due to the formation of a significant amount of triethylene glycol esters of oleic acid (sample 4,6,7).
  • An increase in the content of adipic acid leads to an increase in the viscosity of the resulting lubricant, which may cause difficulty in pumping and using it (sample 3.8.9).
  • thermogravimetric curves To assess the thermal-oxidative stability of the tested lubricants, a thermal analysis method was used, which was carried out on a derivatograph of Paulik, I. Paulik, L. Erdei (Hungary) with an increase in temperature at a rate of 5 ° ⁇ from room temperature to 450 ° ⁇ , air flow 300 cm 3 per minute, using 0, 1 g of the sample placed in a platinum dish holder. Loss, masses at different temperatures were determined by thermogravimetric curves.
  • the lubricity of lubricants was evaluated on a four-ball friction machine (CSM) according to GOST 9400, a MAST-1 machine developed by P.M. Matvievsky and laboratory rolling mill DUO-160 firm "Freleing” (Germany).
  • CSM four-ball friction machine
  • a four-ball pyramid (LUX-15 steel, the diameter of the balls was 12.7 mm) served as a friction pair.
  • Testing on the ChSM determined the extreme pressure properties of lubricants according to the welding load (P s ), critical load (P c ) and scoring index (I 3 ).
  • the MAST-1 machine evaluated the anti-friction properties of lubricants to determine the friction coefficient (f) depending on the temperature with the following friction parameters: axial load 110N, rotation speed 1 rpm, test duration 1, 5 h (smooth temperature change from 20 to 350 WITH).
  • the lubricity of lubricants was evaluated by the coefficient of friction (f), the rolling force per unit width of the strip (Rpr), the average contact pressure (P cf ) and the ratio of the relative lubricating efficiency of the hood metal during rolling ( ⁇ ).
  • the compression when rolling dynamo steel was 20–25%, and when rolling tin — 30–35%.
  • samples 2,3,5,6,9 of the claimed lubricant MT-216 exceed the prototype of the vehicle Ukrinol-214 and are not inferior to foreign analogues - palm oil, lubricants Tinnol-12, Tinnol-1294R, Quakerol-361-BSS in a number of main consumer properties (temperature, melting, ash, thermo-oxidative stability, lubricity).
  • the combined presence of sulfur and phosphorus in the composition of the claimed lubricant MT-216 significantly improves its lubricating efficiency (friction coefficient f when rolling dynamo steel group IV is 0.032-0.033, and friction coefficient f when rolling tin 0.025-0.026), which is due to high adhesion of the lubricant to metal, the best shielding of the surface of the strip and rolls when they move each other under high pressures and elevated temperatures.
  • the complex of physico-chemical and functional properties of the new lubricant ensures an increased service life of the work rolls of the mill, the absence of waviness of the thin strips during high-speed rolling, the reduction of energy consumption for the production of rolled products, the absence of stains of contamination during bright annealing of rolled products.
  • MT series technological lubricants have been developed for the claimed lubricant.
  • Technical conditions and technological regulations for its production.
  • the inventive lubricant MT-216 is non-toxic and is characterized by satisfactory hygienic properties. Its application allows to increase the life of expensive mill rolls, to improve the working conditions of workers with lubrication and environmental protection.
  • Patent RU 228879 The method of cold rolling sheet steel. Claims 05. 05.2005, publ. 10.12.2006

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области производства технологических смазок, применяемых при холодной прокатке, в частности, при высокоскоростной прокатке электротехнических сталей. Способ включает конденсацию триэтиленгликоля с олеиновой, адипиновой кислотами, серой и трибутилфосфатом при температуре 170-190°С. Повышение смазывающих свойств и термостабильности смазки, приводящих к увеличению срока службы прокатных валков, исключение вероятности образования углеродистых отложений на поверхности металла после прокатки обеспечивается за счет того, что конденсацию ведут в присутствии фосфатидного концентрата при массовом соотношении компонентов: триэтиленгликоль: олеиновая кислота: адипиновая кислота: сера: фосфатидный концентрат: трибутилфосфат, равном 1:1,7-2,1:0,46-0,52:0,005-0,011:1,6-1,9:0,025-0,033. Способ обеспечивает возможность получения малозольной смазки с хорошими моющими свойствами, а также снижение коэффициента трения в широком температурном диапазоне.

Description

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СМАЗКИ
Заявляемое изобретение относится к производству технологических смазок, применяемых при холодной обработке металлов давлением, в частности при скоростной прокатке полосизтруднодеформируемых электротехнических изотропных (динамных) сталей на многоклетевых непрерывных станах, может быть использовано в других видах холодной обработки металлов, например, при прокатке жести для лужения, штамповке, волочении труб.
На современных высокоскоростных непрерывных станах обжатия в клети составляют более 35%. Это обусловливает самые строгие требования к применяемым смазочно-охлаждагащим технологическим средствам (СОТС): обладать высокой смазочной способностью, обеспечивать максимальный теплоотвод, а, следовательно, оптимизировать энергосиловые параметры прокатки, снижать расход валков и подшипников, гарантировать высокое качество проката.
Главной особенностью прокатки динамных сталей является получение полос с заданными текстурой и электромагнитными свойствами. Эти потребительские свойства зависят от режимов обжатий, скорости прокатки, а, следовательно, от трения и температуры полосы. В отличие от холодной прокатки низкоуглеродистых сталей, процесс холодной прокатки динамных сталей с точки зрения трибологии характеризуется более жесткими условиями трения. Так, вследствие низких пределов текучести динамных сталей сопротивление деформации при их прокатке в 1 ,5 - 2 раза выше, чем при прокатке низкоуглеродистых сталей, а контактные давления и температура в очаге деформации могут достигать 3500 МПа и 300 - 400°С соответственно [5, 6].
Из этого следует, что технологические смазки, используемые при холодной прокатке динамных сталей, должны сохранять высокие смазывающие и охлаждающие свойства при повышенных температурах и давлениях, быть достаточно термостабильными в условиях эксплуатации, не приводить к образованию коксовых углеродистых отложений на поверхности металла после прокатки и отжига.
Отвод тепла от рабочих валков является одной из основных проблем при холодной прокатке динамных сталей. Масляные СОТС обладают низкой охлаждающей способностью, поэтому пригодны для холодной прокатки практически только на скорости до 5 - 6 м/с (в ином случае неизбежны перегрев валков, ухудшение профиля и повреждение поверхности полосы).
При скоростной (30 м/с и более) холодной прокатке динамных сталей применяют различные комбинации смазок с водой, т.е. либо водные эмульсии (дисперсии), либо раздельно подаваемые смазка и вода.
По коэффициенту трения, как одному из важных показателей смазочной способности, углеводородные (нефтяные) масла примерно в 2 раза уступают жировым маслам [1 , 4]. Поэтому в целях осуществления высоких скоростей прокатки, обеспечения требуемого качества проката и экологически безопасных условий эксплуатации прокатных станов холодную прокатку полос из динамных сталей, как и жести, на непрерывных станах традиционно осуществляют с использованием пальмового масла и различных его аналогов природного происхождения [3, 4]. Рабочую концентрацию дисперсии пальмового масла в воде устанавливают опытным путем. При этом количество масла, отделяющееся в межвалковом зазоре в условиях реальных тепловых и механических нагрузок должно быть достаточным для смазывания прокатываемых полос и рабочих валков [7].
В связи с пуском на металлургических комбинатах стран СНГ и зарубежья непрерывных 4-клетьевых станов 1400, предназначенных для холодной прокатки полос из динамных сталей всех групп легирования по ГОСТ 21427.2, а также 5-клетьевых станов 1700 и 6-клетьевых станов 1400 для холодной прокатки белой жести по ГОСТ 13345 или ASTM А 623, EN 10202, возникла необходимость в обеспечении их эксплуатации эффективными смазочно-охлаждающими технологическими средствами.
В результате приведенных лабораторных исследований и апробации в промышленных условиях для эксплуатации стана 1400 ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (НЛМК), Россия допущены к применению: технологическая смазка (ТС) Укринол-214[2] - в виде водной эмульсии, пальмовое масло и смазка «Тиннол-12» фирмы «Квакер кемикал», Голландия [8] в виде водомасляных смесей. Для эксплуатации стана 1200 допущен эмульсол « Квакерол- 36 LBSS фирмы « Квакер кемикал». Состав ТС Укринол-214 следующий, % мае: продукт конденсации триэтиленгликоля с синтетическими жирными кислотами С10-С16, олеиновой и адипиновой кислотами в присутствии элементарной серы-62-68, триэтаноламн-0,8-1 ,4, нефтяное масло- остальное.
Состав продуктов Тиннол- 12 и Квакерол- 36 LBSS неизвестен.
Для холодной прокатки белой жести, например, на АО «Арселор Миттал Темиртау», Казахстан допущены к эксплуатации пальмовое масло и технологическая смазка «Тиннол-1294Р» фирмы «Квакер кемикал» в виде водомасляных смесей.
Состав продукта Тиннол-1294Р неизвестен.
На стане 1400 НЛМК ТС Укринол-214 используется для прокатки относительно легко деформируемых сталей I и II групп
з легирования. Для прокатки динамных сталей высших групп легирования эта смазка непригодна из-за недостаточной смазочной способности и низкой термоокислительной стабильности.
Пальмовое масло, продукт Тиннол-12 и эмульсол Квакерол-36 LBSS обладают высокой смазочной способностью и удовлетворительной термоокислительной стабильностью и пригодны для прокатки динамных сталей высших (III и IV) групп легирования. Однако относительно высокие температуры плавления пальмового масла и смазки Тиннол-12 являются причиной определенных неудобств при их использовании в прокатном производстве. Эмульсол Квакерол -36LBSS отличается высокой ценой.
Относительно высокой температурой застывания обладает также смазка «Тиннол-1294Р».
Из известных продуктов наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому изобретению является способ получения концентрата смазки для холодной обработки металлов давлением под условным наименованием «Смазка технологическая Укринол- 214» [2], следующего состава, мас.%:
- Триэтаноламин - 0.8-1.4
- Продукт конденсации при температуре 170-190°С триэтилейгликоля с синтетическими жирными кислотами фракции C 0-C16, олеиновой и адипиновой кислотами в присутствии элементарной серы при их массовом соотношении 1 :0,6-0,68:0,6-0,68:0,44-0,48:0,003-0,006 - 62-68
- Нефтяное масло - остальное
Основная область применения смазки Укринол-214 высокоскоростная холодная непрерывная прокатка полос из углеродистых и низколегированных сталей на 5-клетевом стане 2030 НЛМК.
Приготовление ТС Укринол-214 осуществляют следующим образом:
вначале получают продукт конденсации, для чего смесь триэтиленгликоля, кислот (СЖК фракции С10-С16, олеиновая, адипиновая) и серы перемешивают при температуре 170-190°С и удалении паров образующейся реакционной воды до достижения кислотного числа реакционной массы 5 - 14 мг КОН/г. Затем к полученному продукту конденсации при температуре 40-60°С добавляют расчетное количество триэтаноламина, смесь перемешивают в течение 0,5 - 1ч, после чего в полученную однородную жидкость добавляют требуемое количество нефтяного масла и смесь эффективно перемешивают при температуре 40-60°С в течение 2-3 часов (до полного взаимного растворения и получения однородного продукта).
ТС Укринол-214 обладает удовлетворительными смазочными и термоокислительными свойствами, однако уступает по этим параметрам пальмовому маслу, смазкам Тиннол-12, Тиннол-1294Р и эмульсолу Квакерол-361-BSS. Из этого следует, что смазка Укринол-214 не позволяет осуществлять холодную прокатку динамных сталей высших групп легирования при оптимальных обжатиях, контактных давлениях и повышенных скоростях, не гарантирует отсутствие порывов полосы между клетями в процессе прокатки.
Целью настоящего изобретения является разработка смазки с низкой температурой застывания, обладающей повышенными смазочными и термостойкими свойствами, пригодной для скоростной (до 35 м/с) холодной непрерывной прокатки высококремнистых электротехнических сталей и жести.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения смазки для холодной обработки металлов давлением, включающем конденсацию триэтиленгликоля с олеиновой, адипиновой кислотами и серой при температуре 170 - 190°С, процесс получения смазки ведут в присутствии фосфатидного концентрата растительных масел и жиров, а также трибутилфосфата при массовом соотношении исходных компонентов - триэтиленгликоль : олеиновая кислота : адипиновая кислота : сера : фосфатидный концентрат: трибутилфосфат равном 1 : 1 ,7 - 2, 1 : 0,46 - 0,52 : 0,005 - 0,011 : 1 ,6-1 ,9 : 0,025 - 0,033.
Конденсацию триэтиленгликоля с олеиновой и адипиновой кислотами в присутствии серы (0, 136 - 0,345 мас.% серы в расчете на реакционную массу), фосфатидного концентрата (32-35мас.% фосфатидного концентрата в расчете на реакционную массу) и трибутилфосфата (0,68-1 ,03 мас.% трибутилфосфата в расчете на реакционную массу) ведут при перемешивании с одновременным удалением паров образующейся реакционной воды до достижения кислотного числа получаемого продукта конденсации (целевая смазка) 10 - 20 мг КОН/г.
В качестве реагентов для получения смазки используют триэтиленгликоль-экстрагент по ТУ 38.10211 1 или триэтиленгликоль технический зарубежного производства, олеиновую кислоту техническую (олеин) марки Б-14, Б-16 по ГОСТ 7580 или марки ОМ по ТУ 10 РСФСР 311 или зарубежного производства, адипиновую кислоту по ГОСТ 10558 или зарубежного производства, серу техническую природную молотую по ГОСТ 127, фосфатидный концентрат растительных масел и жиров (например, подсолнечного или рапсового масел, сои , говяжьего или костного жиров) по СОУ 15.4-37-212, трибутилфосфат технический по ТУ 6 - 02 - 73 или зарубежного производства.
В условиях получения целевой смазки сера химически
б взаимодействует с олеиновой кислотой или ее триэтиленгликолевым эфиром, присоединяясь по месту двойной С=С-связи. Образующиеся соединения содержат серу в виде моно- и дисульфидов и являются типичными противозадирно - противоиз носными присадками, которые в условиях эксплуатации смазки способны химически взаимодействовать с поверхностью стали с образованием пленки сульфида железа. Благодаря относительно низкой температуре плавления сульфида железа по сравнению со сталью сульфидная пленка препятствует свариванию металла при прокатке в условиях граничного режима трения, когда возможно возникновение локальных температур от 200 до 1000°С и более.
Процесс конденсации исходных компонентов в среде фосфатидного концентрата позволяет получать малозольную целевую смазку с хорошими моющими свойствами. Кроме того, фосфатидный концентрат (а также образующиеся в условиях получения смазки продукты переэтерификации фосфатидного концентрата с триэтиленгликолем) обеспечивает низкий коэффициент трения в широком температурном диапазоне, снижает износ трущихся поверхностей металлов за счет образования фосфидов металлов и комплексных соединений, создающих прочные граничные пленки, препятствующие непосредственному контактутрущихся поверхностей даже в условиях наиболее жестких режимов деформации.
Трибутилфосфаткатализирует процесс конденсации триэтиленгликоля с олеиновой и адипиновой кислотами, практически в 1 ,2 - 1 ,3 раза сокращает общее время получения целевой смазки по сравнению с временем получения смазки в отсутствие катализатора.
В табл.1 приведены массовые соотношения компонентов при получении образцов 1-9 заявляемой смазки МТ-216 и базовой основы прототипа ТС-Укринол-214, а в табл. 2 и 3 представлены исследования их физико-химических и смазочных свойств соответственно, в сравнении с зарубежными аналогами - пальмовым маслом, смазками Тиннол-12, Тиннол-1294Р, Квакерол -36LBSS.
Примеры осуществления способа получения концентрата заявляемой технологической смазки МТ-216:
Пример 1.
В стеклянный реактор, снабженный мешалкой, термометром, устройством для подачи азота и холодильником, загружают 1 часть (75,0 г) триэтиленгликоля, 0,45 частей (33,75 г) адипиновой кислоты, нагревают содержимое реактора до температуры 155 °С и подают газообразный азот, чтобы удалить кислород, затем добавляют 1 ,7 частей (127,5 г) олеиновой кислоты, 1 ,6 частей (120,0 г) фосфатидного концентрата, 0,007 частей (0,525 г) серы и 0, 025 частей (0,187 г) трибутилфосфата. Реакцию проводят в течение 8-12 часов в токе азота при температуре 170-190 °С с выделением паров реакционной воды. Выход целевой технологической смазки составляет 94,6 % (337,3 г).
Пример 2.
В стеклянный реактор, как в примере 1 , загружают 1 часть (75,0 г) триэтилен-гликоля, 0,48 частей (36,0 г) адипиновой кислоты, нагревают содержимое реактора до температуры 155 °С и подают газообразный азот, чтобы удалить кислород, затем добавляют 2,0 части (150,0 г) олеиновой кислоты, 1 ,9 частей (142,5 г) фосфатидного концентрата, 0,005 частей (0,375 г) серы и 0,020 частей (1 ,5 г) трибутилфосфата. Реакцию проводят в течение 8-12 часов в токе азота при температуре 170-190 °С с выделением паров реакционной воды.
Выход целевой технологической смазки составляет 94,6 % (383,4 г).
Пример 3.
В стеклянный реактор, как в примере 1 , загружают 1 часть (75,0 г) триэтилен гликоля, 0,51 часть (38,25 г) адипиновой кислоты, нагревают содержимое реактора до температуры 155 °С и подают газообразный азот, чтобы удалить кислород, затем добавляют 1 ,95 частей (146,25 г) олеиновой кислоты, 1 ,95 частей(146,25 г) фосфатидного концентрата, 0,0067 частей (0,502 г) серы и 0,029 частей (2,175 г) трибутилфосфата. Реакцию проводят в течение 8-12 часов в токе азота при температуре 170-190 °С с выделением паров реакционной воды. Выход целевой технологической смазки составляет 94,6 % (386,5 г).
Пример 4.
В стеклянный реактор, как в примере 1 , загружают 1 часть (75,0 г) триэтиленгликоля, 0,46 частей (34,5 г) адипиновой кислоты, нагревают содержимое реактора до температуры 155 °С и подают газообразный азот, чтобы удалить кислород, затем добавляют 1 ,85 частей (138,75 г) олеиновой кислоты, 1 ,75 частей(131 ,25 г) фосфатидного концентрата, 0,007 частей (0,525 г) серы и 0,005 частей (0,375 г) трибутилфосфата. Реакцию проводят в течение 8-12 часов в токе азота при температуре 170-190 °С с выделением паров реакционной воды. Выход целевой технологической смазки составляет 94,6 % (360,0 г).
Пример 5.
В стеклянный реактор, как в примере 1 , загружают 1 часть (75,0 г) триэтиленгликоля, 0,49 частей (36,75 г) адипиновой кислоты, нагревают содержимое реактора до температуры 155 °С и подают газообразный азот, чтобы удалить кислород, затем добавляют 1 ,95 частей (146,25 г) олеиновой кислоты, 1 ,85 частей(138,75 г) фосфатидного концентрата, 0,002 частей (0,150 г) серы и 0,03 частей (2,25 г) трибутилфосфата. Реакцию проводят в течение 8-12 часов в токе азота при температуре 170-190 °С с выделением паров реакционной воды. Выход целевой технологической смазки составляет 94,6 % (377,7 г).
Пример 6.
В стеклянный реактор, как в примере 1 , загружают 1 часть (75,0 г) триэтиленгликоля, 0,47 частей (35,25 г) адипиновой кислоты, нагревают содержимое реактора до температуры 155 °С и подают газообразный азот, чтобы удалить кислород, затем добавляют 1 ,9 частей (142,5 г) олеиновой кислоты, 2,0 части (150,0 г) фосфатидного концентрата, 0,0081 частей (0,607 г) серы и 0,038 частей (2,85 г) трибутилфосфата. Реакцию проводят в течение 8-12 часов в токе азота при температуре 170-190 °С с выделением паров реакционной воды. Выход целевой технологической смазки составляет 94,6 % (384,4 г).
Пример 7.
В стеклянный реактор, как в примере 1 , загружают 1 часть (75,0 г) триэтиленгликоля, 0,46 частей (34,5 г) адипиновой кислоты, нагревают содержимое реактора до температуры 155 °С и подают газообразный азот, чтобы удалить кислород, затем добавляют 1 ,80 частей (135,0 г) олеиновой кислоты, 1 ,90 частей (142,5 г) фосфатидного концентрата, 0,009 частей (0,675 г) серы и 0,029 частей (2,175 г) трибутилфосфата. Реакцию проводят в течение 8-12 часов в токе азота при температуре 170-190 °С с выделением паров реакционной воды. Выход целевой технологической смазки составляет 94,6 % (369,0 г).
Пример 8.
В стеклянный реактор, как в примере 1 , загружают 1 часть (75,0 г) триэтиленгликоля, 0,52 части (39,0 г) адипиновой кислоты, нагревают содержимое реактора до температуры 155 °С и подают
ю газообразный азот, чтобы удалить кислород, затем добавляют 1 ,65 частей (123,75 г) олеиновой кислоты, 1 ,80 части (135,0 г) фосфатидного концентрата, 0,01 1 частей (0,825 г) серы и 0,033 частей (2,475 г) трибутилфосфата. Реакцию проводят в течение 8-12 часов в токе азота при температуре 170-190 °С с выделением паров реакционной воды. Выход целевой технологической смазки составляет 94,6 % (355,9 г).
Пример 9.
В стеклянный реактор, как в примере 1 , загружают 1 часть (75,0 г) триэтиленгликоля, 0,50 части (37,5 г) адипиновой кислоты, нагревают содержимое реактора до температуры 155 °С и подают газообразный азот, чтобы удалить кислород, затем добавляют 2,10 частей (157,5 г) олеиновой кислоты, 1 ,95 частей (146,25 г) фосфатидного концентрата, 0,010 частей (0,75 г) серы и 0,030 частей (2,25 г) трибутилфосфата. Реакцию проводят в течение 8-12 часов в токе азота при температуре 170-190 °С с выделением паров реакционной воды. Выход целевой технологической смазки составляет 94,6 % (396,7 г).
Также, настоящее изобретение иллюстрируется таблицами, раскрывающими массовое соотношение компонентов при получении образцов технологических смазок, физико-химические свойства образцов технологических смазок, смазочные свойства образцов технологических смазок, которые направлены на полученные варианты, в соответствие с настоящим изобретением, так и в сравнении с существующим уровнем техники.
п Таблица Ne 1 , Массовое соотношение компонентов при получении образцов технологических смазок
Figure imgf000013_0001
Таблица Ns2. Физико-химические свойства образцов технологических смазок
Figure imgf000014_0001
Конец таблицы 2
Figure imgf000015_0001
Таблица Ns 3 Смазочные свойства образцов технологических смазок
Figure imgf000016_0001
Конец таблицы Ns 3
Figure imgf000017_0001
Примечание. При прокатке со смазкой-прототипом Укринол-214 эффективность по вытяжке КА равна 1,00.
При меньшем, против указанного в табл.1 , содержании олеиновой кислоты в реакционной массе часть гидроксилыных (ОН) групп триэтиленгликоля остается непрореагировавшей, а продукт конденсации содержит значительное количество низкомолекулярных моноэфиров триэтиленгликоля. В результате этого плотность целевой смазки приближается к плотности воды, что усложняет регенерацию и утилизацию отработанной на прокатном стане водной дисперсии смазки. Кроме того, с увеличением в целевой смазкесодержания моноэфиров триэтиленгликоляухудшаются ее термоокислительные свойства, повышается температура застывания (обр. 1 ,4,7,8).
Снижение содержания адипиновой кислоты при одновременном эквивалентном увеличении содержания олеиновой кислоты в реакционной смеси приводит к ухудшению термоокислительных свойств смазки вследствиеобразования значительного количества триэтиленгликолевых эфиров олеиновой кислоты (обр. 4,6,7). Увеличение же содержания адипиновой кислоты ведет к росту вязкости получаемой смазки, что может вызывать трудность при ее перекачке и использовании (обр. 3,8,9).
Избыток кислот реакционной смеси приводит к тому что часть их остается в целевой смазке непревращенной, вследствие чего она непригодна для использования из-за недостаточной смазочной способности и коррозионной агрессивности по отношению к металлам.
Уменьшение содержания фосфатидного концентрата, против указанного в табл. 1 , ведет к снижению коэффициента трения при прокатке (обр. 1 ), а увеличение его концентрации к росту зольности смазки (обр. 3,6).
Для оценки термоокислительной стабильности испытуемых смазок использовали метод термического анализа, который проводили на дериватографе Паулик, И. Паулик, Л.Эрдей (Венгрия) при повышении температуры со скоростью 5°С от комнатной до 450°С, расходе воздуха 300см3 в минуту, используя 0, 1 г образца, помещенного в платиновый тарельчатый держатель. Потерю, массы при различных температурах определяли по термогравиметрическим кривым.
Смазочную способность смазок оценивали на четырехшариковой машине трения (ЧШМ) по ГОСТ 9400, машине МАСТ-1 разработки P.M. Матвиевского и лабораторном прокатном стане ДУО-160 фирмы «Фрелинг» (Германия).
При испытании на ЧШМ и МАСТ-1 парой трения служила четырехшариковая пирамида (сталь LUX-15, диаметр шаров 12,7мм). Испытаниями на ЧШМ определяли противозадирные свойства смазок по показателям нагрузка сваривания (Рс), критическая нагрузка (Рк) и индексу задира (И3). На машине МАСТ-1 оценивали антифрикционные свойства смазок по определению коэффициента трения (f) в зависимости от температуры при следующих параметрах трения: осевая нагрузка 110Н, частота вращения 1 об/мин, длительность испытания 1 ,5 ч (плавное изменение температуры от 20 до 350°С).
В опытах на лабораторном прокатном стане ДУО-160 использовали валки диаметром 100 мм с шероховатостью поверхности 0,32 мкм (Ra). Прокатывали полосы из динамнои стали IV группы легирования по ГОСТ 21427.2 и стали 08 кп по ГОСТ 9045 (жесть) толщиной 0,52мм и 0,35мм соответственно. В обоих случаях длина полос составляла 300 мм, ширина 30 мм, скорость прокатки 0,3 м/с. Смазку наносили на валки и испытуемые стальные полосы слоем произвольной толщины за 5 - Юмин до прокатки. Для получения объективной информации на каждой смазке прокатывали по 5 образцов из испытуемой стали. Смазочную способность смазок оценивали по коэффициенту трения (f), усилию прокатки на единицу ширины полосы (Рпр), среднему контактному давлению (Рср) и коэффициенту относительной смазочной эффективности по вытяжке металла при прокатке (Κλ). Обжатие при прокатке динамной стали составляло 20 - 25%, при прокатке жести - 30 - 35%.
Как видно из табл. 2 и 3, образцы 2,3,5,6,9 заявляемой смазки МТ-216 превосходят прототип ТС Укринол-214 и не уступают зарубежным аналогам - пальмовому маслу, смазкам Тиннол-12, Тиннол-1294Р, Квакерол-361-BSS по ряду основных потребительских свойств (температуразастывания, зольность, термоокислительная стабильность, смазочная способность). Совместное присутствие серы и фосфора в составе заявляемой смазки МТ-216 существенно улучшает ее смазочную эффективность (коэффициент трения f при прокатке динамной стали IV группы равен 0,032-0,033, а коэффициент трения f при прокатке жести 0,025-0,026), что обусловлено высокой адгезией смазки к металлу, лучшим экранированием поверхности полосы и валков при их взаимном перемещении в условиях больших давлений и повышенных температур. Комплекс физико-химических и функциональных свойств новой смазки гарантирует повышенный срок службы рабочих валков стана, отсутствие волнистости тонких полос при скоростной прокатке, снижение энергозатрат на получение проката, отсутствие пятен загрязнений при светлом отжиге проката.
На заявляемую смазку разработаны технические условия ТУ У 20.1 -32734997-003:2016 «Смазки технологические серии «МТ». Технические условия» и технологический регламент на ее производство. Заявляемая смазка МТ-216 нетоксична и характеризуется удовлетворительными гигиеническими свойствами. Применение ее позволяет повысить срок эксплуатации дорогостоящих прокатных валков, улучшить условия труда работающих со смазкой и охрану окружающей среды.
Указанные далее источники используются в настоящем описании изобретения в качестве ссылок. Указанные источники раскрывают уровень техники, а также поясняют физические и физико-химические аспекты, которые будут понятны для квалифицированного специалиста в данном уровне техники:
1. Чертовских А.К., Белосевич В.К. Трение и технологическая смазка при обработке металлов давлением. М., Металлургия, 1968, с.228.
2. А.с. СССР 1676262. Концентрант смазки для холодной обработки металлов давлением (Укринол-214). Заявл. 08.08.1989 г., зарегистр. 08.05.1991 г.
3. Беняковский М.А., Богоявленский К.Н., Виткин А.И. и др. Технология прокатного производства. Кн. 2. М., Металлургия, 1991 , с. 664-669.
4. Евдокимов А.Ю., Фукс И. Г., Багдасаров Л.Н. Смазочные материалы на основе растительных и животных жиров. М., ЦНИИТЭИМС, 1992, с.47.
5. Грудев А.П. теория прокатки. Издание 2-е, переработанное и дополненное. М., Интермет Инжиниринг, 2001 , с.280.
6. Кокорин В.Н., Титов Ю.А. Применение смазочно-охлаждающих технологических жидкостей в производстве прокатки листового материала. Учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности 120400. Ульяновск, 2004, с. 57.
7. Патент RU 2288791. Способ холодной прокатки тонколистовой стали. Заявл. 05. 05.2005, опубл. 10.12.2006 г.
8. Рефераты по металлургии. Проект термического отделения для обезуглераживающего и рекристаллизационного отжига изотропной электротехнической стали третьей группы легирования в толщине 0,5 мм в условиях ЛПЦ-5 АО НЛМК. Добавлен 27.07.2005 г.

Claims

Формула изобретения
Способ получения концентрата технологической смазки для холодной обработки металлов давлением, включающий конденсацию триэтиленгликоля с олеиновой, адипиновой кислотами и серой при температуре 170-190°С, отличающейся тем, что конденсацию ведут в присутствии фосфатидного концентрата и трибутилфосфата при массовом соотношении компонентов триэтиленгликоль : олеиновая кислота: адипиновая кислота : сера : фосфатидный концентрат: трибутилфосфат равном 1 :1 ,7-2,1 :0,46-0,52:0,005-0,011 : 1 ,6-1 ,9: 0,025-0,033.
PCT/UA2017/000100 2017-06-21 2017-10-18 Способ получения концентрата технологической смазки WO2018236329A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2017006335 2017-06-21
UAA201706335 2017-06-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018236329A1 true WO2018236329A1 (ru) 2018-12-27

Family

ID=64735718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2017/000100 WO2018236329A1 (ru) 2017-06-21 2017-10-18 Способ получения концентрата технологической смазки

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2018236329A1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1155615A1 (ru) * 1984-01-09 1985-05-15 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский И Конструкторско-Технологический Институт Трубной Промышленности Смазка дл холодной деформации металлов
SU1289878A1 (ru) * 1985-07-17 1987-02-15 Ленинградский Технологический Институт Им.Ленсовета Способ получени смазки дл обработки металлов давлением
SU1326610A1 (ru) * 1985-11-10 1987-07-30 Днепропетровский Металлургический Институт Им.Л.И.Брежнева Смазка дл мокрого волочени стальной проволоки
SU1525203A1 (ru) * 1987-07-27 1989-11-30 Институт черной металлургии Смазочно-охлаждающа жидкость дл холодной прокатки стали
UA18323A (ru) * 1991-04-23 1997-12-25 Всесоюзний Науково-Дослідний І Проектно-Конструкторський Інститут Нафтопереробної І Нафтохімічної Промисловості Hпо "Масма" Способ получения смазочного материала для холодной обработки металлов давлением

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1155615A1 (ru) * 1984-01-09 1985-05-15 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский И Конструкторско-Технологический Институт Трубной Промышленности Смазка дл холодной деформации металлов
SU1289878A1 (ru) * 1985-07-17 1987-02-15 Ленинградский Технологический Институт Им.Ленсовета Способ получени смазки дл обработки металлов давлением
SU1326610A1 (ru) * 1985-11-10 1987-07-30 Днепропетровский Металлургический Институт Им.Л.И.Брежнева Смазка дл мокрого волочени стальной проволоки
SU1525203A1 (ru) * 1987-07-27 1989-11-30 Институт черной металлургии Смазочно-охлаждающа жидкость дл холодной прокатки стали
UA18323A (ru) * 1991-04-23 1997-12-25 Всесоюзний Науково-Дослідний І Проектно-Конструкторський Інститут Нафтопереробної І Нафтохімічної Промисловості Hпо "Масма" Способ получения смазочного материала для холодной обработки металлов давлением

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2536468C2 (ru) Жидкости для прокатки
KR101841083B1 (ko) 금속재료의 수성 소성가공용 윤활제 조성물
JPH0317879B2 (ru)
CN107267271B (zh) 一种用于铝合金板带材热轧工艺的润滑剂
CN104450120A (zh) 一种半合成金属拉丝润滑液及制备方法
CN108570341A (zh) 一种带钢轧制油及其生产方法
CN112111318A (zh) 普碳钢冷轧轧制油组合物、制备方法及其用途
CN109135895A (zh) 高润滑热轧油组合物及其用途
CN105602674B (zh) 可生物降解轧制乳化油组合物及用途
WO2018236329A1 (ru) Способ получения концентрата технологической смазки
JP2579502B2 (ja) 潤滑油
JPH108077A (ja) 金属塑性加工用潤滑油剤
JP2571100B2 (ja) 潤滑油
CN102925249B (zh) 金属轧制油高分子多元酸添加剂及制备方法
JP2623058B2 (ja) コールドピルガー圧延用水溶性潤滑剤及びコールドピルガー圧延機における潤滑方法
JP2580008B2 (ja) 潤滑油
UA118504C2 (uk) Спосіб одержання концентрату технологічного мастила для холодної обробки металів тиском
Hu et al. Application of oil‐in‐water emulsion in hot rolling process of brass sheet
JP3124454B2 (ja) 鋼材の熱間圧延用潤滑剤組成物及び鋼材の熱間圧延方法
JPH0221437B2 (ru)
JP3463118B2 (ja) 熱間圧延油組成物
CN108277075A (zh) 一种用于钛及钛合金板带轧制的润滑剂
RU2163625C2 (ru) Смазка для холодной обработки металлов
CN113265293B (zh) 一种适用于铝板冲压的乳化液及其制备方法
JPH03172392A (ja) 鋼板用冷間圧延油及びそれを用いた圧延方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17914650

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17914650

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1