Мастило для гарячої обробки металів тиском

Мастило для гарячої обробки металів тиском, що містить графіт, полімерні фосфати металів, поверхнево-активну речовину та воду, яке відрізняється тим, що додатково містить рідке скло, кремнійорганічну рідину ГКЖ-11К та дигідроксостеарат алюмінію при такому співвідношенні компонентів, % мас: графіт 20,0-30,0 полімерні фосфати металів 5,0-20,0 рідке скло 5,0-20,0 кремнійорганічна рідина ГКЖ-11К 1,0-10,0 дигідроксостеарат алюмінію 0,5-2,0 поверхнево-активна речовина 0,01-0,1 вода решта, причому як полімерні фосфати металів мастило містить сольову суміш складу, % мас: триполіфосфат натрію 40,0-60,0 пірофосфат натрію 10,0-30,0 метафосфат кальцію 10,0-30,0 метафосфат натрію 4,9-10,0 ортофосфати натрію Na2HPO4 та NaH2PO4 0,1-5,0. UA (21) a200809414 (22) 18.07.2008 (24) 12.05.2009 (46) 12.05.2009, Бюл.№ 9, 2009 р. (72) ПАНАСЕНКО СТАНІСЛАВ ПАНАСОВИЧ, UA, ПОЛЬСКИЙ ГЕОРГІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, UA, ІВАНОВ КОСТЯНТИН ОЛЕКСАНДРОВИЧ, UA, СТЕБА ВОЛОДИМИР КОСТЯНТИНОВИЧ, UA, КОРОЛЬКОВ СЕРГІЙ ІГОРОВИЧ, UA, ТУРБАР ВАЛЕРІЙ ПАВЛОВИЧ, UA, ЧУЄВ АНАТОЛІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, UA, ЗАКОПКО ОЛЕКСАНДР ВІКТОРОВИЧ, UA (73) ПРИВАТНЕ ПІДПPИЄМСТВО "НАУКОВОВИРОБНИЧА ФІРМА СВК", UA (56) SU 540906, A, 30.12.1976 SU 810790, A, 07.03.1981 RU 2153525, C2, 27.07.2000 DD 235676, A5, 14.05.1986 DE 102004045128, A1, 23.03.2006 US 6177386, B1, 23.01.2001 JP 61195197, A, 29.08.1986 C2 2 (19) 1 3 - полегшувати течію метала у внутрішньому осередку деформації - на контакті робоча поверхня дорна - метал, що деформується; - запобігати пошкодженню внутрішньої поверхні труб та утворенню дефектів прокатного характеру; - поліпшувати витягування дорен із труб по закінченню прокату (особливо при прокатці товстостінних труб. Для нанесення на дорн в процесі високотемпературної прокатки труб на пільгерстанах використовують, переважно, мастила на основі графіту. Відомо мастило [А.с. 432173, М.кл2. С10М 3/02, «Смазка для горячей обработки металлов.» / Г.И. Михайленко, A.M. Карнаух, Г.К. Сананоев и др. Опубл. 15.06.74, Б.И. №22, с.77] для гарячої обробки металів тиском на основі графіту, вторинних алкілсульфонатів, мил лужних металів гудрону кислот соапстоку бавовняного масла при наступному вмісті компонентів, % мас: мила лужних металів гудрону кислот соапстоку бавовняного масла 15,0-35,0; графіт 5,0-20,0; вторинні алкілсульфонати 1,0-5,0; вода залишок. Також відомо мастило для гарячої обробки металів тиском [А.с. 404843, М.кл2. С10М 7/02, «Смазка для горячей обработки металлов давлением.» / Д.И. Старченко, В.И. Капланов, В.В. Шевцов и др. Опубл. 22.10.77, Б.И. №44, с.85] на основі графіту, залізного купоросу та синтетичних восків при наступному вмісті компонентів, %, мас: синтетичні воски 30,0-35,0; залізний купорос 5,0-30,0; графіт залишок. Однак, ці мастила мають низьку ефективність через згорання органічної їх частини в осередку високотемпературної деформації з виділенням токсичних газів і кіптяви, які погіршують умови праці, а недостатня теплозахисна спроможність мастил скорочує строк служби прокатного інструменту. Відомо мастило для гарячої обробки металів тиском, що вміщує поліакриламід (як компонент, що підвищує теплозахисну спроможність мастила, стійкість та строк служби прокатного інструменту), графіт та воду при наступному співвідношенні компонентів, %, мас: графіт 30,0-35,0; поліакриламід 8,0-10,0; вода залишок. [А.с. 300502, М.кл2. С10М 3/02, «Смазка для горячей обработки металлов.» / А.З. Гребенщикова, А.А. Лядова, А.П. Ячменев и др. Опубл. 07.04.71, Б.И. №13, с.103]. Недоліки мастила: - незадовільна колоїдна спроможність мастила через відсутність в його складі спеціальних диспергуючих домішок; - незадовільні антифрикційні властивості мастила (в осередку деформації протікає випаровування води та згорання поліакриламіду з одержанням твердої суміші графіту та окалини, яка не проявляє антифрикційних властивостей, приво 86730 4 дить до зниженню стійкості прокатного інструменту та утворенню браковочних дефектів на внутрішній поверхні труб). Найбільш близьким по технічній суті та результату, що досягається, є мастило для гарячої обробки металів тиском на основі графіту, поліакриламіду, триполіфосфату натрію, поверхневоактивної речовини та води при наступному співвідношенні компонентів, %, мас: графіт 20,0-40,0; триполіфосфат натрію 5,0-15,0; поліакриламід 0,3-3,0; поверхнево - активна речовина 0,05-0,5; вода залишок. [А.с. 540906, М.кл.2 С10М 3/02, «Смазка для горячей обработки металлов давленим» / Л.П. Михайлова, А.Ф. Ничьков. Опубл. 30.12.77, Б.И. №48]. Мастило одержують шляхом додавання водного розчину триполіфосфату натрію відповідної концентрації у розчин поліакриламіду, який готують заздалегідь. Потім в одержану рідку суміш додають графіт та поверхнево - активну речовину і перемішують до утворення однорідної маси. Мастило застосовують при формуванні сферичної поверхні балонів із важкодеформуємих марок сталі шляхом нанесення його на формоутворювач. Недоліки мастила: - недостатня колоїдна стабільність мастила через відсутність в його складі спеціальних диспергуючих домішок, що приводить до швидкого розшарування мастила з одержанням плотного шару графіту на дні ємкостей у процесі його зберігання; перед застосуванням таке мастило потребує обов'язкового інтенсивного перемішування до одержання однорідної рідини; - недостатня твердість шару мастила на поверхні дорна, що приводить до його злущування при зарядці дорна у гільзу і як наслідок - утворювання у процесі високотемпературної деформації труб дефектів прокатного характеру (раковин, рисок тощо); - мастило непридатне для використання при прокатці труб на пільгерстанах з довгою оправкою через те, що легкоплавкий триполіфосфат натрію (tпл.=662°C) не забезпечує необхідну стабільну в'язкість мастила на протязі тривалого процесу прокатки; - нестабільність антифрикційних властивостей мастила у процесі прокатки на контакті дорн - метал, що деформується. Задачею винаходу є удосконалення складу мастила для гарячої обробки металів тиском шляхом введення до його складу спеціальних домішок з метою: - підвищення колоїдної стабільності мастила; - покращення експлуатаційних та антифрикційних характеристик мастила (особливо при прокатці труб на пільгерстанах на довгій оправці). Поставлена задача вирішується тим, що відоме мастило для гарячої обробки металів тиском, яке включає графіт, полімерні фосфати металів, поверхнево - активну речовину та воду, згідно з винаходом воно додатково містить рідке скло, кремнійорганічну рідину ГКЖ-11К та дигідроксос 5 теарат алюмінію при наступному співвідношенні компонентів, % мас: графіт 20-30; полімерні фосфати металів 5-20; рідке скло 5-20; 1-10; кремнійорганічна рідина ГКЖ-11К дигідроксостеарат алюмінію 0,5-2; поверхнево - активна речовина 0,01-0,1; вода залишок, причому, в якості полімерних фосфатів металів мастило містить сольову суміш складу, % мас: триполіфосфат натрію (Na5P3O10) 40-60; пірофосфат натрію (Na4P2O7) 10-30; метафосфат кальцію (Са(РО3)2) 10-30; метафосфат натрію (NaPO3) 4,9-10; ортофосфати натрію (Na2HPO4 та NaH2PO4) 0,1-5. Дигідроксостеарат алюмінію (Аl(ОН)2(С17Н35СОО), ТУ У 24.6-20257936025:2008), що додається до складу мастила у кількості 0,5-2%, виконує функцію загусника і диспергатора, який забезпечує необхідну колоїдну стабільність мастила та запобігає його розшаровуванню при зберіганні. Рідке скло (водний розчин ортосилікату натрію, ГОСТ 13078-81) у складі мастила виконує функцію в'яжучого. У комбінації з кремнійорганічною рідиною ГКЖ-11К та полімерними фосфатами металів рідке скло забезпечує одержання на поверхні дорна шару мастила необхідної твердості, який не злущується з поверхні дорна як при зарядці його у гільзу так і в процесі високотемпературної деформації. Відомо, що кремнійорганічна рідина ГКЖ-11К, яка випускається промисловістю за ТУ У 6-02-5-61-97, у чистому вигляді не проявляє в'яжучих властивостей і застосовується, переважно, в якості гідрофобізатора у будівельній та харчовій промисловості. Проте, в умовах винаходу, що заявляється, кремнійорганічна рідина ГКЖ-11К у кількості 1-10% добре сумісна з неорганічними сполуками (рідким склом та полімерними фосфатами металів) і сприяє не тільки підвищенню твердості шару на поверхні дорна, а також покращує адгезію мастила до металевої поверхні. Полімерні фосфати металів, що входять до складу високотемпературного мастила, забезпечують необхідні антифрикційні властивості мастила на протязі всього періоду прокатки труби. Це особливо важливо при прокатці труб на пільгерстанах з довгою оправкою де зберігання необхідної в'язкості розплаву полімерних фосфатів на протязі всього періоду прокатки є обов'язковою умовою для одержання труб без дефектів прокатного характеру на їх внутрішній поверхні. Триполіфосфат натрію, що застосовується в якості полімерного фосфату в умовах прототипу, не забезпечує вирішення цієї задачи через досить низьку температуру його плавлення (tпл.=662°C). Для збереження необхідної в'язкості мастила в умовах винаходу, що заявляється, в якості полімерних фосфатів металів використовують сольову суміш складу, % мас: триполіфосфат натрію (Na5P3O10) 40-60; пірофосфат натрію (Na4P2O7) 10-30; метафосфат кальцію (Са(РО3)2) 10-30; 86730 6 метафосфат натрію (NaPO3) 4,9-10; ортофосфати натрію (Na2HPO4 та NaH2PO4) 0,1-5, основні компоненти якої мають більш високі температури плавлення ніж триполіфосфат натрію (Na4P2O7 - tпл=880°C; Ca(PO3)2 - tпл=975°C). Сольову суміш полімерних фосфатів одержують шляхом термообробки триполіфосфату натрію, монофосфатів натрію (NaH2PO4·12H2O) та кальцію (Са(Н2РО4)2) в температурному інтервалі 450500°С на протязі 4-х годин. Одержану сольову масу після її кристалізації та охолодження подрібнюють на шаровому млині до дисперсності d=100200мкм і використовують для приготування високотемпературного графітового мастила. При застосуванні високотемпературного графітового мастила, склад якого заявляється, в осередку деформації протікають процеси термодеструкції ГКЖ-11К з одержанням дрібнодисперсного аморфного діоксиду кремнію, (SiО2)x, та плавлення основного компоненту рідкого скла - ортосилікату натрію (Na2SiO3 - tпл=1089°C). Неорганічні домішки (SiO2)x та в'язкий розплавлений ортосилікат натрію також сприяють збереженню необхідної в'язкості розплаву мастила на протязі всього процесу прокатки. Окрім того, в осередку високотемпературної деформації розплави полімерних фосфатів вступають в хімічну реакцію з окалиною, що сформувалась при t=1250-1270°C на внутрішній поверхні гільзи, з одержанням полімерних фосфатів заліза, які також підвищують в'язкість мастила. В процесі прокатки полімерні фосфати заліза покривають внутрішню поверхню труб тонким шаром покриття. Відомо, що полімерні фосфати металів можуть оказувати як інгібуючу дію на корозійні процеси так і прискорювати процеси корозії. Експериментально доведено, що у присутності домішок полімерних фосфатів кальцію мають місце, виключно, процеси інгібування анодних реакцій і, як слідство - інгібування процесів корозії. Таким чином, сольова суміш полімерних фосфатів металів, склад якої заявляється, забезпечує необхідні антифрикційні властивості високотемпературного графітового мастила (у тому числі при прокатці труб на пільгерстанах на довгій оправці) та протикорозійний захист внутрішньої поверхні труб, що сприяє одержанню продукції без пошкоджень прокатного характеру на внутрішній поверхні. Нижче наведені приклади одержання та випробування мастила для гарячої обробки металів тиском, що заявляється, в умовах виробництва труб розміром 245x10мм із сталі Л (32Г2). Приклад 1. У металевий барабан шарового млина об'ємом 150л завантажують 3,5кг полімерних фосфатів металів (5% мас.) з дисперсністю d=100200мкм, що містять 1,75кг триполіфосфату натрію (50,0% мас.), 0,7кг пірофосфату натрію (20,0% мас.), 0,63кг метафосфату кальцію (18,0% мас.), 0,26кг метафосфату натрію (7,5% мас.) та 0,16кг ортофосфатів натрію (4,5% мас.). У барабан завантажують 30,8л води (44,0% мас.) та перемішують з металевими кулями d=20мм на протязі однієї години. Потім у барабан завантажують 17,5кг 7 86730 (25,0% мас.) графіту, 14,0кг рідкого скла (20,0% мас.), 2,8кг (4,0% мас.) кремнійорганічної рідини ГКЖ-11К, 1,4кг (2,0% мас.) дігідроксостеарату алюмінію та 0,035кг (0,05% мас.) поверхневоактивної речовини (неонолу). Суміш перемішують у барабані на протязі однієї години. Рідину, що одержана, з в'язкістю 19 с (по віскозиметру ВЗ-4) наносять на поверхню дорна з температурою 100°С інжекційним способом в процесі внестанової його зарядки у гільзу (витрата мастила ~0,5кг/трубу). Після завершення прокатки на пільгервалках трубу підігрівають у печі до t=900°C та калібрують на 5-ти клітєвому колібровочному стані. Результати випробувань: прокатано 128 шт. труб; геометричні параметри труб відповідають нормі; брак по причині «внутрішні раковини» відсутній; на ремонт за причиною «внутрішні раковини» направлено 15 труб; відправка труб на доопрацювання (підріз) відсутня. Аналогічні приклади застосування мастила, що заявляється, при прокатці труб на пільгерстані представлені в табл. 1, 2. Як свідчать результати випробувань, що представлені в табл. 2, мастило що заявляється, має підвищену колоїдну стабільність, покращені експлуатаційні та антифрикційні характеристики та забезпечує одержання в процесі високотемпературної деформації (у тому числі на пільгерстанах 8 на довгій оправці) труб, що не містять дефектів прокатного характеру (раковин, рисок то що). Мастило для гарячої обробки металів тиском, що заявляється, пройшло промислові випробування при прокатці труб розміром 244,48x8,94мм із сталі К55 та розміром 245x10мм із сталі Л (32Г2) у трубопрокатному цеху ТПЦ-4 ВАТ «Інтерпайп Нижньодніпровський трубопрокатний завод» м. Дніпропетровськ. У процесі випробувань прокатано 300шт. труб. За даними ВТК підприємства відбраковка труб за причиною «внутрішні раковини» відсутня, на ремонт за причиною «внутрішні раковини» направлено 17шт. труб (5,6%), відправка труб на доопрацювання по причині «внутрішні раковини» відсутня. У той же час за статистичними даними підприємства у 2008 році відбраковка труб такого ж сортаменту за причиною «внутрішні раковини» склала 0,9%, на ремонт за причиною «внутрішні раковини» направлено 19%, а на доопрацювання по причині «внутрішні раковини» - 21% труб. Тобто, мастило для гарячої обробки металів тиском, яке заявляється, по експлуатаційним характеристикам відповідає вимогам, що пред'являються до графітових мастил, які застосовуються для нанесення на поверхню дорен пільгерстанів, та рекомендовано до промислового впровадження. Таблиця 2 Результати випробувань мастил для гарячої обробки металів тиском при прокатці труб розміром 245x10мм із сталі Л (32Г2). Результати контролю якості труб Кількість труб, що прокатані, шт. Кількість труб, що прийняті, шт. Брак по причині ‘’внутрішні раковини’’ шт. Кількість труб, що відправлені на доробку (підріз), шт. Кількість труб, що відправлені на ремонт, шт. Прототип 128 126 2 Приклад 1 128 128 немає Приклад 2 128 128 немає Приклад 3 40 40 немає 27 немає немає немає 25 15 немає 1 9 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 86730 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601