Смазочная жидкость, эмульсия или микроэмульсия для холодной прокатки стали

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(54) СМАЗОЧНАЯ ЖИДКОСТЬ, ЭМУЛЬСИЯ ИЛИ МИКРОЭМУЛЬСИЯ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ СТАЛИ(71) Заявитель Аджип Петроли С.п.А. (1 Т)(72) Автор Эрнесто Брандолесе (1 Т)(57) 1. Смазочная жидкость для холодной про- неионогенныйэмушгатор 0,4-0,5КЗТКИ СТЗЛИ, содержащая минеральное МЗСЛО, ВОДЗ ОСТЗЛЬНОЕ. ОТЛИЧЗПОЩЗЯСЯ тем, ЧТО ЖИДКОСТЬ ДОПОЛНИ тельно содержит органический карбонат общей (56) ФОРМУ-дн Патент США 4539125, МКИ С 10 М 1/ 48, 1985.где 12 и К - одинаковые или различные, линейные или разветвленные Св-Сзо-алкилндри следующем соотношении компонентов, мас. органический карбонат указанной формулы 5-65 минеральное масло 35-95.2. Эмульсия или микроэмуягьсия смазочной жидкости по п.1 отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении. мас. смазочная жидкостьюодержащая т 500 т т по 5-65 мас. И, органического карбонатаИзобретение касается использования алкило- Выбор смазочной жидкости для прокатки Ч вых или циклоалхшловых эфиров карбоновой стали и, в частности для холодной прокатки кислоты при получении соответствующих сма- стали, стал чрезвычайно важным с появлениемзочных жидкостей для холодной прокатки стали, высокоскоростных прокатных станов. Множец и полученных В результате смазо-шых жидко- ство доводов существует для подачи смазочной Щ свей, ощершпзих такие эфиры карбоновой каюты. жидкости между прокатываемым материаломи валками, которые производят пластическую деформацию (уменьшение трения, уменьшение износа, достижение требуемой окончательной обработки поверхности и т.д.) и при выборе наиболее соответствующей смазочной жидкости следует тщательно оценивать относительное значение этих факторов, исходя из применяемого процесса, прокатываемого материала и требуемой продукции.Из смазочных жидкостей для этого конкретного процесса в настоящее время наиболее шнроко применяемыми являются натуральные жиры и синтетические жировые эфиры, каждый сам по себе или предпочтительно разведенные в минеральном масле. Эти смазочные вещества используются как таковые или с добавкой соответствующих количеств эмульгаторов для получения водных эмульсий различной концентрации. Водные эмульсии применяются,когда основным фактором является контроль за температурой, в то время как цельное масло предпочтительнее в тех случаях, когда смааочный эффект имеет более важное значение и присутствие воды может создавать конкретные коррозионтше проблемы.При выборе соответствующей смазки для холодной прокатки стали следует учитывать другой чрезвычайно важный с технической точки зрения фактор, а именно, что смазка не должна протравливать продукт. В связи с этим, если требуемый продукт должен быть отполирован до блеска после холодной прокатки или после нее должен бьтть соответствующим образом покрыт, применяемая смазка после высокотемпературного отжига должна быть удалена без остатков, которые могут повредить или разрушить внешний вид поверхности. Полное удаление прокатной смазки перед отжигом путем использования СЦСЦИЗЛЬ иых способов очистки или обезжиривания предполагается очевидным, но это приводит к знаг-штельному росту производственных расходов помимо этого, если производится высокотемпературный отжиг полосы со слишком чистой поверхностью, прилегающие витки рулона могут прилипать друг к другу.Поэтому в практике стремятся уменьшить эту проблему по-возможности путем удаления лишней смазки трением или воздушными струями, а затем путем испарения оставшейся смазки дшбо в момент паузы в процессе непосредственно перед отжигом, либо на начальных ступенях отжига.Поскольку полное удаление смазки таким образом не достигается, в последние двадцать лег были проведены различные исследования, направленные на выбор и улучшение смазочных жидкостей, подходящих для холодной прокатки стали, которые решили бы или по меньшей мере максимально снизили проблему травления.Таким образом обычное животное или растительное масло такое, как лярд или пальмовое, возможно смешанное с минеральным маслом, было заменено смесью последнею с синтетическими добавками и, в частности синтетическими жирными эфирами. Однако была открыта возможность получения смазочных жидкостей, пригодных для холодной прокатки стали, которые наряду с этим обладают всеми типичными свойствами жидкостей для прокатки металла и способны свести к минимуму образование углеродных остатков и осадков при последующем отжите.Такие смазочные жидкости, которые представляют первый аспект настоящею изобретения, включают один или более органическихкарбонатов общей формулы 1тде к и 121 - могут быть одинаковыми или разными и представляют Св-Сзо линейный или разветвленный алкиловый, циклоалкиловый шит циклоалкиловый-алкиловый радикал,возможно смешанный в количестве, достаточном для образования соединения со смазочным веществом, обладающим способностью,необходимой для конкретного применения,основой которого является минеральное масло.На практике это достаточное количество выражается процентным отношением к общему весу соединения, и в основном должно быть более 5, предпочтительно более, чем 10,в частности более 15 мас..Радикальткик указанныевфсрмуле 1,представляет Сь-Сзо линейный шт разветвленный ашсиловый, циклоагпшловый или цикломкидговьтй-аапаиювый радтпсалгьт, в которых атом углеродного радикала может быть первичным, вторичным или третичным. Предпочтнтельно К и К представляют Св-Сзо шгнейные или разветвленные алкиловые радикалы. В частности, К и К представляют Сто-СМ штнейные или разветвленные алкнловые радикалы.Эфиры карбоновой кислоты с более высоким содержанием алифатическик или гшклоагшфатпческих спиртов формулы 1 являются известными соединениями и легко получаются перетерпфикацией низших алкилкарбонатов, таких,как димегилкарбонат или диэтшпсарбоиат, высшими сгшртамгт или смесями вшших спиртов в присутствии соответствующих катализаторов перетерификации или взаимодействием высшего спирта, или щитовой смеси, с фостеном при высокой температуре, предпочтительно в присутствтш органической или неорганической основы. Смазочный эффект высшей сложности эфиров карбоновой кислоты известен из патента США 2 758 975, в котором раскрыт конкретный состав органических карбонатов и трикрезилфосфатов, и из европейской патентной заявки 89 709, которая касается применения органических карбонатов для составления смазочных материалов для двигателей внутреннею сгорания и/или промышленных машин.Установлено, что смазочные свойства этих органических карбонатов могут быть также использованы в особой области смазки при прокатке стали, которая значительно отличается от обычной смазки как в связи с более сложными целями, которые устанавливаются, так н в связи с типом сложной деформации (скорее пластичной, чем только упругой). Было показано также, что свойсгва термической стойкости органических карбонатов формулы 1 и их летучесть таковы, что делают эти соединения особенно пригодными для их использования в холодной прокатке стали. В частности, термогравиметрический анализ показал, что органические карбонаты формулы 1 имеют хорошую термическую стойкость при температурных пиках, достигаемых при прокатка (250-270) и способны полностью испаряться при более низких температурах, чем обычные температуры отжига (обычно между 650 и 730 С).Эти соединения обладают также отличительным свойством испарения без чрезмерного разложения в относительно узком диапазоне температур.Смазочная жидкость, состоящая из одного или более карбонатов формулы 1, возможно смешанная с минеральной масляной основой,которая может быть парафинового, ароматического или нафтенового типа, может целиком применяться для холодной смазки любого типа стали, от нормальных сталей с низким содержанием углерода до нержавеющих сталей. Более того, она может применяться после добавки в нее соответствующих количеств эмульгаторов, таких, как масличный концентрат для образования микроэмулъсий, или небольшого количества такого концентрата в большом количестве воды для образования устойчивых эмульсий.При приготовлении таких эмульсий или микроэмудгьснй, получение которых известно,предпочтительно использовать смеси одного или более карбонатов формулы с основой из минерального масла, содержащих соответствующие эмульгаторы в количестве, достаточном для доведения приготавливаемых эмульсий или микроэмульсий до требуемой концентрапни.соответствующими змульгаторами являются все обычные безвольные неионогенг-гые или анионовые поверхностно-активные вещества,такие как полиоксиэтиленовые простые и сложные эфиры, и в частности эгоксилированные шпснлфенолы, такие, которые имеются впродаже под названием Эмульоогенн или Са погенатк , или под названием Марлофенв.Предпочтительно, содержание органического карбоната (формулы 1) этого масляного концентрата составляет от 5 до 65 мас. и в частности между 10-50 мас..При желании эмульсии или микроэмульсии могут также содержать другие известные добавки, такие как антикоррозийные агенты,противоизносные агенты и т.д., которые известны в этой области.Вообще концентрация масляной фазы в воде изменяется от 1 и 5 мас. , предпочтительно около 2-3 мас..В частности, предпочтительно использовать водную эмульсию или микроэмульсию, полученную таким образом, для смазки стали и прокатки в четырехвалковом или прокатном тандем-стане, тогда как цельное масло предпочтнтельнее для холодной прокатки в реверсивных прокатных станах типа Сендзимир.Ниже приведены примеры с целью описания несколькихсмазочных составов, представляющих более подробно настоящее изобретение,но не ограничивающие его.Синтез эфиров карбоновой кислоты формуЛЬ 1. Общий способ.Синтез-ащгарат состоит из закрытой кожухом трехгорлой колбы с регулированием температуры посредством снаружи циркулирующей жндкости, на которой установлена перегонная колонна, включающая перфорированные пластины и жидкоделительную головку, и снабженная магнитной мешалкой и термометром.Спиртовой карбонат с низкой температурой кипения (диметнлкарбонат) при, по меньшей мере, стехиометрическом количестве высшего спирта или смеси высших спиртов, т.е. двойном количестве молей низшего спиртового карбоната, и предпочтительно выше стехиометрическом, плюс перетерификационный катализатор в виде органического или неорганического соединения сильного основного характера помещают в колбу. Реакцию ведут в нейтральной атмосфере, нагревая реакционную смесь до точки кипения и удаляя по мере перегревания образующийся спирт с низкой температурой кипения. В некоторых случаях реакцию проводят в присутствии нейтрального растворителя, способного образовывать минимум азеотропной смеси е кипящим при низкой температуре спиртом с целью облегчения его удаления путем перегонки. По окончании реакции катализатор может быть удален (гпмывкой водой, фильтрацией или нейтрализацией), и продукт реакции может быть собран путем перегонки нежелательныхТаким образом, исходя из шЮдУЮЩих смесей соответствующих высших спиртов, получают соответствующие смеси органических карбонатов формулы 1, молекулярный вес которых указан в скобкахА) смесь изодециловых сгшртов 642,6)Шсмесь из тридециловых спиртов (50 мас.) и Си-Сгз спиртов, содержащих 40 линейного и б 0 разветвленного (50 мас.) (в среднем 430,2)Получают состав, состоящий из 30 эфира карбоновой кислоты, согласно примеру 1 А в ннзковязком парафиновом минеральном масле для использования в качестве цельного масла для прокатки сташг на реверсивном стане Сендзшир- Смазочная способность этого состава по оценке испытания на машине Алмена-Виеланда равна 1850 кг, и способность ЕР по оценке по четырехбальному методу в соответствии с АСТМ Д-2783, была 400 оаЫ с максимальной незахватной нагрузкой 80 ааЫ.В соответствии с описанием примера 2 получают три композиции с концентрацией до 5,65 и 95 мас. сложного карбонового эфира примера 1 А которые подвергают воздействию метода четырех шаров и машины Алмена-Виеланда. Полученные результаты приведены в таблице.Получают состав, состоящий из 35 мас. эфира карбоновой кислоты, согласно примеру 1 В в низковязком парафиновом минеральном масле для использования в качестве цельного масла для прокатки стали на реверсивном прокатном стане Сендзимир.Смазочная способность этого состава по оценке на машине Алмсна-Виеланда 1900 кг,способность ЕР по чстырехбальной оценке 420 оаЫ с максимальной незахватной нагрузкой 90 азы.Готовят прозрачную микрозмульсию 2-3 в масляной фазе в воде, представляющую собой,мас.а) смазочная жидкость, содержащая минерально-маслянуго основу и органический карбонат формулы 1, причем органический карбонат(принимая сумму масляной основы и карбоната за 100) составляет 44 2,0Этот состав соответственно применяют для холодной прокатки металла на прокатном тандем-стане. Смазочная способность этой эмульсии по испьпаг-гию на машине Алмена-Внеланда 2750 кг, а способность ЕР по четырехбальному методу 110 ааЫ с максимальной незахватной нагрузкой 60 ааЫ. Степень чистоты полос после прокатки, всегда превышающая 90 (асом-тест) и углерода после отжига в среднем составила 2,5 мт/м 2.Готовят молочную эмульсию 2-3 в масляной фазе в воде, причем масляная фаза состоит из следующих компонентов,мас.а) смазочная лощкосгь, содержащая минеральномасляную основу и органический карбонат формулы 1, причем органический карбонат(пршгимая сумму масляной основы и карбонатаСостав используют для холодной прокатки стали на четырехскоростных прокатных станах. Смазочная способность этой эмульсии по испытанию на машине Алменда-Виеланда равна 1950 кг, а способность ЕР по четырехбальной оценке-160 ааЫ с максимальной незахватной нагрузкой 75 ааЫ. Степень чистоты полос после прокатки, всегда превышающая 90 (скоч-тест) и порошкообразного углерода была менее, чем 4 мт/м 2.концентрированное масло было подвергнуто термогравиметрическому анализу перед использованием прокатного стана с целью измерения потери веса масла как функции температуры и последующего определения как скорости испарения, так и термической стойкости. Для этого небольшое количество масла,помещенного в платиновую микрокапсулу, соединенную с весами, нагревали с заданной скоростью, затем записывали изменение веса как функцию температуры. В процессе эксперимента первый перепад кривой вес-температура был обсчитан и записан с целью создания кривой, которая представляет скорость испарения веществ.Термограмма для этого масла представлена на фш. 1. График показывает, что тешгература, при которой исчезает все масло (Та) значительно меньше, чем температура отжига стали (455 С по сравнению с общей температурой отжига между 660 и 730 С) и что температура, при которой достигается шксимальная скорость(Тв) исп-партия знатштедьно выше, чем теьпгература пика, достигаемого при прокатка (300 С по сравнеишо с 250-270 С. достигаемыми при холодной прокатке), что свидетельствует о хорошей термической стойкости при рабочих