способ холодной прокатки металла

Формула изобретения

1. Способ холодной прокатки металла, включающий нанесение на подкат промасливателя, содержащего минеральное масло, антифрикционную присадку и эмульгатор, деформацию металла между валками с подачей на валки водомасляной эмульсии, масляная составляющая которой содержит минеральное масло, антифрикционную присадку и эмульгатор, отличающийся тем, что в качестве антифрикционной присадки промасливателя используют синтетические жирные кислоты фракции не ниже C₁₇ в количестве не менее 0,5 мас.%, а в качестве антифрикционной присадки масляной составляющей эмульсии используют синтетические жирные кислоты фракции C₁₀ - C₁₆ в количестве не менее 1 мас.%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в составе промасливателя используют минеральное масло с вязкостью, не менее чем в 1,2 раза превышающей вязкость минерального масла, входящего в состав масляной составляющей эмульсии.

3. Способ по любому из п. 1 или 2, отличающийся тем, что количество эмульгатора в промасливателе поддерживают на уровне в 1,3 - 15 раз ниже количества эмульгатора в масляной составляющей эмульсии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке металлов давлением, а именно к холодной прокатке металла на многоклетьевых станах.

Из предшествующего уровня техники известен способ холодной прокатки металла, включающий предварительное промасливание полос перед прокаткой, деформацию между валками и охлаждение валков водой (авт. св. СССР 304022, кл. В 21 В 45/02, 1969).

Однако этот способ прокатки характеризуется низкой производительностью и низким качеством поверхности проката (не обеспечивается необходимая чистота поверхности проката).

За прототип предложенного изобретения выбран способ холодной прокатки металла, включающий нанесение на подкат промасливателя, содержащего минеральное масло, антифрикционную присадку и эмульгатор, деформацию металла между валками с подачей на валки водомасляной эмульсии, масляная составляющая которой содержит минеральное масло, антифрикционную присадку и эмульгатор (справочник Грудева А.П. и др., Трение и смазка при обработке металлов давлением. - М.: Металлургия, 1982, с. 143, 168-171).

Однако способ по прототипу характеризуется сравнительно низкой производительностью процесса прокатки и не позволяет снизить загрязненность поверхности проката.

Задачей изобретения является снижение загрязненности поверхности проката и увеличение производительности процесса прокатки.

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве антифрикционной присадки промасливателя используют синтетические жирные кислоты (СЖК) фракции не ниже С₁₇ в количестве не менее 0,5 мас.%, а в качестве антифрикционной присадки масляной составляющей эмульсии используют СЖК фракции С₁₀ - С₁₆ в количестве не менее 1 мас.%. Кроме того, в составе промасливателя используют минеральное масло с вязкостью, не менее чем в 1,2 раза превышающей вязкость минерального масла, входящего в состав масляной составляющей эмульсии, а концентрацию эмульгатора в промасливателе поддерживают на уровне в 1,3-15 раз ниже концентрации эмульгатора в масляной составляющей эмульсии.

Применение в промасливателе в качестве антифрикционной присадки СЖК фракции С₁₇ и выше обеспечивает высокие смазочные свойства промасливателя в процессе деформации металла между валками. В результате уменьшается количество продуктов износа и разложения промасливателя, выносимых на поверхности металла из очага деформации.

Применение в масляной составляющей эмульсии в качестве антифрикционной присадки СЖК фракции С₁₀ - С₁₆ обеспечивает достаточно высокие смазочные свойства.

Наличие СЖК фракции ниже С₁₀ снижает смазочные свойства эмульсии, что проявляется в увеличении выхода продуктов износа из очага деформации и загрязненности поверхности проката. Наличие СЖК фракции выше С₁₆ приводит к снижению стабильности эмульсии и выделению масляной составляющей из эмульсии на поверхности проката в виде масляных пятен.

Повышенная вязкость минерального масла в промасливателе способствует его лучшей адгезии и равномерному распределению на поверхности подката. В результате увеличивается толщина смазочной пленки, что приводит к снижению энергозатрат на деформацию металла и соответствующему увеличению произвольности процесса прокатки. Загрязнения на поверхности готового проката также распределяются равномерно, что улучшает его внешний вид и снижает количество дефектов "пятна от эмульсии". Необходимое количество эмульгатора в эмульсии должно обеспечивать ее стабильность. Снижение концентрации эмульгатора в промасливателе необходимо для прекращения его смыва с поверхности металла эмульсией по мере прохождения между валками. Промасливатель должен оставаться на поверхности металла до последнего прохода между валками и обеспечивать эффективную смазку в очаге деформации, чем обеспечивается снижение энергозатрат на прокатку металла. Необходимое количество эмульгатора должно обеспечивать смыв продуктов износа и разложения промасливателя с поверхности проката.

Предложенный способ осуществляли следующим образом.

На подкат толщиной 3-6 мм из стали 08 КП через форсунки наносили промасливатель, содержащий индустриальное масло с кинематической вязкостью при 50^oC 46-63 мм²/с (ГОСТ 20799-75). СЖК фракций С₁₀ - С₁₆, C₁₇ - C₂₀(ГОСТ 23239-89) количестве 0,45-7 мас.%, эмульгатор - стеарокс-6 (ГОСТ 8980-75) в количестве 0,33-4,25 мас.%. Расход промасливателя составил 70 г/тн проката.

Полосу прокатывали на четырехклетьевом непрерывном стане 2500 до толщины 1-2 мм. На валки подавали 0,3 - 2,5%-ную эмульсию в количестве 900 м³/ч с масляной составляющей, содержащей индустриальное масло с кинематической вязкостью при 50^oС 40-42 мм²/с (ГОСТ 20799-75), СЖК фракций С₉ - C₁₀, C₁₀ - С₁₆, СТ 20 (ГОСТ 23239-89) в количестве 0,9-10 мас.%, эмульгатор - стеарокс-6 (ГОСТ 8980-75) в количестве 5,0-5,3 мас.%. Изучали влияние состава промасливателя и масляной составляющей эмульсии, качество поверхности проката и производительность процесса прокатки. Качество поверхности оценивали по загрязненности и количеству проката, отсортированного из первой группы отделки поверхности проката во вторую группу по дефекту "пятна от эмульсии". Увеличение производительности процесса прокатки оценивали по увеличению скорости прокатки в последней клети.

В табл. 1 приведены результаты промышленных испытаний описываемого способа холодной прокатки металла при разных количествах и разных фракциях СЖК в составе промасливателя и масляной составляющей эмульсии. При количестве СЖК фракции С₁₇ - С₂₀ в промасливателе и фракции С₁₀ - С₁₆ в масляной составляющей эмульсии выше заданных нижних пределов (опыты 1, 2) загрязненность поверхности проката составила 450, 460 мг/м², а отсортировка проката из первой группы отделки поверхности во вторую группу по дефекту "пятна от эмульсии" - 6,6, 5,9%. У прототипа эти параметры составили соответственно 1599 мг/м² и 16,4% (см. опыт 16). Положительный эффект достигался. При любых больших количествах СЖК в данных составах положительный эффект также достигался. Увеличение количества СЖК в промасливателе и масляной составляющей эмульсии выше 15 мас.% нецелесообразно из экономических соображений.

Также достигался положительный эффект при поддерживании количества СЖК на нижних допустимых пределах (см. опыты 3, 4, 5). Когда количество СЖК заданных фракций находилось на уровне нижних запредельных значений, положительный эффект не достигался (см. опыты 6, 7, 8). Положительный эффект не достигался при наличии в составах промасливателя и масляной составляющей эмульсии других фракций СЖК, отличающихся от заданных (см. опыты 9-15).

В табл. 2 приведены результаты промышленных испытаний описываемого способа холодной прокатки металла при разной вязкости минеральных масел в составе промасливателя и масляной составляющей эмульсии. Количество СЖК фракции С₁₇ - С₂₀ в промасливателе и фракции С₁₀ - С₁₆ в масляной составляющей эмульсии составляло соответственно 3 и 5 мас.%. Вязкость минерального масла в масляной составляющей эмульсии составляла 40-42 мм²/с.

При вязкости минерального масла в промасливателе выше заданного нижнего предела (см. опыты 1, 2) скорость прокатки составила 15 м/с и 16,1 м/с, а отсортировка проката из первой группы отделки поверхности во вторую группу по дефекту "пятна от эмульсии" 4,7 и 4,3%. У прототипа эти параметры составили соответственно 12 м/с и 6,9% (см. опыт 5). Положительный эффект достигался. Также достигался положительный эффект при поддерживании вязкости минерального масла в промасливателе на нижнем допустимом пределе (см. опыт 3). Когда вязкость минерального масла в промасливателе находилась на уровне нижнего запредельного значения, положительный эффект не достигался (см. опыт 4).

В табл. 3 приведены результаты промышленных испытаний описываемого способа холодной прокатки металла при разном количестве эмульгатора в составе промасливателя и масляной составляющей эмульсии. Количество СЖК фракции С₁₇ - С₂₀ в промасливателе и фракции С₁₀ - С₁₆ в масляной составляющей эмульсии составляло соответственно 3 и 5 мас.%. Вязкость минерального масла в масляной составляющей эмульсии и промасливателе составляла соответственно 40 и 60 мм²/с. Количество эмульгатора в масляной составляющей эмульсии составляло 5,0-5,3 мас.% (оптимальное количество, необходимое для получения стабильной эмульсии при минимальных затратах). При количестве эмульгатора в промасливателе в заданных пределах (опыт 1) скорость прокатки составила 16,3 м/с, а отсортировка проката из первой группы отделки поверхности во вторую группу по дефекту "пятна от эмульсии" 3,6. У прототипа эти параметры составили соответственно 14,9 м/с и 5,2% (опыт 6). Положительный эффект достигался. Также достигался положительный эффект при поддерживании количества эмульгатора в промасливателе на нижнем и верхнем допустимых пределах (см. опыты 2, 3). Когда количество эмульгатора в промасливателе находилось на уровне нижнего и верхнего запредельных значений, положительный эффект не достигался (опыты 4, 5).

Пример 1 (опыт 1, табл. 1). На подкат толщиной 3 мм из стали 08 КП через форсунки наносили промасливатель, содержащий индустриальное масло с кинематической вязкостью при 50^oС 40 мм²/с, СЖК фракций С₁₇ - С₂₀ в количестве 3,0 мас. %, эмульгатор - стеарокс-6 в количестве 5 мас.%. Расход промасливателя составил 720 г/тн проката. Полосу прокатывали на четырехклетьевом непрерывном стане 2500 до толщины 1 мм. На валки подавали 1%-ную эмульсию в количестве 900 м³/ч с масляной составляющей, содержащей индустриальное масло с кинематической вязкостью при 50^oС 40 мм²/с, СЖК фракций С₁₀ - С₁₆ в количестве 5 мас.%, эмульгатор - стеарокс-6 в количестве 5 мас.%. Загрязненность поверхности проката составила 450 мг/м², а отсортировка проката из первой группы отделки поверхности во вторую группу по дефекту "пятна от эмульсии" 6,6%. У прототипа эти параметры составили соответственно 1599 мг/м² и 16,4% (см. опыт 16, табл. 1). Положительный эффект достигался.

Пример 2 (опыт 5, табл. 1). На подкат толщиной 3 мм из стали 08 КП через форсунки наносили промасливатель, содержащий индустриальное масло с кинематической вязкостью при 50^oС 45 мм²/с, СЖК фракций С₁₇ - С₂₀ в количестве 0,5 мас. %, эмульгатор - стеарокс-6 в количестве 5 мас.%. Расход промасливателя составил 610 г/тн проката. Полосу прокатывали на четырехклетьевом непрерывном стане 2500 до толщины 1 мм. На валки подавали 0,3%-ную эмульсию в количестве 910 м³/ч с масляной составляющей, содержащей индустриальное масло с кинематической вязкостью при 50^oС 45 мм²/с, СЖК фракций С₁₀ - С₁₆ в количестве 1 мас.%, эмульгатор - стеарокс-6 в количестве 5 мас.%. Загрязненность поверхности проката составила 597 мг/м², а отсортировка проката из первой группы отделки поверхности во вторую группу по дефекту "пятна от эмульсии" 6,3%. Положительный эффект достигался.

Пример 3 (опыт 8, табл. 1). На подкат толщиной 3 мм из стали 08 КП через форсунки наносили промасливатель, содержащий индустриальное масло с кинематической вязкостью при 50^oС 45 мм²/с, СЖК фракций С₁₇ - С₂₀ в количестве 0,47 мас. %, эмульгатор - стеарокс-6 в количестве 5 мас.%. Расход промасливателя составил 700 г/тн проката. Полосу прокатывали на четырехклетьевом непрерывном стане 2500 до толщины 1 мм. На валки подавали 1%-ную эмульсию в количестве 900 м³/ч с масляной составляющей, содержащей индустриальное масло с кинематической вязкостью при 50^oС 45 мм²/с, СЖК фракций С₁₀ - С₁₆ в количестве 0,96 мас.%, эмульгатор - стеарокс-6 в количестве 5 мас.%. Загрязненность поверхности проката составила 1495 мг/м², а отсортировка проката из первой группы отделки поверхности во вторую группу по дефекту "пятна от эмульсии" 19,9%. Положительный эффект не достигался (количество СЖК заданных фракций находилось на уровне нижних запредельных значений).

Пример 4 (опыт 3, табл. 2). На подкат толщиной 6 мм из стали 08 КП через форсунки наносили промасливатель, содержащий индустриальное масло с кинематической вязкостью при 50^oС 60 мм²/с, СЖК фракций С₁₇ - С₂₀ в количестве 3 мас. %, эмульгатор - стеарокс-6 в количестве 5 мас.%. Расход промасливателя составил 720 г/тн проката. Полосу прокатывали на четырехклетьевом непрерывном стане 2500 до толщины 2 мм. На валки подавали 2%-ную эмульсию в количестве 940 м³/ч с масляной составляющей, содержащей индустриальное масло с кинематической вязкостью при 50^oС 40 мм²/с, СЖК фракций С₁₀ - С₁₆ в количестве 5 мас.%, эмульгатор - стеарокс-6 в количестве 5 мас.%. Скорость прокатки в последней клети составила 14,5 м/с, а отсортировка проката из первой группы отделки поверхности во вторую группу по дефекту "пятна от эмульсии" 5,1%. У прототипа эти параметры составили соответственно 12 м/с и 6,9% (опыт 5, табл. 2). Положительный эффект достигался.

Пример 5 (опыт 2, табл. 3). На подкат толщиной 3 мм из стали 08 КП через форсунки наносили промасливатель, содержащий индустриальное масло с кинематической вязкостью при 50^oС 49,2 мм²/с, СЖК фракций С₁₇ - С₂₀ в количестве 3 мас. %, эмульгатор - стеарокс-6 в количестве 0,33 мас.%. Расход промасливателя составил 700 г/тн проката. Полосу прокатывали на четырехклетьевом непрерывном стане 2500 до толщины 1 мм. На валки подавали 0,5%-ную эмульсию в количестве 920 м³/ч с масляной составляющей, содержащей индустриальное масло с кинематической вязкостью при 50^oС 41 мм²/с, СЖК фракций С₁₀ - С₁₆ в количестве 5 мас.%, эмульгатор - стеарокс-6 в количестве 5,0 мас.%. Скорость прокатки в последней клети составила 15,9 м/с, а отсортировка проката из первой группы отделки поверхности во вторую группу по дефекту "пятна от эмульсии" 3,1%. У прототипа эти параметры составили соответственно 14,9 м/с и 5,2% (см. опыт 6, табл. 3). Положительный эффект достигался.

Пример 6 (опыт 3, табл. 3). На подкат толщиной 6 мм из стали 08 КП через форсунки наносили промасливатель, содержащий индустриальное масло с кинематической вязкостью при 50^oС 60 мм²/с, СЖК фракций С₁₇ - С₂₀ в количестве 3 мас. %, эмульгатор - стеарокс-6 в количестве 0,33 мас.%. Расход промасливателя составил 700 г/тн проката. Полосу прокатывали на четырехклетьевом непрерывном стане 2500 до толщины 1 мм. На валки подавали 0,5%-ную эмульсию в количестве 920 м³/ч с масляной составляющей, содержащей индустриальное масло с кинематической вязкостью при 50^oС 40 мм²/с, СЖК фракций С₁₀ - С₁₆ в количестве 5 мас.%, эмульгатор - стеарокс-6 в количестве 5,0 мас.%. Скорость прокатки в последней клети составила 15,9 м/с, а отсортировка проката из первой группы отделки поверхности во вторую группу по дефекту "пятна от эмульсии" - 3,1%. У прототипа эти параметры составили соответственно 14,9 м/с и 5,2% (см. опыт 6, табл. 3). Положительный эффект достигался.

Таким образом, применение предложенного способа позволяет, по сравнению с известными, существенно уменьшить загрязненность поверхности проката и увеличить производительность процесса прокатки.