CC BY
14
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ 2003 р. Вип. № 13
УДК 621.771.223
Капланов В.И1., Лепорская Н.В.2, Радушева Л.Н.3, Куркчи В.Н4.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДНЫХ ЭМУЛЬСИЙ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СМАЗОК ПРИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКЕ ТОНКИХ ПОЛОС
Экспериментальным путём исследована эффективность водных эмульсий различных технологических смазок при холодной прокатке тонких полос низкоуглеродистой стали.
Одной из актуальных проблем современного прокатного производства является коренное улучшение качества проката, освоение выпуска новых специальных и экономичных профилей, тонких и тончайших листов и лент. В решении этих и других вопросов, особенно связанных с улучшением качества, важнейшая роль принадлежит технологическим смазкам, которые должны в полной мере удовлетворять основным требованиям современного производства.
Тенденции развития производства технологических смазочных средств во второй половине прошлого века отличалась интенсивным применением синтетических веществ, жирозаменителей вместо материалов растительного и животного происхождения /1-3/. Тридцатилетний опыт сотрудничества кафедры обработки металлов давлением ПГТУ с российскими Шебекин-ским и Волгодонским химзаводами в области разработки новых технологических смазок на основе синтетических жирных кислот /СЖК/ и их производных позволил получить новые эффективные смазочные средства, защищенные авторскими свидетельствами СССР, патентами России, Болгарии, Чехословакии и Германии.
В Украине, в связи с дефицитом нефтепродуктов, для производства технологических смазок могут быть в большей степени использованы натуральные продукты, содержащие поверхностно-активные вещества (ПАВ) - растительные масла, побочные продукты их переработки и отходы.
Поэтому данная статья посвящается определению сравнительной эффективности новых технологических смазок в виде водных эмульсий, созданных на основе растительных материалов, при холодной прокатке тонких стальных полос.
При экспериментальной прокатке применяли специальные полосы, которые предварительно очищали от загрязнения промывкой в керосине или бензине и после сухой протирки обезжиривали бензолом или ацетоном. Подготовленные стальные образцы из низкоуглеродистой стали 08 кп начальными размерами 1x50x1000 мм собирали в отдельные партии. Для получения надёжных и достоверных опытных данных при прокатке с каждой эмульсией использовали тройное количество образцов.
Испытуемые водные эмульсии наносили на прокатываемые полосы и валки перед каждым пропуском. Для всех опытных партий образцов и смазок в каждом эксперименте устанавливали идентичный режим деформации.
Эксперименты осуществляли на двухвалковом стане 100 в стальных валках 6-го класса чистоты поверхности по ГОСТ 2789-73 за один проход при постоянной установке нажимных винтов.
Двухвалковый стан 100, установленный в прокатной лаборатории Мариупольского механико-металлургического техникума Приазовского государственного технического университета имеет следующую техническую характеристику:
диаметр валков - 100 мм;
длина бочки валков - 150 мм;
1 ПГТУ, д-р техн. наук, проф.
2 ПГТУ, ст.научн.сотр.
3 ПГТУ, ст.научн.сотр.
4 ПГТУ, ст. препод.
мощность двигателя - 2,2 кВт
число оборотов двигателя - 1500 об/мин.
передаточное число червячного редуктора - 50 максимальный раствор валков - 25 мм:
скорость прокатки - 0,16 м/с;
число оборотов валков - 30 об/мин.;
В опытах определяли коэффициент вытяжки полос и опережение методом керновых отпечатков. Опытные данные обрабатывали по разработанной на кафедре ОМД программе "Дельта Эмпирио".
В опытах использовали эмульсии 2,5 % -ной, 5 % -ной и 10 %-ной концентрации выбранных технологических смазочных средств.
Смазки АО "Азмол", г. Бердянск :
- ОМ, применяемая при холодной прокатке в производственных условиях;
- ЖКС-40 по пат. 22475 /Украина/ и ЖКС--5 0/опытная/, обладающая высокими антикоррозионными свойствами;
- Аквазмол /опытная/, Аквэмус-2М и Эдаксом по пат. 18149 /Украина/ - техноло-
гические смазочные средства общего назначения;
- ТС-1 и ТС-10 - опытные составы.
Смазки ПГТУ, г. Мариуполь:
- Легвин по а. с. 1766953 /СССР/;
- Эталол по а. с. 1783830 /СССР/;
- Акваполес по пат. 10377 /Украина/;
- Таллорап и Сокориан - опытные составы новых смазок, разработанные программно-системным методом.
Для сравнения использовали смазку Универсал -ITC, предложенную меткомбинатом им.
Ильича.
При комплексной оценке эффективности смазок при холодной прокатке по целому ряду параметров можно систематизировать полученные данные и условно представить испытанные смазки в виде двух групп, расположив их по мере улучшения смазочных свойств. Первая группа : ЖКС-40, ЖКС-50, Легвин, Аквазмол, Эдаксом, Акваполес. Вторая группа: Эталол, Сокориан, Аквэмус-2М и Таллорап.
Это подтверждается анализом опытного использования смазок по трём основным параметрам холодной прокатки:
- коэффициенту контактного трения;
- давлению металла на валки (контактным нормальным напряжениям в очаге деформации);
- коэффициенту напряжённого состояния.
Традиционно эффективность смазочных средств оценивают по коэффициенту трения. Большое значение в современной теории прокатки имеет этот показатель, представляющий собой усредненный удельный показатель - сопротивления перемещению частиц металла по контактной поверхности с валками. Знание коэффициента трения позволяет рассчитать все основные параметры прокатки для конкретных условий деформации. На рис. представлены результаты влияния опытных водных эмульсий трёх концентраций: 2,5; 5,0 и 10 %-ной. В зависимости от вида смазки и концентрации эмульсии получены различные значения коэффициентов трения.
По опытным данным можно оценить влияние качества или вида смазки, концентрации эмульсии.
Наибольшие значения коэффициентов трения получены при прокатке стальных полос с 2,5 %-ной концентрацией таких смазок: ОМ, ТС-1 и ТС-10. Опытный коэффициент в этом случае составил от 0,149 до 0,173. Прокатка с этой же группой смазок - водных эмульсий 5 %-ной концентрации показала несколько лучшие значения коэффициента трения примерно в пределах от 0,139 до 0,160, что также указывают на низкие антифрикционные свойства испытанных эмульсий. Увеличение концентрации эмульсии приводит также к снижению коэффициента трения, то есть к улучшению смазочных свойств.
0,18
0,17 0,16 ■ 0.15 о. 0,14
■в-
«
о
0,12 0,11 0,1 0,09 0,08
м
Л У-
•г ^
п? #
л
/ #
/
/
о
£
£ ж
Смазка
Рис. - Зависимость коэффициента трения от вида водных эмульсий
И 2,5 % ; П 5% ; Пю% -ной концентрации при холодной прокатке тонких полос
Лучшими смазками в опытной прокатке оказались Аквэмус- 2М и Таллорап. В этом случае получены наименьшие коэффициенты трения. Для этих эмульсий с учётом трёх концентраций общий коэффициент трения изменяется в пределах 0,083 - 0,108. Большая группа остальных смазок по своей эффективности занимает промежуточное положение.
Закономерности изменения давления металла на валки и коэффициента напряжённого состояния по влиянию технологических смазок практически такие же, как и по коэффициенту трения.
Выводы
1. Проведено экспериментальное исследование водных эмульсий различных технологических смазок при холодной прокатке стальных полос за один пропуск на лабораторном стане 100 механико-металлургического техникума ПГТУ.
2. Установлены достаточно высокие антифрикционные свойства новых смазок, содержащих основные компоненты растительного и синтетического происхождения.
3. Рекомендуется провести опытно-промышленное исследование водных эмульсий различной концентрации эффективных смазок в производственных условиях на непрерывном 4-клетьевом стане 1700 ОАО «ММК имени Ильича» при холодной прокатке полос из низкоуглеродистой стали.
Перечень ссылок
1. Калланое В.И. Тонколистовая высокоскоростная прокатка металлов с экономичными технологическими смазками: Учеб.пособие /В.И. Катаное,- Киев: УМК ВО, 1990. - 76 с.
2. Калланое В.И. Высокоскоростная холодная прокатка тонких полос. / В.И. Калланое -,. - Киев : Вища школа, 1993. - 254 с.
4. Грубее А.П. Трение и смазки при обработке металлов давлением: Справ. /А.П. Грубее, К).В. Зилберг, В.Т. Тили к . М.: Металлургия, 1982.-310с.
Статья поступила 17.03.2003
