Эксперт Ойл
Введите название продукта:



Эксперт-ойл / Статьи / Смазочные материалы для прокатки сверхтонких листов, листов легированной стали, алюминия и других материалов.
Главная страницаКарта сайтаe-mail

24.11.2012
Смазочные материалы для прокатки сверхтонких листов, листов легированной стали, алюминия и других материалов.

1. Сверхтонкие листы холодной прокатки

Сверхтонкие листы имеют толщину от 0,15 до 0,35 мм и прокатываются в виде широкой полосы на прокатной линии из пяти или шести высокоскоростных станов с последующей гальванизацией для производства так называемой белой жести.
Прокатку осуществляют с использованием эмульсий, содержащих полуустойчивые жирные компоненты — так называемое непосредственное применение диспергированного насыщенного адсорбционного масла (рис. 1).

Холодная прокатка сверхтонких листов на пятиступенчатом пятивалковом  высокоскоростном стане, так называемое прямое применение.

Перед покрытием оловом остатки смазочного материала должны быть удалены на специальной электролитической установке. В случае непосредственного применения природных жиров, таких как пальмовое масло или животный жир, приготавливают 10 или 20%-ную эмульсию — капли масла размером 50 мкм в абсолютно мягкой воде в больших смесителях. Жир и воду отделяют при возвратном проходе, очищают и используют повторно. Регенерированное масло может использоваться для прокатки до достижения кислотного числа около 20 мг КОН/г. При использовании полуустойчивых эмульсий концентрация жирного компонента находится в пределах от 3 до 6%, вода должна быть абсолютно мягкой (рис. 2). Размер капель в этих эмульсиях составляет 10—50 мкм. Применение таких эмульсий является более экономичным.

Холодная прокатка сверхтонких листов на пятиступенчатом пятивалковом  высокоскоростном стане с использованием полустабильной эмульсии

2. Холодная прокатка листов из высоколегированной стали

Высоколегированную и особенно высококачественную нержавеющую сталь прокатывают на мультивалковых станах. В данном случае предпочтительно использовать смазочные материалы, не смешивающиеся с водой. Хотя высококачественные нержавеющие стали образуют значительно меньшее количество окалины, перед холодной прокаткой их протравливают для уменьшения износа. Аустенитные стали обычно протравливают смесью кислот, не содержащей соляной кислоты, а ферритные стали — соляной кислотой.
   Скорость прокатки зависит от толщины и качества сплава и может достигать до 500 м/мин. В некоторых случаях, например при прокатке высококачественной нержавеющей стали, толщина горячей полосы может уменьшиться на 85% за 11 проходов без промежуточного отжига. Для повышения качества полосы применяют отжиг, протравку и повторную прокатку.
   Правильный выбор смазочных материалов для проката оказывает влияние на качество поверхности полосы. Использование высоковязких смазочных материалов приводит к получению матовых поверхностей даже на полированных и на матовых валках. В случае высококачественных нержавеющих сталей это практически всегда нежелательно, в связи с чем предпочтение отдается минеральным маслам с вязкостью 15—20 мм2/с при 20 °С, имеющим близкие температуры кипения. При использовании масел с меньшей вязкостью могут возникать проблемы, связанные с их интенсивным испарением.
   Поскольку масла для мультипрокатных станов применяются и в подшипниках, используемых в этих валках, присадки должны быть применимы для обоих случаев. В случае прокатки на двадцативалковых высокоскоростных станах норма подачи смазочного материала на валки при температуре 40 °С составляет 600—1000 м3/ч, а на подшипники — 200—250 м3/ч, требуемое давление для смазывания валков составляет 12 атм, а для подшипников — 6 атм. Очистку смазочного материала осуществляют методом флотационной фильтрации, поскольку требуется получение высококачественной поверхности после прокатки. Достигаемая тонкость фильтрации составляет менее 2 мкм, а содержание осадка не превышает 10 мг/л (содержание твердых включений). На рис. 3 приведена схема мультивалкового стенда типа Сендзимир.

Многовалковый прокатный стан – циркуляция масла

3. Прокатка алюминиевых листов

Литые бруски толщиной 200-600 мм подвергают горячей прокатке на объединенных в одну прокатную линию двух- или пятивалковых высокоскоростных станах до толщины 10-20 мм, а после механического удаления оксидной пленки и повторной прокатки толщина соответственно уменьшается до 6-2 мм. Повторная прокатка может осуществляться на двух или четырех высокоскоростных станах. Горячая прокатка производится без эмульсии. Листы или полосы прокатывают холодной прокаткой до толщины от 3,0 до 0,1 мм, а в случае фольги толщиной до 5 мкм используют низковязкие масла, несмешиваемые с водой.

3.1. Горячая прокатка алюминия

Перед прокаткой слиток нагревают до 450—580 °С в зависимости от состава сплава и толщины. При повторной прокатке со скоростью 180-300 м/мин и при более высокой скорости на прокатной линии прокатку осуществляют с использованием стабильной эмульсии, начальная концентрация которой составляет 2-6%, а температура на входе 35—60 °С; температура при последнем проходе находится в пределах от 230 до 280 °С. Основой концентрата является минеральное масло или синтетические углеводороды с полярными добавками (сложные эфиры, жирные кислоты и спирты), при необходимости — с противоизносными присадками. Жирные кислоты образуют алюминиевые мыла, что может привести к пробуксовке валков и вызвать потемнение металла, поэтому они используются в очень небольшом количестве. Для обеспечения должной смазки и высокого качества поверхности металла необходимо образование однородной тонкой пленки из алюминия (покрытие при прокатке) на рабочих валках. При слишком малой толщине покрытия возникают не совсем благоприятные и часто нестабильные условия для трения. С другой стороны, при слишком большой толщине покрытия на валках может происходить сдвиг слоев самого покрытия, что приводит к залипанию проката и повреждению поверхности. Для предотвращения этого в процессе работы необходимо удалять избыток алюминия с помощью цилиндрических щеток. Для получения требуемого профиля горячей полосы необходим тщательный контроль температуры и отсутствие стопорения валков, что и осуществляется точно дозированной подачей эмульсии. Анализ эмульсии и ее очистка выполняются так же, как и в других процессах. Распределение частиц рассматривается как тест на стабильность эмульсии. В случае прокатки алюминия во избежание дефектов поверхности необходимо уделять большое внимание совместимости смазочных материалов и гидравлических жидкостей с используемыми эмульсиями.

3.2. Холодная прокатка алюминия

После мягкого отжига при температуре 370-430 °С окончательную прокатку осуществляют на линиях холодной прокатки широкой полосы со скоростью 2700 м/мин. Толщина листа находится в пределах от 0,1 до 3,0 мм, однако основная масса прокатываемого материала имеет толщину 0,6 мм и достигается за два или семь проходов.
Несмотря на преимущества лучшей теплопередачи, пониженной взрывопожаробезопасности, незначительные расходы на обеспечение безопасности на рабочих местах, применение водосмешиваемых масел для прокатки практически невозможно из-за таких трудноконтролируемых факторов, как образование пятен в результате появления влаги на рулоне проката и водородное охрупчивание рабочих валков. Требования к смазочным материалам для холодной прокатки приведены в табл. 1 в порядке уменьшения их значения.

   Таблица 1 Требования к смазочным материалам для холодной прокатки
      Обеспечение высокого качества поверхности
      Значительное уменьшение толщины проката
      Отсутствие пятен
      Отсутствие смолообразования
      Высокая фильтруемость
      Взрывопожаробезопасность
   При разработке смазочного материала для прокатки полос особое внимание уделяют выбору основы. В частности, для данного назначения хорошо применимы предельные углеводороды с не очень высокой вязкостью, что позволяет избежать получения матовой поверхности. Наилучшими характеристиками базового масля являются температура вспышки выше 85 °С и вязкость от 2 до 4 мм2/с при 20 °С. Наиболее распространенными присадками являются нормальные спирты, кислоты и сложные эфиры с длиной цепи от 10 до 14 атомов углерода как ингибиторы окисления. Уровень активации, как правило, не превышает 5%.
   Выбор базового масла и окончательной композиции проводят на основании испытаний при 300 °С. Необходимо обеспечить дистилляцию масла для очистки, при этом желательно, чтобы присадки, входящие в состав композиции масла, имели близкую с основой температуру кипения и перегонялись вместе с ней. Компоненты с более высокой температурой кипения по сравнению с основой остаются в остатке вместе с абразивом и другими загрязнениями.
   При отсутствии такой системы применяют флоатационные системы фильтрации с использованием кизельгура, в которые при необходимости добавляют отбеливающую землю. Были испытаны и другие методы очистки без фильтрации.
   В принципе масла для прокатки фольги отличаются от масел для прокатки ленты только более низким содержанием присадок и иногда более низкой вязкостью и пониженным содержанием ароматических компонентов, что обеспечивает безвредное применение фольги для пищевых продуктов.
   Прокатка одновременно двух заготовок фольги, расположенных один на другом, позволяет производить фольгу толщиной примерно 5—6 мкм без разрыва исходного материала при прокатке. Для предотвращения слипания образцов друг с другом при сматывании фольги в рулоны применяют также их обработку низко кипящими углеводородными соединениями без ароматических компонентов. После прокатки оба образца фольги разделяют. При такой прокатке одна сторона фольги (обращенная к рабочему валку) получается блестящей, а другая (обращенная к образцу) — матовой.
   Как и в случае горячей прокатки, во избежание образования пятен применяют те же специальные синтетические смазочные материалы и гидравлические жидкости, что и на прокатных станах для холодной прокатки. При холодной прокатке следует учитывать также проблему расширения рабочих площадей из-за паров масла и распыления масла.

4. Прокатка других материалов

   Медь и ее сплавы прокатывают горячей прокаткой с использованием воды, т. е. без использования специальных смазочных материалов, хотя иногда применяют устойчивые эмульсии с небольшим количеством жирных компонентов. Для холодной прокатки обычно используют устойчивые эмульсии, содержащие насыщенное адсорбционное масло и синтетические сложные эфиры. Медь и ее сплавы являются более благородными металлами, чем железо и алюминий, что сказывается на условиях трения. При всех обстоятельствах следует избегать образования пятен (особенно на декоративных поверхностях) от применения эмульсий или их компонентов. Большое внимание уделяют отсутствию серосодержащих соединений. Кроме того, остатки смазочных материалов должны испаряться в среде инертного газа, а после отжига не должно оставаться никаких остатков (температура отжига для меди 310-480 °С, а для латуни 540-650 °С).
   Титан прокатывают в сухом виде горячей прокаткой, а при холодной прокатке используются жирные масла.
   Цинк зачастую подвергают сухой полугорячей прокатке при температуре 200 °С или холодной прокатке с использованием небольшого количества эмульсий или низковязкого масла, содержащего полярные компоненты. При холодной прокатке при нагревании от 120 до 150 °С смазочный материал полностью испаряется, вследствие чего необходимость в очистке отсутствует.
   Олово и свинец обычно подвергают холодной прокатке. При прокатке особых сплавов (припои и подобные материалы) используют специальные низковязкие смазочные материалы.
   Вольфрам и молибден прокатывают при высокой температуре в среде инертного газа во избежание окисления металлов при высокой температуре. Альтернативным методом является покрытие глазурью. Полугорячая и холодная прокатка осуществляются с использованием твердых компонентов или сильно полярных масел с присадками.
   Сплавы никеля и кобальта подвергают сухой прокатке. Холодная прокатка на многовалковых стендах аналогична холодной прокатке стали, что относится и к используемым при этом смазочным материалам.



Роман Маслов.
По материалам зарубежных изданий.

Адрес: г. Москва, дер. Старосырово, Симферопольское шоссе д.20 стр. 1 (Щербинская нефтебаза 11 км. от МКАД)
Телефон: (495)77-11-093, E-mail: info@expert-oil.com