АНТИКОРРОЗИОННАЯ СМАЗКА ДЛЯ ВОЛОЧЕНИЯ ПРОВОЛОКИ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
CORROSION-INHIBITING LUBRICANT FOR WIRE DRAWING AND METHOD FOR ITS PRODUCTION

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к составам и способам получения сухой технологической смазки для холодного волочения проволоки, и может быть использовано в черной металлургии в метизном производстве.
Известна смазка для сухого волочения проволоки, содержащая следующие компоненты, мас.%: стеарат кальция 6-30; талькомагнезит 20-30; известняковая мука 20-30; бифторид калия 3-8; мыльная стружка - остальное (Патент RU 2188226, С10М 125/00, опубл. 2002.08.27).
Недостатком данного состава смазки является то, что область ее применения ограничена волочением проволоки толстых размеров (более 6,0 мм). Т.е. физико-механические свойства смазки, удовлетворяющие условиям волочения указанной, недостаточны для волочения проволоки малых и средних диаметров (0,8-6,0 мм), т.к. не могут обеспечить низкий износ волок и высокое качество поверхности протягиваемого металла.
Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является смазка для обработки металлов давлением, содержащая следующие компоненты, мас.%: аспирационная пыль извести 14-18; аспирационная пыль известняка 2-10; мыло щелочного металла с влажностью 10-20 мас.% остальное (Патент RU 2281972, С10М 169/04, опубл. 2006.08.20).
Недостаток указанной смазки для волочения проволоки - низкая температура плавления, что приводит к невозможности применения высоких скоростей волочения и обжатий, к повышенному износу волок, к выходу волок из строя вследствие разрушения, что делает невозможным их повторное использование, тем самым снижая производительность волочильного оборудования.
Известен способ получения технологической смазки для обработки металлов давлением путем смешения порошков мыла щелочного металла с известью. Полученную смесь подвергают термообработке при 70-90°С и давлении 0,1-0,5 ати в течение 0,5-1,0 ч с последующим нагреванием до 140-160°С в течение 1,5-2 ч (Авторское свидетельство SU №924092, С10М 7/02, 7/10, опубл. 1982 г.).
Недостатком данного способа является получение неоднородной смеси технологической смазки.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ получения смазки для обработки металлов давлением, включающий смешение мыла щелочного металла с известью и термообработку смеси. Известь в виде аспирационной пыли смешивают с аспирационной пылью известняка и мылом щелочного металла с влажностью 10-20 мас.% с одновременной термообработкой смеси при температуре 170-180°С в течение 1,5-2,5 ч (Патент RU 2281972, С10М 169/04, опубл. 2006.08.20).
Недостатком указанного способа является неоднородность полученной готовой смеси, что приводит к низкой стойкости волочильного инструмента и повышенному расходу смазки в процессе волочения проволоки.
Задачей создания изобретения является повышение антикоррозионных и антифрикционных свойств смазки для волочения проволоки, повышение стойкости волочильного инструмента при высоких скоростях и температурах в зоне деформации, снижение расхода смазки при изготовлении проволоки.
Поставленная задача достигается тем, что известная антикоррозионная смазка для волочения проволоки, содержащая аспирационную пыль извести и мыло щелочного металла, согласно изобретению, дополнительно содержит каолин, талькомагнезит и прокатную окалину при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Аспирационная пыль извести
18-22
Каолин
4-6
Талькомагнезит
4-6
Окалина
0,3-0,7
Мыло щелочного металла
Остальное.
Поставленная задача достигается также тем, что в известном способе получения указанной антикоррозионной смазки для волочения проволоки, включающем смешение мыла щелочного металла с аспирационной пылью извести и одновременную термообработку смеси при температуре 170-180°С в течение 1,5-2,5 ч, согласно изобретению, при смешении мыла щелочного металла с аспирационной пылью извести в смесь вводят каолин, талькомагнезит и прокатную окалину, причем перед смешением компонентов прокатную окалину предварительно подвергают термической обработке при температуре 750-800°С и измельчают до фракции не более 400 мкм.
Новый технический результат, достигаемый от реализации разработанного состава технологической смазки для волочения проволоки, полученного предлагаемым способом, заключается в том, что при указанной совокупности компонентов и заявляемой последовательности операций способа получения смазки с заданными технологическими параметрами она имеет высокие антикоррозионные, антифрикционные свойства и обеспечивает стабильность процесса волочения при пониженном ее расходе.
Введение в состав известной смазки дополнительных компонентов - талькомагнезита, каолина и прокатной окалины, предварительно подвергнутой термической обработке при температуре 750-800°С с последующим ее измельчением до фракции 400 мкм и менее, предотвращает прилипание протягиваемого металла к волокам, уменьшает трение, обеспечивая минимальный износ волок и улучшает качество проволоки. Заявляемое соотношение компонентов позволяет в процессе волочения применять высокие частные и общие деформации при высоких скоростях волочения. Пленка высококачественной смазки, покрывающая поверхность волоки, обладает высокими адгезионными свойствами и способна в процессе волочении выдерживать очень большие давления, обеспечивая хорошую и непрерывную "смачиваемость" трущихся поверхностей. Смазка за счет высокой температуры плавления не спекается, не разлагается и не расслаивается в процессе волочения.
Вышеуказанный технический результат обеспечивается тем, что входящий в заявляемый смазочный состав негигроскопичный и нейтральный компонент - каолин в количестве 4-6 мас.% снижает общую щелочность смазки и повышает коррозионную стойкость проволоки, т.к. предотвращает появление коррозии на поверхности проволоки. Коррозионные свойства смазки ухудшаются при содержании каолина менее 4 мас.%, а повышение его содержания в составе более 6 мас.% не оказывает влияния на повышение этих свойств смазки и является нецелесообразным. Введение в состав вещества талькомагнезита в количестве 4-6 мас.% способствует повышению температуры начала размягчения смазки на 10-15°С и улучшает антифрикционные свойства смазки. При содержании талькомагнезита менее 4% не обеспечивается гидродинамический режим волочения проволоки, т.к. в готовой смазке снижается содержание тугоплавких компонентов, а содержание его более 6% в составе нецелесообразно, т.к. антифрикционные свойства смазки остаются на прежнем уровне. Прокатная окалина в количестве 0,3-0,7 мас.% обеспечивает текучесть смазки в очаге деформации при волочении проволоки. При значениях содержания прокатной окалины более 0,7 мас.% затрудняется процесс течения смазки в очаге деформации и возможно налипание ее на поверхность металла, приводящее к ухудшению качества поверхности проволоки. Введение меньшего количества прокатной окалины в состав смазки является нецелесообразным, т.к. исчезает его положительное влияние для создания гидродинамического режима волочения.
В способе получения указанной смазки смешение известных компонентов смеси: мыла щелочного металла и аспирационной пыли извести с предлагаемыми компонентами: каолином, талькомагнезитом и прокатной окалиной и их одновременная термообработка при температуре 170-180°С в течение 1,5-2,5 ч позволяет придать высокую однородность готовой антикоррозионной смазке для волочения проволоки. А предварительная термическая обработка прокатной окалины при температуре 750-800°С увеличивает количество металлического железа и исключает вредное влияние окислов на процессы сварки (например, при использовании сварочной проволоки). Измельченная фракция прокатной окалины с размерами частиц не более 400 мкм улучшает однородность смазки при смешении компонентов. Подготовленная таким образом и введенная в состав смазки прокатная окалина позволяет получить при волочении проволоки равномерное распределение смазки между контактирующими поверхностями - волокой и проволокой.
Заявляемый состав смазки был получен следующим образом.
Антикоррозионная смазка для волочения проволоки была приготовлена в сталепрокатном производстве ОАО "Западно-Сибирский металлургический комбинат" на установке, представляющей собой лопастной смеситель, расположенный под углом к горизонтальной плоскости, с верхней загрузкой компонентов. Прокатную окалину предварительно термически обрабатывали при температуре 750°С и измельчали до фракции не более 400 мкм. Затем в смеситель загружали все компоненты смазочного состава (вариант №3): 69,5 мас.% мыла щелочного металла (например, натриевого с влажностью 15%), 20 мас.% аспирационной пыли извести, 5 мас.% каолина, 5 мас.% талькомагнезита и 0,5 мас.% прокатной окалины. Далее производили смешение компонентов в лопастном смесителе с одновременной термообработкой при 175°С в течение 2,0 ч. Затем готовую смазку выгружали из смесителя в металлический короб. Приготовленная таким образом смазка представляла собой сухой чешуйчатый порошок серо-желтого цвета.
Полученная технологическая смазка была испытана при производстве низкоуглеродистой проволоки диаметром 5,0 мм из стали марки Св-08А (с последующим изготовлением из нее электродных стержней) и низколегированной проволоки диаметром 1,2 мм из стали марки Св-08Г2С из механически очищенной катанки на волочильных станах фирмы SKET.
В процессе волочения при высокой скорости и температуре деформации под высоким давлением смазка вводилась между волокой и протягиваемой проволокой, образуя пластичную пленку на поверхности и создавая условия гидродинамического режима трения, увеличивала контактную поверхность проволоки и волочильного инструмента. Большая контактная поверхность способствовала уменьшению давлений на волоку и распределяла износ на большую поверхность инструмента, увеличивая этим стойкость последнего. Готовая (протянутая) проволока имела матовый цвет с тонкой равномерной пленкой смазки на металлической поверхности.
Сравнительные результаты испытаний предлагаемой смазки с различным количественным содержанием компонентов смеси приведены в таблице, где отражены достигнутые показатели эффективности испытанных вариантов смазки.
Антикоррозионные свойства технологической смазки оценивали ускоренным способом в солевой камере по коррозионной стойкости образцов проволоки с остаточной смазкой до появления первых очагов коррозии.
Антифрикционные свойства технологической смазки оценивали по эксплуатационной стойкости волочильного инструмента.
Сварочно-технологические свойства проволоки диаметром 1,2 мм из стали марки Св-08Г2С и электродов марок МР-3 и УОНИ 13/55 (со стержнями из стали диаметром 5,0 мм из стали марок Св-08А) оценивались в соответствии с требованиями РД 03-613-03 Национальной Ассоциации Контроля и Сварки.
Из данных таблицы видно, что использование предлагаемого состава смазки и способа ее получения увеличило коррозионную стойкость проволоки от 9 до 12 суток. Эксплуатационная стойкость волочильного инструмента составила от 0,076 до 0,086 кг твердого сплава на одну тонну проволоки, а расход смазки - 1,03-1,05 кг на тонну проволоки.
Предлагаемый состав антикоррозионной смазки для волочения проволоки и способ ее получения промышленно применим при изготовлении проволоки на станах холодного волочения в цехе производства проволоки и метизов сталепрокатного производства ОАО «ЗСМК» и на других предприятиях, выпускающих аналогичную продукцию.
Таблица
Антикоррозионная смазка для волочения проволоки и результаты эффективности испытаний
№ вари анта
Компоненты состава смазки, мас.%
Показатели
Аспирационная пыль извести
Талькомагнезит
Каолин
Окалина
Мыло щелочного металла
Коррозионная стойкость проволоки, сутки
Экспл. стойкость волок, кг твердого сплава на тонну проволоки
Расход смазки, кг/т
Сварочно-технологические свойства
1
16
3
3
0,1
остальное
6
0,104
1,25
Снижение уровня сварочно-технологических свойств
2
18
4
4
0,3
-//-
10
0,080
1,05
Улучшение отделимости шлака при сварке электродами, повышение стабильности дуги при сварке проволоки
3
20
5
5
0,5
-//-
12
0,064
1,03
4
22
6
6
0,7
-//-
9
0,076
1,03
5
23
7
7
0,8
-//-
5
0,091
1,40
Снижение уровня сварочно-технологических свойств, повышенное разбрызгивание металла при сварке