УДК 621.771.016.3:621.892
ИСПЫТАНИЯ ЭМУЛЬСОЛОВ ФИРМЫ HENKEL НА НЕПРЕРЫВНОМ ПЯТИКЛЕТЕВОМ СТАНЕ 2030 БЕСКОНЕЧНОЙ ПРОКАТКИ
© Долматов Александр Петрович, канд. техн. наук, e-mail: dolmatov_ap@nlmk.ru; Морозов Александр Владимирович, e-mail: morozov_av@nlmk.ru; Усачев Максим Александрович, e-mail: usachev_ma@nlmk.ru; Шипилов Виктор Дмитриевич, e-mail: shipilov_vd@nlmk.ru; Челядинов Александр Александрович, e-mail: chelyadinov_aa@nlmk.ru ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат». Россия, г. Липецк Статья поступила 15.08.2014 г.
Изложены результаты проведенных в 2001-2014 гг. промышленных испытаний трех новых эмульсолов: Gerolub 3022, Gerolub CTS 87-1 (три модификации) и Gerolub 6528. По результатам промышленных испытаний лучшими по комплексу показателей признаны эмульсол Gerolub CTS 87-1 со средним индексом стабильности ESI = 0,67 и Gerolub 6528. Их применение позволяет повысить скорость прокатки металла при сохранении высокого качества поверхности проката и снижении энергосиловых параметров процесса прокатки по сравнению с условиями прокатки с использованием ранее применявшихся эмульсолов Quakerol 683 и Quakerol NLM 4.0. На стане 2030 использовались Gerolub CTS 87-1 - с января 2006 г. по январь 2012 г., а Gerolub 6528 - с октября 2013 г. по настоящее время.
Ключевые слова: эмульсол; непрерывный стан холодной прокатки; число омыления; индекс стабильности эмульсии; усилие прокатки; момент прокатки; коэффициент трения; средний удельный расход эмульсола.
¿/лет
традиции и инноваций
Пятиклетевой стан 2030 бесконечной прокатки был сдан в эксплуатацию в 1980 г. По составу оборудования и заложенным в него на тот период техническим решениям он был одним из самых современных станов в мире и воплощал лучшие достижения в области прокатного машиностроения. До настоящего времени было выполнено две модернизации стана (1996-1997 гг. и 2004-2005 гг.), что позволило сохранить позиции одного из самых высокопроизводительных станов холодной прокатки России. Стан входит в пятерку самых высокопроизводительных станов холодной прокатки Европы, производящих качественный автолист.
В течение всего периода работы на стане 2030 проводился постоянный поиск наиболее эффективных прокатных масел (эмульсолов) [1]. С 1998 г. по 2006 г. на стане применяли преимущественно масла фирмы Quaker СЬеш1еа1 (США): Quakerol 671 и Quakerol 683. С 2001 г. начата работа с фирмой Henkel (Германия). Результаты испытаний, выполненные в 2001-2014 гг,. приведены далее.
Промышленное испытание эмульсола Gerolub 3022 фирмы Henkel на стане 2030 было проведено в марте-апреле 2001 г. Усредненные результаты его входного контроля и других испытанных
позже эмульсолов, параметры рабочей эмульсии и результаты лабораторных тестов приведены в табл. 1. По комплексу физико-химических свойств эмульсол Сего1иЬ 3022 находился на уровне применявшегося в тот период эмульсола Quakero1 671.
В начале испытаний чистота поверхности холоднокатаных полос, полученных с применением эмульсии Сего1иЬ 3022, была такой же, как и при использовании эмульсии Quakero1 671 — загрязнение поверхности проката составляло 226-377 мг/м2 и 298-387 мг/м2 соответственно. Однако процесс испытаний совпал с возникновением утечек посторонних масел из систем гидравлики и ПЖТ стана. Уровень посторонних масел в масляной фазе эмульсии за первые 13 сут. возрос до 20%, с 14-х по 18-е сут. - до 26-28%; снизились моющая, смазочная способность эмульсии и рабочая скорость прокатки, особенно при прокатке металла толщиной 0,500,70 мм.
Расчеты коэффициента трения по методике, приведенной в работах [1, 3], показали, что при прокатке полос толщиной 0,50-0,70 мм из стали 08Ю и 08пс с применением эмульсии Сего1иЬ 3022 в клетях 1-111 стана отмечен высокий уровень трения среди испытанных с
Таблица 1. Характеристики эмульсолов
Показатель Quakerol 683 Gerolub 3022 Gerolub CTS 87-1 Gerolub 6528 Quakerol NLM 4.0
ESI= 0,72 ESI = 0,62 ESI = 0,67
I. Концентрат
Вязкость кинематическая при 40 °С, мм2/с 57 40 32 46 39 47 49
Температура вспышки, °С 220 211 212 213 212 213 208
Кислотное число, мг КОН/г 7,5 5,0 5,3 5,7 6,4 5,5 7,8
Число омыления, мг КОН/г 155 136 177 174 177 177 170
Плотность при 20 °С, г/дм3 920 917 920 924 920 928 920
II. 5%-ная эмульсия, приготовленная по ГОСТ6243-75, п. 2.1.2.2
рН 7,1 6,8 5,8 5,6 5,1 5,0 5,2
Коэффициент стабильности 0,65 0,88 0,72 0,62 0,67 0,70 0,66
Пенообразующая способность 1,2 1,2 1,2 1,2 1,1 1,2 1,2
III. Результаты лабораторных испытаний 5%-ной эмульсии
Максимальная нагрузка при FALEX-тесте, lbs 2275 3500 3630 3751 3750 3850 3000
Максимальная нагрузка при SRV-тесте, Н 1050 500 1000 1000 1400 1600 Н.д.
Среднеарифметический размер капли масла в эмульсии, мкм 2,86 2,0 2,24 2,98 2,47 2,17 2,03
Остаток при термогравиаметрических испытаниях, % < 0,06 < 0,03 < 0,07 < 0,07 < 0,07 < 0,07 < 0,06
Коэффициент трения при максимальной нагрузке (SRV-тест) 0,12 Н.д. 0,095 0,09 0,088 0,079 0,09
0,06 0,04 0,02 0
□ Gerolub 3022
□ Gerolub GTS 87-1 (ESI=0,72)
□ Gerolub GTS 87-1 (ESI=0,62)
□ Gerolub GTS 87-1 (ESI=0,67)
□ Quakerol 683
□ Gerolub 6528
0,064
I клеть
II клеть
III клеть
Рис. 1. Коэффициенты трения при прокатке на непрерывном пятиклетевом стане 2030 с применением различных эмульсолов (рабочие валки клетей 1-1У шлифованые,
Еа < 0,63 мкм)
2001 г. эмульсолов. Это однозначно указывало на недостаточность его смазывающих свойств (рис. 1).
За период проведения испытаний на стане было израсходовано 40,8 т эмульсола, остальной эмульсол был успешно использован на непрерывном четырехклетевом стане 1400. Расход эмуль-сола на подпитку эмульсии составил 0,40 кг/т. К достоинству этого эмуль-сола следует отнести его более низкую стоимость в сравнении с эмульсолом Quakerol 671.
Критически оценив свой опыт, фирма Henkel продолжала совершенствовать масла, применяемые в прокатном производстве, и после экспериментальных разработок появилась серия масел Gerolub 5000, а затем и Gerolub 6000, используе-
0,035 0,0340 03 0,032 - , 0,027_0,029
IV клеть
мая по настоящее время на самых современных станах.
Изменение конъюнктуры рынка в 20012003 гг., а следовательно, и сортамента пяти-клетевого стана 2030 в сторону уменьшения среднесортаментных толщины и ширины холоднокатаных полос привело к необходимости увеличения рабочих скоростей прокатки. С целью решения этой задачи потребовалось внедрение нового эмульсола для этих условий. В мае 2004 г. от фирмы Henkel было получено технико-комм-мерческое предложение по эмульсолу Gerolub CTS 87-1.
Испытания эмульсола Gerolub CTS 87-1 в 2004-2005 гг. В это время фирмой был предложен более совершенный продукт, в котором полностью была пересмотрена основа минеральных масел, изменен состав сложных синтетических эфиров, заменен пакет эмульгаторов, скорректирована стабильность, средний размер капель масла в эмульсии и введен комплекс современных присадок. Эмульсол Gerolub CTS 87-1 представлял собой гибрид эмульсолов серий Gerolub 5000 и Gerolub 6000. Эмульсол от предшественника отличала увеличенная в 1,1 раза нагрузка при проведении FALEX-теста, в два раза большая нагрузка при проведении SRV-теста, увеличенный в 1,1 раза размер капли в эмульсии, меньший коэффициент трения, зафиксированный при максимальной нагрузке в ходе SRV-теста (см. табл. 1). Индекс стабильности (ESI) рабочей эмульсии составил 0,72. Все это косвенно указывало на потенциально более
к
(5 s
X X
о
о С
12,000
10,000 -
8,000 -
6,000
4,000
2,000
□ Gerolub CTS 87-1 (ESI=0,72) ■ Gerolub CTS 87-1 (ESI=0,62)
□ Gerolub CTS 87-1 (ESI=0,67)
□ Quakerol 683
И
I клеть
II клеть
III клеть Клети стана
IV клеть Ср. I-IV кл.
Рис. 2. Погонные усилия прокатки в клетях стана 2030 при прокатке с применением различных эмульсолов (режим прокатки 2,5x0,5/1003-1270 мм)
высокие смазывающие свойства нового эмульсола и создавало предпосылки для его успешного испытания.
В ходе пробных испытаний летом 2004 г. при прокатке 140 680 т металла новый эмульсол показал высокую чистоту поверхности холоднокатаного металла: за первые 9 сут. (09-17.07.2004 г.) коэффициент отражения составил в среднем 72% против 69% при использовании базовой эмульсии Quakerol 683, а за весь период испытаний - 67%. Металл после отжига в колпаковых печах и дрессировки имел чистую матовую поверхность; проблемы с отсортировкой холоднокатаного проката по дефектам «сажа», «прикромочные разводы» и «загрязнения» (связанным с эмульсие) отсутствовали.
Анализ режимов прокатки показал, что энергосиловые параметры (ЭСП) при использовании эмульсии на основе Gerolub CTS 87-1 находились на сопоставимом с базовой (на основе Quakerol 683) эмульсией уровне; при этом удельный расход эмульсола был ниже в среднем на 7%. Важнейшим итогом пробных испытаний была констатация факта создания фирмой Henkel конкурентоспособного аналога.
В ходе дальнейшего совершенствования эмульсола фирмой был частично изменен состав синтетических эфиров, успешно опробованных на европейских станах, скорректирована стабильность продукта в рабочей эмульсии до уровня ESI = 0,60-0,64 (в среднем 0,62), улучшены смазочные свойства, увеличен средний размер капель масла в эмульсии (с 2,24 до 2,98 мкм) и вязкость эмульсола в сторону ее повышения с 32 до 46 сСт.
Лабораторные испытания эмульсола этой версии показали, что по сравнению со своим предшественником он допускает увеличенную в 1,033 раза нагрузку при проведении FALEX-теста и имеет меньший в 1,056 раза коэффициент трения, зафиксированный при максимальной нагрузке в ходе SRV-теста.
С применением эмульсола данной модификации в апреле-июне 2005 г. было произведено 203 224 т холоднокатаного металла. Отмечено снижение усилий и моментов прокатки при использовании эмульсии Gerolub CTS 87-1 в сравнении с эмуль-
0
I клеть II клеть III клеть IV клеть Ср. I-IV кл.
Клети стана
Рис. 3. Погонные моменты прокатки в клетях стана 2030 при прокатке с применением различных эмульсолов (режим
прокатки 2,5^0,5/1003-1270 мм)
сией Quakerol 683, что подтверждено снижением
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.