Випробування емульсолів для холодної прокатки на сажоутворення при відпалі рулонів
Анотація
Кухар В. В., Спічак О. Ю., Пашинський В. В., Малій Х. В.
Випробування емульсолів для холодної прокатки на сажоутворення при відпалі рулонів
Холодна прокатка з використанням емульсолів дозволяє зменшити силу прокатки, збільшити обтиски та досягти меншої кінцевої товщини штаби, забезпечити більшу стабільність процесу прокатки та кращу чистоту поверхні після прокатки. Але наступні етапи, пов’язані з операціями відпалу рулонів холодного прокату, можуть піднести неочікувані неприємні “сюрпризи” у вигляді утворення поверхневих дефектів типу “сажа”. Окрім нерівномірності нанесення та поганого змивання емульсолу перед відпалом, значний вплив на сажоутворення надає склад емульсолів (компоненти, що входять в формулу емульсолу) та їх фізико-хімічні властивості. В роботі проаналізовані причини виникнення поверхневих дефектів типу “сажа” після відпалюванні рулонів, які прокатували з емульсолами, та обґрунтована необхідність зменшення сажоутворення та пригару за рахунок формування вимог до фізико-хімічних властивостей мастильно-охолоджуючих рідин. Розроблено методику випробувань схильності емульсолів до сажоутворення після відпалу у рулонах, які являють собою перший етап багатоетапного дослідження. Методика полягала у нанесенні концентрованого емульсолу на зразки-свідки, які відпалювали разом з рулонами в таких самих температурно-часових умовах і пічному середовищі. Проаналізовані фізико-хімічні характеристики мастильно-охолоджувальних рідин та проведено випробування 54-х емульсолів різних марок і виробників при холодній прокатці. Запропоновано бальну систему оцінки інтенсивності сажоутворення за візуальним спостереженням та встановлено величини балів сажоутворення після відпалу дослідних зразків. Отримані розрахункові рівняння регресії, що пов’язують показники утворення сажі та пригару від таких фізико-хімічних властивостей, як густина емульсолу при 20 ºС, в’язкість кінематична при 50 ºС та число омилення. Показана стійка залежність водневого показника рН для 3%-ї водної емульсії, приготованої на жорсткій воді 4,6 мг-екв/дм3, від зазначених фізико-хімічних властивостей емульсолів. За результатами досліджень рекомендовано до використання в умовах ПАТ "ЗАПОРІЖСТАЛЬ" 28 емульсолів та сформульовані вимоги до їх основних фізико-хімічних показників.
Посилання
Hrudev A. P., Zylberh Yu. V., Tylyk V. T. Friction and lubrication in metal forming: a reference book. Mos-cow: Metallurgy, 1982. 310 p. (in Russian).
Krivtsova O., Kliber J., Talmazan V., Lezhnev S., Panin E. Technological lubricants for cold-rolled sheet and theirs evaluation. Hutnik – Wiadomości Hutnicze. 2013. 80 (8), pp. 555–558.
Kukhar V., Spichak O., Karmazina I., Malii K., Gribkov E., Dobronosov Y. Synthesis analysis of energy in-tensity dependence for tandem mills thin-plate rolling on various grade emulsols rheological properties. 2023 IEEE 5th International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES). Kremenchuk, Ukraine. 27–30 Sep-tember 2023, pp. 1–4. https://doi.org/10.1109/mees61502.2023.10402500
Kukhar V. V., Hornostai V. M., Kurpe O. H. Energy consumption and emulsol consumption during cold roll-ing of carbon steel strips on a continuous 4-cell mill 1680. Materials Working by Pressure. 2022. 1 (51), pp. 134–140. https://doi.org/10.37142/2076-2151/2022-1(51)134 (in Ukrainian).
Kukhar V., Malii K., Spichak O. Influence of emulsols type on energy-power consumption and surface con-tamination at DC01 steel cold rolling on the continuous four-stand mill. Problems of Tribology. 2022. 27 (4/106), pp. 19–26. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2022-106-4-19-26
Kukhar V., Korenko M., St'opin V., Karmazina I., Elchaninov A., Hurkovska S., Prysiazhnyi A., Zubrytskyi V. Operation modes of electric motors of reversing cold rolling mill 1680 while rolling with emulsions. 2019 IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES). Kremenchuk, Ukraine. 23–25 September 2019, pp. 46–49. https://doi.org/10.1109/MEES.2019.8896465
Horák A., Raudenský M., Pohanka M., Bellerová H., Reichardt T. Research on cooling efficiencies of water, emulsions and oil. Metallurgical and Mining Industry. 2010. 2 (4), pp. 271–278.
Li Y., Sun J. L. Recognition and control of the influence factors on the surface defects of cold rolled strip with emulsion lubrication. Applied Mechanics and Materials. 2013. 456, pp. 498–502. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.456.498
Avdeenko A. P., Fedorynov M. V., Dašić P. V., Turmanidze R., Burmistrov K. S., Toropin N. V., Konovalova S. A. New compositions of metal-working coolants for brass rolling. Preprints: Research Square. 2018, 2018040294. https://doi.org/10.20944/preprints201804.0294.v1
Savelieva V. A. Development of the mode of rolling bars with dimensions of 0.5x1050 mm made of steel 08U on continuous cold rolling 1680: qualification work of bachelor of specialty 136 "Metallurgy"; Superviser Yu. O. Belokon. Zaporizhzhia: ZNU. 2023. 95 p. https://dspace.znu.edu.ua/jspui/handle/12345/12634 (in Ukrainian).
Kartun I., Remez O., Haidai O., Spaska O., Yanchenko O., Pyliavsky V., Polunkin Y. Effect of fullerene-like nanoparticles on the tribological properties of industrial lubricants for steel rolling. Problems of Tribology. 2022. 27 (4/106), pp. 45–50. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2022-106-4-45-50
Holubets V. M., Hasii O. B., Honchar I. M., Stepanyshyn V. I. Increasing the stability of shaped cutters by ion-plasma sputtering. Industrial hydraulics and pneumatics. 2018. 3, pp. 49–56. http://nbuv.gov.ua/UJRN/inhpn_2018_3_8 (in Ukrainian).
Hrusha A. I. Analysis of models for determining the coefficient of friction during cold rolling: master's qualification thesis, specialty 136 "Metallurgy"; Superviser Yu. O. Belokon. Zaporizhzhia: ZNU. 2021. 85 p. https://dspace.znu.edu.ua/jspui/handle/12345/5838 (in Ukrainian).
Fernández E., Benito J. M., Pazos C., Coca J., Ruiz I., Ríos G. Regeneration of an oil-in-water emulsion af-ter use in an industrial copper rolling process. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2005. 263 (1–3), pp. 363–369, https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2004.12.042
Rybalka V. V. Development of measures to improve working conditions in cold rolling shops: master's qualification thesis of specialty 263 "Civil safety"; Superviser E. A. Manidin. Zaporizhzhia: ZNU, 2021. 133 p. https://dspace.znu.edu.ua/jspui/handle/12345/6133 (in Ukrainian).
Antonicelli M., Liuzzo U., Palumbo G. Evaluation of the effect of a natural-based emulsion on the cold rolling process. Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2023. 7 (4). pp. 121. https://doi.org/10.3390/jmmp7040121
Dubey S. P., Sharma G. K., Shishodia K. S., Sekhon G. S. A study of lubrication mechanism of oil‐in‐water (O/W) emulsions in steel cold rolling. Industrial Lubrication and Tribology. 2005. 57 (5), pp. 208–212. https://doi.org/10.1108/00368790510614190
Vergne P., Kamel M., Querry M. Behavior of Cold-Rolling Oil-in-Water Emulsions: A Rheological Ap-proach. Journal of Tribology. 1997. 119 (2), pp. 250–258. https://doi.org/10.1115/1.2833173
Vasylev Ya. D., Zamohylnyi R. O., Samokysh D. M. Engineering method for determining the antifriction efficiency of emulsions for cold rolling according to their physical and chemical properties. Theory and practice of metallurgy. 2018. 6, pp. 15–21. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Tipm_2018_6_4 (in Ukrainian).
Pryshchip M. H., Vasyliev O. H., Bondarenko Yu. V., Vasyliev S. O. Efficiency research and selection of technological lubricant for cold rolling of low-alloy steels. Metallurgy. 2017. 2 (38), pp. 76–80. https://dspace.znu.edu.ua/jspui/handle/12345/471 (in Ukrainian).
Sun J. L., Zhang B. T., Dong C. Effects of ferrous powders on tribological performances of emulsion for cold rolling strips. Wear. 2017. 376–377. Part A, pp. 869–875, https://doi.org/10.1016/j.wear.2016.12.012
Azushima A., Inagaki S., Ohta H. Plating out oil film thickness on roll and workpiece during cold rolling with O/W emulsion. Tribology Transactions. 2011. 54 (2), pp. 275–281. https://doi.org/10.1080/10402004.2010.542275
Curcija D., Mamuzic I. Lubricants for the rolling and drawing of metals. Materiali in Tehnologije. 2005. 39 (3), pp. 61–75.
Kimura Y., Fujita N., Matsubara Y., Kobayashi K., Amanuma Y., Yoshioka O., Sodani Y. High-speed roll-ing by hybrid-lubrication system in tandem cold rolling mills. Journal of Materials Processing Technology. 2015. 216, pp. 357–368. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2014.10.002
Kukhar V. V., Klimov E. S., Chernenko S. M. Analysis of galvanized steel sheets fabrication in cold rolling shop and identification of local impacts contributing to corrosion of metal-products. Solid State Phenomena. 2021. 316, pp. 873–879. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.316.873
