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.

Cold rolling with emulsions allows for lower rolling forces, higher crimping and lower final bar thicknesses, greater rolling stability and better surface finish after rolling. However, the subsequent stages associated with cold-rolled coil annealing operations can present unexpected unpleasant "surprises" in the form of sooty surface defects. In addition to uneven application and poor emulsion rinsing prior to annealing, soot formation is significantly affected by the composition of emulsions (components included in the emulsion formula) and their physical and chemical properties. The paper analyzes the causes of surface defects of the "soot" type after annealing coils rolled with emulsions and substantiates the need to reduce soot formation and burning by formulating requirements for the physical and chemical properties of lubricating and cooling fluids. A methodology for testing the tendency of emulsols to soot formation after annealing in coils, which is the first stage of a multistage study, has been developed. The methodology consisted of applying concentrated emulsion to witness samples, which were annealed together with the coils under the same temperature and time conditions and furnace environment. The physicochemical characteristics of lubricating and cooling liquids were analyzed and 54 emulsions of different brands and manufacturers were tested during cold rolling. A scoring system for assessing the intensity of soot formation by visual observation is proposed, and the values of soot formation scores after annealing of the experimental samples are determined. The calculated regression equations were obtained that relate the soot and burn formation rates to such physicochemical properties as emulsol density at 20 °C, kinematic viscosity at 50 °C, and saponification number. A stable dependence of the hydrogen pH value for a 3% aqueous emulsion prepared with hard water of 4.6 mg-eq/dm3 on the indicated physicochemical properties of emulsols was shown. Based on the results of the research, 28 emulsions were recommended for use in the conditions of PJSC "ZAPORIZHSTAL" and requirements for their main physical and chemical parameters were formulated.