CS229581B1 - Kaliaci olej - Google Patents

Abstract

Vynález sa vztahuje na kaliaci olej pre kalenie ocelí v horúcom kúpeli, t. j. pre termálně a izotermické kalenie. Kaliaci olej pozostáva zo základného oleja ropného alebo čiastočne syntetického a 0,1 až 14 % hmotnostných zmesi detergentno-dispergačných přísad sulfonátových a aspoň jednej z přísad alkylsalicylátových, alkylfenolátových, alkylfenolsulfidových, počítaných ako 50 %-né olejové koncentráty, pričom hmotnostný poměr sulfonátových přísad k ostatným detergentno-dispergačným přísadám je 1:19 až 8 :1. Olej može obsahovat aj iné bežne používané přísady.

Description

Vynález sa týká kaliaceho oleja s přísadami, určeného pre tepelné spracovanie kovov, najma pre kaliace operácie ocelí v horúcom kúpeli.

Pri kalení v oleji je menšia rýchlosť ochladzovania ako vo vodě a pnutie i deformácie v oceli sú menšie. U vačšiny zliatinových ocelí sa uplatňujú ako chladiace médium oleje ropné alebo uhlovodíkové. Avšak pri použití olejov bez přísad možu vzniknúť problémy s prekalitefnosťou kovového materiálu a tým i so vznikom mákších struktur v dósledku malej rýchlosti ochladzovania hlavně v oblasti „perlického nosa“, t. j. okolo 500 ^CC, kedy sa v oceli vedla tvrdého martenzltu tvoří i makký perlit. Prídavkom špeciálnych přísad do kaliacich olejov sa zvačší rýchlosť ochladzovania kalených materiálov a ochladzovací účinok olejov a priebeh cchladzovacej křivky sa posúva v smere k ochladzovacej krivke vody. Kaliace oleje s přísadami umožnujú dosiahnúť potrebnú tvrdosť a húževnatosť kaleného materiálu.

Přísady do kaliacich olejov, zváčšujúce ochladzovaciu rýchlosť, sú polárné látky s velkcu afinitou k povrchu kaleného kovu, ako napr. olejorozpustné detergenty. Ďalšie přísady inhibitory oxidácie zasa podporujú predíženie životnosti kaliaceho oleja. Taktiež polymérne přísady, ako vysokomolekulárne uhlovodíky a iné, pósobia priaznivo, skracujú parná fázu, posúvajú iníenzívnu ochladzovaciu varnu fázu k vyššej teplote a tak zvyšujú rýchlosť odvodu tepla z kaleného předmětu.

Ako kaliace prostrledky možno použiť i syntetické oleje, alebo čiastočne syntetické oleje, najma aditivované, s cbsahom syntetickej zložky 10 až 60 °/o hmotnostných, s výhodou 15 až 30 % hmotnostných, počítané na zmes syntetickej a ropnej zložky. Syntetické oleje esterové majú váčšu afinitu ku kovovému povrchu ako oleje uhlovodíkové alebo ropné.

Syntetickou zložkou čiastočne syntetických olejov možu byť najmá oleje diesterové na báze dikarboxylových kyselin, hlavně Cg až Ciz a alifatických monoalkoholov Cs až Ci6, najma rozvětvených, ako 2-etylhexanol a oxoalkoholy Cto až Ci3, oleje typu polyolových esterov na báze polyolov hlavně neopentylovej štruktúry, ako například trimetylolalkány a pentaerytritol a alifatických monokarboxylových kyselin, najma Cs až C9, oleje na báze komplexných esterov alebo polymérne oleje alkénických uhíovodíkov, ako například polyméry oligomérov 1-alkénov hydrogenované. Z esterových olejov polyolové estery majú vyššiu tepelnú stabilitu ako dlestery. Kaliace oleje čiastočne syntetické sa aditivujú spravidla tými istýml přísadami ako rovnaké typy kaliacich olejev na báze základného oleja čisto ropného. Přitom oleje čiastočne syntetické vyžadujú nižší obsah přísad, najma detergentno-dispergačných a antloxida&ných, ako rovnaké typy olejov na báze základného oleja čisto ropného, a to zhruba maximálně o tetko percent ako je obsah syntetickej zložky v základnom oleji čiastočne syntetickom.

Zvýšenú afinitu ku kovovému povrchu majú i oleje rastlinné a živočišné, avšak sú oxidačně nestále, vytvárajú gumovité látky a kaly, ktoré zhoršujú účinnost' chladenia a skracujú dobu životnosti oleja. Preto sa před nimi upřednostňuji! aditivované oleje ropné, připadne oleje čiastočne syntetické.

Při termálnom kalení sa kalený predmet ponořuje do kaliaceho oleja s teplotou okolo 160 až 200 °C a pri izotermickom kalení ckolo 200 až 240 °C. Pri týchto spósoboch kalemia je olej dlhodobe vystavený vysokým teplotám a preto musí mať vyššiu viskozitu okolo 10 až 25 mm².s^-1 pri 100T, počiatočnú teplotu varu i teplotu vzplanutia o 20 až 30 ^CC a viac nad teplotou olejového kúpeía, zvýšený obsah zušl'achujúcich přísad a základné ropné oleje majú mať úzké frakčné zloženie, majú byť dobře rafinované s VI okolo 80 až 105. Vačšej ochladzovacej rýchlosti a menších strát odnášaním oleja na kalených predmetoch sa sice dosahuje s olejmi s mensou viskozitou, čo však nemóže byť na úkor prípustnej odparnosti a bodu vzplanutia oleja, dóležitejších z hladiska požiarnej bezpečnosti. Pre kaliace oleje s teplotami pri kalení nižšími, ako sú uvedené pre kalenie termálně a izotermické, možno použiť základné oleje s viskozitou i pod 10 mnú.s¹ pri 100 ⁿC a celkové s menej náročnými akoslnými ukazovatefmi.

O kaliacich clejoch jestvuje rozsiahla patentová literatúra. Napr. patent Sp. št. am. č. 2 886 729 chrání kaliaci olej na báze minerálneho oleja a zmesi přísad typu kopolymér cykloalkándiénu a kyseliny linolenovej, disperzantov polymérnych, najmá polymetakrylátových, s obsahom dusíka v molekule a olejorozpustných disperzantov kovových fenolátových a siilfonátových. Patent Sp. št. am. č. 3 489 619 sa vztahuje na kompozíciu uhlovodíkového oleja, fosfátu, borátu, silikátu alkalických kovov alebo ich zmesi; kyselin mono-, di-karboxylových alebo anhydridov karboxýlových kyselin s alkylmi C25 až Czío a kovových solí uhlovodíkových sulfónových kyselin o molekulovej hmotnosti 300 až 1200. Predmetom patentu Sp. št. am. č. 3 607 459 je kaliaci olej na báze minerálneho oleja a vodných emulzi! minerálneho oleja, obsahujúcl bazický ropný sulfonát vápenatý. Paten Sp. št. am. 3 681 150 nárokuje kaliacu kompozíciu uhlovodíkového oleja a aditívu získaného zahrievaním zmesi ropnej živice a alkalického kovu pri 121,1 až 232,2 °C. Patent Sp. št. am. 3 925 113 chrání kaliacu olejovú kompozíciu vykazujúcu chladiacu rýchlosť a substituovaného sukcínimidu tetraetylénpentamlnu, pričom polyizobutylénový substituent má molekulo229581

6 vú hmotnost od asi 750 do asi 5000, s výhodou 2000 až 4000.

Kaliaci olej s přísadami podlá vynálezu pozostáva zo základného oleja ropného alebo čiastočne syntetického a zušTachťujúcich přísad, pričom základný olej má kinema* tickú viskozitu 4 až 28 mm².s^-1 pri 100 °C, VI 70 až 140, bod vzplanutia v otvorenom kelímku 150 až 280 °C, základný olej čias_a točné syntetický obsahuje vedla ropného oleja uvedeného zloženia, 10 až 60 % hmotnostných syntetického oleja alebo zmesi syntetických olejov ako sú oleje diesterové na báze dikarboxylových kyselin, hlavně Cs až Cí2 a alifatických monoalkoholov Ce až Ci6 najmá rozvětvených ako 2-ethylhexanolu a oxo-alkohclov Cio až Cí3, oleje typu polyolových esterov na báze polyolov, hlavně neopentylovej štruktúry, ako například trimetylolalkány a pentaerytritol a alifaticzmesi kyselin Cs až Cg, oleje na báze k'mplexných esterov, polyméry a kopolyméry alkénických uhlovodikov, najmá polyméry oligomérov 1-alkénov hydrogenované a kopolyméry styrén-diénové a ďalej olej može obsahovat iné obvykle používané přísady v celkovom množstve 0,001 až 15 % hmotnostných ako alkyl-, aryl- a alkylarylditiofosfonáty například zinočnaté s molekulovou hmotnosťou 435 až 840, inhibitory oxidácie nízko- a stredne-tepl.tné, ako sú jednojaderné jednomocné alkylfenoly najma tienené, bisfenoly, tiobisfenoly, alifatické a aromatické aminy primárné, terciárně, najmá sekundárné, s obsahom alebo bez obsahu síry, alkylamínofenoly, fenotiazíny, ditiokarbamáty, inhibitory korózie a hrdzavenia, přísady pclymérne, zlepšujúce VI olejov, ako polymetakryláty, etylén-propénové a styrén-diénové kopolyméry, polyizsobutény, přísady znižujúce bod tuhnutia ropných olejov polymetakrylátové depresanty a dialkylnaftalény, přísady protipenivostné ako polysiloxány, přísady zlepšujúce zápach olejov a iné, pričom podstata vynálezu spočívá v tom, že kaliaci olej obsahuje 0,1 až 14 % hmotnostných detergentno-dispergačných přísad sulfonátových v zmesi najmenej s jednou z přísad alkylsalicylátových, alkylfenolátových, alkylfenolsulfidových, počítaných ako 50 %-né olejové koncentráty a hmotnostný poměr přísad sulfonátových k obsaženej jednej alebo viacerým přísadám z přísad alkylsalicylátových, alkyl* fenolátových a alkylfenolsulfidových s ohladom na synergický efekt je 1:19 až 8:1a přísady sulfonátové sú olejorozpust« né sulfonáty vápenaté, horečnaté, barnaté, neutrálně a bazické, ropné a syntetické, na báze monosulfokyselín o strednej molekulovej hmotností 300 až 500, přísady alkylsalicylátové sú alkylsalicyláty vápenaté a horečnaté, neutrálny a bázický s alkylmi C12 až C22, přísady alkylfenolátové a alkylfenolsulfidové sú soli vápenaté a barnaté, neutrálně a bázické na báze alkylfenolov s alkylmi Ce až C30.

Přísady alkylsalicylátové, alkylfenolátové a alkylfenolsulfidové majú okrem detergentno-dispergačného účinku aj účinok antioxldačný.

Kaliaci olej podlá vynálezu bol odskúšaný prevádzkove v 5 t násadě pri termálnom kalení ocelí, pri teplotách kaliaceho oleja 150 °C až 180 °C, pričom v porovnaní oproti používanému olejů pre termálně kalenie vykázal vyššie účinky ako rnenšíe deformácie tvarovo zložitých súčiastek z konštrukčných ocelí i cementovaných ocelí pri zachovaní požadovaných hodnot tvrdosti, pričom menšiě deformácie kalených výrobkov umožnili používat kaliaci olej podlá vynálezu pri nižších teplotách olejového kúpela ako u predtým používaného oleja, čo podporuje predíženie životnosti oleja, pri praní kalených súčiastok v pracích vodných roztokoch je odstraňovanie zbytkov olej podlá vynálezu lepšie ako zbytkov používaného oleja.

Kaliaci olej podlá vynálezu má vysokú tepelnú stabilitu a móže sa tiež používat ako olej pre přenos tepla.

Ďalej pre názornú ilustráciu sú uvedené příklady prevedenia.

Přikladl

Kaliaci olej pozostával z 2,2 % hmotnostného 30 %-ného olejového koncentrátu ropného sulfonátu vápenatého s celkovým číslem alkality 12. mg KOH/g a so střednou molekulovou hmotnosťou 920, 1,0 % hmotalkylsalicylátu vápenatého s alkylmi C14 až Cis a s celkovým číslom alkality 90 mg KOH/ /g, 0,2 % hmotnostného dialkylditiofosfátu zinočnatého, 0,2 % hmotnostného dicyklohexylamínu, 0,005 % hmotnostného metylfenylsilikónového oleja a do 100 % základný ropný olej o kinematickej viskozitě 15,2 mm².s^_1 pri 100 °C, VI 92 a bode vzplanutia 242 ^CC.

Příklad 2

Kompozícia kaliaceho oleja pozostávala z 2,0 %. hmotnostných 32 %-ného olejového koncentrátu ropného sulfonátu vápenatého s celkovým číslom alkality 150 mg KOH/g a so střednou molekulovou hmotnosťou 912, 0,8 % hmotnostného alkylfenolátu vápenatého 50 %-ného s celkovým číslom alkality 90 mg KOH/g, 0,4 % hmotnostného alkylfenolsulfidu barnatého 50 %-ného s celkovým číslom alkality 140 mg KOH/g, 0,4 % hmotnostného alkylarylditiofosfátu zinočnatého, 0,003 % hmotnostného metylfenylsilikónového oleja, do 100 % základný ropný olej ako v příklade 1.

Příklad 3

Kaliaci olej obsahoval 1,7 % hmotnostného 40 %-ného olejového koncentrátu syntetického sulfonátu horečnatého § celkovým číslom alkality 300 mg KOH/g s priemernou molekulovou hmotnosťou 880, 0,8 '% hmotnostného alkylfenolátu bamatého s celkovým číslom alkality 150 mg KOH/g, 0,003 °/o hmotnostného. metylfenylsilikónového oleja a do 100 % základný čiastočne syntetický olej, pozostávajúci z 25 % hmotnostných polyolového esteru, připraveného z pentaerytritolu a monokarboxylových kyselin Cs až C12 s priemerom C₇₎₂ a zo 75 % hmotnost• ných ropného oleja o kinematickej viskozitě 17,0 mm², s^-1 pri 100°C, VI 95 a bode vzplanutia 252 °C.

Pri termálnom kalení ocelových výrobkov, s teplotou olejového kúpela 180 °C, mali uvedené tri kaliace oleje priebeh ochladzovacích kriviek podobný a mierne bližší k priebehu ochladzovacej křivky vody, ako bol priebeh ochladzovacej křivky vyrábaného kaliaceho oleja.

Claims (1)

1. PREDMET

   Kaliaci olej, ktorý pozostáva zo základného oleja ropného alebo čiastočne syntetického a přísad, pričom základný olej ropný má viskozitu 4 až 28 mm².s^_1 pri 100°C, VI 70 až 140, bod vzplanutia v otvorenom kelímku 150 až 280 °C, základný olej čiastočne syntetický obsahuje vedla ropného oleja uvedeného zloženia 10 až 60 °/o hmot. oleja syntetického ako sú oleje esterové, polyméry a kopolyméry alkénických uhlovodíkov, kopolyméry styrén-diénové a má viskozitu 4 až 26 mm².s^_1 pri 100°C, VI 75 až 180 a bod vzplanutia v otvorenom kelímku 150 až 270 °C a ako přísady může obsahovat aj inhibitory oxidácie typu alkylfenolov, bisfenolov, tiobisfenolov, aromatických a alifatických amínov vrátane obsahujúcich síru, alkylamínofenolov, ditiofosfátov, ditiokarbamátov, přísady zlepšujúce VI, ako polymetakryláty, etylén-propénové a styrén-diénové kopolyméry, polyizobutény, přísady znižujúce bod tuhnutia ropných olejov, ako polymetakrylátové depresanty a dialkylnaftaVYNALEZU lény, přísady protipenivostné, ako polysiloxány, v celkovom množstve 0,001 až 15 % hmot., vyznačený tým, že obsahuje 0,1 až 14 percent hmot. detergentno-dispergačných přísad sulfonátových a najmenej jednej z přísad alkylsalicylátových, alkylfenolátových, alkylfenolsulfidových, počítaných ako 50 %-né olejové koncentráty, pričom hmotnostný poměr sulfonátových přísad k pridanej najmenej jednej přísadě z přísad alkylsalicylátových, alkylfenolátových a alkylfenolsulfidových je 1:19 až 8:1 a přísady sulfonátové sú sulfonáty vápenaté, horečnaté, bamaté, neutrálně a bázické, ropné a syntetické na báze monosulfokyselín o strednej molekulovej hmotnosti 300 až 500, přísady alkylsalicylátové sú alkylsalicyláty vápenaté a horečnaté, neutrálně a bázické s alkylmi C12 až C22, přísady alkylfenolátové a alkylfenolsulfidové sú soli vápenaté a barnaté, neutrálně a bázické, na báze alkylfenolov s alkylmi Ce až C30.