DD235676A5

DD235676A5 - Beizmittel

Info

Publication number: DD235676A5
Application number: DD85278782A
Authority: DD
Inventors: Jacques Periard; Alain Cron
Original assignee: ��@��k��
Priority date: 1984-07-23
Filing date: 1985-07-19
Publication date: 1986-05-14
Also published as: CH670106A5; PL145879B1; CS540085A2; ZA855467B; EP0169413A2; CA1239139A; PL254622A1; DE3582525D1; ES545446A0; JPS6137989A; US4710307A; ES8605592A1; BR8503499A; JPH0784667B2; EP0169413B1; EP0169413A3

Abstract

Beizmittel fuer das Beizen von zu walzenden Werkstuecken aus Eisen oder Stahl im Bereich der Walztemperaturen von 600 bis 1 300C. Die Mittel enthalten eine beizaktive, eine schmierende und gegebenenfalls eine antioxidant wirkende, eine die physikalischen Eigenschaften steuernde und eine reduktiv wirkende Substanz. Dabei koennen die Bestandteile so gewaehlt werden, dass das Beizmittel eine ausgepraegt beizende oder schmierende oder antioxidante Wirkung aufweist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Mittel zum Beizen, für die Schmierung und als Antioxidant von Werkstücken aus Eisen und Stahl beider spanlosen Warmumformung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Herstellung von Blechen durch Walzen, von Profilen in ProfMwalzen oder von nahtlosen Rohren auf Stoßbankanlagen, Schrittwalzwerken, Asselstraßen, Stopfenwalzwerken, Kontistraßen, Pilgerstraßen oder Multiple Pipe Mill-Anlagen, Stauchpressen oder Strangpressen müssen die Oberflächen, die bearbeitet werden, beispielsweise bei Hohlblöcken, Luppen oder Rohren, die Rohrinnenwandungen, vor dem Walzen gebeizt werden, um die Werkzeugabnutzung in Grenzen zu halten und dem entstehenden Werkstück eine gute Oberflächenbeschaffenheit zu verleihen.

Erfahrungsgemäß läßt sich eine glatte Oberfläche nur dann erzielen, wenn das Werkstück vor dem Verformen entzundert oder gebeizt worden ist. Das Beizen kann mechanisch oder mit Hilfe von Beizbädern, z. B. wäßrigen Säurelösungen, mit Salzbädern aus Natriumhydroxid, Natriumhydrid oder metallischem Natrium, erfolgen. Auch feste, aus Mischungen von Natriumsulfat und Phosphorsäure bestehende Beizmittel sind schon benutzt worden. Ein weiterer Vorteil sah vor, den Zunder durch Auftragen schmelzflüssiger Mischungen von Wasserglas und Soda mit Borax oder Phosphaten zu entfernen, die beim Erkalten den Zunder von der Werkstückoberfläche absprengen sollen.

Alle diese Verfahren und die dazu verwendeten Entzunderungs- und Beizmittel vermögen den Anforderungen, die an die Beizmittel, insbesondere in einer Anlage zur Herstellung von nahtlosen Rohren, aber auch in modernen Walz- und Profilwalzwerken gestellt werden, nicht zu genügen.

Beispielsweise bei der Herstellung von nahtlosen Rohren auf den vorgenannten Anlagen muß das Beizmittel innerhalb des Arbeitstaktes und in Zeiträumen bis hinunter auf 1 Sekunde in den Hohlraum des auf Walztemperatur befindlichen Werkstückes gebracht und gleichmäßig verteilt werden, wobei ein rasches und sicheres Beizen erreicht werden soll, um dann unmittelbar anschließend das Werkstück auswalzen zu können.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Beizmittel zu beschreiben, das bei Temperaturen von über 600 bis 1 300⁰C angewendet werden kann und ein schnelles und zuverlässiges Beizen ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemäß wird das mit einem Beizmittel nach Patentanspruch 1 erreicht.

Die Stoffe der Gruppe a) sind die aktiven Beizmittel, welche die vorwiegend oxidischen Zunderbestandteile auf chemischem Wege umwandeln. In diese Gruppe gehören:

Na₂B₄O₇-IOH₂O;

Na₂B₄O₇- 5H₂O;

Na₂B₄O₇ wasserfrei;

Natrium-Metaborat, NaBO₂ · 4H₂O; Borsäure, H₃BO₃; Borsäureanhydrid, B₂O₃; lösliches Natriumsilikat mit einem SiO₂/Na₂O-Verhältnis von 2,5 bis 3,3 und Natriummetasilikat, Anhydrid oder mit 5 und 9 Kristallwasser.

Die in der Gruppe b) genannten Stoffe wirken bei den herrschenden Temperatur- und Druckverhältnissen als Festschmierstoffe.

Diese Festschmierstoffe verbleiben auf dem oder im Werkstück und bei der anschließenden Walzoperation dienen sie der Schmierung. In diese Gruppe gehören:

Graphit;

Calciumfluorid; Kryplit, Na₃AI F₆; Antimonoxid, Sb₂O₃; Molybdändisulfid, MoS₂; Bornitrid, BN; eines der Phosphate aus der Reihe Trinatriumphosphat, hydratisiert oder nicht hydratisiert Trikaliumphosphat, hydratisiert oder nicht hydratisiert Natriummetaphosphate (NaPOa)₃ und (NaPO₃U; Kaliummetaphosphat (KPO₃J₃ und (KPO₃I₄; Polymetaphosphat (NaPO₃I₄ H₂O; Natriumtripolyphosphat Na₅P₃OiO, hydratisiert oder nicht hydratisiert, Natriumpolyphosphat (Na₆P₃O₁O)₂-S und Zinkphosphat (PO₄J₂Zn₃.

Die mitgenannten Polymetaphosphate schließen auch Verbindungen, bekannt unter dem Namen Madrell'sches Salz, Graham'sches Salz und Kurrol'sches Salz mit ein.

Die Stoffe nach Gruppe c) bewirken die Ausbildung einer gleichmäßigen Schicht auf den zu behandelnden Oberflächen, sowohl bezüglich deren Dicke als auch der Homogenität der verschiedenen Bestandteile. Diese-wird erzielt durch das Schmelzverhalten und die Filmbildungseigenschaften der nachfolgend genannten Stoffe. Gleichzeitig kommt den Stoffen nach c) als weitere wichtige Eigenschaft ein Antioxidationseffekt zu. In diese Gruppe gehören:

Koks, pulveriger Kohlenstoff, '

Cellulose in Pulverform, Sägemehl, Stärke und deren Derivate, Paraffine, Wachse, Fettsäuren und/oder Salze davon, Kolophonium und dessen Derivate, synthetische Harze auf der Basis von Kohlenwasserstoffen mit 5 bis 10 C-Atomen, Terpen-Harze und Inden-Cumaron-Harze.

Unter synthetischen Harzen auf der Basis von Kohlenwasserstoffen mit 5 bis 10 C-Atomen werden die sogenannten „Hydrocarbon resins" und insbesondere die „Petroleum resins" verstanden, wie sie definiert werden in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3. Aufl., Band 12, Seiten 852-861.

Die Reihe der Stoffe nach Gruppe d) beeinflußt die physikalischen Eigenschaften des Beizmittels, insbesondere die Schmelzviskosität und den Schmelzpunkt. In diese Gruppe gehören:

Magnesiumchlorid MgCI₂ · 6H₂O,

Natriumchlorid,

Kaliumchlorid, '

Calciumchlorid, Natriumsulfat, Natriumacetat,

Kaliumacetat und _

Tone. .. - - ' .

Die Reihe von Stoffen nach Gruppe e) dienen zur Reduktion der entstandenen und während des Beizens entstehender Oxide und entwickeln gleichzeitig einen trennenden Effekt aufgrund ihrer thermischen Zersetzung und der daraus resultierenden Gasbildung. In diese Gruppe gehören: Ammoniumchlorid NH₄CI, Harnstoff CO(NH₂J₂, ·

Ammoniumcarbonat (NH₄J₂CO₃, Harnstoff-Formaldehyd-Harz, Natriumcarbonat Na₂CO₃.

Das Beizmittel hat eine Zusammensetzung, enthaltend 20bis80Gew.-%a) . 1 bis80Gew.-%b) und 0 bis 79Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils ein er oder mehrerer der Gruppen c), d) und e), wobei 0 bis 35Gew.-%c) 0 bis 50Gew.-% d) und 0 bis 5Gew.-% e) enthalten sind. Zweckmäßig lauten die Mengenangaben 20bis65Gew.-%a) 5bis75Gew.-%b) und 5 bis 75 Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e), wobei 0bis30Gew.-%c) 0 bis 30Gew.-% d) und

O bis 3Gew.-% e) enthalten sind,

und vorzugsweise

20bis50Gew.-%a)

30bis70Gew.-%b)

und 10 bis 50Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e), wobei 0bis30Gew.-%c)

0bis30Gew.-%d) und

0 bis 3Gew.-% e) enthalten sind.

Die Zusammensetzung der Mittel kann auch nach dem bevorzugten beabsichtigten Effekt ausgewählt werden.

Soll ein Mittel zur Anwendung gelangen, das neben seiner schmierenden und antioxidativen Eigenschaften vorzugsweise beizende Eigenschaften hat, kann die Zusammensetzung enthalten:

50 bis80Gew.-%a) '

1 bis50Gew.-%b)

undO bis 49 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 49 Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c),

d) und e), wobei

0bis35Gew.-%c)

0 bis 49Gew.-% d) und

0 bis 5Gew.-%e enthalten sind. >

Ein besonders geeignetes Mittel mit herausragenden schmierenden Eigenschaften neben seiner Wirkung als Beizmittel und Antioxidant kann eine Zusammensetzung aufweisen, enthaltend

20bis50Gew.-%a)

50bis80Gew.-%b)

und 0 bis 30Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c),

d) und e), wobei

0bis30Gew.-%c)

0 bis 30 Gew.-% d) und

0 bis 5 Gew.-% e) enthalten sind.

Weiter ist es möglich, bevorzugt auf antioxidative Eigenschaften abzustellen, wobei die beizenden und schmierenden Eigenschaften voll erhalten bleiben. Die Zusammensetzung des Mittels kann dann enthalten:

20bis80Gew.-%a)

1 bis20Gew.-%b)

und 10 bis79Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e), wobei 10bis35Gew.-%c)

0bis50Gew.-%d) und . . '

0 bis 5Gew.-% e) enthalten sind

Ein bevorzugtes Mittel enthält

20 bis 22Gew.-%a) in Fofm von Natriummetaborat und .

78 bis80Gew.-%b) in Form von 3 bis5Gew.-% Graphit und

74 bis_76 Gew.-% Natriumtripolyphosphat. _ —

Im allgemeinen wird das Beizmittel in Pulverform, wobei das Pulver eine durchschnittliche Korngröße von 50 bis

1 000 Mikrometer aufweist, oder als Granulat mit einer durchschnittlichen Korngröße von 0,5 bis 4mm, angewendet. Je nach Ausgangsmaterialien wird das durch intensives Mahlen und/oder Mischen der einzelnen Bestandteile erreicht.

Die Bestandteile können aber beispielsweise auch gelöst oder suspendiert werden und durch Sprühtrocknen oder Granulieren in

die Anwendungsform gebracht werden.

Es liegt auch im Bereich der Möglichkeit, die Bestandteile des Entzünderungsmittels in Schmelze zu bringen, abzukühlen und das

erhaltene Produkt zu Pulver zu mahlen. . .

Das Beizmittel nach der Erfindung kann aber auch in Pastenform, als Lösung resp. Suspension und Dispersion oder als Schmelze .

angewendet werden.

Um eine Paste oder entsprechend der Löslichkeit eine Lösung, Suspension oder Dispersion herzustellen, müssen auf an sich bekannte Weise Lösungs- oder Dispergiermittel, Verdicker, Stabilisatoren usw. mitverwendet werden.

Das Beizmittel kann demnach zum Beispiel mit Hilfe von Suspensionshilfsmitteln und Wasser zu einer Suspension verarbeitet und unmittelbar vor einem Walzvorgang auf oder in das heiße Werkstück gesprüht werden.

Das erfindungsgemäße Mittel wird zum Beizen, Schmieren und als Antioxidant bei der spanlosen Warmumformung von Eisen und Stahl verwendet.

Beispielsweise können damit Bleche vor dem Walzen oder Profilwalzen, Blöcke vor dem Strangpressen, Luppen in Stopfenwalzwerken oder Rohre in Stauchpressen behandelt werden.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind bei der Behandlung derzu bearbeitenden Oberfläche von Werkstücken in Stoßbänken, Assel-, Konti- oder Pilgerstraßen, Multiple Pipe Mill-Anlagen usw. In der Regel wird das erfindungsgemäße Mittel in trockener Pulver-oder Granulatform, beispielsweise auf ein zu walzendes Blech aufgesprüht oder in ein zu walzendes Rohr eingesprüht, jeweils derart, daß die ganze Fläche, die mit dem Werkzeug, zum Beispiel den Walzen oder dem Dorn in Berührung kommt, unter Ausbildung einer gleichmäßigen Schicht bedeckt ist. Dabei befinden sich die Werkstücke je nach Verarbeitungsstand im Bereich einer Behandlungstemperatur von 600 bis 1300⁰C oder sind schon während der Anwendung des erfindungsgemäßen Mittels bereits im Bereich ihrer Walztemperatur von 1 000 bis 1300°C. Unmittelbar nach der Behandlung der Werkstücke mit dem erfindungsgemäßen Mittel wird der Umformungsprozeß eingeleitet, ein zwischenzeitliches Abkühlen ist weder vorgesehen noch notwendig.

Ausführungsbeispiel Beispiel 1

Eine Mischung von 50Gew.-% Na₂B₄O7 · 10H₂O und 15Gew.-% Na₂B₄O? als Beizkomponente, 30 Gew.-% einerNatriumstearat aIs Schichtbildner und Antioxidant und 5Gew.-% eines hochkristallinen, künstlichen Graphites als Festschmierstoff wurden als Pulver mit einer Korngröße von nicht mehr als 200 Mikrometer in einem Mischer zu einem homogenen Gemisch eines Beizmittels aufgearbeitet und in einem Stopfenwalzwerk bei der Verarbeitung einer stark zunderhaltigen Luppe angewendet.

Beispiel?

Ein Beizmittel mit betonten Schmiereigenschaften wurde hergestellt aus 70Gew.-% Na₅P₃O₁₀ und 4Gew.-% Graphit als schmierwirksame Komponente und 26Gew.-% Na₂B₂O₄ · 8H₂O (Natriummetaborat) als beizaktive Komponente durch ^A

homogenes Mischen, wobei die erhaltene Mischung eine durchschnittliche Korngröße von 100 Mikrometer aufwies. Dieses feinteilige Pulver wurde unmittelbar in einer Kontistraße vordem Einführen der Dornstange in den Hohlraum einer Luppe eingesprüht, wobei die Beizung bei Walztemperatur stattfand und die Anteile des Na₅P₃O₁₀ und des Graphits beim Walzen die Schmierung zwischen dem Dorn und dem entstehenden Rohr sicherstellte.

Beispiel 3

Eine Mischung aus 50Gew.-% Wasserglas (22% Na₂O) und 20Gew.-% Natriummetaborat (Na₂B₄O₁₀ · 10H₂O), 5Gew.-% Graphit und 23Gew.-% einer Mischung von Natriumstearat und -palmitat führte zu einem Beizmittel mit ausgeprägt antioxidativen Eigenschaften. Das wurde deutlich durch den relativ hohen gewichtsmäßigen Anteil einer Mischung von Natriumstearat und -palmitat.

Claims

Patentansprüche:

1. Mittel zum Beizen, für die Schmierung und als Antioxidant von Werkstücken aus Eisen und Stahl bei der spanlosen Warmumformung, gekennzeichnet dadurch, daß es aus folgenden Komponenten besteht:

bis 80 Gew. -%

a) einer oder mehrerer Verbindungen aus der Reihe für eine Beizung wirksamer Verbindungen Na₂B₄O₇-IOH₂O;

Na₂B₄O₇ · 5H₂O;
Na₂B₄O₇ wasserfrei;
Natrium-Metaborat, NaBO₂ · 4H₂O; Borsäure, H₃BO₃;
Borsäureanhydrid, B₂O₃; lösliches Natriumsilikat mit einem SiO₂/Na₂O-Verhältnis von 2,5 bis 3,3 und Natriummetasilikat, Anhydrid oder mit 5 und 9 Kristallwasser; bis 80 Gew. -%

b) eines oder mehrerer Trockenschmierstoffe aus der Reihe von Graphit;

Calciumfluorid;
Kryolit, Na₃AI F₆;

Antimonoxid, Sb₂O₃; '

Molybdänsulfid, MoS₂; Bornitrid, BN;

eines der Phosphate aus der Reihe Trinatriumphosphat, hydratisiert oder nicht hydratisiert Trikaliumphosphat, hydratisiert oder nicht hydratisiert Natriummetaphosphate (NaPO₃I₃ und (NaPO₃)₄; Kaliummetaphosphat (KPO₃I₃ und (KPO₃I₄; Polymetaphosphat (NaPO₃)₄ · H₂O; Natriumtripolyphosphat Na₆P₃O₁₀, hydratisiert oder nicht hydratisiert, Natriumpolyphosphat (Na₅P₃Oio)₂_8 und Zinkphosphat (PO₄I₂Zn₃ und O bis 79 Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d)unde), die0bis35Gew.-%

c) eines oder mehrerer die Schichtbildung in der Luppe beeinflussenden und als Antioxidant wirkender Zusätze aus der Reihe von

Koks, pulveriger Kohlenstoff, Cellulose in Pulverform, Sägemehl, Stärke und deren Derivate, Paraffine, Wachse
Fettsäuren und/oder Salze davon, Kolophonium und dessen Derivate,

synthetische Harze auf der Basis von Kohlenwasserstoffen mit 5 bis 10 G-Atomen, und Inden-Cumaron-Harze; 0bis50Gew.-%

d) eines oder mehrerer die physikalischen Eigenschaften des Mittels steuernden Stoffe aus der Reihe Magnesiumchlorid MgCI₂ · 6H₂O, Natriumchlorid,

Kaliumchlorid, Calciumchlorid,

Natriumsulfat,

Natriumacetat,

Kaliumacetat und

Tone;
und
0bis5Gew.-%

e) eines oder mehrerer auf die Reduktion der Oxide und trennend wirkende Substanz aus der Reihe Ammoniumchlorid NH₄CI, Harnstoff CO(NH₂J₂,
Ammoniumcarbonat (NH₄J₂CO₃,

Harnstoff-Formaldehyd-Harz, - _

Natriumcarbonat Na₂CO₃ enthalten.

2. Mittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß es 20 bis80Gew.-%a), 1 bis75Gew.-% b) und 5 bis 79 Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e) enthält, wobei c) in Mengen von O bis 35Gew.-%, d) in Mengen von O bis 50Gew.-%und e) in Mengen von O bis 5Gew.-% enthalten ist.

3. Mit nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß es 20 bis 65Gew.-%a), 5 bis75Gew.-% b) und 5 bis75Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e) enthält, wobei c) in Mengen von 0 bis 30Gew.-%, d) in Mengen von 0 bis 30 Gew.-% und e) in Mengen von 0 bis 3Gew.-% enthalten ist.

4. Mittel nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß es 20 bis 50 Gew.-% a), 30 bis 70 Gew.-% b) und 10 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e) enthält, wobei c) in Mengen von 0 bis 30Gew.-%, d) in Mengen von 0 bis 30Gew.-% und e) in Mengen von 0 bis 3Gew.-% enthalten ist.

5. Mittel nach Anspruch 1, für die Schmierung, als Antioxidant und vorzugsweise zum Beizen von Werkstücken aus Eisen und Stahl bei der spanlosen Warmumformung, gekennzeichnet dadurch, daß es 50 bis 80 Gew.-%a), 1 bis50Gew.-%b)und0bis 49 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 49 Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e) enthält, wobei c) in Mengen von 0 bis35Gew.-%, d) in Mengen von 0 bis49Gew.-% und e) in Mengen von 0 bis 5Gew.-% enthalten ist.

6. Mittel nach Anspruch 1,zum Beizen, als Antioxidant und vorzugsweise für die Schmierung von Werkstücken aus Eisen und Stahl bei der spanlosen Warmumformung, gekennzeichnet dadurch, daß es 20 bis 50Gew.-%a), 50 bis80Gew.-% b) und 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-%, eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e) enthält, wobei c) in Mengen von 0 bis30Gew.-%, d) in Mengen von 0 bis 30Gew.-% und e) in Mengen von 0 bis 5 Gew.-% enthalten ist.

7. Mittel nach Anspruch 1 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß es 20 bis 22 Gew.-% a) in Form von Natriummetaborat und 78 bis80Gew.-% b) in Form von 3 bis 5Gew.-% Graphit und 74 bis 76Gew.-% Natriumtripolyphosphat enthält.

8. Mittel nach Anspruch 1,zum Beizen für die Schmierung und vorzugsweise als Antioxidant von Werkstücken aus Eisen und Stahl bei der spanlosen Warmumformung, gekennzeichnet dadurch, daß es 20 bis 80 Gew.-%a), 1 bis 20Gew.-% b) und 10 bis 79Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e) enthält, wobei c) in Mengen von 10 bis 35Gew.-%, d) in Mengen von 0 bis 50Gew.- und e) in Mengen von 0 bis 5Gew.-% enthalten ist.

9. Mittel nach Anspruch 1 bis 8, zum Beizen, für die Schmierung und als Antioxidant bei Werkstücktemperaturen von 600 bis 1 300⁰C, vorzugsweise 1 000 bis 1 300⁰C.

-10. Verwendung der Mittel nach Anspruch 1 bis 9 zum Beizen, für die Schmierung und als Antioxidant von Werkstücken aus Eisen und Stahl bei der spanlosen Warmumformung, vorzugsweise zum Beizen, für die Schmierung und als Antioxidant von Luppen^trsStahl bei Walztemperatur.

11. Mittel nach Anspruch 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß man es zum Beizen, für die Schmierung und als Antioxidant von Werkstücken aus Eisen und Stahl bei der spanlosen Warmumformung, vorzugsweise zum Beiszen, für die Schmierung und als Antioxidant von Luppen aus Stahl bei Walztemperaturin Stopfenwalzwerken (Plug mills) verwendet.

12. Mittel nach Anspruch 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß man es zum Beizen, für die Schmierung und als Antioxidant bei Werkstücktemperaturen von 600 bis 1300⁰C, vorzugsweise bei 1000 bis 1300⁰C verwendet.