CH670106A5

CH670106A5 -

Info

Publication number: CH670106A5
Application number: CH3570/84A
Authority: CH
Inventors: Jacques Dr Periard; Alain Dr Cron
Original assignee: Lonza Ag
Priority date: 1984-07-23
Filing date: 1984-07-23
Publication date: 1989-05-12
Also published as: CA1239139A; PL145879B1; CS540085A2; DD235676A5; PL254622A1; ES545446A0; ES8605592A1; BR8503499A; EP0169413A2; EP0169413B1; JPS6137989A; EP0169413A3; DE3582525D1; JPH0784667B2; ZA855467B; US4710307A

Description

BESCHREIBUNG

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

Bei der Herstellung von Blechen durch Walzen, von Profilen in Profilwalzen 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 Vorschlag 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 Entzunde-rungs- 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 m

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sicheres Beizen erreicht werden soll, um dann unmittelbar anschliessend das Werkstück auswalzen zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Beizmittel zu beschreiben, das bei Temperaturen von über 600 bis 1300 °C angewendet werden kann und ein schnelles und zuverlässiges Beizen ermöglicht.

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:

Na2B407- 10H20; Na2B407- 5H20; Na2B407 wasserfrei; Natrium-Metaborat, NaB02-4H20; Borsäure, H3B03; Borsäureanhydrid, B203; lösliches Natriumsilikat mit einem Si02/Na20-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; Kryolit, Na3Al F6; Antimonoxid, Sb203; Molybdändisulfid, MoS2; Bornitrid, BN; eines der Phosphate aus der Reihe Trinatriumphosphat, hydratisiert oder nicht hydratisiert, Trikaliumphosphat, hydratisiert oder nicht hydratisiert, Natriummetaphosphate (NaP03)3 und (NaP03)4; Kaliummetaphosphat (KP03)3 und (KP03)4; Polymetaphosphat (NaP03)4-H20; Natriumtripolyphosphat Na5P3Oi0; hydratisiert oder nicht hydratisiert, Natriumpolyphosphat (Na5P30!o)2_8 und Zinkphosphat (P04)2Zn3.

Die mitgenannten Polymetaphosphate schliessen auch Verbindungen, bekannt unter dem Namen Madrell'sches Salz, Gra-ham'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 6 bis 9 C-Atomen, und Inden-Cumaron-Harze.

Die Reihe der Stoffe nach Gruppe d) beeinflusst die physikalischen Eigenschaften des Beizmittels, insbesondere die Schmelzviskosität und den Schmelzpunkt. In diese Gruppe gehören: Magnesiumchlorid MgCl2-6H20, Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Calciumchlorid, Natriumsulfat, Natriumacetat, Kaliumaceta 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 NH4C1, Harnstoff CO(NH2)2, Ammoni-umcarbonat (NH4)2C03, Harnstoff-Formaldehyd-Harz, Natrium-carbonat Na2C03.

Das Beizmittel hat eine Zusammensetzung, enthaltend 20 bis 80 Gew.-% a), 1 bis 80 Gew.-% b) und 0 bis 79 Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e), wobei 0 bis 35 Gew.-% c), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, 0 bis 50 Gew.-% d), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, und 0 bis 5 Gew.-% e), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, enthalten sind.

Zweckmässig lauten die Mengenangaben 20 bis 65 Gew.-% a), 5 bis 75 Gew.-% b) und 5 bis 75 Gew.-% eines oder mehrerer

Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e), wobei 0 bis 30 Gew.-% c), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, 0 bis 30 Gew.-% d), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, und 0 bis 3 Gew.-% e), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, enthalten sind, und vorzugsweise 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), wobei 0 bis 30 Gew.-% c), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, 0 bis 30 Gew.-% d), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, und 0 bis 3 Gew.-% e), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, 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 bis 80 Gew.-% a), 1 bis 50 Gew.-% b) und 0 bis 49 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 49 Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e), wobei 0 bis 35 Gew.-% c), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, 0 bis 49 Gew.-% d), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, und 0 bis 5 Gew.-% e), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, enthalten sind.

Ein besonders geeignetes Mittel mit herausragenden schmierenden Eigenschaften neben seiner Wirkung als Beizmittel und Antioxidant kann eine Zusammensetzung aufweisen, enthaltend 20 bis 50 Gew.-% a), 50 bis 80 Gew.-% 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), wobei

0 bis 30 Gew.-% c), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, 0 bis 30 Gew.-% d), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, und 0 bis 5 Gew.-% e), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, enthalten sind.

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

20 bis 80 Gew.-% a), 1 bis 20 Gew.-% b) und 10 bis 79 Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e), wobei 10 bis 35 Gew.-% c), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, 0 bis 50 Gew.-% d), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, und 0 bis 5 Gew.-% e), bez. auf die gesamte Menge des Mittels, enthalten sind.

Damit im Mittel genügend beizaktive Verbindungen und Trockenschmierstoffe zur Verfügung stehen, ist die Menge an Zusatzstoffen auf 79 Gew.-% des Mittels beschränkt.

Im allgemeinen wird das Beizmittel in Pulverform, wobei das Pulver eine durchschnittliche Korngrösse von 50 bis 1000 Mikrometer aufweist, oder als Granulat mit einer durchschnittlichen Korngrösse von 0,5 bis 4 mm, 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 Entzunderungsmittels 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

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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 der zu bearbeitenden Oberfläche von Werkstücken in Stossbän-ken, Assel-, Konti- oder Pilgerstrassen, Multiple Pipe Mill-Anla-gen usw. In der Regel wird das erfindungsgemässe Mittel in trok-kener Pulver- oder Granulatform, beispielsweise auf ein zu walzendes Blech aufgesprüht oder in ein zu walzendes Rohr einge-sprüht, 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 1300 ° C oder sind schon während der Anwendung des erfin-dungsgemässen Mittels bereits im Bereich ihrer Walztemperatur von 1000 bis 1300 °C. Unmittelbar nach der Behandlung der Werkstücke mit dem erfindungsgemässen Mittel wird der Umfor-mungsprozess eingeleitet, ein zwischenzeitliches Abkühlen ist weder vorgesehen noch notwendig.

Beispiel 1

Eine Mischung von 50 Gew.-% Na2B407- IOH2O und 15 Gew.-% Na2B407 als Beizkomponente, 30 Gew.-% einer Natri-

umstearat als Schichtbildner und Antioxidant und 5 Gew.-% 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 s eines Beizmittels aufgearbeitet und in einem Stopfenwalzwerk bei der Verarbeitung einer stark zunderhaltigen Luppe angewendet.

Beispiel 2

Ein Beizmittel mit betonten Schmiereigenschaften wurde her-10 gestellt aus 70 Gew.-% Na5P3Oio und 4 Gew.-% Graphit als schmierwirksame Komponente und 26 Gew.-% Na2B204 • 8H20 (Natriummetaborat) als beizaktive Komponente durch homogenes Mischen, wobei die erhaltene Mischung eine durchschnittliche Korngrösse von 100 Mikrometer aufwies. Dieses feinteilige 15 Pulver wurde unmittelbar in einer Kontistrasse vor dem Einführen der Domstange in den Hohlraum einer Luppe eingesprüht, wobei die Beizung bei Walztemperatur stattfand und die Anteile des Na5P3Oio und des Graphits beim Walzen die Schmierung zwischen dem Dorn und dem entstehenden Rohr sicherstellte.

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Beispiel 3

Eine Mischung aus 50 Gew.-% Wasserglas (22% Na20) und 20 Gew.-% Natirummetaborat (Na2B4Oi0- 10H20), 5 Gew.-% Graphit und 23 Gew.-% einer Mischung von Natriumstearat und 25 -palmitat führte zu einem Beizmittel mit ausgeprägt antioxidativen Eigenschaften. Das wurde deutlich durch den relativ hohen gewichtsmässigen Anteil einer Mischung von Natriumstearat und -palmitat.

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Claims

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1. Mittel zum Beizen, für die Schmierung und gegebenenfalls als Antioxidant von Werkstücken aus Eisen und Stahl bei der spanlosen Warmumformung, enthaltend 20 bis 80 Gew.-%

a) einer oder mehrerer Verbindungen aus der Reihe für eine Beizung wirksamer Verbindungen Na2B407 • 10H20;

Na2B407 • 5H20; Na2B407 wasserfrei; Natrium-Metaborat, NaB02-4H20; Borsäure, H3B03; Borsäureanhydrid, B203; lösliches Natriumsilikat mit einem Si02/Na20-Verhältnis von 2,5 bis 3,3 und Natriummetasilikat, Anhydrid oder mit 5 und 9 Kristallwasser; 1 bis 80 Gew.-%.

b) eines oder mehrerer Trockenschmierstoffe aus der Reihe von Graphit; Calciumfluorid; Kryolit, Na3Al F6; Antimonoxid, Sb203; Molybdändisulfid, MoS2; Bornitrid, BN; eines der Phosphate aus der Reihe Trinatriumphosphat, hydratisiert oder nicht hydratisiert, Trikaliumphosphat, hydratisiert oder nicht hydratisiert, Natriummetaphosphate (NaP03)3 und (NaP03)4; Kaliummetaphosphat (KP03)3 und (KP03)4; Polymetaphosphat (NaP03)4-H20; NatriumtripolyphosphatNa5P3OI0, hydratisiert oder nicht hydratisiert, Natriumpolyphosphat (NasP30!o)2-8 und Zinkphosphat (P04)2Zn3; und 0 bis 79 Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e), die 0 bis 35 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Menge des Mittels,

c) eines oder mehrerer die Schichtbildung auf dem Blech oder Block, in der Luppe oder Rohr 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 6 bis 9 C-Atomen, und Inden-Cumaron-Harze; 0 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Menge des Mittels,

d) eines oder mehrerer die physikalischen Eigenschaften des Mittels steuernden Stoffe aus der Reihe Magnesiumchlorid MgCl2-6H20, Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Calciumchlorid, Natriumsulfat, Natriumacetat, Kaliumacetat und Tone; und 0 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Menge des Mittels,

e) eines oder mehrerer auf die Reduktion der Oxide und trennend wirkende Substanz aus der Reihe Ammoniumchlorid NH4C1, Harnstoff CO(NH2)2, Ammoniumcarbonat (NH4)2C03, Harnstoff-Formaldehyd-Harz, Natriumcarbonat Na2C03 enthalten.

2. Mittel nach Patentanspruch 1, enthaltend 20 bis 80 Gew.-% a), 1 bis 75 Gew.-% b) und 5 bis 79 Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e), wobei c) in Mengen von 0 bis 35 Gew.-%, d) in Mengen von 0 bis 50 Gew.-% und e) in Mengen von 0 bis 5 Gew.-% enthalten ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Mittel nach Patentanspruch 1 und 2, enthaltend 20 bis 65 Gew.-% a), 5 bis 75 Gew.-% b) und 5 bis 75 Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e), wobei c) in Mengen von 0 bis 30 Gew.-%, d) in Mengen von 0 bis 30 Gew.-% und e) in Mengen von 0 bis 3 Gew.-% enthalten ist.

4. Mittel nach Patentansprüchen 1 bis 3, enthaltend 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), wobei c) in Mengen von 0 bis 30 Gew.-%, d) in Mengen von 0 bis 30 Gew.-% und e) in Mengen von 0 bis 3 Gew.-% enthalten ist.

5. Mittel nach Patentanspruch 1 für die Schmierung, als Antioxidant und zum Beizen von Werkstücken aus Eisen und Stahl bei der spanlosen Warmumformung, enthaltend 50 bis 80 Gew.-% a), 1 bis 50 Gew.-% b) und 0 bis 49 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 49 Gew.-% eines oder mehrerer Stoffe aus jeweils einer oder mehrerer der Gruppen c), d) und e), wobei c) in Mengen von 0 bis 35 Gew.-%, d) in Mengen von 0 bis 49 Gew.-% und e) in Mengen von 0 bis 5 Gew.-% enthalten ist.

6. Mittel nach Patentanspruch 1 zum Beizen, als Antioxidant und für die Schmierung von Werkstücken aus Eisen und Stahl bei der spanlosen Warmumformung, enthaltend 20 bis 50 Gew.-% a), 50 bis 80 Gew.-% 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), wobei c) in Mengen von 0 bis 30 Gew.-%, d) in Mengen von 0 bis 30 Gew.-% und e) in Mengen von 0 bis 5 Gew.-% enthalten ist.

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

8. Verwendung von Mitteln nach einem der Patentansprüche 1 bis 7 zum Beizen, für die Schmierung und als Antioxidant von Werkstücken aus Eisen und Stahl bei der spanlosen Warumformung.

9. Verwendung nach Patentanspruch 8 zum Beizen, fur die Schmierung und als Antioxidant von Luppen aus Stahl bei Walztemperatur.

10. Verwendung nach Patentanspruch 8 zum Beizen, für die Schmierung und als Antioxidant bei Werkstücktemperaturen von 600 bis 1300 °C.

11. Verwendung nach Patentanspruch 8 zum Beizen, für die Schmierung und als Antioxidant bei Werkstücktemperaturen von 1000 bis 1300 °C.