WO2006029934A2 - Schmiermittel zum schmieren von erhitzten metallgegenständen - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a lubricant for lubricating two surface-contacting heated metal objects, which perform a relative movement to each other, wherein the lubricant has a content of graphite and a content of at least one sheet silicate. Moreover, this invention relates to the use of such a lubricant in the hot deformation of metals and in particular in the manufacture of seamless pipes.
  • a solid steel block is heated to a specific forming temperature and rolled out into a short, thick-walled hollow body, the pipe core.
  • This tube blank is inserted via a tool, the mandrel, and extended or forged over the mandrel without additional heat supply.
  • lubricants for lubricating two heated metal objects in contact with each other in terms of area, such as, for example, a mandrel and a tube.
  • Various lubricant compositions are known from the state of the art, which are basically suitable for lubricating two hot metal objects contacting each other in a planar manner.
  • a large proportion of these lubricants contain graphite as an ingredient, which is also well-known as a lubricant for metal objects at ordinary ambient temperatures.
  • a disadvantage of graphite-containing lubricants is that, in particular at high processing temperatures, carburization frequently takes place, the graphite occupying outer grid positions of the B-scale crystal (iron carbide formation), which can lead to partial embrittlement.
  • the brittle material breaks at this point, and the part is unusable. The reject rate is increased, which is economically unsustainable.
  • EP 0 745 661 discloses a graphite-containing lubricant which has a proportion of one or more clay minerals from the class of smectites. In addition, these lubricants either have a content of silica sol or potassium aluminosilicate. According to EP 0 745 661, such lubricants can largely overcome the disadvantage of the Aufkoh ⁇ ment of graphite-containing lubricants at relatively high operating temperatures.
  • lubricants containing both graphite and alkali-containing phyllosilicate may have less carburization in metalworking, they often require improvement in the friction ratios between the metal surfaces in order to improve the durability of the tooling tools, e.g. the mandrel rods, extend.
  • the object underlying this invention is therefore to provide a graphite-containing lubricant which has no carburization when lubricating two heated metal objects which contact one another in a planar manner and which move relative to one another, and the restraining forces occurring between the surfaces of the metal objects reduced in comparison to corresponding lubricants from the prior art, so as to extend the durability of the very expensive tools (eg mandrel bars).
  • a lubricant of the type mentioned which is additionally da ⁇ characterized in that the lubricant, based on the solids content, at least 5 wt .-% alkali-free hydrous sheet silicate has.
  • the group of alkali-free hydrous sheet silicates has the common feature that these phyllosilicate minerals are substantially free of alkali.
  • the group of alkali-free wasserhal ⁇ term sheet silicates includes, inter alia, the minerals kaolinite, antigorite, halloysite, greenalite, pyrophyllite, talc, margarite, vermiculite, sudoite and chlorite.
  • the mica or micaceous sheet silicates are among the three-layer silicates.
  • the group of three-layer silicates includes e.g. the frequently used alkaline-containing smectites (inter alia montmorillonite), which are contained, inter alia, in the bentonites as main minerals.
  • the lubricant contains at least 30% by weight of graphite, based on solids content.
  • the graphite used can be of synthetic as well as natural origin.
  • the graphite content of a lubricant according to the invention is in a range of 30-90% by weight, and more preferably the graphite content is 50-80% by weight, based on the solids content. It is astonishing that even with lubricants according to this invention with relatively high graphite content no carburization could be detected on the surface of the machined metal objects.
  • the lubricant comprises at least 10% by weight of phyllosilicate based on solids content.
  • the lubricant preferably comprises 10-50% by weight of phyllosilicate, and phyllosilicate fractions, based on the solids content, of 20-40% by weight are particularly preferred. It should be noted that in some embodiments the proviso only applies that the proportion of alkali-free hydrous sheet silicate in the Bacllsili ⁇ catgehalt of the lubricant is at least so high that the proportion of alkali-free hydrous sheet silicate, based on the solids content of the total lubricant, at least 5 wt. -% is.
  • Vor ⁇ preferably comprises the lubricant, based on the solids content 10-90 wt .-% alkali-free hydrous sheet silicate, wherein the lubricant particularly preferably 20-60 wt .-% alkali-free hydrous sheet silicate comprises.
  • alkali-free hydrous sheet silicates which have single-component single layers, for example kaolinite, antigorite and halloysite.
  • Further preferred alkali-free hydrous sheet silicates selected from the group of non-hydrated alkali-free hydrous phyllosilicates.
  • Kaolinite is white, soft and flaky in its purest form.
  • the two-layered kaolinite layers are not hydrated and are unfolded.
  • Particularly characteristic of kaolinite is the great tendency for intercalation of chemical substances between the individual kaolinite layers.
  • the unfolded silicate layers are particularly stabilized.
  • the hydrated aluminum ions act in principle as very large ions.
  • Kaolinite is obtained either by slaking the clay kaolin or synthetically from polysilicic acid and aluminum hydroxide. Since kaolins consist predominantly of the mineral kaolinite (about 88%), kaolin is used instead of pure kaolinite in some embodiments, i. that the proportion of kaolinite, based on the solids content, is achieved by a correspondingly higher addition of kaolin. In other embodiments, both kaolinite and kaolin are used in appropriate amounts. The same applies to synthetically produced kaolinite, i. in that preferred lubricants according to the present invention are additionally characterized by comprising kaolin or synthetically produced kaolinite. The advantage of using the kaolin clay is the lower cost of the raw material.
  • the lubricant according to the invention comprises both kaolin and synthetically produced kaolinite.
  • Further embodiments of the invention are additionally characterized in that they comprise at least one thickener.
  • the at least one thickener is a bentonite, among which particularly smectites are preferred among the bentonites, and montmorillonite is particularly preferred among the smectites.
  • a particularly preferred specific embodiment of the present invention comprises, based on the solids content, at least 50-79% by weight of graphite, 20-40% by weight of kaolinite and 1-10% by weight of thickener.
  • preferred embodiments of the invention comprise at least one alkali metal thophosphate, particular preference being given to those alkali metal phosphates which are selected from trisodium, tripotassium or trilithium orthophosphate.
  • alkali orthophosphates is well known in the art, and for the purposes of this invention, preferably comprises 0.5-15% by weight, based on the solids content of the lubricant. Particularly preferred is the - -
  • Alkali orthophosphate content in the range of 1-10% by weight, based on the solids content of the lubricant, and more preferably in the range of 1-7.5% by weight.
  • the lubricants according to the invention can be used wherever, at high temperatures, two metal objects in contact with one another flatly make a relative movement relative to one another. These include e.g. also roller cages for plain bearings, where elevated temperatures can occur.
  • the lubricants according to the invention are preferably used in contact with one another on flat metal objects, one of which is a tool and another is a workpiece.
  • the lubricant according to the invention is in the form of an aqueous solution or dispersion or suspension.
  • the solids content of such a solution or dispersion / suspension is preferably 25-35% by weight.
  • aqueous preparation of a lubricant according to the invention can, for example, be applied to the tool (for example a mandrel bar), the lubricant forming a fine separating and lubricant film after evaporation of the water.
  • the inventive concept is suitable for the lubrication of any metal objects, but is preferably used in the hot deformation of metals, preferably at working temperatures of about 700-1300 9 C.
  • Under metal pipes are understood here, for example, tubes made of non-ferrous metals, aluminum or the like.
  • the graphite used in this example was a natural graphite having a purity of> 98% and an average particle size of 6 ⁇ m.
  • the kaolinite used was obtained by kaolin slurry (kaolin EGS 80, Erbslöh).
  • the thickener used was a modified bentonite (Optigel WM, Süd-Chemie).
  • the 30% aqueous suspension of the above composition was sprayed on the about 80 9 C hot mandrels of a MPM (Multiple Purpose MiII). After evaporation of the carrier liquid, the tubes were rolled. The case determined restraining forces were 85 to at a 1150 0 C block temperature. The durability of the spikes was 2000 pipes.
  • a 30% aqueous suspension was prepared.
  • the graphite used and the thickener used corresponded to the substances mentioned in Example 1.
  • the kaolin used was a white kaolin with a kaolin content of 88% by weight (kaolin EGS 80, Erbsloh).
  • K 3 PO 4 was from Chemische Fabrik Budenheim KG.
  • a 30% aqueous suspension of the above composition was sprayed onto the approximately 80 ° C mandrels of a Multiple Purpose MiII (MPM). After evaporation of the carrier liquid, the tubes were rolled. The retention forces were 80 to 1 150 9 C. The durability of the spikes was 2050 tubes.
  • a 30% aqueous suspension was prepared.
  • the graphite used and the thickener used corresponded to the substances mentioned in Example 1.
  • the inventive 30% aqueous suspension of the above composition was sprayed onto the about 80 9 C hot mandrels of a MPM (Multiple Purpose MiII). After evaporating the carrier liquid, the tubes were rolled. The retention forces determined in this case were 95 tons at a 1 150 ° C block temperature. The durability of the spikes was 1775 tubes.

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Abstract

Um ein Graphit und Schichtsilikat enthaltendes Schmiermittel zum Schmieren von zwei sich einander flächig berührenden erhitzten Metallgegenständen, die eine Relativbewegung zueinander ausführen, zu bekommen, enthält das Schmiermittel, bezogen auf den Feststoffgehalt, wenigstens 5 Gew.-% alkalifreies wasserhaltiges Schichtsilikat.

Description

Schmiermittel zum Schmieren von erhitzten Metallgegenständen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmiermittel zum Schmieren von zwei sich einander flächig berührenden erhitzten Metallgegenständen, die eine Relativbewegung zueinander ausführen, wobei das Schmiermittel einen Gehalt an Graphit und einen Gehalt an wenigstens einem Schichtsilikat aufweist. Darüber hinaus betrifft diese Erfindung die Verwendung eines solchen Schmiermittels bei der Heißverformung von Metallen und insbesondere bei der Herstellung von nahtlosen Rohren.
Bei der formgebenden Verarbeitung von Metallen treten teilweise erhebliche Drücke auf den Ober- flächen des zu verarbeitenden Metalls und des Bearbeitungswerkzeugs auf. Entsprechend hoch sind die Rückhaltekräfte zweier solcher sich einander flächig berührender erhitzter Metallgegenstän¬ de, die eine Relativbewegung zueinander ausführen. Diese Rückhaltekräfte definieren die Rei¬ bungsverhältnisse zwischen den beiden Metallgegenständen und beeinflussen maßgeblich die Halt¬ barkeit der verarbeitenden Werkzeuge. Darüber hinaus bestimmen die Reibungsverhältnisse letzt- lieh die Oberflächenqualität der produzierten Erzeugnisse.
Bei der Herstellung von nahtlosen Rohren wird beispielsweise ein massiver Stahlblock auf eine be¬ stimmte Umformungstemperatur erhitzt und zu einem kurzen, dickwandigen Hohlkörper, der Rohr¬ luppe, ausgewalzt. Diese Rohrluppe wird über ein Werkzeug, den Dorn, gesteckt und ohne zusätzli- che Wärmezuführung über den Dorn ausgestreckt bzw. geschmiedet.
Es besteht daher ein allgemeiner Bedarf an Schmiermitteln zum Schmieren von zwei sich einander flächig berührenden erhitzten Metallgegenständen, wie beispielsweise einem Dorn und einer Rohr¬ luppe. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Schmiermittelzusammensetzungen bekannt, die sich grundsätzlich zum Schmieren von zwei sich einander flächig berührenden erhitzten Metall¬ gegenständen eignen. Ein großer Anteil dieser Schmiermittel enthält als einen Bestandteil Graphit, das auch als Schmiermittel für Metallgegenstände bei üblichen Umgebungstemperaturen allseits bekannt ist. Ein Nachteil graphithaltiger Schmiermittel ist, daß insbesondere bei hohen Verarbei¬ tungstemperaturen häufig eine Aufkohlung stattfindet, wobei der Graphit Außergitterplätze des B- senkristalls besetzt (Eisencarbidbildung), was zu einer partiellen Versprödung führen kann. Bei der Weiterverarbeitung des Werkstückes durch Ziehen, Strecken, Biegen usw. reißt der versprödete Werkstoff an dieser Stelle auf, und das Teil wird unbrauchbar. Die Ausschußrate wird erhöht, was wirtschaftlich untragbar ist. - -
Aus dem Stand der Technik sind graphithaltige Schmiermittel bekannt, die zusätzlich einen Gehalt an alkalihaltigen Schichtsilikaten aufweisen. So offenbart die EP 0 745 661 ein graphithaltiges Schmiermittel, das einen Anteil an einem oder mehreren Tonmineralen aus der Klasse der Smektite aufweist. Zusätzlich weisen diese Schmiermittel entweder einen Gehalt an Kieselsäuresol oder KaIi- um-aluminiumsilikat auf. Laut EP 0 745 661 können solche Schmiermittel den Nachteil der Aufkoh¬ lung von graphithaltigen Schmiermitteln bei relativ hohen Arbeitstemperaturen weitestgehend über¬ winden.
Zwar können Schmiermittel mit Gehalten an sowohl Graphit als auch alkalihaltigem Schichtsilikat eine geringere Aufkohlung bei der Metallbearbeitung aufweisen, sie sind allerdings bezüglich der Reibungsverhältnisse zwischen den Metalloberflächen häufig verbesserungsbedürftig, um die Halt¬ barkeit der bearbeitenden Werkzeuge, z.B. der Dornstangen, zu verlängern.
Die dieser Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es daher, ein graphithaltiges Schmiermittel be- reitzustellen, das beim Schmieren von zwei sich einander flächig berührenden erhitzten Metallge¬ genständen, die eine Relativbewegung zueinander ausführen, keine Aufkohlung aufweist, und das die zwischen den Oberflächen der Metallgegenstände auftretenden Rückhaltekräfte im Vergleich zu entsprechenden Schmiermitteln aus dem Stand der Technik verringert, um so die Haltbarkeit der sehr teuren Werkzeuge (z.B. Dornstangen) zu verlängern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schmiermittel der eingangs genannten Art, das zusätzlich da¬ durch gekennzeichnet ist, daß das Schmiermittel, bezogen auf den Feststoffgehalt, wenigstens 5 Gew.-% alkalifreies wasserhaltiges Schichtsilikat aufweist.
Die Gruppe der alkalifreien wasserhaltigen Schichtsilikate weist das gemeinsame Merkmal auf, daß diese Schichtsilikatmineralien im wesentlichen alkalifrei sind. Die Gruppe der alkalifreien wasserhal¬ tigen Schichtsilikate umfaßt unter anderem die Mineralien Kaolinit, Antigorit, Halloysit, Greenalith, Pyrophyllit, Talk, Margarit, Vermiculit, Sudoit und Chlorit.
Im Rahmen der Entwicklungsarbeiten zur vorliegenden Erfindung konnte überraschenderweise ge¬ zeigt werden, daß der Zusatz von alkalifreiem wasserhaltigem Schichtsilikat zu graphithaltigen Schmiermitteln die Reibungsverhältnisse zwischen zwei sich einander flächig berührenden erhitzten Metallgegenständen, welche eine Relativbewegung zueinander ausführen, positiv beeinflußt, indem die Rückhaltekräfte zwischen den beiden Metallgegenständen verringert werden. Dieser Vorteil wird ab einem Anteil an alkalifreiem wasserhaltigem Schichtsilikat von wenigstens 5 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt des Schmiermittels, erzielt. Die hierdurch erreichte Verringerung der Rück¬ haltekräfte betrug durchschnittlich im Vergleich zu herkömmlichen Schmiermitteln etwa 10%. Diese wesentliche Verminderung der Rückhaltekräfte wirkte sich auf die Haltbarkeit der Bearbeitungswerk- - -
zeuge derart positiv aus, daß die Standzeit dieser Werkzeuge um durchschnittlich etwa 20-25% an¬ stieg.
Zwar ist es bekannt, graphithaltigen Schmierstoffen Schichtsilikate zuzusetzen, allerdings wurden hierfür bisher lediglich alkalihaltige Glimmer oder glimmerartige Schichtsilikate mit Alkalibestandteil verwendet. Die Glimmer oder glimmerartigen Schichtsilikate zählen zu den Dreischichtsilikaten. Zu der Gruppe der Dreischichtsilikate gehören z.B. die häufig verwendeten alkalihaltigen Smektite (un¬ ter anderem Montmorillonit), die unter anderem in den Bentoniten als Hauptminerale enthalten sind.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält das Schmiermittel, bezogen auf den Feststoffgehalt, wenigstens 30 Gew.-% Graphit. Der verwendete Graphit kann sowohl syn¬ thetischen als auch natürlichen Ursprungs sein. Vorzugsweise liegt der Graphitanteil an einem erfin¬ dungsgemäßen Schmiermittel in einem Bereich von 30-90 Gew.-%, und besonders bevorzugt um¬ faßt der Graphitanteil 50-80 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt. Erstaunlich ist, daß auch bei Schmiermitteln gemäß dieser Erfindung mit relativ hohen Graphitanteilen keine Aufkohlungen auf der Oberfläche der bearbeiteten Metallgegenstände nachgewiesen werden konnten. So wurden auf der Innenoberfläche von Rohren, die auf einem Dorn verarbeitet wurden, der mit einem erfindungs¬ gemäßen Schmiermittel versehen worden war, auch nach dem Strecken bei der Weiterverarbeitung keine Anzeichen von Aufkohlung (z.B. Risse in der Innenoberfläche, partielle Versprödungen) fest- gestellt.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfaßt das Schmiermittel, bezogen auf den Feststoffgehalt, wenigstens 10 Gew.-% Schichtsilikat. Vorzugsweise umfaßt das Schmier¬ mittel 10-50 Gew.-% Schichtsilikat und besonders bevorzugt sind Schichtsilikatanteile, bezogen auf den Feststoffgehalt, von 20-40 Gew.-%. Hierbei zählt, daß bei einigen Ausführungsformen lediglich die Maßgabe gilt, daß der Anteil an alkalifreiem wasserhaltigem Schichtsilikat am Gesamtschichtsili¬ katgehalt des Schmiermittels wenigstens so hoch ist, daß der Anteil an alkalifreiem wasserhaltigem Schichtsilikat, bezogen auf den Feststoffgehalt des gesamten Schmiermittels, wenigstens 5 Gew.-% beträgt. Bei bevorzugten Ausführungsformen beträgt der Anteil an alkalifreiem wasserhaltigem Schichtsilikat, bezogen auf den Feststoffgehalt des Schmiermittels, wenigstens 10 Gew.-%. Vor¬ zugsweise umfaßt das Schmiermittel, bezogen auf den Feststoffgehalt 10-90 Gew.-% alkalifreies wasserhaltiges Schichtsilikat, wobei das Schmiermittel besonders bevorzugt 20-60 Gew.-% alkali¬ freies wasserhaltiges Schichtsilikat umfaßt.
Bevorzugt sind gemäß dieser Erfindung die alkalifreien wasserhaltigen Schichtsilikate, die Zweier- Einfachschichten aufweisen, wie beispielsweise Kaolinit, Antigorit und Halloysit. Weitere bevorzugte alkalifreie wasserhaltige Schichtsilikate aus der Gruppe der nicht hydratisierten alkalifreien wasser¬ haltigen Schichtsilikate ausgewählt. Besonders bevorzugte alkalifreie wasserhaltige Schichtsilikate - -
sind die nicht-hydratisierten Zweier-Einfachschicht-Schichtsilikate aus der Kaolinit-Antigorit-Familie, wie z.B. das Kaolinit. Insbesondere bevorzugt ist unter den Schichtsilikaten aus der Kaolinit-Familie das Tonmineral Kaolinit, ein Aluminiumhydrosilikat der allgemeinen Formel AI2[Si2O5(OH)4]. Kaolinit ist in Reinform weiß, weich und blättchenförmig. Die Zweier- Einfachschichten des Kaolinit sind nicht hydratisiert und liegen ungefaltet vor. Besonders charakteristisch für Kaolinit ist die große Neigung zur Einlagerung (Interkalation) chemischer Stoffe zwischen die einzelnen Kaolinitschichten. Durch die Ankondensation der AI(OH)3- Schichten sind die ungefalteten Silikatschichten besonders stabili¬ siert. Hierbei wirken die hydratisierten Aluminiumionen im Prinzip als sehr große Ionen.
Kaolinit wird entweder durch Schlämmung des Tongesteins Kaolin oder synthetisch aus Polykiesel- säure und Aluminiumhydroxid gewonnen. Da Kaoline überwiegend aus dem Mineral Kaolinit beste¬ hen (etwa 88%), wird bei einigen Ausführungsformen anstelle von reinem Kaolinit Kaolin verwandt, d.h. daß der Anteil Kaolinit, bezogen auf den Feststoffgehalt, durch entsprechend höheren Zusatz von Kaolin erzielt wird. Bei weiteren Ausführungsformen werden sowohl Kaolinit als auch Kaolin in entsprechenden Mengen verwendet. Gleiches gilt auch für synthetisch hergestellten Kaolinit, d.h. daß bevorzugte Schmiermittel gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzlich dadurch gekennzeich¬ net sind, daß sie Kaolin oder synthetisch hergestellten Kaolinit umfassen. Der Vorteil der Verwen¬ dung des Tongesteins Kaolin liegt in den geringeren Kosten für das Rohmaterial. Dagegen kann auch die höhere Reinheit des Minerals Kaolinit bzw. die höchstmögliche Reinheit des synthetisch hergestellten Kaolinits zum Zwecke einer exakteren Reproduzierbarkeit von Erzeugnissen einheitli¬ cher Qualität gewünscht sein. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen umfaßt das erfin¬ dungsgemäße Schmiermittel sowohl Kaolin als auch synthetisch hergestellten Kaolinit.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß sie wenig- stens einen Verdicker umfassen. Vorzugsweise ist der wenigstens eine Verdicker ein Bentonit, wo¬ bei unter den Bentoniten besonders Smektite bevorzugt sind, und unter den Smektiten insbesondere Montmorillonit bevorzugt ist. Der Anteil des Verdickers bzw. der Verdicker an dem Schmiermittel ist, bezogen auf den Feststoffgehalt, vorzugsweise etwa 1 -10 Gew.-%.
Eine besonders bevorzugte spezielle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt, bezogen auf den Feststoffgehalt, wenigstens 50-79 Gew.-% Graphit, 20-40 Gew.-% Kaolinit und 1 -10 Gew.-% Verdicker.
Zusätzlich enthalten bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wenigstens ein Alkalior- thophosphat, wobei solche Alkaliphosphate besonders bevorzugt sind, die unter Trinatrium-, Trikali- um- oder Trilithiumorthophosphat ausgewählt sind. Der Zusatz von Alkaliorthophosphaten ist aus dem Stand der Technik wohlbekannt, und umfaßt im Rahmen dieser Erfindung, bezogen auf den Feststoffgehalt des Schmiermittels, vorzugsweise 0,5-15 Gew.-%. Besonders bevorzugt liegt der - -
Anteil Alkaliorthophosphat im Bereich von 1 -10 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt des Schmiermittels, und besonders bevorzugt im Bereich von 1-7,5 Gew.-%. Wobei sich diese Anteile bei speziellen Ausführungsformen aus verschiedenen Alkaliorthophosphatanteilen zusammenset¬ zen.
Die erfindungsgemäßen Schmiermittel können überall dort eingesetzt werden, wo bei hohen Tempe¬ raturen zwei sich einander flächig berührende Metallgegenstände eine Relativbewegung zueinander ausführen. Hierzu zählen z.B. auch Rollenkäfige für Gleitlager, bei denen erhöhte Temperaturen auftreten können. Bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Schmiermittel allerdings bei sich ein- ander flächig berührenden Metallgegenständen verwendet, von denen einer ein Werkzeug und ein anderer ein Werkstück ist. Hierfür ist es besonders zweckmäßig, wenn das erfindungsgemäße Schmiermittel in Form einer wäßrigen Lösung oder Dispersion bzw. Suspension vorliegt. Der Fest¬ stoffgehalt einer solchen Lösung oder Dispersion/Suspension beträgt vorzugsweise 25-35 Gew.-%.
Die wäßrige Zubereitung eines erfindungsgemäßen Schmiermittels kann beispielsweise auf das Werkzeug (z.B. eine Dornstange) aufgebracht werden, wobei das Schmiermittel nach dem Ver¬ dampfen des Wassers einen feinen Trenn- und Schmierstoffilm bildet.
Grundsätzlich eignet sich der Erfindungsgedanke für das Schmieren beliebiger Metallgegenstände, wird aber bevorzugt verwandt bei der Heißverformung von Metallen, und zwar vorzugsweise bei Arbeitstemperaturen von etwa 700-13009C. Besonders bevorzugt werden erfindungsgemäße Schmiermittel zum Schmieren von Dornstangen bzw. Luppen bei der Herstellung nahtloser Metall¬ rohre verwendet. Unter Metallrohren werden hier beispielsweise Rohre aus Buntmetallen, Aluminium oder dergleichen verstanden. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von erfindungsgemäßen Schmiermitteln bei der Herstellung von nahtlosen Stahlrohren bei Arbeitstemperaturen von etwa 1000-13000C.
Ein Schmiermittel gemäß der vorliegenden Erfindung eignet sich besonders bei der Verarbeitung von erhitzten Metallgegenständen in einem Asselwalzwerk sowie beim Stoßbankverfahren und bei der Verarbeitung mit einem Pilgergerüst. Auch beim Kontiwalzen werden deutliche Vorteile in Bezug auf die Oberflächenqualität, die Standzeit der Dorne und den Kraftaufwand zwischen den Walzgerü¬ sten erzielt, wobei es unerheblich ist, ob das Walzen mit freien Dornen, nach dem "Semi-Floating"- Prinzip, dem MPM-Verfahren (MPM = Multiple Purpose MiII) oder dem PQF-Verfahren (PQF = Pre- mium Quality Finishing) durchgeführt wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beispiele deutlich werden. - -
BEISPIEL 1
Von einem Schmierstoff der Zusammensetzung
60 Gew. -% Graphit
36 Gew. -% Kaolinit
4 Gew.-( % Verdicker
wurde eine 30%-ige wäßrige Suspension zubereitet. Bei dem in diesem Beispiel verwendeten Gra- phit handelte es sich um einen Naturgraphit mit einer Reinheit von >98% und mit einer durchschnitt¬ lichen Korngröße von 6 μm. Der verwendete Kaolinit wurde durch Aufschlämmung aus Kaolin ge¬ wonnen (Kaolin EGS 80, Firma Erbslöh). Als Verdicker wurde ein modifiziertes Bentonit verwendet (Optigel WM, Firma Süd-Chemie).
Die 30%-ige wäßrige Suspension der oben genannten Zusammensetzung wurde auf die etwa 809C warmen Dorne einer MPM (Multiple Purpose MiII) gesprüht. Nach dem Verdampfen der Trägerflüs¬ sigkeit wurden die Rohre gewalzt. Die hierbei ermittelten Rückhaltekräfte betrugen 85 to bei einer 11500C Blocktemperatur. Die Haltbarkeit der Dorne betrug 2000 Rohre.
BEISPIEL 2
Von einem Schmierstoff der Zusammensetzung
60 Gew.-% Graphit
31 Gew.-% Kaolin
4 Gew.-% Verdicker
5 Gew.-% K3PO4
wurde eine 30%-ige wäßrige Suspension hergestellt. Der verwendete Graphit und der verwendete Verdicker entsprachen den in Beispiel 1 genannten Stoffen. Bei dem verwendeten Kaolin handelte es sich um ein weißes Kaolin, mit einem Kaolinitanteil von 88 Gew.-% (Kaolin EGS 80, Firma Erbs- löh). K3PO4 stammte von der Chemischen Fabrik Budenheim KG.
Eine 30%-ige wäßrige Suspension der obigen Zusammensetzung wurde auf die etwa 80 °C warmen Dorne einer MPM (Multiple Purpose MiII) gesprüht. Nach Verdampfen der Trägerflüssigkeit wurden die Rohre gewalzt. Die Rückhaltekräfte betrugen 80 to bei 1 1509C. Die Haltbarkeit der Dorne betrug 2050 Rohre.
VERGLEICHSBEISPIEL 1 (Stand der Technik)
Von einem Schmierstoff gemäß der EP 0 745 661 mit der Zusammensetzung
60 Gew.-% Graphit 36 Gew.-% Kalium-Aluminiumsilikat (Mica G, Aspanger), Teilchengröße d50=6,5 μm)
4 Gew.-% Verdicker
wurde eine 30%-ige wäßrige Suspension zubereitet. Der verwendete Graphit und der verwendete Verdicker entsprachen den in Beispiel 1 genannten Stoffen.
Die erfindungsgemäße 30%-ige wäßrige Suspension der oben genannten Zusammensetzung wurde auf die etwa 809C warmen Dorne einer MPM (Multiple Purpose MiII) gesprüht. Nach dem Verdamp¬ fen der Trägerflüssigkeit wurden die Rohre gewalzt. Die hierbei ermittelten Rückhaltekräfte betrugen 95 to bei einer 1 150°C Blocktemperatur. Die Haltbarkeit der Dorne betrug 1775 Rohre.

Claims

- -P A T E N T A N S P R Ü C H E
1 . Schmiermittel zum Schmieren von zwei sich einander flächig berührenden erhitzten Metall- gegenständen, die eine Relativbewegung zueinander ausführen, wobei das Schmiermittel einen Gehalt an Graphit und einen Gehalt an wenigstens einem Schichtsilikat aufweist, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel, bezogen auf den Feststoffgehalt, wenigstens 5 Gew.-% alkalifreies wasserhaltiges Schichtsilikat aufweist.
2. Schmiermittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß es, bezogen ajf den Fest¬ stoffgehalt, wenigstens 30 Gew.-% Graphit, vorzugsweise 30 - 90 Gew.-% Graphit und be¬ sonders bevorzugt 50 - 80 Gew.-% Graphit umfaßt.
3. Schmiermittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es, bezogen auf den Feststoffgehalt, wenigstens 10 Gew.-% Schichtsilikat, vorzugsweise 10 - 50 Gew.-%
Schichtsilikat und besonders bevorzugt 20 - 40 Gew.-% Schichtsilikat umfaßt.
4. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es, bezogen auf den Feststoffgehalt, wenigstens 10 Gew.-%, vorzugsweise 10 - 50 Gew.-% und beson- ders bevorzugt 20 - 40 Gew.-% alkalifreies wasserhaltiges Schichtsilikat umfaßt.
5. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es wenig¬ stens ein alkalifreies wasserhaltiges Schichtsilikat aus der Gruppe Kaolinit, Antigorit, Halloy- sit, Greenalit, Pyrophyllit, Talk, Margarit, Vermiculit, Sudoit und Chlorit, vorzugsweise Kaolinit und/oder Antigorit, enthält.
6. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein alkalifreies wasserhaltiges Schichtsilikat aus der Gruppe der alkalifreien wasserhaltigen Schichtsilikate mit Zweier-Einfachschicht ausgewählt ist und/oder wenigstens ein alkalifreies wasserhaltiges Schichtsilikat aus der Gruppe der nicht hydratisierten alkalifreien wasserhal¬ tigen Schichtsilikate ausgewählt ist.
7. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätz¬ lich wenigstens einen Verdicker umfaßt, wobei der wenigstens eine Verdicker bevorzugt ein Bentonit, besonders bevorzugt ein Smektit, und insbesondere bevorzugt Montmorillonit ist und, bezogen auf den Feststoffgehalt, vorzugsweise in einem Gehalt von etwa 1 - 10 Gew.- % in dem Schmiermittel enthalten ist. - -
8. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es, bezogen auf den Feststoffgehalt, wenigstens 50 - 79 Gew.-% Graphit, 20 - 40 Gew.-% Kaolinit und 1 - 10 Gew. -% Verdicker umfaßt.
9. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätz¬ lich wenigstens ein Alkaliphosphat umfaßt, vorzugsweise wenigstens ein Alkaliorthophosphat umfaßt und besonders bevorzugt wenigstens ein Alkaliphosphat umfaßt, das unter Trinatri¬ um-, Trikalium- oder Trilithiumorthophosphat ausgewählt ist.
10. Schmiermittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es, bezogen auf den Fest¬ stoffgehalt, einen Gehalt von 0,5 - 15 Gew.-%, vorzugsweise von 1 - 10 Gew.-% und be¬ sonders bevorzugt von 1 - 7,5 Gew.-% Alkaliphosphat umfaßt.
1 1 . Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es in Form einer wäßrigen Suspension vorliegt, die vorzugsweise einen Feststoffgehalt von 20 - 35
Gew.-% aufweist.
12. Verwendung eines Schmiermittels nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 bei der Heißverfor¬ mung von Metallen, vorzugsweise bei Arbeitstemperaturen von etwa 700-1300 °C, und be- sonders bevorzugt bei Arbeitstemperaturen von etwa 1000 - 1300 °C.
13. Verwendung eines Schmiermittels nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Schmieren von Dornstangen oder Luppen bei der Herstellung nahtloser Metallrohre, vorzugsweise bei der Herstellung von nahtlosen Stahlrohren.
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