CN101386805B - 芯棒石墨润滑剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种芯棒石墨润滑剂，该润滑剂按重量份，其成分如下：石墨：50％-60％，粒度为200-300目；粘合剂：粘合剂B型(COB-B)复合粘合剂；辅助添加剂，将其混合而成。本发明的效果是采用该芯棒石墨润滑剂提高了芯棒寿命，具有一定的润滑性，能在芯棒表面上生成相应的固体润滑膜，能耐高温，耐较高的接触压力，有足够的润滑负荷能力。使用该石墨润滑剂作为芯棒润滑剂轧制高Cr合金钢，对芯棒表面具有保护作用，使每支芯棒能够轧制200～300支13Cr合金管后，仍可继续使用，芯棒得到了保护，钢管内表面质量的到了提高。该芯棒石墨润滑剂改善了芯棒润滑效果，减小了轧制过程中的设备震动，避免了限动机构锁住芯棒的夹持头五连杆的损坏，延长了设备更换周期。

Description

芯棒石墨润滑剂

技术领域

本发明涉及一种润滑剂，特别是一种芯棒石墨润滑剂。

背景技术

一般生产钢管的管材主要用于石油和天然气开采、电站建设与维护等。然而，由于地球浅层石油和天然气资源越来越少，开采石油、天然气井不断加深，对用于石油的钢管管材的技术性能不断提出越来越高的要求，因而高合金套管和油管被普遍使用。同时我国现在大力发展大型电站，所使用的管材需要满足超高压和超高温的要求，含Cr、Ni等合金的高压锅炉管的需求也不断增加。为了适应市场的需求，对于高附加值产品的研制和生产力度急需加大。

然而高合金钢管在生产过程中，存在如下问题：

1、工具消耗大：芯棒是钢管生产中的重要变形工具，其外表面的好坏直接影响的钢管内表面质量。为了保护芯棒，在轧制钢管前在其表面需要喷涂石墨润滑剂，以利于减小轧件与芯棒的摩擦，从而防止芯棒的损坏，提高芯棒的使用寿命。然而，在轧制上述品种的高合金钢管时，一般国产石墨不能满足芯棒润滑的要求，在轧制不到30～50支钢管时，芯棒表面就会出现损伤严重现象，严重影响了钢管内表面质量。

2、设备负载高：钢管生产是采用限动芯棒轧制工艺，钢管在连轧机轧制过程中速度保持不变，这种工艺过程需要靠抓住芯棒尾柄的限动机构来完成。轧制过程中，为保持芯棒速度不变，限动机构要施加给芯棒一个与轧制方向相反的力，即限动电机扭矩为与运动相反的负扭矩(可监控)。在轧制高合金钢管时，限动扭矩明显增大，并且限动机构会产生较大的震动噪声。如轧制合金管，造成夹持头五连杆频繁损坏，有时一个星期就要更换夹持头一次，更换频繁。

上述问题的产生，与芯棒石墨润滑剂的性能有着直接关系。

发明内容

为解决上述生产中存在的问题，本发明的目的是提供一种芯棒石墨润滑剂，使芯棒石墨润滑剂必须具备多种技术性能，以利于满足高合金钢管生产要求。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种芯棒石墨润滑剂，该润滑剂按重量份，其组成如下：

石墨：50％-60％，粒度为200-300目；

复合粘合剂B型——COB-B：

辅助添加剂：

增稠剂-CMC纤维素                          1～3％

消泡剂-磷酸三丁酯                         0.3～3％

防腐剂-苯甲酸钠                           0.2～2％。

本发明的效果是采用该芯棒石墨润滑剂提高了芯棒寿命，具有一定的润滑性，能在摩擦面上生成相应的固体润滑膜，能耐高温，耐较高的接触压力，有足够的负荷能力。使用该石墨润滑剂作为芯棒润滑剂轧制高Cr合金钢，对芯棒表面具有保护作用。使用国产普通石墨，平均每支芯棒轧制30～50支13Cr合金管后，芯棒表面出现的损伤。而使用该芯棒石墨润滑剂后每支芯棒能够轧制200～300支13Cr合金管后，仍可继续使用。芯棒得到了保护，钢管内表面质量的到了提高。

该芯棒石墨润滑剂延长了设备更换周期，改善了芯棒润滑效果，减小了轧制过程中的设备震动，避免了限动机构锁住芯棒的夹持头五连杆的损坏。

具体实施方式

结合实施例对本发明的芯棒石墨润滑剂制作过程加以说明。

通过分析研究高合金钢特性，钢管轧制过程中出现问题的原因，结合原石墨润滑剂特点，为保证芯棒石墨润滑剂达到良好的成膜性能，又能具有高温附着能力，确定芯棒石墨润滑剂，该润滑剂按重量份，其组成如下：

石墨：50％-60％，粒度为200-300目；

复合粘合剂B型——COB-B：

辅助添加剂：

增稠剂-CMC纤维素                        1～3％

消泡剂-磷酸三丁酯                       0.3～3％

防腐剂-苯甲酸钠                         0.2～2％。

本发明的芯棒石墨润滑剂是这样实现的。

1、粘合剂的选择：

复合粘合剂B型——COB-B既是有机物与无机物的接肢化合物，又是复合气相润滑材料，由于润滑方式分为气相、液相、固相三种，选择气相润滑方式润滑效果最好。在800℃可产生大量气体，保证了钢管轧制过程中产生的新生面的迅速润滑。复合粘合剂B型——COB-B具有极强的表面极性，特别与活性高的高合金钢具有较强的吸附性，配合极压剂MoS₂共同作用，具有强的抗极压能力。粘合剂的选择如下表：

经过以上各种粘合剂性能的比较，最终选择复合粘合剂B型-COB-B为主粘合剂。

2、石墨粒度与纯度选择：

石墨粒径与润滑剂润滑性之间有复杂的关系。一般而言，石墨粒径大，摩擦系数小；石墨粒径小，耐负荷能力大。石墨纯度高，摩擦系数小，从石墨纯度与磨损曲线看，石墨灰分大于1％后磨损量急剧增加。综合考虑摩擦与磨损及石墨粉碎成本，选择200-300目(80-40um)比较合适。

(1)石墨粉末的摩擦系数如下表(节选自固体润滑手册)

(2)粒径与研磨性如下表(节选自固体润滑手册)

制品名	平均粒径(um)	磨损量(mg)	石墨纯度(％)
				GPS-12	150	57	98.51
GPS-13	25	50	98.67
				GPS-14	9	32	98.67
GPS-15	5	24	97.13
				GPS-16	2	48	99.00
GPS-17	1	48	99.42
				GSY-2	4	13	99.25
GSY-3	1	72	99.23

(3)石墨的纯度与研磨性如下表(节选自固体润滑手册)

样品纯度％	平均粒径um	静摩擦系数	磨损量mg
				GPS-1 99.72	25	0.240	7
GPS-2 99.67	25	0.264	50
				GPS-3 95.00	25	0.278	90
GPS-4 86.61	25	0.328	115
				GPS-5 80.74	25	0.332	211

综上所述：主润滑成分石墨选择天然高纯鳞片状石墨，其纯度大于99％，粒度200-300目，选择复合粘合剂B型——COB-B作为主粘合剂，再加上辅助添加剂，采用一般通常的方法均匀混合而成。

本发明的芯棒石墨润滑剂首先选择50％-60％，粒度为200-300目的石墨；然后加进复合粘合剂B型-COB-B的成分，即：

再加进辅助添加剂的成分，即：

增稠剂-CMC纤维素                             1～3％

消泡剂-磷酸三丁                              0.3～3％

防腐剂-苯甲酸钠                              0.2～2％；

制成WGL307LT芯棒石墨润滑剂。

WGL307LT芯棒石墨润滑剂经试验使用，比一般普通石墨的轧钢时的限动扭矩波动由范围6000～12000KN.M降至6000～8000KN.M。使用该WGL307LT芯棒石墨润滑剂先后试验轧制了13Cr、HP13Cr、SUP13Cr等不锈钢套管和光油管，T91、Super304H等高级锅炉管，1Cr5Mo、1Cr9Mo等合金管。

该WGL307LT芯棒石墨润滑剂具有以下特点：

1、WGL307LT具有很强的高温附着能力-润滑膜遇高温脱水交联，形成高分子化合物，迅速固化、干燥速度快。

2、润滑膜具有足够的润滑负荷能力，具备必要的耐久寿命，不易擦掉。可提供连续的润滑。

3、水洗脱性好，易清除。

4、极性强，对活性面吸附强。

5、固相中石墨含量不小于60％，保证了润滑膜的低摩擦系数。

6、粘合剂是有机物与无机物的接肢化合物，与石墨具有很好的相容性，胶体稳定，不分层、不沉降。

7、具有气相辅助润滑能力。

Claims (1)

1.一种芯棒石墨润滑剂，该润滑剂按重量百分比，其组成如下：

石墨：50％-60％，粒度为200-300目；

复合粘合剂B型——COB-B：

辅助添加剂：

增稠剂-CMC纤维素            1～3％

消泡剂-磷酸三丁酯           0.3～3％

防腐剂-苯甲酸钠             0.2～2％。