CN102093927A - 石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂及其制备方法，主要是以石墨、硼酸、蛇纹石、钛酸钾晶须、云母为主要原料，以水玻璃为粘接剂，经过充分的搅拌和混合后制备而成。本发明的石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂承载能力高、降摩擦磨损性能好、耐磨寿命长，克服了以往单一石墨固体润滑剂在轧制时经常出现的振动大、噪声大以及钢管和芯棒易粘附的问题，应用过程中无噪声、轧机振动小、无钢管和芯棒的粘附、无包杆事故产生，而且钢管表面光滑，适于工业化生产。

Description

石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及热轧无缝钢管用固体润滑剂，具体地，是一种石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂及其制备方法。

背景技术

热轧无缝钢管依靠顶头在钢锭上穿孔，再由芯棒固定钢管的内径，顶头和芯棒是在高温度(1000～1200℃)、大压力的环境下工作，又由于和钢管新生表面接触，顶头和芯棒极易发生粘附、氧化、磨损等现象，因此严重影响了钢管的质量和生产效率。通常采用固体润滑的方法来改善上述现象，即把固体润滑剂和粘接剂配成溶液喷涂在顶头和芯棒的表面。但是，一根钢管要连续通过7～11道不同孔型的轧辊进行轧制，从钢管中穿过的芯棒在其间不可能接受到新的润滑剂补充，同时，在现场喷涂到顶头、芯棒表面的固体润滑剂会在轧辊高压下受到强烈的挤压而拉长变薄，在圆周方向上的分布很不均匀；另一方面，国内在热轧无缝钢管中多使用以石墨等层状结构为主的固体润滑剂，其缺点是使用温度低于450℃、在通常的轧制温度(1000～1200℃)下早已氧化而失去润滑性能，并且石墨和钢管的粘附性不好、难以牢固附着在顶头和芯棒的表面、耐磨寿命低，此外，对于不锈钢和某些耐热合金，石墨型固体润滑剂的使用还会使合金增碳而带来性能上的恶化。综上，目前国内尚未出现一种承载能力高、降摩擦磨损性能好、耐磨寿命长的热轧无缝钢管用固体润滑剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂，其承载能力高、降摩擦磨损性能好、耐磨寿命长。本发明的另一目的在于提供该石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂的制备方法。

上述目的是通过如下技术方案实现的：以石墨型固体润滑剂为基础，在其中适量添加多种复合型氧化物，后者在高温下可以和氧化铁形成共晶，一方面提高了附着能力，在金属表面形成了一层氧化物陶瓷薄膜，从而降低了材料的摩擦磨损，使得耐磨性能大幅增强，润滑油的承载能力显著提高；另一方面可以通过自身的氧化夺走环境中的氧气来保护固体润滑剂免受氧化，从而提高了固体润滑剂整体的使用温度。本发明还通过加入云母、钛酸钾晶须等材料来增强固体润滑剂的强度，提高其耐磨寿命。

具体的技术方案如下：

一种石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂，按照质量百分比由如下成分配比而成：石墨30％～70％、硼酸20％～50％、蛇纹石2％～10％、钛酸钾晶须1％～5％、云母2％～8％、分散剂0.1％～1％、消泡剂0.1％～0.5％。

所述分散剂优选十二烷基磺酸钠或三聚磷酸钠。

所述消泡剂优选二甲基硅油。

上述石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂的制备方法，具体地，包括如下步骤：

(1)将符合配方要求的石墨、硼酸、蛇纹石、钛酸钾晶须、云母按比例均匀混合，得混合粉末；

(2)将混合粉末以及符合配方要求的分散剂和消泡剂共同加入到水玻璃溶液中，所加固体的质量分数与水玻璃的质量分数之比为3∶7～7∶3；

(3)高速(8000转/分以上)搅拌1～3h，所得的均匀溶液即为本发明的石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂。

本发明以价格低廉、来源丰富的石墨、硼酸、蛇纹石、钛酸钾晶须、云母为主要原材料，以水玻璃为粘接剂，通过简单易控、无环境污染的搅拌混合方法制备出承载能力高、降摩擦磨损性能好、耐磨寿命长的新型热轧无缝钢管用固体润滑剂，克服了以往单一石墨固体润滑剂在轧制时经常出现的振动大、噪声大以及钢管和芯棒易粘附的问题，应用过程中无噪声、轧机振动小、无钢管和芯棒的粘附、无包杆事故产生，而且钢管表面光滑，特别适合在高温、高压以及有冷却水冲刷等复杂条件下工作的热轧无缝钢管的润滑之用，适于工业化生产。

附图说明

图1为实施例1的石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂的微观形貌扫描图片。

图2为实施例1的石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂与单纯石墨固体润滑剂以及复合氧化物固体润滑剂在1000℃下的摩擦性能比较曲线。

具体实施方式

以下通过具体实施方式进一步描述本发明，由技术常识可知，本发明也可通过其它的不脱离本发明技术特征的方案来描述，因此所有在本发明范围内或等同本发明范围内的改变均被本发明包含。

实施例1：

(1)取如下原料备用：石墨50g、硼酸35g、蛇纹石6g、钛酸钾晶须3g、云母5g、十二烷基磺酸钠0.5g、二甲基硅油0.3g；

(2)将石墨、硼酸、蛇纹石、钛酸钾晶须、云母均匀混合，得混合粉末；

(3)将混合粉末以及十二烷基磺酸钠和二甲基硅油共同加入到水玻璃溶液中，所加固体的质量分数与水玻璃的质量分数之比为1∶1；

(4)高速(8000转/分以上)搅拌2h，所得的均匀溶液即为石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂。

对本实施例的产物进行电镜扫描以观察其微观形貌，所得SEM图片如图1所示，可以看出：层状材料为石墨和MoS₂，能够起到固体润滑作用；短纤维状的材料为钛酸钾晶须和云母，能够起到增强作用，提高固体润滑膜的使用寿命。

在UMT-2型摩擦试验机上对本实施例的产物(石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂)以及单纯石墨型热轧无缝钢管用固体润滑剂和复合氧化物型热轧无缝钢管用固体润滑剂在1000下的摩擦性能进行测试(实验方式为球盘式，球为GCr15轴承钢球，盘为1Cr18Ni9Ti不锈钢盘；转速为5m/min；载荷为5Pa)，实验前分别在盘的表面涂覆本实施例的产物石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂、单纯石墨型热轧无缝钢管用固体润滑剂以及复合氧化物型热轧无缝钢管用固体润滑剂。测试结果如图2所示，可以看出：单纯石墨型热轧无缝钢管用固体润滑剂在刚开始实验时，摩擦系数在0.1以下，润滑效果较好，但是2分钟以后润滑膜就破裂，摩擦系数急速上升，很快就超过0.8；而复合氧化物型热轧无缝钢管用固体润滑剂和石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂的使用寿命都在10分钟以上，其中又以石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂的摩擦系数为最低。

Claims (4)

1.一种石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂，其特征在于，按照质量百分比由如下成分配比而成：石墨30％～70％、硼酸20％～50％、蛇纹石2％～10％、钛酸钾晶须1％～5％、云母2％～8％、分散剂0.1％～1％、消泡剂0.1％～0.5％。

2.根据权利要求1所述的石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂，其特征在于，所述分散剂为十二烷基磺酸钠或三聚磷酸钠。

3.根据权利要求1所述的石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂，其特征在于，所述消泡剂为二甲基硅油。

4.根据权利要求1所述的石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将符合配方要求的石墨、硼酸、蛇纹石、钛酸钾晶须、云母按比例均匀混合，得混合粉末；

(2)将混合粉末以及符合配方要求的分散剂和消泡剂共同加入到水玻璃溶液中，所加固体的质量分数与水玻璃的质量分数之比为3∶7～7∶3；

(3)高速(8000转/分以上)搅拌1～3h，所得的均匀溶液即为本发明的石墨-氧化物复合型热轧无缝钢管用固体润滑剂。

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