CN102703192A - 一种水基石墨芯棒润滑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水基石墨芯棒润滑剂及其制备方法，所述润滑剂包括以下重量百分含量的组分，石墨20～40％，复合树脂乳液2～4％，成膜助剂0.1～0.15％，三聚磷酸钠0.15～0.2％，消泡剂0.05～0.2％，增稠剂0.6～1.2％，六偏磷酸钠1～2％，水余量。本发明的水基石墨芯棒润滑剂具有使用方便，润滑效果好，耐高温和抗极压性强，环保效果好，质量稳定可靠的特点。

Description

一种水基石墨芯棒润滑剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种润滑剂，更具体的说，涉及一种用于生产无缝钢管的连轧管机组芯棒的水基石墨芯棒润滑及其制备方法。

背景技术

在热连轧过程中，金属是在轧辊和芯棒围成的环形空隙中发生变形，芯棒与金属之间有较大的相互作用力。芯棒润滑剂可以促使金属变形均匀，降低轧制力和芯棒限动力，减少钢管横向壁厚度不均，改善钢管表面质量，增加绝热性能，降低芯棒表面温度，从而提高芯棒的使用寿命和钢管质量。因此它们之间的摩擦力具有以下特点（1）摩擦表面的接触压力非常大；（2）高压接触面的面积大；（3）滑动速度大，而且变化；（4）新生面不断增大；（5）摩擦表面的温度高。这就要求用于芯棒的润滑剂具有以下特点：（1）能减少摩擦系数；（2）在扎制期间有足够的附着性和抗水冲刷性；（3）从芯棒表面转移到钢管内表面的润滑剂转移膜能充分保护新生面，最大限度地避免芯棒表面的粘着磨损和梨沟磨损；（4）在轧制温度有良好的热温度性。

目前，国内外热轧钢管机组使用的芯棒润滑剂主要有两类，一类是石墨型润滑剂，一类是二硫化钼润滑剂。

石模型乳化剂以石墨为主要成分，例如欧洲专利EP357508公开的一种润滑材料，由细的石墨粉、不溶于水的合成树脂、天然沥青粉、添加占重量比1~5的酸性高分子盐组成，盐的金属离子是Na、K、Ca、Mg、NH₄、合成树脂重量百分比为15~40%，可以是聚丙烯酸、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚乙烯环氧树脂。当芯棒表面温度在100~400℃范围内时，石墨型润滑剂可以在芯棒表面形成润滑薄膜，生产中每扎一次，经脱棒后的芯棒必须在流动的冷水槽中冷却至100℃左右，在循环使用，因而芯棒的温度较低，能依靠自动喷涂装置使用石墨籍粘合剂有效地附着于芯棒表面，但是这种润滑剂不适用于500℃以上的高温热轧钢管的芯棒使用。

二硫化钼润滑剂是将二硫化钼与油脂混合自一起，使用时必须借助手动工具涂抹到芯棒上，因为它流动性差，难以操作，高温热轧时在芯棒上粘着性差，易氧化，油脂作为粘着剂容易冒烟、燃烧和飞溅。温度低时，虽然能够附着到芯棒上，但对顶管轧制极为不利，易造成扎卡，二硫化钼润滑剂可靠使用温度在-20℃~180℃，在200℃以上高温使用，芯棒表面特别是头部磨损很厉害，是造成钢管沿长度方向壁厚不均匀的主要原因之一，因而使芯棒的有效利用次数降低。

连轧管机组采用长芯棒轧制生产无缝钢管，在轧管过程中，芯棒处在850℃以上的钢管之中，并且在承受极高的轧制压力状态下，要与钢管产生相对滑动，因此，高性能的芯棒润滑剂就成为连轧管机组生产的关键性材料。

发明内容

本发明的目的是克服上述芯棒润滑剂的不足，提供一种使用方便，润滑效果好，耐高温和抗极压性强，环保效果好，质量稳定可靠的芯棒润滑剂。

为实现本发明的目的，本发明的技术方案是：

一种水基石墨芯棒润滑剂，该润滑剂包括以下重量百分含量的组分，

石墨                20～40％，

复合树脂乳液        2～4％，

成膜助剂            0.1～0.15％，

三聚磷酸钠          0.15～0.2％，

消泡剂              0.05～0.2％，

增稠剂              0.6～1.2％，

六偏磷酸钠          1～2％，

水                  余量。

在本发明的一优选实施例中，所述水基石墨芯棒润滑剂还包括分散剂和稳定剂。

在本发明的一更优选实施例中，所述分散剂是六偏磷酸钠。

在本发明的一更优选实施例中，所述稳定剂是硬脂酸钠钙。

在本发明的一优选实施例中，所述石墨是鳞片状石墨粉。

在本发明的一优选实施例中，所述成膜助剂是1,2-丙二醇。

在本发明的一优选实施例中，所述消泡剂是磷酸三丁酯。

在本发明的一优选实施例中，所述增稠剂是羧乙基纤维素。

在本发明的一优选实施例中，所述复合树脂乳液为聚醋酸乙烯共聚物与丙乙烯树脂乳液的混合物，其混合比例为1.25～2.5:1，其固含量为20～40％。

本发明的水基石墨芯棒润滑剂适合于金属热塑性加工，特别适用于连轧管机芯棒的润滑剂。

本发明的另一目的是提供一种水基石墨芯棒润滑剂的制备方法，是在常温下，往反应釜中注入清水，再加入石墨开始搅拌，随后加入三聚磷酸钠跟六偏磷酸钠直至搅拌溶解。随后加入复合树脂乳液，增稠剂，最后加入成膜助剂跟消泡剂，搅拌25分钟后，停止搅拌。

本发明为一种稳定的悬浮状的水基润滑剂，通过在各大钢厂连轧机组上的使用证明，钢管内表面质量明显提高，连轧后两侧的“横裂”或“人字裂口”等废品基本消除，钢管的尺寸精度也有明显提高，特别是解决了国产润滑剂不能轧制薄壁管和合金管的难题。

具体实施方式

下面结合对比例和实施例对本发明做进一步的详细说明。

对比例1

制备100kg水基石墨芯棒润滑剂，该润滑剂的组分及重量为：

鳞片状石墨粉            40kg，

硼砂                    10kg，

三聚磷酸钠              2kg，

复合树脂乳液            14kg，

羧乙基纤维素            1kg，

硬脂酸                  3kg，

滑石粉                  5kg，

烷基酚聚氧乙烯醚（C:10～12）0.5kg，

1,2-丙二醇              0.2kg，

水                      余量。

复合树脂乳液为聚醋酸乙烯共聚物与丙乙烯树脂乳液的混合物，其混合比例为1.25～2.5:1，其固含量为20～40％。

在常温下，往反应釜中注入水，再加入石墨开始搅拌，随后加入硼砂，三聚磷酸钠跟滑石粉直至搅拌溶解。随后加入复合树脂乳液，增稠剂，烷基酚聚氧乙烯醚，最后加入1,2-丙二醇，搅拌约25分钟后，停止搅拌。

按照上面提供的各种组分及各组分的比例充分混合；在混合过程中，首先硬脂酸与硼砂，三聚磷酸钠内反应合成中间体，该中间体能改变石墨极性增强亲水性；再将此中间体与石墨，滑石粉混合反应，形成一种亲水性强，润滑性好的混合润滑基材。但增稠剂的量少，粘度太小，达不到喷涂效果。

对比例2

制备100kg水基石墨芯棒润滑剂，该润滑剂的组分及重量为：

鳞片状石墨粉                 40kg，

硼砂                         10kg，

无水硫酸钠                   2kg，

复合树脂乳液                 14kg，

羧乙基纤维素                 5kg，

硬脂酸                       3kg，

滑石粉                       5kg，

烷基酚聚氧乙烯醚（C:10～12） 0.5kg，

1,2-丙二醇                   0.2kg，

水                           余量。

复合树脂乳液为聚醋酸乙烯共聚物与丙乙烯树脂乳液的混合物，其混合比例为1.25～2.5:1，其固含量为20～40％。

其制备过程为：在常温下，往反应釜中注入清水，再加入石墨开始搅拌，随后加入无水硫酸钠，硬脂酸跟滑石粉直至搅拌溶解。随后加入复合树脂乳液，增稠剂，烷基酚聚氧乙烯醚。最后加入1,2-丙二醇，搅拌约25分钟后，停止搅拌。

按照上面提供的各种组分及各组分的比例充分混合；在混合过程中，首先硬脂酸与硼砂，无水硫酸钠内反应合成中间体，再将此中间体与石墨，滑石粉混合反应，无法改变石墨的亲水性，满足不了要求。

对比例3

制备100kg水基石墨芯棒润滑剂，该润滑剂的组分及重量为：

鳞片状石墨粉            40kg，

硼砂                    10kg，

三聚磷酸钠              2kg，

复合树脂乳液            14kg，

羧乙基纤维素            5kg，

硬脂酸                  3kg，

滑石粉                  5kg，

活性剂                  0.5kg，

1,2-丙二醇              0.2kg，

水                      余量。

复合树脂乳液为聚醋酸乙烯共聚物与丙乙烯树脂乳液的混合物，其混合比例为1.25～2.5:1，其固含量为20～40％。

其制备过程为：在常温下，往反应釜中注入水，再加入石墨开始搅拌，随后加入三聚磷酸钠，硬脂酸跟滑石粉直至搅拌溶解。随后加入复合树脂乳液，增稠剂，活性剂。最后加入1,2-丙二醇，搅拌约25分钟后，停止搅拌。

按照上面提供的各种组分及各组分的比例充分混合；在混合过程中，首先硬脂酸与硼砂，无水硫酸钠内反应合成中间体，再将此中间体与石墨，再与滑石粉混合反应，但加入活性剂后石墨的分散性不好，易结块。

实施例1

石墨                    40％，

复合树脂乳液            4％，

1,2-丙二醇              0.15％，

三聚磷酸钠              0.2％，

磷酸三丁酯              0.2％，

羧乙基纤维素            1.2％，

六偏磷酸钠              2％，

水                      余量。

复合树脂乳液为聚醋酸乙烯共聚物与丙乙烯树脂乳液的混合物，其混合比例为1.25～2.5:1，其固含量为20～40％。

其制备过程为：在常温下，往反应釜中注入清水，再加入石墨开始搅拌，随后加入三聚磷酸钠跟六偏磷酸钠直至搅拌溶解。随后加入复合树脂乳液，增稠剂羧乙基纤维素，最后加入成膜助剂1,2-丙二醇跟消泡剂磷酸三丁酯，搅拌约25分钟后，停止搅拌。

按照上面提供的各种组分及各组分的比例充分混合；在混合过程中，首先六偏磷酸钠，三聚磷酸钠跟复合树脂液反应合成中间体，该中间体能改变石墨极性增强亲水性；再将此中间体与石墨，成膜助剂，消泡剂，增稠剂混合，形成一种亲水性强，润滑性好的混合润滑基材。

实施例2

石墨                        40％，

复合树脂乳液                4％，

1,2-丙二醇                  0.15％，

三聚磷酸钠                  0.2％，

磷酸三丁酯                  0.2％，

羧乙基纤维素                1.2％，

水玻璃                      2％，

水                          余量。

复合树脂乳液为聚醋酸乙烯共聚物与丙乙烯树脂乳液的混合物，其混合比例为1.25～2.5:1，其固含量为20～40％。

其制备过程为：在常温下，往反应釜中注入清水，再加入石墨开始搅拌，随后加入三聚磷酸钠跟水玻璃直至搅拌溶解。随后加入复合树脂乳液，增稠剂羧乙基纤维素，最后加入成膜助剂1,2-丙二醇跟消泡剂磷酸三丁酯，搅拌约25分钟后，停止搅拌。

按照上面提供的各种组分及各组分的比例充分混合；在混合过程中，首先水玻璃，三聚磷酸钠跟复合树脂液反应合成中间体，该中间体能改变石墨极性增强亲水性；再将此中间体与石墨，成膜助剂，消泡剂，增稠剂混合，形成一种亲水性强，润滑性好的混合润滑基材。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种水基石墨芯棒润滑剂，其特征在于，所述润滑剂包括以下重量百分含量的组分，

石墨                20～40％，

复合树脂乳液        2～4％，

成膜助剂            0.1～0.15％，

三聚磷酸钠          0.15～0.2％，

消泡剂              0.05～0.2％，

增稠剂              0.6～1.2％，

六偏磷酸钠          1～2％，

水                  余量。

2.根据权利要求1所述的水基石墨芯棒润滑剂，其特征在于，所述水基石墨芯棒润滑剂还包括分散剂和稳定剂。

3.根据权利要求2所述的水基石墨芯棒润滑剂，其特征在于，所述分散剂是六偏磷酸钠。

4.根据权利要求2所述的水基石墨芯棒润滑剂，其特征在于，所述稳定剂是硬脂酸钠钙。

5.根据权利要求1所述的水基石墨芯棒润滑剂，其特征在于，所述石墨是鳞片状石墨粉。

6.根据权利要求1所述的水基石墨芯棒润滑剂，其特征在于，所述成膜助剂是1,2-丙二醇。

7.根据权利要求1所述的水基石墨芯棒润滑剂，其特征在于，所述消泡剂是磷酸三丁酯。

8.根据权利要求1所述的水基石墨芯棒润滑剂，其特征在于，所述增稠剂是羧乙基纤维素。

9.根据权利要求1所述的水基石墨芯棒润滑剂，其特征在于，所述复合树脂乳液为聚醋酸乙烯共聚物与丙乙烯树脂乳液的混合物，其混合比例为1.25～2.5:1，其固含量为20～40％。

10.一种权利要求1-9任一项所述的水基石墨芯棒润滑剂的制备方法，其特征是在常温下，往反应釜中注入水，再加入石墨开始搅拌，随后加入三聚磷酸钠跟六偏磷酸钠直至搅拌溶解；随后加入复合树脂乳液，增稠剂，最后加入成膜助剂跟消泡剂，搅拌25分钟后，停止搅拌即得水基石墨芯棒润滑剂。