CN1034668C - 热轧钢管芯轴的润滑剂 - Google Patents
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Abstract
一种在高温环境中适用于热轧钢管芯轴的润滑剂，由含金属离子钠、钾、铵的偏磷酸盐-I号、含金属离子钠、钾、铵的聚磷酸盐-II号、磷酸三钠-III号与水混合组成，具有4种组成形式：1，I号、II号、III号磷酸盐材料与水组成，2、I号、II号磷酸盐材料与水组成，3、I号、III号磷酸盐材料与水组成，4、I号磷酸盐材料与水的混合物用作热轧钢管芯轴的润滑剂。无毒、无腐蚀、无污染，润滑效果好。
Description
本发明涉及用于金属管轧机芯轴的润滑剂，特别是用于热轧钢管芯轴的润滑剂。
在现代钢管生产中，芯轴是必不可少的延伸工具，而芯轴与毛钢管之间的润滑是至关重要的。在管轧机组中，芯轴涂抹上理想的润滑剂，可以降低设备负荷，提高芯轴的使用寿命，同时有利于毛钢管获得良好的内部表面，并使毛钢管与芯轴之间容易松轴和脱轴。
目前，国内外热轧钢管机组使用的芯轴润滑剂主要有两类，一类是石墨型润滑剂，一类是二硫化钼润滑剂。
石墨型润滑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、不溶于水的合成树酯、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，合成树酯重量百分比为15～40％，可以是聚丙烯酸、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚乙烯环氧树酯。当芯轴表面温度在100～400℃范围内时，石墨型润滑剂可以在芯轴表面形成润滑薄膜，生产中每轧一次，经脱轴后的芯轴必须在流动的冷水槽中冷却至100℃左右，再循环使用，因而芯轴的温度较低，能依靠自动喷涂装置使石墨籍粘合剂有效地附着于芯轴表面。但是，这种润滑剂不适用于500℃以上的高温热轧钢管的芯轴使用。例如，在顶管机上应用时，芯轴预热温度在500～550℃范围内，而轧制脱轴后温度还要高达600～700℃，此时涂石墨型润滑剂，因石墨传热快，加之芯轴表面有氧化铁，就难于涂上芯轴，润滑作用受影响；氧化铁皮落入润滑系统中，使循环泵迅速磨损而不能正常使用；停产期间，还须及时清除管路和泵中积聚的石墨，以免堵塞管道。石墨型润滑剂虽然无烟、无毒、无腐蚀作用，但轧管时因其溅落，会污染现场。
二硫化钼润滑剂是将二硫化钼与油脂混合在一起，使用时必须借助手动工具涂抹到芯轴上，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，虽然能够附着到芯轴上，但对顶管轧制极为不利，易造成轧卡。二硫化钼润滑剂可靠适用温度范围在-20℃～180℃，在200℃以上高温下使用，芯轴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，因而使芯轴的有效利用次数降低。
本发明的目的是，克服上述现有芯轴润滑剂的不足之处，发明一种在高温环境中易于涂覆、润滑性能好、无腐蚀、无毒性、无污染的热轧钢管芯轴的润滑剂。
本发明的技术要点是，高温型润滑剂为三种磷酸盐以不同的组分与水的混合物，按其组分特征有4种形式。
1.润滑剂为含金属离子钠、钾、铵的偏磷酸盐-I号、含金属离子钠、钾、铵的聚磷酸盐-II号、磷酸三钠(Na3PO412H2O)-III号与水的混合物，其组分重量比范围为I号∶II号∶III号∶水＝(0.14～0.22)∶(0.05～0.19)∶(0.03～0.06)∶1。
2.润滑剂为含金属离子钠、钾、铵的偏磷酸盐-I号、含金属离子钠、钾、铵的聚磷酸盐-II号与水的混合物，其组分重量比范围为I号∶II号∶水＝(0.14～0.25)∶(0.05～0.25)∶1。
3.润滑剂为含金属离子钠、钾、铵的偏磷酸盐-I号、磷酸
三钠-III号与水的混合物，其组分重量比范围为I号∶III号∶水＝(0.14～0.67)∶(0.01～0.05)∶1。
4.含金属离子钠、钾、铵的偏磷酸盐-I号与水的混合物用作热轧钢管芯轴的润滑剂，其组分重量比范围为I号∶水＝10.18～0.821∶1。
上述三种磷酸盐中，I号的优选材料为六偏及其以上的偏磷酸钠(NaPO3)n＞6、六偏及其以上的偏磷酸钾(KPO3)n＞6、偏磷酸铵(NH4PO3)；II号的优选材料为焦磷酸钠Na4P2O7、焦磷酸钾K4P2O7、三聚及其以上的聚磷酸钠Nan＋2PnO3n＋1(n＞3)、三聚及其以上的聚磷酸钾Kn＋2PnO3n＋1(n＞3)、聚磷酸铵(NH4)n＋2PnO3n＋1。由于钠盐来源广、产量高、价格低，在生产实践中多以含金属离子钠的偏磷酸盐、聚磷酸盐作润滑剂原料。
本发明3种磷酸盐以不同的组分与水混合构成的润滑剂，在前述4种组成形式及其组分范围内，均具有如下的效果：流动性好，不沉淀，易于涂布于100～800℃高温的芯轴表面，可实现涂覆自动操作，不会与芯轴发生化学反应，在芯轴表面形成一层薄膜，满足润滑要求，防止金属粘连，当温度在800℃以上时，表现出活化性能，符合顶管要求，不易轧卡，当润滑剂处于熔化状态时，形成半液态的摩擦条件，且薄膜破裂的情况下，能很快的再次覆盖一层液相润滑膜，从而降低芯轴和毛钢管之间的摩擦系数，最终减少了金属对轧辊的总压力。
本发明润滑剂效果测试一，如表1、表2和图1所示，表1、表2分别为轧制φ102×4mm钢管时，涂二硫化钼润滑剂和本发明润滑剂的顶管机电机1D、2D电流平均值测试表，图1为分别涂二硫化钼润滑剂a，本发明润滑剂b，由电流自动记录仪记录的顶管机电机1D的电流波形图，从表1、表2和图1可以看出，在相同条件下，涂本发明润滑剂，顶管机电机能耗降低15～20％。
本发明润滑剂效果测试二，如表3所示，表3为使用二硫化钼润滑剂和本发明润滑剂，在相同轧管机及相同条件下，毛钢管长度比较。从表3结果可以看出，使用本发明润滑剂，毛钢管延伸增加率为3.1％。
本发明润滑剂效果测试三，如图2所示，图2为分别使用石墨润滑剂c、二硫化钼润滑剂a、本发明润滑剂b，以同样轧制频率(每分钟2.5根)同样数量的芯轴(每组14根)轧管，轧管温度相同，半小时内测定三次芯轴脱轴后的温度变化。从图2可以看出，使用本发明润滑剂的芯轴轧管后温度最低，说明本发明润滑剂绝热性能好，传热慢，润滑性能好，当来料毛钢管温度稍低时(如1020℃)，顶管不会轧卡，减轻工人劳动强度，延长顶管机使用寿命。
本发明润滑剂不仅能降低设备负荷，延缓高温轧管芯轴的磨损，而且无毒、无腐蚀、无难闻气味、无污染，可广泛应用于顶管机组和连轧管机组、皮尔格扎管机组以及其它热加工机组的润滑。
本发明非限定实施例：在前述4种组成形式及其组分重量比范围内，任意选取一种组成及其一组组分重量比范围内的磷酸盐和水，用机械搅拌装置搅拌均匀后，即成本发明润滑剂。
本发明4种组成形式及其组分重量比优选实施例：
1.六偏磷酸钠(六偏磷酸钾、六偏磷酸铵)∶焦磷酸钠(焦磷酸钾)或者三聚磷酸钠(三聚磷酸钾、聚磷酸铵)∶磷酸三钠∶水＝0.18∶0.10∶0.04∶1或者＝0.22∶0.14∶0.03∶1或者＝0.14∶0.19∶0.03∶1
2.六偏磷酸钠(六偏磷酸钾、六偏磷酸铵)∶焦磷酸钠(焦磷酸钾)或者三聚磷酸钠(三聚磷酸钾、聚磷酸铵)∶水＝0.18∶0.06∶1或者＝0.25∶0.05∶1
3.六偏磷酸钠(六偏磷酸钾、六偏磷酸铵)∶磷酸三钠∶水＝0.18∶0.05∶1或者＝0.54∶0.02∶1
4.六偏磷酸钠(六偏磷酸钾、六偏磷酸铵)∶水＝0.22∶1或者＝0.43∶1
表1涂二硫化钼润滑剂顶管机电机电流
平均值
| 序号 | 温度(℃) | 电流值(A) | |
| 1D | 2D | ||
| 1 | 1060 | 2482 | 2315 |
| 2 | 1064 | 2462 | 2296 |
| 3 | 1067 | 2435 | 2302 |
| 4 | 1072 | 2355 | 2291 |
| 5 | 1075 | 2370 | 2306 |
| 6 | 1081 | 2452 | 2140 |
| 7 | 1085 | 2435 | 2128 |
| 8 | 1088 | 2406 | 2268 |
| 9 | 1091 | 2362 | 2136 |
| 10 | 1110 | 2265 | 2128 |
表2涂本发明多种磷酸盐混合物润滑剂顶管机
电机电流平均值
| 序号 | 温度(℃) | 电流值(A) | |
| 1D | 2D | ||
| 1 | 1062 | 2010 | 1945 |
| 2 | 1066 | 2032 | 1943 |
| 3 | 1069 | 1995 | 1934 |
| 4 | 1074 | 1982 | 1885 |
| 5 | 1078 | 1988 | 1872 |
| 6 | 1083 | 1920 | 1850 |
| 7 | 1087 | 1925 | 1840 |
| 8 | 1092 | 1935 | 1825 |
| 9 | 1095 | 1895 | 1840 |
| 10 | 1106 | 1865 | 1832 |
表3毛管长度比较(m)
Δl＝11.60－11.25＝0.35m
| 润滑剂种类 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 二硫化钼 | 11.30 | 11.35 | 11.15 | 11.35 | 11.10 | 11.32 | 11.12 |
| 本发明混合物 | 11.60 | 11.65 | 11.68 | 11.50 | 11.65 | 11.60 | 11.62 |
| 润滑性种类 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 平均长度 |
| 二硫化钼 | 11.25 | 11.15 | 11.22 | 11.20 | 11.50 | 11.25 |
| 本发明混合物 | 11.55 | 11.65 | 11.50 | 11.70 | 11.58 | 11.60 |
Claims (5)
1、一种热轧钢管芯轴的润滑剂，其特征在于该润滑剂为六偏磷酸钠与水的混合物，其组分重量比范围是：六偏磷酸钠∶水＝(0.14--0.82)∶1。
2、根据权利要求1所述的润滑剂，其特征在于组分中还可以包括三聚磷酸钠，其组分重量比范围是：六偏磷酸钠∶三聚磷酸钠∶水＝(0.14--0.25)∶(0.05--0.25)∶1。
3、根据权利要求1所述的润滑剂，其特征在于组分中还可以包括磷酸三钠，其组分重量比范围是：六偏磷酸钠∶磷酸三钠∶水＝(.014--0.67)∶(0.01--0.05)∶1。
4、根据权利要求2所述的润滑剂，其特征在于组分中还可以包括磷酸三钠，其组分重量比范围是：六偏磷酸钠∶三聚磷酸钠∶磷酸三钠∶水＝(0.14--0.22)∶(0.05--0.19)∶(0.03--0.06)∶1。
5、根据权利要求2或4所述的润滑剂，其特征在于组分中的三聚磷酸钠可以由焦磷酸钠替代。
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