CN105132115B - 一种耐高温水基石墨芯棒润滑剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐高温水基石墨芯棒润滑剂，涉及高温润滑剂技术领域，其包括以下组分：27‑34％重量份的石墨、2‑5％重量份的丙烯酸树脂乳液、0.3‑0.8％重量份的CMC、1‑2％重量份的PR分散剂、0.1‑0.5％重量份的防腐剂、1‑2％重量份的水玻璃、2‑6％重量份的三聚磷酸钠、0.1‑0.5％重量份的乳化硅油、0.1‑0.6％重量份的邻苯二甲酸二丁酯、余量为水。本发明提供的耐高温水基石墨芯棒润滑剂与现有的水基石墨润滑剂相比，其能够降低连轧机组功耗及轧制过程中黑烟产生量、同时其还具有极低的高温摩擦系数并可大幅增长芯棒的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及高温润滑剂技术领域，特别涉及一种耐高温水基石墨芯棒润滑剂。
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。
中国发明专利201210166611.4公开了一种水基石墨芯棒润滑剂，上述水基石墨芯棒润滑剂包括石墨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％，余量为水。该水基石墨芯棒润滑剂虽然在1150摄氏度的条件下具有较低的高温摩擦系数，但是其还存在以下缺点：1.该水基石墨芯棒润滑剂用于无缝钢管连轧生产时连轧机的平均轧制电流较高，连轧机组的功耗较高、芯棒的使用寿命不够长。2. 该水基石墨芯棒润滑剂在1200摄氏度以上的高温轧制条件下产生的黑烟量较多且其高温摩擦系数也还有待提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够降低连轧机组功耗及轧制过程中黑烟产生量、同时具有极低的高温摩擦系数并可大幅增长芯棒使用寿命的耐高温水基石墨芯棒润滑剂。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种耐高温水基石墨芯棒润滑剂，包括以下组分：27-34％重量份的石墨、2-5％重量份的丙烯酸树脂乳液、0.3-0.8％重量份的CMC、1-2％重量份的PR分散剂、0.1-0.5％重量份的防腐剂、1-2％重量份的水玻璃、2-6％重量份的三聚磷酸钠、0.1-0.5％重量份的乳化硅油、0.1-0.6％重量份的邻苯二甲酸二丁酯、余量为水。
作为优选，上述各组分的重量配比为：石墨30％、丙烯酸树脂乳液3％、CMC 0.5％、PR分散剂1.5％、防腐剂0.2％、水玻璃1.5％、三聚磷酸钠3％、乳化硅油0.2％、邻苯二甲酸二丁酯0.3％、余量为水。
本发明取得的有益效果在于：本发明提供的耐高温水基石墨芯棒润滑剂采用水玻璃和磷酸盐复配作为粘结剂，并配以少量树脂作为成膜助剂，保证了在1200℃左右喷涂时润滑剂仍能很好地粘附在芯棒上且其成膜光滑致密，在高温轧制过程中，粘结剂成熔融状，如此一来既可保证润滑稳定性，又能减少高温轧制时产生的黑烟。另外，该芯棒润滑剂不会与毛管或芯棒中的Cr、Zn发生反应，不会对芯棒造成化学损伤，同时该耐高温水基石墨芯棒润滑剂还具有极低的高温摩擦系数，润滑效果良好，其不但可以改善热轧管质量、增长芯棒使用寿命，而且能够降低连轧机组功耗、减少轧卡情况的发生。
具体实施方式
本发明的一个显著特点是，本发明涉及的耐高温水基石墨芯棒润滑剂是由无机粘结剂和天然鳞片状石墨为主料，并配以树脂、极压剂、稳定剂、粘结剂、成膜剂等复合制成。在高温轧制过程中，粘结剂成熔融状，如此一来既可保证润滑稳定性，又能减少高温轧制时产生的黑烟，从而进一步达到增长芯棒使用寿命、降低连轧机组功耗的目的。
为此，本发明提供一种耐高温水基石墨芯棒润滑剂，包括以下组分：27-34％重量份的石墨、2-5％重量份的丙烯酸树脂乳液、0.3-0.8％重量份的CMC、1-2％重量份的PR分散剂、0.1-0.5％重量份的防腐剂、1-2％重量份的水玻璃、2-6％重量份的三聚磷酸钠、0.1-0.5％重量份的乳化硅油、0.1-0.6％重量份的邻苯二甲酸二丁酯、余量为水。
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例和对比例对本发明作进一步的说明，实施例提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1：
本实施例的耐高温水基石墨芯棒润滑剂是由以下组分配比而成：27％重量份的石墨、2％重量份的丙烯酸树脂乳液、0.3％重量份的CMC、1％重量份的PR分散剂、0.1％重量份的防腐剂、2％重量份的水玻璃、6％重量份的三聚磷酸钠、0.5％重量份的乳化硅油、0.6％重量份的邻苯二甲酸二丁酯、余量为水。将上述各组分混合，通过充分搅拌得到组织细腻均匀、黑色粘稠状的液体，即为本实施例的耐高温水基石墨芯棒润滑剂。
实施例2：
实施例2跟实施例1相比，只是各组分的重量配比有所改变，其他内容完全相同，为简便表述，相同的内容在此不再赘述，实施例2的耐高温水基石墨芯棒润滑剂的各组分的重量配比如下：
石墨34％、丙烯酸树脂乳液5％、CMC 0.8％、PR分散剂2％、防腐剂0.5％、水玻璃1％、三聚磷酸钠2％、乳化硅油0.1％、邻苯二甲酸二丁酯0.1％、余量为水。
实施例3：
实施例3跟实施例1和2相比，只是各组分的重量配比有所改变，其他内容完全相同，实施例3的各组分的重量配比如下：
石墨30％、丙烯酸树脂乳液3％、CMC 0.5％、PR分散剂1.5％、防腐剂0.2％、水玻璃1.5％、三聚磷酸钠3％、乳化硅油0.2％、邻苯二甲酸二丁酯0.3％、余量为水。
对比例1：
需要提前说明的是，中国发明专利201210166611.4（即背景技术部分提及的专利）公开的水基石墨芯棒润滑剂的配方涉及到一个数值范围，在本发明的测试实验中无法对数值范围内的点一一试验及对比，为简化表述，本对比例只选取了中国发明专利201210166611.4中的两个优选实施例作对比实验。
本对比例1中（即中国发明专利201210166611.4中的实施例1）涉及的水基石墨芯棒润滑剂的具体组分如下：
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，停止搅拌即得到本对比例1的水基石墨润滑剂。
对比例2：
在本对比例2（即中国发明专利201210166611.4中的实施例2）的水基石墨润滑剂中，各组分的重量配比为：
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，停止搅拌即得到本对比例2的水基石墨润滑剂。
性能测试：
1.测试方法与条件；
将上述实施例1-3及对比例1-2所得的水基石墨芯棒润滑剂各自分成两份，一份用圆环镦粗法测试其在1200℃条件下的高温摩擦系数，另一份在Φ89的连轧机组上进行热轧钢管试验，轧制钢管：Φ73 X 5.51的无缝钢管，钢种：37Mn5，芯棒工作直径：60mm（10支芯棒轮换使用）,实验过程中观察黑烟产生情况、记录连轧机组的平均轧制电流及芯棒的平均使用寿命。需要强调的是，在对实施例1-3及对比例1-2所得产品进行的轧管测试的实验过程中，除用水基石墨润滑剂的成份不同以外，其他参数均相同。无缝钢管轧制实验均是在1200℃的热轧条件下进行，在本发明的所有实施例和对比例的轧制实验中，芯棒的材质均为35CrMo，芯棒平均使用寿命通过平均每一支芯棒轧制的钢管支数来体现，即先统计10支芯棒在报废前轧制的钢管总数，然后将上述总数除以10，得到平均每一支芯棒轧制的钢管支数。
2.测试结果分析；
测试结果见下表:
| 实验编号 | 黑烟产生情况 | 高温摩擦系数 | 平均轧制电流 | 芯棒使用寿命 |
| 实施例1 | 烟量较轻微 | 0.63 | 980A | 1151支 |
| 实施例2 | 烟量一般 | 0.59 | 970A | 1165支 |
| 实施例3 | 烟量轻微 | 0.55 | 950A | 1194支 |
| 对比例1 | 烟量较多 | 0.79 | 1070A | 1065支 |
| 对比例2 | 烟量较多 | 0.71 | 1040A | 1080支 |
从上表测得的结果数据可以看出，用实施例1-3提供的耐高温水基石墨芯棒润滑剂热轧钢管时，黑烟产生量相比对比例1和2明显减轻，同时实施例1-3的耐高温水基石墨芯棒润滑剂在1200摄氏度条件下的高温摩擦系数相比对比例1和2低0.1-0.2，另外，用实施例1-3提供的耐高温水基石墨芯棒润滑剂热轧钢管时，平均每支芯棒轧制的钢管数量增加了近90支，连轧机组的平均轧制电流降低了约90A。由此可以确定，本发明提供的耐高温水基石墨芯棒润滑剂与现有的水基石墨润滑剂相比，其能够降低连轧机组功耗及轧制过程中黑烟产生量、同时其还具有极低的高温摩擦系数并可大幅增长芯棒的使用寿命。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
最后，应该强调的是，为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。
Claims (2)
1.一种耐高温水基石墨芯棒润滑剂，包括以下组分：27-34％重量份的石墨、2-5％重量份的丙烯酸树脂乳液、0.3-0.8％重量份的CMC、1-2％重量份的PR分散剂、0.1-0.5％重量份的防腐剂、1-2％重量份的水玻璃、2-6％重量份的三聚磷酸钠、0.1-0.5％重量份的乳化硅油、0.1-0.6％重量份的邻苯二甲酸二丁酯、余量为水。
2.根据权利要求1所述的耐高温水基石墨芯棒润滑剂，其特征在于：所述组分的重量配比为：石墨30％、丙烯酸树脂乳液3％、CMC 0.5％、PR分散剂1.5％、防腐剂0.2％、水玻璃1.5％、三聚磷酸钠3％、乳化硅油0.2％、邻苯二甲酸二丁酯0.3％、余量为水。
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