CN1063478C - 在制造无缝管时用于防止渗碳的润滑剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种新的由石墨、粘土质矿物、硅溶胶或者钾-铝硅酸盐组成的润滑剂组合物。这种润滑剂组合物适用于在无缝管制造中防止渗碳。

Description

在制造无缝管时用于防止渗碳的润滑剂组合物
本发明涉及一种新的润滑剂组合物，它适合于在制造无缝管时防止在熟铁块的内部表面上渗碳。
在现代化的管轧钢厂，例如在Kontistrassen(MPM-Strassen)，在主要加工步骤中，通过用加热到1200℃～1300℃的灼热熟铁块在心轴上预制的轧辊机进行无缝管的成型，那个心轴被放在心轴杆上。
在空气中的氧或者润滑剂的影响下，在灼热的熟铁块的表面上发生许多化学反应。所以，由于空气中的氧产生了众所周知的轧钢屑(氧化铁)，如果不将其除去，那么将破坏管壁。
事实表明，在有效地抑制生成氧化皮和熟铁块不与大气中的氧接触的轧制步骤中，出现渗碳现象。在归根结底不是很清楚的反应体系中，在灼热的熟铁块的钢表面上形成碳化铁层，根据它在轧制过程中的淬火，将导致管内壁的破坏(凹槽)。
本发明的任务在于发现一种合适的润滑剂，它们能有效地防止渗碳。
本发明的任务能够用权利要求1的润滑剂组合物解决。
本发明润滑剂组合物的组成为：
a)50％(重量)至85％(重量)的石墨
b)2％(重量)至12％(重量)的一种或多种由蒙皂石类(Smectite)组成的粘土质矿物
c1)5％(重量)至45％(重量)的硅溶胶，或者
a)50％(重量)至68％(重量)的石墨
b)2％(重量)至12％(重量)的一种或多种由蒙皂石类组成的粘土质矿物
c)20％(重量)至45％(重量)的钾-铝硅酸盐
适合的石墨是非常细的石墨，其平均颗粒大小d50为1μm～10μm。适当的颗粒上限是8μm～50μm。优选地是所用石墨具有大于99.9％的高纯度和大于60nm的结晶度Lc。
特别优选的是使用瑞士Sins的LONZA+TAG的KS类，更特别优选地是使用KS6、KS10或者KS15。
由蒙脱石类组成的粘土质矿物基本上是层状硅酸盐，并且具有结构限定的高的阳离子交换能力以及在水中好的膨润性。(Ullmanns Encyklopadie der techn.Chemie,4,Auflage,VCH,Weinheim,Bd.23,第311页．)。
从一系列蒙皂石中优选使用蒙脱石，特别是这种具有10～50膨润能力(用蒸馏水膨润1g蒙脱石)的蒙脱石。初始颗粒大小(在完全分散时)也是重要的，所以，适合于使用平均颗粒大小d50为1μm～10μm的蒙皂石。
硅溶胶为部分平均颗粒大小d50为6nm～30nm的SiO2在水中的胶体溶液。这种已知溶胶的固含量适宜地是30％(重量)～40％(重量)。优选地是含有0.15％～0.4％Na2O的硅溶胶并且比表面积大约是200m2/g～300m2/g(BET)。
钾-钠硅酸盐包括呈层状或板状的云母。适合地是使用白云母类的云母。
这里，细度(Feinteiligkeit)也是重要的，所以，适宜地使用平均颗粒大小d50为5μm～10μm的云母。
本发明的润滑剂组合物能够被制成两种基本的形式，即或者即刻使用的分散液或者用户自己使之分散的粉末。
一种作为分散液使用的润滑剂组合物由
50重量％～85重量％的石墨
2重量％～12重量％的一种或多种由蒙皂石类组成的粘土质矿物
5重量％～42重量％的硅溶胶组成的。
这种润滑剂组合物在常用的能够具有高剪切力的分散设备中用水制备成固含量为20％～35％的含水分散液。
这种分散液的粘度(Rheomat15，系统B，20℃，速度15)理想地是1000MPaS～4000MPaS。
适合于用户自己分散的粉末状润滑剂组合物的组成为：
50重量％～68重量％的石墨
2重量％～12重量％的一种或多种由蒙皂石类组成的粘土质矿物
20重量％～45重量％的钾-铝硅酸盐。
以水分散液形式使用的这种润滑剂组合物的固含量适宜地为25重量％～35重量％。
这种分散液的制备能用具有高剪切力的分散设备进行。
这种分散液的粘度(Rheomat15，系统B,20℃，速度15)理想地是1500MPaS～4000MPaS。
在上述的润滑剂组合物中能够添加大约1％的商业上通用的抑制泡沫的化合物，例如聚亚烷基二醇。
本发明的润滑剂组合物在轧制过程中用合适的用于分散系统的喷雾装置涂敷在轧制心轴上，这里，水蒸发并且形成润滑膜，在轧制过程中，润滑膜敷到熟铁块的内侧面，从而有效地抑制渗碳。
实施例
在Rheomat15,20℃下的系统B以及速度5的条件下，测量粘度。
配方1(分散液)
82.11重量％石墨(石墨KS6,LONAGZ+T,CR-Sins；颗粒尺寸d50为3.3μm，纯度99.9％,Lc≥60nm)
12.46重量％硅溶胶(Levasil300/30％,Bayer AG；颗粒大小d507～8nm,Na2O含量0.35％，比表面积300m2/g)
4.94重量％蒙皂石(Bentone EW,Kronos Titan GmbH；蒙脱石，颗粒大小d502.5μm)
0.49重量％泡沫抑制剂(Dehydran1922,Henkel)
分散液的固含量：30％
粘度：1800MPaS
摩擦系数：在100℃(心轴)/1050℃(熟铁块)时等于0.079
配方2(分散液)
54.03重量％石墨(石墨KS6,LONZAG+TAG,CH-Sins)
42.38重量％硅溶胶(Levasil/300/30％,Bayer AG)
3.25重量％蒙皂石(Bentone EW,Kronos Titan GmbH)
0.34重量％泡沫抑制剂(Dehydran1922,Henkel)
分散液的固含量：28.3％
粘度：2800MPas
摩擦系数：在100℃/1050℃时等于0.091
配方3(分散液)
60.00重量％石墨(石墨KS6,LONZAG+TAG,CH-Sins)
36.00重量％硅溶胶(Levasil/300/30％,Bayer AG)
3.65重量％蒙皂石(Bentone EW,Kronos Titan GmbH)
0.35重量％泡沫抑制剂(Dehydran1922,Henkel)
分散液的固含量：31.2％
粘度：3400MPaS
摩擦系数：在100℃/1050℃时等于0.093
配方4(粉末)
51.90重量％石墨(石墨KS6,LONZAG+TAG,CH-Sins)
39.70重量％钾-铝硅酸盐(Mica G,Aspanger；颗粒大小d507μm)
8.00重量％蒙皂石(Bentonit MB300S,Fordamin，颗粒大小d506.5μm)
0.40重量％泡沫抑制剂(Dehydran1922,Henkel)
最后在水中分散这种粉末。
分散液的固含量：30％
粘度：3900MPaS
摩擦系数：在100℃/1050℃时等于0.089
配方5(粉末)
67.60重量％石墨(石墨KS6,LONZAG+TAG,CH-Sins)
20.00重量％钾-铝硅酸盐(Mica G,Aspanger)
12.00重量％蒙皂石(Bentonit MB300S,Fordamin)
0.40重量％泡末抑制剂(Dehydran1922,Henkel)
分散液的固含量：25％
粘度：1500MPaS
摩擦系数：在100℃/1050℃时等于0.085
对比配方(根据DE-PS2450716)
20重量％石墨
9.5重量％醋酸乙烯酯-混合聚合物
1重量％聚糖
69.5重量％水
分散液的固含量：30％
粘度：1500～3000MPaS
摩擦系数：在100℃/1050℃等于0.09
试验
在金属固体的表面上开的20mm×2mmm×2mm的槽中，逐个地涂上配方1～5以及对比配方。在80℃下，在氩气氛中干燥被处理的固体3小时，然后在90分钟内加热到1250℃，在这个温度下停留30分钟，然后使之冷却。从固体上取下厚度大约为5mm的圆盘形试体，裹上环氧树脂并用硝酸酒精侵蚀剂(Nital)2％(甲醇化硝酸)分解。
用显微镜检查试体。
结果：配方        渗碳
        mm1           02           03           04           05           0对比      0.5～0.8

Claims (10)

1．在制备无缝管时用于防止渗碳的润滑剂组合物，其组成为：
a)50重量％～85重量％的石墨
b)2重量％～12重量％的一种或多种蒙皂石类的粘土质矿物
c1)5重量％～45重量％的硅溶胶。
2．在制备无缝管时用于防止渗碳的润滑剂组合物，其组成为：
a)50重量％～68重量％的石墨
b)2重量％～12重量％的一种或多种蒙皂石类的粘土质矿物
c2)20重量％～45重量％的钾-铝硅酸盐。
3．如权利要求1或2所述的润滑剂组合物，其特征是使用平均颗粒大小为1～10微米合成石墨。
4．如权利要求1或2所述的润滑剂组合物，其特征是蒙皂石类的粘土质矿物是平均颗粒大小d50为1～10微米的蒙脱石。
5．如权利要求1所述的润滑剂组合物，其特征是硅溶胶是SiO2的平均直径为6～30纳米的胶体硅酸的水溶胶。
6．如权利要求2所述的润滑剂组合物，其特征是钾-铝硅酸盐为平均颗粒大小是5～10微米的云母类矿物。
7．如权利要求1所述的润滑剂组合物，其组成为：
50重量％～85重量％的石墨
2重量％～12重量％的一种或多种蒙皂石类的粘土质矿物
5重量％～42重量％的硅溶胶。
8．如权利要求7所述的润滑剂组合物，它们是固含量为20重量％～35重量％的水分散液。
9．如权利要求2所述的润滑剂组合物，它们是固含量为25重量％～35重量％的水分散液。
10．权利要求1或2的润滑剂组合物的用途，即在制备无缝管时作为用于防止渗碳的心轴润滑剂。
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