CN111748397A - 一种金属线材用拉丝粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属拉拔用润滑剂技术领域，尤其是一种金属线材用拉丝粉及其制备方法，经纳米硅石粉、硅藻泥加入到硬脂酸钙中，制备成拉丝粉，不仅能够保障拉丝粉的润滑性能，降低金属线材拉拔过程的摩擦系数，而且使得拉丝粉具有耐高温性能，能够较长时间保障金属线材表面不结焦，延长拉拔助滑性能，同时在传统拉丝粉基础上，减少了拉丝粉原料使用量，降低了成本；结合亚硝酸钠加入，实现金属线材表面成膜效率高，增强拉丝粉粘附能力和防锈能力，提高了金属线材拉拔质量。

Description

一种金属线材用拉丝粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属拉拔用润滑剂技术领域，尤其是一种金属线材用拉丝粉及其制备方法。
背景技术
拉丝是在金属加工工艺中，利用外力，使金属线材强行通过模具，金属线材截面积被压缩，获得较细尺寸和相应形状产品。拉丝处理，能够使得金属线材表面获得较强的金属质感，拉拔之后金属线材具有较好的防锈、耐磨损和外观亮丽等优点。因此，拉丝工艺被广泛应用于钢绞线、钢丝线等产品制备工艺中。在拉丝工艺中，需要使用拉丝粉、拉丝油等材料，以达到减轻拉拔金属线材与模具之间的摩擦系数，降低拉拔阻力，达到节能目的；同时，能够减轻摩擦损坏模具，延长模具使用寿命，保障拉丝产品的质量。
目前，作为金属线材拉拔作润滑作用的润滑剂包括液态的润滑油，也称为拉丝油；以及固体粉末状的润滑剂，也称为拉丝粉。其中，润滑油具有拉拔出线材表面圆润、红腻、光滑、透亮且断丝率低的优点，但其润滑油损耗量大，清洗费时费力、散热慢，容易损坏模具，影响拉拔产品质量，而且在拉拔产生高温下，容易引燃、冒烟，导致环境恶化。拉丝粉，主要成分是石灰、动物油、石蜡、滑石粉、碱等，该类拉丝粉由于配合比控制不恰当，其在对金属线材表面起到润滑作用的同时，还容易损坏金属线材表面结构，降低材料表面强度和韧性，同时，石灰拥有大量的杂质，影响拉丝粉的润滑性能，而石蜡中含有多环芳烃、稠环芳烃，这些物质容易造成加工工人的慢性伤害。
因此，现有技术中有研究者开展了拉丝粉研究，例如：专利申请号为201911352316.6的用于预应力钢丝的拉丝粉及其制备方法，公开了硬脂酸、氢氧化钠、亚硝酸钠、石墨、硼砂、水配制而成，使得在拉拔时候的拉拔速度能够达到7m/s以上，能够耐300℃的高温，避免了拉丝粉在金属线材表面结焦现象，但是，硼砂具有毒性，在使用过程中，依然会给加工生产工人带来健康风险。
硅藻泥具有阻燃和绝缘性良好、耐热抗氧化且在高温高压下，能够有效防止金属线材表面烧结损伤和焦化变质；故而，现有技术中有研究者将硅藻泥作为原料，添加在以硬脂酸钙、碳酸钠为主要原料的拉丝粉制备工艺中，以增强拉丝粉的润滑性能和耐高温性能，例如：专利申请号为201711311234.8的金属线材拉丝粉中所公开的内容。
纳米硅石粉具有粘附力以及耐热抗老化性能，在高温高压环境下，能对金属线材起到良好的保护作用，防止金属线材表面烧结损伤和焦化变质，提高金属线材拉拔质量；因此，现有技术中有研究者将纳米硅石粉作为原料，添加在以妥尔油、乳化油、石灰和滑石粉和纳米蒙脱土以及有机膨润土的复配物等为主要原料的拉丝粉制备工艺中，以改善拉丝粉拉拔润滑性能的目的，例如专利申请号为201810593288.6的高温原位成膜金属拉丝粉及其制备方法中所公开的内容。
可见，现有技术中对于硅藻泥、纳米硅石粉并未得到综合研究与开发，导致所得到的拉丝粉的粘附能力较弱或者阻燃性能较差，致使拉丝粉的综合性能不理想，导致金属线材拉拔时，随着拉拔进程，摩擦系数逐渐增加，模具损害大，无法实现高温连续拉拔，降低了金属线材拉拔效率。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种金属线材用拉丝粉及其制备方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
本发明创造的目的之一是提供金属线材用拉丝粉，由硬脂酸钙、硅藻泥、纳米硅石粉、亚硝酸钠配制而成，其中，以质量比计，硬脂酸钙：硅藻泥：纳米硅石粉：亚硝酸钠＝8-11:1-3:4-6:0.02-0.08。
优选，所述的以质量比计，硬脂酸钙：硅藻泥：纳米硅石粉：亚硝酸钠＝9:2:5:0.07。
本发明创造的目的之二是提供上述的金属线材用拉丝粉制备方法，以水为介质，将纳米硅石粉与水按照质量比为1:5混合搅拌均匀；再依次加入硬脂酸钙、硅藻泥，搅拌均匀；升温至120℃以上，以300r/min搅拌速度搅拌，边搅拌边加入亚硝酸钠，持续搅拌至少1h，即得。优选，在搅拌完成之后，送入球磨机中球磨至少30min，即得。
为了保障水分在搅拌过程中充分挥发，优选，所述搅拌，在搅拌过程中，温度为120-150℃。更优选，所述搅拌，在搅拌过程中，温度为145-150℃。更优选，所述持续搅拌，时间为2-4h。更优选，所述持续搅拌，时间为3h。
与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：
经纳米硅石粉、硅藻泥加入到硬脂酸钙中，制备成拉丝粉，不仅能够保障拉丝粉的润滑性能，降低金属线材拉拔过程的摩擦系数，而且使得拉丝粉具有耐高温性能，能够较长时间保障金属线材表面不结焦，延长拉拔助滑性能，同时在传统拉丝粉基础上，减少了拉丝粉原料使用量，降低了成本；结合亚硝酸钠加入，实现金属线材表面成膜效率高，增强拉丝粉粘附能力和防锈能力，提高了金属线材拉拔质量。
经纳米硅石粉与水混合，实现了均匀分散，经硬脂酸钙、硅藻泥依次加入搅拌均匀，在高温、高速环境下加入亚硝酸钠，实现水分以水蒸汽蒸发，且在蒸发过程中，物料混合均匀，提高拉丝粉润滑性能，降低摩擦系数，降低拉拔能耗。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
称取硬脂酸钙8kg，硅藻泥1kg，纳米硅石粉4kg，亚硝酸钠0.02kg，直接混合搅拌均匀，即得。
实施例2
称取硬脂酸钙11kg，硅藻泥2kg，纳米硅石粉6kg，亚硝酸钠0.08kg，直接混合搅拌均匀，即得。
实施例3
称取硬脂酸钙10kg，硅藻泥3kg，纳米硅石粉5kg，亚硝酸钠0.07kg，直接混合搅拌均匀，即得。
实施例4
称取硬脂酸钙9kg，硅藻泥2kg，纳米硅石粉5kg，亚硝酸钠0.07kg，直接混合搅拌均匀，即得。
实施例5
称取硬脂酸钙8kg，硅藻泥3kg，纳米硅石粉4kg，亚硝酸钠0.04kg，直接混合搅拌均匀，即得。
实施例6
按照实施例1的配制的拉丝粉配比，将其按照以下制备方法进行制备：
以水为介质，将纳米硅石粉与水按照质量比为1:5混合搅拌均匀；再依次加入硬脂酸钙、硅藻泥，搅拌均匀；升温至120℃，以300r/min搅拌速度搅拌，边搅拌边加入亚硝酸钠，持续搅拌1h，即得。
实施例7-10
在实施例6的基础上，其制备工艺参数如下表1所示：
表1
Figure BDA0002516441610000051
实施例11
在实施例9的基础上，将制备得到的拉丝粉采用球磨机球磨30min。
试验：2020年3月至4月在公司试验车间开展以钢82MnA制备成盘条生产预应力钢绞线试验。
试验方法：将盘条采用链式拉拔机拉拔，拉拔从盘条经4个阶段拉拔至压缩率达到80％左右，其中按照第一阶段压缩率15％，第二阶段压缩率20％，第三阶段38％，第四阶段压缩率17％的拉拔压缩进行拉拔。在拉拔过程中，作如下处理：在第一阶段、第三阶段拉拔前，待拉拔金属线材进入拉丝粉中，经挤压粘附拉丝粉，再进入拉拔模具拉拔；在第二阶段、第四阶段拉拔前，待拉拔金属线材直接进入拉拔模具拉拔。
测定两个处理中，每个阶段拉拔所产生的能耗情况。能耗越高，说明金属线材与拉拔模具之间的摩擦系数较高，阻力较大，模具损耗较大，使用寿命较短；能耗越低，说明金属线材与拉拔模具之间的摩擦系数较低，阻力低，模具损耗较低，使用寿命较长。
试验组设计：每组测试1m长盘条各5次，取平均值计算。
试验组：以实施例1-11制备的拉丝粉作为试验组拉丝粉。
对照组：设计为三组，分别是：
对照1：在实施例1基础上，纳米硅石粉采用硅藻泥代替。
对照2：在实施例1基础上，硅藻泥采用纳米硅石粉代替。
对照3：在实施例1基础上，不添加亚硝酸钠。
拉拔能耗变化情况如下表2所示：
表2
Figure BDA0002516441610000061
注：N0为空载电机功率，N1为电机拉拔第一阶段功率，N2为电机拉拔第二阶段功率，
N3为电机拉拔第三阶段功率，N4为电机拉拔第四阶段功率。
由表2数据显示可见，本发明创造的拉丝粉在金属线材表面具有较强的粘附性和延展性，能够随着金属线材拉拔进程，在金属线材表面形成润滑膜层，在进入下一阶段拉拔时，依然具有减摩性能，提高了拉拔效率，降低了拉丝粉损耗量；同时，耐高温、阻燃性能强，能够极大程度避免拉丝粉在金属线材拉拔形成高温环境冒烟、焦化，延长了拉丝粉粘附在金属线材表面使用的寿命，降低了模具损耗，延长了模具使用寿命。
本发明创造经过对纳米硅石粉、硅藻泥所具有的综合性能进行相互弥补补充，减少其他原料成分的使用基础上，增加防锈、抗氧化成分的亚硝酸钠，使得在金属线材多次拉拔过程的表面光滑，使得纳米硅石粉、硅藻泥以及硬脂酸钙形成较佳的物理共混形态，利用各自具有润滑性能以及综合的粘附能力，使得粘附在金属线材表面拉拔，进而达到降低拉拔摩擦系数，降低能耗，改善拉拔效率的目的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种金属线材用拉丝粉，其特征在于，由硬脂酸钙、硅藻泥、纳米硅石粉、亚硝酸钠配制而成，其中，以质量比计，硬脂酸钙：硅藻泥：纳米硅石粉：亚硝酸钠＝8-11:1-3:4-6:0.02-0.08。
2.如权利要求1所述的金属线材用拉丝粉，其特征在于，所述的以质量比计，硬脂酸钙：硅藻泥：纳米硅石粉：亚硝酸钠＝9:2:5:0.07。
3.如权利要求1-2任一项所述的金属线材用拉丝粉制备方法，其特征在于，以水为介质，将纳米硅石粉与水按照质量比为1:5混合搅拌均匀；再依次加入硬脂酸钙、硅藻泥，搅拌均匀；升温至120℃以上，以300r/min搅拌速度搅拌，边搅拌边加入亚硝酸钠，持续搅拌至少1h，即得。
4.如权利要求3所述的金属线材用拉丝粉制备方法，其特征在于，所述搅拌，在搅拌过程中，温度为120-150℃。
5.如权利要求3所述的金属线材用拉丝粉制备方法，其特征在于，所述搅拌，在搅拌过程中，温度为145-150℃。
6.如权利要求3所述的金属线材用拉丝粉制备方法，其特征在于，所述持续搅拌，时间为2-4h。
7.如权利要求3所述的金属线材用拉丝粉制备方法，其特征在于，所述持续搅拌，时间为3h。
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