潤(rùn)滑劑在熱軋鋼管芯棒中的選用

王 芳

（鞍鋼教育培訓(xùn)中心機(jī)械工程部，遼寧 鞍山 114032）

一、前言

在現(xiàn)代鋼管生產(chǎn)中，芯棒是連軋管機(jī)組中最重要的熱變形工具。通過(guò)軋輥與芯棒的共同作用，毛管被軋制成所要求的尺寸。芯棒的表面質(zhì)量及潤(rùn)滑狀態(tài)直接關(guān)系到產(chǎn)品的尺寸精度以及管體的內(nèi)表面質(zhì)量。良好的芯棒潤(rùn)滑是熱軋鋼管順利進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)，因此對(duì)芯棒潤(rùn)滑劑的選擇很重要。選擇適合的潤(rùn)滑劑可以使金屬變形均勻，降低軋制力和芯棒動(dòng)力，減小鋼管橫截面壁厚不均，改善鋼管內(nèi)表面質(zhì)量，增加絕熱性能，降低芯棒表面溫升，從而提高芯棒的使用壽命和鋼管質(zhì)量。

二、鋼管軋制過(guò)程中的特點(diǎn)

鋼管的熱連軋過(guò)程是熱金屬在多個(gè)機(jī)架的軋輥與芯棒之間形成的環(huán)形空間中進(jìn)行塑性變形過(guò)程，變形區(qū)處于高溫、高壓、高速狀態(tài)，軋輥、軋件與芯棒相接觸，表面的瞬時(shí)溫度可達(dá)1 100℃以上。具有以下主要特點(diǎn)。

（1）摩擦表面的接觸壓力非常大。在接觸弧上，由于金屬的流動(dòng)速度與軋制工具(軋輥和芯棒)的線速度不一致，在軋輥與軋件之間以及軋件與芯棒之間都存在摩擦表面。由于要實(shí)現(xiàn)熱金屬塑性變形，因此，軋輥與軋件之間以及軋件與芯棒之間的接觸壓力很大，可達(dá)到200～350kg/mm2。

（2）高壓接觸面的面積大。連軋管機(jī)實(shí)現(xiàn)縱向軋制，芯棒表面上的高壓接觸面的面積比斜軋管機(jī)面積大很多。

（3）滑動(dòng)速度大而且是變化的。根據(jù)連軋過(guò)程金屬流量相等的原理，熱金屬在各個(gè)機(jī)架孔型中的流動(dòng)速度是變化的。芯棒是一個(gè)完整的剛體，各截面運(yùn)動(dòng)速度相同。因此，變形金屬與芯棒表面產(chǎn)生的滑動(dòng)速度較大且變化。

（4）新生面不斷增大。隨著熱金屬在環(huán)形孔型中塑性變形的進(jìn)行，軋件的內(nèi)外接觸表面上出現(xiàn)新生面，而且新生面的摩擦系數(shù)很大。

（5）摩擦表面的溫度高。在熱連軋管中，與芯棒接觸的軋件溫度高，高達(dá)1 000℃以上。另外，軋制時(shí)消耗在金屬塑性變形上的能量幾乎都變成熱量，這也使軋件和芯棒的表面溫度急劇升高。

因此，除了做好芯棒的冷卻外，還要處理好芯棒的潤(rùn)滑。

三、工藝潤(rùn)滑的原理

芯棒潤(rùn)滑劑的工藝性能是指潤(rùn)滑性能，即要求芯棒和管子內(nèi)表面之間有低的摩擦系數(shù)。軋制管材的工藝特殊，在軋制過(guò)程中不能進(jìn)行實(shí)時(shí)冷卻，要在芯棒涂抹上潤(rùn)滑劑改善延伸條件，降低設(shè)備負(fù)荷。涂有潤(rùn)滑劑的芯棒始終處于高溫高壓的條件下，想要提高工具壽命及鋼管的質(zhì)量，就要有良好的潤(rùn)滑系統(tǒng)和選擇合理的潤(rùn)滑劑，這是是保證軋制順利進(jìn)行的一個(gè)重要因素。

目前使用的芯棒潤(rùn)滑劑有固體粉末的和液體的，以石墨作為基體。石墨潤(rùn)滑劑使用分為加壓和噴涂?jī)蓚€(gè)過(guò)程，這就要求潤(rùn)滑劑要具有良好的黏度和適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性。鞍鋼新鋼集團(tuán)無(wú)縫鋼管廠曾選用過(guò)多種芯棒潤(rùn)滑劑，生產(chǎn)前期采用二硫化鉬，因潤(rùn)滑效果差，后改用二硫化鋁。二硫化鋁載體(即溶劑)為油脂、流動(dòng)性差，使用時(shí)只能靠人工涂抹，且會(huì)燃燒產(chǎn)生煙氣，操作條件惡劣，污染環(huán)境，不適合現(xiàn)代機(jī)械化生產(chǎn)的要求?，F(xiàn)使用的高溫水基石墨芯棒潤(rùn)滑劑，經(jīng)多次試驗(yàn)證明對(duì)提高無(wú)縫鋼管質(zhì)量、生產(chǎn)率，延長(zhǎng)芯棒使用壽命，簡(jiǎn)化和方便維修潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)備，降低消耗等都有明顯的效果。

該潤(rùn)滑劑是由高純度石墨粉、水溶性高分子聚合物、水溶性分散劑、層膜穩(wěn)定劑、表面活性劑等混合而成，用水作介質(zhì)配成均勻而穩(wěn)定的石墨懸浮溶液。

四、高溫水基石墨芯棒潤(rùn)滑劑的性能

（1）噴涂霧化好。噴涂在芯棒上，能迅速干燥成膜且均勻、平整光滑，附著力達(dá)l級(jí)。

（2）潤(rùn)滑性能好。生產(chǎn)軋制過(guò)程平穩(wěn)，電流波動(dòng)小，能大幅降低電能消耗。

（3）可減少軋制件對(duì)軋輥的總壓力，提高軋輥壽命，減少成品表面缺陷，有效提高鋼管圓度和縱向壁厚分布等質(zhì)量指標(biāo)，提高鋼管內(nèi)表面質(zhì)量，降低產(chǎn)品報(bào)廢率和次品率。

（4）良好的絕熱性能可使芯棒表面受熱減少，減輕芯棒磨損，使芯棒的平均使用壽命提高了30%。（5）環(huán)保效果好，無(wú)煙塵，無(wú)刺激性氣味。

五、結(jié)束語(yǔ)

芯棒的良好潤(rùn)滑可提高鋼管質(zhì)量和延長(zhǎng)芯棒使用壽命，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。由于好的芯棒潤(rùn)滑劑可減小軋制動(dòng)力，因此軋制設(shè)備的損耗也將減小。

[1]世界鋼管生產(chǎn).德國(guó)，2006.

[2]周士昌.工程流體力學(xué)[M].沈陽(yáng)：東北工學(xué)院出版社，1987.

[3]謝培利.影響限動(dòng)連軋機(jī)組芯棒使用壽命的原因分析[J].金屬材料與冶金工程，2007(5)：30-33.