專利名稱：新型不銹鋼擠管玻璃潤滑劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及新型玻璃潤滑劑，尤其涉及不銹鋼無縫鋼管熱擠壓用玻璃潤滑劑。
背景技術：
不銹鋼擠壓是一種金屬熱成型的方法，是在再結晶溫度以上的溫度條件下進行的擠壓。不銹鋼擠壓就是將鋼坯從一個模孔擠出，得到模孔形狀的斷面。不銹鋼擠壓大多采用玻璃作為潤滑劑，因為采用油脂和石墨作潤滑劑，無法滿足鋼擠壓過程中耐高溫高壓的要求，從而會導致潤滑性能差，擠壓制品缺陷多，模具壽命短。由于玻璃潤滑劑在高溫具有一定的粘度和較好的絕熱效果，擠壓時使用可以盡可能地使接觸表面的干摩擦轉變為邊界摩擦，從而提高了制品的表面質量和工模具的使用壽命，而且由于降低了擠壓工模具對金屬錠坯的冷卻作用，減少了工模具對金屬錠坯的摩擦阻力，使金屬流動的不均勻性減少，提高了擠壓制品的性能，并使擠壓能耗降低。自上世紀40年代開始，國內外很多研究者陸續開發出各種不銹鋼擠管玻璃潤滑劑，很好的改善了鋼管內外表面質量，降低了修磨率，同時延長了模具使用壽命。不銹鋼管熱擠壓用玻璃潤滑劑通常分為三種玻璃潤滑劑(外涂粉、內涂粉和玻璃墊)，分別作用于第一階段不銹鋼擠管生產的鋼坯表面滾涂或噴涂階段、第二階段鋼坯中心的擴孔階段和第三階段鋼坯整體的擠壓階段(以下分別簡稱第一階段、第二階段、第三階段)。現有的第三階段的玻璃潤滑劑按照性質可分為兩種一種是低軟化點、低粘度的玻璃，一種是高軟化點、 高粘度的玻璃。前者在與鋼坯接觸瞬間熔化速度快，即瞬熔性良好，擠壓過程中幾乎無高硬度的玻璃顆粒，自然不會對鋼管造成劃傷，但是由于其粘度低，肯定會出現厚膜潤滑的效果，即鋼管表面出現“橘皮狀”的條紋，所以修磨率高，所需余量大；后者由于粘度高，會出現薄膜潤滑效果，即鋼管表面光滑，色澤明亮，但是一般瞬熔性較差，擠壓過程中的未熔玻璃顆粒會對鋼管表面造成劃傷，同樣是修磨率高，所需余量大。可見，對于第三階段擠壓階段來講，玻璃粘度無論是低還是高，都會造成鋼管表面質量差，主要表現為如圖1所示，金屬表面無光澤、有橘皮狀條紋、撕裂痕、點劃線、針眼、 槽型劃痕等缺陷，最終都很難擠壓出產無需修磨的不銹鋼管。
發明內容
1.本發明要解決的技術問題本發明是針對上述問題而進行的，并且其一個目的在于出產無需修磨的不銹鋼管。2.解決技術問題的手段本發明的發明人發現，采用以下技術方案可以解決本發明的技術問題(1) 一種不銹鋼擠管玻璃潤滑劑，包括在不銹鋼擠管生產的鋼坯表面滾涂或噴涂階段中使用的外涂粉、在鋼坯中心的擴孔階段和擠壓階段中使用內涂粉和在鋼坯整體的擠壓階段中使用的玻璃墊，其特征在于按重量百分比計外涂粉各成分包括Si0255-67，Al2030-3，Ca06-14, MgOO-4，BaOO-2，K2CHNa2015-24，F0-1. 5，化035_11，雜質 0-3 ；按重量百分比計內涂粉各成分包括Si&62-75，Al2030-3, Ca06_12，MgOO-7，BaOO-2，K20+Na208_20， F0-1. 5，B2030-3,雜質0-3 ；按重量百分比計玻璃墊各成分包括:Si0250-65, Al2032_10， Ca015-40, MgOO-15, BaOO-8，K20+Na200_8，F0-1. 5，B2030_2，雜質 0-3。(2)根據⑴所述的不銹鋼擠管玻璃潤滑劑，其為顆粒或粉狀，并且按重量百分比計外涂粉顆粒組成中150目下所占比例超過92%。(3)根據上述任何一項所述的不銹鋼擠管玻璃潤滑劑，其中按重量百分比計外涂粉顆粒組成為100目-150目0-2，150目-200目90-95，200目下2-10。(4)根據上述任何一項所述的不銹鋼擠管玻璃潤滑劑，其為顆粒或粉狀，并且按重量百分比計內涂粉顆粒組成為30目-80目80-90，80目-150目10-20。(5)根據上述任何一項所述的不銹鋼擠管玻璃潤滑劑，其為顆粒或粉狀，并且按重量百分比計玻璃墊顆粒組成為30目-80目65-75，80目-150目10-20，150目下10-20。3.本發明的技術效果本發明提供的新型不銹鋼擠管玻璃潤滑劑，由于作用于第一階段外涂粉GW8和第二階段的內涂粉G擬6的良好的防護潤滑作用以及作用于第三階段的玻璃墊GD19在擠壓過程中所具備的低軟化點，高析晶速率、最佳的綜合粘度等特性，從而可以生產出無需修磨的不銹鋼管。
圖1是顯示采用現有技術玻璃潤滑劑生產的鋼管的表面缺陷的照片。其中圖Ia 顯示了點劃線形式的表面缺陷，圖Ib顯示了橘皮狀條紋形式的表面缺陷，圖Ic顯示了針眼形式的表面缺陷，圖Id顯示了縱貫槽型劃痕形式的表面缺陷。圖2是顯示采用根據本發明一個實施方案的玻璃潤滑劑生產的鋼管的表面缺陷的照片。其中圖加顯示了輕微槽型劃痕形式的表面缺陷，圖2b顯示了輕微橘皮狀條紋形式的表面缺陷，圖2c顯示了輕微壓坑形式的表面缺陷，圖2d顯示了輕微針眼形式的表面缺陷。圖3是顯示采用根據本發明優選實施方案的玻璃潤滑劑生產的具有優良表面的鋼管的照片，其中圖3a、圖北是表面近觀，圖3c是表面遠觀。
具體實施例方式本發明的玻璃潤滑劑由外涂粉GW8、內涂粉G擬6和玻璃墊⑶19三種玻璃構成。GW8軟化點低、瞬熔性良好，其粘度在1220°C的一般作業溫度下僅為Logl. 8，而且其顆粒組成中，150目下所占比例超過92%，整體成粉狀，比表面積小，很容易吸收熱量。所以在接觸熱金屬時GW8能夠迅速液化粘附在其表面，達到防護潤滑的目的。在GW8的組成物中Si02是組成玻璃骨架的主要氧化物，并能穩定其他各組分。GW8中Si02重量百分比范圍是55% -67%，太低不利于玻璃整體的穩定性，太高則會使粘度偏大；A1203也可形成玻璃骨架，并且在阻止玻璃分相和抗水性方面起很大作用。GW8中A1203重量百分比范圍是 0-3%，最好是0.8% -2.5%。因為玻璃中Al203含量太低，玻璃抗水性變差，失透危險也會增加；太高則會增大玻璃粘度。即是說，在GW8中Si02、A1203含量過高都會引起玻璃粘度偏高，這不僅會降低到玻璃的瞬熔性，造成粘附不良，影響擠管表面質量。而且窯爐生產時如果玻璃粘度偏大，則玻璃液流速變緩，揮發份增多，均化澄清不良，大大影響玻璃產量、質量及其穩定性。GW8中CaO重量百分比范圍是6%-14%，還可以加入重量百分比0-4%的MgO， 二者混合使用。加入適量MgO可使其具有更好的工藝性能。在本發明GW8玻璃組成物中B203 屬玻璃網絡形成體，R20 (K2CHNa2O)、F屬于網絡外體，但是三者都具備良好的助熔功效，而且都易揮發。但是B203和F的揮發物具有一定的污染，尤其是F還對窯爐磚有很強的侵蝕作用，所以二者使用量不能太多，特限定如下B203的重量百分比為5% -11%, F的重量百分比為0-1.5%，R20的重量百分比為15% -24%。另外玻璃中還可加入0-0. 8%的Ti02，可起到降低高溫時玻璃粘度的作用。由于完全或部分使用礦物原料，玻璃中必然會被帶入相當量的雜質。除上述的玻璃組分外，其余組分如狗203、!^0、303、(>302等都可視為雜質，并限定其重量百分比為0-3%。通過以上玻璃組分的搭配調整，本發明中GW8的軟化點(75% 點)溫度可被限定在700°C _850°C，流動點(25%點)溫度可被限定在800°C -1000°C ；工作溫度1200°C時，粘度可被限定在Logl. 5-Log2. 0。 G擬6瞬熔性良好、料性較長，在第二階段擴孔階段，熱金屬溫度即作業溫度為 1220GN26的粘度接近Log3，可有效的使接觸表面的干摩擦轉變為邊界摩擦，起到隔熱潤滑的作用。不同于第一階段，擴孔階段實際上就是鋼管新的內表面生成階段。內涂粉一定要施加在金屬內壁與擴孔芯棒之間，隨著被排開的熱金屬一起流動，形成新的金屬內表面。所以對G擬6的顆粒組成的要求就是要具備相當量的粗顆粒，30目-80目含量最好是 80%-90%，這樣可以保持玻璃在擠壓過程中的熔化速率和粘度，不會因為粗顆粒過多產生未熔硬料而劃傷金屬內表面，也不會因為細粉過多熔速過快而出現潤滑不良；80目-150目的細顆粒可被允許含量最好控制在10% -20%，太多會因熔速過快引起潤滑不良，太少則會降低成品率，增加不必要的成本消耗，而且細顆粒可以在玻璃剛剛接觸熱金屬而粗顆粒要熔未熔的時候首先熔化，起到承接的作用。在G擬6的組成物中Si02是組成玻璃骨架的主要氧化物，并能穩定其他各組分。G擬6中Si02重量百分比范圍是62% -75%，太低不利于玻璃整體的穩定性和長料性的維持，太高則會使粘度偏大，瞬熔性不良；A1203也可形成玻璃骨架，并且在阻止玻璃分相和抗水性方面起很大作用。G擬6中A1203重量百分比范圍是0-3%，最好是1 % -3%。因為玻璃中A1203含量太低，玻璃抗水性變差，失透危險也會增加；太高則會增大玻璃粘度。即是說，在G擬6中Si02、A1203含量過高都會引起玻璃粘度偏高，這不僅會降低到玻璃的瞬熔性，造成粘附不良，影響擠管表面質量，而且窯爐生產時如果玻璃粘度偏大，則玻璃液流速變緩，揮發份增多，均化澄清不良，大大影響玻璃產量、質量及其穩定性。G擬6中CaO重量百分比范圍是6% -12%，還可以加入重量百分比0-7%的 MgO，二者混合使用。加入適量MgO可使其具有更好的工藝性能。在本發明G擬6玻璃組成物中B203屬玻璃網絡形成體，R20、F屬于網絡外體，但是三者都具備良好的助熔功效，而且都易揮發。但是B203和F的揮發物具有一定的污染，尤其是F還對窯爐磚有很強的侵蝕作用，所以二者使用量不能太多，特限定如下B203的重量百分比為0-3%，F的重量百分比為 0-1. 5%，R20的重量百分比為8%-20%。。另外玻璃中還可加入0-0. 8%的Ti02，可起到降低高溫時玻璃粘度的作用；加入2%左右的高溫澄清劑，縮短澄清時間。由于完全或部分使用礦物原料，玻璃中必然會被帶入相當量的雜質。除上述的玻璃組分外，其余組分如1^203、 i^0、S03、Cr302等都可視為雜質，并限定其重量百分比為0-3%。通過以上玻璃組分的搭配調整，本發明G擬6中的軟化點(75%點)溫度可被限定在750°C _1150°C，流動點(25%點) 溫度可被限定在1100°C -1340°C ；工作溫度1220°C時，粘度可被限定在Log2. 8_Log3. 2。作用于第三階段的玻璃墊GD19對于鋼管擠壓起到決定性的作用。其瞬熔性優良，料性極短，具有很強的析晶傾向和析晶速率。擠壓作業溫度一般為1200°C -12200C0 此時，接觸到鋼坯的玻璃墊受熱瞬間熔融，在大量液相產生同時，晶核出現并迅速長大。 由于適量的固相出現(經檢測此時玻璃的析晶度在30% -40% )，玻璃整體粘度極速提高至Log2.8--Log3.2。首先而且迅速熔化的是細粉，S卩150目下，所占比例應該控制在 10%-20%，保證擠壓前的液相量。其次是中小顆粒，即80目-150目，所占比例應該控制在10%-20%。在150目下細粉變成液相的同時，80目-150目顆粒也開始熔化，液化并有少量晶體形成，為擠壓做好準備。最后是粗顆粒，即30目-80目，所占比例應該控制在 65% _75%。此時擠壓開始，液相量不斷增加，再加上擠壓熱的釋放對空間溫度的維持，晶核也不斷產生并長大，所以整個擠壓過程中，玻璃整體幾乎一直保持Log3左右的粘度并形成層層熔化的效果，防護良好，潤滑均勻，實現接觸表面的干摩擦向邊界摩擦轉變的過程。在 ⑶19的組成物中Si02是組成玻璃骨架的主要氧化物，并能穩定其他各組分。⑶19中Si02 重量百分比范圍是50 %-65 %，太低不利于玻璃整體的穩定性，太高則會使粘度偏大，瞬熔性不良；A1203也可形成玻璃骨架。⑶19中A1203重量百分比范圍是2%-10%。玻璃中 A1203含量太低，玻璃抗水性變差，太高則會增大玻璃粘度。即是說，在⑶19中Si02、A1203 含量過高都會引起玻璃粘度偏高，這不僅會降低到玻璃的瞬熔性，造成粘附不良，影響擠管表面質量，而且窯爐生產時如果玻璃粘度偏大，則玻璃液流速變緩，揮發份增多，均化澄清不良，大大影響玻璃產量、質量及其穩定性。最重要的一點，Si02和A1203的用量過大，必然壓縮CaO和MgO的用量，玻璃墊的結晶特性就無法達到良好的效果。⑶19中CaO重量百分比范圍是14% -40%，還可以加入重量百分比0-15%的MgO，重量百分比0-8%的BaO，三者混合使用，保證熔融玻璃的析晶速率和析晶量(玻璃的析晶度在30% -40% )。而且產生的晶體類型只有硅灰石透輝石，它們熔點都低于1300°C，不會對工業生產造成太大困難。加入適量MgO還可使其具有更好的工藝性能。在本發明⑶19玻璃組成物中R20屬于網絡外體，具備良好的助熔功效，易揮發。本發明所限定⑶19中R20重量百分比范圍是0% -8%0 用量太低則缺少助溶劑的玻璃熔融十分困難，太高則影響玻璃失透。另外玻璃中還可加入0-0. 8%的Ti02，可起到降低高溫時玻璃粘度的作用；必要時還可加入0-2%的B203和 0-1. 5%的F2，同樣可以起到降低玻璃高溫粘度的作用；加入2%左右的高溫澄清劑，縮短澄清時間。由于完全或部分使用礦物原料，玻璃中必然會被帶入相當量的雜質。除上述的玻璃組分外，其余組分如狗203、FeO, S03、Cr302等都可視為雜質，并限定其重量百分比為 0-3%。通過以上玻璃組分的搭配調整，本發明中⑶19的軟化點(75%點)溫度可被限定在IlOO0C —1300°C，流動點(25%點)溫度可被限定在1250°C —1300°C；工作溫度1220°C 時，粘度可被限定在Log2. 8—Log3. 2。本發明的不銹鋼擠管玻璃潤滑劑中的各組成物可從適當原料中獲取(如石英砂中的Si02，石灰石中的CaO)，按配方配比配料。例如GW8中可加入45%的石英砂，20%的十水硼砂，15%的石灰石和20%的純堿；G擬6中可加入65%的石英砂，5%的石灰石，20%的白云石和10%的純堿；⑶19中可加入35%的石英砂，10%的高嶺土，22%的石灰石，觀％的白云石，2%的碳酸鋇，0. 5%的純堿和2. 5%的純堿。用現有方法將適當比例的原料混勻，使均勻度達到95%以上，然后將配合料放入池窯中熔化并澄清。若采用本發明生產不銹鋼擠管玻璃潤滑劑，首先將澄清良好的玻璃液引流出窯爐，將玻璃液迅速冷卻并粉碎成顆粒，保證其干燥。采用但不限于球磨的方式將GW8加工成粉狀，過篩，取150目-200目之間的玻璃粉為成品；采用但不限于對輥破碎方式將6擬6加工成顆粒，過多重篩，按照所需比例將各級配顆粒混勻為成品；采用但不限于對輥破碎方式將GD19加工成顆粒，過多重篩，按照所需比例將各級配顆粒混勻為成品。不銹鋼熱擠壓流程如下經過鉆床、車床與打磨，得到帶孔的圓柱形鋼坯(例如 外徑^Omm,內徑60mm，高度600mm)。鋼坯進入轉爐，緩慢加熱至800°C，傳送至中頻爐，快速加熱至1200°C，傳送至滾涂或噴涂位置，施加外涂粉GW8。鋼坯被立起，施加內涂粉G擬6， 擴孔，傳送至中頻爐，快速升溫至1220°C，傳送進入擠壓筒，在鋼坯與擠壓模具之間嵌入玻璃墊(玻璃墊需要制作在⑶19中摻入3% -5%的水玻璃，經過攪拌均化、擠壓成型、熱室烘干三個步驟完成)，開始擠壓。擠出的紅熱鋼管被傳送進入水冷池，一段時間后，冷卻的鋼管被撈出，批量送至酸洗池(一般使用稀釋的氫氟酸)。洗凈的鋼管經過修磨、校直、切割、 打磨、剖光等工藝步驟之后進行包裝入庫。以下通過具體實施例對本發明的技術方案進行具體說明，但本發明不受以下實施例的任何制約。其中總含量略小于或大于100%，可理解為殘余量是無法分析出的微量成分或雜質。實施例1采用外涂粉844-7+內涂粉A5+玻璃墊A5的組合(搭配組合方式1)作為不銹鋼擠管玻璃潤滑劑，生產不銹鋼擠壓鋼管。外涂粉844-7和內涂粉A5的組成和有關性能參數如下化學成分，單位
權利要求
1.一種不銹鋼擠管玻璃潤滑劑，包括在不銹鋼擠管生產的鋼坯表面滾涂或噴涂階段中使用的外涂粉、在鋼坯中心的擴孔階段和擠壓階段中使用內涂粉和在鋼坯整體的擠壓階段中使用的玻璃墊，其特征在于按重量百分比計外涂粉各成分包括Si0255-67，Al2030-3， Ca06-14, Mg00-4, BaOO-2, K20+Na2015-24, F0-1. 5，化035_11，雜質 0-3 ；按重量百分比計內涂粉各成分包括Si&62-75，Al2030-3，Ca06_12，MgOO-7，BaOO-2，K20+Na208-20, F0-1. 5， 化030-3，雜質0-3 ；按重量百分比計玻璃墊各成分包括Si&50-65，Al2032_10，CaO 14-40, MgOO-15, BaOO-8, K20+Na200_8，F0-1. 5，B2030_2，雜質 0-3。
2.根據權利要求1所述的不銹鋼擠管玻璃潤滑劑，其為顆粒或粉狀，并且按重量百分比計外涂粉顆粒組成中150目下所占比例超過92%。
3.根據權利要求2所述的不銹鋼擠管玻璃潤滑劑，其中按重量百分比計外涂粉顆粒組成為100 目-150 目 0-2，150 目-200 目 90-95，200 目下 2-10。
4.根據權利要求1所述的不銹鋼擠管玻璃潤滑劑，其為顆粒或粉狀，并且按重量百分比計內涂粉顆粒組成為30目-80目80-90，80目-150目10-20。
5.根據權利要求1所述的不銹鋼擠管玻璃潤滑劑，其為顆粒或粉狀，并且按重量百分比計玻璃墊顆粒組成為30目-80目65-75，80目-150目10-20，150目下10-20。
全文摘要
本發明提供一種不銹鋼擠管玻璃潤滑劑。該潤滑劑由新型玻璃配方的外涂粉GW8、內涂粉GN26和玻璃墊GD19三種玻璃構成，分別作用于滾涂或噴涂階段、擴孔階段和擠壓階段。相比現有的同類產品，本發明的潤滑劑具有更好的防護潤滑性能。使用本發明的產品，不銹鋼管表面缺陷少，可顯著降低修磨率。
文檔編號C10M103/00GK102277221SQ201110115128
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月27日 優先權日2011年4月27日
發明者李錫春, 段素杰, 王長城, 羅洪春, 鄒豐, 陳培良 申請人:北京天力創玻璃科技開發有限公司, 湖州久立擠壓特殊鋼有限公司