潤滑劑在熱軋鋼管芯棒中的選用

王 芳

（鞍鋼教育培訓中心機械工程部，遼寧 鞍山 114032）

一、前言

在現代鋼管生產中，芯棒是連軋管機組中最重要的熱變形工具。通過軋輥與芯棒的共同作用，毛管被軋制成所要求的尺寸。芯棒的表面質量及潤滑狀態直接關系到產品的尺寸精度以及管體的內表面質量。良好的芯棒潤滑是熱軋鋼管順利進行的重要環節，因此對芯棒潤滑劑的選擇很重要。選擇適合的潤滑劑可以使金屬變形均勻，降低軋制力和芯棒動力，減小鋼管橫截面壁厚不均，改善鋼管內表面質量，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量。

二、鋼管軋制過程中的特點

鋼管的熱連軋過程是熱金屬在多個機架的軋輥與芯棒之間形成的環形空間中進行塑性變形過程，變形區處于高溫、高壓、高速狀態，軋輥、軋件與芯棒相接觸，表面的瞬時溫度可達1 100℃以上。具有以下主要特點。

（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。由于要實現熱金屬塑性變形，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，可達到200～350kg/mm2。

（2）高壓接觸面的面積大。連軋管機實現縱向軋制，芯棒表面上的高壓接觸面的面積比斜軋管機面積大很多。

（3）滑動速度大而且是變化的。根據連軋過程金屬流量相等的原理，熱金屬在各個機架孔型中的流動速度是變化的。芯棒是一個完整的剛體，各截面運動速度相同。因此，變形金屬與芯棒表面產生的滑動速度較大且變化。

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

（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1 000℃以上。另外，軋制時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滑。

三、工藝潤滑的原理

芯棒潤滑劑的工藝性能是指潤滑性能，即要求芯棒和管子內表面之間有低的摩擦系數。軋制管材的工藝特殊，在軋制過程中不能進行實時冷卻，要在芯棒涂抹上潤滑劑改善延伸條件，降低設備負荷。涂有潤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量，就要有良好的潤滑系統和選擇合理的潤滑劑，這是是保證軋制順利進行的一個重要因素。

目前使用的芯棒潤滑劑有固體粉末的和液體的，以石墨作為基體。石墨潤滑劑使用分為加壓和噴涂兩個過程，這就要求潤滑劑要具有良好的黏度和適當的流動性。鞍鋼新鋼集團無縫鋼管廠曾選用過多種芯棒潤滑劑，生產前期采用二硫化鉬，因潤滑效果差，后改用二硫化鋁。二硫化鋁載體(即溶劑)為油脂、流動性差，使用時只能靠人工涂抹，且會燃燒產生煙氣，操作條件惡劣，污染環境，不適合現代機械化生產的要求。現使用的高溫水基石墨芯棒潤滑劑，經多次試驗證明對提高無縫鋼管質量、生產率，延長芯棒使用壽命，簡化和方便維修潤滑系統設備，降低消耗等都有明顯的效果。

該潤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、層膜穩定劑、表面活性劑等混合而成，用水作介質配成均勻而穩定的石墨懸浮溶液。

四、高溫水基石墨芯棒潤滑劑的性能

（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l級。

（2）潤滑性能好。生產軋制過程平穩，電流波動小，能大幅降低電能消耗。

（3）可減少軋制件對軋輥的總壓力，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量指標，提高鋼管內表面質量，降低產品報廢率和次品率。

（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）環保效果好，無煙塵，無刺激性氣味。

五、結束語

芯棒的良好潤滑可提高鋼管質量和延長芯棒使用壽命，提高綜合經濟效益。由于好的芯棒潤滑劑可減小軋制動力，因此軋制設備的損耗也將減小。

[1]世界鋼管生產.德國，2006.

[2]周士昌.工程流體力學[M].沈陽：東北工學院出版社，1987.

[3]謝培利.影響限動連軋機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.