一種用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑及其製備方法
2023-12-08 07:24:51 4
一種用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑及其製備方法
【專利摘要】本發明提供了一種用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑及該水基石墨潤滑劑的製備方法，涉及高溫潤滑劑【技術領域】，其組分的重量配比為：石墨25～35%、分散劑0.5～2%、磷酸鹽1～3%、樹脂乳液1～2%、增稠劑0.5～1%、消泡劑0.1～0.2%、餘量為水，所述分散劑為萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽，所述磷酸鹽為三聚磷酸鈉，所述樹脂乳液為苯丙乳液或水性環氧樹脂乳液中的一種，所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、有機膨潤土、黃原膠、聚丙烯醯胺中的一種或幾種的混合物，所述消泡劑為二甲基矽油乳液。該水基石墨潤滑劑中具有良好的潤滑效果，同時，用該水基石墨潤滑劑進行無縫鋼管熱軋加工時的軋制電流波動量小、平均軋制電流較低，大幅降低了連軋機的能耗。
【專利說明】一種用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高溫潤滑劑及其製備方法，特別涉及一種用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑及該水基石墨潤滑劑的製備方法。
【背景技術】
[0002]在熱連軋過程中，金屬是在軋輥和芯棒圍成的環形空隙中發生變形，芯棒與金屬之間有較大的相互作用力。芯棒潤滑劑可以促使金屬變形均勻，降低軋制力和芯棒限動力，減少鋼管橫向壁厚度不均，改善鋼管表面質量，增加絕熱性能，降低芯棒表面溫度，從而提高芯棒的使用壽命和鋼管質量。
[0003]中國發明專利201210166611.4公開了一種水基石墨芯棒潤滑劑及其製備方法，上述水基石墨芯棒潤滑劑包括石墨20?40%、複合樹脂乳液2?4%、成膜助劑0.1?
0.15%、三聚磷酸鈉0.15?0.2%、消泡劑0.05?0.2%、增稠劑0.6?1.2%、六偏磷酸鈉I?2%，餘量為水。該水基石墨芯棒潤滑劑雖然具有較低的高溫摩擦係數、具有較好的潤滑效果，但是其還存在以下缺點:1.石墨在潤滑劑中分布不均勻，由於石墨分布不均，鋼管軋制過程中連軋機的電流波動較大。2.該水基石墨芯棒潤滑劑用於無縫鋼管連軋生產時連軋機的平均軋制電流較高，連軋機的能耗較高。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種石墨分布均勻、連軋機的軋制電流波動小、能大幅降低連軋機能耗的用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑及該水基石墨潤滑劑的製備方法。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案:一種用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑，其組分的重量配比為:石墨25?35%、分散劑0.5?2%、磷酸鹽I?3%、樹脂乳液I?2%、增稠劑0.5?1%、消泡劑0.1?0.2%、餘量為水，所述分散劑為萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽，所述磷酸鹽為三聚磷酸鈉，所述樹脂乳液為苯丙乳液或水性環氧樹脂乳液中的一種，所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、有機膨潤土、黃原膠、聚丙烯醯胺中的一種或幾種的混合物，所述消泡劑為二甲基矽油乳液。
[0006]優選的，所述組分的重量配比為:石墨30%、分散劑0.5%、磷酸鹽1.5%、樹脂乳液1%、增稠劑0.5%、消泡劑0.1%、餘量為水，所述分散劑為萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽，所述磷酸鹽為三聚磷酸鈉，所述樹脂乳液為苯丙乳液或水性環氧樹脂乳液中的一種，所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、有機膨潤土、黃原膠、聚丙烯醯胺中的一種或幾種的混合物，所述消泡劑為二甲基矽油乳液。
[0007]在本發明中，製備上述用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑的方法包括以下步驟:
第一步，按上述提及的用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑的重量百分配比將水、石墨及分散劑加入反應釜攪拌30分鐘； 第二步，在完成第一步後再按上述提及的用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑的重量百分配比往反應釜內加入樹脂乳液和磷酸鹽攪拌20分鐘；
第三步，在完成第二步後再按上述提及的用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑的重量百分配比往反應釜內加入增稠劑和消泡劑攪拌I個小時即可得到上述用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑；
上述各步驟均是在常溫和常壓下進行。
[0008]本發明取得的有益效果在於:本發明提供的用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑中石墨分布均勻，具有極低的高溫摩擦係數、具有良好的潤滑效果，同時，用該水基石墨潤滑劑進行無縫鋼管熱軋加工時連軋機的軋制電流波動範圍在10?20A之間，電流的波動量小，另外，連軋機的平均軋制電流相比現有技術中降低了約50?100A，大幅降低了連軋機的能耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明各實驗的組分重量配比及其實驗結果統計圖。
【具體實施方式】
[0010]作為本發明的一種實施方式，一種用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑，其組分的重量的百分配比為:石墨25?35%、分散劑0.5?2%、磷酸鹽I?3%、樹脂乳液I?2%、增稠劑0.5?1%、消泡劑0.1?0.2%、餘量為水，上述分散劑為萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽，上述磷酸鹽為三聚磷酸鈉，上述樹脂乳液為苯丙乳液或水性環氧樹脂乳液中的一種，上述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、有機膨潤土、黃原膠、聚丙烯醯胺中的一種或幾種的混合物，上述消泡劑為二甲基矽油乳液。
[0011]作為一種優選的實施方式，該用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑的組分的重量的百分配比為:石墨30%、分散劑0.5%、磷酸鹽1.5%、樹脂乳液1%、增稠劑0.5%、消泡劑
0.1%、餘量為水，所述分散劑為萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽，所述磷酸鹽為三聚磷酸鈉，所述樹脂乳液為苯丙乳液或水性環氧樹脂乳液中的一種，所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、有機膨潤土、黃原膠、聚丙烯醯胺中的一種或幾種的混合物，所述消泡劑為二甲基矽油乳液。
[0012]作為本發明的另一方面，製備上述用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑的方法包括以下步驟:
第一步，按上述提及的用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑的重量百分配比將水、石墨及分散劑加入反應釜攪拌30分鐘；
第二步，在完成第一步後再按上述提及的用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑的重量百分配比往反應釜內加入樹脂乳液和磷酸鹽攪拌20分鐘；
第三步，在完成第二步後再按上述提及的用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑的重量百分配比往反應釜內加入增稠劑和消泡劑攪拌I個小時即可得到上述用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑；
上述各步驟均是在常溫和常壓下進行。
[0013]需要提前說明的是，在本發明提供的用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑中，樹脂乳液可以選擇苯丙乳液或水性環氧樹脂乳液中的一種，苯丙乳液及水性環氧樹脂乳液均可使水基石墨潤滑劑具有良好的成膜性，並且無論是選用苯丙乳液還是水性環氧樹脂乳液，二者最終的實驗結果都極為接近，而增稠劑可選擇羧甲基纖維素鈉、有機膨潤土、黃原膠、聚丙烯醯胺中的一種或者從上述成分中任選兩種或兩種以上進行混合，增稠劑組分及配比的改變對實驗數據的影響較小，幾乎可以忽略不計，因此，為了簡化表述，使實驗結果更便於對比，在本說明書的實施例部分只列舉了用苯丙乳液作為本發明中的樹脂乳液及用羧甲基纖維素鈉作增稠劑的實驗，省略了其他組分作為樹脂乳液及增稠劑的例子，同時，最終的實驗數據統計圖表中也只給出了選用苯丙乳液作為樹脂乳液及選用羧甲基纖維素鈉作增稠劑的實驗數據。
[0014]同樣為了簡化表述，使實驗結果更便於觀察及對比，本發明只選取了中國發明專利201210166611.4中最優的兩個實施例作為對比例。
[0015]另外，需要強調的是，下面實施例及對比例中提及的無縫鋼管軋制生產實驗均是在1000~1200°C的熱軋條件下進行，本發明所述的電流波動範圍是指連軋機軋制過程中電流表的最大值與最小值之間的差值，本發明所述的電流平均值是指軋機軋制過程中電流表的最大值與最小值之和的平均值，下述實施例及對比例提供的水基石墨潤滑劑的高溫摩擦係數是指各水基石墨潤滑劑在1150攝氏度的條件下的摩擦係數，附圖1中的高溫摩擦係數的數值是通過圓環鐓粗法測試得到的。
[0016]為了便於本領域技術人員的理解，下面結合實施例和對比例對本發明作進一步的說明，實施例提及的內容並非對本發明的限定。
[0017]實施例1:
在常溫和常壓下，按照附圖1中給出的重量配比先將水、石墨及萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽加入反應釜中攪拌30分鐘，然後將苯丙乳液及三聚磷酸鈉加入反應釜中攪拌20分鐘，最後將羧甲基纖維素鈉以及二甲基矽油乳液加入反應釜中攪拌I個小時即得到本實施例的水基石墨潤滑劑。此後，將得到的水基石墨潤滑劑分成兩份，一份用於測試高溫摩擦係數，另一份用於連軋機軋制Φ89_的無縫鋼管，並記錄下生產過程中連軋機的電流波動數據範圍及電流平均值，上述高溫摩擦係數值、電流波動數據範圍及電流平均值在附圖1中列出。
[0018]實施例2:
實施例2跟實施例1相比，只是各組分的重量配比有所改變，其他內容完全相同，實施例2各組分的重量配比在在附圖1中列出，此不再贅述，實施例2的高溫摩擦係數值、電流波動數據範圍及電流平均值也於附圖1中列出。
[0019]實施例3:
實施例3跟實施例1相比，只是各組分的重量配比有所改變，其他內容完全相同，實施例3各組分的重量配比在在附圖1中列出，此不再贅述，實施例3的高溫摩擦係數值、電流波動數據範圍及電流平均值也於附圖1中列出實施例4:
實施例4跟實施例1相比，只是各組分的重量配比有所改變，其他內容完全相同，實施例4各組分的重量配比在在附圖1中列出，此不再贅述，實施例4的高溫摩擦係數值、電流波動數據範圍及電流平均值也於附圖1中列出對比例1: 在本對比例的水基石墨潤滑劑中，各組分的重量配比為:
石墨40%，
複合樹脂乳液4%，
I, 2-丙二醇 0.15%,
三聚磷酸鈉0.2%，
磷酸三丁酯0.2%，
羧乙基纖維素1.2%，
六偏磷酸鈉2%，
水餘量。
[0020]複合樹脂乳液為聚醋酸乙烯共聚物與丙乙烯樹脂乳液的混合物，其混合比例為1.25?2.5:1，其固含量為20?40%。
[0021]其製備過程為:在常溫下，往反應釜中注入清水，再加入石墨開始攪拌，隨後加入三聚磷酸鈉跟六偏磷酸鈉直至攪拌溶解。隨後加入複合樹脂乳液，增稠劑羧乙基纖維素，最後加入成膜助劑1，2-丙二醇跟消泡劑磷酸三丁酯，攪拌約25分鐘後，停止攪拌即得到本對比例的水基石墨潤滑劑。
[0022]此後，將得到水基石墨潤滑劑分成兩份，一份用於測試高溫摩擦係數，另一份用於連軋機軋制?89mm的無縫鋼管，並記錄下生產過程中連軋機的電流波動數據範圍及電流平均值，上述高溫摩擦係數值、電流波動數據範圍及電流平均值在附圖1中列出。
[0023]對比例2:
在本對比例的水基石墨潤滑劑中，各組分的重量配比為:
石墨40%，
複合樹脂乳液4%，
I,2-丙二醇 0.15%,
三聚磷酸鈉0.2%，
磷酸三丁酯0.2%，
羧乙基纖維素1.2%，
水玻璃2 水餘量。
[0024]複合樹脂乳液為聚醋酸乙烯共聚物與丙乙烯樹脂乳液的混合物，其混合比例為
1.25?2.5:1，其固含量為20?40%。
[0025]其製備過程為:在常溫下，往反應釜中注入清水，再加入石墨開始攪拌，隨後加入三聚磷酸鈉跟水玻璃直至攪拌溶解。隨後加入複合樹脂乳液，增稠劑羧乙基纖維素，最後加入成膜助劑1，2-丙二醇跟消泡劑磷酸三丁酯，攪拌約25分鐘後，停止攪拌即得到本對比例的水基石墨潤滑劑。
[0026]此後，將得到水基石墨潤滑劑分成兩份，一份用於測試高溫摩擦係數，另一份用於連軋機軋制?89mm的無縫鋼管，並記錄下生產過程中連軋機的電流波動數據範圍及電流平均值，上述高溫摩擦係數值、電流波動數據範圍及電流平均值在附圖1中列出。
[0027]從附圖1中的統計數據可以看出，本發明提供的水基石墨潤滑劑與現有技術的水基石墨潤滑劑相比，其在保證了良好的高溫潤滑性的前提下，還大幅降低了無縫鋼管熱軋加工時連軋機的軋制電流波動(本發明用於無縫鋼管熱軋加工時的電流波動範圍在10?20A之間)，電流的波動量小，提高了無縫鋼管質量的穩定性，另外，連軋機的平均軋制電流相比現有技術中降低了約50?100A，極大程度上降低了連軋機的能耗，綜上所述，本發明相對於現有技術取得了顯著的進步。
[0028]上述實施例為本發明較佳的實現方案，除此之外，本發明還可以其它方式實現，在不脫離本技術方案構思的前提下任何顯而易見的替換均在本發明的保護範圍之內。
[0029]最後，應該強調的是，為了讓本領域普通技術人員更方便地理解本發明相對於現有技術的改進之處，本發明的一些圖表和描述已經被簡化，並且為了清楚起見，本申請文件還省略了一些其它元素，本領域普通技術人員應該意識到這些省略的元素也可構成本發明的內容。
【權利要求】
1.一種用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑，其組分的重量配比為:石墨25?35%、分散劑0.5?2%、磷酸鹽I?3%、樹脂乳液I?2%、增稠劑0.5?1%、消泡劑0.1?0.2%、餘量為水，所述分散劑為萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽，所述磷酸鹽為三聚磷酸鈉，所述樹脂乳液為苯丙乳液或水性環氧樹脂乳液中的一種，所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、有機膨潤土、黃原膠、聚丙烯醯胺中的一種或幾種的混合物，所述消泡劑為二甲基矽油乳液。
2.根據權利要求1所述的用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑，其特徵在於:所述組分的重量配比為:石墨30%、分散劑0.5%、磷酸鹽1.5%、樹脂乳液1%、增稠劑0.5%、消泡劑0.1%、餘量為水，所述分散劑為萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽，所述磷酸鹽為三聚磷酸鈉，所述樹脂乳液為苯丙乳液或水性環氧樹脂乳液中的一種，所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、有機膨潤土、黃原膠、聚丙烯醯胺中的一種或幾種的混合物，所述消泡劑為二甲基矽油乳液。
3.一種製備權利要求1或2所述的用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑的方法，包括以下步驟: 第一步，按權利要求1或2所述的重量百分配比將水、石墨及分散劑加入反應釜攪拌30分鐘； 第二步，在完成第一步後再按權利要求1或2所述的重量百分配比往反應釜內加入樹脂乳液和磷酸鹽攪拌20分鐘； 第三步，在完成第二步後再按權利要求1或2所述的重量百分配比往反應釜內加入增稠劑和消泡劑攪拌I個小時即可得到權利要求1或2所述的用於熱軋無縫鋼管的水基石墨潤滑劑； 上述各步驟均是在常溫和常壓下進行。
【文檔編號】C10N40/24GK104498165SQ201410706258
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】唐鵬飛 申請人:衡陽市金化科技有限公司