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        潤滑劑在熱軋鋼管芯棒中的選用

        2012-01-26 23:05:33
        中國設(shè)備工程 2012年9期
        關(guān)鍵詞:芯棒軋件表面質(zhì)量

        王 芳

        (鞍鋼教育培訓(xùn)中心機械工程部,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(zhì)量及潤滑狀態(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。良好的芯棒潤滑是熱軋鋼管順利進(jìn)行的重要環(huán)節(jié),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(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(huán)形空間中進(jìn)行塑性變形過程,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,表面的瞬時溫度可達(dá)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(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。連軋管機實現(xiàn)縱向軋制,芯棒表面上的高壓接觸面的面積比斜軋管機面積大很多。

        (3)滑動速度大而且是變化的。根據(jù)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(chǎn)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(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(nèi)表面之間有低的摩擦系數(shù)。軋制管材的工藝特殊,在軋制過程中不能進(jìn)行實時冷卻,要在芯棒涂抹上潤滑劑改善延伸條件,降低設(shè)備負(fù)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(zhì)量,就要有良好的潤滑系統(tǒng)和選擇合理的潤滑劑,這是是保證軋制順利進(jìn)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(dāng)?shù)牧鲃有浴0颁撔落摷瘓F無縫鋼管廠曾選用過多種芯棒潤滑劑,生產(chǎn)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(chǎn)生煙氣,操作條件惡劣,污染環(huán)境,不適合現(xiàn)代機械化生產(chǎn)的要求。現(xiàn)使用的高溫水基石墨芯棒潤滑劑,經(jīng)多次試驗證明對提高無縫鋼管質(zhì)量、生產(chǎn)率,延長芯棒使用壽命,簡化和方便維修潤滑系統(tǒng)設(shè)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(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。

        (2)潤滑性能好。生產(chǎn)軋制過程平穩(wěn),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(zhì)量指標(biāo),提高鋼管內(nèi)表面質(zhì)量,降低產(chǎn)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(huán)保效果好,無煙塵,無刺激性氣味。

        五、結(jié)束語

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

        [1]世界鋼管生產(chǎn).德國,2006.

        [2]周士昌.工程流體力學(xué)[M].沈陽:東北工學(xué)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.

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