至德鋼業(yè)擠壓不銹鋼管玻璃潤(rùn)滑劑的物理化學(xué)性質(zhì)

 浙江至德鋼業(yè)有限公司在擠壓條生產(chǎn)不銹鋼管時(shí)采用的玻璃潤(rùn)滑劑有天然硅酸鹽和人造硅酸鹽。人造硅酸鹽是由石英砂和氧化鋁、白堊、白云石、碳酸鈉、碳酸鉀、硼酸等各種材料一起將後而成的多組分硅酸鹽玻璃。天然硅酸鹽大多數(shù)是晶態(tài)物質(zhì)，而硅酸鹽玻璃則是非晶態(tài)的。特殊成分的硅酸鹽通過(guò)特定制度下的熱處理也能成為晶體組織。所有硅酸鹽的基體組成都是二氧化硅，由二氧化硅在1730℃熔化溫度下得到石英玻璃。為了得到具有較低熔化溫度的玻璃，在二氧化硅中添加各種氧化物，如Na₂0、K₂O、CaO、B₂O₃、Al₂O₃等。對(duì)于潤(rùn)滑劑而言，需要深入研究的是：與不銹鋼管擠壓加工溫度相適應(yīng)的玻璃的特殊成分以及如何滿足擠壓工藝對(duì)玻璃潤(rùn)滑劑所提出的各種使用性能的要求。

  硅酸鹽玻璃和許多天然硅酸鹽都要經(jīng)過(guò)干燥，并在專(zhuān)門(mén)的設(shè)備上進(jìn)行磨碎和篩分才能作為潤(rùn)滑劑使用。冶金爐渣和燃料爐渣屬于人造硅酸鹽。顆粒狀的爐渣以及許多硅酸鹽都是各種產(chǎn)品生產(chǎn)的殘?jiān)Ｊ褂脮r(shí)不需要進(jìn)行磨碎，但是要經(jīng)過(guò)干燥和篩分，在必要時(shí)還要進(jìn)行磁力分選。這是因?yàn)樽鳛闈?rùn)滑劑使用的硅酸鹽玻璃，在成分中必須要清除有毒的和貴重的氧化物以及難熔物和雜質(zhì)。

當(dāng)使用粉狀玻璃潤(rùn)滑劑時(shí)，在生產(chǎn)環(huán)境的空氣里會(huì)散落有尖針狀或帶銳棱角的細(xì)小顆粒粉塵，影響到操作人員的安全和健康。因此，不應(yīng)使用顆粒小于0.1mm細(xì)的玻璃粉。同樣，使用玻璃纖維材料不可避免地會(huì)導(dǎo)致玻璃細(xì)針污菜操作環(huán)境，也應(yīng)屬于不可使用的潤(rùn)滑材料。玻璃狀物質(zhì)的主要特點(diǎn)是，加熱時(shí)逐漸地從固態(tài)過(guò)渡到黏滯狀態(tài)和液體狀態(tài)，以及在不同的溫度下其性質(zhì)變化的連續(xù)性和可逆性。

 對(duì)于玻璃而言，其特性是兩個(gè)溫度點(diǎn)：玻璃從脆性狀態(tài)到高延性狀態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度；玻璃的軟化溫度。在這個(gè)溫度以上，玻璃便獲得典型的流體性質(zhì)。對(duì)不同的玻璃而言，這些溫度是不同的，但在這促人使下的黏度值都是相同的，且其值相當(dāng)一致地等于108Pa·s和1012Pa·s左右。溫度范圍內(nèi)的大小取決于玻璃的化學(xué)成分，在幾十度到幾百度之間變化。之間的區(qū)域?yàn)檫^(guò)渡區(qū)，在這個(gè)溫度區(qū)域內(nèi)，玻璃處于塑性狀態(tài)。

 玻璃潤(rùn)滑劑的主要物理性質(zhì)是其黏度。溫度區(qū)域內(nèi)、玻璃處于期一部分用的于另一部分移動(dòng)的能力。玻璃的黏度決定了玻璃膜的厚度，以及這些玻璃潤(rùn)滑膜承受金屬變形時(shí)的負(fù)荷的能力。玻璃黏度隨著溫度的變化確定了玻璃的“長(zhǎng)度”。如果玻璃的黏度隨著溫度的變化而急劇地改變，稱(chēng)之為“短玻璃”。如果玻璃黏度隨溫度的變化不很強(qiáng)烈，稱(chēng)之為“長(zhǎng)玻璃”。玻璃潤(rùn)滑劑的黏度和軟化點(diǎn)（軟化溫度）可以根據(jù)其化學(xué)成分進(jìn)行調(diào)整。玻璃潤(rùn)滑劑在高溫時(shí)的附著性良好，在擠壓制品的表面上能形成一層連續(xù)均勻的薄膜，使產(chǎn)品表面質(zhì)量良好。作為擠壓潤(rùn)滑劑使用的玻璃，一般都是呈顆粒狀的粉末或者是玻璃粉末制品。除了對(duì)許多具有復(fù)雜的化學(xué)成分的玻璃潤(rùn)滑劑需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的生產(chǎn)之外，對(duì)大量使用的，擠壓溫度為1160~1250℃范圍的材料的擠壓，可采用普通的窗玻璃來(lái)制作玻璃潤(rùn)滑墊，以及作為芯棒用的潤(rùn)滑劑。

 影響玻璃潤(rùn)滑劑性能的主要因素是在擠壓溫度下的黏度。一般用作臥式擠壓機(jī)潤(rùn)滑劑的玻璃的黏度值都在1~200Pa·s內(nèi)；用于制作擠壓模潤(rùn)滑的玻璃墊的玻璃潤(rùn)滑劑的黏度應(yīng)為60~100Pa·s;用于坯料外表面潤(rùn)滑的玻璃粉的黏度范圍為10~25Pa·s;而用于坯料內(nèi)表面潤(rùn)滑的玻璃粉和用于擠壓芯棒的潤(rùn)滑劑的玻璃粉的黏度為60~100Pa·s.實(shí)際上玻璃潤(rùn)滑劑的最佳黏度值取決于許多因素，如不銹鋼管生產(chǎn)變形后的強(qiáng)度、坯料的加熱溫度、擠壓比以及擠壓速度等參數(shù)。而玻璃潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑效果與擠壓工具的形狀、潤(rùn)滑劑的施加方法、玻璃墊的制作和形狀，以及玻璃粉的粒度、擠壓坯料表面的加工狀況等因素有關(guān)。

 通常擠壓模和芯棒使用的玻璃潤(rùn)滑劑，按其成分和性質(zhì)區(qū)別于坯料外表面滾涂用的玻璃潤(rùn)滑劑，其中首要的是具有較高的黏度，以便能在變形區(qū)內(nèi)獲得薄而牢固的潤(rùn)滑膜。例如，英國(guó)在擠壓不銹鋼管時(shí)，為了制造潤(rùn)滑墊和芯棒用的玻璃潤(rùn)滑劑，推薦采用窗玻璃，而為了坯料的滾涂則采用較易熔的玻璃。當(dāng)擠壓溫度為800~1000℃時(shí)，作為擠壓潤(rùn)滑劑可以采用硅酸硼成分或帶有90%硼酐或45%的堿性氧化物的組合成分。

 當(dāng)擠壓不銹鋼管溫度高于1000℃時(shí)，作為潤(rùn)滑劑使用的是含硼酐達(dá)20%和含有其他化合物成分的玻璃。當(dāng)擠壓鎳基合金時(shí)，也普遍使用玻璃潤(rùn)滑劑，但其中不能含有PbO和其他的有害的氧化物。擠壓鉬合金時(shí)，擠壓溫度高達(dá)1500℃,此時(shí)，玻璃潤(rùn)滑劑中的二氧化硅含量達(dá)到98%,其余的2%為添加劑。為了使玻璃潤(rùn)滑劑能夠更加有效地用來(lái)防止坯料金屬氧化起到潤(rùn)滑劑和隔熱劑的作用，玻璃潤(rùn)滑劑的粒度是一個(gè)重要的參數(shù)。因?yàn)橐共Ａ?rùn)滑劑適應(yīng)于作用的時(shí)間，達(dá)到適當(dāng)?shù)厝廴?，除了有玻璃?rùn)滑劑的黏度作用之外，還必須有適當(dāng)?shù)牧６扰浜?。與某些其他的潤(rùn)滑劑相比較，玻璃潤(rùn)滑劑具有一定的粒度可供選擇。一般認(rèn)為玻璃潤(rùn)滑劑的使用粒度在50~150目（0.104~0.282mm)范圍內(nèi)。玻璃潤(rùn)滑劑在高溫下具有良好的減磨性能，摩擦系數(shù)比較小，一般f=0.015~0.025,而一般的潤(rùn)滑劑f≥0.05。

 玻璃潤(rùn)滑劑的線膨脹系數(shù)小于變形金屬的熱膨脹系數(shù)，當(dāng)需擠壓后水冷的擠壓產(chǎn)品淬水冷卻時(shí)，內(nèi)外表面的玻璃潤(rùn)滑劑很容易脫落清除。這一點(diǎn)對(duì)于奧氏體不銹鋼管和型鋼產(chǎn)品的熱擠壓尤為重要。玻璃潤(rùn)滑劑在高溫下具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，其導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.502~1.213W/(m·K),隔熱性能良好。因此，擠壓時(shí)減小了加熱坯料的溫降和工模具的溫升，提高了擠壓工模具的使用壽命。所有擠壓不銹鋼管和合金的品種各不相同，其寬闊的加工溫度范圍以及其他的工藝因素，都需要深入地研究玻璃潤(rùn)滑劑，使其能夠滿足對(duì)玻璃潤(rùn)滑劑提出的一要求。因此，尋找高合金及不銹鋼管的型鋼擠壓時(shí)所使用的玻璃潤(rùn)滑劑，仍是今后的一個(gè)不容忽視的課題。