润滑剂在热轧钢管芯棒中的选用

王 芳

（鞍钢教育培训中心机械工程部，辽宁 鞍山 114032）

一、前言

在现代钢管生产中，芯棒是连轧管机组中最重要的热变形工具。通过轧辊与芯棒的共同作用，毛管被轧制成所要求的尺寸。芯棒的表面质量及润滑状态直接关系到产品的尺寸精度以及管体的内表面质量。良好的芯棒润滑是热轧钢管顺利进行的重要环节，因此对芯棒润滑剂的选择很重要。选择适合的润滑剂可以使金属变形均匀，降低轧制力和芯棒动力，减小钢管横截面壁厚不均，改善钢管内表面质量，增加绝热性能，降低芯棒表面温升，从而提高芯棒的使用寿命和钢管质量。

二、钢管轧制过程中的特点

钢管的热连轧过程是热金属在多个机架的轧辊与芯棒之间形成的环形空间中进行塑性变形过程，变形区处于高温、高压、高速状态，轧辊、轧件与芯棒相接触，表面的瞬时温度可达1 100℃以上。具有以下主要特点。

（1）摩擦表面的接触压力非常大。在接触弧上，由于金属的流动速度与轧制工具(轧辊和芯棒)的线速度不一致，在轧辊与轧件之间以及轧件与芯棒之间都存在摩擦表面。由于要实现热金属塑性变形，因此，轧辊与轧件之间以及轧件与芯棒之间的接触压力很大，可达到200～350kg/mm2。

（2）高压接触面的面积大。连轧管机实现纵向轧制，芯棒表面上的高压接触面的面积比斜轧管机面积大很多。

（3）滑动速度大而且是变化的。根据连轧过程金属流量相等的原理，热金属在各个机架孔型中的流动速度是变化的。芯棒是一个完整的刚体，各截面运动速度相同。因此，变形金属与芯棒表面产生的滑动速度较大且变化。

（4）新生面不断增大。随着热金属在环形孔型中塑性变形的进行，轧件的内外接触表面上出现新生面，而且新生面的摩擦系数很大。

（5）摩擦表面的温度高。在热连轧管中，与芯棒接触的轧件温度高，高达1 000℃以上。另外，轧制时消耗在金属塑性变形上的能量几乎都变成热量，这也使轧件和芯棒的表面温度急剧升高。

因此，除了做好芯棒的冷却外，还要处理好芯棒的润滑。

三、工艺润滑的原理

芯棒润滑剂的工艺性能是指润滑性能，即要求芯棒和管子内表面之间有低的摩擦系数。轧制管材的工艺特殊，在轧制过程中不能进行实时冷却，要在芯棒涂抹上润滑剂改善延伸条件，降低设备负荷。涂有润滑剂的芯棒始终处于高温高压的条件下，想要提高工具寿命及钢管的质量，就要有良好的润滑系统和选择合理的润滑剂，这是是保证轧制顺利进行的一个重要因素。

目前使用的芯棒润滑剂有固体粉末的和液体的，以石墨作为基体。石墨润滑剂使用分为加压和喷涂两个过程，这就要求润滑剂要具有良好的黏度和适当的流动性。鞍钢新钢集团无缝钢管厂曾选用过多种芯棒润滑剂，生产前期采用二硫化钼，因润滑效果差，后改用二硫化铝。二硫化铝载体(即溶剂)为油脂、流动性差，使用时只能靠人工涂抹，且会燃烧产生烟气，操作条件恶劣，污染环境，不适合现代机械化生产的要求。现使用的高温水基石墨芯棒润滑剂，经多次试验证明对提高无缝钢管质量、生产率，延长芯棒使用寿命，简化和方便维修润滑系统设备，降低消耗等都有明显的效果。

该润滑剂是由高纯度石墨粉、水溶性高分子聚合物、水溶性分散剂、层膜稳定剂、表面活性剂等混合而成，用水作介质配成均匀而稳定的石墨悬浮溶液。

四、高温水基石墨芯棒润滑剂的性能

（1）喷涂雾化好。喷涂在芯棒上，能迅速干燥成膜且均匀、平整光滑，附着力达l级。

（2）润滑性能好。生产轧制过程平稳，电流波动小，能大幅降低电能消耗。

（3）可减少轧制件对轧辊的总压力，提高轧辊寿命，减少成品表面缺陷，有效提高钢管圆度和纵向壁厚分布等质量指标，提高钢管内表面质量，降低产品报废率和次品率。

（4）良好的绝热性能可使芯棒表面受热减少，减轻芯棒磨损，使芯棒的平均使用寿命提高了30%。（5）环保效果好，无烟尘，无刺激性气味。

五、结束语

芯棒的良好润滑可提高钢管质量和延长芯棒使用寿命，提高综合经济效益。由于好的芯棒润滑剂可减小轧制动力，因此轧制设备的损耗也将减小。

[1]世界钢管生产.德国，2006.

[2]周士昌.工程流体力学[M].沈阳：东北工学院出版社，1987.

[3]谢培利.影响限动连轧机组芯棒使用寿命的原因分析[J].金属材料与冶金工程，2007(5)：30-33.