一种新型水基润滑剂均匀搅拌的实现方法

吕 锋

（西部新锆核材料科技有限公司，陕西 西安 710299）

1 国内外使用挤压润滑工艺介绍

我单位2014年从德国引进了壹套4500吨全液压双动卧式挤压机，在外国技术专家的指导下和国内专业安装团队的努力下，于2016年下半年完成了成套设备的安装调试工作，具备了试生产条件。

在试生产初期，我们先采用老外提供的玻璃粉润滑工艺顺利挤压了一批不锈钢管坯、钛合金棒材、管材、异型材。但是目前，在低温挤压方面，国内挤压润滑工艺绝大部分采用包铜套+石墨、机油、沥青混合物涂在铜套外表面来实现。因此，对于低温挤压，我们也决定试试包铜套加外涂物工艺来做挤压生产，经过一系列准备工作，顺利的完成了多批次的纯钛、纯锆、锆合金管坯和和棒材的挤压工作。

虽然，包铜套+石墨、机油、沥青混合物润滑能顺利完成产品挤压。但是，在挤压过程中，外包的铜套会随挤压坯料一起变形，会形成薄薄一层铜皮并紧密地附着在管坯的内外表面，除去这薄薄一层铜皮很费时费工，不但增加了加工成本，而且还不可避免的带来金属的二次污染，影响产品质量，降低了产品的合格率。因此，这种包铜套+石墨、机油、沥青混合物的锭坯润滑工艺对我们这类从事贵金属加工的企业，很不合适。而且，我们的产品又应用于特种行业上，对产品各个方面的质量要求极其严格，要求产品零缺陷交付给用户。

2 新型水基润滑剂使用操作

后来，当我们了解到目前国内有家同行企业采用一种新型的水基润滑剂来替代使用多年的包铜套+石墨、机油、沥青混合物的锭坯润滑工艺，成功的完成了纯锆、锆合金管坯和和棒材的挤压工作。因此，我们公司立即着手了解，联系上了生产厂家并采购回来了一批。

这种新型的水基润滑剂以前大家都没接触过，也没人知道怎么使用。现在只能按照产品说明书按步就班地操作。刚开始，我们就找来一个铁皮小桶，把水基润滑剂倒进去，最开始就用铁棍搅一会儿，然后把锭坯放进去浸润，提出来看润滑效果怎样。结果，发现锭坯表面满是气泡，感觉润滑效果很不理想，那些气泡和锭坯表面是脱离的，气泡破了后就是一个个裸露小圆坨没有润滑到的表面，这样起不到润滑作用，不能用于挤压。

看来，用铁棍随便的搅拌一下是行不通的。于是，我们就在网上买了个手动搅拌器，放在铁皮小桶里搅拌一会，看到润滑剂搅拌后的均匀性有所改善，再把锭坯放进去浸润后提出来观察，锭坯表面的气泡少了好多。但是，这样还是不能达到挤压润滑工艺的要求。

3 搅拌桶制作原理及内部结构

我们再咨询了润滑剂生产厂家，他们建议我们做一个电动搅拌桶，同时他们也给我们提供了制作搅拌桶的基本参数，比如搅拌速度、叶轮参数等。经过我们讨论后，进一步细化了润滑剂搅拌桶的各项运行参数，并编制了搅拌桶的技术要求。由于这是一种水基润滑剂，与润滑剂接触的部分必须采用不锈钢制作。

我们在设计构造搅拌桶的基本结构时，参照了家用波轮洗衣机的结构原理。把搅拌叶轮设计在桶底上，这样就不影响锭坯的进出。叶轮轴上部连接着叶轮并穿过桶底部中心；叶轮轴的下部与同步带连链接着，构成壹套被动轮系。主动轮系由减速电机和主动同步带轮构成。主从动轮系之间由同步带联结者，两者构成润滑剂搅拌桶的动力总成。搅拌桶结构如下图所示：

当初设计的搅拌桶的转数是80转/分～120转/分，采用变频电机来实现这个转数变化范围。同时，为了使润滑剂在锭坯表面附着牢靠，特意在锭坯浸润润滑剂之前，采用水浴加热的方式把锭坯加热到80°左右。因此，必须得控制锭坯在浸润过程中的表面温降，我们想到了给润滑剂也加热，使两者的温度接近，这样就达到了预想的润滑效果。这样，就得给搅拌桶增加加热和保温及隔热功能，加热、保温是为了实现润滑剂的温度相对稳定性，而隔热是为了保护操作者的人身安全。

经过多次调研对比，我们决定采用陶瓷加热毯缠绕在搅拌桶的外壁上来实现润滑剂加热功能。为了便于直观显示和控制加热温度，我们在搅拌桶上部的外壁上布置了两个可拆卸式的测温热电偶。

搅拌桶做成后，我们先给搅拌桶内加入自来水，来模拟润滑剂搅拌，以验证使用效果。经过十几分钟的加热和搅拌，发现虽然搅拌桶的动力系统工作正常，叶轮也能达到设计转数的要求，搅拌桶内的水下部温度高，上部温度低，而且上下温度差别较大，好像存在搅拌不均匀的问题。

静下心来分析，再想想洗衣机洗衣桶内壁的结构，突然明白了现在这个搅拌桶内壁是光的而缺少倒流板。虽然叶轮转起来了，这样只能是搅拌桶下部的水转起来，不能带动搅拌桶上部的水也转起来。问题找到了，我们立即着手改造，给搅拌桶内增加导向螺旋板。经过这次改造后，我们再试了一次。加水并经过十几分钟的加热和搅拌后，测试桶内水上下部的温度，两者的温度差别在允许的范围内，而且在搅拌过程中观察水面上有了搅拌旋涡。这样，存在的问题得到了完满解决。后来，考虑到我们要浸润不同规格的锭坯，而且这种水基润滑剂价格较高。为了节约成本，这样就得配置不同直径的搅拌桶，以适应不同直径范围的锭坯浸润。于是，我们又对搅拌桶的动力系统进行了改造，将动力系统独立出来，并将其一个设计好的底架之中。即：不同直径范围的搅拌桶公用壹套动力系统，搅拌桶与动力系统采用插入式联轴器结构。动力系统上端部自带一半联轴器，联轴器的另一半安装在每个搅拌桶叶轮轴的下端。在需要搅拌时，将搅拌桶吊放在动力系统的底架之上，两个半联轴器自动结合，同时将两个热电偶插装到位后，就可以完成润滑剂的搅拌加热功能。

搅拌桶主体做好了，考虑到每次待润滑剂搅拌均匀及加热到温后，要完成多个锭坯浸润工作。我们又给搅拌桶外面增加一个保温层，来保证润滑剂温度的相对恒定。最终的搅拌桶结构示意图如下：

图1 搅拌桶结构示意图

经过对搅拌桶这一系列的改进并使用，用浸润后的锭坯挤压出的管坯内外表面润滑光滑，也没有被二次划伤，而且管坯挤压过程能很顺利完成，达到了预期的效果。

经过半年的使用，为了提高搅拌效果，缩短搅拌时间，我们又更换了动力系统的从动同步带轮和同步带，将搅拌桶的转速提高到180转/分。这样以来，润滑剂的搅拌时间缩短了三分之一，润滑剂搅拌地更加均匀。转速提高后的搅拌照片如下：

图2 提高转数后搅拌示意图

分厂和设备操作人员对现在这个搅拌装置使用效果很满意，他们的满意就是对我们这些人最好的回报！