[发明专利]用于金属热成形的润滑剂

说明书

一种用于金属热成形、特别是用于在无缝管生产中润滑芯棒和/或空心块的润滑剂，其特征在于，相对于固体组分，润滑剂至少含有以下组分：‑55‑85重量％固体润滑剂，其包含滑石与钾云母的混合物，其中，固体润滑剂中滑石与钾云母的比例为2.0‑5.0，‑10‑30重量％粘合剂，其选自聚乙酸乙烯酯、钠水玻璃和糊精或其混合物，‑2‑10重量％增稠剂，其选自羟基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、甲基乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基羟甲基纤维素、羧甲基羟基纤维素、糊精、淀粉、有机改性膨润土、蒙皂石和黄原胶，‑0‑10重量％其它助剂，优选选自消泡剂、分散剂和杀生物剂，和‑不超过10重量％石墨，优选不超过5重量％石墨，特别优选不含石墨。

技术领域

本发明涉及一种基本上无石墨且无硼的芯棒润滑剂，其用在无缝管生产的金属热成形中，特别是用在所谓的连续工艺或顶管工艺(Stoβbankprozess)中。

背景技术

在诸如板材或空心块之类的金属的热成形工艺中，在轧制或冲压装置中需要使用润滑剂，其确保金属在较高加工温度下在加工工具之间进行最佳滑动运动。在轧制装置中生产异型板或无缝管时，可能会产生1100-1300℃的温度。当加工坚硬或难以成形的金属时，可能会导致加工工具的快速磨损。此外，刀具与工件之间的高摩擦值会导致加工过程中的能耗增加。

在现代轧管厂中，特别是在具有多个驱动和单独控制的轧制机架的所谓连续工艺中，在主要工艺步骤中，通过用芯棒在约1200℃-1300℃下轧制预制空心块来实现无缝管的成形。在轧制操作之后，将芯棒从轧制的管坯中取出，并在冷却槽中冷却或用水喷洒冷却，为下一次轧制操作做好准备。冷却后芯棒的准备还包括润滑，此时将润滑剂喷洒在芯棒上。

这种润滑对于轧制操作期间空心块在芯棒上的最佳滑动运动而言是必要的，并且对于管的后期质量和尺寸精度、特别是对于管的内表面性质而言也起到决定性作用。

所使用的芯棒润滑剂必须具有良好的润滑性能，同时还要承受较高的加工温度。良好的润滑性能不仅包括润滑剂适合于降低芯棒之间的摩擦值，而且还包括良好的润湿性能并在芯棒上产生尽可能连续和层厚足够的润滑剂膜。

在某些情况下，润滑剂含有添加剂，其还可以减少被加工材料表面结垢的形成，例如硼化合物，例如硼酸盐，其由于具有水溶性，因此可以进入轧制操作的废水中，而由于其具有致畸作用，因此导致严重的后处理问题。

已知的润滑剂可以细分为含石墨润滑剂和无石墨润滑剂。无石墨润滑剂也被称为“白色”润滑剂，因为它们未被石墨强烈的固有颜色着色。

石墨是一种合适的润滑剂添加剂，其精确地针对高温应用，如金属热成形，这是因为石墨特别耐热，其本身以及与矿物油和无机盐结合均具有特别好的润滑性能。石墨润滑剂的一个缺点是，由于碳的比例高，工件的金属表面会发生渗碳。在这种情况下，可能会出现材料性能差以及后续加工性能差的劣质最终产品。其结果是高工件废品率。此外，在工作环境中使用石墨会遇到健康方面的问题，这使得有必要为在工作环境中工作的人提供特别复杂和昂贵的保护措施。

一组既可以含石墨也可以不含石墨的润滑剂含有盐或盐混合物，其在工件的热表面上熔化，并且通过熔化物在工件和工具之间形成润滑分离层。但是，只有某些盐适用于这一目的，其中一些具有很高的熔化温度，以至于润滑剂只有在达到工作温度时才能完全起作用。这在加工机器启动时尤其不利，因为工具或工件仍然是冷的。在某些润滑剂中，硼砂被用作低熔点盐。除了水溶性硼化合物的上述缺点以外，使用硼砂润滑剂时，工件和工具也会粘在一起，导致工具损坏或机器停机。此外，含硼砂的润滑剂对工具或工件的金属表面会产生有害的侵蚀作用。

另外，已知的润滑剂使用粗糙的常规盐，而其对于工件会导致材料烧蚀和材料沉积在另一个位置，从而导致划痕。此外，常规盐会增加装置上金属的腐蚀，从而导致高昂的维护费用。即使是以碱金属磷酸盐和碱金属硼酸盐为基础的水溶性润滑剂，其也与诸如氧化锌或氧化铁等各种金属氧化物混合使用，其也会侵蚀待加工材料的表面。