至德鋼業擠壓不銹鋼管玻璃潤滑劑的物理化學性質

 浙江至德鋼業有限公司在擠壓條生產不銹鋼管時采用的玻璃潤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。天然硅酸鹽大多數是晶態物質，而硅酸鹽玻璃則是非晶態的。特殊成分的硅酸鹽通過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。對于潤滑劑而言，需要深入研究的是：與不銹鋼管擠壓加工溫度相適應的玻璃的特殊成分以及如何滿足擠壓工藝對玻璃潤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過干燥，并在專門的設備上進行磨碎和篩分才能作為潤滑劑使用。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品生產的殘渣。使用時不需要進行磨碎，但是要經過干燥和篩分，在必要時還要進行磁力分選。這是因為作為潤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。

當使用粉狀玻璃潤滑劑時，在生產環境的空氣里會散落有尖針狀或帶銳棱角的細小顆粒粉塵，影響到操作人員的安全和健康。因此，不應使用顆粒小于0.1mm細的玻璃粉。同樣，使用玻璃纖維材料不可避免地會導致玻璃細針污菜操作環境，也應屬于不可使用的潤滑材料。玻璃狀物質的主要特點是，加熱時逐漸地從固態過渡到黏滯狀態和液體狀態，以及在不同的溫度下其性質變化的連續性和可逆性。

 對于玻璃而言，其特性是兩個溫度點：玻璃從脆性狀態到高延性狀態的轉變溫度；玻璃的軟化溫度。在這個溫度以上，玻璃便獲得典型的流體性質。對不同的玻璃而言，這些溫度是不同的，但在這促人使下的黏度值都是相同的，且其值相當一致地等于108Pa·s和1012Pa·s左右。溫度范圍內的大小取決于玻璃的化學成分，在幾十度到幾百度之間變化。之間的區域為過渡區，在這個溫度區域內，玻璃處于塑性狀態。

 玻璃潤滑劑的主要物理性質是其黏度。溫度區域內、玻璃處于期一部分用的于另一部分移動的能力。玻璃的黏度決定了玻璃膜的厚度，以及這些玻璃潤滑膜承受金屬變形時的負荷的能力。玻璃黏度隨著溫度的變化確定了玻璃的“長度”。如果玻璃的黏度隨著溫度的變化而急劇地改變，稱之為“短玻璃”。如果玻璃黏度隨溫度的變化不很強烈，稱之為“長玻璃”。玻璃潤滑劑的黏度和軟化點（軟化溫度）可以根據其化學成分進行調整。玻璃潤滑劑在高溫時的附著性良好，在擠壓制品的表面上能形成一層連續均勻的薄膜，使產品表面質量良好。作為擠壓潤滑劑使用的玻璃，一般都是呈顆粒狀的粉末或者是玻璃粉末制品。除了對許多具有復雜的化學成分的玻璃潤滑劑需要進行專門的生產之外，對大量使用的，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制作玻璃潤滑墊，以及作為芯棒用的潤滑劑。

 影響玻璃潤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潤滑劑的玻璃的黏度值都在1~200Pa·s內；用于制作擠壓模潤滑的玻璃墊的玻璃潤滑劑的黏度應為60~100Pa·s;用于坯料外表面潤滑的玻璃粉的黏度范圍為10~25Pa·s;而用于坯料內表面潤滑的玻璃粉和用于擠壓芯棒的潤滑劑的玻璃粉的黏度為60~100Pa·s.實際上玻璃潤滑劑的最佳黏度值取決于許多因素，如不銹鋼管生產變形后的強度、坯料的加熱溫度、擠壓比以及擠壓速度等參數。而玻璃潤滑劑的潤滑效果與擠壓工具的形狀、潤滑劑的施加方法、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。

 通常擠壓模和芯棒使用的玻璃潤滑劑，按其成分和性質區別于坯料外表面滾涂用的玻璃潤滑劑，其中首要的是具有較高的黏度，以便能在變形區內獲得薄而牢固的潤滑膜。例如，英國在擠壓不銹鋼管時，為了制造潤滑墊和芯棒用的玻璃潤滑劑，推薦采用窗玻璃，而為了坯料的滾涂則采用較易熔的玻璃。當擠壓溫度為800~1000℃時，作為擠壓潤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。

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

 玻璃潤滑劑的線膨脹系數小于變形金屬的熱膨脹系數，當需擠壓后水冷的擠壓產品淬水冷卻時，內外表面的玻璃潤滑劑很容易脫落清除。這一點對于奧氏體不銹鋼管和型鋼產品的熱擠壓尤為重要。玻璃潤滑劑在高溫下具有較低的導熱系數，其導熱系數一般為0.502~1.213W/(m·K),隔熱性能良好。因此，擠壓時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滑劑，使其能夠滿足對玻璃潤滑劑提出的一要求。因此，尋找高合金及不銹鋼管的型鋼擠壓時所使用的玻璃潤滑劑，仍是今后的一個不容忽視的課題。