至德钢业挤压不锈钢管玻璃润滑剂的物理化学性质

 浙江至德钢业有限公司在挤压条生产不锈钢管时采用的玻璃润滑剂有天然硅酸盐和人造硅酸盐。人造硅酸盐是由石英砂和氧化铝、白垩、白云石、碳酸钠、碳酸钾、硼酸等各种材料一起将後而成的多组分硅酸盐玻璃。天然硅酸盐大多数是晶态物质，而硅酸盐玻璃则是非晶态的。特殊成分的硅酸盐通过特定制度下的热处理也能成为晶体组织。所有硅酸盐的基体组成都是二氧化硅，由二氧化硅在1730℃熔化温度下得到石英玻璃。为了得到具有较低熔化温度的玻璃，在二氧化硅中添加各种氧化物，如Na₂0、K₂O、CaO、B₂O₃、Al₂O₃等。对于润滑剂而言，需要深入研究的是：与不锈钢管挤压加工温度相适应的玻璃的特殊成分以及如何满足挤压工艺对玻璃润滑剂所提出的各种使用性能的要求。

  硅酸盐玻璃和许多天然硅酸盐都要经过干燥，并在专门的设备上进行磨碎和筛分才能作为润滑剂使用。冶金炉渣和燃料炉渣属于人造硅酸盐。颗粒状的炉渣以及许多硅酸盐都是各种产品生产的残渣。使用时不需要进行磨碎，但是要经过干燥和筛分，在必要时还要进行磁力分选。这是因为作为润滑剂使用的硅酸盐玻璃，在成分中必须要清除有毒的和贵重的氧化物以及难熔物和杂质。

当使用粉状玻璃润滑剂时，在生产环境的空气里会散落有尖针状或带锐棱角的细小颗粒粉尘，影响到操作人员的安全和健康。因此，不应使用颗粒小于0.1mm细的玻璃粉。同样，使用玻璃纤维材料不可避免地会导致玻璃细针污菜操作环境，也应属于不可使用的润滑材料。玻璃状物质的主要特点是，加热时逐渐地从固态过渡到黏滞状态和液体状态，以及在不同的温度下其性质变化的连续性和可逆性。

 对于玻璃而言，其特性是两个温度点：玻璃从脆性状态到高延性状态的转变温度；玻璃的软化温度。在这个温度以上，玻璃便获得典型的流体性质。对不同的玻璃而言，这些温度是不同的，但在这促人使下的黏度值都是相同的，且其值相当一致地等于108Pa·s和1012Pa·s左右。温度范围内的大小取决于玻璃的化学成分，在几十度到几百度之间变化。之间的区域为过渡区，在这个温度区域内，玻璃处于塑性状态。

 玻璃润滑剂的主要物理性质是其黏度。温度区域内、玻璃处于期一部分用的于另一部分移动的能力。玻璃的黏度决定了玻璃膜的厚度，以及这些玻璃润滑膜承受金属变形时的负荷的能力。玻璃黏度随着温度的变化确定了玻璃的“长度”。如果玻璃的黏度随着温度的变化而急剧地改变，称之为“短玻璃”。如果玻璃黏度随温度的变化不很强烈，称之为“长玻璃”。玻璃润滑剂的黏度和软化点（软化温度）可以根据其化学成分进行调整。玻璃润滑剂在高温时的附着性良好，在挤压制品的表面上能形成一层连续均匀的薄膜，使产品表面质量良好。作为挤压润滑剂使用的玻璃，一般都是呈颗粒状的粉末或者是玻璃粉末制品。除了对许多具有复杂的化学成分的玻璃润滑剂需要进行专门的生产之外，对大量使用的，挤压温度为1160~1250℃范围的材料的挤压，可采用普通的窗玻璃来制作玻璃润滑垫，以及作为芯棒用的润滑剂。

 影响玻璃润滑剂性能的主要因素是在挤压温度下的黏度。一般用作卧式挤压机润滑剂的玻璃的黏度值都在1~200Pa·s内；用于制作挤压模润滑的玻璃垫的玻璃润滑剂的黏度应为60~100Pa·s;用于坯料外表面润滑的玻璃粉的黏度范围为10~25Pa·s;而用于坯料内表面润滑的玻璃粉和用于挤压芯棒的润滑剂的玻璃粉的黏度为60~100Pa·s.实际上玻璃润滑剂的最佳黏度值取决于许多因素，如不锈钢管生产变形后的强度、坯料的加热温度、挤压比以及挤压速度等参数。而玻璃润滑剂的润滑效果与挤压工具的形状、润滑剂的施加方法、玻璃垫的制作和形状，以及玻璃粉的粒度、挤压坯料表面的加工状况等因素有关。

 通常挤压模和芯棒使用的玻璃润滑剂，按其成分和性质区别于坯料外表面滚涂用的玻璃润滑剂，其中首要的是具有较高的黏度，以便能在变形区内获得薄而牢固的润滑膜。例如，英国在挤压不锈钢管时，为了制造润滑垫和芯棒用的玻璃润滑剂，推荐采用窗玻璃，而为了坯料的滚涂则采用较易熔的玻璃。当挤压温度为800~1000℃时，作为挤压润滑剂可以采用硅酸硼成分或带有90%硼酐或45%的碱性氧化物的组合成分。

 当挤压不锈钢管温度高于1000℃时，作为润滑剂使用的是含硼酐达20%和含有其他化合物成分的玻璃。当挤压镍基合金时，也普遍使用玻璃润滑剂，但其中不能含有PbO和其他的有害的氧化物。挤压钼合金时，挤压温度高达1500℃,此时，玻璃润滑剂中的二氧化硅含量达到98%,其余的2%为添加剂。为了使玻璃润滑剂能够更加有效地用来防止坯料金属氧化起到润滑剂和隔热剂的作用，玻璃润滑剂的粒度是一个重要的参数。因为要使玻璃润滑剂适应于作用的时间，达到适当地熔融，除了有玻璃润滑剂的黏度作用之外，还必须有适当的粒度配合。与某些其他的润滑剂相比较，玻璃润滑剂具有一定的粒度可供选择。一般认为玻璃润滑剂的使用粒度在50~150目（0.104~0.282mm)范围内。玻璃润滑剂在高温下具有良好的减磨性能，摩擦系数比较小，一般f=0.015~0.025,而一般的润滑剂f≥0.05。

 玻璃润滑剂的线膨胀系数小于变形金属的热膨胀系数，当需挤压后水冷的挤压产品淬水冷却时，内外表面的玻璃润滑剂很容易脱落清除。这一点对于奥氏体不锈钢管和型钢产品的热挤压尤为重要。玻璃润滑剂在高温下具有较低的导热系数，其导热系数一般为0.502~1.213W/(m·K),隔热性能良好。因此，挤压时减小了加热坯料的温降和工模具的温升，提高了挤压工模具的使用寿命。所有挤压不锈钢管和合金的品种各不相同，其宽阔的加工温度范围以及其他的工艺因素，都需要深入地研究玻璃润滑剂，使其能够满足对玻璃润滑剂提出的一要求。因此，寻找高合金及不锈钢管的型钢挤压时所使用的玻璃润滑剂，仍是今后的一个不容忽视的课题。