玻璃润滑剂

热挤压是在再结晶温度以上的温度条件下的挤压。钢铁材料热挤压成型技术取得飞跃发展是在1941年法国的J.Sejournet发明了玻璃润滑剂挤压法之后。钢铁材料热挤压时，在挤压温度、挤压压力、挤压速度、润滑条件与方式等方面，与铝及铝合金、铜及铜合金等有色金属的热挤压相比，具有如下特点：

（1）挤压温度高，通常在1000~1250℃。

（2）挤压压力高，工模具工作条件恶劣。

（3）为了防止挤压过程中工模具过度升温而影响其强度，通常选用快速挤压。

（4）为了确保高温润滑性能，一般采用玻璃润滑剂热挤压，挤压完成后需对制品进行脱出玻璃处理。

（5）良好的玻璃润滑剂可以使金属流动均匀性大为改善。

钢铁材料热挤压中，挤压模、芯杆、挤压筒、挤压垫片等工模具的工作条件十分恶劣。用作工模具的材料，既要求具有高强度，又要求具有优良的耐高温、耐磨损性能。

实际生产中所用的工模具材料主要有H13（美国）、SKD61、SKD62、SKD6（日本）、2Cr2W8V（中国）。由于以上特点，钢铁材料的热挤压生产成本要比铝合金及铜合金的高得多。

• 实施例1

以316L不锈钢钢坯/钢锭为原材料，通过挤压形成荒管，精整后荒管的规格、尺寸偏差及直线度要求如表1所示。挤压荒管进行100%表面目视检测，要求：端部应平直、无毛刺，内外表面不允许有氧化皮、玻璃润滑剂颗粒及其它杂质，内外表面不允许存在欠酸、过酸、污渍和锈斑等现象。

表1.挤压荒管规格、尺寸偏差即直线度要求

冷轧工序工艺实施方案如表2所示。

表2.冷轧工艺实施方案

其中开坯冷轧送进量为3.0毫米/牛，轧制速度70次/分钟；成品冷轧进量为1.5毫米/牛，轧制速度为120次/分钟。冷轧管材尺寸及公差实际控制范围如表3所示，完全满足工艺控制要求和标准要求。

表3.冷轧尺寸公差控制

热处理工序工艺如表4所示。光亮炉共有五个加热区，其中1区为预热区，设置温度为1030摄氏度；2~4区为保温区，设置温度为1080摄氏度；5区为过渡区，设置温度为1030摄氏度，进料速度为600毫米/分。退火速度700毫米/分；为确保内外表面不氧化变色，控制氢气流量为60平方米/小时，控制氢气露点-47摄氏度，氢气微氧含量不超过15ppm。为确保快速冷却，采用风机冷却，从900~500摄氏度的冷却时间仅为不超过1.5分种，避免了缓慢冷却过程中碳化物析出。

表4.热处理工艺

采用U型吊装结构对316L不锈钢仪表管进行吊装存储；其中U型吊装结构包括两个U型吊钩1和平直载物部2，且平直载物部两端通过U型吊钩与机架连接，使316L不锈钢仪表管产品可平直吊装与之前传统的吊装方式相比，避免了产品调运过程当时的碰撞、弯曲等现象，确保了成品直线度不超过1.5毫米/m，大大提高了产品的一次性合格率。

用于仪表管的一种316L不锈钢管的重量百分比组分为：C：0.02%，Si：0.34%，Mn：1.51%，P：0.026%，S：0.006%，Cr：17.4%，Ni：13.1%，Mo：2.13%，Co：0.02%，余量为Fe。

• 实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，开坯冷轧送进量为2.0毫米/牛，轧制速度60次/分钟；成品冷轧进量为2.0毫米/牛，轧制速度为150次/分钟。

光亮炉的五个加热区，其中1区设置温度为1010摄氏度；2~4区设置温度为1060摄氏度；5区为温度为1010摄氏度，进料速度为600毫米/分。控制氢气流量为50平方米/小时，控制氢气露点-40摄氏度，氢气微氧含量不超过15ppm。从900~500摄氏度的冷却时间仅为不超过3.0分种。

用于仪表管的一种316L不锈钢管的重量百分比组分为：C：0.015%，Si：0.5%，Mn：1.0%，P：0.03%，S：0.005%，Cr：18.0%，Ni：12.0%，Mo：2.5%，Co：0.05%，余量为Fe。

所述冷轧工序中使用的冷轧机芯棒设置有与润滑油配合用于防止芯棒磨损的高温防护套管4；所述高温防护套管具有三层结构，与所述冷轧机芯棒接触的第一层41和与所述圆管坯接触的第三层43由高膨松性SiO2纤维制成，连接所述第一层和所述第三层的第二层42是氧化铁红硅胶材料。

• 实施例3

实施例3与实施例1的区别在于，开坯冷轧送进量为4.0毫米/牛，轧制速度80次/分钟；成品冷轧进量为1.0毫米/牛，轧制速度为100次/分钟。

光亮炉的五个加热区，其中1区设置温度为1020摄氏度；2~4区设置温度为1070摄氏度；5区为温度为1020摄氏度，进料速度为600毫米/分。控制氢气流量为70平方米/小时，控制氢气露点-60摄氏度，氢气微氧含量不超过15ppm。从900~500摄氏度的冷却时间仅为不超过1.0分种。

用于仪表管的一种316L不锈钢管的重量百分比组分为：C：0.04%，Si：0.12%，Mn：2.0%，P：0.02%，S：0.010%，Cr：16.0%，Ni：14.0%，Mo：2.0%，Co：0.01%，余量为Fe。

对利用实施例1、实施例2和实施例3所述的工艺制备而成的一种核安全级316L不锈钢小口径仪表管进行检测，外观质量检测方法为：被检钢管表面光照度大于1000Lux；被检表面不得有影响检测和评价的任何异物；当被检验表面能以正常方式接近时，则应采用与表面大于30°的视角，于最大距离600毫米处，进行检验；钢管内外表面都必须完好无损，不允许存在裂缝、折叠、龟裂、裂纹、轧折、离层和节痕等缺陷。对退火态成品取样检测，外观质量均符合要求。其他各项性能指标如下表5所示：

表5.核安全级316L不锈钢小口径仪表管综合性能

无损检测结果如下：

（1）超声波尺寸精度检测

采用CL15超声波测厚仪对直管外径、壁厚进行检测，直管的外径和公差为Φ9.53（0～ 0.12）毫米，直管的壁厚和公差为1.65（0～ 0.33）毫米，符合采购技术条件要求。

（2）超声波探伤

采用CTS-8006A型脉冲反射式超声波探伤仪或USIP40（JL-WSC5）脉冲反射式超声波检测设备按照ASMEBPVC进行内外表面的纵向和环向超声试验，标准试样矩形槽的深度0.1～1毫米，宽度不大于1.6毫米，长度不大于12.5毫米。超声波探伤合格率超过95%。

（3）涡流探伤

采用MAC175数字涡流探伤仪按照ASMEBPVCNC-2554进行纵向和环向涡流试验，标准试样通孔的直径不大于1.5毫米，切槽深度不大于0.1毫米，宽不大于1.5毫米，切槽长不大于25毫米。涡流探伤合格率达到100%。

1931年，德国采用石墨和矿物油的混合物作润滑剂在机械挤压机上热挤压钢管取得成功。但使用石墨在高温下有渗碳作用，只能生产碳素钢管，因此妨碍了该工艺的发展。

1938年，法国Comptoird Etirage公司开始采用玻璃润滑剂做热挤压钢管的试验，1942年取得专利，此专利很快被美、英、日、西班牙、奥地利、德国、瑞典等国家购买。

1951年，世界上第一个以玻璃作润滑剂的钢热挤压车间在美国巴布科克一威尔科克斯公司建成投产。该挤压机为卧式液压传动，挤压力为27MN。在此后的10～15年内钢热挤压车间的建设得到迅速发展。早期建成的液压挤压机的挤压力一般为10～20MN，如今大多数为30～50MN，最大液压挤压机的挤压力已经达到100～350MN。

中国于1973年在长城特殊钢厂建成31.5MN卧式液压挤压机，主要生产不锈钢管和厚壁的合金结构钢管、轴承钢管。中国自行设计制造的16MN和15MN卧式液压挤压机，于70年代中期分别建在长城特殊钢厂和上海异型钢管厂，生产不锈钢管和碳素钢异型材及异型管。

2007年，125MN油压双动铝挤压生产线日前由国机集团所属中国重型机械研究院研制成功，并在辽宁忠旺集团顺利投产。

太原重型机械集团公司于1999年研制成功75MN铝挤压机之后，2003年又成功研制开发了75MN“短行程”单动卧式铝挤压机，此后，50MN、36MN、27.5MN单动卧式铝挤压机相继问世。2009年，100MN双动卧式短行程前上料铝挤压机在太重集团公司制造成功，交付给青海国鑫铝合金管棒型材股份有限公司使用。

2009年7月，中国兵器工业集团公司联合清华大学等科研院所自主研制的3.6万吨黑色金属垂直挤压机完成了首次热调试，成功挤压出外径700毫米、壁厚200毫米的无缝钢管，标志着我国大口径厚壁无缝钢管制造技术一举打破国外垄断，并达到世界领先水平。