CN101724498A - 乳化型钢板冷轧润滑油 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乳化型钢板冷轧润滑油，含有动植物油、合成酯和矿物油及非离子复合乳化剂、润滑添加剂、抗氧剂。本发明具有优异的润滑性、稳定的乳化性，并且对液压油等杂油有较好的抗杂油性。

Description

乳化型钢板冷轧润滑油

技术领域：

本发明涉及一种钢板高压大变形量下、高速轧制时冷却润滑使用的润滑油。

背景技术：

钢板轧制作为金属无损耗的成型加工方式，在钢铁机械行业的被广泛应用，作为高技术含量的冷轧加工，受到高度重视。根据其轧制使用的冷却润滑油供给方式，可分为二种类型：直喷式或一次性供油和循环式供油。随着环保要求的提高和节约资源能源，现在大多采用循环式供油，即将润滑油与水混合循环使用，并对产生的铁粉等杂质进行去除。此时对该循环使用的润滑油提出了更苛刻的要求，除具有很好的润滑性、乳化稳定性、退火性和防锈性外，还要求在循环使用时，具有稳定的油品性能、轧机清净性和很好的抗液压油等杂油性，以保证冷轧油的长寿命使用。

以往的轧制油一般使用以棕榈油、牛脂、猪脂等动植油脂为基础油，如专利CN1188793A中人介绍的轧制油，虽然成本低、润滑性好，但是熔点高，流动性差，影响轧机的清净性和后道清洗性。在专利200710054030.0中采用合成酯，提高了轧机的清净性，但是润滑性差、乳化液不稳定，受杂油干扰大，影响使用性能，不利于轧制的稳定操作。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种具有优异的润滑性、稳定的乳化性，并且对液压油等杂油有较好的抗杂油性的乳化型钢板冷轧润滑油。

本发明的技术解决方案是：

一种乳化型钢板冷轧润滑油，其特征：含有下列重量百分比的成分：

A：动植物油、合成酯和矿物油，含量80～95％；

B：非离子复合乳化剂，含量1.0～10.0％；

C：润滑添加剂，含量1.0～5.0％；

D：抗氧剂，含量1.0～5.0％；

上述组分A是由动植物油、合成酯和矿物油组成；组分B是用分子量为3000～10000的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物与脂肪酸、聚合酸、酯、脂肪胺或脂肪醇结合的高分子乳化剂和分子量为500～3000的聚氧乙烯的脂肪酸、酯或脂肪醇低分子乳化剂复合物；组分C酸性磷酸酯、中性磷酸酯、含硫添加剂中一种或几种；组分D是胺类或酚类抗氧添加剂。

组分A的凝点在10℃以下，碘值为30gI₂/100g以下，40℃的运动粘度在20mm²/s以上，从而保证产品的润滑性和轧制清净性。组分A中动植物油、合成酯、矿物油的重量比例为动植物油∶合成酯∶矿物油＝2～8∶1～5∶0～3。组分A中动植物油为椰子油、棕棕榈仁油、棕榈油、大豆油、棉籽油、菜籽油或猪油；合成酯为C_10～18的脂肪酸与新戊二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇反应的酯，考虑冷轧油的润滑性，最好选用C_16～18的脂肪酸，其凝点在15℃以下、碘值为30gl2/100g以下；矿物油是闪点在150℃以上、凝点为-10℃以下的环烷基或中间基矿物油，考虑冷轧油的乳化性时建议使用环烷基矿物油，当对润滑性有要求时建议使用中间基矿物油。

上述组分B选用的是高分子非离子乳化剂、低分子非离子乳化剂组成的复合乳化剂，高分子非离子乳化剂是由分子量为3000～10000的聚氧乙烯(E0)聚氧丙烯(P0)嵌段聚合物与C_18～22的脂肪酸、聚合酸或酯、脂肪胺、脂肪醇的反应物，其HLB值为6～9之间；低分子非离子乳化剂是指分子量为500～3000的聚氧乙烯(E0)的脂肪酸、酯或脂肪醇，其HLB值为6～12之间。高分子非离子乳化剂、低分子非离子乳化剂两者比例为1.0∶0.1～1.0。该复合的乳化剂可使冷轧润滑油在水中形成均一的乳化液颗粒，在一定的机械强度剪切下，形成的乳化液滴稳定，保证了乳化液的使用稳定性，对轧制产生的铁粉影响小。在轧制时在钢板表面形成均匀的油膜，保证了良好的轧制润滑性，使轧制稳定，实现钢板的连续高速高压大变形量的轧制。当混入杂油时，杂油易上浮撇去，减少了对乳化液的影响。

上述组分C是润滑添加剂，可选用含磷或含硫的添加剂中一种或一种以上，可提高冷轧润滑油的油膜强度，降低轧制时的边界摩擦。选用的含磷添加剂为C_18～18的烷基醇的酸性或中性磷酸酯，例如辛基磷酸酯、月桂基磷酸酯、油醇磷酸酯或三甲酚磷酸酯，其使用量一般为0.5～5.0％。含硫的添加剂可选用硫化动植油、硫化脂肪、烷基硫化物或含硫矿物油，其硫含量为1～40％，使用量一般为1.0～10.0％。

上述组分D是抗氧添加剂，作为循环使用的冷轧乳化液，可保证长期使用稳定性和后道处理性能。可选用2，6-二叔丁基对甲酚，N-苯基萘胺、苯三唑十八胺盐或烷基二苯胺中的一种或一种以上。其使用量0.5～2.0％

本发明的冷轧油组成物可根据不同轧机工况的实际要求，添加相应的添加剂，如防锈剂，杀菌剂。所述的防锈剂为碳12～18的脂肪酸或其二聚酸、碳12～18的脂肪胺、碳12～16的烯基丁二酸或其半酯、失水山梨醇油酸酯中的一种或一种以上。所述的杀菌剂是2-溴-2-硝基丙二醇、异噻唑啉酮、三嗪类物质的一种或其混合物。

本发明的组成物制备过程与润滑油调合相同，其方法是将一定比例的各种组分混合均匀。一般为温度50～70℃下搅拌1～2小时，形成均匀透明液体。调合时温度过高，将影响添加剂的有效性，从而影响本发明的冷轧油使用。

本发明的钢板冷轧润滑油适用于连续酸洗多机架高速轧制或单机架往复轧制，可用于轧制冷轧板、镀锡薄板和电工硅钢板冷轧。乳化液使用浓度根据轧制变形和轧制压力，一般为0.5～5.0％，轧制变形推荐使用为0.5～4.0％，在平整使用时浓度为0.5～1.5％。

本发明突出进步是：1、使用特种的动植油和合成酯复合，在高速高压下轧制具有较高的润滑性能，轧的清净性和稳定性，满足长期循环使用时稳定的产品性能；2、使用的高低分子量非离子乳化剂复合后，具有较好的初始乳化性和乳化稳定性，在实际加油时浓度响应快，乳化液受铁粉的影响小，在板面附着均匀，保证了稳定轧制的润滑性。3、使用本发明的润滑剂、抗氧剂、防锈剂和杀菌剂等，使本组合物较好的抗氧化性和抗高温性，乳化液循环使用期一年以上；轧后板面光洁，退火清净性好，不清洗直接退火钢板反射率90％以上；轧后钢卷防锈期三个月，无锈蚀油斑。4、配制的乳化液抗杂油性好，20％以上的量即上浮易撇走。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式：

本实施例所选各个组分的具体物质及其质量分数如下表一：

表一 实施例组成

组成	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	比较例(采用市售品)	试验方法
								油酯A	56.5	31.5	24.5	41.0	25.5
油酯B		30	50	30	10
								油酯C				20
油酯D	30	30	20		50
								矿物油					10
乳化剂A	1.0		1.0	1.0
								乳化剂B	1.0			1.0	1.0
乳化剂C		1.0
								乳化剂D		1.0	0.5		1.0
润滑剂A	10
								润滑剂B		5		5
润滑剂C			3		2
								抗氧剂A	0.5	0.5			0.5
抗氧剂B		0.5	0.5	0.5
								其他剂A	1.0
其他剂B		0.5	0.5
								其他剂C				1.0

组成	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	比较例(采用市售品)	试验方法
								其他剂D				0.5
运动粘度40℃/mm2s	35.6	37.2	40.1	45.4	34.2	49.2	GB/T265
								粘度指数	158	165	170	162	170	150	GB/T1995
酸值mgKOH/g	3.0	2.8	2.7	0.8	1.5	6.8	GB/7264
								皂化值mgKOH/g	182	178	180	168	192	197	GB/T8021
凝点℃	4	2	0	2	-4	2	GB/T510

表二 原料说明

油酯A	棕榈油(熔点12℃)
		油酯B	三羟甲基丙烷油酸酯
油酯C	季戊四醇油酸酯
		油酯D	三羟甲基丙烷椰子油酸酯
矿物油	粘度40℃为10.0mm2/s，凝点为-35℃基础油
		乳化剂A	C18脂肪酸聚合物的聚乙二醇酯(分子量5000，HLB值6～8)
乳化剂B	聚乙二醇的脂肪酸酯(分子量1500，HLB值6～8)
		乳化剂C	C18脂肪胺的聚氧乙烯物(分子量1000，HLB值6～12)
乳化剂D	失水山梨粮醇聚氧乙烯油酸酯(分子量3000，HLB值9～12)
		润滑剂A	硫化植物油(硫含量10％)
润滑剂B	烷基多硫化物(硫含量20％)

油酯A	棕榈油(熔点12℃)
		润滑剂C	中性磷酸酯(酸值小于50mgKOH/g)
抗氧剂A	2，6-二叔丁基对甲酚
		抗氧剂B	N-苯基萘胺
其他剂A	C18脂肪酸
		其他剂B	十六烯基丁二酸
其他剂C	C18脂肪胺
		其他剂D	异噻唑啉酮

配制的方法是：将上述组分加入一干净容器中，加热温度到55～65℃，搅拌1小时，至溶解均匀，形成透明液体。

冷轧润滑油在钢厂使用时，一般用水配制成浓度2～4％的乳化液。因此对本发明的冷轧润滑油的性能评定，配制成浓度3％，选用的水为实验室去离子水，ph：5.5～6.5，电导率：小于10μs/cm。测试内容包括润滑性、乳化性、轧机清净性、油品稳定性及抗杂油性，具体如下。

润滑性评定采用GB/T3142润滑剂承载能力测定法(四球法)和钢板乳化液附着量，主要测定原油的油膜强度和乳化液的轧制润滑性。

四球试验：

仪器：MS-800A四球摩擦试验机

温度：50～55℃

转速：1500rpm

时间：10s

评定：最大无卡咬负荷P_B

附着量试验：

方法：将洗净的试片称重后，浸入乳化液，粘附乳化液后用清水漂洗、晾干后称重，根据试片的前后重量差计算附着量。

乳化液温度：55～60℃

搅拌：10000rpm*30min

时间：浸入5s后漂洗3s

试片：冷轧板spcc(7*15*0.5cm)

评定：附着量(mg/m²)＝W₂-W₁/S

W₁——浸入前重量

W₂——晾干后重量

S——试片总面积

结果：

表三 润滑性试验数据

项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	比较例
							PB(kg)	88	82	76	82	76	71
附着量(mg/m2)	205	190	170	210	160	105

P_B值高，油膜强度大；附着量多，乳化液润滑性好。从表三中可看出，实施例的润滑性都优于比较例。

乳化性评定采用均质高速搅拌器，使冷轧油与水形成乳化液，然后测试乳化液中油滴颗粒大小的平均值(使用贝克曼颗粒计数测试仪)和乳化液稳定指数(ESI)。并且试验铁粉对乳化液的影响性。

乳化液稳定指数ESI试验：

方法：将200ml被测乳化液放入分液漏斗中，15分钟后测定下层100ml乳化液中油含量，同时测定被测乳化液100ml中的油含量，根据这两个油含量计算ESI值。油含量采用SH/T0580乳化液中油含量测定法。

乳化液温度：55～60℃

搅拌：7000rpm*30min

铁粉：0ppm和1000ppm

评定：ESI(％)＝C₁/C₂×100

C₁——下层乳化液中油含量

C₂——被测乳化液中油含量

结果：

表四 乳化性试验数据

乳化液颗粒大小可反映出乳化液的稳定性和轧制的润滑性，以前的乳化液随颗粒增大，稳定性变差，影响轧钢生产的稳定性；当稳定性提高，乳化液颗粒减小时，其润滑降低。本发明组成的冷轧油，保持了润滑性的同时，提高了乳化液的稳定性，并且受铁粉的影响小，实施例的乳化性都优于比较例。

轧机清净性评定方法：在油品中添加30％的铁粉，搅拌均匀，180℃加热24h后，涂布在洗净并称重的钢板上(涂布量约3.0g)，放置一定条件后，置于室温下称量，然后计算试片上油污的残余量，判断油品的轧机清净性。

试片：冷轧板spcc(7*15*0.5cm)

放置条件：平放0℃*2h，再垂直30℃*24h

评定：残余量(％)＝(G₃-G₁)/(G₂-G₁)×100

G₁——试片涂油前重量

G₂——试片涂油后重量

G₃——试片试验后重量

结果：

表五 油污残余量

项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	比较例
							残余量％	10	12	10	14	9	29

油污易流动，在试片上的残余量少，轧机的清净性好，从表五的试验结果看，实施例的残余量少，体现了其轧机清净性优于比较例。

油品稳定性评定油品经过高温加热后的酸值和粘度变化。酸值方法采用GB/T264石油产品酸值测定法，粘度方法采用GB/T265石油产品运动粘度测定法。

条件：100g油样加10％的铁屑

温度：80℃*7d和180℃*24h

评定：酸值和粘度变化

结果：

表六 稳定性试验的酸值、粘度数据

冷轧油循环长期使用，要求油品稳定的性能，从表六中看出，实施例经过长时间加热后，酸值和粘度变化均比比较例小，油品性能稳定。

抗杂油性针对轧制现场，液压设备漏油对冷轧乳化液的影响性，试验采用液压油Shell46作为杂油，加入乳化液中，评定其对乳化性的影响。测试乳化液的平均颗粒大小和乳化液稳定指数(ESI)。

乳化液温度：55～60℃

搅拌：10000rpm*30min

杂油量：0％，10％，20％，30％，40％

结果：

表七 抗杂油乳化试验数据

轧机由于设备等原因，液压油等工业润滑油易发生泄漏，混入冷轧乳化液中，降低了冷轧油的皂化值，影响了乳化液的轧制润滑性和钢板清净性，因此要求使用的冷轧乳化液具有良好的抗杂油性。从表七试验结果看出，实施例油品中混入少量的杂油(10％以下)对冷轧油品的乳化性没有影响，不影响乳化液的使用；但达到20％以上时，乳化液不稳定，杂油上浮，便于撇去，因此对乳化液的使用性影响较小。而比较例抗杂油性差，混入大量时(40％)仍不上浮，影响了乳化液润滑性等使用性能。

实施例6：

一种乳化型钢板冷轧润滑油，由下列重量百分比的成分组成：

A：动植物油、合成酯和矿物油，含量80～95％(例80％、90％、95％)；

B：非离子复合乳化剂，含量1.0～10.0％(例1％、5％、10％)；

C：润滑添加剂，含量1.0～5.0％(例1％、3％、5％)；

D：抗氧剂，含量1.0～5.0％(例1％、3％、5％)；

上述组分用量之和为100％。

上述组分A是由动植物油、合成酯和矿物油组成；组分B是用分子量为3000～10000的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物与脂肪酸、聚合酸、酯、脂肪胺或脂肪醇结合的高分子乳化剂和分子量为500～3000的聚氧乙烯的脂肪酸、酯或脂肪醇低分子乳化剂复合物；组分C酸性磷酸酯、中性磷酸酯、含硫添加剂中一种或几种；组分D是胺类或酚类抗氧添加剂。

组分A的凝点在10℃以下，碘值为30gI₂/100g以下，40℃的运动粘度在20mm²/s以上。

组分A中动植物油、合成酯、矿物油的重量比例为动植物油∶合成酯∶矿物油＝2～8∶1～5∶0～3。

组分A中动植物油为椰子油、棕棕榈仁油、棕榈油、大豆油、棉籽油、菜籽油或猪油；合成酯为C_10～18的脂肪酸与新戊二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇反应的酯；矿物油是闪点在150℃以上、凝点为-10℃以下的环烷基或中间基矿物油。

组分C为辛基磷酸酯、月桂基磷酸酯、油醇磷酸酯、三甲酚磷酸酯、硫化动植油、硫化脂肪、烷基硫化物或含硫矿物油。

组分D是2，6-二叔丁基对甲酚，N-苯基萘胺、苯三唑十八胺盐、烷基二苯胺中的一种或几种。

本发明可根据不同轧机工况的实际要求，添加相应的添加剂，如防锈剂，杀菌剂。所述的防锈剂为碳12～18的脂肪酸或其二聚酸、碳12～18的脂肪胺、碳12～16的烯基丁二酸或其半酯、失水山梨醇油酸酯中的一种或一种以上。所述的杀菌剂是2-溴-2-硝基丙二醇、异噻唑啉酮、三嗪类物质的一种或其混合物。

本发明的组成物制备过程与润滑油调合相同，其方法是将各种组分混合均匀。为温度50～70℃下搅拌1～2小时，形成均匀透明液体。

Claims (6)

1.一种乳化型钢板冷轧润滑油，其特征是：含有下列重量百分比的成分：

A：动植物油、合成酯和矿物油，含量80～95％；

B：非离子复合乳化剂，含量1.0～10.0％；

C：润滑添加剂，含量1.0～5.0％；

D：抗氧剂，含量1.0～5.0％；

上述组分A是由动植物油、合成酯和矿物油组成；组分B是用分子量为3000～10000的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物与脂肪酸、聚合酸、酯、脂肪胺或脂肪醇结合的高分子乳化剂和分子量为500～3000的聚氧乙烯的脂肪酸、酯或脂肪醇低分子乳化剂复合物；组分C酸性磷酸酯、中性磷酸酯、含硫添加剂中一种或几种；组分D是胺类或酚类抗氧添加剂。

2.根据权利要求1所述的乳化型钢板冷轧润滑油，其特征是：组分A的凝点在10℃以下，碘值为30gI₂/100g以下，40℃的运动粘度在20mm²/s以上。

3.根据权利要求1或2所述的乳化型钢板冷轧润滑油，其特征是：组分A中动植物油、合成酯、矿物油的重量比例为动植物油∶合成酯∶矿物油＝2～8∶1～5∶0～3。

4.根据权利要求1或2所述的乳化型钢板冷轧润滑油，其特征是：组分A中动植物油为椰子油、棕棕榈仁油、棕榈油、大豆油、棉籽油、菜籽油或猪油；合成酯为C_10～18的脂肪酸与新戊二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇反应的酯；矿物油是闪点在150℃以上、凝点为-10℃以下的环烷基或中间基矿物油。

5.根据权利要求1或2所述的乳化型钢板冷轧润滑油，其特征是：组分C为辛基磷酸酯、月桂基磷酸酯、油醇磷酸酯、三甲酚磷酸酯、硫化动植油、硫化脂肪、烷基硫化物或含硫矿物油。

6.根据权利要求1或2所述的乳化型钢板冷轧润滑油，其特征是：组分D是2，6-二叔丁基对甲酚，N-苯基萘胺、苯三唑十八胺盐、烷基二苯胺中的一种或几种。