CN102757848B

CN102757848B - 水溶性轧制液组合物及其用途

Info

Publication number: CN102757848B
Application number: CN201110109625.8A
Authority: CN
Inventors: 张旭; 范珺; 王士庭; 李晓阳; 朱秀艳
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2031-04-29
Also published as: CN102757848A

Abstract

本发明涉及一种水溶性轧制液组合物及其用途，主要解决现有技术中存在纯油型轧制液冷却性能差，乳化型轧制液乳化稳定性差、清净性差的问题。本发明通过采用以重量份数计包括以下组份：a)3～30份润滑剂；b)0.5～10份极压剂；c)5～30份防锈剂；d)0.1～5份渗透剂；e)0.1～10份清洗剂；f)15～92.3份水的技术方案较好地解决了该问题，可用于冷轧钢板的轧制润滑工序中。

Description

水溶性轧制液组合物及其用途

技术领域

本发明涉及一种水溶性轧制液组合物及其用途。

背景技术

随着冷轧工艺的不断进步，越来越多的高速轧钢机投入使用，由此对轧制工艺过程中所用到的冷轧轧制液的选择也变得越来越重要。在轧制的材料和产生塑性变形的轧辊之间加入轧制液有许多好处，例如降低摩擦、降低磨损、获得所需要的表面光洁度等。在选择最合适的轧制液时，需要根据轧制工艺条件、轧制材料和目标产品质量要求等因素综合考量。

目前常见的冷轧轧制液主要分为两类：一类是基础油或油性剂，加以各种添加剂复配后直接应用的纯油型轧制液；另一类则是以基础油或油性剂，加以各种添加剂和适当乳化剂复配，应用时兑水成不同浓度的热力学不稳定的乳化液后应用。上述第一类冷轧轧制液的优势是应用条件、维护成本等要求较低，主要不足在于纯油型轧制液的冷却性能较差，不能及时带走高压、高速轧制产生的热量，影响板型，且油温度过高会影响油品的抗氧化性能，从而降低其使用寿命。这类专利报道较多，例如专利CN1653166A公开了一种能够抑制不锈钢轧板黯斑的冷轧润滑剂，专利CN1126809C则公开了一种用于高速轧机的冷轧不锈钢薄板润滑剂等。第二类冷轧轧制液加入了适量乳化剂，兑水后冷却性能较好，但由于乳化液为热力学不稳定状态，需要特定的设备及使用条件维持乳化液的动态稳定，乳化液的稳定性与其润滑性能有关，且乳化液的状态对水质、使用温度、杂油的混入比较敏感，因此该类轧制液存在应用条件相对苛刻、维护成本较高的问题，且使用后的废液处理成本较高。针对此类轧制液的相关专利报道也较多，例如为了提供具有较好润滑性和清净性的冷轧润滑剂，专利CN1173021C、JP56-135600和JP59-80498中都提出各自建议，但到目前为止还没有得到满意结果。为了改善乳化型冷轧轧制液的乳化稳定性，专利JP-A10-231494和CN1332001C均提出了相应的改进方案，但仍存在实际高速轧制场合，轧板温度较高情况下，退火清净性能等不足等问题。实际生产过程中总要根据轧制工艺、油箱大小、水质、气候、过滤系统设备条件甚至操作者习惯，对轧制液的稳定性进行调整。而这一调整过程是相当复杂的，需要经验丰富的工程师反复调试，使用及维护成本较高。

综上所述，现有技术中，纯油型轧制液虽然清净性好，应用条件、维护成本等要求较低，但其冷却性能较差，不能及时带走高压、高速轧制产生的热量，影响板型，且油温度过高影响油品的抗氧化性能，从而降低其使用寿命。而乳化型轧制液虽然冷却性能较好，但由于乳化液为热力学不稳定状态，应用条件相对苛刻、维护成本较高；而且由于其中油性剂含量低，导致退火清净性较差。因此，发明一种既具有纯油型轧制液优异润滑、防锈、极压抗磨性能，且具有乳化型轧制液使用与维护便捷、冷却性能好的水溶性轧制液是很有必要的。而且随着石油资源的短缺，水溶性轧制液将是未来的发展方向且符合环保发展趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中存在纯油型轧制液冷却性能差，乳化型轧制液乳化稳定性差、清净性差的问题，提供一种新的水溶性轧制液组合物。该水溶性轧制液组合物不仅具有优良的极压润滑性和防锈性，而且具有优良的冷却性、稳定性和清净性，使用便捷，维护简单，完全能满足现代高速轧机的使用要求。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种所述水溶性轧制液组合物的用途。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种水溶性轧制液组合物，以重量份数计包括以下组份：

a)3～30份润滑剂；

b)0.5～10份极压剂；

c)5～30份防锈剂；

d)0.1～5份渗透剂；

e)0.1～10份清洗剂；

f)15～92.3份水；

其中，所述润滑剂选自马来油酸三异丙醇胺盐、油酸三乙醇胺、椰油酸单乙醇胺酰胺磷酸酯、油酸聚氧乙烯酯、羧酸环氧乙烷加成物、羧酸环氧丙烷加成物、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、蓖麻油聚氧乙烯醚、磺化蓖麻油、烷基环氧乙烷基硫代磷酸酯或硫代磷酸酯中的至少一种；

所述极压剂选自二烷基二硫代磷酸锌盐、油酸钾、十八烷基硫磷酸锌、硼酸酯、硫化油酸聚乙二醇酯、脂肪醇聚氧乙烯磷酸酯或硫磷钼中的至少一种；

所述防锈剂选自苯甲酸钠、苯甲酸单乙醇胺、对硝基苯甲酸单乙醇胺、癸二酸钠、癸二酸单乙醇胺、十二烯基丁二酸二乙醇胺、油酸单乙醇胺、十二苯磺酸钠、十八苯磺酸胺、聚烷氧基磷酸酯二乙醇胺、硼酸单乙醇胺或硼酸酯中的至少一种；

所述渗透剂选自烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基硫酸酯钠、a-烯基磺酸钠、烷基萘磺酸钠、琥珀酸烷基酯磺酸钠、氨基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、异丙醇或丁醇中的至少一种；

所述清洗剂选自十二烷基苯磺酸钠、油醇硫酸酯钠盐、十二烷基氨基丙酸钠、烷基二甲基甜菜碱、烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。

上述技术方案中，以重量份数计，润滑剂的用量优选范围为5～25份，更优选范围为8～20份；极压剂的用量优选范围为1～8份，更优选范围为3～7份；防锈剂的用量范围优选范围为7～25份，更优选范围为10～20份；渗透剂的用量优选范围为0.5～4份，更优选范围为0.7～3份；清洗剂的用量优选范围为0.5～7份，更优选范围为0.7～5份；水的用量优选范围为20～85份，更优选范围为30～70份。以重量份数计，所述组合物中优选方案为还包括g)1～10份的pH值调节剂，其用量优选范围为3～8份；其中所述pH值调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、单乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺或N-甲基-2，3-二羟丙基胺中的至少一种。以重量份数计，所述组合物中优选方案为还包括h)0.1～5份的清洗助剂，其用量优选范围为0.3～3份；其中所述清洗助剂选自碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、焦磷酸四钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸钠、乙二胺四乙酸四钠或二胺三乙酸钠盐中的至少一种。以重量份数计，所述组合物中优选方案为还包括i)0.01～0.5份的消泡剂，其用量优选范围为0.03～0.3份；其中所述消泡剂选自聚氧丙烯聚氧乙烯单丁基无规共聚醚、甲基硅油、羟基硅油、氨基硅油或聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：所述水溶性轧制液组合物用于冷轧钢板的轧制润滑工序。

本发明水溶性轧制液组合物的制备方法如下：将水加热到30～40℃，搅拌中依次加入所需量的润滑剂、极压剂、防锈剂、渗透剂、pH值调节剂、清洗剂、清洗助剂和消泡剂，充分搅拌，调节pH值为8.5～11，0.5～2小时后，停止搅拌和加热，静置1～3小时后过滤灌装即可。

本发明水溶性轧制液组合物使用时，根据需要与水稀释后使用。一般情况下，轧制最小轧制厚度大于0.4毫米的中窄板带时，稀释浓度为3～7重量％；轧制最小轧制厚度小于0.4毫米的中窄板带时，稀释浓度为5～10重量％。

本发明的水溶性轧制液组合物充分利用了各添加剂的润滑性能、防锈性能，以及水的冷却性能，应用于冷轧钢板的轧制工序时，在具有良好极压润滑性和工序间防锈性的同时，由于本发明水溶性轧制液组合物与水可以形成稳定的溶液，不存在稳定性的问题，所以使用便捷、维护简单；由于水溶液的比热容大，所以具有良好的冷却性；使用后不会在板带表面产生残油，可以得到高清洁度的冷轧板面，所以具有良好的清净性。因此，本发明的水溶性轧制液组合物能够满足现代高速、高压轧机的要求，极压润滑性能P_B值可达到981N，防锈性可达到0级；同时，具有优良的冷却性、稳定性和清净性(清净性可达到88.25％)，使用便捷，维护简单，取得了较好的技术效果。

本发明的水溶性轧制液组合物的评定方法如下：

外观：采用目测方法测定。

清净性：采用重量法测定待测液的清净性。

极压润滑性能：轧制过程中的润滑是通过润滑剂在轧辊与板带表面形成完整的润滑膜来实现的。润滑剂的极压润滑性能代表着润滑剂所形成润滑膜的承载能力。轧制过程润滑膜破裂不但影响润滑效果，板带表面还会产生划伤，粘结坑等表面缺陷。因此，极压润滑性能P_B值是衡量润滑剂润滑性能的主要指标。采用四球机试验方法(GB/T 3142)测试待测液的极压润滑性能。

防锈性能：将2克无锈铸铁屑用120号溶剂汽油洗涤二次，沥干后迅速用热风吹干，然后均匀地铺放在底部放有中间划了30毫米×30毫米方格滤纸(其中分为5毫米×5毫米大小方格共36格)的培养皿上。用移液管吸取4重量％待测液2毫升，均匀地洒在铁屑上，盖上培养皿，室温下放置72小时观察铁屑锈蚀变化情况，然后用自来水冲洗掉滤纸上的铁屑，用热风将滤纸吹干，参照表1的防锈评定标准检查、评定滤纸上的锈蚀情况。

表1

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。

具体实施方式

【实施例1～12】

将水加热到35℃，搅拌中依次加入所需量的润滑剂、极压剂、防锈剂、渗透剂、pH值调节剂、清洗剂、清洗助剂和消泡剂，调节pH值为10～11，充分搅拌1.5小时后停止搅拌和加热，静置2小时后过滤灌装。

各组合物中的具体组份及其含量见表2～表4。其中，各组分含量为份数，各实施例中均用去离子水补充至100份，省略了组份水的含量。

表2～表4中，EL-20为蓖麻油聚氧乙烯20醚，EL-30为蓖麻油聚氧乙烯30醚，HEDTA为二胺三乙酸钠盐，STPP为三聚磷酸钠，EDTA-4Na为乙二胺四乙酸四钠，EO/PO聚醚为环氧乙烷/环氧丙烷共聚物，AEO-6为脂肪醇聚氧乙烯6醚，AEO-9为脂肪醇聚氧乙烯9醚，ZDDP为二烷基二硫代磷酸锌盐。

各组合物的性能见表5。

表2

表3

表4

表5

	外观	清净性能	防锈性能	极压润滑性能(P_B)，N*
					实施例1	透明红棕色液体	85.85％	0级	490
实施例2	透明红棕色液体	80.23％	1级	392
					实施例3	透明红棕色液体	82.88％	1级	490
实施例4	透明红棕色液体	82.12％	1级	392
					实施例5	透明红棕色液体	78.22％	1级	784
实施例6	透明淡黄色液体	80.72％	1级	618
					实施例7	透明淡黄色液体	88.25％	0级	314
实施例8	透明淡黄色液体	79.55％	1级	490
					实施例9	透明淡黄色液体	77.35％	1级	981
实施例10	透明红棕色液体	85.40％	0级	618
					实施例11	透明红棕色液体	78.28％	0级	981
实施例12	透明红棕色液体	80.12％	2级	490
					比较例1	无色透明液体	--	--	834
比较例2	红棕色透明液体	52.47％	1级	931

由表5可以看出，本发明的水溶性轧制液组合物，兼有了纯油型轧制液和乳化型轧制液的部分优点，同时又克服了它们的主要缺点。也就是说，在保证轧制液最基本的极压润滑性和防锈性的基础上，同时又具备了纯油型轧制液优良的稳定性、退火清净性和乳化型轧制液优良的冷却性，使用便捷，维护简单，本发明产品能满足现代高速、高压轧机的使用要求。

此外，本发明的水溶性轧制液组合物，根据所轧材料、加工工艺等因素的不同，分别适用于不同轧制厚度要求的轧制工艺。通过生产实践证明：P_B值＜50kg(即490N)的水溶性轧制液产品较难满足轧制工艺要求；50kg(即419N)＜P_B值＜80kg(即784N)的水溶性轧制液产品能满足最小轧制厚度大于0.4毫米的中窄板带轧制工艺要求；P_B值＞80kg(即784N)的水溶性轧制液产品能满足最小轧制厚度小于0.4毫米的中窄板带轧制工艺要求。

【实施例13】

将【实施例1～12】的各组合物用水稀释后用于冷轧钢板的轧制润滑工序。当轧制最小轧制厚度大于0.4毫米的中窄板带时，稀释浓度为4重量％；轧制最小轧制厚度小于0.4毫米的中窄板带时，稀释浓度为7重量％。轧制过程中，使用便捷，不存在使用过程中稳定状态的维护，并且轧后钢板清净性好。

【比较例1】

使用文献CN1126809C公开的纯油型冷轧不锈钢薄板润滑剂用于冷轧钢板的轧制润滑工序。具体组分为：油酸环氧酯0.6％、2、6-二叔丁基对甲酚(T501)0.3％、苯三唑十八胺盐(T551)、加氢基础油余量70～80℃调和均匀。其性能见表5。

该组合物为纯油型轧制油，其虽然清净性、防锈性能和极压润滑性能较好，但其冷却性能较差。用于冷轧钢板的轧制润滑工序时，不能及时带走高压、高速轧制产生的热量，影响产品板型，且油温度过高影响油品的抗氧化性能，从而降低油品的使用寿命。

【比较例2】

使用文献CN1173021C公开的乳化型冷轧轧制液用于冷轧钢板的轧制润滑工序。具体组分为：壬基酚聚氧乙烯(10)醚5％、油酸乙二醇酯(T403)15％、异辛基酸性磷酸酯十八胺盐(T308)1％、苯并三氮唑脂肪酸胺盐(T406)2％、2、6-二叔丁基对甲酚(T501)0.5％、苯三唑十八胺盐(T551)0.05％、油酸5％、三乙醇胺1％、三嗪类防腐杀菌剂(YN-215)1％和基础油MVI 300余量，在60～70℃调和均匀。其性能见表5。

该组合物为乳化型轧制液，其防锈性能和极压润滑性能均较好，并且用于冷轧钢板的轧制润滑工序时，与水稀释后使用，含有大量水，相比纯油型轧制油的冷却性能有较大提升。但由于乳化液为热力学不稳定状态，应用条件相对苛刻、维护成本较高；而且退火清净性不理想，容易出现乳化液斑。

Claims

1.一种水溶性轧制液组合物，以重量份数计包括以下组份：

a)3～30份润滑剂；

b)0.5～10份极压剂；

c)5～30份防锈剂；

d)0.1～5份渗透剂；

e)0.1～10份清洗剂；

f)15～92.3份水；

2.根据权利要求1所述的水溶性轧制液组合物，其特征在于以重量份数计，

a)润滑剂的用量范围为5～25份；

b)极压剂的用量范围为1～8份；

c)防锈剂的用量范围为7～25份；

d)渗透剂的用量范围为0.5～4份；

e)清洗剂的用量范围为0.5～7份；

f)水的用量范围为20～85份。

3.根据权利要求2所述的水溶性轧制液组合物，其特征在于以重量份数计，

a)润滑剂的用量范围为8～20份；

b)极压剂的用量范围为3～7份；

c)防锈剂的用量范围为10～20份；

d)渗透剂的用量范围为0.7～3份；

e)清洗剂的用量范围为0.7～5份；

f)水的用量范围为30～70份。

4.根据权利要求1所述的水溶性轧制液组合物，其特征在于以重量份数计，所述组合物中还包括g)1～10份的pH值调节剂；其中所述pH值调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、单乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺或N-甲基-2，3-二羟丙基胺中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的水溶性轧制液组合物，其特征在于以重量份数计，所述组合物中pH值调节剂的用量为3～8份。

6.根据权利要求1所述的水溶性轧制液组合物，其特征在于以重量份数计，所述组合物中还包括h)0.1～5份的清洗助剂；其中所述清洗助剂选自碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、焦磷酸四钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸钠、乙二胺四乙酸四钠或二胺三乙酸钠盐中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的水溶性轧制液组合物，其特征在于以重量份数计，所述组合物中清洗助剂的用量为0.3～3份。

8.根据权利要求1、4或6所述的水溶性轧制液组合物，其特征在于以重量份数计，所述组合物中还包括i)0.01～0.5份的消泡剂；其中所述消泡剂选自聚氧丙烯聚氧乙烯单丁基无规共聚醚、甲基硅油、羟基硅油、氨基硅油或聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的水溶性轧制液组合物，其特征在于以重量份数计，所述组合物中消泡剂的用量为0.03～0.3份。

10.权利要求1～9中任一所述的水溶性轧制液组合物用于冷轧钢板的轧制润滑工序。