CN102952611A

CN102952611A - 一种冷轧薄板轧制油组合物

Info

Publication number: CN102952611A
Application number: CN2011102537205A
Authority: CN
Inventors: 要洁; 胡汉国; 刘奎
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Luoyang Petrochemical Engineering Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Luoyang Guangzhou Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2013-03-06

Abstract

本发明公开了一种冷轧薄板轧制油组合物。由(A)60～85重量％多元醇酯类油性剂；(B)0.1～2.0重量％非离子型高分子表面活性剂；(C)3.0～10.0重量％非离子型酯醚型表面活性剂；(D)5～15重量％硫化物极压抗磨剂；(E)0.5～5重量％含磷极压抗磨剂；(F)0.5～5重量％防锈剂；(G)2～15重量％矿物油基础油和(H)0.1～2重量％抗氧剂组成。该冷轧薄板轧制油组合物不仅具有优异的润滑性能，而且具有优异的轧机清洁性能和退火清净性能。

Description

一种冷轧薄板轧制油组合物

技术领域

本发明属于金属加工工艺用润滑组合物，特别涉及一种冷轧薄板轧制油组合物。

背景技术

随着现代冷轧技术的进步，越来越多的轧机采用冷轧轧制油乳化液作工艺润滑、冷却，冷轧装备和相关技术的迅速发展使得冷轧薄板的生产高速化、生产规模大型化。冷轧薄板的厚度也越来越薄，对冷轧薄板的表面质量的要求越来越高。出于市场竞争等方面的考虑，冷轧带钢的生产厂家为满足客户需求，冷轧板表面清洁度越来越受到重视。清洁度已成为冷轧带钢市场竞争的关键指标，而冷轧轧制油起着举足轻重的作用，从而导致了对轧制油的润滑性、轧机清洁性、退火清净性等提出了更严格的要求，轧制油的添加剂等技术也得到了不断完善和发展。

在冷轧轧制过程中，轧制油一般与90％～98％的水以一定的方式混合使用。它的主要作用是：润滑板带与轧辊，降低摩擦力；冷却板带与轧辊；冲洗板带与轧辊，以得到较好的板带表面质量；提高板带在中间过程的防锈能力。

冷轧油中的基础组分是提供润滑性能的主要组分，轧制油的基础油组分在初期以植物油如棕榈油为基础油。后来，人们发现动物油的润滑性能优于植物油，稳定性也较好，以动物油为基础油逐渐占据主导地位。但是动物油和植物油都存在一个缺点：挥发性能不好，退火时在板带表面产生大量残炭，影响板带表面质量。如公开号为CN1188793A的专利介绍了一种用于钢板的冷轧油，其主要组分包括：(a)矿物油和/或由含有12-22个碳原子的脂肪族羧酸和含有1-12个碳原子的脂肪醇制备的单酯；(b)动植物油脂；(c)含有下述酯的复合酯，该酯由含有16-20个碳原子的高级脂肪不饱和酸的二聚物酸和或聚合物酸与多元醇制备，其中剩余的羧基或羟基已用含有12-22个碳原子的一元醇或单价脂肪酸酯化。该润滑油还含有(d)磷基极压添加剂或硫基极压添加剂。该轧制油具有良好的润滑性，但轧制清洁性差，不能实现不经过脱脂处理实现光亮退火的要求。美国专利USP5122288公开了一种冷轧油，其基础油选自动植物油脂、矿油、合成酯类，或其两种及两种以上混合物，该轧制油润滑性一般，轧制清洁性一般，同样不能实现不经过脱脂处理实现光亮退火的要求。

后来出现以矿物油为基础组分的冷轧轧制油，该类轧制油具有极好的轧机清洁性及退火清净性，但矿物油的摩擦系数比动植物油脂高很多，由于润滑性能变差，在轧制过程中产生的热擦痕较多，防止和减少热擦痕需要提高冷轧轧制油的边界润滑性。如USP5009803公开的一种冷轧钢润滑液是在矿物基础油中加入一种或多种有机碳酸酯。它可用于钢的冷轧，可作为全油使用，也可加入乳化剂，形成乳液或微乳液。该类轧制油具有极好的轧机清洁性及退火清净性，不经过脱脂处理的钢板退火后表面干净、无污染物，但是缺点是润滑性能较差，不能满足在高压、高速条件下的轧制生产要求。

理想的冷轧轧制油是润滑性和清净性均好的轧制油，即耐热擦痕性和清净性达到平衡的轧制油，这也是本发明的目的所在。

发明内容

本发明是针对现有技术中冷轧轧制油润滑性能差和轧制清洁性差等缺点，而提供一种新的冷轧薄板轧制油组合物，该冷轧薄板轧制油组合物不仅具有优异的润滑性能，而且具有优异的轧机清洁性能和退火清净性能。

本发明冷轧薄板轧制油组合物由下列组分组成：

(A)多元醇酯类油性剂，60～85重量％，优选70～82重量％；

(B)非离子型高分子表面活性剂，0.1～2.0重量％，优选0.5～1.0重量％；

(C)非离子型酯醚型表面活性剂，3.0～10.0重量％，优选5.0～8.0重量％；

(D)硫化物极压抗磨剂，5～15重量％，优选8.0～12.0重量％；

(E)含磷极压抗磨剂，0.5～5重量％，优选1.0～3.0重量％；

(F)防锈剂，0.5～5重量％；优选1.0～3.0重量％；

(G)矿物油基础油，2～15重量％。

(H)抗氧剂，0.1～2重量％，优选0.5～1重量％。

以冷轧薄板轧制油组合物总重量计，冷轧薄板轧制油组合物各组分重量百分含量为100重量％。

所述组分(A)是由含2～5个羟基的C₅～C₁₀脂肪醇与C_12～18的一元脂肪酸经酯化反应后所得到的至少一种酯。

所述C_12～18的一元脂肪酸推荐使用月桂酸、椰子油酸、肉豆蔻酸、棕榈油脂肪酸、棕榈仁油脂肪酸、硬脂酸、软脂酸或油酸，优选椰子油酸、棕榈油脂肪酸、棕榈仁油脂肪酸、硬脂酸或油酸。

含多羟基的C₅～C₁₀脂肪醇推荐使用新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇或二聚季戊四醇，优选三羟甲基丙烷或季戊四醇。

所述(B)组分是重均分子量为5000～20000的非离子型高分子表面活性剂，由分子量为1000～1200的聚异丁烯脂肪酸和重均分子量为400～4000的聚乙二醇经酯化反应生成，其HLB值为6～9。该组分(B)可使组合物的表面活性剂分子发生变化，保护胶体的作用变强，形成的乳化液其油粒的直径变大，在被加工的表面形成更多的油膜，显示出更好的润滑性。

其中所述分子量为1000～1200的聚异丁烯脂肪酸推荐使用聚异丁烯丁二酸、聚异丁烯丙二酸或聚异丁烯己二酸。

所述组分(C)是C_12～18脂肪酸与脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚经酯化得到的酯醚型非离子表面活性剂，其中脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚中环氧乙烷数均为4～7。所述的C_12～18脂肪酸优选直链一元脂肪酸，最好为月桂酸、椰子油酸、棕榈油酸或油酸。

所述的脂肪醇聚氧乙烯醚是上海石化石油三厂销售的商品名为平平加O-4、O-6或O-7等的产品。壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚(4-7)为大连旅顺化工厂销售的商品名为NP-4或NP-7等的产品。

组分(D)是含硫极压添加剂，至少选自硫化猪油、硫化牛油、硫化植物油、硫化烯烃和硫化矿物油中的一种，优选硫化烯烃或硫化动植物油。选择二种以上混合使用时，为各种物质按均等重量比混合。

组分(E)是含磷极压抗磨添加剂，至少选自亚磷酸二正丁酯和磷酸三甲苯酯(T 306)极压抗磨剂中的一种，选择二种以上混合使用时，各种物质按均等重量比混合。

组分(F)是防锈剂，可以是石油磺酸钠、二壬基钠磺酸钡、烯基丁二酸、直链十二烯基丁二酸或十二烯基丁二酸半酯，优选为直链十二烯基丁二酸或十二烯基丁二酸半酯。钢板轧制后会有一部分乳化液夹带到带卷中，在温度、空气、水分等因素的作用下，在钢板表面易形成块状锈斑，从而影响钢板退火后的清净性能。组分(F)可保护由于轧制过程产生的新生表面的锈蚀，以满足清净性能的要求。

组分(G)为矿物油基础油，可以是N32、N46和N68中的至少一种，两种以上时可以任意比例混合。

组分(H)为抗氧剂，可以为2.6-二叔丁基对甲酚(T 501)、苯基-α-萘胺和二烷基二硫代磷酸锌中的至少一种，当抗氧剂是两种或两种以上时，可以任意比例混合。

本发明组合物的制备是一个物理混合的过程，其方法是把各种组分按所述的比例混合，于60～80℃温度条件下，搅拌0.5～1.5小时，至溶解均匀，形成透明的液体，即得本发明组合物。

本发明一种冷轧薄板轧制油可应用于冷轧厂的轧制过程，使用时浓度为1～10％，温度30～70℃；优选2～5％的使用浓度，45～55℃的使用温度。

在冷轧轧制过程中，冷轧薄板轧制油一般与水以一定的方式混合使用。冷轧轧制油在使用时以乳化液形式应用于轧制机组，浓度和温度是维持冷轧轧制油乳化液润滑效果的重要参数，它决定了轧制过程中的润滑性和冷却性。提高轧制油的浓度，可促进润滑效果，但会使钢带变得不光亮。只有浓度控制在一个适当的程度时，才能使轧出的钢板既亮又不发黑。润滑性和冷却性相对平衡时就是乳化液最适宜的浓度。

本发明的一种冷轧薄板轧制油，通过各组分间的相互配伍，以有良好清净性的合成酯类为基础油，添加非离子聚酯、聚醚共聚型高分子表面活性剂，以及低气味、低腐蚀性的硫磷型极压抗磨剂等添加剂复配而成，较好解决了润滑性、轧机清净性和退火清净性三者之间的平衡关系。因此本发明的一种冷轧薄板轧制油与现有技术相比，不但具有优异的润滑性能，而且具有优异的轧机清净性能和退火清洁性能。能够满足现代生产高速化、生产规模大型化的冷轧轧制厂对冷轧轧制油的要求，以及各类型冷轧轧制厂在轧制冷轧薄板的厚度也越来越薄，对冷轧薄板的表面质量的要求越来越高的苛刻条件下的轧制需求。

具体实施方式

下面用具体实施例来详细说明本发明，但实施例并不限制本发明的范围。

实施例1

将250克三羟甲基丙烷椰子油酸酯，500克季戊四醇油酸酯，20克壬基酚聚氧乙烯(4)醚(NP-4)油酸酯，30克壬基酚聚氧乙烯(7)醚油酸酯，10克聚异丁烯(分子量1000)丁二酸聚乙二醇(分子量3500)酯，30克硫化猪油，30克硫化植物油，15克磷酸三甲苯酯(T306)，5克2.6-二叔丁基对甲酚(T501)，10克十二烯基丁二酸，100克N32，加入到一个容器中于70～80℃温度条件下，搅拌1.5小时，至溶解均匀，形成透明的液体。

实施例2

将750克季戊四醇棕榈油酸酯，20克壬基酚聚氧乙烯(4)醚(NP-4)油酸酯，30克壬基酚聚氧乙烯(7)醚油酸酯，10克聚异丁烯(分子量1100)丁二酸聚乙二醇(分子量1200)酯，10克聚异丁烯(分子量1100)丁二酸聚乙二醇(分子量1200)酯，30克硫化烯烃，30克硫化矿物油，15克磷酸三甲苯酯(T306)，10克十二烯基丁二酸，10克十二烯基丁二酸半酯，85克N46，加入到一个容器中于70～80℃温度条件下，搅拌1.5小时，至溶解均匀，形成透明的液体。

实施例3

将500克季戊四醇油酸酯，200克三羟甲基丙烷棕榈油酸酯，30克壬基酚聚氧乙烯(4)醚(NP-4)油酸酯，30克壬基酚聚氧乙烯(7)醚油酸酯，10克聚异丁烯(分子量1100)丁二酸聚乙二醇(分子量1200)酯，10克聚异丁烯(分子量1100)丁二酸聚乙二醇(分子量1200)酯，30克硫化烯烃，30克硫化植物油，15克亚磷酸二正丁酯，15克磷酸三甲苯酯，10克石油磺酸钠，10克十二烯基丁二酸半酯，5克2.6-二叔丁基对甲酚(T501)，105克N46，加入到一个容器中于70～80℃温度条件下，搅拌1.5小时，至溶解均匀，形成透明的液体。

实施例4

将400克季戊四醇棕榈油酸酯，350克三羟甲基丙烷油酸酯将，35克壬基酚聚氧乙烯(7)醚(NP-7)油酸酯，35克辛基酚聚氧乙烯(4)醚月桂酸酯，10克四聚异丁烯(分子量1200)己二酸聚乙二醇(分子量800)酯，40克硫化动物油，40克硫化植物油，5克2.6-二叔丁基对甲酚(T501)，15克磷酸三甲苯酯(T306)，15克十二烯基丁二酸，15克十二烯基丁二酸半酯，40克N68加入到一个容器中于70～80℃温度条件下，搅拌1.5小时，至溶解均匀，形成透明的液体。

实施例5

将600克季戊四醇椰子油酸酯，100克三羟甲基丙烷棕榈油酸酯，40克壬基酚聚氧乙烯(7)醚(NP-7)油酸酯，40克辛基酚聚氧乙烯(4)醚油酸酯，10克四聚异丁烯(分子量1200)己二酸聚乙二醇(分子量800)酯，70克二苄二硫(T322)，60克硫化植物油，5克2.6-二叔丁基对甲酚(T501)，15克磷酸三甲苯酯(T306)，10克十二烯基丁二酸半酯，10克石油磺酸钠，30克N68加入到一个容器中于65～75℃温度条件下，搅拌1.0小时，至溶解均匀，形成透明的液体。

以实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5作为本发明的组合物，对比的目的参比物是冷轧厂冷连轧机组使用的冷轧油，规定为组合物A。组合物A的主要组成为：棕榈油、合成酯、硫磷极压剂，壬基酚聚氧乙烯醚、酚类抗氧剂等。其理化性能与本发明的组合物理化性能类似。

实施例6

冷轧轧制油性能指标评定，冷轧轧制油的性能指标有密度、粘度、闪点、凝固点、灰分、稳定性等物理指标，以及酸值、皂化值、残炭等化学指标。皂化值是评价轧制油润滑性能的重要指标。一般认为皂化值越高，轧制油的润滑效果越好，皂化值通过GBT/5534-2008动植物油脂皂化值的测定方法进行测定。冷轧油的润滑性能还可以通过FALEX值和P_B值体现，FALEX值测定方法是由ASTM3233-86衍生而来的，它是测定流体润滑剂极压性能的标准方法；P_B值通过GBT/3142-82方法MQ-800四球承载能力测定，利用该方法测定冷轧油的油膜强度。

冷轧油的润滑性能指标如表1所示：

表1冷轧油的润滑性能指标

样品名称	皂化值	FALEX(磅)	P_B值(N)
				实施例1	165	2300	862
实施例2	167	2400	902
				实施例3	171	2350	941
实施例4	172	2400	902
				实施例5	162	2600	862
组合物A	156	2100	862

表1所示的FALEX值可知：实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的皂化值、FALEX极压性能、P_B值四球承载能力均优于组合物A。

Claims

1.一种冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：该冷轧薄板轧制油组合物由下列组分组成：

(A)多元醇酯类油性剂，60～85重量％；

(B)非离子型高分子表面活性剂，0.1～2.0重量％；

(C)非离子型酯醚型表面活性剂，3.0～10.0重量％；

(D)硫化物极压抗磨剂，5～15重量％；

(E)含磷极压抗磨剂，0.5～5重量％；

(F)防锈剂，0.5～5重量％；

(G)矿物油基础油，2～15重量％；

(H)抗氧剂，0.1～2重量％；

2.根据权利要求1所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述组分(A)是由含2～5个羟基的C₅～C₁₀脂肪醇与C_12～18的一元脂肪酸经酯化反应后所得到的至少一种酯。

3.根据权利要求1或2所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述组分(A)的含量为70～82％，组分(B)的含量为0.5～1.0重量％，组分(C)的含量为5.0～8.0重量％，组分(D)的含量为8.0～12.0重量％，组分(E)的含量为1.0～3.0重量％，组分(F)的含量1.0～3.0重量％，组分(H)的含量0.5～1重量％，以组合物总重量计，冷轧薄板轧制油组合物各组分重量百分含量为100重量％。

4.根据权利要求2所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述C_12～18的一元脂肪酸为月桂酸、椰子油酸、肉豆蔻酸、棕榈油脂肪酸、棕榈仁油脂肪酸、硬脂酸、软脂酸或油酸，

5.根据权利要求2或4所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述C_12～18的一元脂肪酸为椰子油酸、棕榈油脂肪酸、棕榈仁油脂肪酸、硬脂酸或油酸。

6.根据权利要求2所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述含2～5个羟基的C₅～C₁₀脂肪醇为新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇或二聚季戊四醇。

7.根据权利要求2或6所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述含2～5个羟基的C₅～C₁₀脂肪醇为三羟甲基丙烷或季戊四醇。

8.根据权利要求1所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述组分(B)是重均分子量为5000～20000的非离子型高分子表面活性剂，由分子量为1000～1200的聚异丁烯脂肪酸和重均分子量为400～4000的聚乙二醇经酯化反应生成，其HLB值为6～9。

9.根据权利要求8所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述分子量为1000～1200的聚异丁烯脂肪酸为聚异丁烯丁二酸、聚异丁烯丙二酸或聚异丁烯己二酸。

10.根据权利要求1所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述组分(C)是C_12～18脂肪酸与脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚经酯化得到的酯醚型非离子表面活性剂。

11.根据权利要求10所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚中环氧乙烷数均为4～7。

12.根据权利要求10所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述的C12～18脂肪酸为直链一元脂肪酸。

13.根据权利要求10或12所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述的C_12～18脂肪酸为月桂酸、椰子油酸、棕榈油酸或油酸。

14.根据权利要求1所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述组分(D)为硫化猪油、硫化牛油、硫化植物油、硫化烯烃和硫化矿物油中的一种。

15.根据权利要求14所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述组分(D)为硫化烯烃或硫化动植物油。

16.根据权利要求1所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述组分(E)为至少选自亚磷酸二正丁酯和磷酸三甲苯酯极压抗磨剂中的一种，选择二种以上混合使用时，各种物质按均等重量比混合。

17.根据权利要求1所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述组分(F)是石油磺酸钠、二壬基钠磺酸钡、烯基丁二酸、直链十二烯基丁二酸或十二烯基丁二酸半酯。

18.根据权利要求1或17所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述组分(F)为直链十二烯基丁二酸或十二烯基丁二酸半酯。

19.根据权利要求1所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述组分(G)是N32、N46和N68中的至少一种，两种以上时可以任意比例混合。

20.根据权利要求1所述的冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于：所述组分(H)为2.6-二叔丁基对甲酚、苯基-α-萘胺和二烷基二硫代磷酸锌中的至少一种，当选择两种以上时，可以任意比例混合。