CN103589491A - 一种冷轧用润滑材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于润滑材料技术领域，公开了一种冷轧用润滑材料及其制备方法。该冷轧用润滑材料包含以下质量百分计的组分：20～60%基础油、0.3～1%抗氧剂、20～60%润滑剂、3～10%极压剂、0～5%防锈剂、1～3%清净分散剂、3～9%乳化剂、2～6%阴离子表面活性剂，以上各组分的百分比之和为100%。本发明的润滑材料特别适用于对润滑性能要求高的650mm四辊四连轧机组，由于不含氯化石蜡，避免了冷轧成品应力腐蚀问题；具有优异的润滑性，相对于目前市场上的普通乳化液能降低轧制力7～10%，延长轧辊寿命10～15%，综合能耗降低10～15%，同时还能有效延长轧机轴承的使用寿命。

Description

一种冷轧用润滑材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于润滑材料技术领域，特别涉及一种冷轧用润滑材料及其制备方法。

背景技术

近年来我国钢铁行业飞速发展，2012年钢铁产量达到7亿吨，位居世界第一。越来越多的金属加工新装备、新技术和新工艺在国内企业开始得到应用。2009年国务院出台的钢铁产业和有色金属调整和振兴规划进一步明确了企业技术进步与生产节能减排的任务，加快钢铁产业由大到强的转变。另据预测我国粗钢需求量可能在“十二五”期间进入峰值弧顶区，最高峰可能出现在2015～2020年期间，峰值约7.7～8.2亿吨，同时我国钢铁需求增速将趋稳定，进入平稳发展期。

巨大的钢铁产量促使一大批中小冷轧企业得以生存，但其使用的冷轧润滑材料大都还较为落后，采用普通乳化液附加辅助润滑剂的方式进行润滑，辅助润滑剂造成不能循环使用，成品退火清净性和环保性能差，同时普通乳化液中含有大量的甲醛类杀菌剂，对环境和人体都有一定的伤害。与此同时，润滑性能的相对较低将导致轧辊寿命缩短、轧机轴承更换周期快、轧机综合能耗大等与我国节能减排相关政策相违背的现象。

与此同时，中小冷轧企业中以450mm四辊或六辊单机可逆、650mm四辊四连轧机组、750mm四辊或六辊单机可逆、900mm四辊或六辊单机可逆为主，轧制材料品种多、厂家来源也较为复杂广泛。其中650mm四辊四连轧机组轧制速度快、压下率高，轧制连续性更强，使得其冷轧用润滑材料要求润滑性能好、粒径分布更为均匀、轧制成品罩式退火清净性好，要求最为严格。

随着钢铁冷轧技术的发展，相关从业人员也越来越意识到冷轧用润滑材料的重要性，为最大程度地发挥轧机的效能，大都倾向于使用正规、高润滑性能的专用冷轧润滑材料。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种冷轧用润滑材料。该润滑材料特别适用于对润滑要求高的650mm四辊四连轧机组，及其他对润滑要求较高的冷轧机组润滑材料，可明显提高冷轧成品质量、降低冷轧机组综合能耗。

本发明另一目的在于提供上述冷轧用润滑材料的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述冷轧用润滑材料在650mm四辊四连轧冷轧机组的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种冷轧用润滑材料，包含以下质量百分计的组分：20～60%基础油、0.3～1%抗氧剂、20～60%润滑剂、3～10%极压剂、0～5%防锈剂、1～3%清净分散剂、3～9%乳化剂、2～6%阴离子表面活性剂，以上各组分的百分比之和为100%。

所述的防锈剂为脂肪酸二乙醇酰胺、琥珀酸衍生物、改性脂肪酸单乙醇胺酰胺、石油磺酸钡、石油磺酸钠、合成磺酸钠、酰胺己酸三乙醇胺盐和十二烯基丁二酸中的至少一种。

所述的极压剂为磷酸三甲酚酯、氨中和改性磷酸酯、脂肪醇改性磷酸酯、硫化烯烃、硫化猪油、低粘度非活性硫化脂肪和硫化植物油脂肪酸中的至少一种。

优选的，所述的基础油为环烷基基础油和石蜡基基础油中的至少一种。

优选的，所述的润滑剂为动物油、植物油、改性植物油、硬脂酸丁酯、硬脂酸异辛酯、棕榈酸酯、三油酸甘油酯、季戊四醇油酸酯和三羟甲基丙烷油酸酯中的至少一种。

优选的，所述的阴离子表面活性剂为硬脂酸、异构硬脂酸、妥尔油酸、蓖麻油酸、棕榈油酸、亚油酸和二聚酸中的至少一种。

优选的，所述的清净分散剂为合成烷基苯磺酸钙、硫化烷基酚钙、水杨酸钙、聚异丁烯丁二酰亚胺和丁二酸酯化聚合物中的至少一种。

优选的，所述的抗氧剂为二苯胺、对苯二胺、二氢喹啉、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、2,6-二叔丁基对甲酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯和双十八碳醇酯中的至少一种。

优选的，所述的乳化剂为三乙醇胺、二甘醇胺、脂肪酸胺、山梨酸酐单油酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧丙烯醚、油醇聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯脂肪酸酯、乙氧基化蓖麻油、油酰蓖麻醇酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯、烷基化聚乙烯毗咯烷酮和聚异丁烯琥珀酸酐衍生物中的至少一种。

上述冷轧用润滑材料可通过本领域常规的搅拌调和方法制备得到：将基础油、防锈剂、润滑剂加入到反应釜中，搅拌至混合均匀，然后依次加入极压剂、阴离子表面活性剂、乳化剂，搅拌至混合均匀，然后加入抗氧剂和清净分散剂，搅拌至透明，得到冷轧用润滑材料。

制备过程中的搅拌均指在室温下搅拌15～20min。

上述冷轧用润滑材料在650mm四辊四连轧冷轧机组中的应用。

本发明的机理为：

本发明冷轧用润滑材料的配方设计体系结合了650mm四辊四连轧机组冷轧工艺的特点采用新一代的乳化粒径控制技术和润滑体系。通过优选乳化剂以建立合适的乳化体系，达到控制乳化液乳化颗粒平均粒径分布在润滑性能最佳的3.50～5.50μm之间，从而保证在彻底放弃杀菌防霉剂使用的同时具有长的使用寿命，在部分实施例中不使用防锈剂同样也保证了冷轧成品正常的工序间防锈性能。本发明还通对极压剂、清净分散剂和抗氧剂等添加剂的复配使用，在降低冷轧机组大压下时的轧制压力的同时，改善了轧制变形区乳化液的极压润滑性能和高温稳定性能，也减少了乳化液在成品板面的残留及成品退火油斑残留，保证了冷轧成品的板面质量、轧制清净性和退火清净性，降低了冷轧机组的综合能耗水平。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

（1）本发明的冷轧用润滑材料是结合冷轧机组类型、生产材料、乳化粒径控制以及润滑体系的特点，开发的一种特别适用于650mm四辊四连轧机组冷轧专用的润滑材料。

（2）本发明的冷轧用润滑材料中不含氯化石蜡，避免了润滑材料因氯化石蜡而造成的冷轧成品应力腐蚀问题，降低了对环境和人体的危害。

（3）本发明的冷轧用润滑材料中不含甲醛等杀菌剂，可以长时间循环使用，绿色环保，并且具有优异的加工性能、消泡性、高低温原液稳定性、乳化稳定性、生物稳定性，可以满足不锈钢、碳钢等多种材料的冷轧或压延工艺。

（4）本发明的冷轧用润滑材料具有优异的润滑性，相对于目前市场上的普通乳化液能降低轧制力7～10%，延长轧辊寿命10～15%，综合能耗降低10～15%，同时还能有效延长轧机轴承的使用寿命。降低企业的综合能耗，减少因更换轧辊和轴承的时间，提高生产效率，最大程度发挥轧机的效能。

（5）本发明的冷轧用润滑材料具有良好的退火清净性和防锈抗腐蚀性能，能够在冷轧成品后不经脱脂直接退火获得清净的板面，同时可以保证在潮湿天气下，碳钢材料足够的工序间防锈性能。

附图说明

图1为实施例1制备得到的冷轧用润滑材料的粒径分析图。

图2为实施例2制备得到的冷轧用润滑材料的粒径分析图。

图3为实施例3制备得到的冷轧用润滑材料的粒径分析图。

图4为实施例4制备得到的冷轧用润滑材料的粒径分析图。

图5为实施例5制备得到的冷轧用润滑材料的粒径分析图。

图6为实施例6制备得到的冷轧用润滑材料的粒径分析图。

图7为实施例7制备得到的冷轧用润滑材料的粒径分析图。

图8为实施例1、2、3、7轧制力与轧制道次对比变化图。

图9为实施例4、5、6、7轧制力与轧制道次对比变化图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：冷轧用润滑材料的制备

一种冷轧用润滑材料，包括以下重量百分比的原料：石蜡基基础油20%，2,6-二叔丁基对甲酚0.3%，季戊四醇油酸酯30%，三羟甲基丙烷油酸酯30%，磷酸三甲酚酯1%，硫化植物油脂肪酸2%，改性脂肪酸单乙醇胺酰胺1%，硫化烷基酚钙2%，三乙醇胺1.5%，山梨酸酐单油酸酯4%，脂肪醇聚氧乙烯醚1.5%，蓖麻油聚氧乙烯脂肪酸酯1.5%，烷基化聚乙烯毗咯烷酮0.5%，蓖麻油酸4.7%。

制备方法：

先将石蜡基基础油、改性脂肪酸单乙醇胺酰胺、季戊四醇油酸酯和三羟甲基丙烷油酸酯加入到反应釜中，搅拌均匀，然后依次加入磷酸三甲酚酯、硫化植物油脂肪酸、三乙醇胺、山梨酸酐单油酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯脂肪酸酯、烷基化聚乙烯毗咯烷酮、蓖麻油酸，搅拌均匀，然后加入2,6-二叔丁基对甲酚、硫化烷基酚钙，搅拌至均匀透明油液。

性能检测：

对实施例制备得到的冷轧用润滑材料用去离子水稀释成质量浓度为3%的稀释液进行性能检测，检测结果如下。腐蚀试验（45#钢）55±2℃，4h：合格；PB，N：840；PD，N：1200；μ：0.56；平均粒径：5.30μm；粒径分布图1所示。

实施例2：冷轧用润滑材料的制备

一种650mm四辊四连轧机组冷轧用润滑材料，包括以下重量百分比的原料：石蜡基基础油20%，环烷基基础油10%，二苯胺0.2%，2,6-二叔丁基对甲酚0.3%，动物油30%，棕榈酸酯10%，三羟甲基丙烷油酸酯10%，氨中和改性磷酸酯0.5%，硫化烯烃4.5%，十二烯基丁二酸1%，水杨酸钙1%，三乙醇胺3%，蓖麻油聚氧乙烯脂肪酸酯2%，乙氧基化蓖麻油1.5%，妥尔油酸1.7%，棕榈油酸4%，异构硬脂酸0.3%。

制备方法：

先将石蜡基基础油、环烷基基础油、十二烯基丁二酸、动物油、棕榈酸酯、三羟甲基丙烷油酸酯加入到反应釜中，搅拌均匀，然后依次加入氨中和改性磷酸酯、硫化烯烃、妥尔油酸、棕榈油酸、异构硬脂酸、三乙醇胺、蓖麻油聚氧乙烯脂肪酸酯、乙氧基化蓖麻油，搅拌均匀，然后加入二苯胺、2,6-二叔丁基对甲酚、水杨酸钙，搅拌至均匀透明油液。

性能检测：

对实施例制备得到的冷轧用润滑材料用去离子水稀释成质量浓度为3%的稀释液进行性能检测，检测结果如下。腐蚀试验（45#钢）55±2℃，4h：合格；PB，N：780；PD，N：1100；μ：0.63；平均粒径：3.98μm；粒径分布图如图2所示。

实施例3：冷轧用润滑材料的制备

一种650mm四辊四连轧机组冷轧用润滑材料，包括以下重量百分比的原料：环烷基基础油35%，双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚0.5%，植物油20%，三油酸甘油酯8%，季戊四醇油酸酯13.5%，磷酸三甲酚酯0.5%，硫化猪油3%，硫化植物油脂肪酸2%，石油磺酸钠4%，琥珀酸衍生物1%，丁二酸酯化聚合物1.5%，脂肪酸胺2.5%，山梨酸酐单油酸酯3%，油醇聚氧乙烯醚1.5%，妥尔油酸4%。

制备方法：

先将环烷基基础油、石油磺酸钠、琥珀酸衍生物、植物油、三油酸甘油酯、季戊四醇油酸酯加入到反应釜中，搅拌均匀，然后依次加入磷酸三甲酚酯、硫化猪油、硫化植物油脂肪酸、脂肪酸胺、山梨酸酐单油酸酯、醇聚氧乙烯醚、妥尔油酸，搅拌均匀，然后加入双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、丁二酸酯化聚合物，搅拌至均匀透明油液。

性能检测：

对实施例制备得到的冷轧用润滑材料用去离子水稀释成质量浓度为3%的稀释液进行性能检测，检测结果如下。腐蚀试验（45#钢）55±2℃，4h：合格；PB，N：780；PD，N：1100；μ：0.65；平均粒径：4.22μm；粒径分布如图3所示。

实施例4：冷轧用润滑材料的制备

一种650mm四辊四连轧机组冷轧用润滑材料，包括以下重量百分比的原料：环烷基基础油46%，对苯二胺0.4%，2,6-三级丁基-4-甲基苯酚0.6%，植物油28%，脂肪醇改性磷酸酯1%，硫化烯烃6%，低粘度非活性硫化脂肪3%，合成烷基苯磺酸钙1.5%，聚异丁烯丁二酰亚胺1.5%，三乙醇胺2.5%，二甘醇胺1%，山梨酸酐单油酸酯4%，聚异丁烯琥珀酸酐衍生物1.2%，乙氧基高分子聚合物0.3%，亚油酸3%。

制备方法：

先将环烷基基础油、植物油加入到反应釜中，搅拌均匀，然后依次加入脂肪醇改性磷酸酯、硫化烯烃、低粘度非活性硫化脂肪、三乙醇胺、二甘醇胺、山梨酸酐单油酸酯、聚异丁烯琥珀酸酐衍生物、烷基化聚乙烯毗咯烷酮、亚油酸，搅拌均匀，然后加入对苯二胺、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、合成烷基苯磺酸钙、聚异丁烯丁二酰亚胺，搅拌至均匀透明油液。

性能检测：

对实施例制备得到的冷轧用润滑材料用去离子水稀释成质量浓度为3%的稀释液进行性能检测，检测结果如下。腐蚀试验（45#钢）55±2℃，4h：合格；PB，N：900；PD，N：1200；μ：0.76；平均粒径：5.19μm；粒径分布如图4所示。

实施例5：冷轧用润滑材料的制备

一种650mm四辊四连轧机组冷轧用润滑材料，包括以下重量百分比的原料：环烷基基础油60%，2,6-三级丁基-4-甲基苯酚0.2%，二苯胺0.3%，三油酸甘油酯10%，三羟甲基丙烷油酸酯10%，氨中和改性磷酸酯1%，硫化烯烃3%，硫化猪油2%，合成磺酸钠3%，聚异丁烯丁二酰亚胺2%，二甘醇胺2%，蓖麻油聚氧乙烯脂肪酸酯1.5%，脂肪醇聚氧乙烯醚3%，硬脂酸0.5%，妥尔油酸1.5%。

制备方法：

先将环烷基基础油、石油磺酸钠、三油酸甘油酯、三羟甲基丙烷油酸酯加入到反应釜中，搅拌均匀，然后依次加入氨中和改性磷酸酯、硫化烯烃、硫化猪油、硬脂酸、妥尔油酸、二甘醇胺、蓖麻油聚氧乙烯脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，然后加入2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、二苯胺、聚异丁烯丁二酰亚胺，搅拌至均匀透明油液。

性能检测：

对实施例制备得到的冷轧用润滑材料用去离子水稀释成质量浓度为3%的稀释液进行性能检测，检测结果如下。腐蚀试验（45#钢）55±2℃，4h：合格；PB，N：820；PD，N：1200；μ：0.72；平均粒径：3.66μm；粒径分布如图5所示。

实施例6：冷轧用润滑材料的制备

一种650mm四辊四连轧机组冷轧用润滑材料，包括以下重量百分比的原料：环烷基基础油55%，双十二碳醇酯0.5%，植物油10%，硬脂酸异辛酯19%，脂肪醇改性磷酸酯0.5%，低粘度非活性硫化脂肪2%，硫化植物油脂肪酸3%，合成烷基苯磺酸钙2%，聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯2%，脂肪酸胺1%，妥尔油酸5%。

制备方法：

先将环烷基基础油、植物油、硬脂酸异辛酯加入到反应釜中，搅拌均匀，然后依次加入脂肪醇改性磷酸酯、低粘度非活性硫化脂肪、硫化植物油脂肪酸、聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯、脂肪酸胺、妥尔油酸，搅拌均匀，然后加入双十二碳醇酯、合成烷基苯磺酸钙，搅拌至均匀透明油液。

性能检测：

对实施例制备得到的冷轧用润滑材料用去离子水稀释成质量浓度为3%的稀释液进行性能检测，检测结果如下。腐蚀试验（45#钢）55±2℃，4h：合格；PB，N：840；PD，N：1200；μ：0.78；平均粒径：3.91μm；粒径分布如图6所示。

实施例7：目前市场上冷轧用的普通乳化液性能检测

对市售冷轧用润滑材料用去离子水稀释成质量浓度为3%的稀释液进行性能检测，检测结果如下。腐蚀试验（45#钢）55±2℃，4h：合格；PB，N：680；PD，N：1200；μ：0.94；平均粒径：0.98μm；粒径分布如图7所示。

从上述实施例1～7的性能检测可以看出，本发明的冷轧用润滑材料在油膜强度PB和摩擦系数μ这两个代表极压润滑性能的检测结果较之对比实施例均有较大提高，同时平均粒径分布也相对更窄，且处于合理的大小范围。说明本发明的冷轧用润滑材料具有良好的极压抗磨性能、抗腐蚀性能和优异的润滑性能，能够满足相关冷轧工艺润滑的要求。特别适用于650mm四辊四连轧机组及其他对润滑性能有高要求的机组。为能更好体现本发明的冷轧用润滑材料在具体应用中具有良好的润滑性能，图8和9展示了实施例1～7用去离子水稀释成质量浓度为3%在?90mm/?220mm×220mm四辊可逆中试冷轧试验轧机上进行冷轧润滑试验结果，试验所用钢板为某钢厂生产的IF深冲钢（退火状态），其规格为200mm×70mm×2.0mm，每道次压下量为0.20mm。由图8～9可见，本发明的润滑材料具有更好的润滑性能，减少轧制力7～10%，从而延长轧辊寿命，降低综合能耗，同时还能有效延长轧机轴承的使用寿命。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冷轧用润滑材料，其特征在于包含以下质量百分计的组分：20～60%基础油、0.3～1%抗氧剂、20～60%润滑剂、3～10%极压剂、0～5%防锈剂、1～3%清净分散剂、3～9%乳化剂、2～6%阴离子表面活性剂，以上各组分的百分比之和为100%。

2.根据权利要求1所述的冷轧用润滑材料，其特征在于：所述的防锈剂为脂肪酸二乙醇酰胺、琥珀酸衍生物、改性脂肪酸单乙醇胺酰胺、石油磺酸钡、石油磺酸钠、合成磺酸钠、酰胺己酸三乙醇胺盐和十二烯基丁二酸中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的冷轧用润滑材料，其特征在于：所述的极压剂为磷酸三甲酚酯、氨中和改性磷酸酯、脂肪醇改性磷酸酯、硫化烯烃、硫化猪油、低粘度非活性硫化脂肪和硫化植物油脂肪酸中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的冷轧用润滑材料，其特征在于：所述的基础油为环烷基基础油和石蜡基基础油中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的冷轧用润滑材料，其特征在于：所述的润滑剂为动物油、植物油、改性植物油、硬脂酸丁酯、硬脂酸异辛酯、棕榈酸酯、三油酸甘油酯、季戊四醇油酸酯和三羟甲基丙烷油酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的冷轧用润滑材料，其特征在于：所述的阴离子表面活性剂为硬脂酸、异构硬脂酸、妥尔油酸、蓖麻油酸、棕榈油酸、亚油酸和二聚酸中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的冷轧用润滑材料，其特征在于：所述的清净分散剂为合成烷基苯磺酸钙、硫化烷基酚钙、水杨酸钙、聚异丁烯丁二酰亚胺和丁二酸酯化聚合物中的至少一种；所述抗氧剂为二苯胺、对苯二胺、二氢喹啉、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、2,6-二叔丁基对甲酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯和双十八碳醇酯中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的冷轧用润滑材料，其特征在于：所述的乳化剂为三乙醇胺、二甘醇胺、脂肪酸胺、山梨酸酐单油酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧丙烯醚、油醇聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯脂肪酸酯、乙氧基化蓖麻油、油酰蓖麻醇酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯、烷基化聚乙烯毗咯烷酮和聚异丁烯琥珀酸酐衍生物中的至少一种。

9.一种根据权利要求1～8任一项所述的冷轧用润滑材料的制备方法，其特征在于包括以下具体步骤：将基础油、防锈剂、润滑剂加入到反应釜中，搅拌至混合均匀，然后依次加入极压剂、阴离子表面活性剂、乳化剂，搅拌至混合均匀，然后加入抗氧剂和清净分散剂，搅拌至透明，得到冷轧用润滑材料；

所述的搅拌均指在室温下搅拌15～20min。

10.根据权利要求1～8任一项所述的冷轧用润滑材料在650mm四辊四连轧冷轧机组中的应用。

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