CN103981000A

CN103981000A - 乳化型钢板冷轧润滑油组合物

Info

Publication number: CN103981000A
Application number: CN201410155773.7A
Authority: CN
Inventors: 林兴国; 袁健兵; 曹静娟
Original assignee: SHANGHAI PARKER CHEMICAL INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI PARKER CHEMICAL INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2014-08-13

Abstract

本发明提供了一种乳化型钢板冷轧润滑油组合物；所述组合物包含如下重量百分比含量的各组分：组分A85％～95.5％，非离子复合乳化剂0.5％～5.0％，润滑添加剂1.0％～10.0％，高低温抗氧剂0.5％～2.0％；所述组分A由动植物油、合成酯和矿物油组成。本发明的冷轧润滑油具有优异的润滑性、轧机清净性和稳定的乳化性、好的抗杂油性。适用于连续酸洗多机架高速冷轧或单机架往复冷轧，可用于轧制冷轧板、镀锡薄板和电工硅钢板的轧制，配制的乳化液循环使用。

Description

乳化型钢板冷轧润滑油组合物

技术领域

本发明涉及一种乳化型钢板冷轧润滑油组合物。

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后循环使用，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

本发明的目的在于针对现有技术的轧制油轧机清净性差、乳化不稳定等缺点，提供一种乳化型钢板冷轧润滑油组合物；具体而言是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。该润滑油具有优异的润滑性、轧机清净性和稳定的乳化性，并且对液压油等杂油有较好的抗杂油性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

第一方面，本发明涉及一种乳化型钢板冷轧润滑油组合物，所述组合物包含如下重量百分比含量的各组分：

所述组分A由良好流动性、低凝点、高润滑的特种动植物油、合成酯和矿物油组成，所述组分A的凝点在20℃以下，碘值为40～100g I/100g，40℃的运动粘度在20～50mm²/s；从而保证产品的润滑性和轧制清净性；

非离子复合乳化剂是重量比为1.0：0.1～1.0的高分子量乳化剂与低分子量乳化剂的复合物；所述高分子量乳化剂是数均分子量为3000～10000的聚氧乙烯(E0)或聚氧丙烯(P0)聚合物与脂肪酸、聚合酸、聚合酯、脂肪胺或脂肪醇的反应物；所述低分子量乳化剂是数均分子量为500～3000的聚氧乙烯(E0)的脂肪酸、脂肪酯或脂肪醇。

动植物油、合成酯和矿物油的比例可根据不同的轧机工况进行调节；优选地，所述动植物油、合成酯和矿物油的重量比为(2～8)：(1～5)：(0～3)。矿物油为0时，更优选所述动植物油、合成酯的重量比为1：0.5～2。

优选地，所述动植物油选自C_10～22的脂肪酸组成的甘油酯。包括经加工处理后的椰子油、棕榈仁油、棕榈油、大豆油、棉籽油、菜籽油或猪油。

优选地，所述合成酯选自C_10～18的脂肪酸与甘油醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇反应生成的酯。考虑冷轧油的润滑性，更优选C_16～18的脂肪酸与甘油醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇反应生成的酯；其凝点在20℃以下、碘值为40～100gI/100g。

优选地，所述矿物油选用闪点在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。

优选地，所述高分子量乳化剂是数均分子量为3000～10000的聚氧乙烯或聚氧丙烯聚合物与C_8～22的脂肪酸、脂肪胺、脂肪醇或C_30～60的多元聚合酸、聚合酯的反应物，其HLB值为6～9之间；所述低分子量乳化剂是数均分子量为500～3000的聚氧乙烯的C_8～ ₂₂的脂肪酸、脂肪酯或脂肪醇，其HLB值为6～12之间。更优选，高分子量乳化剂与低分子量乳化剂的重量比为1.0：0.2～1.0。本发明的复合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，受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。当杂油混入时，杂油易上浮撇去，减少了对乳化液的影响。

优选地，所述润滑添加剂选自酸性磷酸酯、中性磷酸酯、含硫添加剂中的一种或几种；可提高冷轧润滑油的油膜强度，降低轧制时的边界摩擦。优选为2.0～10.0％。选用的含磷添加剂为C_8～18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0～5.0％。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％。

优选地，所述高低温抗氧剂为耐高低温的胺类或酚类抗氧添加剂。作为循环使用的冷轧乳化液，需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。其使用量为0.5～2.0％。

优选地，所述组合物还包含防锈剂、杀菌剂中的一种或几种。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。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。

第二方面，本发明还涉及一种上述的乳化型钢板冷轧润滑油组合物的制备方法，将所述各组分在50～70℃下搅拌1～2小时，形成均匀透明液体即可。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。

第三方面，本发明还涉及一种上述的乳化型钢板冷轧润滑油组合物在作为用于连续酸洗多机架高速轧制或单机架往复轧制中的润滑油的用途，所述润滑油组合物用于轧制变形工艺时的使用浓度为1.5～4.0％；用于平整时的使用浓度为0.5～1.5％。本发明的润滑油组合物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0.5～4.0％，轧制变形推荐使用为1.5～4.0％，在平整使用时浓度为0.5～1.5％。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、使用特种的动植油脂和合成酯复合，在高速高压下轧制具有较高的润滑性能，轧机的清净性和稳定性，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。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1～5

本实施例1～5所选各组分的具体物质及其质量分数如下表1、2：

表1

表2原料说明

油酯A	特制棕榈油(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脂肪酸聚合物的聚氧乙烯酯(数均分子量5000，HLB值6～8)
乳化剂B	聚氧乙烯的脂肪酸酯(数均分子量1500，HLB值6～10)
		乳化剂C	失水山梨糖醇聚氧乙烯油酸酯(数均分子量3000，HLB值9～12)
乳化剂D	C₁₈脂肪酸聚合物的聚氧乙烯聚氧丙烯物(数均分子量10000，HLB值6～10)
		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％)
		润滑剂C	中性磷酸酯(酸值小于50mg KOH/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50～70℃，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1.5～4％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％(体积比浓度)，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)和钢板乳化液油份附着量，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：55～60℃

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3 润滑性试验数据

P_B值高，油膜强度大；附着量多，乳化液润滑性好。从表3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：10000rpm*30mi n

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4 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。由表4可知，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，均匀涂布在洗净并称重的钢板上(单面涂布量约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5 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％	14	12	14	10	9	19

油污易流动，在试片上的残余量少，轧机的清净性好，从表5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6 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6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7 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7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。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种乳化型钢板冷轧润滑油组合物，其特征在于，所述组合物包含如下重量百分比含量的各组分：

所述组分A由动植物油、合成酯和矿物油组成，所述组分A的凝点在20℃以下，碘值为40～100g I/100g，40℃的运动粘度在20～50mm²/s；

非离子复合乳化剂是重量比为1.0：0.1～1.0的高分子量乳化剂与低分子量乳化剂的复合物；所述高分子量乳化剂是数均分子量为3000～10000的聚氧乙烯或聚氧丙烯聚合物与脂肪酸、聚合酸、聚合酯、脂肪胺或脂肪醇的反应物；所述低分子量乳化剂是数均分子量为500～3000的聚氧乙烯的脂肪酸、脂肪酯或脂肪醇。

2.根据权利要求1所述的乳化型钢板冷轧润滑油组合物，其特征在于，所述动植物油、合成酯和矿物油的重量比为(2～8)：(1～5)：(0～3)。

3.根据权利要求1或2所述的乳化型钢板冷轧润滑油组合物，其特征在于，所述动植物油选自C_10～22的脂肪酸组成的甘油酯。

4.根据权利要求1或2所述的乳化型钢板冷轧润滑油组合物，其特征在于，所述合成酯选自C_10～18的脂肪酸与甘油醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇反应生成的酯。

5.根据权利要求1或2所述的乳化型钢板冷轧润滑油组合物，其特征在于，所述矿物油选用闪点在150℃以上、凝点为-10℃以下的环烷基或中间基矿物油。

6.根据权利要求1所述的乳化型钢板冷轧润滑油组合物，其特征在于，所述润滑添加剂选自酸性磷酸酯、中性磷酸酯、含硫添加剂中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的乳化型钢板冷轧润滑油组合物，其特征在于，所述高低温抗氧剂为耐高低温的胺类或酚类抗氧添加剂。

8.根据权利要求1所述的乳化型钢板冷轧润滑油组合物，其特征在于，所述组合物还包含防锈剂、杀菌剂中的一种或几种。

9.一种根据权利要求1所述的乳化型钢板冷轧润滑油组合物的制备方法，其特征在于，将所述各组分在50～70℃下搅拌1～2小时，形成均匀透明液体即可。

10.一种根据权利要求1所述的乳化型钢板冷轧润滑油组合物在作为用于连续酸洗多机架高速轧制或单机架往复轧制中的冷轧润滑油的用途，其特征在于，所述润滑油组合物用于轧制变形工艺时的使用浓度为1.5～4.0％；用于平整时的使用浓度为0.5～1.5％。