CN104293443B - 轧制乳化油组合物及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轧制乳化油组合物及其用途，主要解决现有技术存在抗硬水性较差，水质对乳化液性能影响较大，无法正常使用的问题。本发明通过采用以重量份数计包括以下组份：a)15～50份基础油；b)2～8份极压抗磨剂；c)20～60份油性剂；d)5～10份防锈剂；e)2～10份高分子表面活性剂；f)0.01～0.5抗氧剂；g)0.01～0.5螯合剂的技术方案较好地解决了该问题，可以满足普碳钢冷轧加工要求，可用于高速多辊连轧机或多辊可逆式轧机轧制工艺。

Description

轧制乳化油组合物及其用途

技术领域

本发明涉及一种轧制乳化油组合物及其用途，特别涉及一种普碳钢冷轧轧制乳化油组合物及其用途。

背景技术

普碳钢主要指碳的质量分数小于2.11％的铁碳合金碳钢，除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷等。普碳钢按含碳量可以分为低碳钢(碳含量≤0.25％)，中碳钢(0.25％＜碳含量≤0.6％)和高碳钢(碳含量＞0.6％)。一般普碳钢中含碳量越高则硬度越大，强度也越高，但塑性较低。

普碳钢轧制是在一定条件下旋转轧辊给与轧件压力，使轧件产生塑性变形的一种加工方式。在普碳钢轧制工艺过程中，轧制乳化油按照1～10重量％的加量加入去离子水中配制成乳化液。该乳化液通过带材的楔入作用进入变形区，粘附在普碳钢板及轧辊上，以满足润滑、防锈、冷却的需要。而由于轧制乳化油配方等原因，不能耐硬水。如使用硬水配制会造成乳化液质量下降，加工成本增加，给使用带来麻烦。同时，其润滑性、防锈性、冷却性、消泡性、使用寿命等方面也存在较大影响。

近年来普碳钢轧制乳化油公开的专利较多，如文献CN101724498A公开了一种乳化型钢板冷轧润滑油组合物，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。文献CN1403554A公开了一种主要用于碳钢薄钢板(厚度为0.3mm～3.5mm)冷轧的水溶性轧制油组合物，主要包括(a)至少一种润滑油基础油；(b)至少一种表面活性剂；(c)两种以上抗氧剂；(d)一种抗磨剂；(e)一种脂肪酸；(f)一种胺类防锈剂；(g)一种抗菌防腐剂；(h)至少两种油性剂。但这些专利文献均未就其抗硬水性能加以介绍。同时，北方钢厂现场配制乳化液所用水硬度均为600PPM左右，使用时乳化油出现分层现象，产生油皂，因此对普碳钢轧制乳化油的使用性能具有较大影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术存在抗硬水性较差，水质对乳化液性能影响较大，无法正常使用的问题，提供一种新的轧制乳化油组合物。该组合物具有较好的抗硬水性，使用时不受现场水质影响，同时具有润滑冷却性好、退火清净性好、防腐防锈优良、使用寿命长的特点，可以满足现代高速轧机轧制工艺使用要求。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的轧制乳化油组合物的用途。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种轧制乳化油组合物，以重量份数计包括以下组分：

a)15～50份基础油；

b)2～8份极压抗磨剂；

c)20～60份油性剂；

d)5～10份防锈剂；

e)2～10份高分子表面活性剂；

f)0.01～0.5份抗氧剂；

g)0.01～0.5份螯合剂；

所述基础油选自深度精制矿物油；

所述极压抗磨剂选自二烷基二硫代磷酸锌盐、油酸钾、十八烷基硫磷酸锌、硼酸酷、硫化油酸聚乙二醇酷、磷酸酯、硫化脂肪或硫磷钼中的至少一种；

所述油性剂选自季戊四醇油酸酯、椰子油、大豆油、棕榈油、油酸或二聚酸中的至少一种；

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或硼酸单乙醇胺中的至少一种；

所述高分子表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、失水山梨糖醇脂肪酸酯或石油磺酸钠中的至少一种；

所述抗氧剂选自N-苯基-α-萘胺、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、苯三唑十八胺盐、2，6-二叔丁基对甲酚或二烷基二苯胺中的至少一种；

所述螯合剂选自乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四乙酸二钙钠、二亚乙基三胺五乙酸、氨基三乙酸或羧乙基乙二胺三乙酸中的至少一种。

上述技术方案中，优选地，以重量份数计，基础油的用量为20～45份，极压抗磨剂的用量为3～7份，油性剂的用量为25～55份，防锈剂的用量为6～9份，高分子表面活性剂的用量为3～8份，抗氧剂的用量为0.01～0.3份，螯合剂的用量为0.01～0.4份。更优选地，基础油的用量为25～40份，极压抗磨剂的用量为5～6份，油性剂的用量为30～50份，防锈剂的用量为6～8份，高分子表面活性剂的用量为4～7份，抗氧剂的用量为0.01～0.1份，螯合剂的用量为0.01～0.2份。

上述技术方案中，优选地，所述极压抗磨剂选自二烷基二硫代磷酸锌盐、十八烷基硫磷酸锌、硼酸酷、磷酸酯或硫化脂肪中的至少一种。

上述技术方案中，优选地，所述油性剂选自季戊四醇油酸酯、椰子油、大豆油、棕榈油、油酸或二聚酸中的至少两种。

上述技术方案中，优选地，所述防锈剂选自苯甲酸钠、癸二酸单乙醇胺、油酸单乙醇胺、聚烷氧基磷酸酯二乙醇胺或硼酸单乙醇胺中的至少一种。

上述技术方案中，优选地，所述高分子表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、失水山梨糖醇脂肪酸酯或石油磺酸钠中的至少两种。

上述技术方案中，优选地，以重量份数计，所述组合物中还包括组分h)0.01～0.5份的消泡剂。更优选地，消泡剂的用量为0.01～0.1份。所述消泡剂选自聚醚、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。

上述技术方案中，优选地，以重量份数计，所述组合物中还包括组分i)0.01～0.5份的杀菌剂。更优选地，杀菌剂的用量为0.01～0.1份。所述杀菌剂选自1，3，5-三(2一轻乙基)-六氢-三嗦、均三嗪或异噻唑啉酮中的至少一种。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：所述轧制乳化油组合物用于普碳钢冷轧轧制工艺。

上述技术方案中，优选地，所述轧制乳化油组合物用于高速多辊连轧机或多辊可逆式轧机轧制工艺。

本发明所述轧制乳化油组合物的制备方法如下：将基础油加热到45～50℃，搅拌中依次加入所需量的油性剂、极压抗磨剂、防锈剂、高分子表面活性剂、抗氧剂和螯合剂，充分搅拌，1～2小时后，停止加热，加入消泡剂和杀菌剂，充分搅拌，0.5～1小时后，停止搅拌，静置1～2小时后过滤灌装即可。

本发明轧制乳化油组合物使用时，按照1～10％的加量加入至水中配制成乳化液即可。

本发明组合物主要针对北方水质硬度较高，通过优选螯合剂，并与相应防锈剂、润滑剂、高分子表面活性剂的优化组合，达到较好的协同作用，在保证防锈性的同时，增强乳化性能，解决了常规普碳钢冷轧轧制乳化油在稀释用水硬度较高时出现的分层情况，减少了油皂的产生，保证产品的持续使用效果，延长乳化液寿命，取得了较好的技术效果。

本发明的轧制乳化油组合物的评定方法如下：

外观：采用目测方法测定。

皂化值：GB/T 8021。

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PB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/T3142)测试待测液的极压润滑性能。

清净性：采用重量法测定待测液的清净性。

乳化稳定性：取适量水和试样分别置于烧杯中，各加热到45℃，配置成3％乳化液400ml于均化器中，开动搅拌均化1分钟。均化结束后立即倒出200ml于分液漏斗中，静置4小时，然后从分液漏斗底部放出下层乳化液80ml于100ml带刻度量筒中，放出下层乳化液40ml于100ml烧杯中。将剩余的乳化液充分摇匀置于100ml带刻度的具塞量筒中至80ml刻度，不足部分可用烧杯中的乳化液补足。在两个100ml的具塞量筒中加入10ml浓盐酸，充分摇匀后放入90℃±1℃烘箱内，烘至油、水分离为止。取出具塞量筒冷却至室温，分别读出V1(下层乳化液分离后体积)或V2(上层乳化液分离后体积)。乳化稳定性为V1/V2(数值越大越稳定)。

消泡性：在150mL烧杯中称取95g水，再称入5g乳化油，用圆头玻璃棒搅拌2min，使其全部乳化，配制成浓度为5％(m/m)的乳化液。并将此乳化液倾倒出100mL转入具塞量筒中，盖上塞子，将装有100mL乳化液的具塞量筒上下剧烈摇晃1min，其上下摇动距离约为0.33m，其摇动速度约在100～120次/min，摇动完毕后，将乳化液在15℃～35℃下静置10min，观察泡沫消除情况，同时观察在液面上残留的泡沫体积，合格的乳化液，泡沫残留体积不应超过2mL。

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毫米又30毫米方格滤纸(其中分为5毫米又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，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，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

抗硬水性：在烧杯中称取适量去离子水，分别加入计量准确的钙、镁、钠盐，人工配制500PPM硬水(不同硬度人工硬水组成见表2)。称取95g该硬水于烧杯中，再称入5g乳化油，用圆头玻璃棒搅拌2min，使其全部乳化，配制成浓度为5％(m/m)的乳化液。称取95g去离子水于烧杯中，再称入5g乳化油，用圆头玻璃棒搅拌2min，使其全部乳化，配制成浓度为5％(m/m)的乳化液。对比上述两种乳化液乳化稳定性、清洗性、防锈性和消泡性变化，如各项性能变化较大，其抗硬水性差，反之，其抗硬水性较好。

表2

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。

具体实施方式

将基础油加热到45～50℃，搅拌中依次加入所需量的油性剂、极压抗磨剂、防锈剂、高分子表面活性剂、抗氧剂和螯合剂，充分搅拌，1.5小时后，停止加热，加入消泡剂和杀菌剂，充分搅拌，0.5小时后，停止搅拌，静置1.5小时后过滤灌装。

【实施例1】

组分	重量份数
		深度精致矿物油	32.78
二烷基二硫代磷酸锌盐	5.5
		季戊四醇油酸酯	45
油酸	5
		癸二酸单乙醇胺	5.5
蓖麻油聚氧乙烯30醚	3.7
		蓖麻油聚氧乙烯20醚	2.3
2，6-三级丁基-4-甲基苯酚	0.05
		乙二胺四乙酸四钠	0.1
聚二甲基硅氧烷	0.05
		1，3，5-三(2一轻乙基)-六氢-三嗦	0.02

【实施例2】

组分	重量份数
		深度精致矿物油	36.58
十八烷基硫磷酸锌	5.8
		季戊四醇油酸酯	20
棕榈油	25
		油酸单乙醇胺	6.4
壬基酚聚氧乙烯4醚	2.4
		壬基酚聚氧乙烯7醚	3.6
N-苯基-α-萘胺	0.04
		氨基三乙酸	0.15
聚醚	0.01
		均三嗪	0.02

【实施例3】

组分	重量份数
		深度精致矿物油	34.39
硼酸酷	5.3
		棕榈油	40
油酸	7
		硼酸单乙醇胺	7
烷基酚聚氧乙烯4醚	1.5
		烷基酚聚氧乙烯7醚	4.5
2，6-三级丁基-4-甲基苯酚	0.07
		羧乙基乙二胺三乙酸	0.09
羟基硅油	0.1
		异噻唑啉酮	0.05

【实施例4】

组分	重量份数
		深度精致矿物油	36.91
硫化脂肪	5.5
		季戊四醇油酸酯	15
椰子油	25
		二聚酸	4.5
聚烷氧基磷酸酯二乙醇胺	6.3
		失水山梨糖醇脂肪酸酯	1.2
石油磺酸钠	1.8
		壬基酚聚氧乙烯7醚	3.5
苯三唑十八胺盐	0.08
		二亚乙基三胺五乙酸	0.1
甲基硅油	0.05
		异噻唑啉酮	0.02
1，3，5-三(2一轻乙基)-六氢-三嗦	0.04

【实施例5】

组分	重量份数
		深度精致矿物油	32.14
磷酸酯	5.3
		棕榈油	45
油酸	3
		二聚酸	1
癸二酸单乙醇胺	7.3
		失水山梨糖醇脂肪酸酯	1
辛基酚聚氧乙烯5醚	1.2
		辛基酚聚氧乙烯9醚	3.8
N-苯基-α-萘胺	0.03
		乙二胺四乙酸二钙钠	0.16
聚醚	0.02
		1，3，5-三(2一轻乙基)-六氢-三嗦	0.05

【实施例6】

组分	重量份数
		深度精致矿物油	35.3
硫化脂肪	3
		磷酸酯	2.5
季戊四醇油酸酯	30
		大豆油	9
油酸	7
		苯甲酸钠	6.8
壬基酚聚氧乙烯4醚	3.2
		烷基酚聚氧乙烯7醚	2.8
2，6-二叔丁基对甲酚	0.09
		乙二胺四乙酸	0.2
氨基硅油	0.07
		均三嗪	0.04

【实施例1～6】各组合物的性能见表3。

【对比例1】

按照文献CN101724498A公开的内容配制组合物，配方具体组分为：棕榈油31.5％、三羟甲基丙烷油酸酯30％、三羟甲基丙烷椰子油酸酯30％、C18脂肪胺的聚氧乙烯物1％、失水山梨醇聚氧乙烯油酸酯1％、烷基多硫化物5％、2，6-二叔丁基对甲酚0.5％、N-苯基萘胺0.5％、十六烯基丁二酸0.5％，在50～70℃调和均匀。其性能见表3。

【对比例2】

按照文献CN1403554A公开的内容配制组合物，配方具体组分为：基础油200SN63.45％、壬基酚聚氧乙烯10醚8％、油酸二乙醇酯10％、油酸环氧酯10％、失水山梨醇单油酸酯2％、苯并三氮唑脂肪酸胺2％、2，6-二叔丁基对甲酚0.2％、苯三唑十八胺盐0.05％、油酸0.1％、三乙醇胺0.1％、三嗪类防腐杀菌剂(YN-215)，在60～70℃调和均匀。其性能见表3。

由表3可以看出，本发明轧制乳化油组合物，具有较高的皂化值(油脂含量)，其极压润滑性优于对比例2；同时，该组合物采用硬水和去离子水分别稀释5％后，发现其各项性能均不受影响，而对比例1和对比例2其乳化液各项性能受水质影响较大，导致其在加工中不能满足正常加工要求。由此可知，本发明产品满足现代高速轧机轧制工艺使用要求，并不受现场水质影响。

此外，本发明的组合物，根据加工工艺等因素的不同，分别适用于不同普碳钢轧制厚度要求的轧制工艺。在实际的工业应用中，【实施例1～6】都具有较好的润滑性能、防锈性能和乳化稳定性，相对于对比例具有更好的抗硬水性能。

Claims (6)

1.一种轧制乳化油组合物用于高速多辊连轧机或多辊可逆式轧机轧制工艺的用途，所述轧制乳化油组合物，以重量份数计由以下组分组成：

a)15～50份基础油；

b)2～8份极压抗磨剂；

c)20～60份油性剂；

d)5～10份防锈剂；

e)2～10份高分子表面活性剂；

f)0.01～0.5份抗氧剂；

g)0.01～0.5份螯合剂；

h)0.01～0.5份的消泡剂；所述消泡剂选自聚醚、羟基硅油、氨基硅油或聚二甲基硅氧烷中的至少一种；

i)0.01～0.5份的杀菌剂；所述杀菌剂选自1,3,5-三(2一轻乙基)-六氢-三嗦、均三嗪或异噻唑啉酮中的至少一种；

所述基础油选自深度精制矿物油；

所述极压抗磨剂选自二烷基二硫代磷酸锌盐、油酸钾、十八烷基硫磷酸锌、磷酸酯、硫化脂肪或硫磷钼中的至少一种；

所述油性剂选自季戊四醇油酸酯、椰子油、大豆油、棕榈油、油酸或二聚酸中的至少一种；

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或硼酸单乙醇胺中的至少一种；

所述高分子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚中的至少一种；

所述抗氧剂选自N-苯基-α-萘胺、苯三唑十八胺盐、2,6-二叔丁基对甲酚或二烷基二苯胺中的至少一种；

所述螯合剂选自乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四乙酸二钙钠、二亚乙基三胺五乙酸、氨基三乙酸或羧乙基乙二胺三乙酸中的至少一种。

2.根据权利要求1所述轧制乳化油组合物用于高速多辊连轧机或多辊可逆式轧机轧制工艺的用途，其特征在于以重量份数计，基础油的用量为20～45份，极压抗磨剂的用量为3～7份，油性剂的用量为25～55份，防锈剂的用量为6～9份，高分子表面活性剂的用量为3～8份，抗氧剂的用量为0.01～0.3份，螯合剂的用量为0.01～0.4份。

3.根据权利要求2所述轧制乳化油组合物用于高速多辊连轧机或多辊可逆式轧机轧制工艺的用途，其特征在于以重量份数计，基础油的用量为25～40份，极压抗磨剂的用量为5～6份，油性剂的用量为30～50份，防锈剂的用量为6～8份，高分子表面活性剂的用量为4～7份，抗氧剂的用量为0.01～0.1份，螯合剂的用量为0.01～0.2份。

4.根据权利要求1所述轧制乳化油组合物用于高速多辊连轧机或多辊可逆式轧机轧制工艺的用途，其特征在于所述油性剂选自季戊四醇油酸酯、椰子油、大豆油、棕榈油、油酸或二聚酸中的至少两种。

5.根据权利要求1所述轧制乳化油组合物用于高速多辊连轧机或多辊可逆式轧机轧制工艺的用途，其特征在于以重量份数计，所述组合物中消泡剂的用量为0.01～0.1份。

6.根据权利要求1所述轧制乳化油组合物用于高速多辊连轧机或多辊可逆式轧机轧制工艺的用途，其特征在于以重量份数计，所述组合物中杀菌剂的用量为0.01～0.1份。