CN109370751B - 一种新型不锈钢轧制油及其制备方法和使用方法 - Google Patents

一种新型不锈钢轧制油及其制备方法和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型不锈钢轧制油，包括以下重量百分比含量的组分:天然油脂30～40％；氨基硅烷合成酯17.25～27％；矿物油15.75～35％；抗氧剂0.8～1.3％；极压抗磨添加剂2～10％；乳化剂2～5％；分散剂1.3～4.6；助溶剂0.5～1.5％；防锈剂0.4～1.6％。本发明的不锈钢轧制油，通过对天然油酯，矿物油以及氨基硅烷合成酯三者关系的最佳复配，达到相互协同配伍，得到了高分散性、高润滑性的不锈钢轧制油。本发明还公开了上述新型不锈钢轧制油的制备方法和使用方法。

Description

一种新型不锈钢轧制油及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明涉及一种新型不锈钢轧制油及其制备方法和使用方法。
背景技术
近年来，随着对不锈钢的需求日益增加，不锈钢产量在大幅度提高。于是，轧制速度不断加快，对不锈钢轧制油的要求也越来越高。相对于普碳钢，不锈钢中含有大量的Cr，Mn以及Ni等合金元素，轧制过程对润滑要求更高，能量消耗大。传统不锈钢轧制油不能满足高速轧制的要求，传统的不锈钢轧制油，在高速轧制时，不能提供稳定均一的油膜，来满足轧制的润滑要求，导致轧后板面划伤、刮痕等表面缺陷；同时轧制过程中产生大量不锈钢铁粉，由于Ni/Mn等合金元素存在，其粘性非常大，极易团聚富集在轧后板面，轧机的工作辊、支撑辊以及机架上，具有很强的粘附性，难以被带走，导致轧后带钢表面清洁度低，板面发黑；况且也会导致轧机管道、机体间的系统堵塞，轧机清洁性能差。
针对不锈钢轧轧制油的缺陷，发明一款全新的高润滑、高分散乳化型的轧制油，势在必行。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型不锈钢轧制油，通过对天然油酯，矿物油以及氨基硅烷合成酯三者关系的最佳复配，达到相互协同配伍，得到了高分散性、高润滑性的不锈钢轧制油。
本发明的另外一个目的是提供一种上述新型不锈钢轧制油的制备方法和使用方法。
实现上述目的的一种技术方案是：一种新型不锈钢轧制油，包括以下重量百分比含量的组分:
Figure BDA0001921788560000021
上述的一种新型不锈钢轧制油，其中，所述氨基硅烷合成酯的结构式如下：
Figure BDA0001921788560000022
其中：n＝6～8；
R1和R2分别来源于椰子油酸、油酸、硬脂酸、亚油酸、月桂酸、蓖麻油酸、妥尔油酸、棕榈油酸的烷基部分，且R1和R2可以相同，也可以不同；
R3来源于羧基封端的乙氧基化脂肪醇的烷基部分，R3的结构式如下：
Figure BDA0001921788560000023
其中：n1＝12～22，n2＝4～6。
上述的一种新型不锈钢轧制油，其中，所述天然油脂选用精炼椰子油、低倾点棕榈油、精制猪油、菜籽油和棕榈仁油中的一种或两种的混合物。
上述的一种新型不锈钢轧制油，其中，所述矿物油选用在40℃下的粘度范围为5～25cst的环烷基。
上述的一种新型不锈钢轧制油，其中，所述天然油脂与矿物油的重量比为4：(2.3～2.7)；
所述氨基硅烷合成酯的重量与所述天然油脂和矿物油的总重量之间的关系如下：
(天然油脂+矿物油)/3≤氨基硅烷合成酯≤(天然油脂+矿物油)/(1.7～2.2)。
上述的一种新型不锈钢轧制油，其中，所述抗氧剂选用芳胺型或酚胺型抗氧剂。
上述的一种新型不锈钢轧制油，其中，所述极压抗磨添加剂选用含硫极压抗磨剂和含磷极压抗磨剂的混合物，所述含硫极压抗磨剂采用硫化酯或烷基多硫化物；所述含磷极压抗磨剂采用芳基磷酸酯或硫代磷酸酯胺盐。
上述的一种新型不锈钢轧制油，其中，所述乳化剂选用聚氧乙烯烷基胺、脂肪醇聚氧乙烯醚或高分子聚醚型乳化剂；所述分散剂选用非聚合型分散剂；所述助溶剂选用有机醇类；所述防锈剂选用杂化化合物或酯类。
本发明的还提供了一种上述新型不锈钢轧制油的制备方法，包括以下步骤：
步骤A：将天然油脂、氨基硅烷合成酯和矿物油依次加入到容器内，将所述容器内的温度升温至77～86℃；
步骤B：将抗氧剂加入到所述容器中，均匀搅拌，搅拌至抗氧剂完全溶解后，将所述容器内的温度调整到48～57℃；
步骤C：将极压抗磨添加剂、乳化剂、分散剂、助溶剂和防锈剂依次添加到所述容器内，搅拌均匀即可。
本发明的还提供了一种上述新型不锈钢轧制油的使用方法，在轧制过程中，将所述新型不锈钢轧制油分散在去离子水中，形成乳化液体系，以乳化液的形式进行轧制，所述乳化液体系中新型不锈钢轧制油的质量浓度为3％～4％。
采用了本发明的一种新型不锈钢轧制油及其制备方法和使用方法的技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：
(1)采用氨基硅烷的合成酯替代现有的合成酯，在高温高压的条件下，硅氧键跟酯键结合形成牢固的化学键，阻止了氨基硅烷在水中的水解；
(2)氨基硅烷合成酯，在高速轧制时，由于硅烷的支化结构，在辊缝区能将合成酯牢牢的吸附在钢板表面，从而形成均衡、稳定的油膜，减少了划伤、刮伤等润滑缺陷；氨基硅烷中的胺基在pH 5～7的乳液中会电离出正电荷，与摩擦磨损产生的铁粉表面的负电荷相结合；此外，由于硅烷的支化结构，能把铁粉牢固的包裹起来，又利用阳离子的分散作用，使包裹的小团又均匀分散开，很好的分散了乳化液中的铁粉，解决了轧后板面发黑及轧机清洁性的问题；
(3)由于天然油脂润滑性好，无毒，易生物降解；配合矿物油良好的抗氧化和安定性；加之复配氨基硅烷合成酯良好的吸附性和分散性；通过对天然油酯，矿物油以及氨基硅烷合成酯三者关系的最佳复配，达到相互协同配伍，得到了高分散性、高润滑性的不锈钢轧制油；
(4)在轧制过程中，本发明的不锈钢轧制油以较低的浓度比例分散在去离子水(脱盐水)中，形成乳化液体系，以乳化液的形式进行轧制。
具体实施方式
本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：
一种新型不锈钢轧制油，包括以下重量百分比含量的组分:
Figure BDA0001921788560000041
氨基硅烷合成酯的结构式如下：
Figure BDA0001921788560000051
其中：n＝6～8；
R1和R2分别来源于椰子油酸、油酸、硬脂酸、亚油酸、月桂酸、蓖麻油酸、妥尔油酸、棕榈油酸的烷基部分，且R1和R2可以相同，也可以不同；
R3来源于羧基封端的乙氧基化脂肪醇的烷基部分，R3的结构式如下：
Figure BDA0001921788560000052
其中：n1＝12～22，n2＝4～6。
通过乙氧基化脂肪醇和马来酸酐进行普通的酯化反应得到羧基封端的乙氧基化脂肪醇，合成方程式如下：
Figure BDA0001921788560000053
其中：n1＝12～22，n2＝4～6。
氨基硅烷合成酯的制备工艺为：将适量的R1和R2采用的有机酸和R3采用的羧基封端的乙氧基化脂肪醇添加到反应釜内，打开搅拌，接着添加适量的氨基硅烷，同时加入脂肪酶催化剂，然后开始升温，抽真空，脱水。在200-300℃环境下，反应4-6小时即可得到氨基硅烷合成酯。
天然油脂选用精炼椰子油、低倾点棕榈油、精制猪油、菜籽油和棕榈仁油中的一种或两种的混合物。矿物油选用在40℃下的粘度范围为5～25cst的环烷基(低粘度的环烷基)。
天然油脂润滑性好，无毒，易生物降解；配合矿物油良好的抗氧化和安定性；加之复配氨基硅烷合成酯良好的吸附性和分散性；通过对天然油酯，矿物油以及氨基硅烷合成酯三者关系的最佳复配，即：
天然油脂与矿物油的重量比为4：(2.3～2.7)；
氨基硅烷合成酯的重量与所述天然油脂和矿物油的总重量之间的关系如下：
(天然油脂+矿物油)/3≤氨基硅烷合成酯≤(天然油脂+矿物油)/(1.7～2.2)；
达到天然油酯，矿物油以及氨基硅烷合成酯的相互协同配伍，得到高分散性，高润滑性不锈钢轧制油。
抗氧剂选用芳胺型或酚胺型抗氧剂。极压抗磨添加剂选用含硫极压抗磨剂和含磷极压抗磨剂的混合物，含硫极压抗磨剂采用硫化酯或烷基多硫化物；含磷极压抗磨剂采用芳基磷酸酯或硫代磷酸酯胺盐。乳化剂选用聚氧乙烯烷基胺、脂肪醇聚氧乙烯醚或高分子聚醚型乳化剂；分散剂选用非聚合型分散剂；助溶剂选用有机醇类；防锈剂选用杂化化合物或酯类。天然油脂、矿物油、抗氧剂、极压抗磨剂、乳化剂、分散剂、助溶剂和防锈剂均为市售产品。
实施例1
一种新型不锈钢轧制油，按照表1的配方组成:
Figure BDA0001921788560000061
Figure BDA0001921788560000071
表1
实施例2
一种新型不锈钢轧制油，按照表1的配方组成:
组分 含量(重量％)
精炼猪油 20.0
精炼椰子油 12.0
矿物油1 28.0
氨基硅烷合成酯 27.0
2，6-二叔丁基α-二甲基氨基对甲酚 0.7
二(2-乙基)己磷酸酯十六胺 0.8
二苄基二硫化物 2.0
聚氧乙烯醚牛酯胺 1.7
C16-18脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯 1.3
聚异丁烯丁二酸酯 3.0
聚乙二醇600 2.0
2-氨乙基十七烯基咪唑啉油酸盐 1.5
表2
实施例1至2中的新型不锈钢轧制油，可按以下生产步骤制备：
步骤A：将天然油脂、氨基硅烷合成酯和矿物油依次加入到容器内，将容器内的温度升温至77～86℃；
步骤B：将抗氧剂加入到上述容器中，均匀搅拌，搅拌至抗氧剂完全溶解后，将容器内的温度调整到48～57℃；
步骤C：将极压抗磨添加剂、乳化剂、分散剂、助溶剂和防锈剂依次添加到上述容器内，搅拌均匀即可。
本发明的新型不锈钢轧制油的使用方法，在轧制过程中，将新型不锈钢轧制油分散在去离子水中，形成乳化液体系，以乳化液的形式进行轧制，该乳化液体系中新型不锈钢轧制油的质量浓度为3％～4％。
对本发明的新型不锈钢轧制油与市售的不锈钢轧制油的性能对比进行实验，轧制油1为实施例1中的新型不锈钢轧制油，轧制油2为实施例2中的新型不锈钢轧制油，轧制油3为长城工业公司M0781C不锈钢轧制油，轧制油4为嘉实多公司Castrol CR 741不锈钢轧制油。
分散性试验：
为评估不锈钢轧制油的分散试验，使用电搅拌器、以及10μm铁粉来模拟现场铁粉分散情况，分别评价和比较了本发明的不锈钢轧制油与市场上常规同类不锈钢轧制油产品。
测试过程如下：
在搅拌器中，将各种不锈钢轧制油分别用脱盐水配制浓度为3％的乳化液，开启搅拌30秒以后在形成乳化液的搅拌器中加入3克10μm铁粉，开启搅拌10分钟，停止后，观察搅拌器玻璃壁和底部粘附铁粉情况，予以记录。分散性测试结果如下：
轧制油1 轧制油2 轧制油3 轧制油4
铁粉粘壁 不粘壁 不粘壁 粘壁 粘壁
乳液中铁粉分散 好 好 差 差
乳液底部铁粉富集 无 无 有 有
表3
表3中的结果表明：本发明的不锈钢轧制油配制的乳化液中铁粉不粘壁，底部无铁粉富集，乳化液中铁粉分散效果远远好于市售的不锈钢轧制油，表明了本发明的不锈钢轧制油能够显著提高铁粉的分散能力，使铁粉很好的分散在乳化液中，对轧后板面和轧机的清洁性有正面作用。
四球试验：
为评估不锈钢轧制油的油膜强度，使用四球测试仪，分别评价和比较了本发明的不锈钢轧制油与市场上常规同类不锈钢轧制油产品，评价方法采用GB-T12583-1998。PB:最大无卡咬负荷,Kgf；四球试验结果如下：
轧制油1 轧制油2 轧制油3 轧制油4
P<sub>B</sub>(Kgf) 235 255 157 137
表4
由表4可知，本发明的新型不锈钢轧制油的PB值远大于市场同类常规不锈钢轧制油，表明了本发明的新型不锈钢轧制油的油膜强度高，高速轧制时，在辊缝区形成的油膜不易破，提高了润滑能力。
润湿试验：
将各种不锈钢轧制油分别用脱盐水配制浓度为3％的乳化液，通过接触角的测试方法分别评价和比较了本发明的不锈钢轧制油与市场上常规同类不锈钢轧制油产品的润湿性能。接触角测试条件为：室温，测定滴落5秒时的接触角。测试结果如下：
轧制油1 轧制油2 轧制油3 轧制油4
接触角(℃) 22.3 22.0 49.3 58.0
表5
由表5可知，本发明的新型不锈钢轧制油的接触角远小于市场同类常规不锈钢轧制油，在钢板表面具有优异的润湿铺展性。优异的润湿铺展性能促进轧制辊缝区形成均一的油膜，提高了润滑能力；同时优异的润湿铺展性能改善铁粉分散性,提高轧后钢板的表面质量。
本发明的新型不锈钢轧制油的研制过程中，采用氨基硅烷合成酯替代现有的合成酯，利用硅烷的支化结构(多官能团结构)和天然酯的强极性性能，将合成酯牢固的吸附在钢板表面，形成稳定、均一的油膜，提供高润滑性能。此外，氨基硅烷在pH 5～7乳化液中带正电荷，与乳化液中的铁粉牢固结合，同时硅烷合成酯中设计的分散官能团EO以及基础油中巧妙的复配入适当比例的矿物油，大大增加了油品对高粘不锈钢铁粉的分散性；除此之外，乳化剂包引用了阳离子乳化剂和传统DPD乳化剂(同时考虑硅烷合成酯中EO官能团的复配)进行有效复配，使所得的新类型弥散型乳化液具有极其优异的铁粉分散性。大大减少轧制过程中产生的铁粉在钢板表面的残留以及铁粉对轧制油的吸附。铁粉分散性的提高不但大大提高轧后钢板表面质量和钢板反射率，而且降低磁过滤时轧制油的损失，降低油耗，提高了轧制油使用的经济性。
综上所述，本发明的新型不锈钢轧制油，通过对天然油酯，矿物油以及氨基硅烷合成酯三者关系的最佳复配，达到相互协同配伍，得到了高分散性、高润滑性的不锈钢轧制油。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种新型不锈钢轧制油，其特征在于，包括以下重量百分比含量的组分:
Figure FDA0002929055590000011
所述氨基硅烷合成酯的结构式如下：
Figure FDA0002929055590000012
其中：n＝6～8；
R1和R2分别来源于椰子油酸、油酸、硬脂酸、亚油酸、月桂酸、蓖麻油酸、妥尔油酸、棕榈油酸的烷基部分，且R1和R2可以相同，也可以不同；
R3来源于羧基封端的乙氧基化脂肪醇的烷基部分，R3的结构式如下：
Figure FDA0002929055590000013
其中：n1＝12～22，n2＝4～6。
2.如权利要求1所述的一种新型不锈钢轧制油，其特征在于，所述天然油脂选用精炼椰子油、低倾点棕榈油、精制猪油、菜籽油和棕榈仁油中的一种或两种的混合物。
3.如权利要求1所述的一种新型不锈钢轧制油，其特征在于，所述矿物油选用在40℃下的粘度范围为5～25cst的环烷基。
4.如权利要求1所述的一种新型不锈钢轧制油，其特征在于，所述天然油脂与矿物油的重量比为4：(2.3～2.7)；
所述氨基硅烷合成酯的重量与所述天然油脂和矿物油的总重量之间的关系如下：
(天然油脂+矿物油)/3≤氨基硅烷合成酯≤(天然油脂+矿物油)/(1.7～2.2)。
5.如权利要求1所述的一种新型不锈钢轧制油，其特征在于，所述抗氧剂选用芳胺型或酚胺型抗氧剂。
6.如权利要求1所述的一种新型不锈钢轧制油，其特征在于，所述极压抗磨添加剂选用含硫极压抗磨剂和含磷极压抗磨剂的混合物，所述含硫极压抗磨剂采用硫化酯或烷基多硫化物；所述含磷极压抗磨剂采用芳基磷酸酯或硫代磷酸酯胺盐。
7.如权利要求1所述的一种新型不锈钢轧制油，其特征在于，所述乳化剂选用聚氧乙烯烷基胺、脂肪醇聚氧乙烯醚或高分子聚醚型乳化剂；所述分散剂选用非聚合型分散剂；所述助溶剂选用有机醇类；所述防锈剂选用杂化化合物或酯类。
8.一种如权利要求1至7任意一项所述的新型不锈钢轧制油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：将天然油脂、氨基硅烷合成酯和矿物油依次加入到容器内，将所述容器内的温度升温至77～86℃；
步骤B：将抗氧剂加入到所述容器中，均匀搅拌，搅拌至抗氧剂完全溶解后，将所述容器内的温度调整到48～57℃；
步骤C：将极压抗磨添加剂、乳化剂、分散剂、助溶剂和防锈剂依次添加到所述容器内，搅拌均匀即可。
9.一种如权利要求1至7任意一项所述的新型不锈钢轧制油的使用方法，其特征在于，在轧制过程中，将所述新型不锈钢轧制油分散在去离子水中，形成乳化液体系，以乳化液的形式进行轧制，所述乳化液体系中新型不锈钢轧制油的质量浓度为3％～4％。
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