CN1126809C - 一种冷轧不锈钢薄板轧制油组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于不锈钢薄板冷轧的低粘度轧制油组合物。该组合物可用于轧制速度较高的多辊可逆式轧机(如森吉米尔20辊轧机)，在轧机的轧制油循环系统中，该组合物具有优异的抗磨性能、抗氧化性能、防锈性能及冷却性能，并且能够保证钢板退火后具有良好的表面光洁度。该组合物主要包括(a)至少一种润滑油基础油；(b)至少一种油性剂；(c)至少一种抗氧剂。将上述各组分按一定的比例在一定的温度下混合均匀，可制备出相当于Mobil Generx 26和EssoSomentor N60规格的冷轧不锈钢薄板轧制油。
Description
本发明涉及一种冷轧不锈钢薄板轧制油组合物，尤其是一种用于高速轧板机的轧制油组合物。本发明属于润滑油领域中的金属加工用油。
不锈钢的特点是硬度高，属难加工合金，在轧制过程中会急剧硬化，需不断地进行退火。因此，不锈钢薄板的轧制一般都采用单机架可逆式轧机而很少使用连轧机。欧美各国大多采用单机架多辊可逆式轧机，多辊轧机的特点是辊系刚度大，采用小直径工作辊。在多辊轧机中使用最多的是森吉米尔20辊轧机，这种轧机能有效地提高轧制力及轧制速度，我国目前也引进了这种轧机。不锈钢在轧制过程中粘辊的倾向很大，因此必须采用有效的润滑剂—轧制油来减少摩擦及隔离辊板。多辊轧机的辊系是安装在闭口机架内，喷到轧辊上的轧制油既是工艺润滑剂，又是冷却剂，也是支撑辊轴承的润滑剂。为保证轧制油具有很好的冷却能力，同时也是为不锈钢薄板的表面光亮，多辊轧机多采用低粘度轧制油。如代表性的轧制油，主要是40℃运动粘度为12-22mm2/s的石油系基础油，加入大量的油性添加剂(最多到10％)或极压剂(最多到6％)。但随着轧制速度的进一步提高(如森吉米尔轧机，现在的设计轧制速度可达600m/min)，要求使用粘度更低的轧制油。现在要求使用含2-3％的油性添加剂或1-2％的磷酸酯，40℃运动粘度为3-10mm2/s(欧美国家已有4mm2/s左右)的低粘度轧制油。虽然轧制油的粘度越低越好，但必需保证要有足够高的闪点(如果闪点低在轧制过程中容易起火)，目前已趋向于使用40℃运动粘度为7-12mm2/s的轧制油。另外，轧制油还要保证色浅、无臭，在使用过程中不发烟，为此颜色深、气味重的添加剂不宜采用。为符合健康、安全及环保的需要，轧制油基础油中的芳烃含量将受到严格限制，同时对传统的含硫、含氯及含磷抗磨剂的使用也将受到限制。
目前冷轧不锈钢薄板轧制油主要有美国的Mobil Generx 26和EssoSomentor N60等规格产品，有关指标见表1。
表1.产品有关规格指标
| 项目 | 指标 | 方法 |
| 40℃运动粘度，mm2/s | 7-12 | GB/T265 |
| 闪点(开口)，℃ | 不低于154 | GB/T3536 |
| 54℃抗乳化性，min(40-37-3，ml) | 不大于8 | GB/T7305 |
| 防锈试验(蒸馏水) | 无锈 | GB/T11143 |
| 氧弹试验，min | 不小于180 | SH/T0193 |
| 四球试验PB值，N | 不小于392.0 | GB/T3142 |
国内外薄钢板轧制油的研究也十分活跃，但有关不锈钢轧制油的研究及专利报导较少。从1989年到现在查到过4篇专利和2篇文章，但国内还未见到专利的报导。4篇专利均为日本专利，其中3篇为非水溶性的。
JP 04,117,495介绍的轧制油，以合成油(油酸季戊四醇酯等)为基础油，40℃粘度＞80cst，加入0.2-5％(m)的添加剂，主要为酸性磷酸酯胺盐，该剂的制备方法是用磷酸与丁醇反应，再用4-辛基二苯胺中和。JP 04,161,495介绍了一种甘油酯油性剂，添加量为3-100％(m)，其分子结构式如图a所示。JP 01,182,396介绍的轧制油，是在矿物油中加入一种分子结构式如图b所示的添加剂，加入量为2-30％(m)。本发明均未采用这些添加剂。式中R1、R2和R3为C5-11的直链或支链烷基。图a
式中R为三(2-乙基己基)、三苯基或三丁基图b
本发明的目的就是要制备一种具有良好的冷却性能及优异的润滑性能，而且能够保证轧板良好的表面光洁度，适用于速度较高的多辊轧机(森吉米尔轧机)的低粘度(7-12mm2/s)冷轧不锈钢薄板轧制油组合物。
为了实现上述目的，本发明采用加氢精制的矿物油，或深度精制的轻质矿物油，或聚α烯烃合成油，性能满足表2所列各项要求。为保证产品的润滑性能及氧化安定性能，在选定了基础油的条件下，对添加剂进行了精选。考虑到油品的润滑性能应选择合适的抗磨剂或油性剂，而且活性低，不易在金属表面形成化学反应膜，从而能保证轧板的退火清净性和表面光洁度。由于轧制油在现场长期循环使用，需要具备良好的氧化安定性能，依靠加入抗氧添加剂来解决。此外，选择添加剂时还要考虑到油品色浅、无臭、低酸值和低灰份的要求，即颜色太深，酸值太高，灰份较大以及有恶臭味的剂都不宜选用。
表2.基础油应符合的技术性能要求
| 项目 | 指标 | 方法 |
| 40℃运动粘度，mm2/s | 7-12 | GB/T265 |
| 闪点(开口)，℃ | 不低于155 | GB/T3536 |
| 倾点，℃ | 不高于-12 | GB/T3535 |
| 机械杂质，m％ | 无 | GB/T511 |
| 水分，m％ | 无 | GB/T260 |
| 铜片腐蚀(100℃)，级 | 不大于1 | GB/T5096 |
| 酸值，mgKOH/g | 不大于0.02 | GB/T264 |
| 水溶性酸碱 | 无 | GB/T259 |
| 色度，号 | 不大于0.5 | GB/T6540 |
| 灰分，m％ | 无 | GB/T508 |
| 54℃抗乳化性，min(43-37-0，ml) | 不大于5.0 | GB/T7305 |
本发明的冷轧不锈钢薄板轧制油含有(a)至少一种润滑油基础油；(b)至少一种油性剂；(c)至少一种抗氧剂。其中所说的(a)是深度精制轻质矿物油，或加氢精制矿物油，或聚α烯烃合成油，或者是它们以一定比例的混合物，均为兰州炼化公司生产，加入量为98.0-99.4％(m)；(b)是油酸环氧酯，沈阳爱华特种油品公司生产，加入量为0.3-0.8％(m)；油酸乙二醇酯，兰州三叶公司生产，加入量为0.3-0.8％(m)；油酸丁酯，可从上海塑料助剂厂获得，加入量为0.3-0.8％(m)；硬脂酸丁酯，可从上海东方化工厂获得，加入量为0.3-0.8％(m)；(c)是2、6-二叔丁基对甲酚(T501)，加入量为0.2-1.0％(m)；为兰州三叶公司产品；苯三唑十八胺盐(T551)，加入量为0.02-0.05％(m)，可从兰州炼化公司添加剂厂获得。
制备方法：与普通润滑油的制备方法相同，无特殊要求。在满足要求的(a)中依次加入组分(b)和(c)，于70-80℃的温度下搅拌6h以上，直至各组分全部溶解均匀。
为了筛选油性剂及评定油品的润滑性能，本发明采用了四球机卡咬负荷PB值的测定方法，标准为GB/T3142。为了选择抗氧剂及评定油品的抗氧化性能，本发明采用了旋转氧弹试验方法，标准为SH/T0193。此外，油品抗乳化性能的评定采用GB/T7305方法，防锈性能的评定采用GB/T11143(蒸馏水)方法。
以下的实例不限制本发明的范围，任何不超出本发明构思和范围的改动都在本发明的范围之内。实例1：
在合适的基础油中加入0.6％(m)的油酸环氧酯，0.3％(m)的2、6-二叔丁基对甲酚(T501)，0.03％(m)的苯三唑十八胺盐(T551)，于70-80℃的温度下调和均匀，有关分析结果见表3。实例2：
在合适的基础油中加入0.3％(m)的油酸环氧酯，0.3％(m)的油酸丁酯，0.3％(m)的2、6-二叔丁基对甲酚(T501)，0.03％(m)的苯三唑十八胺盐(T551)，于70-80℃的温度下调和均匀，有关分析评定结果见表4。实例3：
在合适的基础油中加入0.3％(m)的油酸环氧酯，0.3％(m)的硬脂酸丁酯，0.3％(m)的2、6-二叔丁基对甲酚(T501)，0.03％(m)的苯三唑十八胺盐(T551)，于70-80℃的温度下调和均匀，评定结果见表5。
表3.实例1产品的分析评定结果
| 项目 | 实测结果 | 方法 |
| 40℃运动粘度，mm2/s | 9.406 | GB/T265 |
| 闪点(开口)，℃ | 162 | GB/T3536 |
| 54℃抗乳化性，min(40-37-3，ml) | 4.5 | GB/T7305 |
| 防锈试验(蒸馏水) | 无锈 | GB/T11143 |
| 氧弹试验，min | 270 | SH/T0193 |
| 四球试验PB值，N | 441.0 | GB/T3142 |
表4.实例2产品的分析评定结果
实例4：
| 项目 | 实测结果 | 方法 |
| 40℃运动粘度，mm2/s | 10.53 | GB/T265 |
| 闪点(开口)，℃ | 166 | GB/T3536 |
| 54℃抗乳化性，min(40-37-3，ml) | 3.1 | GB/T7305 |
| 防锈试验(蒸馏水) | 无锈 | GB/T11143 |
| 氧弹试验，min | 252 | SH/T0193 |
| 四球试验PB值，N | 441.0 | GB/T3142 |
在合适的基础油中加入0.5％(m)的油酸乙二醇酯，0.3％(m)的2、6-二叔丁基对甲酚(T501)，0.03％(m)的苯三唑十八胺盐(T551)，于70-80℃的温度下调和均匀，分析评定结果见表6。实例5
在合适的基础油中加入0.6％(m)的油酸环氧酯，0.8％(m)的2、6-二叔丁基对甲酚(T501)，于70-80℃的温度下调和均匀，分析评定结果见表7。
表5.实例3产品的分析评定结果
| 项目 | 实测结果 | 方法 |
| 40℃运动粘度，mm2/s | 10.42 | GB/T265 |
| 闪点(开口)，℃ | 166 | GB/T3536 |
| 54℃抗乳化性，min(40-37-3，ml) | 6.3 | GB/T7305 |
| 防锈试验(蒸馏水) | 无锈 | GB/T11143 |
| 氧弹试验，min | 243 | SH/T0193 |
| 四球试验PB值，N | 441.0 | GB/T3142 |
表6.实例4产品的分析评定结果
| 项目 | 实测结果 | 方法 |
| 40℃运动粘度，mm2/s | 11.45 | GB/T265 |
| 闪点(开口)，℃ | 168 | GB/T3536 |
| 54℃抗乳化性，min(40-37-3，ml) | 5.5 | GB/T7305 |
| 防锈试验(蒸馏水) | 无锈 | GB/T11143 |
| 氧弹试验，min | 276 | SH/T0193 |
| 四球试验PB值，N | 411.0 | GB/T3142 |
表7.实例5产品的分析评定结果
| 项目 | 实测结果 | 方法 |
| 40℃运动粘度，mm2/s | 8.315 | GB/T265 |
| 闪点(开口)，℃ | 160 | GB/T3536 |
| 54℃抗乳化性，min(40-37-3，ml) | 6.5 | GB/T7305 |
| 防锈试验(蒸馏水) | 无锈 | GB/T11143 |
| 氧弹试验，min | 171 | SH/T0193 |
| 四球试验PB值，N | 411.0 | GB/T3142 |
从表3-表7的分析评定结果可以看出，该冷轧不锈钢薄板轧制油组合物符合表1所列的指标要求，其特征可以满足MobilGenerx 26或Esso Somentor N60的规格要求。
Claims (1)
1.一种冷轧不锈钢薄板的轧制油组合物，其特征在于：含有(a)润滑油基础油；(b)润滑油油性剂；(c)润滑油抗氧剂；组分(a)是深度精制矿物油，或加氢精制矿物油，或聚α烯烃合成油，或者是它们的混合物，其性能应满足：40℃运动粘度为7-12mm2/s，开口闪点在155℃以上，其加入量占组合物的质量百分比为98.0-99.4％；组分(b)是油酸环氧酯，或油酸乙二醇酯，或油酸丁酯，或硬脂酸丁酯，或者是它们的混合物，其加入量占组合物的质量百分比为0.3-0.8％；组分(c)是2、6-二叔丁基对甲酚，加入量占组合物的质量百分比为0.2-1.0％；或者是苯三唑十八胺盐，加入量占组合物的质量百分比为0.02-0.05％。
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