CN112877111B - 一种不锈钢轧制冷却液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于不锈钢轧制技术领域，更具体的涉及一种不锈钢轧制冷却液及其制备方法。一种不锈钢轧制冷却液，制备原料包括：矿物基础油、酯类化合物、助剂。经本发明制备的不锈钢轧制冷却液可以保证轧件表面的质量，具有较好的耐蚀性能，不会对轧件产生影响；本发明的配方以符合环保要求，对生产者和环境均无危害性；本发明的不锈钢轧制冷却液在轧制过程中可以发挥抗磨减摩作用，提升冷却液膜稳定性。

Description

一种不锈钢轧制冷却液及其制备方法

技术领域

本发明属于不锈钢轧制技术领域，更具体的涉及一种不锈钢轧制冷却液及其制备方法。

背景技术

现代工艺中冷轧加工通常采用纵轧的方式，冷轧生产的工序一般包括原料转杯、酸洗、轧制、脱脂、退火、精整等，在整个加工工序中轧制流程最为关键，为了提高加工质量通常生产企业会选择性能优异的冷却液。

随着技术的进步，对于轧制过程中冷却液的研究也越来越多。专利申请号为201610986121.7的中国专利公开了一种通用性有色金属及不锈钢冷轧油符合添加剂及其制备方法，公开专利中以十二醇、硬脂酸丁酯、季戊四醇油酸酯和月桂酸作为油性剂，2，6-二叔丁基对甲酚作为抗氧剂，苯并三氮唑和噻二唑衍生物作为金属减活剂，二烷基二硫代磷酸酯作为抗磨剂，加氢基础油作为溶剂油，突出了制备的冷轧油具有油膜强度高、抗磨性能好、抗氧化性能强等特点。但是在公开专利中采用了苯并三氮唑等化学物质，制备过程中可能对实验者存在一定的危害，并且实验中采用二烷基二硫代磷酸酯作为抗磨剂，可能导致制备的油膜在反复摩擦过程中出现起皮、脱落的情况，影响轧件质量。

面对现阶段存在的问题，制备一种保证轧件表面的质量、符合环保要求、对生产者和环境均无危害性、具有抗磨、稳定性高的轧制过程用产品成为一项重要任务。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种不锈钢轧制冷却液，制备原料包括：矿物基础油、酯类化合物、助剂。

作为一种优选的技术方案，所述的矿物基础油的40℃运动粘度为6-12mm²/s。

作为一种优选的技术方案，所述的酯类化合物选自油酸乙酯、己二酸二异壬酯、三羟甲基丙烷油酸酯、三羟甲基丙烷椰油酸酯、新戊二醇双油酸酯中的一种或多种复配。

作为一种优选的技术方案，所述的助剂选自磷化物、氯化物、硼酸盐类化合物、磺酸盐、抗氧剂、防锈剂、破乳剂、消泡剂、油雾抑制剂中的一种或多种复配。

作为一种优选的技术方案，所述的磷化物选自磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、亚磷酸二正丁酯中的至少一种。

作为一种优选的技术方案，所述的硼酸盐类化合物选自偏硼酸钠、偏硼酸钾、三硼酸钾中的至少一种。

作为一种优选的技术方案，所述的磺酸盐选自石油磺酸钙、石油磺酸钡、石油磺酸钠、二壬基萘磺酸钙中的至少一种。

作为一种优选的技术方案，所述的磷化物、硼酸盐类化合物、二壬基萘磺酸钙、石油磺酸钠的重量比为1：2-3：0.5-1.2：0.05-0.1。

作为一种优选的技术方案，制备原料按重量百分比计，包括：矿物基础油65-85％、酯类化合物5-15％、助剂补充余量至100％。

本发明的第二方面，提供了一种不锈钢轧制冷却液的制备方法，包括以下步骤：

S01：向反应釜中加入矿物基础油和酯类化合物，搅拌混合，升温至60-65℃，保持搅拌；

S02：向S01步骤中加入助剂，搅拌，反应，即得。

有益效果：经本发明制备的不锈钢轧制冷却液具有以下优点：

1.经本发明制备的不锈钢轧制冷却液可以保证轧件表面的质量，具有较好的耐蚀性能，不会对轧件产生影响；

2.本发明的配方符合环保要求，对生产者和环境均无危害性；

3.本发明的不锈钢轧制冷却液在轧制过程中可以发挥抗磨减摩作用，提升冷却液膜稳定性；

4.本发明制备的不锈钢轧制冷却液能够满足对材质表观苛刻要求的各种不锈钢轧机冷却用油，尤其满足最苛刻的二十辊轧机使用。

具体实施方式

参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。

说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。

此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。

为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种不锈钢轧制冷却液，制备原料包括：矿物基础油、酯类化合物、助剂。

在一些优选的实施方式中，所述的矿物基础油的40℃运动粘度为6-12mm²/s。

在一些优选的实施方式中，所述的矿物基础油的40℃运动粘度为8-12mm²/s。

在一些优选的实施方式中，所述的酯类化合物选自油酸乙酯、己二酸二异壬酯、三羟甲基丙烷油酸酯、三羟甲基丙烷椰油酸酯、新戊二醇双油酸酯中的一种或多种复配。

在一些优选的实施方式中，所述的酯类化合物选自己二酸二异壬酯和/或三羟甲基丙烷油酸酯。

在一些优选的实施方式中，所述的二酸二异壬酯和三羟甲基丙烷油酸酯的重量比为1：1.5-2。

在一些优选的实施方式中，所述的助剂选自磷化物、氯化物、硼酸盐类化合物、磺酸盐、抗氧剂、防锈剂、破乳剂、消泡剂、油雾抑制剂中的一种或多种复配。

在一些优选的实施方式中，所述的助剂选自磷化物、硼酸盐类化合物、磺酸盐、抗氧剂、消泡剂。

在一些优选的实施方式中，所述的磷化物选自磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、亚磷酸二正丁酯中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，所述的磷化物选自亚磷酸二正丁酯。

在一些优选的实施方式中，所述的硼酸盐类化合物选自偏硼酸钠、偏硼酸钾、三硼酸钾中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，所述的硼酸盐类化合物选自偏硼酸钾。

在一些优选的实施方式中，所述的磺酸盐选自石油磺酸钙、石油磺酸钡、石油磺酸钠、二壬基萘磺酸钙中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，所述的磺酸盐选自石油磺酸钙和石油磺酸钠。

在一些优选的实施方式中，所述的石油磺酸钙羟值为140-300mgKOH/g。

石油磺酸钙，购于上海高桥石化公司。

磺酸盐在不锈钢轧制冷却液制备中发挥着重要作用，其不仅可以起到润湿金属表面，形成完整、均匀的涂层，还可以通过与本体系中矿物质基础油、酯类化合物、其他助剂之间的相互作用，进一步提高对金属的亲和力，排出金属表面的水分，不仅提升在金属表面的附着力，还可以保证在金属表面承受负荷时，缓解金属之间的摩擦性能，避免金属表面的擦伤。另外本申请中选择特定的磺酸盐，并且证明了不同羟值的磺酸盐对冷却液的稳定性和耐蚀性的影响。

在一些优选的实施方式中，所述的磷化物、硼酸盐类化合物、石油磺酸钙、石油磺酸钠的重量比为1：2-3：0.5-1.2：0.05-0.1。

在实验过程中申请人经过大量创造性实验证明得到，选择以磷化物、硼酸盐类化合物、石油磺酸钙、石油磺酸钠的重量比为1：2-3：0.5-1.2：0.05-0.1的配方，通过体系中石油磺酸钙和石油磺酸钠之间的协同作用，不仅可以促进体系中反应物的溶解稳定性，还可以进一步在轧件表面和外部环境之间形成一道屏障膜，提升冷却液的退火清净性和冷却液膜的稳定性；另外，在本申请的方案中采用的磷化物、硼酸盐类化合物、石油磺酸钠之间的协同作用，还可以避免形成单一活泼元素的极压膜，从而可以承受轧制过程中的耐磨性，提升轧件的抗磨减摩性能。

申请人在实验过程中发现，选择的反应物之前比例不在此范围内，出现轧件表面液膜不耐磨，或者形成的液膜不稳定，耐腐蚀性能较差。

申请人在实验过程中发现，本申请制备的不锈钢轧制冷却液尤其适用于200系、300系、400系、索氏体、T4003、电工钢钢种。

在一些优选的实施方式中，制备原料按重量百分比计，包括：矿物基础油65-85％、酯类化合物5-15％、助剂补充余量至100％。

在不锈钢轧制冷却液使用过程中会被喷淋或者浸润至轧辊上，此时冷却液会迅速吸收轧件材料的变形热和摩擦副接触面的摩擦热，起到冷却作用。

本申请制备的冷却液需要满足以下技术条件：

1.轧制时要有充分的润滑性，钢带表面不能出现热划痕、轴承印、色差；

2.在轧制完成后，钢带表面温度不能高于80℃；

3.轧制后的钢带表面残留物不能超过200mg/m2，从而影响表面反射率；

4.钢带退火后表面残留物不能超过5mg/m2，造成反射率低，清净性差；

5.钢带贮存期内不能出现严重油烧及腐蚀。

本申请制备的冷却液需要满足轧制材料及工艺要求如下：

1、满足轧制(0.2mm～6mm)×1300mm，轧制速度800m/min的轧制工艺；

2、满足轧制200系、300系列、400系列不锈钢各品种的要求；

3、能够提高板形控制能力，降低对来料板形的依赖性；

4、能够最大限度地降低能耗、辊耗及其它消耗；

5、容易过滤，不堵塞反冲洗过滤器，能够和目前轧制油过滤器完全匹配；

6、容易脱脂，清洗后板面洁净。

经本申请制备的轧制冷却液具有如下应用性能：

1、极压抗磨性能：保证轧制板型及轧后板面的光洁度及清洁度；

2、防腐防锈性能：保证轧机牌坊及钢带储存内的不被腐蚀；

3、油污抑制性能：保证良好的工作坏境及消耗：

4、泡沫抑制性能：防止出现泡沫飞溅或溢出，保证冷却性能；

5、退火清净性能：良好的挥发性能，保证退火后板面光亮；

6、抗氧化性能：防止聚合物产生、延长轧制油使用寿命；

7、抑制着火性能：闪点高，不易着火；

8、易清洗性：硬卷清洗后板面干净，退火后不会有影响板面质量的缺陷存在，退火后表面残留物不能超过5mg/m²，不会造成板面反射率低、清洁性差、产生油斑；对液压油、齿轮油等杂油兼容，不会因为杂油泄漏而产生污痕等缺陷；

9、2B板面反射率≥70％，光泽度≥300GU。

10、抑制着火性能：不易着火；

11、环境保护：轧制油不含有毒、有害、有刺激性气味的物质，不含致癌物质，便于环保处理；对人体、带钢和设备没有损害；

本发明的第二方面，提供了一种不锈钢轧制冷却液的制备方法，包括以下步骤：

S01：向反应釜中加入矿物基础油和酯类化合物，搅拌混合，升温至60-65℃，保持搅拌；

S02：向S01步骤中加入助剂，搅拌，反应，即得。

实施例

以下通过实施例对本发明技术方案进行详细的说明，但是本发明的保护范围不局限于所述的所有实施例。如无特殊说明，本发明的原料均为市售。

实施例1

一种不锈钢轧制冷却液，制备原料按重量百分比计，包括：矿物基础油75％、酯类化合物12％、助剂补充余量至100％。

矿物基础油，40℃运动粘度为9.28mm²/s，购于东莞市北山润滑油有限公司。

所述的酯类化合物选自二酸二异壬酯和三羟甲基丙烷油酸酯，其重量比为1：1.8。

所述的助剂选自磷化物、硼酸盐类化合物、磺酸盐、抗氧剂、消泡剂。

所所述的磷化物选自亚磷酸二正丁酯；

所述的硼酸盐类化合物选自偏硼酸钾；

所述的磺酸盐选自石油磺酸钙和石油磺酸钠，石油磺酸钙羟值为140mgKOH/g，购于上海高桥石化公司；

所述的抗氧剂选自二异丁基二苯胺，重量百分比为0.05％；

所述的消泡剂型号XLD-650A，重量百分比为0.1％，购于济南兴隆达化工有限公司。

亚磷酸二正丁酯、偏硼酸钾、石油磺酸钙、石油磺酸钠的重量比为1：2.5：0.7：0.1。

一种不锈钢轧制冷却液的制备方法，包括以下步骤：

S01：向反应釜中加入矿物基础油和酯类化合物，搅拌混合，升温至62℃，保持搅拌；

S02：向S01步骤中加入助剂，搅拌，反应，即得。

实施例2

一种不锈钢轧制冷却液，制备原料按重量百分比计，包括：矿物基础油65％、酯类化合物5％、助剂补充余量至100％。

矿物基础油，40℃运动粘度为9.28mm²/s，购于东莞市北山润滑油有限公司。

所述的酯类化合物选自二酸二异壬酯和三羟甲基丙烷油酸酯，其重量比为1：1.8。

所述的助剂选自磷化物、硼酸盐类化合物、磺酸盐、抗氧剂、消泡剂。

所所述的磷化物选自亚磷酸二正丁酯；

所述的硼酸盐类化合物选自偏硼酸钾；

所述的磺酸盐选自石油磺酸钙和石油磺酸钠，石油磺酸钙羟值为140mgKOH/g，购于上海高桥石化公司；

所述的抗氧剂选自二异丁基二苯胺，重量百分比为0.05％；

所述的消泡剂型号XLD-650A，重量百分比为0.1％，购于济南兴隆达化工有限公司。

亚磷酸二正丁酯、偏硼酸钾、石油磺酸钙、石油磺酸钠的重量比为1：2.5：0.7：0.1。

一种不锈钢轧制冷却液的制备方法参照实施例1。

实施例3

一种不锈钢轧制冷却液，制备原料按重量百分比计，包括：矿物基础油85％、酯类化合物15％、助剂补充余量至100％。

矿物基础油，40℃运动粘度为9.28mm²/s，购于东莞市北山润滑油有限公司。

所述的酯类化合物选自二酸二异壬酯和三羟甲基丙烷油酸酯，其重量比为1：1.8。

所述的助剂选自磷化物、硼酸盐类化合物、磺酸盐、抗氧剂、消泡剂。

所所述的磷化物选自亚磷酸二正丁酯；

所述的硼酸盐类化合物选自偏硼酸钾；

所述的磺酸盐选自石油磺酸钙和石油磺酸钠，石油磺酸钙羟值为140mgKOH/g，购于上海高桥石化公司；

所述的抗氧剂选自二异丁基二苯胺，重量百分比为0.05％；

所述的消泡剂型号XLD-650A，重量百分比为0.1％，购于济南兴隆达化工有限公司。

亚磷酸二正丁酯、偏硼酸钾、石油磺酸钙、石油磺酸钠的重量比为1：2.5：0.7：0.1。

一种不锈钢轧制冷却液的制备方法参照实施例1。

实施例4

一种不锈钢轧制冷却液，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是矿物基础油40℃运动粘度为29.5mm²/s，购于韩国双龙公司。

实施例5

一种不锈钢轧制冷却液，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是酸二异壬酯和三羟甲基丙烷油酸酯的重量比为1：1。

实施例6

一种不锈钢轧制冷却液，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是亚磷酸二正丁酯、偏硼酸钾、石油磺酸钙、石油磺酸钠的重量比为1：1：0.7：0.1。

实施例7

一种不锈钢轧制冷却液，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是亚磷酸二正丁酯、偏硼酸钾、石油磺酸钙、石油磺酸钠的重量比为1：2.5：2.5：0.1。

实施例8

一种不锈钢轧制冷却液，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是不含石油磺酸钙。

实施例9

一种不锈钢轧制冷却液，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是石油磺酸钙的羟值为24mgKOH/g，购于上海高桥石化公司。

实施例10

一种不锈钢轧制冷却液，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是无石油磺酸钠。

性能测试：

将实施例1-10制备的不锈钢轧制冷却液用于不锈钢轧制，并对此过程的液膜稳定性、摩擦系数、退火等级、腐蚀性能测试。

1.液膜稳定性测试：观察轧制过程中液膜的变化情况，并将表面变化统计于下表。

2.摩擦系数测试：测试机器选择MRH-3G屏显式高速环块摩擦磨损试验机，并将测试后的摩擦系数统计于下表。

3.退火等级测试：测试方法参照EXXON退火盒法，Ⅰ级指测试后金属表面无污染；Ⅱ级指测试后金属表面出现污染，Ⅲ级指测试后金属表面出现严重污染，并将测试结果统计于下表。

4.腐蚀性能测试：测试方法参照GB/T5096，1级为轻微变色；2级为中度变色；3级为深度变色；4级为腐蚀；其中一个级别处于分级边界的以等级+A和等级+B表示，比如1A指基本看不出变色，1B指明显看出变色，但是不到中度变色的情况，并将测试效果统计于下表。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种不锈钢轧制冷却液，其特征在于，制备原料包括：矿物基础油、酯类化合物、磷化物、氯化物、硼酸盐类化合物、磺酸盐、抗氧剂、防锈剂、破乳剂、消泡剂、油雾抑制剂；

所述的酯类化合物为己二酸二异壬酯和三羟甲基丙烷油酸酯，两者的重量比为1：1.5-2；

所述的矿物基础油的40℃运动粘度为6-12 mm²/s；

所述磺酸盐为石油磺酸钙和石油磺酸钠，石油磺酸钙羟值为140-300mgKOH/g。

2.根据权利要求1所述的不锈钢轧制冷却液，其特征在于，所述的磷化物选自磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、亚磷酸二正丁酯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的不锈钢轧制冷却液，其特征在于，所述的硼酸盐化类合物选自偏硼酸钠、偏硼酸钾、三硼酸钾中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的不锈钢轧制冷却液，其特征在于，所述的磷化物、硼酸盐类化合物、石油磺酸钙、石油磺酸钠的重量比为1：2-3：0.5-1.2：0.05-0.1。

5.根据权利要求1所述的不锈钢轧制冷却液，其特征在于，制备原料按重量百分比计，包括：矿物基础油65-85%、酯类化合物5-15%、助剂补充余量至100%。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的不锈钢轧制冷却液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01：向反应釜中加入矿物基础油和酯类化合物，搅拌混合，升温至60-65℃，保持搅拌；

S02：向S01步骤中加入助剂，搅拌，反应，即得。