CN114480007A - 一种湿平整液及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种湿平整液及其制备方法和用途。湿平整液包括以下重量份的组分：抗硬水剂0.1‑3份，复合防锈剂8‑20份、润滑剂1‑5份、表面活性剂1‑5份、防腐剂0.1‑3份和软化水65‑85份。本发明采用硼酸酯和硼酸盐作为复合防锈剂，具有较好的清洗和防锈性能，经过平整工艺后的钢板不存在板面锈蚀和产生色斑问题，钢板质量好，且具有适当的润滑性能，不存在亚硝酸盐带来的健康等问题。
Description
技术领域
本发明属于冷轧钢板的湿平整技术领域，具体涉及一种湿平整液及其制备方法和用途。
背景技术
冷轧钢板的生产过程一般包括酸洗、轧制、退火、平整和精整五个工序。其中平整是带钢经再结晶退火后以0.3％～3.0％的压下率所进行的冷精轧过程。该工序在很大程度上决定了成品带钢的表面状态、板形、力学性能和工艺性能。平整又分为干平整和湿平整，与干平整相比湿平整主要有以下优点：①可确保平整延伸率的实现；②可改善带钢表面的清洁状况，保持平整机及精整机组各辊面的清洁，避免因杂质压入、杂质粘着而产生辊痕等缺陷，既方便辊型调整，又防止冷轧钢板表面发生划伤而影响冷轧钢板表面质量；③平整后的带钢具有防锈效果，钢卷在仓库中短期储存不生锈；④减少了带钢与轧辊的磨损，因而可减少轧辊消耗，提高轧辊寿命，在相同的平整条件下可降低轧制力30％～40％。
目前市场上的湿平整液产品依其采用的防锈剂类型可分为2类：含亚硝酸钠等亚硝酸盐防锈剂的湿平整液产品，虽然亚硝酸盐类化合物对人体具有一定的危害作用，但由于其成本低，防锈性好，仍被国产湿平整液广泛采用。以有机防锈剂为主，不含亚硝酸盐防锈剂的湿平整液产品。这类环保性好的湿平整液产品市场多被进口品牌垄断，价格较高。此外，几乎所有的湿平整液产品均不具备抗硬水性能，导致工作液浑浊、不透明、从而影响表面观察，以及防锈蚀能力下降、钢板表面质量变差等诸多问题。因此，如何开发一种不含亚硝酸盐、且具有良好抗硬水性、防锈性、清洗性的高性价比湿平整液，既具有较好的环保意义，又可满足钢铁企业现阶段的降本需求，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
为改善上述技术问题，本发明提供一种湿平整液组合物，所述组合物包括以下重量份的组分：抗硬水剂0.1-3份、复合防锈剂8-20份、润滑剂1-5份、表面活性剂1-5份、防腐剂0.1-3份和软化水65-85份。
根据本发明的实施方案，所述抗硬水剂选自乙二胺四乙酸二钠和乙二胺四乙酸四钠中的一种或两种。
根据本发明的实施方案，所述抗硬水剂的含量为0.2-2.5份，示例性为0.1份、0.2份、0.5份、0.8份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份。
根据本发明的实施方案，所述复合防锈剂包括硼酸酯和硼酸盐。
根据本发明的实施方案，所述硼酸酯与硼酸盐的重量份数比为1:(0.5-2)，例如1:(0.7-1.5)，优选1:1。
根据本发明的实施方案，所述硼酸酯可以选自思敏RP9390、思敏RP9690中的至少一种。
根据本发明的实施方案，所述硼酸盐可以选自硼酸单乙醇胺盐、硼酸三乙醇胺盐中的至少一种。
根据本发明的实施方案，所述复合防锈剂的含量为10-18份，示例性为8份、10份、12份、15份、16份、18份、20份。
根据本发明的实施方案，所述润滑剂选自聚乙二醇(PEG)和聚丙二醇(PPG)中的一种或两种。例如，所述聚乙二醇选自数均分子量为200-1000的聚乙二醇，示例性选自PEG-200、PEG-400和PEG-600中的至少一种。例如，所述聚丙二醇选自数均分子量为200-3000的聚乙二醇，示例性选自PPG-200、PPG-400、PPG-600、PPG-1000、PPG-1500和PPG-2000中的至少一种。
根据本发明的实施方案，所述润滑剂的含量为1.5-4份，示例性为1份、2份、3份、4份、5份。
根据本发明的实施方案，所述表面活性剂选自脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、丙二醇嵌段聚醚和吐温中的至少一种，优选为脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯或吐温。
根据本发明的实施方案，所述表面活性剂的含量为1.5-4份，示例性为1份、2份、3份、4份、5份。
根据本发明的实施方案，所述防腐剂选自金属防腐剂，例如选自苯并三氮唑和甲基苯三唑中的一种或两种。
根据本发明的实施方案，所述防腐剂的含量为0.2-2.5份，示例性为0.1份、0.2份、0.5份、0.8份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份。
根据本发明的实施方案，所述软化水又称软水，指硬度为0-60mg/l的水。其中，硬度＝含钙量mg/l*2.5+含镁量mg/l*4.1。
根据本发明的实施方案，所述软化水的含量为73-82份，示例性为70份、72.5份、75份、77份、77.9份、80份、81份、81.7份、83份、85份。
根据本发明的实施方案，所述组合物的pH为9-10，例如9.2-9.8，示例性为9.2、9.4、9.5、9.6、9.7、9.8。
根据本发明的实施方案，所述组合物中不含有亚硝酸盐。
根据本发明的实施方案，所述组合物中各组分的重量份数之和为100份。
本发明还提供上述湿平整液组合物的制备方法，包括如下步骤：将抗硬水剂、复合防锈剂、润滑剂、表面活性剂、防腐剂和软化水混合，得到湿平整液组合物。
优选地，将抗硬水剂、复合防锈剂、润滑剂、表面活性剂、防腐剂和软化水按照上述重量份配比混合均匀，得到湿平整液组合物。
根据本发明的实施方案，所述湿平整液组合物的制备方法包括如下步骤：将抗硬水剂加入软化水中，于30-40℃搅拌溶解，接着依次加入复合防锈剂、润滑剂搅拌溶解，最后加入表面活性剂和防腐剂，搅拌溶解后，得到所述湿平整液组合物；
所述抗硬水剂、软化水、复合防锈剂、润滑剂、表面活性剂和防腐剂具有如上文所述的含义和重量份配比。
本发明还提供上述湿平整液组合物在制备冷轧钢板中的应用，优选用于冷轧钢板制备过程中的平整工序。
本发明组合物中，各组分的选择和用量需严格限定，否则会影响湿平整液的性能和应用效果。若抗硬水剂和/或复合防锈剂用量过小或者不添加，容易造成平整工序后在工序碱储存时钢板出现锈蚀、黄斑等问题；而抗硬水剂和/或复合防锈剂的用量过大，则会由于其固有的多种极性官能团(如羧酸酯基、磷酸酯基等)对湿平整液产品的储存稳定性带来潜在的不利影响，且无其他有益效果；另外，抗硬水剂和复合防锈剂的用量过大，还会导致湿平整液产品成本上升，造成试剂的浪费。当润滑剂的用量过小，容易造成润滑性能不足、轧辊轧制力过大、轧辊磨损增加等等问题；而润滑剂用量过大，又易造成润滑剂的浪费，且水溶性润滑剂大多具有容易起泡等、过润滑时轧辊打滑等缺点，这对解决湿平整液产品的抗泡性能和过润滑问题带来很大的困难，且无其他有益效果。表面活性剂用量过小，容易造成产品体系储存稳定性不佳，出现低温储存时出现析出物，不能恢复原状、清洗性能不佳等潜在问题；而表面活性剂用量过大，造成表面活性剂的浪费，且表面活性剂本身就具有发泡性能，对体系的泡沫问题解决带来很大的困难，以及在平整过程中，轧辊较存在泡沫是引起的润滑性能不佳等后续问题，且无其他有益效果。软化水用量过小，容易造成产品储存稳定性不佳，性价比较差、防锈性能较差等问题；而软化水用量过大，造成产品的有效成分含量较低，不能起到此类产品应具有的冷却、润滑和防锈等功能，且无其他有益效果。
本发明的有益效果
本发明组合物中以硼酸酯和硼酸盐作为复合防锈剂，通过各组分之间的配合，以及严格控制各组分的配比，得到了一种不含亚硝酸盐、耐硬水、具有良好的清洗性(除油率高)和防锈性能的湿平整液组合物。
采用本发明湿平整液的平整工序处理的钢板不存在板面锈蚀和产生色斑问题，钢板质量好，且具有适当的润滑性能，不存在亚硝酸盐带来的健康及安全性等问题。
另外，本发明湿平整液具有高性价比，可以满足钢铁企业现阶段降本的需求，还具有环保性，值得推广应用。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
湿平整液组合物，包括如下重量份的组分：
抗硬水剂：乙二胺四乙酸四钠0.1份，复合防锈剂：硼酸酯RP9390 4份和硼酸单乙醇胺盐4份，润滑剂：PEG-200 5份，表面活性剂：脂肪酸聚氧乙烯醚5份，防腐剂：苯丙三氮唑0.2份和软化水81.7份。
湿平整液组合物的制备过程：在调和釜内加入软化水，接着加入乙二胺四乙酸四钠，在30℃搅拌至溶解，再加入复合防锈剂及PEG-200，搅拌至溶解，最后加入脂肪酸聚氧乙烯醚及苯丙三氮唑，搅拌至溶解，完成调和，得到湿平整液。
实施例2
湿平整液组合物，包括如下重量份的组分：
抗硬水剂：乙二胺四乙酸四钠0.8份，复合防锈剂：硼酸酯RP9690 10份和硼酸三乙醇胺盐10份，润滑剂：PPG-600 1份，表面活性剂：脂肪酸聚氧乙烯酯1份，防腐剂：甲基苯三唑0.1份，软化水77.1份。
湿平整液组合物的制备过程：在调和釜内加入软化水，接着加入乙二胺四乙酸四钠，在35℃搅拌至溶解，再加入复合防锈剂及PPG-600，搅拌至溶解，最后加入脂肪酸聚氧乙烯酯及甲基苯三唑，搅拌至溶解，完成调和，得到湿平整液。
实施例3
湿平整液组合物，包括如下重量份的组分：
抗硬水剂：乙二胺四乙酸二钠1.5份，复合防锈剂：硼酸酯RP9390 9份和硼酸三乙醇胺盐9份，润滑剂：PPG-200 5份，表面活性剂：脂肪酸聚氧乙烯醚4份，防腐剂：甲基苯三唑3份，软化水68.5份。
湿平整液组合物的制备过程：在调和釜内加入软化水，接着加入乙二胺四乙酸二钠，在40℃搅拌至溶解，再加入复合防锈剂及PPG-200，搅拌至溶解，最后加入脂肪酸聚氧乙烯醚及甲基苯三唑，搅拌至溶解，完成调和，得到湿平整液。
实施例4
湿平整液组合物，包括如下重量份的组分：
抗硬水剂：乙二胺四乙酸二钠3份，复合防锈剂：硼酸酯RP9690 6份和硼酸三乙醇胺盐6份，润滑剂：PPG-400 3份，表面活性剂：吐温80 3份，防腐剂：苯并三氮唑2份，软化水77份。
湿平整液组合物的制备过程：在调和釜内加入软化水，接着加入乙二胺四乙酸二钠，在30℃搅拌至溶解，再加入复合防锈剂及PPG-400，搅拌至溶解，最后加入吐温80及甲基苯三唑，搅拌至溶解，完成调和，得到湿平整液。
实施例5
湿平整液组合物，包括如下重量份的组分：
抗硬水剂：乙二胺四乙酸四钠2份，复合防锈剂：硼酸酯RP9390 5份和硼酸三乙醇胺盐5份，润滑剂：PPG-600 2份，表面活性剂：脂肪酸聚氧乙烯醚2份，防腐剂苯丙三氮唑1份，软化水83份。
湿平整液组合物的制备过程：在调和釜内加入软化水，接着加入乙二胺四乙酸四钠，在30℃搅拌至溶解，再加入复合防锈剂及PPG-600，搅拌至溶解，最后加入脂肪酸聚氧乙烯醚及苯丙三氮唑，搅拌至溶解，完成调和，得到湿平整液。
实施例6
湿平整液组合物，包括如下重量份的组分：
抗硬水剂：乙二胺四乙酸四钠2份，复合防锈剂：硼酸酯RP9690 9份和硼酸三乙醇胺盐9份，润滑剂：PPG-400 4份，表面活性剂：脂肪酸聚氧乙烯醚4份，防腐剂：苯丙三氮唑2份，软化水70份。
湿平整液组合物的制备过程：在调和釜内加入软化水，接着加入乙二胺四乙酸四钠，在30℃搅拌至溶解，再加入复合防锈剂及PPG-400，搅拌至溶解，最后加入脂肪酸聚氧乙烯醚及苯丙三氮唑，搅拌至溶解，完成调和，得到湿平整液。
实施例7
湿平整液组合物，包括如下重量份的组分：
抗硬水剂：乙二胺四乙酸四钠2.5份，复合防锈剂：硼酸酯RP9690 8份和硼酸三乙醇胺盐8份，润滑剂：PEG-400 5份，表面活性剂：脂肪酸聚氧乙烯醚3份，防腐剂：苯丙三氮唑1份，软化水72.5份。
湿平整液组合物的制备过程：在调和釜内加入软化水，接着加入乙二胺四乙酸四钠，在30℃搅拌至溶解，再加入复合防锈剂及PPG-400，搅拌至溶解，最后加入脂肪酸聚氧乙烯醚及苯丙三氮唑，搅拌至溶解，完成调和，得到湿平整液。
对比例1
湿平整液组合物，参照实施例的制备过程，其包括如下重量份的组分：
防锈剂：亚硝酸钠10份，润滑剂：PPG-600 2份，表面活性剂：脂肪酸聚氧乙烯酯5份，防腐剂：苯丙三氮唑0.5份，软化水82.5份。
对比例2
湿平整液组合物，参照实施例的制备过程，其包括如下重量份的组分：
防锈剂：亚硝酸钠20份，润滑剂：PPG-400 5份，表面活性剂：脂肪酸聚氧乙烯酯2份，防腐剂：甲基苯三唑1份，软化水73份。
对比例3
湿平整液组合物，参照实施例的制备过程，其包括如下重量份的组分：
防锈剂：亚硝酸钠15份，润滑剂：PPG-400 8份，表面活性剂：吐温80 3份，防腐剂：苯三唑0.2份，软化水73.8份。
对比例4
湿平整液组合物，参照实施例的制备过程，其包括如下重量份的组分：
防锈剂：硼酸酯RP9690 15份，润滑剂：PPG-400 8份，表面活性剂：吐温80 3份，防腐剂：苯三唑0.2份，软化水73.8份。
对比例5
湿平整液组合物，参照实施例的制备过程，其包括如下重量份的组分：
复合防锈剂：硼酸酯RP9690 3份和硼酸三乙醇胺盐12份，润滑剂：PPG-400 8份，表面活性剂：吐温80 3份，防腐剂：苯三唑0.2份，软化水73.8份。
对实施例1-7及对比例1-5得到的湿平整液的性能进行测试，其结果见下表1：
其中，硬水稳定性的测试方法为：采用1000ppm人工硬水，配制5％浓度的稀释液于容量瓶中，室温静置24h后，观察稀释液的外观变化情况。
表1各实施例和对比例湿平整液的性能评价结果
表1给出的各实施例和对比例湿平整液的性能评价数据，从表1中可以看出，7个实施例在5％稀释液pH、除油率、防锈性和消泡性等性能差别不大，此外，各样品均不含有亚硝酸钠，同时，具有实施例所述的稀释液均具有良好的硬水稳定性，可以耐受1000ppm硬水，这说明本发明所涉及的湿平整液产品具有良好的稳定性、防锈防腐性、消泡性、清洗性能及合适的润滑性能、耐硬水性能，能够满足冷轧钢板湿平整生产工艺的要求。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种湿平整液组合物，其特征在于，所述组合物包括以下重量份的组分：抗硬水剂0.1-3份、复合防锈剂8-20份、润滑剂1-5份、表面活性剂1-5份、防腐剂0.1-3份和软化水65-85份；
所述复合防锈剂包括硼酸酯和硼酸盐。
2.根据权利要求1所述的湿平整液组合物，其特征在于，所述抗硬水剂选自乙二胺四乙酸二钠和乙二胺四乙酸四钠中的至少一种；
优选地，所述硼酸盐选自硼酸单乙醇胺盐、硼酸三乙醇胺盐中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述润滑剂选自聚乙二醇(PEG)和聚丙二醇(PPG)中的一种或两种；
优选地，所述聚乙二醇选自数均分子量为200-1000的聚乙二醇，示例性选自PEG-200、PEG-400和PEG-600中的至少一种；
优选地，所述聚丙二醇选自数均分子量为200-3000的聚乙二醇，示例性选自PPG-200、PPG-400、PPG-600、PPG-1000、PPG-1500和PPG-2000中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的组合物，其特征在于，所述表面活性剂选自脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、丙二醇嵌段聚醚和吐温中的至少一种，优选为脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯或吐温。
优选地，所述防腐剂选自金属防腐剂，例如选自苯并三氮唑和甲基苯三唑中的一种或两种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的组合物，其特征在于，所述抗硬水剂的含量为0.2-2.5份。
6.根据权利要求1-5任一项所述的组合物，其特征在于，所述硼酸酯和硼酸盐的重量份数比为1:(0.5-2)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的组合物，其特征在于，所述复合防锈剂的含量为10-18份；
优选地，所述润滑剂的含量为1.5-4份；
优选地，所述表面活性剂的含量为1.5-4份；
优选地，所述防腐剂的含量为0.2-2.5份；
优选地，所述软化水的含量为73-82份；
优选地，所述组合物的pH为9-10，例如9.2-9.8；
优选地，所述组合物中各组分的重量份数之和为100份。
8.权利要求1-7任一项所述湿平整液组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将抗硬水剂、复合防锈剂、润滑剂、表面活性剂、防腐剂和软化水混合，得到湿平整液组合物；
优选地，将抗硬水剂、复合防锈剂、润滑剂、表面活性剂、防腐剂和软化水按照权利要求1-7任一项所述重量份配比混合均匀，得到湿平整液组合物。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，将抗硬水剂加入至软化水中，于30-40℃搅拌溶解，接着依次加入复合防锈剂、润滑剂搅拌溶解，最后加入表面活性剂和防腐剂，搅拌溶解后得到所述湿平整液组合物。
10.权利要求1-7任一项所述湿平整液组合物在制备冷轧钢板中的应用，优选用于冷轧钢板制备过程中的平整工序。
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