CN115074173B - 一种抗斑迹轧制油及其在单机架冷轧机轧制过程中的应用 - Google Patents

一种抗斑迹轧制油及其在单机架冷轧机轧制过程中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗斑迹轧制油及其在单机架冷轧机轧制过程中的应用，包括按质量百分比计的如下组分：基础油70～90％；防锈剂1.5～7.5％；表面活性剂3.0～8.5％；抗斑迹添加剂2.5～5.5％；极压抗磨剂2.0～6.5％；抗氧化添加剂1.0～3.5％；分散助溶剂0.5～2.0％。本发明通过对基础油、防锈剂、表面活性剂、抗斑迹添加剂、极压抗磨剂、抗氧化添加剂以及分散助溶剂进行配伍，使得抗斑迹轧制油具有优异的抗斑迹、抗锈蚀性能，既能满足单机架冷轧机的生产需求，还可以显著控制单机架生产中易与出现的斑迹锈蚀缺陷，抑制乳化液内的轧制油分离形成斑迹，减少带钢表面出现斑迹和锈蚀的现象。

Description

一种抗斑迹轧制油及其在单机架冷轧机轧制过程中的应用
技术领域
本发明属于轧制油领域，具体涉及一种抗斑迹轧制油及其在单机架冷轧机轧制过程中的应用，该抗斑迹轧制油主要用于单机架冷轧机组使用，使得生产出来的钢材具有优异的抗斑迹、抗锈蚀性能。
背景技术
在冷轧技术生产中，通常会采用复杂的乳化液系统向轧辊辊缝和带材表面喷洒一定量的乳化液，乳化液进入轧制变形区后，首先依附于轧辊和带材的表面，形成薄薄的润滑油膜，起润滑作用，而水分又能带走轧制过程中的变形热和摩擦热，起到冷却的作用；其中所谓的冷轧乳化液是将1～3％的轧制油和97～99％的水按照质量百分比混合后的化学产物。
典型的冷轧单机架轧机设备如图1所示，其通常有单机架3，两边还有开卷机1、入口建张辊2、出口建张辊5、卷取机6等一系列设备，在冷轧机的轧辊区域还有复杂的乳化液喷射装置4，因此造成冷轧单机架轧机在生产时，带钢每道次生产都会被大量喷射乳化液，而且在头尾带钢卷曲时，带钢需要降速停止再升速，此时许多的乳化液会大量滴落在带钢和轧机设备内，在传统的冷轧连轧设备内，由于拥有多个机架，所以较容易装配空气吹扫设备，而单机架冷轧机因为结构较为紧凑，因此很难安装高效的乳化液吹扫装置，部分乳化液在带钢上残留，乳化液内的油分和水分分离后很容易形成带钢表面乳化液斑迹或者形成进一步水迹锈痕；所以，对于单机架轧制而言，带钢的斑迹锈痕是一个较为普遍的现象，对于很多较易锈蚀的钢种，带钢圈的头尾锈蚀是一个常见问题。
在相关的技术领域进行检索查新，主要发现有如下关于单机架斑迹和锈蚀的优化技术方案：
申请号201510866680.X公开了一种冷轧乳化液吹扫方法及其吹扫系统，主要通过匹配带钢的生产速度和轧机不同位置上的吹扫喷嘴的吹扫压力和流量，以实现带钢表面无乳化液滴落残留的问题，此技术虽然可以有效避免带钢斑迹，但是实际应用在单机架设备中，由于单机架主体结构紧凑且空间狭小，无法安装复杂的吹扫设备，应此也难以具有实用性。
申请号200910194890.3公开了一种冷轧轧制油组合物及其用途，采用芳香酸二酯和聚乙二醇、聚烯烃等物质为核心物质的冷轧轧制油，其主要优点在于使用芳香酸二酯具有优异的润滑性和退火清洁性，而聚乙二醇和聚烯烃等物质使用后可以对冷轧生产过程中的油雾进行有效去除，因此该技术主要运用在不锈钢生产的领域，针对不锈钢生产易产生油雾和不锈钢产品高表面质量的需求，但如果运用在单机架机组中生产普碳钢，难以满足抗斑迹的性能需求。
申请号201410167937.8公开了一种环保镀锡极薄板冷轧轧制油及其应用方法，主要针对镀锡板冷轧过程的高温、高压的环境工况，该环保镀锡极薄板冷轧轧制油不含刺激性气味各类化合物，采用十二烯基丁二酸等作为防锈剂，并通过抗氧化剂的添加避免了轧制油在高温下使用后分解聚合产生高聚物而产生斑迹，该技术主要针对镀锡板冷轧产品温度较高而易产生斑迹锈蚀的问题，对于单机架轧机上乳化液滴落在带钢表面残留后形成的油水分离物，而出现斑迹和锈蚀问题难以起到作用。
申请号201810838209.3公开了一种乳化稳定型普碳钢冷轧轧制油及其用途，通过基础油、防锈剂、pH调节剂、油性剂、表面活性剂配伍，实现在水质较差和无机械搅拌的条件下配置出非常稳定的乳化液，避免由于乳化液不稳定后油水分离所导致的一系列生产不稳的问题，为了保障带钢的无锈蚀，其使用了磺酸盐防锈剂，采用此种添加剂虽然可以保障优异的防锈性，但磺酸盐的特性使其在生产过程中可能残留在带钢表面，会后续的清洗工序造成影响；因此在冷轧机组上使用具有一定的风险。
针对现有的单机架轧机的冷轧操作在带钢表面易成斑迹及锈蚀的问题，上述方案主要通过对带钢吹扫设备改造以及轧制油改进；由于单机架轧机空间有限，难以通过对现有的吹扫设备进行充分高效的改造；而通过轧制油的改进也主要考虑了润滑性、抗氧化性以及防锈性的优化，并未对轧制油滴落残留后的油水分离所形成的斑迹和锈蚀方面进一步考虑，除此之外，在轧制油本身成分的优化方面同样缺乏相关的技术细节研究和专门的阐述。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种抗斑迹轧制油及其在单机架冷轧机轧制过程中的应用，通过对基础油、防锈剂、表面活性剂、抗斑迹添加剂、极压抗磨剂、抗氧化添加剂以及分散助溶剂进行配伍，使得抗斑迹轧制油具有优异的抗斑迹、抗锈蚀性能，既能满足单机架冷轧机的生产需求，还可以显著控制单机架生产中易与出现的斑迹锈蚀缺陷，抑制乳化液内的轧制油分离形成斑迹，减少带钢表面出现斑迹和锈蚀的现象。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供一种抗斑迹轧制油，包括按质量百分比计的如下组分：
Figure BDA0002978546240000031
优选地，所述基础油选自天然油脂或合成酯中的一种或两种混合物；和/或
所述防锈剂选自油酸或硬脂酸中的一种或两种混合物；和/或
所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、椰油酸二乙醇酰胺或椰油酸单乙醇酰胺中的一种或多种混合物；和/或
所述抗斑迹添加剂选自分子量在6000～20000之间的聚丙烯酸或分子量在800～1500之间的聚马来酸中的一种或多种混合物；和/或
所述极压抗磨剂选自硫化合成酯、硫化动物油或磷酸酯中的一种或多种混合物；和/或
所述抗氧化添加剂选自2，6-二异丁基对甲基苯酚、叔丁基对苯二酚或烷基二苯胺抗氧化剂中的一种或多种混合物；和/或
所述分散助溶剂为己二醇。
优选地，所述天然油脂选自棕榈油、蓖麻油、椰子油中的一种或多种混合物。
优选地，所述合成酯为三羟甲基丙烷和/或季戊四醇与碳原子数在12～18之间的脂肪酸所合成生成的酯。
优选地，所述合成酯选自三羟甲基椰油酸酯、季戊四醇椰油酸酯、三羟甲基硬脂酸酯、季戊四醇硬脂酸酯、三羟甲基十六烷酸酯、季戊四醇十六烷酸酯中的一种或多种混合物。
优选地，所述极压抗磨剂选自硫化新戊二醇油酸合成酯、硫化猪油或磷酸酯中的一种或多种混合物。
本发明的第二方面提供一种根据本发明第一方面所述的抗斑迹轧制油在单机架冷轧机轧制过程中的应用，将所述抗斑迹轧制油加水配置成乳化液，控制所述乳化液中抗斑迹轧制油的浓度为2.0～3.5wt％。
优选地所述单机架冷轧机轧制过程中，所述乳化液的温度为50～58℃。
优选地所述单机架冷轧机轧制过程中，控制所述乳化液中铁粉的浓度≤100ppm。
优选地所述单机架冷轧机轧制过程中，控制最后道次的轧制过程，乳化液喷射流量小于1500L/min。
本发明的有益效果：
1、本发明的抗斑迹轧制油及其应用，通过对基础油、防锈剂、表面活性剂、抗斑迹添加剂、极压抗磨剂、抗氧化添加剂以及分散助溶剂进行配伍，使得抗斑迹轧制油具有优异的抗斑迹、抗锈蚀性能，既能满足单机架冷轧机的生产需求，还可以显著控制单机架生产中易与出现的斑迹锈蚀缺陷，抑制乳化液内的轧制油分离形成斑迹，减少带钢表面出现斑迹和锈蚀的现象；
2、本发明的抗斑迹轧制油中使用含有酯类结构的天然油脂和/或合成酯，拥有极高的润滑性能，可以在冷轧带钢表面形成有效保护膜，减少带钢发生锈蚀的可能性；
3、本发明的抗斑迹轧制油通过使用烷基酚聚氧乙烯醚和椰油酸醇酰胺等表面活性剂，将乳化液内的油分有效分散乳化液在液体中，有效减少乳化液破乳后带钢局部油水分散不均所产生的斑迹或锈蚀；
4、本发明的抗斑迹轧制油通过聚丙烯酸和聚马来酸等抗斑迹添加剂的使用，利用其有效的水溶性和表面成模性，可以首先在带钢表面形成一层优秀的聚合物膜，抑制乳化液内的轧制油分离形成斑迹，而且其本身具有一定的缓蚀作用；
5、本发明的抗斑迹轧制油加入分散助溶剂己二醇可以有效将抗斑迹添加剂溶解进入轧制油内，并作用轧制油更好分散在带钢表面，一定程度上也有提升抗斑迹和防锈作用；
6、本发明的抗斑迹轧制油实际使用过程中，将铁粉控制在100ppm以下，且控制最后轧制道次乳化液喷射流量在1500L/min以下，可以减轻高铁粉和带钢表面较高的轧制油残留，也有利于减少斑迹和锈蚀现象的出现。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为典型的单机架设备示意图；
图2为本发明实施例1中的抗斑迹轧制油轧制现场的试验钢板的斑迹、锈蚀图；
图3为本发明实施例2中的抗斑迹轧制油轧制现场的试验钢板的斑迹、锈蚀图；
图4为本发明实施例3中的抗斑迹轧制油轧制现场的试验钢板的斑迹、锈蚀图；
图5为对比例中的传统乳化液轧制现场的试验钢板的斑迹、锈蚀图。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
本发明所提供的一种抗斑迹轧制油，包括按质量百分比计的如下组分：
Figure BDA0002978546240000051
其中基础油选自天然油脂或合成酯中的一种或两种混合物；在一个具体的实施例中，天然油脂选自棕榈油、蓖麻油、椰子油中的一种或多种混合物。合成酯为三羟甲基丙烷和/或季戊四醇与碳原子数在12～18之间的脂肪酸所合成生成的酯，在一个具体的实施例中，合成酯选自三羟甲基椰油酸酯、季戊四醇椰油酸酯、三羟甲基硬脂酸酯、季戊四醇硬脂酸酯、三羟甲基十六烷酸酯、季戊四醇十六烷酸酯中的一种或多种混合物。
防锈剂选自油酸或硬脂酸中的一种或两种混合物；
表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、椰油酸二乙醇酰胺或椰油酸单乙醇酰胺中的一种或多种混合物；
抗斑迹添加剂选自分子量在6000～20000之间的聚丙烯酸或分子量在800～1500之间的聚马来酸中的一种或多种混合物；
极压抗磨剂选自硫化合成酯、硫化动物油或磷酸酯中的一种或多种混合物；在一个具体的实施例中，极压抗磨剂选自硫化新戊二醇油酸合成酯、硫化猪油或磷酸酯中的一种或多种混合物。
抗氧化添加剂选自2，6-二异丁基对甲基苯酚、叔丁基对苯二酚或烷基二苯胺抗氧化剂中的一种或多种混合物；
分散助溶剂为己二醇。
上述制备的抗斑迹轧制油能够在单机架冷轧机轧制过程中应用，具体为：首先将抗斑迹轧制油加水配置成乳化液，控制乳化液中抗斑迹轧制油的浓度为2.0～3.5wt％，然后将配置的乳化液加入到单机架冷轧机中，在单机架冷轧机轧制过程中，，控制乳化液的温度为50～58℃，严格控制乳化液中铁粉的浓度≤100ppm，除此之外，控制最后道次的轧制过程，乳化液喷射流量小于1500L/min。
下面结合具体的例子对本发明的抗斑迹轧制油及其应用进一步介绍；
实施例1
本实施例中的抗斑迹轧制油包括按质量百分比计的如下组分：
基础油：棕榈油55％、三羟甲基丙烷十六烷酸酯27％；
防锈剂：硬脂酸5％；
表面活性剂：壬基酚聚氧乙烯醚1.5％、椰油酸二乙醇酰胺3.0％；
抗斑迹添加剂：分子量在15000左右的聚丙烯酸2.5％；
极压抗磨剂：硫化新戊二醇油酸合成酯1.5％、磷酸酯2％；
抗氧化添加剂：2，6-二异丁基对甲基苯酚1.5％；
分散助溶剂：己二醇1％；
本实施例中制备的抗斑迹轧制油在单机架冷轧机轧制过程中应用时，将上述制备的抗斑迹轧制油配置成乳化液，在轧制现场，控制乳化剂中抗斑迹轧制油的浓度为2.5wt％，乳化液的温度为55℃，乳化液内的铁粉浓度控制在65ppm左右，最后轧制道次乳化液喷射流量在1200L/min。
实施例2
本实施例中的抗斑迹轧制油包括按质量百分比计的如下组分：
基础油：棕榈油50％和三羟甲基丙烷硬脂酸酯30％；
防锈剂：油酸4.5％；
表面活性剂：壬基酚聚氧乙烯醚2.0％、椰油酸二乙醇酰胺3.0％；
极压抗磨剂：硫化猪油2％、磷酸酯1.5％；
抗斑迹添加剂：分子量在900左右的聚马来酸3.5％；
抗氧化添加剂：叔丁基对苯二酚2.5％；
分散助溶剂：己二醇1％；
本实施例中制备的抗斑迹轧制油在单机架冷轧机轧制过程中应用时，将上述制备的抗斑迹轧制油配置成乳化液，在轧制现场，控制乳化剂中抗斑迹轧制油的浓度为3.0wt％，乳化液的温度为50℃，乳化液内的铁粉浓度控制在90ppm左右，最后轧制道次乳化液喷射流量在1300L/min。
实施例3
本实施例中的抗斑迹轧制油包括按质量百分比计的如下组分：
基础油：椰子油50％和季戊四醇十六烷酸酯33.5％；
防锈剂：硬脂酸5％；
表面活性剂：辛基酚聚氧乙烯醚2.5％，椰油酸单乙醇酰胺1％；
极压抗磨剂：硫化新戊二醇油酸合成酯2.5％；
抗斑迹添加剂：分子量在15000左右的聚丙烯酸1.5％、分子量在900左右的聚马来酸1.5％；
抗氧化添加剂：2，6-二异丁基对甲基苯酚1.5％；
分散助溶剂：己二醇1％；
本实施例中制备的抗斑迹轧制油在单机架冷轧机轧制过程中应用时，将上述制备的抗斑迹轧制油配置成乳化液，在轧制现场，控制乳化剂中抗斑迹轧制油的浓度为3.5wt％，乳化液的温度为54℃，乳化液内的铁粉浓度控制在85ppm左右，最后轧制道次乳化液喷射流量在1200L/min。
实施例4
本实施例中的抗斑迹轧制油包括按质量百分比计的如下组分：
基础油：棕榈油50％、三羟甲基丙烷十六烷酸酯20％；
防锈剂：硬脂酸7％；
表面活性剂：壬基酚聚氧乙烯醚3.5％、椰油酸二乙醇酰胺5％；
抗斑迹添加剂：分子量在18000左右的聚丙烯酸5.5％；
极压抗磨剂：硫化新戊二醇油酸合成酯2％、磷酸酯3％；
抗氧化添加剂：2，6-二异丁基对甲基苯酚3.5％；
分散助溶剂：己二醇0.5％；
本实施例中制备的抗斑迹轧制油在单机架冷轧机轧制过程中应用时，将上述制备的抗斑迹轧制油配置成乳化液，在轧制现场，控制乳化剂中抗斑迹轧制油的浓度为2.0wt％，乳化液的温度为50℃，乳化液内的铁粉浓度控制在65ppm左右，最后轧制道次乳化液喷射流量在1000L/min。
实施例5
本实施例中的抗斑迹轧制油包括按质量百分比计的如下组分：
基础油：棕榈油55％和三羟甲基丙烷硬脂酸酯32％；
防锈剂：油酸1.5％；
表面活性剂：辛基酚聚氧乙烯醚1.0％，椰油酸单乙醇酰胺2.0％；
极压抗磨剂：硫化猪油1.5％、磷酸酯1.0％；
抗斑迹添加剂：分子量在900左右的聚马来酸2.5％；
抗氧化添加剂：叔丁基对苯二酚1.5％；
分散助溶剂：己二醇2％；
本实施例中制备的抗斑迹轧制油在单机架冷轧机轧制过程中应用时，将上述制备的抗斑迹轧制油配置成乳化液，在轧制现场，控制乳化剂中抗斑迹轧制油的浓度为2.5wt％，乳化液的温度为58℃，乳化液内的铁粉浓度控制在95ppm左右，最后轧制道次乳化液喷射流量在1480L/min。
对比例
本对比例中采用的轧制油是采购自德国福斯公司生产的CRC849型冷轧轧制油。
本对比例中的轧制油在单机架冷轧机轧制过程中应用时，按照3wt％的轧制油浓度配置乳化液使用，在轧制过程中，在轧制现场，控制乳化液的温度55℃，乳化液内的铁粉浓度控制在85ppm左右，最后轧制道次乳化液喷射流量在1800L/min。
试验评价
选取实施例1～3中制备的抗斑迹轧制油以及对比中的轧制油进行抗斑迹、抗锈蚀评价，其中评价方法为：将实施例1～3中的抗斑迹轧制油、对比例中的轧制油配置成乳化液，然后分别在试验轧机上进行试生产，生产时采用相同的材料，相同的轧制道次变形量和轧制速度，避免轧制参数对抗斑迹性能的影响；然后分别将所生产的带钢取三片样片后在表面滴落2滴乳化液，以模拟正式大生产过程中的乳化液残留，将实施例1～3以及对比例的试验带钢叠片夹紧后静置一段时间待其乳化液完全干后，开启样片观察表面，其中图2～4分别为实施例1～3中所对应的试验钢板的表面斑迹、锈蚀图，图5为对比例所对应的试验钢板的表面斑迹、锈蚀情图。
对上述试验钢板的表面进行观察(对比图2～5)，与对比例相比明显可以看出，本实施例1～3中的试样钢板上的斑迹更淡且锈痕更少，因此本发明的抗斑迹轧制油，在在抗斑迹性能上得到了大幅的提升，且本发明的实现原理简单，相关现场设备及轧制规程无需进行变化，可以针对单机架冷轧机的特性较为有效地控制轧机轧制钢板的表面斑迹和锈蚀，对冷轧生产和操作没有特殊的需求，因此具有较高的使用价值。
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、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种抗斑迹轧制油，其特征在于，包括按质量百分比计的如下组分：
Figure FDA0004035002030000011
其中：
所述基础油选自天然油脂或合成酯中的一种或两种混合物；
所述防锈剂选自油酸或硬脂酸中的一种或两种混合物；
所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、椰油酸二乙醇酰胺或椰油酸单乙醇酰胺中的一种或多种混合物；
所述抗斑迹添加剂选自分子量在6000～20000之间的聚丙烯酸或分子量在800～1500之间的聚马来酸中的一种或多种混合物；
所述极压抗磨剂选自硫化合成酯、硫化动物油或磷酸酯中的一种或多种混合物；
所述抗氧化添加剂选自2，6-二异丁基对甲基苯酚、叔丁基对苯二酚或烷基二苯胺抗氧化剂中的一种或多种混合物；
所述分散助溶剂为己二醇。
2.根据权利要求1所述的抗斑迹轧制油，其特征在于，所述天然油脂选自棕榈油、蓖麻油、椰子油中的一种或多种混合物。
3.根据权利要求1所述的抗斑迹轧制油，其特征在于，所述合成酯为三羟甲基丙烷和/或季戊四醇与碳原子数在12～18之间的脂肪酸所合成生成的酯。
4.根据权利要求3所述的抗斑迹轧制油，其特征在于，所述合成生成的酯选自三羟甲基椰油酸酯、季戊四醇椰油酸酯、三羟甲基硬脂酸酯、季戊四醇硬脂酸酯、三羟甲基十六烷酸酯、季戊四醇十六烷酸酯中的一种或多种混合物。
5.根据权利要求1所述的抗斑迹轧制油，其特征在于，所述极压抗磨剂选自硫化新戊二醇油酸合成酯、硫化猪油或磷酸酯中的一种或多种混合物。
6.一种根据权利要求1～5任一项所述的抗斑迹轧制油在单机架冷轧机轧制过程中的应用，其特征在于，将所述抗斑迹轧制油加水配置成乳化液，控制所述乳化液中抗斑迹轧制油的浓度为2.0～3.5wt％。
7.根据权利要求6所述的抗斑迹轧制油在单机架冷轧机轧制过程中的应用，其特征在于，所述单机架冷轧机轧制过程中，所述乳化液的温度为50～58℃。
8.根据权利要求7所述的抗斑迹轧制油在单机架冷轧机轧制过程中的应用，其特征在于，所述单机架冷轧机轧制过程中，控制所述乳化液中铁粉的浓度≤100ppm。
9.根据权利要求8所述的抗斑迹轧制油在单机架冷轧机轧制过程中的应用，其特征在于，所述单机架冷轧机轧制过程中，控制最后道次的轧制过程，乳化液喷射流量小于1500L/min。
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