CN116731774A - 一种轧制液组合物及其应用 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种轧制液组合物及其应用，所述轧制液组合物的组成原料包括：矿物油10‑15重量份、合成酯68.5‑73.5重量份、抗氧剂1.5‑4.5重量份、防锈剂1‑3重量份、极压润滑剂2‑5重量份、乳化剂2‑3重量份、退火清净剂0.5‑1重量份。本公开提供的轧制液组合物具有良好的清洗性、润滑性、分散性、防锈性及退火清净性，应用于普碳钢冷轧工艺中能够有效改善高速大压下量轧制情况下出现的板面清洁性问题，降低轧后板面残油残铁量，同时减少轧辊和带钢的摩擦磨损，减少铁粉产生量，获得板面质量优异的冷轧带钢成品。

Description

一种轧制液组合物及其应用
技术领域
本公开涉及冷轧技术领域，尤其涉及一种轧制液组合物及其应用。
背景技术
普碳钢主要指碳的质量分数小于2.11％的铁碳合金碳钢，除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷等。普碳钢按含碳量可以分为低碳钢(碳含量≤0.25％)，中碳钢(0.25％＜碳含量≤0.6％)和高碳钢(碳含量＞0.6％)。一般普碳钢中含碳量越高则硬度越大，强度也越高，但塑性较低。
普碳钢轧制是在一定条件下旋转轧辊给予轧件压力，使轧件产生塑性变形的一种加工方式。冷轧轧制液是冷轧过程中必须的工艺润滑介质，在轧制过程中对轧辊和钢板起到润滑、冷却、清洗和防锈的作用。在高速(1500m/min)、大压下量(道次压下率＞30％)碳钢轧制工艺下，由于轧制区温度高，润滑条件苛刻冷轧轧制液使用过程中会出现氧化、分解、高聚等现象，产生大量的油泥和脂肪酸铁皂，粘附在轧机机架、轧辊、带钢上，一方面导致生产现场粘附油污，环境脏乱并容易出现安全问题，另一方面粘附在轧辊和带钢表面的油泥和铁皂导致板面不均匀、异物压入、油斑等板面质量缺陷，导致产品降级。
因此，开发出一种具有良好的清净性能和润滑性能的轧制液显得尤为重要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本公开提供了一种轧制液组合物及其应用，本公开提供的轧制液组合物具有良好的清洗性、润滑性、分散性以及退火清净性，应用于普碳钢冷轧工艺中能够得到成品质量优异的冷轧带钢。
第一方面，本公开提供了一种轧制液组合物，所述轧制液组合物的组成原料包括：
其中，所述矿物油的重量份数可以为11重量份、12重量份、13重量份、14重量份等。
所述合成酯的重量份数可以为69重量份、70重量份、71重量份、72重量份、73重量份等。
所述抗氧剂的重量份数可以为2重量份、3重量份、4重量份等。
所述防锈剂的重量份数可以为1.5重量份、2重量份、2.5重量份等。
所述极压润滑剂的重量份数可以为2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份等。
所述乳化剂的重量份数可以为2.2重量份、2.4重量份、2.6重量份、2.8重量份等。
所述退火清净剂的重量份数可以为0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份等。
本公开提供的轧制液组合物具有良好的清洗性、润滑性、分散性、防锈性及退火清净性，应用于普碳钢冷轧工艺中能够有效改善高速大压下量轧制情况下出现的板面清洁性问题，降低轧后板面残油残铁量，同时减少轧辊和带钢的摩擦磨损，减少铁粉产生量，获得板面质量优异的冷轧带钢成品，同时良好的分散性能便于铁粉油泥通过磁过滤、平床过滤等设备顺利滤出，减少油泥的沉积。
作为本公开的一种优选技术方案，所述合成酯选自长链合成酯和短链合成酯的组合，所述长链合成酯的碳链长度选自20-22中的任一整数，所述短链合成酯的碳链长度选自10-12中的任一整数。
其中所述20-22可以为20、21或22，所述10-12可以为10、11、12。
本公开提供的合成酯以长链合成酯和短链合成酯复配，其中长链合成酯可提供足够的润滑作用，短链合成酯可保证钢板表面的清洁性能，油泥、铁皂残留少，同时具有优异的水解稳定性和热稳定性，与植物油相比不会产生水解或双键的氧化高聚等反应，因而在轧制过程不产生或者不易产生油泥、铁皂等杂质。
作为本公开的一种优选技术方案，所述长链合成酯选自三羟甲基丙烷花生酸酯和/或三羟甲基丙烷芥酸酯。
作为本公开的一种优选技术方案，所述短链合成酯选自三羟甲基丙烷月桂酸酯、三羟甲基丙烷奎酸酯、三季戊四醇月桂酸酯或季戊四醇奎酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
作为本公开的一种优选技术方案，所述长链合成酯和所述短链合成酯的质量比为1:(1-1.5)，例如1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4等。
作为本公开的一种优选技术方案，所述长链合成酯和所述短链合成酯的质量比为1:(1-1.2)。
作为本公开的一种优选技术方案，所述轧制液组合物的总重量为100重量份。
作为本公开的一种优选技术方案，所述乳化剂选自阳离子表面活性剂。
本公开提供的阳离子表面活性剂对油泥、铁皂、铁粉的清洗分散性好，油泥、铁皂、铁粉等不易粘附在轧机机架、轧辊或带钢上，可显著改善带钢板面质量，并使得加工环境清洁卫生。
作为本公开的一种优选技术方案，所述乳化剂选自脂肪胺聚氧乙烯醚类阳离子表面活性剂。
作为本公开的一种优选技术方案，所述乳化剂选自牛脂胺聚氧乙烯醚和/或椰油胺聚氧乙烯醚。
其中，所述牛脂胺聚氧乙烯醚可以为T03、T05等。
作为本公开的一种优选技术方案，所述抗氧剂选自胺类抗氧剂和酚类抗氧剂的组合。
本公开提供的抗氧剂利用酚、胺复配，具有优异的抗氧化效果。
作为本公开的一种优选技术方案，所述胺类抗氧剂选自对二苯胺和/或烷基二苯胺。
作为本公开的一种优选技术方案，所述酚类抗氧剂选自2,6-二叔丁基对甲酚。
作为本公开的一种优选技术方案，所述抗氧剂中胺类抗氧剂和酚类抗氧剂的质量比为1:(1-3)，例如1:1.5、1:2、1:2.5等，优选为1:2。
作为本公开的一种优选技术方案，所述防锈剂选自石油磺酸钠、石油磺酸钡或油酰肌氨酸十八铵盐中的任意一种或至少两种的组合。
作为本公开的一种优选技术方案，所述防锈剂选自油酰肌氨酸十八铵盐。
作为本公开的一种优选技术方案，所述极压润滑剂选自含磷润滑剂和含硫润滑剂的组合。
作为本公开的一种优选技术方案，所述含磷润滑剂选自月桂醇聚醚磷酸酯、油醇磷酸酯或甲醇磷酸酯十二铵盐中的任意一种或至少两种的组合。
作为本公开的一种优选技术方案，所述含硫润滑剂选自硫化猪油和/或硫化脂肪酸甲酯。
作为本公开的一种优选技术方案，所述含磷润滑剂和所述含硫润滑剂的质量比为1:(3-5)，例如1:3.5、1:4、1:4.5等，进一步优选为1:4。
作为本公开的一种优选技术方案，所述退火清净剂选自十二胺和/或十六胺。
本公开提供的防锈剂和退火清净剂使制备得到的轧制液具有良好的防锈性和退火清净性，防止轧后钢板在存放阶段或退火阶段产生表面锈蚀、黑斑等表面质量问题，从而获得板面质量好的冷轧带钢。
作为本公开的一种优选技术方案，所述矿物油选自70N、100N、150N或250N中的任意一种或至少两种的组合。
本公开提供的矿物油具有优异的抗氧化和抗水解性能。
第二方面，本公开提供了一种第一方面所述的轧制液组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)在装有搅拌器和温度传感器的反应釜中分别加入矿物油、合成酯和抗氧剂，搅拌升温至50-60℃，继续搅拌至完全溶解；
(2)加入防锈剂、极压润滑剂、乳化剂和退火清净剂继续搅拌至均匀；
(3)持续搅拌至体系冷却至室温，得到所述普碳钢冷轧轧制液组合物。
第三方面，本公开提供了第一方面所述的轧制液组合物在单机架可逆轧机、多机架连轧轧机普碳钢高速冷轧工艺中的应用。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本公开提供的轧制液组合物具有良好的清洗性、润滑性、分散性、防锈性及退火清净性，应用于普碳钢冷轧工艺中能够有效改善高速大压下量轧制情况下出现的板面清洁性问题，降低轧后板面残油残铁量，同时减少轧辊和带钢的摩擦磨损，减少铁粉产生量，获得板面质量优异的冷轧带钢成品。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
本公开所用化学试剂均为商售，现对部分化学试剂的来源进行列举：
70N：中海油惠州石化有限公司
100N：中海油惠州石化有限公司
150N：中海油惠州石化有限公司
250N：中海油惠州石化有限公司
三羟甲基丙烷花生酸酯：朗盛化学(中国)有限公司
三羟甲基丙烷芥酸酯：朗盛化学(中国)有限公司
三羟甲基丙烷月桂酸酯：朗盛化学(中国)有限公司
三羟甲基丙烷奎酸酯：朗盛化学(中国)有限公司
三季戊四醇月桂酸酯：朗盛化学(中国)有限公司
季戊四醇奎酸酯：朗盛化学(中国)有限公司
油酰肌氨酸十八铵盐：如皋西林化工有限公司
石油磺酸钠：道华化学有限公司
石油磺酸钡：道华化学有限公司
T03：索尔维化工(上海)有限公司
T05：索尔维化工(上海)有限公司
烷基二苯胺：锦州新兴石油添加剂有限责任公司
2,6-二叔丁基对甲酚：锦州新兴石油添加剂有限责任公司
椰油胺聚氧乙烯醚：海安石油化工厂
月桂醇聚醚磷酸酯：海安石油化工厂
油醇磷酸酯：席瑞特种化工有限公司
甲醇磷酸酯十二铵盐：海安石油化工厂
硫化猪油：席瑞特种化工有限公司
硫化脂肪酸甲酯：席瑞特种化工有限公司
十二胺：海安石油化工厂
十六胺：海安石油化工厂
脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3：扬子巴斯夫有限责任公司
实施例1
本实施例提供了一种轧制液组合物及其制备方法，所述各组成原料的重量份为：
所述矿物油为70N，所述合成酯为质量比为1:1.2的三羟甲基丙烷花生酸酯与三羟甲基丙烷月桂酸酯的混合物，所述抗氧剂为质量比为1:2的对二苯胺与2,6-二叔丁基对甲酚的混合物，所述防锈剂为油酰肌氨酸十八铵盐，所述极压润滑剂为质量比为1:4的月桂醇聚醚磷酸酯与硫化脂肪酸甲酯的混合物，所述乳化剂为牛脂胺聚氧乙烯醚T03，所述退火清净剂为十二胺。
所述制备方法包括如下步骤：
1、按本实施例提供的各组成原料的配比取70N、三羟甲基丙烷花生酸酯、三羟甲基丙烷月桂酸酯、对二苯胺、2,6-二叔丁基对甲酚，分别加入装有搅拌器和温度传感器的反应釜中，搅拌升温至50-60℃，继续搅拌至完全溶解；
2、加入油酰肌氨酸十八铵盐、月桂醇聚醚磷酸酯、硫化脂肪酸甲酯、牛脂胺聚氧乙烯醚T03、十二胺继续搅拌至均匀；
3、持续搅拌至体系冷却至室温，得到所述普碳钢冷轧轧制液组合物。
实施例2
本实施例提供了一种轧制液组合物及其制备方法，所述各组成原料的重量份为：
所述矿物油为100N，所述合成酯为质量比为1:1的三羟甲基丙烷芥酸酯与三羟甲基丙烷奎酸酯的混合物，所述抗氧剂为质量比为1:1的烷基二苯胺与2,6-二叔丁基对甲酚的混合物，所述防锈剂为石油磺酸钠，所述极压润滑剂为质量比为1:4的甲醇磷酸酯十二铵盐与硫化猪油的混合物，所述乳化剂为椰油胺聚氧乙烯醚，所述退火清净剂为十六胺。
制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供了一种轧制液组合物及其制备方法，所述各组成原料的重量份为：
所述矿物油为150N，所述合成酯为质量比为1:1.5的三羟甲基丙烷芥酸酯与三季戊四醇月桂酸酯的混合物，所述抗氧剂为质量比为1:3的烷基二苯胺与2,6-二叔丁基对甲酚的混合物，所述防锈剂为石油磺酸钡，所述极压润滑剂为质量比为1:4的油醇磷酸酯与硫化脂肪酸甲酯的混合物，所述乳化剂为牛脂胺聚氧乙烯醚T05，所述退火清净剂为十六胺。
制备方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供了一种轧制液组合物及其制备方法，所述各组成原料的重量份为：
所述矿物油为250N，所述合成酯为质量比为1:1.1的三羟甲基丙烷花生酸酯与季戊四醇奎酸酯的混合物，所述抗氧剂为质量比为1:2的对二苯胺与2,6-二叔丁基对甲酚的混合物，所述防锈剂为油酰肌氨酸十八铵盐，所述极压润滑剂为质量比为1:4的甲醇磷酸酯十二铵盐与硫化脂肪酸甲酯的混合物，所述乳化剂为牛脂胺聚氧乙烯醚T03，所述退火清净剂为十二胺。
制备方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种轧制液组合物及其制备方法，与实施例4的区别在于，本实施例中，所述各组成原料的重量份为：
对比例1-2
本对比例提供了一种轧制液组合物及其制备方法，与实施例5的区别在于，本对比例中，合成酯分别为三羟甲基丙烷花生酸酯(对比例1)和季戊四醇奎酸酯(对比例2)。
对比例3
本对比例提供了一种轧制液组合物及其制备方法，与实施例5的区别在于，本对比例中，将合成酯替换为椰子油。
对比例4
本对比例提供了一种轧制液组合物及其制备方法，与实施例5的区别在于，本对比例中，合成酯为质量比为1:1.1的三羟甲基丙烷油酸酯和季戊四醇癸酸酯的混合物。
对比例5
本对比例提供了一种轧制液组合物及其制备方法，与实施例5的区别在于，本对比例中，抗氧剂和乳化剂的用量分别为：
抗氧剂 1.0重量份；
乳化剂 3.0重量份。
对比例6
本对比例提供了一种轧制液组合物及其制备方法，与实施例5的区别在于，本对比例中，矿物油和合成酯的用量分别为：
矿物油 20重量份；
合成酯 68.5重量份。
对比例7-8
本对比例提供了一种轧制液组合物及其制备方法，与实施例5的区别在于，本对比例中，抗氧剂分别为对二苯胺(对比例7)和2,6-二叔丁基对甲酚(对比例8)。
对比例9
本对比例提供了一种轧制液组合物及其制备方法，与实施例5的区别在于，本对比例中，将乳化剂T03替换为非离子乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3。
性能测试1
对实施例1-5和对比例1-9得到的轧制液组合物进行最大无卡咬负荷PB测试，测试方法参照国标GB/T12583进行，测试结果见表1。
性能测试2
对实施例1-5和对比例1-9得到的轧制液组合物进行润滑性能测试。测试条件为：往复式摩擦磨损试验机，载荷1.1GPa，温度150℃，测试结果见表1。
性能测试3
对实施例1-5和对比例1-9得到的轧制液组合物进行抗氧性测试，测试方法参照行业标准SH/T 0193进行，测试结果见表1。
性能测试4
对实施例1-5和对比例1-9得到的轧制液组合物进行油泥铁粉的分散性测试，测试取100mL的2％新配制轧制液，加入0.5g磁过滤油泥及0.5g粒径1um的铁粉于具塞量筒中，剧烈摇晃30次，观察乳化液对油泥铁粉的分散情况，测试结果见表1。
性能测试5
对实施例1-5和对比例1-9得到的轧制液组合物进行模拟退火残留测试，测试方法使用TGA进行，升温速率为25℃/min，氢气氛围，温度至450℃，测试结果见表1。
表1
由表1可知，本申请制备得到的轧制液组合物具有优异的PB、润滑性、抗氧性、分散性及退火清净性。
对比例1中合成酯全部使用长链酯，轧制液组合物的PB、润滑性能、抗氧性能受到的影响较小，但长链酯沸点高，清净性差，模拟退火残留在450℃下高达4.75％，明显影响轧制液的退火清净性。
对比例2中合成酯全部使用短链酯，轧制液组合物的模拟退火残留在450℃下明显较低，证明短链酯沸点低，清净性好，但短链酯成膜性差，轧制液组合物的PB、润滑性能均受到较大的影响。
对比例3中使用椰子油替代合成酯，发现使用碳链较短的天然椰子油后，轧制液组合物的模拟退火残留在450℃下未受到影响，但是由于椰子油结构中的短碳链和不饱和结构，轧制液组合物的PB、润滑性能、抗氧性均受到较大的影响。
对比例4中使用三羟甲基丙烷油酸酯和季戊四醇癸酸酯替代合成酯，轧制液组合物的PB、润滑性、抗氧性均明显降低；抗氧性差导致轧制液容易氧化和团聚，导致模拟退火残留在450℃下明显提升。
对比例5中抗氧剂的用量过低，轧制液组合物的PB、润滑性未受到明显的影响，但抗氧性和模拟退火残留在450℃下明显变差。
对比例6中矿物油的用量过多，轧制液组合物的抗氧性和模拟退火残留在450℃下改善，但是PB、润滑性明显降低。
对比例7和对比例8中分别仅使用一种抗氧剂，轧制液组合物的PB、润滑性未受到影响，但抗氧性和模拟退火残留在450℃下性能变差。
对比例9中使用非离子的脂肪醇聚氧乙烯醚醚，轧制液组合物的PB、润滑性、抗氧性和模拟退火在450℃下的残留均未发生明显变化，但对铁粉油泥的分散性明显变差，大量的铁粉油泥团聚，不利于冷轧带钢板面和设备的清洁性。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种轧制液组合物，其特征在于，所述轧制液组合物的组成原料包括：
2.根据权利要求1所述的轧制液组合物，其特征在于，所述合成酯选自长链合成酯和短链合成酯的组合，所述长链合成酯的碳链长度选自20-22中的任一整数，所述短链合成酯的碳链长度选自10-12中的任一整数；
优选地，所述长链合成酯选自三羟甲基丙烷花生酸酯和/或三羟甲基丙烷芥酸酯；
优选地，所述短链合成酯选自三羟甲基丙烷月桂酸酯、三羟甲基丙烷奎酸酯、三季戊四醇月桂酸酯或季戊四醇奎酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求2所述的轧制液组合物，其特征在于，所述长链合成酯和所述短链合成酯的质量比为1:(1-1.5)，优选为1:(1-1.2)；
和/或，所述轧制液组合物的总重量为100重量份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的轧制液组合物，其特征在于，所述乳化剂选自阳离子表面活性剂，优选为脂肪胺聚氧乙烯醚类阳离子表面活性剂，进一步优选为牛脂胺聚氧乙烯醚和/或椰油胺聚氧乙烯醚。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的轧制液组合物，其特征在于，所述抗氧剂选自胺类抗氧剂和酚类抗氧剂的组合；
优选地，所述胺类抗氧剂选自对二苯胺和/或烷基二苯胺；
优选地，所述酚类抗氧剂选自2,6-二叔丁基对甲酚；
优选地，所述抗氧剂中胺类抗氧剂和酚类抗氧剂的质量比为1:(1-3)，进一步优选为1:2。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的轧制液组合物，其特征在于，所述防锈剂选自石油磺酸钠、石油磺酸钡或油酰肌氨酸十八铵盐中的任意一种或至少两种的组合，优选为油酰肌氨酸十八铵盐。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的轧制液组合物，其特征在于，所述极压润滑剂选自含磷润滑剂和含硫润滑剂的组合；
优选地，所述含磷润滑剂选自月桂醇聚醚磷酸酯、油醇磷酸酯或甲醇磷酸酯十二铵盐中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述含硫润滑剂选自硫化猪油和/或硫化脂肪酸甲酯；
优选地，所述含磷润滑剂和所述含硫润滑剂的质量比为1:(3-5)，进一步优选为1:4。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的轧制液组合物，其特征在于，所述退火清净剂选自十二胺和/或十六胺。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的轧制液组合物，其特征在于，所述矿物油选自70N、100N、150N或250N中的任意一种或至少两种的组合。
10.权利要求1-9中任一项所述的轧制液组合物在单机架可逆轧机、多机架连轧轧机普碳钢高速冷轧工艺中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117701325A (zh) * 2023-12-26 2024-03-15 超滑科技(佛山)有限责任公司 非硫氯体系不锈钢冷轧轧制油及其制备方法、测试方法

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