CN105154180A - 一种冷轧薄板轧制油的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种主要用于极薄钢板(厚度为0.16mm-0.5mm)冷轧的轧制油的制备方法。主要包括(1)合成酯为润滑油基础油；(2)表面活性剂；(3)抗氧剂；(4)抗磨剂；(5)脂肪酸；(6)胺类防锈剂；(7)抗菌防腐剂；(8)油性剂。这种轧制油适用于普通碳钢、镀锌(铝锌)基板、镀锡基板、汽车板、家电板、LED料等薄钢板的冷轧加工，可用于大型高速单机架可逆轧机、多机架连轧轧机，也可用于多辊单机架可逆式轧机。

Description

一种冷轧薄板轧制油的制备方法

一、技术领域

本发明涉及一种以合成酯为基础油生产冷轧薄板轧制油的生产方法，可用于大型高速单机架可逆轧机、多机架连轧轧机，也可用于多辊单机架可逆式轧机的润滑。本发明属于润滑油领域中的环保型金属加工成型水溶性润滑剂。

二、背景技术

冷轧薄板(厚度为0.165-0.5mm)具有良好的韧性和机械加工性能，是生产马口铁基板、镀锌基板、家电板、冲压板的重要产品，因此也称为极薄冷轧薄板。近年来，随着国民经济的发展，对冷轧极薄钢板的需求量急剧增加,轧制时需要苛刻的润滑性和清洁性。冷轧过程是利用材质硬度更大的工作辊对金属表面碾压，使其产生塑性变形，工作辊、支撑辊与被加工的金属之间产生摩擦。摩擦分为两种形式：一是金属塑性变形，金属质点间的分子内摩擦；二是金属与工作辊、工作辊和支撑辊之间的外摩擦。前者引起变形抗力可用金属的退火处理使分子内摩擦大大减少，后者需要在轧制时使用轧制油以达到在润滑和冷却两个方面来解决外摩擦的问题。

目前冷轧薄钢板的生产多采用规模较大的多机架连轧方式，具有更薄规格带钢的生产和高速、高产的特点，目前、随着产品的更新，对冷轧薄板要求越来越苛刻，这就要求同时对轧制液的技术性能要求也越来越高。轧制油的使用方法是将其溶于水中配制成乳化液循环使用，要求乳化液具有：

(1)良好的稳定性，在使用过程中性能稳定、不会引起轧制过程中轧制力不稳定、厚度波动大等原因；

(2)润滑性能优越，确保有效地油膜强度，尽可能的减小轧辊辊面与钢板之间的摩擦系数，同时还要避免辊板之间打滑；

(3)防锈性能好，不会对轧辊、轧板及其它设备部件造成锈蚀；

(4)抗泡性能好，要求在循环使用过程中不起泡沫；

(5)很好的抗菌防腐性能，能够长期使用而不变质发臭；

(6)无毒害作用，尤其对皮肤无刺激性；

(7)退火清净性强，轧板经退火处理后不留斑痕。本发明提供的产品可以满足这些性能要求。

(8)清洁度好，保证在轧制过程中轧机及其配套设备的清洁性，不只有污染轧机及其配套设备，保证钢板表面的清洁度。

(9)易于维护，在轧制液的使用过程中易于维护，在轧制工艺有大的变化时能够具有兼容轧制过程中范围较宽的变形量。

冷轧过程的轧制变形区内的润滑状态是介于流体润滑与极压润滑的边界润滑状态。在边界润滑时，油性剂提供必要的油膜厚度和油膜强度，以达到在冷轧轧制过程中减少摩擦表面的摩擦力的目的。因此油性剂的选择对于冷轧油的性能影响至关重要。常用油性添加剂有动植物油脂、高级脂肪酸、高级脂肪醇、合成型的脂肪酸酷等。动植物油脂具有良好的润滑性能和负荷承载能力，但抗氧化性能及低温流动性能较差，易水解，不经过电解脱脂直接退火后钢板表面清净性差。脂肪酸及聚合型脂肪酸也广泛应用于金属加工液中，脂肪酸类化合物对降低静摩擦系数效果显著，对金属表面具有较强的吸附能力，但油溶性、抗氧化安定性差，长期储存会产生沉淀和分层。酯类油性剂是利用脂肪醇与脂肪酸在催化剂的作用下进行酯化反应制得，与其它油性剂相比，其耐高温性能、抗氧化性能、抗水解性能以及粘温、粘压性能、润滑性能均好。以前这种轧制油的制备多采用动植物油脂为主要原料，动植物油脂的特点是易于乳化，润滑性能好，但容易腐败变质，而且退火清净性较差。为了扩大原料的来源，现在主要采用合成酯，合成酯的润滑性、抗剪切能力、抗菌防腐性能和退火清净性能较好，而且可生物降解。国内外对这种产品的研究比较活跃，因为国外对环保要求苛刻，在轧制液的使用过程中避免不了有跑冒渗漏现象，所以研发可生物降解型轧制油已经是我国的发展方向。

三、发明内容

本发明的目的就是要制备一种适应于现状大型高速连轧机或者单机架可逆轧机需要的且性能优异的水溶性轧制油，该轧制油具有优异的润滑性能、轧机清洁性能和优异的退火清净性能。

本发明的技术方案为：

一种冷轧薄板轧制油的制备方法，其特征在于：冷轧薄板轧制油组分含有(1)基础油；(2)表面活性剂；(3)抗氧剂；(4)抗磨剂；(5)脂肪酸；(6)胺类防锈剂；(7)抗菌防腐剂；(8)油性剂，(9)抗磨极压剂；其中，

所含组分(1)是三羟甲基丙烷油酸酯为基础油，其性能应满足：40℃运动粘度为40-60mm/s，重量百分比含量为45-70％；

所含组分(2)是C10-18脂肪酸与脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚经酯化得到的酯醚型非离子表面活性剂，其中脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚中环氧乙烷数均为4-7；

所含组分(3)选用苯三唑衍生物(T551)或噻二唑衍生物(T556)；

所含组分(4)是仲胺磷酸酯十八胺盐或异辛基酸性磷酸酯、磷酸三甲苯酯(T306)或亚磷酸二正丁酯，重量百分比含量为1.8-3.0％；

所含组分(5)是油酸棕榈油酸，重量百分比含量为3.0-6.0％；

所含组分(6)是二乙醇胺或三乙醇胺或是它们的混合物，重量百分比含量为1.5-2.0％；

所含组分(7)是均三嗪类或噻唑啉酮类防腐杀菌剂或是它们的混合物，重量百分比含量为0.5-2.0％；

所含组分(8)为以下化合物中至少两种：油酸乙二醇酯、油酸环氧酯、苯骈三氮唑脂肪酸胺盐、失水山梨醇单油酸酯、环氧植物油；

所含组分(9)为硫化棉籽油、硫化动物油、硫化烯烃或者是他们的混合物，重量百分比含量为3.0-6.0％；

在满足要求的(1)中加入组分(2)、(3)、(4)、(5)、(6)和(7)，于70-80℃的温度下搅拌2h以上，然后加入组分(8)(9)，于60-70℃下继续搅拌1h即可。

组分(8)(9)最后加入是为了防止该组分与其它组分发生反应而失去作用，调油温度不宜过高，以防有些组分受热分解。

作为优选，所述的C10-18脂肪酸优选直链一元脂肪酸。

作为优选：所述的C10-18脂肪酸为癸酸、月桂酸、椰子油酸、棕榈油酸、油酸或亚油酸。

本发明与现有技术相比，为了实现适应于现状大型高速连轧机或者单机架可逆轧机需要的具有优异的润滑性能、轧机清洁性能和优异的退火清净性能的水溶性轧制油的目的，首先对国外比较先进的产品性能进行了考察，并根据产品使用的特性制定了相应的质量指标。本发明采用粘度适中的三羟甲基丙烷油酸酯为基础油，为保证产品能够达到性能要求，对各种添加剂和其他精细化工产品进行了精选。为保证产品的易于乳化和润滑性能，且考虑到不易在金属表面形成化学油膜，保证轧板的退火清净性，宜选用活性较低的非离子表面活性剂和油性剂；由于轧制乳化液在现场长期循环使用，需要具备良好的氧化安定性和抗菌防腐性，依靠加入抗氧化添加剂和防腐剂来解决；加入防锈剂提高防锈性能，大分子含氮化合物来提高抗泡性能；

由于所含有的基础组分是合成酯，而这种合成酯具有优异的润滑性能、轧机清洁性能和退火清净性能；该合成酯具有生无可降解性能，它属于碳醇化合物，易于生物降解，而且他的抗剪切能力强，润滑均衡，优越于其他矿物油组分；

所含组分(2)可使组合物表面活性剂分子发生变化，保护胶体的作用变强，形成的乳化液其油粒的直径变大，在被加工的表面形成更多的油膜，显示出更好的润滑性；并且申请人通过大量实验发现，合成酯的摩擦系数和油膜强度与脂肪酸碳链长度的关系，随着脂肪酸碳链的增加，摩擦系数逐渐减小，油膜强度逐渐增大，但碳链大于12后，变化较小；脂肪酸带有支链严重影响其润滑性能，而醇的影响较小；饱和酸的酯比不饱和酸的酯润滑性好，如硬脂酸酯比油酸酯润滑性好；同时，脂肪酸的饱和度越低，其凝固点也越低，有利于在低温环境中使用，但同时带来易氧化变质，发生聚合等安定性差的问题。脂肪酸碳链长度和醇结构都影响酯的低温性能。申请人在上述创造性劳动基础上进行组分选择，使得最终选择的组分及配比满足轧制油的润滑性能、低温性能、稳定性能等多方面的要求。

除本发明组合物组分(1)的(2)外，其他组分如金属减活剂和极压抗磨剂等的相互作用，使得本发明组合物具有良好的轧机清净性，轧后钢板表面清洁度高，残铁量低，表面光洁，对轧机牌坊及轧机周围环境不产生污染；具有良好的抗油烧及防锈性能，轧后钢卷储存3个月内无锈蚀现象；具有优异的退火清净性能，罩式退火后的钢板表面残留物少，残碳量低；具有良好的使用稳定性能，在高速、高压条件下不产生氧化分解或聚合等问题。

四、具体实施方式

下面用具体实施例来详细说明本发明，但实施例并不限制本发明的范围。

本发明冷轧薄板轧制油组分含有：

1、所含组分(1)是三羟甲基丙烷油酸酯为基础油，其性能应满足：40℃运动粘度为40-60mm/s，加入量为45-70％，主要选型该合成酯作为基础油，是因为该合成酯具有生无可降解性能，它属于碳醇化合物，易于生物降解，而且他的抗剪切能力强，润滑均衡，优越于其他矿物油组分；

2、所含成分(2)是C10-18脂肪酸与脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚经酯化得到的酯醚型非离子表面活性剂，其中脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚中环氧乙烷数均为4-7。该组分(C)可使轧制油组合物的初期乳化特性变好，更有利于轧制油的良好使用。

所述的C10-18脂肪酸优选直链一元脂肪酸，最好为癸酸、月桂酸、椰子油酸、棕榈油酸、油酸或亚油酸等。

所述的脂肪醇聚氧乙烯醚是上海助剂厂销售的商品名为平平加O-4、O-6或O-7等的产品。壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚(4-7)为盐城石油化工厂销售的商品名为NP-4或NP-7等的产品。

它的主要性能是分散合成酯与其他添加剂，使其均匀分布在轧制油中。

3、所含成分(3)是抗氧剂、金属减活剂，为苯三唑衍生物(T551)或噻二唑衍生物(T556)。组分(3)可进一步保护由于轧制过程产生的新生表面的锈蚀，以满足冷硬卷不涂防锈油直接出厂的要求；

4、所含成分(4)是异辛基酸性磷酸酯、磷酸三甲苯酯(T306)或亚磷酸二正丁酯，加入量为1.8-3.0％；

5、所含成分(5)是油酸棕榈油酸，加入量为3.0-6.0％；

6、所含成分(6)是二乙醇胺或三乙醇胺或是它们的混合物，加入量为1.5-2.0％；

7、所含成分(7)是均三嗪类或噻唑啉酮类防腐杀菌剂或是它们的混合物，加入量为0.5-2.0％；

8、所含成分(8)为油性剂，为以下化合物中至少两种：油酸乙二醇酯、油酸环氧酯、苯骈三氮唑脂肪酸胺盐、失水山梨醇单油酸酯、环氧植物油。

9、所含成分(8)为极压抗磨剂，为硫化棉籽油、硫化动物油、硫化烯烃或者是他们的混合物，加入量为3.0-6.0％；

本发明轧制油的制备是一个物理混合的过程，其方法是把各种组分按所述的比例混合，于适合的温度条件下，搅拌一定时间，至溶解均匀，形成透明的液体，即得本发明组合物。

为了对实验产品进行及时评定，本发明采用了表1所示的分析评定方法，并选择了三个实施例进行制备和评定是否达到预期性能要求：

表一轧制油的其他相应理化分析方法和评定方法

项目	方法	项目	方法
				油基外观	目测	凝点	GB\T3535
粘度	GB\T265	闪点	GB\T3536
				皂化值	GB\T 8021	颗粒径度	自建
酸值	GB\T264	四球PB	GB\T3142

目测方法是将油调好后于室温(35℃)下放置24h，观察油品外观状态，如透明、半透明、浑浊以及有无沉淀。

实施例1：

601.5g的三羟甲基丙烷油酸酯，

40.0g的壬基酚聚氧乙烯(4)醚(oπ-4)，

80.0g的壬基酚聚氧乙烯(10)醚(oπ-10)，

100.0g的油酸乙二醇酯(T403)，

60g的硫化猪油

50g硫化棉籽油

20g的失水山梨醇单油酸酯(span-80)，

13g的磷酸三甲苯酯(T306)

12g的苯骈三氮唑脂肪酸胺盐(T406)，

3g的2、6-二叔丁基对甲酚(T501)，

0.5g的苯三唑十八胺盐(T551)，

10g的油酸，

6g的三乙醇胺

以上按照顺序加入到一个烧杯内，于70-80℃的温度下搅拌2h以上，至溶解均匀，然后加入4g的均三嗪类防腐杀菌剂(YN-215)，于60-70℃的温度下搅拌1h。

有关分析评定结果见表2。

实施例2：

601.5g的三羟甲基丙烷油酸酯，

40.0g的壬基酚聚氧乙烯(4)醚(oπ-4)，

80.0g的壬基酚聚氧乙烯(10)醚(oπ-10)，

100.0g的油酸乙二醇酯(T403)，

60g的硫化猪油

50g的硫化烯烃

20g的失水山梨醇单油酸酯(span-80)，

13g的磷酸三甲苯酯(T306)

12g的苯骈三氮唑脂肪酸胺盐(T406)，

3g的2、6-二叔丁基对甲酚(T501)，

0.5g的苯三唑十八胺盐(T551)，

10g的油酸，

6g的三乙醇胺

按照以上顺序加入到一个烧杯内，于70-80℃的温度下搅拌2h以上，至溶解均匀，然后加入4g的均三嗪类防腐杀菌剂(YN-215)，于60-70℃的温度下搅拌1h。

有关分析评定结果见表3。

实施例3：

581.5g的三羟甲基丙烷油酸酯，

40.0g的壬基酚聚氧乙烯(4)醚(oπ-4)，

80.0g的壬基酚聚氧乙烯(10)醚(oπ-10)，

100.0g的油酸乙二醇酯(T403)，

30g的硫化猪油

50g硫化棉籽油

50g硫化烯烃

20g的失水山梨醇单油酸酯(span-80)，

13g的磷酸三甲苯酯(T306)

12g的苯骈三氮唑脂肪酸胺盐(T406)，

3g的2、6-二叔丁基对甲酚(T501)，

0.5g的苯三唑十八胺盐(T551)，

10g的油酸，

6g的三乙醇胺

按照顺序加入到一个烧杯内，于70-80℃的温度下搅拌2h以上，至溶解均匀。然后加入4g的均三嗪类防腐杀菌剂(YN-215)，于60-70℃的温度下搅拌1h

有关分析评定结果见表4。

从表2-表4的分析评定结果可以看出，采用本发明的轧制油实例能够指标稳定，油膜强度高，性能指标稳定。

Claims (3)

1.一种冷轧薄板轧制油的制备方法，其特征在于：冷轧薄板轧制油组分含有(1)基础油；(2)表面活性剂；(3)抗氧剂；(4)抗磨剂；(5)脂肪酸；(6)胺类防锈剂；(7)抗菌防腐剂；(8)油性剂，(9)抗磨极压剂；其中，

所含组分(1)是三羟甲基丙烷油酸酯为基础油，其性能应满足：40℃运动粘度为40-60mm/s，重量百分比含量为45-70％；

所含组分(2)是C10-18脂肪酸与脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚经酯化得到的酯醚型非离子表面活性剂，其中脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚中环氧乙烷数均为4-7；

所含组分(3)选用苯三唑衍生物(T551)或噻二唑衍生物(T556)；

所含组分(4)是仲胺磷酸酯十八胺盐或异辛基酸性磷酸酯、磷酸三甲苯酯(T306)或亚磷酸二正丁酯，重量百分比含量为1.8-3.0％；

所含组分(5)是油酸棕榈油酸，重量百分比含量为3.0-6.0％；

所含组分(6)是二乙醇胺或三乙醇胺或是它们的混合物，重量百分比含量为1.5-2.0％；

所含组分(7)是均三嗪类或噻唑啉酮类防腐杀菌剂或是它们的混合物，重量百分比含量为0.5-2.0％；

所含组分(8)为以下化合物中至少两种：油酸乙二醇酯、油酸环氧酯、苯骈三氮唑脂肪酸胺盐、失水山梨醇单油酸酯、环氧植物油；

所含组分(9)为硫化棉籽油、硫化动物油、硫化烯烃或者是他们的混合物，重量百分比含量为3.0-6.0％；

在满足要求的(1)中加入组分(2)、(3)、(4)、(5)、(6)和(7)，于70-80℃的温度下搅拌2h以上，然后加入组分(8)(9)，于60-70℃下继续搅拌1h即可。

2.根据权利要求1所述的冷轧薄板轧制油的制备方法，其特征在于：所述的C10-18脂肪酸优选直链一元脂肪酸。

3.根据权利要求2所述的冷轧薄板轧制油的制备方法，其特征在于：所述的C10-18脂肪酸为癸酸、月桂酸、椰子油酸、棕榈油酸、油酸或亚油酸。