CN118516158A - 一种冷轧轧制液组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种冷轧轧制液组合物及其制备方法与应用，本发明的冷轧轧制液组合物，以重量份数计，其组分包括：2～4份表面活性剂；0～3份耦合剂；5～10份润滑剂；1～3份腐蚀抑制剂；0～3份pH调整剂；47～92份油性剂；0～30份基础油，本发明的技术方案，较好地解决了现有技术中冷轧轧制液清净性能差，轧后钢板表面残铁含量高，轧机牌坊油泥堆积严重的问题，可用于不锈钢或合金钢单机架冷轧轧机及连轧轧机组冷轧工艺润滑的工业应用中。

Description

一种冷轧轧制液组合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于冶金行业冷轧轧制技术领域，具体涉及一种冷轧轧制液组合物及其制备方法与应用。

背景技术

冷轧是指金属或合金在低于再结晶温度下进行的轧制，通常指的是将轧材不经过任何温度处理下进行加工，冷轧轧制可获得尺寸精确，力学性能好、表面质量优异的钢板。冷轧轧制液是冷轧轧制过程中用到的工艺润滑介质，在轧制过程中，轧制液兑水后的乳化液喷射到轧辊和轧件上，在变形区域高温高压作用下，乳化液油水分离，油主要起到润滑作用，水主要起到冷却作用。轧制过程会产生大量的铁粉，产生的铁粉会与乳化液中的油类物质形成非常牢固的油泥吸附在轧机牌坊和带钢表面，乳化液同时起到清洗轧机牌坊和带钢表面铁粉的作用。目前的轧制液，清洗效果普遍较差，轧机牌坊、烟道和管路上常常覆盖一层厚厚的油泥，同时，带钢表面残铁含量较高，造成钢板反射率偏低。

轧机油泥在轧机牌坊、烟道内堆积过多，不但会造成工作环境差，影响工人身体健康，会有增加了轧机着火的风险；同时，下游客户对冷轧板卷的表面质量要求越来越高，要求钢板表面反射率高，残铁少。因此，具有优异清洗性能的清净型冷轧轧制液成为目前冷轧企业所关注的重点问题和难点。

近年来轧制乳化油公开的专利较多，如中国专利CN101724498A公开了一种乳化型钢板冷轧润滑油组合物，含有动植物油、合成酯和矿物油及非离子复合乳化剂、润滑添加剂、抗氧剂；中国专利CN1403554A公开了一种主要用于碳钢薄钢板冷轧的水溶性轧制油组合物，主要包括：a)至少一种润滑油基础油；b)至少一种表面活性剂；c)两种以上抗氧剂；d)一种抗磨剂；e)一种脂肪酸；f)一种胺类防锈剂；g)一种抗菌防腐剂；h)至少两种油性剂；但这些专利文献均未对组合物的清净性能进行描述。

中国专利CN104293443B公开了一种轧制乳化油组合物及其用途，其组分按重量份计为：基础油15～50份，极压抗磨剂2～8份，油性剂20～60份，防锈剂5～10份，高分子表面活性剂2～10份，抗氧剂0.01～0.5份，螯合剂0.01～0.5份，消泡剂0.01～0.5份，杀菌剂0.01～0.5份；通过对不同类型原料的复配，达到相互协同配合的效果，得到了一种新的轧制乳化油组合物，具有较好的抗硬水性，可满足普碳钢冷轧加工要求；但其极压润滑性能和清净性能还需继续提高以满足越来要高的轧板表面质量要求。

因此，开发出一种具有良好清净性能的冷轧轧制液，减少轧机牌坊、烟道及管路上油泥的附着，减少轧机着火风险，提高安全性能，改善现场工作环境；同时降低轧后带钢板面残铁量，提高板面的的反射率，获得板面质量好的冷轧板，具有重要的现实意义。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种冷轧轧制液组合物及其制备方法与应用，解决现有技术中冷轧轧制液清净性能差，轧机牌坊、烟道和管路油泥附着严重，轧后钢板表面残铁多，反射率低的问题。

第一方面，本发明提出了一种冷轧轧制液组合物，以重量份数计，组合物组分包括：

作为本发明的具体实施方式，所述表面活性剂选自聚乙氧基化脂肪醇、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸、蓖麻油聚氧乙烯醚二油酸酯、蓖麻油聚氧乙烯酯、改性脂肪酸酰胺、烷氧基化脂肪醇、改性乳化酯、改性季铵盐氨基化合物、牛脂基胺聚氧乙烯醚或牛脂基二胺聚氧乙烯醚中的至少一种。

作为本发明的具体实施方式，所述表面活性剂选自聚乙氧基化脂肪醇、辛基酚聚氧乙烯醚、改性脂肪酸酰胺、改性乳化酯、牛脂基胺聚氧乙烯醚或牛脂基二胺聚氧乙烯醚中的至少两种。

作为本发明的具体实施方式，所述表面活性剂包括主表面活性剂和辅表面活性剂；所述主表面活性剂选自聚乙氧基化脂肪醇、辛基酚聚氧乙烯醚、改性脂肪酸酰胺、牛脂基二胺聚氧乙烯醚，所述辅表面活性剂选自改性乳化酯、牛脂基胺聚氧乙烯醚，所述主表面活性剂和辅表面活性剂的质量比为1：(0.1～1)。

作为本发明的具体实施方式，所述耦合剂选自去离子水、脂肪醇或醇醚中的至少一种。

作为本发明的具体实施方式，所述耦合剂脂肪醇为碳链中碳原子数大于6个的中长碳链脂肪醇。

作为本发明的具体实施方式，所述润滑剂选自高碱值磺酸钙、酸性磷酸酯、带乳化功能的磷酸酯、烷基膦酸酯、磷酸三丁酯、磷酸三甲酚酯、磷酸酯胺盐、硫代磷酸酯胺盐、硫代磷酸三苯酯、硫化烯烃、硫化脂肪酸酯、硫化脂肪油或硼酸酯中的至少两种。

根据本发明，术语“高碱值磺酸盐”的TBN≥300mgKOH/g。

作为本发明的具体实施方式，所述润滑剂选自酸性磷酸酯、带乳化功能的磷酸酯、磷酸酯胺盐、硫代磷酸酯胺盐、硫化烯烃、硫化脂肪酸酯或硼酸酯中的至少三种。

作为本发明的具体实施方式，所述润滑剂包括第一润滑剂、第二润滑剂和第三润滑剂；所述第一润滑剂剂选自硫代磷酸酯胺盐、硫化烯烃、硫化脂肪酸酯，所述第二润滑剂选自酸性磷酸酯、带乳化功能的磷酸酯、磷酸酯胺盐，所述第三润滑剂选自硼酸酯，所述第一润滑剂、第二润滑剂和第三润滑剂的质量比为1:(0.05～1):(0～0.7)。

作为本发明的具体实施方式，所述腐蚀抑制剂选自石油磺酸钠、石油磺酸钡、苯并三氮唑、甲基苯三唑衍生物、噻二唑衍生物、脂肪酸酰胺、环烷酸盐、多乙烯多胺、长链二元酸、长链二元酸衍生物或二烷基二硫代磷酸盐中的至少一种。

作为本发明的具体实施方式，所述腐蚀抑制剂选自石油磺酸钡、甲基苯三唑衍生物、噻二唑衍生物、多乙烯多胺、长链二元酸或长链二元酸衍生物的至少两种。

作为本发明的具体实施方式，所述腐蚀抑制剂包括主腐蚀抑制剂和辅腐蚀抑制剂；所述主表腐蚀抑制剂选自石油磺酸钡、多乙烯多胺、长链二元酸或长链二元酸衍生物，所述辅腐蚀抑制剂选自甲基苯三唑衍生物、噻二唑衍生物，所述主腐蚀抑制剂和辅腐蚀抑制剂的质量比为1：(0～0.5)。

作为本发明的具体实施方式，所述pH调整剂选自三乙醇胺、单乙醇胺、特种胺、二甘醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸、醋酸、硼酸和硝酸中的至少一种。

作为本发明的具体实施方式，所述pH调整剂选自三乙醇胺、特种胺、氢氧化钠、磷酸、醋酸和硼酸中的至少一种。

作为本发明的具体实施方式，所述油性剂选自动物油、植物油、合成酯、妥儿油、油酸或脂肪酸酯中的至少一种。

作为本发明的具体实施方式，所述油性剂选自植物油、合成酯、妥儿油或油酸中的至少两种；

作为本发明的具体实施方式，所述油性剂包括主油性剂和辅油性剂；所述主油性剂包括植物油、油酸，所述辅油性剂包括合成酯、妥尔油，所述主油性剂和辅油性剂的质量比为1：(0.2～1)。

作为本发明的具体实施方式，所述植物油自棕榈油、蓖麻油、大豆油或椰子油中的至少一种；所述合成酯自三羟甲基丙烷油酸酯、棕榈酸异辛酯、硬脂酸丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯、季戊四醇葵酸酯、季戊四醇二油酸酯或季戊四醇四油酸酯中的至少一种。

作为本发明的具体实施方式，所述主油性剂选自棕榈油、椰子油，所述辅油性剂选自三羟甲基丙烷油酸酯、棕榈酸异辛酯、季戊四醇四油酸酯。

作为本发明的具体实施方式，所述基础油选自精制矿物油、Ⅱ类加氢矿物油或Ⅲ类加氢矿物油中的至少一种。

本发明中的上述原料均可自制，也可商购获得，本发明对此不作特别限定。

第二方面，本发明提供了所述冷轧轧制液组合物的制备方法，包括以下步骤：

S1：将基础油和油性剂混合，得到物料Ⅰ；

S2：在物料Ⅰ中依次加入润滑剂、腐蚀抑制剂、耦合剂和pH调整剂，混合得到物料Ⅱ；

S3：在物料Ⅱ中加入表面活性剂，混合得到物料Ⅲ

S4：将物料Ⅲ冷却至室温，得到冷轧轧制液组合物；

作为本发明的具体实施方式，所述步骤S1～S4中，混合条件各自独立地为：混合温度为30～40℃，搅拌速率为300-800rmp，搅拌时间为0.5～1h。

第三方面，本发明提供了所述冷轧轧制液组合物在不锈钢或合金钢单机架冷轧轧机及连轧轧机组冷轧工艺润滑领域中的应用。

作为本发明的具体实施方式，将所述冷轧轧制液组合物用脱盐水稀释为重量百分浓度0.5～3.0％的稀释液，用于不锈钢或合金钢单机架冷轧轧机及连轧轧机组的冷轧工艺润滑中。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的冷轧轧制液组合物，通过对表面活性剂、润滑剂、腐蚀抑制剂、pH调整剂、油性剂和基础油进行合理复配、协同配合，使获得的冷轧轧制液组合物具有优异的铁粉清净性能和良好的极压润滑性能；其中，通过不同表面活性剂的协同作用，提高轧制液对铁粉的分散性能，减少铁粉在轧机或钢板表面的吸附，同时使轧制液稀释液具有良好的清洗性能；通过pH调整剂调整稀释液的等电点，有利于控制稀释液的清洗性和润滑性，使两者达到平衡，在保证产品润滑性能的基础上，进一步提高清洗效果。

2、通过本发明实施例及测试例中，在铁粉分散性模拟实验中，本发明的冷轧轧制液，没有出现在液槽壁附着的情况现象，铁粉在稀释液中分散良好，具有良好的分散性能；通过不同类型的润滑剂混合使用可以起到良好的协同作用，提高产品的极压润滑性能，同时油性剂中植物油和合成酯的搭配使用可进一步提高了组合物的润滑性能，而且从性能试验中也可以看出，本发明的冷轧轧制液组合物的皂化值可高达210.0mgKOH/g，最大无卡咬负荷可高达1569N，润滑性能好。

3、本发明的冷轧轧制液组合物同时具有良好的铁粉清净性、清洗性和润滑性，取得了好的技术效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但并不构成对本发明的任何限制。

本发明各实施例中所用的测试方法具体如下：

将本发明所述的冷轧轧制液组合物用脱盐水稀释为重量百分浓度0.5～3.0％的稀释液，进行的性能试验如下：

自建铁粉分散性实验方法：

1)将轧制液配制成2.5％浓度稀释液，加入乳化液循环喷射模拟实验设备中准备实验；

2)将0.5％质量分数的液压油和0.01％质量分数的还原铁粉加入到稀释液中，开启乳化液循环喷射模拟实验设备；

3)设备运行24h后，观察铁粉在稀释液中的分散状态和铁粉在乳化液循环喷射模拟实验设备液槽壁上的附着情况：若铁粉未在液槽壁上附着，则说明铁粉分散良好，轧制液的清净分散性能佳。根据铁粉附着性，将轧制液的清净性能按从优到差评为ABCDE五个等级。

极压润滑性能：极压润滑性能代表着润滑剂所形成润滑膜的承载能力，依照试验标准GB/T 3142-2019测试待测油品的最大无卡咬负荷P_B值，P_B值越大，润滑膜的强度越大、承载能力越强，润滑性能越好。

实施例1

本实施例提供了一种冷轧轧制液组合物及其制备方法，具体细节如下：

S1：按表1中的组分重量份数准备原料；

S2：将基础油和油性剂加入带有搅拌的反应釜中，在35℃温度下加热搅拌，得到物料Ⅰ；

S3：在物料Ⅰ中依次加入润滑剂、腐蚀抑制剂、耦合剂和pH调整剂，在35℃恒温条件下搅拌0.5h，至澄清透明，得到物料Ⅱ；

S4：在物料Ⅱ中加入表面活性剂，在35℃恒温条件下搅拌0.5～1.0h，至澄清透明，得到物料Ⅲ；

S5：将物料Ⅲ冷却至室温，即得到冷轧轧制液组合物。

实施例1得到的冷轧轧制液组合物经性能测试，得到性能指标数据如表2所示；

将实施例1得到的冷轧轧制液组合物，制备得到的用脱盐水稀释为重量百分浓度2.5％的乳化液，用于1780mm六辊五连轧轧机和1780mm十八辊五连轧轧机轧制不锈钢的工艺润滑中，取得了好的应用效果；其中，轧机最大轧制压力为1800吨，轧制速度最大为300m/min。

实施例2～6

实施例2～6按照实施例1中的各个步骤进行，唯一的区别为原料及原料配比不同，如表1所示；制得的冷轧轧制液组合物的性能指标数据如表2所示。

表1实施例1～6中各组分的原料的重量份数

对比例1

选用国内同类型的市售冷轧轧制液组合物，其性能指标数据如表2所示。

对比例2

选用国外进口的同类型的市售冷轧轧制液组合物，其性能指标数据如表2所示。

表2实施例1～6及对比例1～2中冷轧轧制液组合物的性能指标数据

由表2可知，实施例1～6中冷轧轧制液组合物在铁粉分散性实验中，铁粉未在液槽壁上附着或有少量附着，说明铁粉分散良好，轧制液具有良好的清净分散性能，而对比例1～2均有不同程度的附着。实施例1～6皂化值可高达213.2mgKOH/g，高于对比例，最大无卡咬负荷PB在1069～1569N，远大于对比例，极压润滑性能好。其中，实施例3和实施例6的方案最优。

综上，本发明的冷轧轧制液组合物具有良好的清净分散性能，可保证使用过程中轧机牌坊、管路和循环系统干净，无油泥堆积，更符合目前环境、安全和健康的要求；具有良好的极压润滑性能，能够满足高强度不锈钢和合金钢的冷轧轧制工艺。该组合物的综合性能能够满足轧制工艺发展对轧制液的要求，可用于不锈钢或合金钢单机架冷轧轧机及连轧轧机组冷轧工艺润滑的工业应用中。

在本发明中的提到的任何数值，如果在任何最低值和任何最高值之间只是有两个单位的间隔，则包括从最低值到最高值的每次增加一个单位的所有值。例如，如果声明一种组分的量，或诸如温度、压力、时间等工艺变量的值为50-90，在本说明书中它的意思是具体列举了51-89、52-88……以及69-71以及70-71等数值。对于非整数的值，可以适当考虑以0.1、0.01、0.001或0.0001为一单位。这仅是一些特殊指明的例子。在本申请中，以相似方式，所列举的最低值和最高值之间的数值的所有可能组合都被认为已经公开。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (10)

1.一种冷轧轧制液组合物，其特征在于，以重量份数计，组合物的组分包括：

2.根据权利要求1所述的冷轧轧制液组合物，其特征在于，所述表面活性剂选自聚乙氧基化脂肪醇、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸、蓖麻油聚氧乙烯醚二油酸酯、蓖麻油聚氧乙烯酯、改性脂肪酸酰胺、烷氧基化脂肪醇、改性乳化酯、改性季铵盐氨基化合物、牛脂基胺聚氧乙烯醚或牛脂基二胺聚氧乙烯醚中的至少一种；

优选地，所述表面活性剂选自聚乙氧基化脂肪醇、辛基酚聚氧乙烯醚、改性脂肪酸酰胺、改性乳化酯、牛脂基胺聚氧乙烯醚或牛脂基二胺聚氧乙烯醚中的至少两种；

更优选地，所述表面活性剂包括主表面活性剂和辅表面活性剂；所述主表面活性剂选自聚乙氧基化脂肪醇、辛基酚聚氧乙烯醚、改性脂肪酸酰胺、牛脂基二胺聚氧乙烯醚，所述辅表面活性剂选自改性乳化酯、牛脂基胺聚氧乙烯醚，所述主表面活性剂和辅表面活性剂的质量比为1：(0.1～1)。

3.根据权利要求1或2所述的冷轧轧制液组合物，其特征在于，所述耦合剂选自去离子水、脂肪醇或醇醚中的至少一种；

优选地，所述耦合剂脂肪醇为碳链中碳原子数大于6个的中长碳链脂肪醇。

4.根据权利要求1-3任一项所述的冷轧轧制液组合物，其特征在于，所述润滑剂选自高碱值磺酸钙、酸性磷酸酯、带乳化功能的磷酸酯、烷基膦酸酯、磷酸三丁酯、磷酸三甲酚酯、磷酸酯胺盐、硫代磷酸酯胺盐、硫代磷酸三苯酯、硫化烯烃、硫化脂肪酸酯、硫化脂肪油或硼酸酯中的至少两种；

优选地，所述润滑剂选自酸性磷酸酯、带乳化功能的磷酸酯、磷酸酯胺盐、硫代磷酸酯胺盐、硫化烯烃、硫化脂肪酸酯或硼酸酯中的至少三种；

更优选地，所述润滑剂包括第一润滑剂、第二润滑剂和第三润滑剂；所述第一润滑剂剂选自硫代磷酸酯胺盐、硫化烯烃、硫化脂肪酸酯，所述第二润滑剂选自酸性磷酸酯、带乳化功能的磷酸酯、磷酸酯胺盐，所述第三润滑剂选自硼酸酯，所述第一润滑剂、第二润滑剂和第三润滑剂的质量比为1:(0.05～1):(0～0.7)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的冷轧轧制液组合物，其特征在于，所述腐蚀抑制剂选自石油磺酸钠、石油磺酸钡、苯并三氮唑、甲基苯三唑衍生物、噻二唑衍生物、脂肪酸酰胺、环烷酸盐、多乙烯多胺、长链二元酸、长链二元酸衍生物或二烷基二硫代磷酸盐中的至少一种；

优选地，所述腐蚀抑制剂选自石油磺酸钡、甲基苯三唑衍生物、噻二唑衍生物、多乙烯多胺、长链二元酸或长链二元酸衍生物的至少两种；

更优选地，所述腐蚀抑制剂包括主腐蚀抑制剂和辅腐蚀抑制剂；所述主表腐蚀抑制剂选自石油磺酸钡、多乙烯多胺、长链二元酸或长链二元酸衍生物，所述辅腐蚀抑制剂选自甲基苯三唑衍生物、噻二唑衍生物，所述主腐蚀抑制剂和辅腐蚀抑制剂的质量比为1：(0～0.5)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的冷轧轧制液组合物，其特征在于，所述pH调整剂选自三乙醇胺、单乙醇胺、特种胺、二甘醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸、醋酸、硼酸和硝酸中的至少一种；

优选地，所述pH调整剂选自三乙醇胺、特种胺、氢氧化钠、磷酸、醋酸和硼酸中的至少一种。

7.根据权利要求1-6任一项所述的冷轧轧制液组合物，其特征在于，所述油性剂选自动物油、植物油、合成酯、妥儿油、油酸或脂肪酸酯中的至少一种；

优选地，所述油性剂选自植物油、合成酯、妥儿油或油酸中的至少两种；

更优选地，所述油性剂包括主油性剂和辅油性剂；所述主油性剂包括植物油、油酸，所述辅油性剂包括合成酯、妥尔油，所述主油性剂和辅油性剂的质量比为1：(0.2～1)；

进一步优选地，所述植物油自棕榈油、蓖麻油、大豆油或椰子油中的至少一种；所述合成酯自三羟甲基丙烷油酸酯、棕榈酸异辛酯、硬脂酸丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯、季戊四醇葵酸酯、季戊四醇二油酸酯或季戊四醇四油酸酯中的至少一种；

更进一步优选地，所述主油性剂选自棕榈油、椰子油，所述辅油性剂选自三羟甲基丙烷油酸酯、棕榈酸异辛酯、季戊四醇四油酸酯。

8.根据权利要求1-6任一项所述的冷轧轧制液组合物，其特征在于，所述基础油选自精制矿物油、Ⅱ类加氢矿物油或Ⅲ类加氢矿物油中的至少一种。

9.一种权利要求1-8任一项所述的冷轧轧制液组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将基础油和油性剂混合，得到物料Ⅰ；

S2：在物料Ⅰ中依次加入润滑剂、腐蚀抑制剂、耦合剂和pH调整剂，混合得到物料Ⅱ；

S3：在物料Ⅱ中加入表面活性剂，混合得到物料Ⅲ；

S4：将物料Ⅲ冷却至室温，得到冷轧轧制液组合物；

优选地，所述步骤S1～S4中，混合条件各自独立地为：混合温度为30～40℃，搅拌速率为300-800rmp，搅拌时间为0.5～1h。

10.权利要求1-8任一项所述冷轧轧制液组合物或权利要求9所述的制备方法制得的冷轧轧制液组合物在不锈钢或合金钢单机架冷轧轧机及连轧轧机组冷轧工艺润滑领域中的应用；优选地，所述冷轧轧制液组合物在脱盐水中的质量分数比为0.5％-3.0％。