可逆轧机冷轧极薄板轧制油的研制与应用

1、可逆轧机冷轧极薄板轧制油的研制与应用     在实验室合成了多功能硫磷型极压添加剂LSP-20，其主要理化性能指标见表 3。    极压抗磨性能评价    在上述冷轧极薄板轧制油基础配方中分别加入极压抗磨剂 LSP-20、T202、T322，在四球机和Falex试验机上进行极压抗磨性能评价，试验结果见表4。    由表4 可见，在最大无卡咬负荷    PB和磨痕直径 这 2 个指标上，LSP-20 与市售T202、T322 的

2、性能相当或略好，但Falex 失效负荷值比市售的T202、T322 性能略好。    抗氧化性能评价    在上述冷轧极薄板轧制油基础配方中分别加入极压抗磨剂 LSP-20、T202、T322，采用差热分析仪，通过测定冷轧极薄板轧制油的起始氧化温度评价其抗氧化性能，试验结果见表5。    冷轧极薄板轧制油的起始氧化温    度越高，其抗氧化性能越好。由表5可见，合成的LSP-20的抗氧化性能与T202、T322 基本相当或稍好。    油溶性评价

3、    在上述冷轧极薄板轧制油基础配方中分别加入极压抗磨剂 LSP-20、T202、T322，加热、搅拌后，放置于透明具塞瓶中，一个月后观察外观，结果见表6。    由表6 可见，在上述冷轧极薄板    轧制油基础配方中，合成的LSP-20的油溶性较好。    高分子非离子表面活性剂的    评价选用具有合适的亲水亲油平衡值（HLB 值）的乳化剂与高分子表面活性剂复配使用，可使其具有协同作用。这一方面使得冷轧极薄板轧制油乳化液既具有良好的初始乳化

4、性能，又具有长周期使用的稳定性能，有效解决油耗与润滑性之间的矛盾；同时，冷轧极薄板轧制油乳化液颗粒在使用过程中存在2 种变化趋势，即受机械剪切愈来愈小和热分子运动碰撞愈来愈大，高分子非离子表面活性剂的胶体保护作用可以有效解决这2 个矛盾，使乳化液颗粒度可控，从而使得冷轧极薄板轧制油乳化液在长周期使用中一直具有合适的颗粒度和较高的油膜铺展量(plate out)。    本研究所用高分子非离子表面    活性剂是采用摩尔分子量为1 5001 800 的丁醇无规嵌断聚醚，在酸催化、二甲苯作携水剂的条件下，用短链脂肪酸封端酯化得到的。高分子

5、非离子表面活性剂主要指标为：酸值：69 mgKOH/g；    羟值：10 mgKOH/g；    水数：12.0。    乳化液相关性能考察    在上述冷轧极薄板轧制油基础配方中加入制备的高分子非离子表面活性剂，考察其对冷轧极薄板轧制油乳化液相关性能的影响，结果见表7。    由表7 可见，在冷轧极薄板轧制    油基础配方中加入高分子表面活性剂，降低了冷轧极薄板轧制油乳化液的表面张力，改善了其初始乳化性能；同时

6、提高了乳化液的油膜铺展量，从而有效改善了冷轧极薄板轧制油的润滑性。    用油全方位    Application Guides530221ebruaryF第一期由公式（1）可以看出，降低摩擦系数可减小最小可轧厚度，也即可以轧出更薄的钢板。    最有效的降低边界润滑摩擦系数    的办法是在冷轧极薄板轧制油中添加油性剂和极压抗磨剂。此外，冷轧极薄板轧制油的乳化状态亦决定了润滑油膜的厚度，也影响到其摩擦系数。    因此，本研究的工作重点围绕这3

7、 方面展开。    油性剂的合成与评价    采用常用的酸催化酯化方法，固定长链脂肪酸，变换原料醇，分别制备了4 种油性剂，即单元醇酯A、双酯B、三元酯C 及复合酯D，其性能评价结果见表1。    由表1 可见：    单元醇酯A的清净性最好，但磨痕直径大，运动黏度低；    双酯B、三元酯C及复合酯D    的摩擦系数基本上在一个数量级范围内，其四球机试验结果优于单元醇酯A，且以复合酯D 最好； 

8、0;  复合酯D 的退火清净性略差。    在冷轧过程中，润滑剂的平均膜    厚可按公式（1）    2进行计算：h =6r /2k tan （2）式中：在常压、室温或轧辊咬入时的温度以及进入变形区压力下的润滑剂运动黏度（压黏黏 度）；    r 轧辊转速或轧辊和板带速    度差；    轧辊和板带所成夹角；    k 钢板的屈服强度。   

9、由公式（2）可知，在一定的轧制条件下，油膜厚度与冷轧极薄板轧制油的运动黏度成正比，即油膜平均厚度越大，润滑性质就越流体化，其润滑性能就越好。    从这个意义上讲，选择复合酯D    显然最好。考虑到单元醇酯A在冷轧极薄板轧制油乳化液的使用环境（大量水和5060 温度）条件下易于水解，长周期使用会使冷轧极薄板轧制油酸值增大，由此可能降低冷轧极薄板轧制油的抗油烧性能，故选择复合酯D 做进一步评价。    残留于钢板表面的冷轧极薄板轧    制油在退火温度小于500 这一退火温度

10、范围内挥发可视为在一定外压下的蒸馏过程。当退火温度升至500 以上时，如果钢板表面仍然残留了冷轧极薄板轧制油，则会发生聚合生焦、裂解生炭反应。因此，对于沸点大于500 的冷轧极薄板轧制油组分（主要为酯），则采用最小共沸物原理，在冷轧极薄板轧制油中引入能与之形成最低共沸物的低沸点组分（携带剂），从而在退火温度小于500 时将高沸点组分蒸发出去。    本研究内容的冷轧极薄板轧制油    基础配方为：混合酯：70（质量分数）；    乳化剂：10（质量分数）；    抗氧剂、防锈

11、剂：5（质量    分数）；    矿物基础油：10（质量分    数）；    极压抗磨剂：5（质量分数）。    在上述冷轧极薄板轧制油基础配    方中，将高沸点组分复合酯D与4种不同的携带剂复配，且使高沸点组分与携带剂的含量在冷轧极薄板轧制油基础配方中都相同，考察携带剂对高沸点组分的携带效果，试验结果见表 2。    由表2可见：三元酯C与复合酯   

12、; D复配后的退火清净性最好。这是因为携带剂与高沸点组分分子结构越相近，沸点相差小，容易形成最低共沸物。    因此，在冷轧极薄板轧制油配    方中，选择三元酯C与复合酯D复配使用。    极压抗磨剂的合成与评价    由于市售的极压剂大多数是为了提高齿轮油、液压油、内燃机油等油品的性能所开发，对于冷轧极薄板轧制油而言有许多不适合之处，如腐蚀性大、有臭味、水解安定性差、油溶性不好、反应活性不当等。    用油全方位  

13、60; Application Guides本文通过对油性剂、极压抗磨剂及高分子表面活性剂的合成、评价与筛选，开发了一种应用于可逆式冷轧机、生产极薄板材的冷轧极薄板轧制油。工业应用表明，研制油在润滑性能、清净性能和防锈性能等方面均可满足工业生产的要求。    随着国内外电器、包装、建筑等    行业对厚度 0.080.18 mm、宽度8001 200 mm的极薄规格冷轧板材需求量的日益增大，国内新建了40余台4 辊或多辊单机架可逆式冷轧机以生产极薄板材。这些可逆式冷轧机设备每年可生产冷轧极薄板材约3.0 ×106t，约需冷轧

14、极薄板轧制油3 000 t。    为了降低生产成本，提高生产效率，极薄板材生产厂家大部分采用短工艺流程，无中间退火工艺，而且要求总变形率在90%以上，这就对冷轧极薄板轧制油提出了极高的要求，即润滑性能极好，油耗低，轧制使用稳定，易于清洗，退火后板面清洁度高。    本文研制了一种应用于可逆式冷    轧机生产极薄板材的冷轧极薄板轧制油，并在小试及中试基础上进行了大规模工业化应用。    冷轧极薄板轧制油的研制    目标采用可逆式冷轧机生产极薄

15、板材的冷轧厂通常具有如下特点：采用短工艺流程，无中间退火工艺，总变形率在90% 以上；    生产工艺、生产原料、产品规    格调整频繁；    由于资金限制，工艺配套设施    简单，使冷轧极薄板轧制油乳化液易受污染，难于维护。    基于以上特点，决定了研制的冷    轧极薄板轧制油必须具有以下性能：优异的润滑性能；    优良的轧机清净性和退火清   

16、; 净性；    优良的适应能力，不仅要适应    大范围产品规格变化及原材料变化，还要求冷轧极薄板轧制油乳化液抗杂质漏酸漏碱和杂油的干扰能力强；    易于清洗，有良好的抗油烧性    能，使用成本低。    冷轧极薄板轧制油的研制    冷轧加工的润滑机理是既有流体润滑、又有边界润滑的混合润滑，在冷轧极薄板材的条件下，更有可能发生边界润滑。    根据Stone 平均单位压力公式，&

17、#160;   可以导出轧辊弹性压扁时的最小可轧厚度hmin计算公式    1：hmin=3.58D (K-q) /E （1）式中：D 工作辊直径；    K 材料变形抗力；    q 平均单位张力；    E 轧辊弹性模量；    摩擦系数。    可逆轧机冷轧极薄板    轧制油的研制与应用孙爱明 胡汉国 曹文华 于非中国石化集团洛阳石油化工工程公司用油全方位Ap

18、plication Guides550221ebruaryF第一期乳化液抗剪切性能考察在冷轧极薄板轧制油基础配方中加入高分子表面活性剂，考察其对冷轧极薄板轧制油乳化液颗粒度剪切前后的变化，结果见表8。    由表8 可见，加入高分子表面活    性剂的冷轧极薄板轧制油乳化液具有更好的抗剪切性能，也即具有更好的长周期使用稳定性。    乳化液长周期循环试验    模拟冷轧极薄板轧制油在可逆式冷轧机上的工业现场使用条件（即乳化液温度控制在4560 ，水质的pH值为67，电导率为5

19、0 mm/s），对冷轧极薄板轧制油乳化液进行长周期循环试验，监测其在循环过程中的乳化液状态和颗粒度，考察高分子表面活性剂对冷轧极薄板轧制油乳化液性能的影响，结果见表9。    由表9 可见，加入高分子表面活    性剂的冷轧极薄板轧制油乳化液对冷轧极薄板轧制油乳化液长周期使用稳定性的改善起到了关键作用。    工业应用    应用于可逆式冷轧机、轧制极薄板材的冷轧极薄板轧制油于2006 年12 月在天津市恒兴钢业有限公司开始工业应用。至今该公司共使用冷轧极薄板轧制油约850 t，轧制油乳化液使用