专利名称：一种冷轧薄板轧制油的组合物的制作方法
技术领域：
本发明属于金属加工工艺用润滑组合物，特别涉及一种冷轧薄板轧制油组合物。
背景技术：
随着汽车及家电工业的快速发展，对冷轧薄板的需求量越来越大，对冷轧薄板的表面质量的要求越来越高，冷轧装备和相关技术的迅速发展使得冷轧薄板的生产高速化、生产规模大型化。相关的有头轧制均改造为CDCM(酸洗轧制联合机组)机组，从而导致了对轧制油的润滑性、轧机清洁性、退火清净性、循环稳定性、废轧制油的可处理性等提出了更严格的要求。
目前在市场上使用的冷轧油可分为两类一类是以动植物油脂作为基础组分的轧制油，如公开号为CN1188793A的专利介绍了一种用于钢板的冷轧油，它主要含有(a)矿物油和或由含有12-22个碳原子的脂肪族羧酸和含有1-12个碳原子的脂肪醇制备的单酯；(b)动植物油脂；和(c)含有下述酯的复合酯，该酯由含有16-20个碳原子的高级脂肪不饱和酸的二聚物酸和或聚合物酸与多元醇制备，其中剩余的羧基或羟基已用含有12-22个碳原子的一元醇或单价脂肪酸酯化。该润滑油还含有(d)磷基极压添加剂或硫基极压添加剂。该轧制油具有良好的润滑性，但轧制清洁性差，不能实现不经过脱脂处理实现光亮退火的要求。公开号为USP5122288的专利介绍了一种冷轧油，其基础油选自动植物油脂、矿油、合成酯类，或其两种及两种以上混合物，加入0.2～5wt％分子量为2000～15000，HLB值为5～9的非离子表面活性剂，以及0.2～5wt％HLB值为12～16的非离子表面活性剂。前一种非离子表面活性剂为酯类或多元醇，后一种则为乙氧基酯或醚类。该轧制油润滑性一般，轧制清洁性一般，同样不能实现不经过脱脂处理实现光亮退火的要求。总之以油脂为基础组分的轧制油适用于高负荷、高速状态下的轧制，最显著的特点是润滑性能较好，存在的问题一是轧机清洁性差，轧机周围容易出现大量沉积物，污染环境、影响外观，降低工作效率；二是轧后不经过脱脂处理，退火清净性很差，得不到表面质量优异的成品板。
另一类是以矿物油为基础组分的轧制油，如USP5009803发明的一种冷轧钢润滑液是在矿物基础油中加入一种或多种有机碳酸酯。它可用于钢的冷轧，可作为全油使用，也可加入乳化剂，形成乳液或微乳液。该类轧制油具有极好的轧机清洁性及退火清净性，不经过脱脂处理的钢板退火后表面干净、无污染物，但是缺点是润滑性能较差，不能满足在高压、高速条件下的轧制生产要求。
发明内容
本发明是针对现有技术中轧制油润滑性能差等缺点，而提供一种新的冷轧薄板轧制油组合物，该轧制油组合物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。
本发明冷轧薄板轧制油组合物含有(A)多元醇酯类油性剂，60～90重量％；(B)非离子型高分子表面活性剂，0.5～5.0重量％；(C)非离子型酯醚型表面活性剂，2.0～15.0重量％；(D)硫化物极压抗磨剂，0.53～15重量％；(E)金属减活剂，0.51～5重量％。
上述百分含量以轧制油组合物总重量计。
所述组分(A)是由含多羟基的C5～C10脂肪醇与C10～20的一元脂肪酸或/和C30～40二聚酸经酯化反应后所得到的酯。其中同时选择C10～20的一元脂肪酸与C30～40的二聚酸时，二者的重量比为50～90∶50～10，优选75～85∶25～15，最好为83∶17。该组分(A)作为本发明组合物的基础组分，其最佳含量为70～85％，以组合物总重量计。
所述C10～20的一元脂肪酸推荐使用癸酸、月桂酸、椰子油酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、软脂酸、油酸、牛油脂肪酸或棕榈油脂肪酸。
所述C30～40的二聚酸是由棉籽油酸、妥儿油酸和大豆油酸二聚而成。
含多羟基的C5~C10脂肪醇推荐使用新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇或二聚季戊四醇。
所述(B)组分是重均分子量为5000～20000的非离子型高分子表面活性剂，由分子量为1000～1200的聚异丁烯脂肪酸和重均分子量为400～4000的聚乙二醇经酯化反应生成，其HLB值为6～9。该组分(B)可使组合物的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。
其中所述分子量为1000～1200的聚异丁烯脂肪酸推荐使用聚异丁烯丁二酸、聚异丁烯丙二酸或聚异丁烯己二酸。
所述组分(C)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石化石油三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)为大连旅顺化工厂销售的商品名为NP-4或NP-7等的产品。
组分(D)是含硫极压添加剂，至少选自硫化猪油、硫化牛油、硫化植物油、硫化烯烃、硫化矿物油和二苄二硫中的一种，选择二种以上混合使用时，为各种物质按均等重量比混合。组分(D)的添加可使轧制油的润滑性增加，具体体现在轧制油的油膜强度增加。
组分(E)是金属减活剂，为苯三唑衍生物(T551)或噻二唑衍生物(T556)。组分(E)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。
另外本发明轧制油组合物中还可以加入各种功能性添加剂，如防锈剂、抗氧剂、油性剂和抗磨剂，其加入量按照不同的轧机工艺条件来确定。
本发明所述的防锈剂为十二烯基丁二酸、环烷酸锌、山梨糖醇单油酸酯和苯并三氮唑中的一种。
本发明所述的抗氧剂为2.4-二叔丁基对甲酚、苯基-α-萘胺和二烷基二硫代磷酸锌中的一种。
本发明所述的油性改进剂为油酸或棕榈油酸。
本发明所述的抗磨剂为磷酸三甲苯酯(T306)或亚磷酸二正丁酯。
本发明组合物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75～76℃温度条件下，搅拌1.5小时，至溶解均匀，形成透明的液体，即得本发明组合物。
本发明提供的冷轧薄板轧制油组合物适用于CDCM机组(酸洗-轧制联合机组)的润滑。
本发明与现有技术相比，由于所含有的基础组分(A)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；所含组分(B)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；本发明组合物除组分(A)的(B)外，其它组分如金属减活剂和含硫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。
具体实施例方式
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。
实施例1将750克三羟甲基丙烷椰子油酸酯，20克壬基酚聚氧乙烯(4)醚(NP-4)油酸酯，15克壬基酚聚氧乙烯(7)醚油酸酯，20克聚异丁烯(分子量1000)丁二酸聚乙二醇(分子量3500)酯，30克硫化猪油，30克硫化棉籽油，15克苯三唑衍生物(T551)，5克2.6-二叔丁基对甲酚(T501)，100克油酸，15克磷酸三甲苯酯(T306)，5克苯并三氮唑，加入到一个容器中于75～76℃温度条件下，搅拌1.5小时，至溶解均匀，形成透明的液体。
实施例2将800克季戊四醇二聚酸油酸酯，70克脂肪醇聚氧乙烯(6)醚(O-6)硬脂酸酯，40克壬基酚聚氧乙烯(7)醚油酸酯，15克聚异丁烯(分子量1100)丁二酸聚乙二醇(分子量1200)酯，26克硫化烯烃，26克硫化矿物油，15克噻二唑衍生物(T556)，5克苯基-α萘胺，50克棕榈油酸，25克亚磷酸二正丁酯，15克环烷酸锌，加入到一个容器中于75～76℃温度条件下，搅拌1.5小时，至溶解均匀，形成透明的液体。
实施例3将420克季戊四醇棕榈油酸酯，450克三羟甲基丙烷月桂酸酸酯，5克壬基酚聚氧乙烯(7)醚(NP-7)棕榈油酸酯，40克辛基酚聚氧乙烯(4)醚月桂酸酯，10克四聚异丁烯(分子量1200)己二酸聚乙二醇(分子量800)酯，25克二苄二硫(T322)，25克硫化植物油，10克苯三唑衍生物(T551)，5克2.6-二叔丁基对甲酚(T501)，15克磷酸三甲苯酯(T306)，15克十二烯基丁二酸，加入到一个容器中于75～76℃温度条件下，搅拌1.5小时，至溶解均匀，形成透明的液体。
实施例4将750克新戊二醇棕榈油酸酯，65克壬基酚聚氧乙烯(7)醚(NP-7)油酸酯，65克辛基酚聚氧乙烯(4)醚月桂酸酯，30克四聚异丁烯(分子量1200)己二酸聚乙二醇(分子量800)酯，35克二苄二硫(T322)，35克硫化植物油，20克苯三唑衍生物(T551)，6克2.6-二叔丁基对甲酚(T501)，14克磷酸三甲苯酯(T306)，18克十二烯基丁二酸，加入到一个容器中于75～76℃温度条件下，搅拌1.5小时，至溶解均匀，形成透明的液体。
实施例5将620克新戊二醇棕榈油酸酯，75克壬基酚聚氧乙烯(7)醚(NP-7)硬脂酸酯，70克辛基酚聚氧乙烯(4)醚月桂酸酯，45克四聚异丁烯(分子量1200)己二酸聚乙二醇(分子量800)酯，72.5克二苄二硫(T322)，72.5克硫化植物油，45克苯三唑衍生物(T551)，8克2.6-二叔丁基对甲酚(T501)，12克磷酸三甲苯酯(T306)，14克十二烯基丁二酸，加入到一个容器中于75～76℃温度条件下，搅拌1.5小时，至溶解均匀，形成透明的液体。
以实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5作为本发明的组合物，对比的目的参比物是CDCM机组使用的冷轧油，规定为组合物A。组合物A的主要组成为棕榈油、合成酯、硫磷极压剂，壬基酚聚氧乙烯醚、酚类抗氧剂等。其理化性能与本发明的组合物理化性能类似。
实施例6FALEX润滑性能评定，该方法是由ASTM3233-86衍生而来的，它是测定流体润滑剂极压性能的标准方法，实验过程采用原液和浓度为3％(重量)的乳化液来进行。实验结果如表1。
表1冷轧油的FALEX值
表1所示的FALEX值可知实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5无论是原液还是浓度为3％(重量)的乳化液其FALEX极压性能均优于组合物A。
实施例7MQ-800四球承载能力测定(GBT/3142-82)，利用该方法测定冷轧油的油膜强度，实验过程采用原液和浓度为3％(重量)的乳化液来进行，结果如表2。
表2冷轧油的油膜强度
由表2可以看出实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的油膜强度无论是原液还是乳化液均优于或相当于组合物A。
实施例8冷轧轧制油循环稳定性实验，冷轧轧制油在实际使用过程中并不是以原液的状态使用，为了及时移走轧制过程中产生的热量，一般用97％左右的去离子水加3％左右的原液配制成浓度约为3％左右的乳化液使用。因此在工业应用中最重要的一点就是要求配制好的乳化液有优异的乳化稳定性，一方面有利于冷轧过程的操作平稳，工业生产过程易于控制；另一方面可以保证连续稳定的轧后钢板的表面质量。
冷轧轧制油在实际生产应用过程中，下列相关指标在一定程度上反映轧制油的乳化稳定性能。1、浓度的变化；2、乳化液颗粒度大小的变化；3、乳化液PH值的变化；4、乳化液锈蚀性能的变化。其中浓度的变化直接和轧制油的消耗指标有关；乳化液颗粒度大小的变化直接反映出润滑性能及轧制稳定性，一般要求在轧制过程中要求乳化液颗粒度的分布尽可能在一定的范围内；乳化液防锈性能变化及PH值变化直接影响到轧后成品钢板的表面质量。
本实验采用下列方法进行上述四个性能的评价。
乳化液循环条件循环泵离心泵(250升/分)，直径10mm配管；循环量100升/分；轧制油浓度3％(用软水配制PH5～7；电导率小于10us/cm)；
循环温度55±5℃。
采用2.0kg/cm的喷射压力连续向150±5℃的直径为φ20mm的铁辊喷射，连续喷射及循环，每天根据需要量补充水的损失，每48小时为一个周期。采用盐酸破乳法测定浓度的变化；采用MALWEN激光粒度仪测定乳化液颗粒度的变化；采用铁屑实验法测定锈蚀性能的变化；采用PH计测定PH值的变化。实验结果如表3所示。
表3轧制油循环稳定性实验结果
表3数据表明，在所给条件的情况下连续循环10天，实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5所列项目的变化均较小，均优于组合物A。
权利要求
1.一种冷轧薄板轧制油组合物，其特征在于含有下述物质(A)多元醇酯类油性剂，60～90重量％；(B)非离子型高分子表面活性剂，0.5～5.0重量％；(C)非离子型酯醚型表面活性剂，2.0～15.0重量％；(D)硫化物极压抗磨剂，0.53～15重量％；(E)金属减活剂，0.51～5重量％；所述组分(A)是由含多羟基的C5～C10脂肪醇与C10～20的一元脂肪酸或/和C30～40二聚酸经酯化反应后所得到的酯；组分(B)是由分子量为1000～1200的聚异丁烯脂肪酸和重均分子量为400～4000的聚乙二醇经酯化反应生成的重均分子量为5000～20000的非离子型高分子表面活性剂；组分(C)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；组分(D)是至少选自硫化猪油、硫化牛油、硫化植物油、硫化烯烃、硫化矿物油和二苄二硫中的一种，选择二种以上混合使用时，为各种物质按均等重量比混合；组分(E)为苯三唑衍生物或噻二唑衍生物。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于所述组分(A)的含量是70～85％，以组合物总重量计。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于所述组分(A)同时选择C10～20的一元脂肪酸与C30～40的二聚酸制备时，二者的重量比为50～90∶50～10。
4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于所述组分(A)同时选择C10～20的一元脂肪酸与C30～40的二聚酸制备时，二者的重量比为75～85∶25～15。
5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于所述组分(A)制备时所用含多羟基的C5～C10脂肪醇是新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇或二聚季戊四醇，C10～20的一元脂肪酸为癸酸、月桂酸、椰子油酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、软脂酸、油酸、牛油脂肪酸或棕榈油脂肪酸，C30～40的二聚酸是由棉籽油酸、妥儿油酸和大豆油酸二聚而成。
6.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于所述组分(B)制备时所用分子量为1000-1200的聚异丁烯脂肪酸为聚异丁烯丁二酸、聚异丁烯丙二酸或聚异丁烯己二酸。
7.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于所述组分(C)制备时所用C10～18脂肪酸为直链一元脂肪酸。
8.根据权利要求7所述的组合物，其特征在于所述组分(C)制备时所用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。
全文摘要
本发明公开了一种冷轧薄板轧制油组合物，以解决现有技术中轧制油润滑性能差等缺点。该组合物含有60～90重量％多元醇酯类油性剂、0.5～5.0重量％非离子型高分子表面活性剂、非离子型酯醚型表面活性剂2.0～15.0重量％、0.53～15重量％硫化物极压抗磨剂和0.51～5重量％金属减活剂。该轧制油组合物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。
文档编号C10M143/00GK101016498SQ200710054030
公开日2007年8月15日 申请日期2007年3月5日 优先权日2007年3月5日
发明者胡汉国, 曹文华, 要洁, 郭巧玲, 岳建伟 申请人:中国石油化工集团公司, 中国石化集团洛阳石油化工工程公司