专利名称：轧制用制剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水溶性冷钢轧辊油组合物和一种包含水和该水溶性冷钢轧辊油的水包油乳液。
钢冷轧是一种能施用于约0.5-1cm厚钢板(通过热轧工艺由厚的(例如，20cm)热钢板坯制成)的工艺，冷轧工艺将该钢板进一步减少到典型的0.15-0.35mm的更薄的尺寸。钢冷轧工艺均衡了经由每组轧辊施加的负荷、对钢板施加的前后张力和通过轧辊的轧制速度，以获得具有可售产品质量的钢板产品。被轧制的钢在冷轧过程中处于很高的应力状态，冷轧之后必须消除应力，以确保钢板对其指定的用途具有合适的结晶形式。退火工艺可以实现消除应力。
冷轧退火钢板的表面质量会因为出现黑色锈蚀和表面碳残渣而遭到损坏。这种钢板的表面质量不适用于汽车应用领域，该领域当前对轧屑清理板的表面碳残渣的指定的最大允许量为7mg/m2。然而，轧钢厂主一直在寻求以更快的速度运行他们的轧钢厂以提高产量、降低轧钢厂电力消耗、轧制不同和更硬的合金钢，而这种对板材表面质量的要求看上去与轧钢厂主承受的压力形成直接冲突。
这就要求轧辊油的配制者配制出能够“析出(plate-out)”更大量油的轧辊油，从而力求解决轧钢厂主承受的压力。但是，增加了的“析出”的油需要在退火过程(分批退火工艺典型的为600-700℃)中易于除去，以达到钢板的表面质量要求。
一种已提出的产生黑色锈蚀斑点和表面碳残渣的机理如下。冷轧工艺后，钢板主要被铁屑和调配油残留物污染。典型地，调配油残留物含有附浮油(tramp oil)、皂类和轧制过程中产生的生成物。冷轧过程中100℃或更高的温度产生的变形和摩擦热可在轧制的卷材中存留数个小时。在这些条件下，调配油残留物中一些组分的氧化和聚合反应可导致形成较不易挥发的大分子物质。在起催化剂作用的铁屑存在下，这些反应便会被加速。认为这些较不易挥发的大分子物质在退火过程中碳化，导致生成黑色锈蚀斑点和表面碳残渣。
因此，锈蚀斑点和表面碳残渣看上去是由冷轧过程中产生的热、冷轧工艺中的污染物和轧辊油制剂组合物三者相结合作用而产生的。
惊奇地发现，在轧辊油制剂中使用特定的多元醇偏酯满足了轧钢厂主的“析出”要求和对钢板表面质量的要求，并且对水溶性轧辊油组合物的任何其它要求不造成任何相应的损害，特别是润滑性。
根据本发明，用于钢冷轧应用的水溶性轧辊油组合物包含15-70重量％的多元醇偏酯，该多元醇偏酯的羟值为20-50mgKOH/g和多不饱和度为0.01-8重量％。
本发明上下文中的“多不饱和”的定义不包括“单不饱和”。
该多元醇偏酯可以衍生自至少一种多元醇与至少一种一元羧酸的反应。可选择地，它还可衍生自至少两种多元醇偏酯的共混物，或者至少一种多元醇偏酯与至少一种全酯化酯结合的共混物。
该多元醇可以是二醇、三醇、四醇和/或相关的二聚物和三聚物。例如，新戊二醇、丙三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷、季戊四醇、二季戊四醇和三季戊四醇。优选的多元醇选自新戊二醇、三羟甲基丙烷和季戊四醇，特别是三羟甲基丙烷。
该多元醇偏酯的多不饱和度衍生自至少一种一元羧酸。该至少一种一元羧酸，例如，可以是一种或多种多不饱和的一元羧酸、或者多不饱和与非-多不饱和的一元羧酸的混合物。
该多不饱和或非-多不饱和的一元羧酸可具有一些单不饱和的碳-碳键，并可以有直链和/或支链。它可以是脂族或芳族的。优选的多不饱和或非-多不饱和的一元羧基脂肪酸有8-24个碳原子，更优选的有10-20个碳原子。适合的多不饱和一元羧基脂肪酸的实例包括衍生自椰子油、拔顶椰子油(经进一步加工除去C8和C10饱和脂肪酸组分的椰子油)，棕榈仁油及其混合物的那些。适合的非-多不饱和一元羧基脂肪酸的实例包括癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬酯酸、异硬脂酸、氢化的C18单体酸、花生酸、山萮酸、二十四烷酸及其混合物。氢化的C18单体酸是随后被氢化的油酸二聚作用产生的C18单体副产物。
一种特别优选的多元醇偏酯衍生自三羟甲基丙烷和椰子油、拔顶椰子油与氢化的C18单体酸混合物的反应。该偏酯组合物中的椰子油或拔顶椰子油与氢化的C18单体酸的共混比例优选为80∶20重量百分比到20∶80重量百分比，更优选的为60∶40重量百分比到40∶60重量百分比。
根据本发明的多元醇偏酯在该水溶性轧辊油组合物中的存在量为15-70重量％，更优选的为20-50重量％，甚至更优选的为20-40重量％。
该多元醇偏酯的羟值为20-50mgKOH/g，优选的为25-40mgKOH/g。
该多元醇偏酯的多不饱和度为0.01-8重量％，优选的为0.1-5重量％，更优选的为0.1-3重量％。
该多元醇偏酯在40℃时的运动粘度为40-80mm2/s，优选的为50-60mm2/s，和倾点为-10℃到+10℃。
该水溶性轧辊油组合物可进一步包含天然油/脂肪形式的其它酯类，例如椰子油、棕榈油、牛脂、向日葵油和矿物油，特别是石蜡矿物油。
该水溶性轧辊油组合物还可进一步包含一系列的添加剂。优选的添加剂包括抗氧化剂，例如，空间位阻酚、胺类抗氧化剂和丁基化的羟基甲苯；抗磨/极压添加剂，例如，磷酸二月桂酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三甲苯酯、二烷基(或二芳基)二硫代磷酸锌、磷酸硫化(phospho-sulphurised)的脂肪油、二烷基二硫代氨基甲酸锌、巯基苯并噻唑、硫化的脂肪油和烷基或芳基聚硫化物；和乳化剂，例如，壬基酚乙氧基化物、脂肪醇乙氧基化物、聚乙二醇酯、合成的醇乙氧基化物和聚合物的表面活性剂。
本发明典型的水溶性轧辊油组合物的一个实例是多元醇偏酯 20-70wt％天然油/脂肪0-20wt％
矿物油 20-50wt％抗氧化物0.5-1wt％抗磨/极压添加剂(一种或多种) 2-5wt％乳化剂(一种或多种) 5-7wt％本发明的另一实施方案是水溶性轧辊油组合物在钢冷轧应用中的用途，该水溶性轧辊油组合物包含15-70重量％的多元醇偏酯，该多元醇偏酯的羟值为20-50mgKOH/g和多不饱和度为0.01-8重量％。
本发明的另一实施方案是一种水包油乳液，该乳液包含水和1-4重量％的用于钢冷轧应用的水溶性轧辊油组合物，该水溶性轧辊油组合物包含15-70重量％的多元醇偏酯，该多元醇偏酯的羟值为20-50mgKOH/g和多不饱和度为0.01-8重量％。
优选的水包油乳液包含2-3重量％的该水溶性轧辊油组合物。
本发明的另一实施方案是一种水包油乳液在钢冷轧应用中的用途，该乳液包含水和1-4重量％的水溶性轧辊油组合物，该水溶性轧辊油组合物包含15-70重量％的多元醇偏酯，该多元醇偏酯的羟值是20-50mgKOH/g和多不饱和度为0.01-8重量％。
通过参照以下实施例和附图进一步描述本发明，其中
图1是实施例1所获结果的图像表示，图2是实施例3所获结果的图解表示。
实施例1进行室内试验，模拟高温对该水溶性轧辊油组合物的影响。在一个干净、干燥的铝盘上涂覆一层纯的酯溶液薄膜。一个通风良好的区域中，将该盘在热板上加热到约300℃，并保持该温度10分钟。
图1是两个铝盘加热后的图示，其中样品A是根据本发明的多元醇偏酯，样品B为商业上用于钢冷轧工艺的水溶性轧辊油组合物的对比酯。样品A是多元醇偏酯，其衍生自以60∶40重量百分比的比例、三羟甲基丙烷和拔顶椰子油与氢化的C18单体酸的反应。样品A的羟值为36mgKOH/g和多不饱和度为2.4％。对比样品B是从Uniqema得到的PRIOLUBE 1427，其是三羟甲基丙烷与油酸的酯，羟值为8mgKOH/g和多不饱和度为14％。
样品B的铝盘显示出明显的深色残留物，而样品A的铝盘几乎看不到。
实施例2进行试验以测量样品A和B以及根据本发明的另一样品C的完全燃烧性。将重量为20-25mg的每个样品置于150μl的氧化铝杯中、在100ml/分钟的氢气流下以10℃/分钟的速率，从40加热到600℃。在样品的各种蒸发损失百分比下测量温度，结果见表一。
表1
样品C是多元醇偏酯，其衍生自以40∶60重量百分比的比例、三羟甲基丙烷和拔顶椰子油与氢化的C18单体酸的反应。它的羟值是40mgKOH/g，多不饱和度为1.6％。表中的结果显示，使用本发明的多元醇偏酯相比于对比酯改进了完全燃烧性。
实施例3样品A和B在40℃温度下，由英国PCS仪器公司制造并提供的Mini-Traction机器，以指针-圆盘(pin-on-disc)的方法进行摩擦系数的测量。该圆盘是糙度参数为10nm的光滑钢盘。施加的负荷为5N，旋转速度为0.002-4m/s，以确保该体系在临界和混合润滑两种状态下运转。表2和图2示出试验结果。
表2
表2和图2的结果显示，使用根据本发明的多元醇偏酯相比于对比酯改进了润滑性。水溶性轧辊油组合物中的该多元醇偏酯对改进的润滑性的贡献对应于炼钢厂的电力消耗降低和轧制金属的表面抛光度改进。
权利要求
1.一种在钢冷轧应用中使用的水溶性轧辊油组合物，其包含15-70重量％的多元醇偏酯，该多元醇偏酯的羟值为20-50mgKOH/g和多不饱和度为0.01-8重量％。
2.权利要求1的水溶性轧辊油，其中该多元醇偏酯衍生自至少一种多元醇与至少一种一元羧酸的反应。
3.权利要求2的水溶性轧辊油，其中该多元醇选自新戊二醇、三羟甲基丙烷和季戊四醇。
4.权利要求2或3的水溶性轧辊油，其中该至少一种一元羧酸是一种或多种多不饱和的一元羧酸、或者多不饱和与非-多不饱和的一元羧酸的混合物。
5.权利要求2-4中任一项的水溶性轧辊油，其中该至少一种一元羧酸具有8-24个、优选10-20个碳原子。
6.权利要求4的水溶性轧辊油，其中该多不饱和的一元羧酸衍生自椰子油、拔顶椰子油、棕榈仁油和其混合物。
7.权利要求4-6中任一项的水溶性轧辊油，其中该非-多不饱和的一元羧酸选自癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、异硬脂酸、氢化的C18单体酸、花生酸、山萮酸、二十四烷酸及其混合物。
8.权利要求1的水溶性轧辊油，其中该多元醇偏酯衍生自三羟甲基丙烷和椰子油或拔顶椰子油与氢化的C18单体酸混合物的反应。
9.权利要求9的水溶性轧辊油，其中该多元醇偏酯中的椰子油或拔顶椰子油与氢化的C18单体酸的共混比例为80∶20重量百分比至20∶80重量百分比，优选60∶40重量百分比至40∶60重量百分比。
10.如权利要求1-9中任一项的水溶性轧辊油，其中该水溶性轧辊油组合物中的该多元醇偏酯的含量为20-50％，优选20-40％。
11.权利要求1-10中任一项的水溶性轧辊油，其中该多元醇偏酯的羟值为25-40mgKOH/g。
12.权利要求1-11中任一项的水溶性轧辊油，其中该多元醇偏酯的多不饱和度为0.1-5重量％，优选0.1-3重量％。
13.权利要求1-12任一项的水溶性轧辊油组合物，其还包含天然油/脂肪和矿物油形式的其它酯类。
14.权利要求1-13任一项的水溶性轧辊油组合物，其还包含包括抗氧化剂、抗磨/极压添加剂和乳化剂的一系列添加剂。
15.一种水溶性轧辊油组合物，其包含20-70重量％的多元醇偏酯、0-20重量％的天然油/脂肪形式的其它酯类、20-50重量％的矿物油、0.5-1重量％的抗氧化剂、2-5重量％的至少一种抗磨/极压添加剂和5-7重量％的至少一种乳化剂。
16.一种水溶性轧辊油组合物在钢冷轧应用中的用途，该组合物包含15-70重量％的多元醇偏酯，该多元醇偏酯的羟值为20-50mgKOH/g和多不饱和度为0.01-8重量％。
17.一种用于钢冷轧应用的水包油乳液，其包含水和1-4重量％的水溶性轧辊油组合物，该水溶性轧辊油组合物包含15-70重量％的多元醇偏酯，该多元醇偏酯的羟值为20-50mgKOH/g和多不饱和度为0.01-8重量％。
全文摘要
一种水溶性轧辊油组合物,其包含15－70重量％的多元醇偏酯，该多元醇偏酯的羟值为20－50mgKOH/g和多不饱和度为0.01－8重量％。特别设计该水溶性轧辊油组合物用于钢冷轧的应用。在轧辊油制剂中使用该特定的多元醇偏酯可以满足轧钢厂主的“析出”需求和对钢板表面质量的要求，而对水溶性轧辊油组合物的任何其它要求不造成任何相应的损害，特别是润滑性。
文档编号C10M105/40GK1836031SQ200480022965
公开日2006年9月20日 申请日期2004年7月12日 优先权日2003年8月11日
发明者P·L·利弗西德吉 申请人:帝国化学工业公司