乳化液的应用

乳化液的应用

述了乳化液的分类、应用和保养，并介绍了乳化液的性能以及乳化液系统的组成。使用一种乳化液能在一个轧程内实现90%的压下率，将 3.00x505mm的坯料轧制至0.30x505mm的成品，不经脱脂直接退火后带钢表面仍保持光洁的表面。

【关键词】乳化液可逆式冷轧机

一．概述

现代冷轧板带轧机设备朝着大型化、高速化和连续化的方向发展，以满足日益不断增长的市场对冷轧板带的数量和质量的要求。生产工艺、设备技术的提高，对冷轧工艺润滑、冷却剂（即轧制油）的要求也越来越高。可以说，冷轧工艺润滑、冷却已成为现代冷轧技术中一个非常重要的课题。轧制油在轧机中的作用如同人体中血液般重要。轧制油的优劣是能否正常发挥轧机生产能力的关键。

早期的轧机或采用植物油如菜仔油、棕榈油，或采用动物油如牛脂，或采用矿物油如锭子油，或采用上述油脂的混合油直接供轧机润滑用，轧制冷却则由另一套冷却水系统完成。采用这种润滑方式的优点是具有良好的润滑性能，但由于润滑油的冷却性能较差，需增加冷却水供应系统及润滑油回收分离系统等。使系统变得复杂，增加了设备投资，又不利于润滑系统的管理。故适用于轧制速度较低的轧机轧制极薄带钢，难轧合金，精密合金及部分重有色金属等。随着现代冷轧技术的进步，越来越多的轧机采用乳化液作工艺润滑、冷却，甚至是新建的轧制0.10mm的极薄带轧机。乳化液的发展越来越受人关注。

一种性能优良的乳化液应具备以下特点：1）较好的润滑性能，可降低辊缝中的摩擦系数，从而降低了轧制压力和轧制能耗，有利于发挥轧机的最大轧制能力，轧制更薄的产品，获得板形更好、尺寸偏差更精的带材；2）适当的冷却性能，可降低辊缝中带钢与轧辊的温度，有利于提高轧制速度，发挥轧机的最大生产能力，获得更高的经济效益；3）良好的清洁性，保证退火后的带钢具有光洁的表面，降低产品的次品率；4）良好的防锈蚀能力，使带钢在轧制后可贮存较长时间而无需涂防锈油。又可作为酸洗后的预涂油；并可防止轧制设备受腐蚀而降低使用寿命；5）其他性能，如稳定性，抗泡性，抵抗杂油性能和控制细菌滋生性能等。

二．乳化液的分类、性能指标及选用

１．乳化液的分类

通常，乳化液可根据乳化后的稳定性分为稳态乳化液、半稳态乳化液和非稳态乳化液三类。乳化液的稳定性是一个极其重要的指标，其测定方法是将油品配制成一定浓度的乳化液，在一个分料漏斗中静置８分钟，然后将最底下和最上面的四分之一溶液分离出来。用离心分离法测定两部分的浓度，然后以最底下部分的油含量对最上面部分的油含量比例构成乳化液的稳定指数，用ＥＳＩ表示。

1.1 稳态乳化液

稳态乳化液，以精炼轻、中质矿物油和合成酯为主要成分，再加入多种添加剂，如脂肪酸、脂肪油、阴离子和非离子型等表面活性剂，极压添加剂，防锈剂，抗氧剂，抗泡剂等。此类乳化液可在室温下将浓缩油直接加入水中形成稳定的乳化液，稳定指数ＥＳＩ在０.６以上，皂化值小于５０，使用浓度为５％至１０％。配制后的乳化液颗粒大小在１至１.５微米之间，少数可达５微米。稳态乳化液具有良好的退火清洁性，可以不经清洗而直接退火。

1.2 半稳态乳化液

半稳态乳化液，以精炼脂肪油、合成酯和矿物油的混合油为基油，另加入分散剂，极压

添加剂，防锈剂，抗氧剂等添加剂组成。此类乳化液需在５０至６０℃温度下，将油在水中调配成乳化液。配制好的乳化液颗粒大部分为１至１０微米，比稳态乳化液，因此半稳态乳化液在使用过程中需不断搅拌并保持一定的温度，防止部分基油从乳化液中析出。半稳步态乳化液的使用浓度为２％至７％，皂化值在５０至１３０之间。半稳态乳化液的润滑性能较稳态乳化液好，但其清洁性较差，故退火前需经脱脂清洗。

1.3 非稳态乳化液

非稳态乳化液的主要成分是动、植物油如牛油、菜仔油等，加入极压添加剂，抗氧剂，防锈剂，乳化剂等。这类乳化液对钢板和轧辊的附着性好，可大幅降低摩擦系数，润滑性能特别好。但残炭多，退火前必须经过电解脱脂。非稳态乳化液的皂化值在１５０至２３０之间，使用浓度５％至１０％。

以上三类乳化液的皂化值，润滑性，冷却性及清净性之间的关系如图１所示。

图１乳化液的皂化值、润滑性、冷却性及清净性之间的关系

２．乳化液的性能指标

乳化液的性能指标主要有物理指标和化学指标。物理指标有密度，粘度，闪点，凝固点，灰分，稳定性等，化学指标有酸值，皂化值，ＰＨ值，碘值，残炭值等。在这些指标中，最为重要的是稳定性和皂化值。稳定性在前面已介绍过。皂化值是评价乳化液润滑性能的重要指标，其测定是用氢氧化钾与乳化液浓缩油进行皂化反应，一克浓缩油所消耗氢氧化钾的毫克数即为此乳化液的皂化值。一般认为皂化值越高，乳化液的润滑效果越好。乳化液的皂化值与轧制变形抗力的关系见图２。

图2 皂化值与变形抗力之间的关系

表１列出了国内外几种典型轧制油的主要性能指标。

３．乳化液的选用

润滑、冷却效果是衡量乳化液的重要指标，但一种真正经济实用的乳化液还应具有成本低，便于保存以及易于自轧制后的带钢表面清除，不留影响表面质量的残渍等。因此，乳化液的选用应综合考虑乳化液的性能和成本。一般来说，轧机的最小可轧厚度在0.50mm以上时，可选稳态乳化液；最小

可轧厚度在0.35至0.50mm之间时，选用半稳态乳化液；最小可轧厚度在0.35mm以下时，才采用非稳态乳化液。但近年来，有些乳化液采用了矿物油改质，油脂改质以及石油化学合成润滑油等新技术，其润滑性能和清洁性能都得到了很大的提高，使乳化液的选用突破了上述基本原则。如我厂引进８００轧机选用的香港埃索公司SOMENTOR S100乳化液，就是一种非常稳定的乳化液，皂化值只有１３，却能在一个轧程内实现９０％的压下率轧制0.15mm厚的带钢，且不经脱脂退火后仍保持光洁的表面。

三．乳化液在可逆式冷轧机上的应用

１．乳化液系统

图３是典型的稳态乳化液系统示意图。

由图中可见，系统中包括有两个乳化液贮存箱。一个叫清油箱，另一个叫污油箱，总容量为68000升。清油箱与污油箱之间有一溢流口，正常情况下，乳化液只能从清油箱溢流到污油箱，以保证供给轧机清洁的乳化液。使用过的乳化液经地下管道自流回污油箱，由污油泵泵送到过滤精度为20微米的带真空泵抽吸的霍夫曼板式过滤器，以除去乳化液中的大部分杂质和污物。污油泵有两套，一套在线，另一套备用，能力为3200升／分钟。乳化液经过滤后流回清油箱，再由清油泵泵出。清油泵也有两套。一套在线，另一套备用，油泵能力为2800升／分钟。由清油泵泵出的乳化液经热交换器后有两条去路。当轧机停机时，乳化液经旁路流回清油箱，旁路中有一个磁性过滤器可将轧制时机械设备磨损以及轧辊与带钢摩擦