乳化液技术简介

一、轧制液及弥散技术简介
轧制油组成简介
经过争论和开发，已经开发出了一些用于每个应用场合的在开头时用的一些关键配方，这些配方与轧机的条件有关。

在本争论中，我们主要争论用于轧制薄板的轧制油配方的概念。

化学家面对着原料的广泛选择，从这些原料中可以开发出各种轧制油。

通常，一种斯图亚特生产的用于镀锡板的轧制油包括以下各种成份。

薄板用轧制油根本配料
1.根底润滑油
2.矿物油
3.合成脂
4.脂肪酸
5.乳化剂
6.pH 缓冲剂
7.润滑添加剂
8.抗氧化剂
9.杀菌剂
1.根底润滑油：
动物脂肪常被用作根底润滑油。

一种动物脂肪的选择是一个重要的而且关键的过程。

尽管动物脂肪可以被看作一种商品，但由于来源和加工工艺的不同，其物理性能可能有很大的差异。

有必要使用一种在润滑性、清洁性和乳化性能等方面的质量最稳定的脂肪来源。

已经开发了试验室测试方法，用来监测各种来源的脂肪的其它各种物理性能。

在选择一种脂肪来源的时候，必需考虑以下各项因素：
a.批次之间的稳定性
b.润滑性
c.清洁性
d.
乳化性能
2.矿物油：
当轧机的润滑要求不必使用全脂肪润滑油时，可以使用矿物油作为根底润滑油的一局部。

矿物油来源的适中选择再次成为了轧制油性能的关键。

中选择油的来源时，稳定性、退火清洁性和润滑性都必需加以考虑。

对于每个应用场合，都必需评估环烷的和烷族成份的适当平衡。

在不要求使用全脂肪油时，用矿物油来平衡根底润滑油的要求。

在选择一种矿物油的来源时，必需考虑以下因素：
a.稳定性
b.退火清洁性
c.润滑性能
3.脂肪酸
由于每种类型的脂肪酸的不同的碳链的长度、不饱和度和极性不同，脂肪酸将会以不同的方式影响到油产品的性能。

为了以下的缘由参加脂肪酸：
a.润滑性
b.要求的乳化性能
由于脂肪酸的极性和各种乳化剂以不同方式对溶解性的影响，脂肪酸影响了乳化液的性能。

必需认真地给出某种脂肪酸对某种特别的乳化剂的配方的影响的定义。

4.乳化剂
几乎全部的轧制油，特别是在循环系统中使用的轧制油，都有一个与其相协作的乳化剂配方。

这种乳化剂的主要功能是允许油弥散在水中。

在轧制过程中，既润滑了轧辊又润滑了带钢，水在将油带到带钢上的同时，由于它的低外表张力，起到了一种冷却的作用。

轧制油的乳化是最重要的，是打算轧机上使用轧制油成功与否的一个最简单的因素。

不适当地使用一种乳化剂的配方可能导致以下的问题：
a.欠润滑-如摩擦啄印、高负荷和高轧制力、振颤纹和板形不良
b.过润滑-如打滑
c.带钢和轧机脏
d.
轧制油消耗量高
乳化剂太多会导致乳化液格外稳定，只有一点带油力量。

这会导致缺乏润滑，表现出“摩擦啄印”、板形不良、卷取温度高等现象。

另一方面，乳化剂太少将导致乳化液不稳定。

这种状况可能在短时间内润滑状况格外好，但最终简洁“分别”，就是分别成油层和水层。

还可能导致润滑不良和油的消耗量过高，这是由于漂移的油层并没有恰当地起到对带钢润滑的作用。

从欠乳化的乳化液中来的过多的带油量将导致轧辊和带钢过热，这是由于热传导受到阻碍。

由于油过多而产生的稍微的打滑可能产生擦痕，这种现象简洁与“摩擦啄印”相混淆。

乳化剂或者外表活性剂可以将油分散到水中，这是由于它们具有喜油局部〔非极性〕和喜水局部〔带有极性〕。

这种在油相和水相的溶解度由“HLB 系统”〔亲水-亲油性的平衡〕来测量。

除了这个HLB 数之外，乳化剂还被分成很多化学等级，把适当的化学等级与优选的HLB 数结合起来，几乎任何类型的乳化液都能实现。

乳化剂分为阴离子型、阳离子型和非离子型。

阳离子型和阴离子型的乳化剂在水中离子化成为二次离子，有些可以溶解在油相中，有些可以溶解在水相中。

这种离子化的力量和在油相或者水相中的溶解
性使得这些材料成为乳化剂。

乳化剂的形式
1．阴离子型
2.阳离子型
3.非离子型
在一个乳化液的配方中可以使用一种单独类型的乳化剂，也可以结合使用这三种类型的乳化剂。

每种类型的乳化剂都有成千上万种化学类型。

在选择一个特定的应用系统时，阅历和进一步的争论扮演了重要角色。

在选择乳化液配方时，必需考虑的影响乳化液稳定的一些因素如下：
a.水的质量-硬度，pH 值
b.乳化液箱的尺寸和配置
c.搅拌的种类和等级
d.泵和循环率
e.过滤
f.乳化液箱与轧机的距离
g.污染
5.pH 缓冲剂
每种乳化液的配方都在特定的pH 值范围内最有效。

一种 pH 值缓冲剂被参加到斯图亚特公司的润滑油中，用来掌握 pH 值在所要的范围内。

此外，这种缓冲剂的作用是一种去除剂，用来在消耗脂肪形成皂的溶液中保持肯定的离子量。

a)无缓释剂系统〔乳化型〕
脂肪酸+ Fe, Mg, Ca ------------> Fe, Mg, Ca 皂
脂肪酸由于与金属离子反响形成金属皂而被消耗。

这些金属皂在轧制液中不溶解并易于形成污泥并且粘附在轧机上和轧制液系统中。

这些皂类是逆向的乳化剂使轧制液系统变得不稳定。

消耗掉的脂肪酸便不再起到在轧制液中作为润滑物质和添加剂应起的作用。

无缓冲乳化液的效益
1)不溶性脂肪酸/金属皂形成轧机上的污泥。

2)这些金属皂减低了乳化液的稳定性。

3)在轧制油中的脂肪酸的消耗的效率。

b)缓冲乳化液
脂肪酸 Fe 盐
缓冲剂+Ca→脂肪酸+Ca
缓冲剂
缓冲剂与离子起反响生成复合物或者盐类，可以溶于乳化液。

残留的金属粉分散开，使轧机保持清洁，而且由于脂肪酸没有被消耗，乳化液的稳定性也不受影响。

缓冲剂的效益
1)乳化液中的脂肪酸不消耗。

2)轧机更干净。

3)乳化液稳定。

6.润滑添加剂
斯图亚特公司已经开发了多种润滑性能添加剂以便适合各种润滑应用场合。

这些添加剂是由斯图亚特公司生产的，或者是特地为斯图亚特公司生产的，以确保产品的稳定性和总的产品质量。

在扁平钢材的轧制中所见到的三种润滑方式是液动润滑、边界润滑和极端压力润滑。

在一种轧制油中必需含有适当比率的相应的润滑性能添加剂，以便适合一种具体的轧机润滑的应用场合。

7.抗氧化剂
由于全部自然脂肪和油类都含有不饱和化学键，能够与其它化学物发生多种化学反响。

在轧制油中最重要的反响是氧化反响和聚合反响。

油的氧化反响甚至可以使油完全变成的低分子量的复合物，如短链单酸和辉绿酸。

另一方面，聚合反响在不饱和链时两个或者多个分子结合形成大分子。

聚合脂肪呈胶质状，或者甚至象漆一样硬的物质。

在轧制油的寿命期间内的两个阶段常常发生这些反响：
1)当油长期在上升的温度下存放时，氧化导致酸败；
2)在轧制乳化液中，油与水、空气、铁粉的严密接触产生了氧
化现象。

使用有效的抗氧化剂可以把氧化和聚合反响减到最低。

假设根底油的碘值高，表示存在很多不饱和链时，或者使用了每个脂肪酸分子中有一个以上不饱和构造的油时，抗氧化剂特别重要。

抗氧化剂的效能是：
1)在存储油时保持油质量，防止变坏；
2)在轧制乳化液中减缓导致油的降解的反响；
3)保持油的质量，防止发生聚合及形成漆状物。

抗氧化剂
1)抑制存储中的纯油的氧化。

2)抑制轧制乳化液中的油的氧化。

3)抑制聚合或者硬化现象。

4)杀菌剂
尽管乳化液的细菌污染不是常常发生的，但是，当发生这种细菌污染现象时可能会产生一些问题。

对轧制乳化液造成污染的污染源有很多，如配乳水与人员的接触。

尽管有些条件看起来是适合细菌生长的，但轧制乳化液的污染状况相对稀有。

这是由于多种因素造成的，如轧制油的很高的操作温度。

在适当的条件下，细菌就会以惊人的速度生殖。

假设是酸性的细菌，就会产生甲酸、乙酸、乳酸、丁酸或者其它短链的酸，这些酸在很大程度上降低了轧制乳化液的 pH 值。

这可能导致一种不稳定的轧制乳化液条件，严峻地影响生产。

这些细菌也可能产生难闻的气味，或者细菌消耗硫的成份产生副产物硫化氢。

轧制乳化液的 PH 值的急剧变化，或者难闻的气味的产生都说明细菌侵入的状况。

细菌的影响甚至可以在带钢上产生锈斑。

假设消灭细菌污染的迹象，必需使用一种有效的抗菌剂以便掌握细菌的生殖。

所选择的抗菌剂必需能杀菌并且不转变轧制乳化液的其它性能，如乳化性。

除非有细菌污染的迹象，通常不加杀菌剂。

由于这会明显地增加润滑油的费用。

细菌可能产生以下问题：
1)减低乳化液的稳定性。

2)在带钢上产生锈斑。

弥散技术概述
首先，我们对弥散液与传统的乳化液之间的区分给出定义。

在传统的油在水中〔O/W〕乳化的液体中，油由于化学的和物理的缘由在水中被剪碎成大小不同的油滴。

我们的乳化液一般地使用一种非离子的或者非离子/阳离子乳化剂的混合物。

这种乳化剂的作用是降低油相和水相之间的外表张力，允许把油分成肯定粒度范围的油滴。

由于在乳化液中包含的油滴颗粒的粒度范围很广泛，我们认为这是一种非恒定的条件。

较小的颗粒对于掌握乳化液的稳定性和分别率是必要的，而较大的颗粒对于润滑性能是有好处的。

这两种颗粒是相互竞争的，较小颗粒的油滴的润滑性能不好，而较大颗粒对溶液的稳定性有害。

乳化液不要求任何机械搅拌来保持稳定。

泵与喷嘴的剪切作用与
回流运动结合起来就足够维持乳化液的稳定了。

无搅拌对于乳化液的自我清洁是必要的。

时间一长，加上由于受到污染物的影响，一些油分别出来，形成了浮在乳化液上面的黑色漂移层。

油滴的大粒度是发生这种现象的主要缘由。

乳化液中的铁粉与分别的油聚拢在一起浮在此层中。

有必要承受撇油的方法去掉这个漂移层，使其没有时机再次混合在乳化液中。

用肉眼观看，乳化液是一种呈乳白色的液体，其中含有肯定程度的分别的油。

当油的颗粒聚得越来越大时就消灭了油层。

这种聚拢起来的油膜很难重分散并且乳化成原来的状态。

在弥散液中，由于油滴外表上的保护层乳胶体的外表活性作用和分散性作用，极大地降低了或者消退了油滴的聚拢作用。

在我们的弥散剂系统中，我们承受了阳离子外表活性剂。

机械剪切的程度，弥散剂的种类和弥散水平打算了弥散的粒度。

弥散液的油滴粒度的分布范围比乳化液的分布范围小得多。

大粒度弥散液承受典型程度的搅拌，保持不均匀的弥散状态。

在静止时观看，弥散液中的油滴快速地分别进入油层中，可以看到油离开水相时的轨迹。

这种油层可以很简洁地重分散进入弥散液中，并且到达原来的粒度分布状态。

离子的分散性能给带钢外表供给了很强的亲合性，这是带油功能的一个主要因素。

弥散液要求猛烈的机械搅拌以便保持一种均匀的溶液,并且防止消灭分层现象。

这种搅拌系统包括一个螺旋浆式的搅拌器，用来产生旋涡。

此旋涡将溶液从乳液箱的上部向底部拉。

搅拌要求无死角，角落上也要搅拌到。

乳化型和弥散型的特点
一. 乳化型
在传统的油水乳化液里，油滴受化学和机械的剪切作用被剪切成粒径尺寸不同的颗粒。

其中，乳化剂用来降低油水相界的界面张力，使油与水混合，分布于肯定颗粒度范围内。

小颗粒油粒主要掌握着乳液的稳定性，而润滑局部则主要由大颗粒油粒来供给。

这一对相反的因素，相互竞争，造成乳液稳定性和润滑性之间的冲突。

乳化液通常呈奶白色，静置时会发生一些油水分别现象。

油粒之间聚拢之后，变成更大的颗粒，形成油浮层。

这局部聚拢的油膜很难再次分散开来被乳化。

由此可见，乳化型乳液蕴含着不持续稳定的因素。

二. 弥散型
在分散型乳液里，外表活性剂或分散剂在油滴的外表形成胶体保护膜，消退了油滴之间的聚合。

分散剂对由机械搅拌而剪切的油粒的大小和分布起很大作用，但总的来说其油粒分布于比较集中的范围。

分散型的油颗粒比较大，并在搅拌作用下，均匀地分散起来，从而能够供给更多的持续稳定的润滑。

一旦静置下来,分散型的乳液很快发生油水分别现象，但油粒以“个体”形式简洁被分散，不发生在液面聚拢的现象。

分散剂的离子特性使之具有与钢带外表有较强的亲和力，大大提高了离水展着力。

总之，分散型乳液在颗粒度及其分布和润滑性能方面来说比起乳化型更持续稳定。

分散型技术的优点:试验室测试和现场使用都已经证明分散型技术比起乳化型在以下诸方面具有优势：
A.由于油水分别快,在一样的时间内,要供给更多的油量，提高润
滑力量。

B.外表活性剂和钢带外表的吸引，进一步增加了离水展着性。

C.更均匀的油粒使润滑性能更加持续稳定。

D.油和分散性的清洗特性,使轧机牌坊和管路变得更加清洁。

E.水溶液得以强化的清洗性，使铁粉和皂类物更易于分散到乳液
里，使钢板和轧机牌坊更加清洁。

F.由于润滑性的提高,产生更少的铁粉,钢板更清洁。

二、轧制液主要技术指标和其影响
乳化液温度
当在一台冷轧机上使用我们的弥散液技术时，轧制乳液的温度可以是一个有价值的工具。

我们的技术结合乳化剂的均匀混合：非离子、阳离子和温度的敏感性。

这种乳化剂的动态混合给了我们的弥散型技术产品以实现各种参数范围的力量。

我们有力量利用乳化液的温度在不增加轧制液浓度的状况下以提高带油水平的方式来改进润滑性能。

斯图亚特乳化剂配方的温度敏感性具有转变带油水平的力量。

乳化液的温度影响乳化剂在轧入时的离水展着力量或带油力量。

假设轧制打算从厚料到薄料常常转变，这可以是一个便利的工具。

例如：当生产0.18mm 钢板时乳化液可以一般地运行在浓度 3.5% 和62℃的条件。

假设轧制打算要求快速转换成轧制 0.40mm 的钢板，
乳化液不再需要 3.5%的油浓度，而且在轧机上可能会消灭与过渡润
滑有关的问题。

要改进这种状况，最简洁的方法是将轧制液的温度降
到50℃，以削减在轧入时的带油量。

反之，当从0.40mm 变为 0.18mm 时，尽管要添加少量的润滑油，这种方法也能用。

要保持对乳化液的掌握也是重要的。

如允许轧制液温度到达极端
水平并保持一段时间，将可能对轧制液的质量和协调性带来损害。

假设轧制液或纯润滑油加热到75℃以上并保持一段时间也会产
生问题。

在这样的温度上，轧制润滑油配方中的乳化剂成分及其作用开头受损害，而且脂肪酸链也开头分解。

你会觉察润滑油变得难于保持在轧制液中，带油水平或展着性能很难掌握。

对此，推举的维护方法是，把乳化液的温度降低到掌握要求的水平范围内，撇去浮油，参加肯定量的油，把浓度恢复调整到掌握指标范围内。

轧制液的温度太低时也会发生问题，轧制液在42℃以下的温度
环境运行简洁产生易于细菌生殖的环境。

在这种温度条件下细菌在轧
制液中会大量生殖，导致轧制液性能全都性方面的问题。

轧制液发臭
并且 pH 值波动不定是轧制液中消灭细菌大量生殖的典型病症。

推举
的维护方法是，用巴氏法〔高温加热〕杀菌，在系统循环过程中将温度增加到60℃，循环几个小时，系统循环的时间取决于轧制液系统的大小和细菌污染的程度。

调整 pH 值用少量的浓缩氢氧化钠或磷酸即可。

假设细菌污染成为一个常见问题，斯图亚特公司可以供给杀菌配方。

这些配方能够阻挡细菌在轧制液中的大量生殖。

配方可以直接加在乳化剂配方中，或在现场添加。

轧制液的 pH 值
如上所述，我们有基于阳离子乳化剂的乳化剂配方。

这种阳离子系统在弥散型轧制液在轧入区的带油敏捷性和保持轧后钢板清洁方面起着重要作用。

而它要依靠轧制液中氢离子的恰当含量来实现其正常性能。

因此，掌握 pH 值并使之稳定在要求的水平上是轧制液弥散型技术的关键因素。

一般地，建议在最低搅拌程度下运行弥散型轧制液系统。

轧制液中 pH 值的上升或下降都会对油滴保持恰当的颗粒度分布造成困难。

轧制液的带油水平会因此而起伏不定，进而可能造成性能的下降。

弥散轧制液的 pH 值明显波动不但会影响轧制液性能的稳定，而且也可能由于耗尽轧制润滑油配方中的缓释剂促使铁皂大量形成，进而使 pH 值更加难以保持并降低其溶解铁和硬水皂的力量。

这些皂类物质会钢板和轧机机架上并导致在轧机的操作上发生问题。

另一个 pH 值的变动的缘由是清洗剂的污染。

冷轧机使用清洗剂来清洗轧机或者四周区域。

间或这些清洗剂污染轧制液，并导致轧制液中 pH 值的增加，并增大稳定性。

这种稳定性的增大阻挡了轧制液在轧制咬入区的适当带油量，导致轧制润滑性能不良。

要订正这个问题不是仅仅简洁地转变pH 值的问题，还将取决于污染的严峻程度。

要实行的第一个措施是将 pH 值订正到适当的运行范围之内。

假设这个措施不能订正这种状况，另一个选择措施是排放轧制液。

总油浓度
维持适当的油浓度对于实现轧机性能是格外重要的。

在轧制液中油浓度直接影响轧制液的润滑性能，比我们分析的其他任何变量的影响都大。

轧制液的油浓度极端，高或低，都会导致消耗量过高或轧机性能的不良。

当从总油浓度试验看结果时，重要的是要记住这个结果显示了在此轧制液中全部油基产品的总量。

这包括轧制油和液压油、轴承润滑油以及其他油溶性污物，以及那些在轧制液箱中的污物区内再搅拌不良状况下与轧制液混合的油溶性污物。

当看试验结果时要看其全都性。

在没有添加任何轧制油的状况下，这个值是否明显增加了？是否明显降低了？这些状况可能指出在轧机运行的其他方面的问题。

总油浓度的不协调的增加是由于四周系统的泄
漏造成的，即，液压或轴承润滑油的泄漏。

在这种状
况下，向轧制液系统中大量加水来处理系统中的轧制 乳化液正常状况 液，即，处理轧机底或脏油箱，降低不协调地上升的总油浓度。

由于高温或者乳液pH 值超出范围也会发生油浓度突然降低的状况。

在轧制液中的油浓度处于极端状况下可能发生另外的问题。

承受任何类型的乳化的油都会消灭高油水比率形成泡沫的危急，大约20％。

当油浓度到达这个指标时，或者操作人员没有给出足够的将油弥散到轧制液中的时间而参加了大量的油，油将会趋向于产生与水分子的强粘合作用而且几乎固化。

这些油将会聚拢在轧制液箱中。

此时不管向轧制液箱中加多少油，油浓度的读数将保持不变。

与此相反的状况不常常发生，但当发生时，要求
进展轧制液的维护。

在大局部状况下，倒掉全部轧制
典型的倒置状况
液系统是解决这个问题的最有效的方法。

另外一些状况，大局部浓度问题由于轧制液变得超出了技术规格而产生的。

在对轧制液浓度实行措施之前，试着订正这些变量，否则你可能觉察这个问题又消灭了。

总铁含量
轧制液中的适当的铁含量对于轧制液性能和轧机性能都是重要的。

铁是冷轧工艺中的一个必要的局部。

轧制液依靠铁来帮助大些的油滴实现润滑。

阳离子乳化剂和缓释系统依靠铁来增大乳液中少量大油滴的粒度，并且帮助维持轧入时的带油量。

在轧制液中的铁粉侵入较大油滴的核心，增大了油滴直径和它的润滑力量。

轧制液中较小颗粒的油滴通常比铁粉小，铁粉不会成为核心。

除非铁含量太高。

这就使铁粉形成了轧制液外表的含铁油层。

通常使用磁性过滤器或撇油方法是除去这个漂移层的最正确方法。

由于有必要在较高的 pH 值范围内运行该轧制液系统，将油量限制在短链脂肪酸的百分比内，这样，限制了它能溶解的铁皂。

因而，
在轧制液中保持正确的铁粉含量是重要的，通过使用定期轧制液维护技术，用磁性过滤器或撇油方法来保持铁粉含量。

允许铁含量到达高值可能使铁皂在轧制液中到达饱和，使余下的皂类沉淀在轧机机架和钢板外表上。

这些皂类将粘附在钢板外表上，并可能在以后的操作中造成问题。

轧制液的皂化值
我们所开发的每种轧制油都有规定的可皂化(脂基)材料的量，这个量满足轧机轧制表及污染率和轧制液应用系统的要求。

轧制油的润滑性能直接来自于这种可皂化的材料，因此，在轧制液中保持规定的可皂化材料含量〔皂化值〕对于确保轧制液的性能全都是重要的。

轧制液中不能产生皂化值的油称之为杂油。

在杂油中包括用在轧机上和轧机四周的污染轧制液的油。

在轧制液系统中常见的最典型杂油有：
➢不兼容的液压油
➢循环油〔轴承润滑油〕
➢不兼容的酸洗油
这些通过泄漏和带入等途径进入轧制液系统的杂油量以轧制液和纯油之间的皂化值的百分比来表示：
杂油的百分比允许我们确定表示轧制液系统中活性油的含量。

由于总油浓度试验测定的是轧制液系统中全部油基材料的总量，因此可以使用杂油值来帮助确定轧制液系统中的轧制油实际量，或者是活性油的百分比。

杂油% =
纯油皂化值- 轧制液皂化值
纯油皂化值
⨯ 100%
例如：假设在轧制液中总油浓度是 3.5%。

而轧制液的皂化值是110，基于纯油的皂化值是 150。

轧制液中的活性油含量等于 2.6%。

杂油% = 150 - 110
150
⨯ 100% =26.7%
活性油% =3.5% - (3.5 ⨯26.7%)% ≅ 2.6%
可以看出，假设轧制液中杂油含量高，总油浓度的读数可能是虚假的。

杂油含量高也可能导致轧制液在全都性方面出问题，产生轧制液含油量波动的状况。

从轧制液系统中除去杂油包括在轧制液的不定期维护，油溶性污物局部中。