轧制油的讲义

1%~2%
1%~5%
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Ⅰ. 基础油的选择:
轧制油由基础油和添加剂组成，其中基础油是主要的组成部分。 轧制油的许多理化性能（粘度、凝点、闪点）等都是由基础油决定的。 常用的基础油有动植物油脂、矿物油、合成酯等。
ⅰ.动植物油脂是最早被使用的轧制润滑剂。动植物油主要由碳原 子个数为12～18的各种脂肪酸组成。动植物油在分子结构上为极性 化合物，对金属的表面吸附能力较强，具有良好的润滑性能，氧化安 定性较差，轧后板面清净性和退火清净性较差。典型的动植物油有： 猪油、牛油、棕榈油、棉子油。
ⅱ. 矿物油由于其来源广泛、成本低廉，因此得到普遍的应用。矿 物油是含有各种碳氢化合物的复杂混合物。矿物油的化学组成主要为 烷烃、环烷烃、芳香烃以及少量烯烃。与动植物油相比，矿物油大多 由非极性分子组成，对金属的表面吸附能力较差，润滑来自百度文库能有限，但 退火清净性较好。煤油、机械油、变压器油为典型的矿物油。
运动粘度作为轧制油一个重要的性能指标直接影响到轧制变形区油膜厚 度，也即轧制油的润滑性能。此外轧制油粘度还会影响到轧后表面质量，尤 其是在退火时，油的粘度越高，表面油斑越严重。
3. 闪点:
在规定条件下加热油品，当油温达到某一温度时油的蒸汽和周围空气的 混合气体，一旦与明火接触发生闪火现象，该点最低温度称为闪点。闪点是 油品在生产、储运、使用时的安全指标。
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磁过滤装置:
Hoffman过滤器只能过滤较大的颗粒，而较细小的铁粉微粒仍然 留在乳化液中，需用磁性过滤器来去除乳化液中细小的铁粉微粒。
磁过滤装置分为两种： 1.电磁净化过滤装置 2.永磁体过滤装置
电磁净化乳化液系统由三部分组成：即净化过程、再生过程、排 渣过程。净化过程即乳化液通过磁介质，去除铁粉的过程；再生过程 是待净化过程结束后，为了使磁介质再次循环使用，用高压热水或蒸 汽将磁介质表面冲刷干净；排渣过程是将冲下来的污水排入废水站。
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轧制油的分类
按照加工工艺来分:
热轧轧制油
冷轧轧制油
按照轧件来分:
黑色金属轧制油
有色金属轧制油
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轧制油的发展变迁
冷轧轧制油的发展是随着冷轧加工工艺各项技术的进步而 不断发展。钢板冷轧油早在上世纪20年代就得到了应用。早 期使用的冷轧润滑剂是水，由于水的润滑能力有限，且存 在着严重锈蚀的问题。二战前，冷轧厂家把棕榈油作为轧制 润滑剂，但棕榈油来源匮乏，于是使用动植物油脂和研发生 产的合成脂来取代部分的棕榈油。
脂类油性剂发展过程是由单纯的某一类脂类化合物到多功能的复合脂类。 多羟基复合脂类油性剂与单一的多羟基羧基脂类油性剂相比有更好的润滑性、 轧机清净性及退火清净性。
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Ⅳ. 极压抗磨剂的选择:
一般认为通过极压抗磨剂与金属表面反应可以改善边界润滑状况。由于边 界润滑产生的大量的摩擦热和局部高温，靠物理吸附形成的油性剂分子膜无法 承受。极压抗磨剂的作用机理：含有S、P、Cl等活性元素的极压抗磨剂在高温、 高压下与金属表面化合并先在表面凸出生成化合膜，然后再扩散至凹处，从而 在金属表面形成一层平滑的极压膜，可以显著改善边界润滑状态。
常用的极压抗磨剂有氯系、磷系、硫系；它们的反应活性顺序为： 硫系＞磷系＞氯系。氯系极压剂容易水解，容易引起金属锈蚀，一般在冷轧轧 制油中较少使用氯系极压剂；含磷极压抗磨剂在国内开发的时间较长，品种也 较多，如磷酸脂型或亚磷酸脂型；含硫极压剂在冷轧加工生产中是一种很好的 添加剂，除了在轧制过程中表现出良好的润滑性外，更重要的是具有良好的退 火清净性，可消除边缘碳的产生。
①减小变形区接触弧面上的摩擦系数和摩擦力，保证轧制过程 的稳定，提高带钢质量；
②对轧件与轧辊起润滑和冷却作用，带走轧制过程中产生的热 量，减少轧辊的磨损，保证轧辊的正常工作状态；
③提高生产效率，节省能耗与辊耗； ④在轧件表面上形成油膜，具有一定的防锈作用。
据相关资料：以钢铁生产为例，采用了轧制工艺润滑 后，吨钢能耗可降低5％～10％，金属损耗可减少5％～10 ％，表面缺陷率可降低30％～50％，成材率可提高5％～10 ％，同时还能降低酸液消耗与冷却水的消耗。
• 合成酯 • 矿物油
低分子非离子乳化系统 高分子阳离子乳化系统
开发提高乳化稳定性、离水展着性、 铁粉分散性的乳化系统
高分子非离子乳化系统
• 轧机污染严重 • 成本低
天然油脂
• 轧机污染少 • 成本高
天然油脂＋凝集剂
• 轧机污染少 • 成本低
精制油脂＋凝集剂
8
•
从冷却的角度来看：希望轧制油的离水展着性要小，
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轧制油的理化性能及评价
密度 运动粘度 闪点 倾点与凝点 酸值 碘值 皂化值
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1 . 密度:
一般油品的密度都小于1.0g/cm3。就轧制油而言，密度大都在0.8～ 0.9g/cm3之间，密度的测定方法按GB/T1884-92标准进行，并注明温度。
2. 运动粘度:
运动粘度表示了在重力作用下的流动阻力。
轧制油提出了如下的要求：优良的轧制润滑性、退火清净 性、乳化稳定性。
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轧制油的组成
Ⅰ. 基础油的选择 Ⅱ. 表面活性剂的选择 Ⅲ. 油性剂的选择 Ⅳ. 极压抗磨剂的选择 Ⅴ. 抗氧剂的选择
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轧制油的组成成份
成份
基础油 油性剂 极压抗磨剂 抗氧剂 表面活性剂
比
例
80%~95%
1%~5%
1%~10%
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冷轧润滑油的变迁
年代
社会形势 RC轧制油
基础油
乳化系统
特征
DA轧制油
1990
经济低增长期
2019
泡沫经济期
2003
现在（经济不景气）
原来的轧制油
合成酯型轧制油
混合酯型轧制油
• 天然油脂（牛脂）
（棕榈油） （其他）
• 矿物油
• 合成酯 • 矿物油
使用合成酯 成本高
开发独自技术
用户要求 降低成本
• 改良油脂
因此皂化值是用来选择轧制不同规格板带材的轧制油标准之一。
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轧制油乳化液的系统
除了轧制油本身特性外，轧制油乳化液系统及其运行水平高低也 是影响其润滑效果的关键因素。 乳化液系统包括过滤系统、温度控 制和压力系统、喷射控制系统。
由于冷轧乳化液为循环使用，乳化液的循环、过滤、乳化液的粒 径和温度控制等对其润滑效果和轧后板面质量产生不同程度的影响。
轧制油讲义
营业部钢铁事业科
黄裕辉
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内
容
●轧制油的作用 ●轧制油的分类 ●轧制油的发展变迁 ●轧制油的组成 ●轧制油的性能指标及评价 ●轧制油乳化液的系统 ●轧制油乳化液的管理维护 ●轧制油的市场、竞争对手概况
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轧制油的作用
热轧与冷轧:
高于金属再结晶温度的轧制称为热轧；低于金属再 结晶温度的轧制称为冷轧。
油脂类及合成脂具有优异的润滑性能。但随着轧机的设 计速度越来越高，在冷却方面存在着缺陷，因此促进了乳化 技术的发展。
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典型的乳化技术
·CPS（Control Particle Size） 可控颗粒度；
·UPD（Uniform Particle Size Distribution） 统一的颗粒度分布；
一般在轧制油中使用较多的是磷、硫系极压剂。
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Ⅴ. 抗氧剂的选择:
氧化是使油品质量变坏和消耗增大的原因之一。轧制过程常处于高温、 高压条件下，这客观上加速了油品的氧化过程。一般在轧制油中抗氧剂添加 量在1.0%～2.0%，可以有效地延长轧制油的使用寿命。
抗氧剂类型有：酚型抗氧剂、胺型抗氧剂，烷基磷酸盐等。 酚型抗氧剂油溶性好，但不耐高温； 胺型抗氧剂水溶性好，但易流失，耐高温性优于酚型抗氧剂； 酚型抗氧剂与胺型抗氧剂复合使用的效果比较好。
本文主要就冷轧轧制油进行讨论。
润滑与冷却:
金属在轧制过程中摩擦系数大、压下力大，同时产 生大量的变形热和摩擦热，如果没有必要的润滑和冷却会 缩短轧辊寿命、造成轧件表面损伤，使板形不合格甚至造 成轧辊裂纹。所以，在轧件减厚时，轧辊与轧件之间要使 用适当的润滑剂，以达到润滑和冷却的目的。
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轧制油的作用:
ⅲ . 合成酯兼具了轧制润滑性和清净性，但成本较高。
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Ⅱ.表面活性剂的选择:
活性剂种类
高分子型阳 离子或非离
子活性剂 低分子型表
面活性剂
功能 对油粒子保护性好 铁粉的影响性小 对铁粉分散性好
油粒子大
乳化调整
性能表现 油粒大小稳定 乳化稳定性好 钢板、轧机清净性好 离水展着性好
初期乳化性能良好
高分子非离子表面活性剂：结构特点是与油有较强的相互作用。
4. 倾点与凝点:
油品在标准规定的实验条件下（GB/T3535-83）冷却时，能够流动的最 低温度称为倾点；在标准规定的实验条件下（GB/T510-83），将油品冷却到 液面不移动时的最高温度称为凝点。
倾点与凝点都表示油品在低温条件下流动性能好坏。倾点与凝点高时对 油品低温条件下流动不利。
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5. 酸值：
6. 碘值：
碘值是中和100g油品中不饱和烃所需的碘的克数。碘值的大小反映了油 品中不饱和烃含量的多少。
7. 皂化值：
皂化值1g所需氢氧化钾的毫克数称为皂化值。被皂化的物质主要是油脂、 合成酯等酯类化合物及有机酸。皂化值是酯值和酸值的总和。皂化值具有重 要的意义，它的高低代表了轧制油润滑性能的好坏。皂化值越高，轧制油润 滑性能越好，但轧后退火板面清净性也随之变差。
乳化稳定性和高离水展着性并存 提高轧制速度、降低油耗
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Ⅲ. 油性剂的选择:
在混合润滑和缓和的边界润滑条件下油性剂起主要作用。油性剂分子在 结构上的一端为极性基团，另一段为非极性基团。油性剂分子与金属表面的 吸附以物理吸附为主，同时也存在着化学吸附。
最初使用的油性添加剂主要集中在动植物油脂上，主要考虑其来源广泛， 价格便宜。但由于其不适应不经脱脂处理而实现光亮退火的工艺要求而逐渐 淘汰。化学合成法制备的脂类油性剂由于具有良好的润滑性、轧机清净性、 热稳定性，水解安定性及优异的退火清净性而受到人们的青睐。
乳化液循环系统运行线路： 机架→回收槽→脏油箱→过滤系统 →净油箱→冷却器→机架。
乳化液过滤系统： 在生产过程中，轧件与轧辊摩擦脱落物质会形成细小微粒（铁粉 及其他杂质）悬浮在乳化液中，如果过滤不干净，就会在轧制过程中 被压入轧件表面，造成轧后缺陷。
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乳化液过滤系统工作原理（见下图）
一般乳化液过滤装置为霍夫曼过滤器。 工作流程：过滤泵将污液箱中的乳液打到过滤器中，经过滤的 乳液回流到净液箱，过滤器预铺区乳液回污液箱，从轧机上回来的乳 液流到污液箱。当轧机停止工作时，净液箱中的乳液溢流到污油箱， 实现连续过滤、循环过滤和完全过滤。
·DPD（Defined Particle Size Distribution） 确定的颗粒度分布；
轧制油乳化液在使用过程中随着温度、高压喷嘴剪切、连续循环 等因素的变化，影响乳化液中油粒粒径的分布,从而影响到乳化液的离 水展着性（Plate-Out)和对铁粉的分散性能，严重影响轧制油的润滑 性和清净性。新乳化体系的功能就是保证轧制油在应用过程中油粒的 粒径分布始终保持在一定的范围内,从而保证润滑性和清净性。
能均匀分布在轧辊和轧件的表面，起到降低表面热传导系
数的作用，得到满意的冷却效果，并有利于保持轧件表面
的清洁。
•
从润滑的角度来看：希望轧制油的离水展着性要强，
能分离出较多的油，扩展附着在轧件表面形成较厚的油膜
以满足润滑的要求。
•
为了兼顾冷却和润滑的要求，应控制轧制油有适度的
离水展着性能。
为了适应轧机的高速生产、提高冷轧板表面质量，对
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过滤器结构图如下:
滤纸材质为无纺布(是以涤纶、丙纶为原料制造，经针刺、精梳、织布 夹层，再经双道梳理，气流成网针刺复合成布，而使压滤布具有三维结构， 经热定型、烧毛后，在表面经化学油剂处理，使滤布外表光滑，微孔分布均 匀），精度越高过滤能力越强，但随之被过滤掉的油份也会增多，用纸量也 会增多，因此需要选择合适精度的过滤纸。
酸值是表征油品中有机酸总含量多少的指标。中和1g油品中的有机酸所 需氢氧化钾的毫克数称为酸值。酸值的高低反映了油品生产的精制程度，精 制程度越高其酸值越低。油品被氧化发生变质时常常伴随着酸值的升高。所 以，酸值也是衡量油品抗氧化性和使用过程中油品老化变质情况的一项重要 指标。
轧制油配成乳化液后，受到温度、铁粉等因素的影响，油脂会慢慢水解； 当乳化液中有细菌时，油脂的水解速度会更快，酸值会上升较快。
离水展着量随着油粒径的增大而增大，但粒径太大就会导致乳化液的 转相与分层。高分子活性剂复合常规乳化剂使用：可以控制粒径均匀， 维持乳化液足够的稳定性，而且有较强的抗杂油能力。
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(劣)←乳化稳定性→(良） (低)←离水展着性 →(高)
高分子非离子乳化系统的特征
原有低分子乳化系统的性质
良← 低←
乳化稳定性 → 劣 离水展着性 → 高