不锈钢冷轧液气味改进研究.pdf

用油全方位Application Guides本文针对不锈钢冷轧液具有特征气味的问题，从配方优化的角度进行了气味改进研究。建立了气味评价方法，并使用该方法对配方各组分开展气味筛查，依据筛查结果，将原配方中气味主要来源的含硫极压抗磨剂采用低气味含硫极压抗磨剂进行替换，得到一种极压抗磨性优良、气味极低的改进配方。改进配方产品在某大型钢厂开展应用研究，结果表明气味改善效果显著，且能满足现场轧制要求。不锈钢冷轧液气味改进研究2023JunE徐托雨第三期中国石化润滑油有限公司上海研究院26不锈钢冷轧液（油）是用于不锈钢冷轧加工时对变形区进行润滑和冷却的润滑剂。在不锈钢冷轧加工过程中，为了减少摩擦和降低对轧辊的磨损，需要使用冷轧液（油）进行润滑和冷却。常见的不锈钢冷轧液（油）主要分为纯油型冷轧油和兑水使用的冷轧液。其中，纯油型的不锈钢轧制油由于润滑性能优良、应用维护简单而受到客户青睐。但目前轧制工艺所要求的轧制速度越来越快，尤其是大型连轧产线，压下量越来越大，对轧制过程中的冷却要求逐渐提高，纯油型产品冷却性差的问题也随之凸显。另外，在轧制加工中，纯油型产品在加工温度过高时易产生油雾，影响工作环境1。与之相对的，不锈钢冷轧液因兑水使用，具有更好的冷却性能，在生产过程中可以满足高速、大压下量的生产工艺，润滑性可调，清洗性好，且不存在油雾的问题，故在不锈钢冷轧，尤其是冷连轧工艺中应用广泛。不锈钢冷轧液一般由基础油、油性剂、极压剂、乳化剂和抗氧剂等添加剂组成。因配方中的基础油作者简介：徐托雨,硕士研究生,助理工程师，现主要从事成型油液配方开发与应用工作。E-mail:用油全方位Application GuidesB3822023June第三期27和添加剂本身具有一定的气味，冷轧液或轻或重会带有轧制液特征的气味。随着经济的发展，企业对HSE（安全环保健康）逐步重视。出于对员工身体健康考虑，钢厂对现场工作环境要求越来越高，轧制现场的气味问题随之越来越受到关注。一般来说，钢厂轧制气味可分为两部分：一是来自轧制油（液）的气味，二是现场使用过程中经过高温轧制后车间内的油脂挥发产生的异味。前者可以通过优化配方来改进，后者主要靠现场维护。近年来，部分文献指出，可通过使用合成酯替代天然动植物油脂的使用，或是使用气味低的磷系极压剂替代含硫极压剂以减少冷轧液的气味 3。但前者受成本制约，合成酯价格较天然动植物油脂更高；后者以磷系极压剂替代含硫极压剂，也会在润滑性上有所制约。本文从配方优化的角度，对某典型不锈钢冷轧液产品开展了气味改进研究。改进配方产品在某大型钢厂应用半年以上，气味较配方改进前明显改善，产品各项性能满足现场使用要求。气味评价方法由于轧制油液气味评估暂无可用油全方位Application Guides参考的国家标准或行业标准，本文为统一气味评价标准，自建了气味评价方法：（1）气味评价方法：鼻嗅，将装有样品的瓶子打开，放在鼻子前下方约50 cm处，用手轻轻地在瓶口扇动，使极少量的气体进入鼻孔，进行嗅闻。（2）气味评判等级：刺激性气味有气味低气味近似无味。气味来源分析对某款具有轧制液特征气味的典型冷轧液开展了研究。该产品是由精炼矿物油与多种油性剂、极压抗磨剂、乳化剂、抗氧剂、抗泡剂复配而成，润滑、冷却、清洗和防锈等性能优异，多年来产品使用性能得到诸多钢厂的广泛认可。为确定产品气味的来源，对配2023方中的基础油及各种添加剂进行了气味筛查，结果见表1。June由表1可见，经鼻嗅，基础油、油性剂、含磷极压剂及抗氧剂气味较低，产品的气味来源主要是配方中的含硫极压抗磨剂。因此，优化第三期产品的气味可以从更换低气味的含硫极压抗磨剂入手。28表1气味来源筛查项目基础油油性剂含磷极压抗磨剂含硫极压抗磨剂乳化剂抗氧剂抗泡剂低气味含硫极压抗磨剂考察在不锈钢冷轧液中，含硫极压抗磨剂是非常重要的组分。在冷轧过程中，钢板在轧制变形区内存在3种润滑状态，即流体润滑、边界润滑和极压润滑 4。含硫极压抗磨剂可在边界润滑中金属与金属高压接触时提供保护。普遍认为，含硫极压抗磨剂的极压性能与硫化物 C一S键能有关，较弱的C一S键较容易生成防护膜，形成较好的抗磨效果 5。其反应式如下所示。在铁表面吸附：Fe+RS.SR-Fe形成硫醇铁膜，在边界润滑下起抗磨作用：SRFFSRSR形成硫化铁膜，在边界润滑下起极压作用：SRF日FeS+R-S-RSR近似无味低气味V由吸附膜和硫化铁膜分别为金属表面提供极压和抗磨的作用。其极压抗磨效果取决于添加剂中的硫含量和硫化物的热稳定性 6 。含硫极压剂的气味主要与硫化原料的质量、硫化极压剂类型和硫含量相关 7 。含硫极压剂极压活性的强度是添加剂硫含量的函数，通常高硫含量的添加剂比低硫含量添加剂的极压性能更有效，但气味一般也更重。此外，活性硫化极压剂抗腐蚀效果较差，轧制液中一般不采用，选用的含硫剂均为非活性含硫剂。为了减少配方中的含硫极压抗磨剂对产品气味的影响，初步筛S-F选了6 种低气味的非活性含硫极压抗磨剂AF，与配方在用的硫剂S进行气味及极压抗磨性能对比，结果见表2。由表2 可以看出，筛选出的几种极压抗磨剂气味较在用硫剂更低，且极压抗磨性能相当或更佳。尤其是D气味最低，极压抗磨性能最好。进一步地，按照配方中含硫极压抗磨剂的硫含量，等比例换算，计算出对应低气味极压抗磨剂加剂量后将其加入配方中，并利用四球试验考察了上述几种配方的极压抗磨性，与原配方（0#）进行气味及有气味刺激性气味V试验方法鼻喉用油全方位Application Guides极压抗磨性能对比，结果见表3。由表3可以看出，试验的几种配方中，3-6#配方结果最佳，不仅气味极低，且极压抗磨性好。配方气味测评依据上述试验结果，确定3-6#方案为最优方案，并模拟实际使用表2含硫极压抗磨剂气味及极压抗磨性能项目S气味有气味四球极压试验最大无卡咬负荷PB/N烧结负荷Pp/N注：1）试验样品为5%（质量分数）含硫极压抗磨剂+95%（质量分数）石蜡基油。工况用脱盐水将其稀释为3%（质量分数）的浓度。将3-6#方案的原液和3%（质量分数）的稀释液与市售某进口品牌的原液和3%（质量分数）的稀释液进行对比，一起制作盲样，邀请10 人进行气味测评，按照刺激性气味有气味低气味近似无味4个等级进行评AB低气味低气味8349223 0903 090判，结果见表4。表中数字为投票人数。由上表4可以看出，新配方原液和稀释液气味明显优于对比样原液和稀释液。新配方原液大部分人认为是低气味或是近似无味，对比样大部分人认为是刺激性轧制油特征味或轧制油特征味；新配方稀释CD低气味近似无味7855312.8882.356E低气味1 2368833 9202.834F低气味9813090试验方法鼻喉GB/T 31422023表3配方极压抗磨性及气味考察项目0#ABCw（含硫极压D抗磨剂)/%EFSw(其余组分)/%外观气味最大无卡咬负荷PB/N烧结负荷Pp/N磨斑直径(1 2 0 0 r/min,392 N,30 min，室温)/mm注：1）x为活性硫含量，y为非活性硫含量；2）“+”表示添加剂加入剂量相同。3-1#X+0.5X+0.5X+y1)+澄清透明澄清透明澄清透明澄清透明澄清透明澄清透明澄清透明有低1 1671 0207 84860800.350.363-2#X+0.5+低1 1186 0800.303-3#X+0.5X+低1 23639230.353-4#X+低1 2367 8480.343-5#XX-0.6+低1 0207 8480.323-6#X+2+近似无味1 2567 8480.32试验方法目测鼻喉GB/T 3142SH/T 0189JunE第三期29用油全方位Application Guides表4盲样气味测评结果统计项目气味等级刺激性气味有气味轧制油特征味低气味近似无味刺激性气味有气味乳化液特征味低气味近似无味对比样原液451新配方原液46对比样稀释液361新配方稀释液28外观20231#2#3#4#June液是低气味或近似无味，对比样稀释液有明显的乳化液特征味。第三期现场应用效果2022年将配方改进后的冷轧液30产品应用到某大型钢厂，经半年以上的应用，现场反馈轧制加工时气味有明显改善，新配方产品润滑、冷却、清净性等均能满足现场轧制要求。结论及建议本文自建了气味评价方法，并依此开展不锈钢冷轧液气味改进研究。气味分析结果表明，某典型不锈钢冷轧液产品的气味主要来源于配方中所含的含硫添加剂。通过使用低气味硫剂对某典型不锈钢冷轧液产品配方气味进行了改进，得到了极压润滑性佳的低气味配方。现场应用结果表明，气味改进的新配方产品可满足现场轧制要求。配方优化控制了来自于轧制液本身的气味，在轧制液的实际使用中，也需做好现场的维护管理，尽可能避免油脂异味的产生，维护良好的现场工作环境。参考文献1马国财，张文基，马江波.新型不锈钢冷轧轧制油应用.润滑油,2 0 19,34(0 5):12-15+2 2.2何晓蕾，洪涛，张毅.冷轧轧制油的成分解析及异味改善.冶金分析，,2 0 2 2,42(1):2 5-30.3王士庭.我国不锈钢板带冷轧生产及工艺润滑的现状与发展.石油商技，2 0 17，35(2):10-15.4胡汉国.极压抗磨剂在冷轧轧制油中的作用研究.石油商技，2004,(1):6-9.5孙令国.极压抗磨剂的种类及作用机理 .合成润滑材料，2 0 16，43(3):2934.6张雅文.新型硫，氮杂环有机硼酸酯的制备及其摩擦化学研究 D.上海：上海交通大学，2 0 16.7韦利行，刘梅.硫化极压添加剂在润滑脂中的应用 C/全国润滑脂技术交流会，中国石油学会，2 0 0 5.