轧制油的讲义课件

1、轧 制 油 讲 义 营业部钢铁事业科 黄裕辉1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2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。 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。3轧制油的作用:减小变形区接触弧

2、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；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；提高生产效率，节省能耗与辊耗；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510，金属损耗可减少510，表面缺陷率可降低3050，成材率可提高510，同时还能降低酸液消耗与冷却水的消耗。 4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5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

3、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。 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。 6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； DPD（Defined Particle Size Distribution） 确

4、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。7年 代 1990 2019 2003社会形势RC轧制油经济低增长期泡沫经济期现在（经济不景气）基础油乳化系统特 征原来的轧制油低分子非离子乳化系统高分子阳离子乳化系统 天然油脂（牛脂） （棕榈油） （其他） 矿物油高分子非离子乳化系统 合成酯 矿物油使用合成酯成本高开发独自技

5、术用户要求降低成本 改良油脂 合成酯 矿物油开发提高乳化稳定性、离水展着性、铁粉分散性的乳化系统 轧机污染严重 成本低 轧机污染少 成本高 轧机污染少 成本低合成酯型轧制油混合酯型轧制油精制油脂凝集剂DA轧制油天然油脂天然油脂凝集剂冷轧润滑油的变迁8 从冷却的角度来看：希望轧制油的离水展着性要小，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

6、高速生产、提高冷轧板表面质量，对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。 9轧制油的组成. 基础油的选择. 表面活性剂的选择. 油性剂的选择. 极压抗磨剂的选择. 抗氧剂的选择10轧制油的组成成份成 份 比 例基础油80%95%油性剂1%5%极压抗磨剂1%10%抗氧剂1%2%表面活性剂1%5%11. 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。 .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1218的各种脂肪酸组成。动

7、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。 . 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，润滑性能有限，但退火清净性较好。煤油、机械油、变压器油为典型的矿物油。 . 合成酯兼具了轧制润滑性和清净性，但成本较高。 12 .表面活性剂的选择: 活性剂种类功 能 性能表现 高分子型阳离子或非离子活性

8、剂 对油粒子保护性好油粒大小稳定铁粉的影响性小乳化稳定性好 对铁粉分散性好钢板、轧机清净性好油粒子大离水展着性好 低分子型表 面活性剂乳化调整初期乳化性能良好 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。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。13 原有低分子乳化系统的性质乳化稳定性和高离水展着性并存(劣)乳化稳定性(良）(低)离水展着性 (高)提高轧制速度、降低油耗高分子非离子乳化系统的特征良 乳化稳定性劣低 离水展着性高14. 油性剂的选择: 在混合

9、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。 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。15. 极压抗磨剂的选择

10、: 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

11、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。 一般在轧制油中使用较多的是磷、硫系极压剂。16. 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。17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

12、值 皂化值181 . 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0.80.9g/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。 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。4. 倾点与

13、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。 195. 酸值： 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

14、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。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。 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。20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

15、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。 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。 21 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

16、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。 22 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。23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

17、： 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。 永磁过滤装置是通过具有永磁性的磁棒或磁筒在乳化液中不停运转来吸附乳化液中的细小铁粉，并通过刮油器将铁粉排入废液桶中。 24电磁过滤器装置示意图DEM FilterAmorphous FilterHIGAMS结构图规格磁极内物质SUS430Amorphous metal fiber钢球(Bearing钢)磁化方法电磁

18、永久性磁石电磁磁极内充填率低(1520%)低(1.5%)高（约60%)清洗方法温水清洗蒸气清洗离心力交变磁力线蒸气清洗清洗水 温水清洗清洗水(清洗油或碱性i清洗液)25轧制油乳化液的管理维护 由于轧制油乳化液多为循环使用，其润滑效果与轧后表面质量的优劣除了与轧制油本身性能有关外，维护与管理的水平也显得十分重要。如果维护管理不当，会造成润滑效果下降，轧后表面质量差，乳化液使用周期缩短。 乳化液的管理项目为：温度、浓度、ESI（ETI）、PH值、电导率、铁粉、灰份、抽出油酸值、皂化值、细菌含量等。为充分发挥轧制油的特性，必须对乳化液进行日常的分析管理，其管理项目有轧制油、使用的水、乳化液以及水的分

19、析管理、乳化液净化装置的运行状况的管理等等。 当分析数据超出乳化液管理范围时，调整方法是很重要的管理内容；当乳化液劣化性能受损、为调整到乳化液管理范围而补油过量时，需排放一部分或全部的乳化液来进行更新；当液压油等杂油泄漏混入乳化液时，乳化液箱体有必要实施撇油或排放。 26乳化液分析项目的定义 图表:项目/单 位定义(1) 浓度 %乳化液中的油含量(vol/vol)(2) ESI %乳化液最下层与最上层的浓度比(3) 温度 乳化液的温度(4) pH 用氢离子浓度倒数的对数表示(5)氯离子 ppm乳化液中的氯离子含量(6) 铁粉 ppm乳化液中的铁粉含量(7) 酸值 mgkOH/g中和1g油所需的

20、KOH的毫克数(8) 皂化值 mgkOH/g皂化1g油所需的KOH的毫克数(9) 灰份 ppm乳化液中不能挥发的无机物的含量(10)细菌含量 乳化液中细菌的含量27乳化液异常的原因分析（1）项 目乳化液分析数据偏低的原因(1) 浓度 搅拌器不运行；补油量不足；(2) ESI 机械油的混入；浮油的卷入；浮渣的混入(3) 温度 设定温度异常；(4) pH 混入酸性物质；(5)氯离子 -(6) 铁粉 -(7) 酸值 -(8) 皂化值 机械油的混入；(9) 灰份 -(10)细菌含量 -28乳化液异常的原因分析（2）项 目乳化液分析数据偏高的原因(1) 浓度 机械油的混入；浮油的卷入；浮渣的混入(2)

21、ESI 搅拌器不运行（浮油产生）；撇油过多(3) 温度 设定温度异常；冷却器异常(4) pH 碱性物质的混入；补加水质异常(5)氯离子 混入前道酸；补加水质异常(6) 铁粉 磁过滤器异常；浮渣的混入(7) 酸值 水分混入原油箱；浮渣的混入；乳化液腐败(8) 皂化值 -(9) 灰份 过滤系统不完善；酸洗表面残留物多(10)细菌含量 乳化液温度(30)；乳化液长时间不流动29乳化液的管理对策项 目管理对策分析数据低于管理值分析数据高于管理值(1) 浓度补油补水(2) ESI撇油补油(3) 温度提高设定温度(加温)降低设定温度(冷却)(4) pH排放补油(5) 氯离子排放补油补水(6) 铁粉撇油、排

22、放(7) 酸值撇油补油(8) 皂化值撇油补油(9) 灰份 排放增强过滤效率(10)细菌含量排放添加杀菌剂30轧制油的市场、竞争对手概况 随着国内钢铁行业的高速发展，轧制油的品质有了大幅度的提升，轧制油的市场也有了很大的发展。 据估算，连轧机组的轧制油用量约在400吨/年；可逆轧机的轧制油用量约在60吨/年。 SHPI轧制油以宝钢市场为主，兼顾向外围钢铁企业发展。 31SHPI轧制油使用实绩顾客轧机最高速度 m/min钢 种轧制油供给基础油宝钢 (1550)5std.TCM1,200CRS、电硅钢FR-155HR/C合成Ester改质矿油宝钢薄板 (1220) 5std.TCM1,800Tin、镀锌、CRSFR-165ER/C合成Ester改质油脂宝日汽车板 (1800)5std.TCM1,650CRSFR-156H