專利名稱：軋制液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于鋼、特別是奧氏體和鐵素體鋼的冷軋油。
背景技術(shù)：
軋制是一種通過(guò)塑性變形使金屬成型的操作。軋制意在通過(guò)使帶材經(jīng)過(guò)兩對(duì)或更多對(duì)繞其軸旋轉(zhuǎn)的軸對(duì)稱工具(通常為輥)而減小帶材的厚度。軸對(duì)稱工具的旋轉(zhuǎn)通過(guò)摩擦拉動(dòng)產(chǎn)品在入口區(qū)、工作區(qū)和出口區(qū)所提供的間隙中通過(guò)?？衫猛瑫r(shí)施加的縱向張力 (在出口上)和反向張力(在入口上)來(lái)減小輥所施加的法向力(夾持力)。在經(jīng)過(guò)熱軋后，可采用冷軋來(lái)提供具有精確的幾何形狀、受控的機(jī)械和冶金性質(zhì)及良好控制的表面狀態(tài)的產(chǎn)品。所得粗糙度來(lái)自工具的粗糙度向帶材上的轉(zhuǎn)移。其高度取決于潤(rùn)滑。一些帶材必須是發(fā)亮的，因此必須是光滑的(粗糙度接近于0.2 μ m)。為制造光滑的帶材，使用磨光輥或甚至拋光輥以及低粘度潤(rùn)滑劑。軋制帶材的表面狀態(tài)可能表現(xiàn)出不規(guī)則性，例如因潤(rùn)滑劑膜局部損壞導(dǎo)致金屬顆粒剝落并粘附于輥而引起的凹溝。從化學(xué)角度看，可能出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。反應(yīng)性膜的存在或帶材被來(lái)自前面操作的潤(rùn)滑劑污染也是必須克服的難題。當(dāng)軋制帶材退火時(shí)，殘留物可能在表面上留下痕跡。

圖1示出了處于軋制機(jī)入口處的金屬帶材。在入口區(qū)中，初始厚度為ei的帶材被兩個(gè)輥以速度V1往里拉。其在工作區(qū)中塑性變形并以厚度％離開(kāi)輥隙。由于材料的量保持不變，因此隨著帶材減薄變長(zhǎng)，其在間隙中加速。因此，帶材的出口速度V2比入口速度V1 快。減薄程度由r= (ei-e2)/ei定義。在標(biāo)準(zhǔn)軋制道次中，間隙中存在“中性點(diǎn)”，在這里， 輥的圓周速度與帶材的局部速度相同。中性點(diǎn)的位置取決于施加到帶材的縱向張力、摩擦條件、減薄和軋制速度。因此，除中性點(diǎn)周圍小的區(qū)域外，間隙中帶材和輥之間存在相對(duì)滑動(dòng)，并因此在界面處存在摩擦和剪切應(yīng)力。在中性點(diǎn)上游，輥傾向于將帶材拉進(jìn)間隙中，摩擦是驅(qū)動(dòng)力。摩擦必須足以使帶材能夠有效地供給到間隙中，但不過(guò)大以避免任何粘著或與表面狀態(tài)有關(guān)的問(wèn)題。必要的是，應(yīng)存在潤(rùn)滑劑以控制摩擦并因此控制帶材的厚度和表面狀態(tài)中的不規(guī)則性。因此，重要的是潤(rùn)滑劑行為應(yīng)良好地控制在輥與帶材之間接觸的尺度上， 以更好地控制冷軋過(guò)程中的摩擦。在中性點(diǎn)上游，輥傾向于將帶材拉進(jìn)間隙中，摩擦是驅(qū)動(dòng)力。在該上游區(qū)域中發(fā)現(xiàn)混合的彈性流體動(dòng)力(EHD)摩擦條件在更上游的區(qū)域中，潤(rùn)滑劑膜是連續(xù)的，磨損小，兩個(gè)相對(duì)表面上的粗糙點(diǎn)之間沒(méi)有接觸，但膜中產(chǎn)生的壓力足夠高以引起表面顯著的彈性變形。在該區(qū)域中產(chǎn)生的摩擦的類型可在EHD球-盤摩擦計(jì)中再現(xiàn)。在中性點(diǎn)下游，滑動(dòng)對(duì)抗帶材的前進(jìn)摩擦提供阻力。在該區(qū)域中極限摩擦條件占優(yōu)點(diǎn)。與EHD潤(rùn)滑中不同，極限潤(rùn)滑是其中相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)表面的摩擦和磨損由固體表面的性質(zhì)和潤(rùn)滑劑的性質(zhì)共同決定的一種情況。因此，氧化物層的厚度和性質(zhì)、新表面的產(chǎn)生及其與潤(rùn)滑劑組分(特別是添加劑)的反應(yīng)性對(duì)摩擦有巨大影響。這種摩擦類型可在
4Cameron Plint圓筒-平面摩擦計(jì)中再現(xiàn)。在中性點(diǎn)上游和下游(間隙中)，軋制液的行為在上游部分中(EHD和混合摩擦條件占優(yōu)點(diǎn))主要由基礎(chǔ)油和脂肪物質(zhì)決定。添加劑(特別是極壓添加劑)與礎(chǔ)油和脂肪物質(zhì)一起加入對(duì)這些軋制液在下游部分(其中存在極限潤(rùn)滑條件)中的性能有顯著貢獻(xiàn)。對(duì)軋制油所作的工作基本上涉及添加到組合物中的脂肪物質(zhì)或合成酯的性質(zhì)?，F(xiàn)有技術(shù)的軋制液在基礎(chǔ)油和添加劑方面不是最佳化的。因此，申請(qǐng)EP 1 123965描述了一種冷軋鋼用軋制液，所述軋制液包含環(huán)烷烴或鏈烷烴基礎(chǔ)油和1-80%的己二酸二乙基己基)酯作為脂肪體，所述基礎(chǔ)油可以或可以不經(jīng)加氫裂化，可已用溶劑或通過(guò)加氫處理除去芳族化合物，粘度可用煤油餾分來(lái)調(diào)節(jié)。所述組合物還可包含含磷、含硫、或含磷/硫的抗磨損和極壓添加劑。專利EP 0242 925描述了含有氨基醇和包含至少6個(gè)碳原子的脂肪酸的酯的軋制液。該文件中未披露極壓添加劑，也未提供關(guān)于所述軋制液中采用的礦物基礎(chǔ)油的性質(zhì)的 fn息ο現(xiàn)有技術(shù)軋制液中未對(duì)基礎(chǔ)油或添加劑作特別的選擇來(lái)確保EHD和/或極限條件下的最佳摩擦性質(zhì)。結(jié)果是使帶材厚度減少特定量需要使用這些軋制液經(jīng)過(guò)許多道次的軋制。使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的這些軋制液還可能導(dǎo)致粘著(這意味著不能再進(jìn)行軋制)或微粘著(其對(duì)表面狀態(tài)有不利影響)。因此需要可改善軋制機(jī)生產(chǎn)率的油，例如通過(guò)減少所需的道次數(shù)以獲得給定量的減薄而無(wú)粘著或可能對(duì)表面狀態(tài)并且特別是帶材亮度有不利影響的微粘著來(lái)改善。根據(jù)本發(fā)明的軋制液在彈性流體動(dòng)力條件下在鋼表面上的摩擦系數(shù)明顯低于目前用在冷軋中的潤(rùn)滑劑的摩擦系數(shù)。因此，中性點(diǎn)向下游移動(dòng)，這使得每道次的減薄程度更高并使得可以減少獲得給定減薄量所需的總道次數(shù)。這可改善軋制機(jī)的性能。特別地，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的軋制液包含含磷、和/或含磷/硫、和/或含硫的極壓添加劑時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的軋制液還具有在極限條件下在鋼表面上優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的軋制液的摩擦性質(zhì)。事實(shí)上，與使用冷軋鋼用商業(yè)潤(rùn)滑劑相比，使用根據(jù)本發(fā)明的這類軋制液在 Cameron Plint摩擦計(jì)上獲得的摩擦系數(shù)表明，在鐵素體和奧氏體鋼表面上，在直到較高溫度和在較高載荷下(因此在較苛刻的摩擦條件下)獲得明顯較低的摩擦系數(shù)。在重載荷下，商業(yè)潤(rùn)滑劑導(dǎo)致立即粘著，而使用根據(jù)本發(fā)明的潤(rùn)滑劑，在重載荷下直到約100°C的溫度均觀察到摩擦。因此，粘著的風(fēng)險(xiǎn)大大降低、可向輥施加更重的載荷并可以較少的道次數(shù)獲得大的厚度減薄。這還有助于改善軋制機(jī)的效率，以及此外改善軋制帶材的表面狀態(tài)。更有利之處在于，可以利用具有低硫含量或甚至無(wú)硫的根據(jù)本發(fā)明的軋制液獲得這些非常好的性能。含硫添加劑對(duì)摩擦性質(zhì)具有非常有效的作用，特別是在極限條件下更是如此，但具有在軋制所產(chǎn)生的新表面上形成硫化鐵的傾向，這導(dǎo)致在帶材上留下痕跡。在奧氏體鋼的情況下，這些痕跡可通過(guò)在1200°C下退火除去，但形成&S，導(dǎo)致?tīng)t用耐火材料腐蝕。在鐵素體鋼的情況下，于900°C下退火不足以除去痕跡。根據(jù)本發(fā)明的軋制液，特別地含有含磷添加劑，可以與含磷/硫、和/或含硫添加劑組合，在低硫水平、甚至沒(méi)有硫的情況下具有非常好的摩擦性能。因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的軋制液可提高軋制機(jī)的效率并改善軋制帶材的表面狀態(tài)和因此改善亮度，而避免在帶材上留下痕跡的風(fēng)險(xiǎn)。發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明涉及一種冷軋液，所述冷軋液包含(a)包含至少50重量％異構(gòu)鏈烷烴的烴基礎(chǔ)油，(b) 一種或多種脂肪物質(zhì)，優(yōu)選選自脂肪酸的酯或通過(guò)用醇酯化α烯烴與二羧酸的共聚物所獲得的聚合物酯。優(yōu)選在根據(jù)本發(fā)明的軋制液中，烴基礎(chǔ)油(a)包含至少60重量％的異構(gòu)鏈烷烴。優(yōu)選在所述軋制液中，烴基礎(chǔ)油(a)包含根據(jù)ASTM D86測(cè)得的初餾點(diǎn)和終餾點(diǎn)為200到400并且包含具有13-25個(gè)碳原子的烴分子的石油餾分。優(yōu)選烴基礎(chǔ)油(a)中芳族化合物含量不超過(guò)IOOppm并且根據(jù)ASTM D2622測(cè)得的硫含量不超過(guò)lppm。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的軋制液還包含(c) 一種或多種含磷、和/或含磷/硫、和/或含硫抗磨損和/或極壓添加劑。優(yōu)選根據(jù)本發(fā)明的軋制液根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D沈22測(cè)得的硫含量低于llOOppm、優(yōu)選低于lOOOppm、優(yōu)選低于500ppm。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的軋制液包含一種或多種衍生自磷酸和/ 或亞磷酸的有機(jī)磷化合物作為化合物(c)，所述軋制液根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)NFT 60-106測(cè)得的磷含量至少為500ppm，條件是當(dāng)所述軋制液僅含磷酸衍生物作為化合物(c)時(shí)，其包含至少一種含硫化合物或含磷/硫化合物且根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)擬622測(cè)得的其硫含量至少等于300ppm。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的變化方案，根據(jù)本發(fā)明的軋制液包含至少一種亞磷酸衍生物作為化合物(c)且根據(jù)ASTM擬622測(cè)得的硫含量低于300ppm。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的軋制液根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)D2270測(cè)得的VI (粘度指數(shù))高于 110，優(yōu)選高于120，優(yōu)選高于130。其根據(jù)ASTM D445測(cè)得的100°C下的運(yùn)動(dòng)粘度優(yōu)選為2_3cSt，優(yōu)選2. 5-2. 65cSt。其根據(jù)ASTM D445測(cè)得的40°C下的運(yùn)動(dòng)粘度優(yōu)選為7. 5-9dt，優(yōu)選7. 6-8. 8dt。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的軋制液包含
-50-90重量％的烴基礎(chǔ)油(a)-5-20重量％的一種或多種脂肪物質(zhì)(b)-0. 5-7重量％的一種或多種衍生自磷酸和/或亞磷酸的有機(jī)磷化合物(c)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的軋制液還可包含1-20重量％的一種或多種表面活性劑，優(yōu)選選自非離子或陰離子表面活性劑。本發(fā)明還涉及一種包含后一軋制液的水性乳液。本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的軋制液或水性乳液用于鋼，優(yōu)選奧氏體或鐵素體鋼的冷軋的用途。詳細(xì)描述烴基礎(chǔ)油用于軋制液的烴基礎(chǔ)油與脂肪酸組合在軋制機(jī)的入口區(qū)(其中EHD條件占優(yōu)點(diǎn))中賦予所述軋制液摩擦性質(zhì)的基本特征。這些性質(zhì)可在添加劑的作用下得到改善。這些基礎(chǔ)油還賦予軋制液冷軋應(yīng)用所需的流動(dòng)性和揮發(fā)性。事實(shí)上，軋制液必須在退火操作的溫度下能夠容易地去除，并且還必須首先能夠在將帶材卷繞成卷時(shí)大量去除。目前用在軋制液中的烴基礎(chǔ)油為礦物來(lái)源的潤(rùn)滑劑基礎(chǔ)油(得自石油餾分)，其可以是鏈烷烴的或環(huán)烷烴的，經(jīng)加氫裂化的或未經(jīng)加氫裂化的。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的軋制液中所用的鏈烷烴基礎(chǔ)油得自經(jīng)溶劑精制而去除芳族化合物和一些正構(gòu)鏈烷烴的真空餾出物。一些鏈烷烴基礎(chǔ)油可經(jīng)歷加氫處理以降低其芳族化合物含量(這些芳族化合物將被轉(zhuǎn)化為環(huán)烷烴)。這些基礎(chǔ)油尚未經(jīng)歷任何針對(duì)正構(gòu)鏈烷烴的特定轉(zhuǎn)化工藝(加氫脫蠟或加氫異構(gòu)化或加氫脫鏈烷烴類型)，并且其異構(gòu)鏈烷烴含量基本與起始原油的相同。其最常以名稱“中性溶劑”或中性“加氫處理的”鏈烷烴基礎(chǔ)油來(lái)描述并通常包含約55%的鏈烷烴，鏈烷烴中大約一半為異構(gòu)鏈烷烴。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的軋制液中所用的環(huán)烷烴基礎(chǔ)油通常由加氫裂化的粗柴油級(jí)分獲得。通常，粗柴油級(jí)分定義為根據(jù)ASTM D86測(cè)得的初餾點(diǎn)和終餾點(diǎn)為200到400并且包含具有13-25個(gè)碳原子的烴分子的石油餾分。這些環(huán)烷烴基礎(chǔ)油具有高環(huán)烷烴含量(約45重量％或60重量％或70重量％或更高)，鏈烷烴含量為約20-55重量％，鏈烷烴中15-30% 為異構(gòu)鏈烷烴。這樣的基礎(chǔ)油在例如申請(qǐng)WO 03/074634和W003/074635中描述。根據(jù)本發(fā)明的軋制液包含烴基礎(chǔ)油作為組分(a)，所述烴基礎(chǔ)油包含至少50重量％、優(yōu)選至少60重量％、甚至更優(yōu)選至少65重量％的異構(gòu)鏈烷烴。該組分(a)可由單一基礎(chǔ)油或采用所產(chǎn)生的混合物包含至少50重量％、優(yōu)選至少60重量％、甚至更優(yōu)選至少65 重量％的異構(gòu)鏈烷烴的幾種基礎(chǔ)油獲得。與目前用在冷軋液中的礦物基礎(chǔ)油不同，根據(jù)本發(fā)明的軋制液的組分(a)可因此具有高的異構(gòu)鏈烷烴濃度。優(yōu)選所述烴基礎(chǔ)油(a)包含低于10重量％的正構(gòu)鏈烷烴或低于7重量％的正構(gòu)鏈烷烴。正構(gòu)鏈烷烴濃度低對(duì)傾點(diǎn)具有有利影響。所述基礎(chǔ)油根據(jù)ASTM D97的傾點(diǎn)優(yōu)選低于_15°C，優(yōu)選低于_20°C。這賦予根據(jù)本發(fā)明的軋制液非常好的貯存穩(wěn)定性。這些基礎(chǔ)油在40°C下的運(yùn)動(dòng)粘度優(yōu)選為6. 5-8dt、優(yōu)選7_7. 8cSt,其在100°C下的運(yùn)動(dòng)粘度優(yōu)選為2-3dt、優(yōu)選2-2. 5dt。其VI (對(duì)于KV100大于2的基礎(chǔ)油)通常高于 100，優(yōu)選為約105、108或更高。優(yōu)選烴基礎(chǔ)油(a)包含根據(jù)ASTM D86測(cè)得的初餾點(diǎn)和終餾點(diǎn)為200到400并且包含具有13-25個(gè)碳原子的烴分子的石油餾分(粗柴油餾分)。優(yōu)選這些為加氫脫鏈烷烴的粗柴油餾分，其中正構(gòu)鏈烷烴已被轉(zhuǎn)化為異構(gòu)鏈烷烴，所述粗柴油餾分可能已被純化以去除硫或芳族烴并可能已被再次蒸餾。根據(jù)本發(fā)明的組合物中所用的烴基礎(chǔ)油的總鏈烷烴含量(異構(gòu)鏈烷烴和正構(gòu)鏈烷烴)通過(guò)質(zhì)譜根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)D2786測(cè)量。該方法可用來(lái)區(qū)分平均碳原子數(shù)為16-32之間的石油餾分中7類烴-鏈烷烴以及含1、2、3、4、5、6個(gè)環(huán)的環(huán)烷烴。這些基礎(chǔ)油的正構(gòu)鏈烷烴含量通過(guò)氣相色譜在非極性柱上用柱上型注射器和FID 檢測(cè)器測(cè)量。樣品先在二硫化碳中稀釋。芳族化合物含量通過(guò)UV吸收光譜測(cè)量。然后根據(jù)ASTM D 2786通過(guò)與總鏈烷烴含量之差來(lái)計(jì)算基礎(chǔ)油的異構(gòu)鏈烷烴含fio出于環(huán)境和安全原因，希望這些烴基礎(chǔ)油應(yīng)具有低的芳族化合物含量(通常低于 IOOppm)和低的硫含量(低于lOppm，通常低于Ippm)。為此，其可經(jīng)歷純化階段，通常包括 加氫脫硫或氫化階段以降低硫含量以及通過(guò)將芳族化合物或不飽和環(huán)狀產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為環(huán)烷烴而去除芳族化合物或不飽和環(huán)狀產(chǎn)物。根據(jù)本發(fā)明的組合物中所用的烴基礎(chǔ)油芳族化合物含量?jī)?yōu)選低于lOOOppm、根據(jù)ASTM D沈22測(cè)得的硫含量?jī)?yōu)選低于lppm。在EHD條件下，根據(jù)本發(fā)明的組合物中所用的烴基礎(chǔ)油與脂肪物質(zhì)組合有助于其非常有利的性質(zhì)(非常低的摩擦系數(shù))。除此之外，使用具有高異構(gòu)鏈烷烴含量的烴基礎(chǔ)油有助于保持足夠的油膜厚度而不論軋制溫度如何。在冷軋中，平均溫度為約100°c，但在奧氏體鋼的情況下可達(dá)到約 170°C的溫度峰值，在鐵素體鋼的情況下可達(dá)到約130°C的溫度峰值。可以認(rèn)為軋制溫度處于50-180°C之間。最小油膜厚度有助于防止粘著和微粘著。因此，在使用根據(jù)本發(fā)明的軋制液時(shí)，發(fā)現(xiàn)在重載荷下在遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的軋制液時(shí)的溫度下也沒(méi)有粘著。使用根據(jù)本發(fā)明的軋制液時(shí)軋制帶材的光亮外觀也可用微粘著減少來(lái)解釋，但這不受其束縛。脂肪物質(zhì)根據(jù)本發(fā)明的軋制液中所用的脂肪物質(zhì)或摩擦改進(jìn)劑具有通過(guò)形成吸附于表面上的膜而保護(hù)表面免于彼此摩擦的功能。在EHD條件下，其對(duì)軋制液的摩擦性質(zhì)有貢獻(xiàn)。這些脂肪物質(zhì)可以是脂肪醇、脂肪酸、天然或合成的脂肪酯和脂肪胺，優(yōu)選酯。舉例來(lái)說(shuō)，可以提及植物和動(dòng)物來(lái)源的脂肪物質(zhì)、含10-22或12-18個(gè)碳原子的脂肪酸，特別是月桂醇、脂肪酸(例如癸酸、月桂酸、肉桂酸、硬脂酸、油酸或亞油酸)、脂肪酸與一元醇或多元醇(例如三羥甲基丙烷、季戊四醇、2-乙基己基醇、甘油)的酯(例如甘油單油酸酯、三羥甲基丙烷三油酸酯、季戊四醇四油酸酯)。也可使用各種合成化合物，特別是合成酯如專利EP 0242925中所述的氨基醇和
脂肪酸的酯、己二酸二 O-乙基己基)酯等。這些脂肪物質(zhì)(酯、醇)的極性性質(zhì)還可溶解軋制液制劑中所含的添加劑。其還可用來(lái)將軋制液的粘度調(diào)節(jié)至所需水平。根據(jù)本發(fā)明的軋制液在40°C下的運(yùn)動(dòng)粘度因此優(yōu)選為7. 5-9dt，優(yōu)選7. 6-8. 9，或者8. 3-8. 8cSt,或者8-88cSt0其在100°C下的運(yùn)動(dòng)粘度優(yōu)選為2_3cSt，優(yōu)選2. 3-2. 5cM，或者2. 5-2. 6cM。在40°C和100°C下的運(yùn)動(dòng)粘度根據(jù)ASTM D445測(cè)量。根據(jù)本發(fā)明的軋制液所優(yōu)選選擇的脂肪物質(zhì)為VI (粘度指數(shù))超過(guò)上述強(qiáng)異構(gòu)鏈烷烴基礎(chǔ)油的VI的酯。特別地，本發(fā)明中特別優(yōu)選使用脂肪酸酯如多元醇，優(yōu)選新多元醇優(yōu)選三羥甲基丙烷和季戊四醇與包含10-22個(gè)碳原子的脂肪酸的單_、二 -或三酯，或者通過(guò)用醇酯化α-烯烴與二羧酸的共聚物所獲得的合成酯(也稱聚合物酯)。使用這些酯并且特別是聚合物酯使得能夠增大根據(jù)本發(fā)明的軋制液在高的機(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力下的殘留粘度在這些極端條件下，這些脂肪物質(zhì)保留在帶材上，而烴基礎(chǔ)油部分更易揮發(fā)，此外這些脂肪物質(zhì)還充當(dāng)添加劑的載體。高的VI表明軋制液隨溫度變化而傾向于保持穩(wěn)定粘度。VI根據(jù)ASTM D2270由在40°C和100°C下根據(jù)ASTM D445測(cè)得的運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)得。因此，異構(gòu)鏈烷烴單獨(dú)的VI為約
8100-110，而根據(jù)本發(fā)明的軋制液的VI高于110、優(yōu)選高于120、125或130或者140或更高。 至于已知的商業(yè)軋制液，其VI低得多，為約70-80。高的VI有助于確保任何軋制溫度下的最小膜厚度。根據(jù)本發(fā)明軋制液的優(yōu)選脂肪物質(zhì)與異構(gòu)鏈烷烴基礎(chǔ)油組合在EHD條件下提供非常好的摩擦性質(zhì)和高的VI，從而確保足夠的油膜厚度而不論軋制溫度如何。與抗磨損和極壓添加劑組合，這將有助于提供可改善軋制機(jī)效率、無(wú)粘著或微粘著風(fēng)險(xiǎn)的軋制并因此可改善軋制帶料表面狀態(tài)的軋制液。這些脂肪物質(zhì)優(yōu)選占根據(jù)本發(fā)明軋制液的約5-25重量％、優(yōu)選7-20重量％或 10-18重量％。濃度過(guò)低通常不能提供顯著的效果，濃度過(guò)高通常導(dǎo)致粘度過(guò)高和/或軋制操作后去除軋制液困難。但本領(lǐng)域技術(shù)人員可確定其它量。極壓和抗磨損添加劑極壓性質(zhì)表示從摩擦學(xué)角度看在非?？量痰牟僮鳁l件(由重載荷及高滑動(dòng)速度和/或載荷沖擊所產(chǎn)生的非常高的接觸溫度)下潤(rùn)滑劑保護(hù)表面抗粘著的能力。極壓(EP)和抗磨損添加劑在苛刻的條件(高載荷，極限條件)下起作用。其形成摩擦化學(xué)反應(yīng)膜，通過(guò)添加劑或其分解產(chǎn)物與金屬反應(yīng)來(lái)保護(hù)金屬表面。在接觸溫度的作用下，EP添加劑化學(xué)分解以釋放活性元素如硫或氯。這些元素在接觸的粗糙點(diǎn)處攻擊金屬以原位形成包含金屬硫化物、氯化物或磷化物且特征在于剪切強(qiáng)度低的自潤(rùn)滑保護(hù)膜。極壓(EP)添加劑主要是含硫、含氯、含磷或含磷/硫衍生物。一些氯化添加劑如中等鏈長(zhǎng)(14-17個(gè)碳原子)的氯化鏈烷烴也是極壓添加劑。由于具有毒性，避免在根據(jù)本發(fā)明的軋制液中使用它們。根據(jù)本發(fā)明的軋制液中所用的抗磨損和/或極壓添加劑優(yōu)選含磷、和/或含硫、和 /或含磷/硫的添加劑，例如下面描述的那些。含磷EP添加劑的實(shí)例為例如磷酸烷基酯或膦酸烷基酯、磷酸、亞磷酸、亞磷酸和磷酸的單_、二-和三酯、以及它們的鹽如胺鹽或鋅鹽。舉例來(lái)說(shuō)，可提及亞磷酸烷基酯或芳基酯或者亞磷酸氫烷基酯或芳基酯、亞磷酸二(十二烷基)酯、亞磷酸氫二(月桂基)酯、 磷酸二或三烷基酯如磷酸二(月桂基)酯、磷酸三O-乙基己基)酯、磷酸三甲苯酯、磷酸二烷基(或二芳基)酯、以及它們的鹽如胺或鋅鹽。含磷/硫的抗磨損和極壓添加劑的實(shí)例為例如但不限于硫代磷酸、硫代亞磷酸、 這些酸的酯、它們的鹽、二硫代磷酸鹽/酯(特別是二硫代磷酸鋅)。硫代磷酸和硫代亞磷酸的酯的鹽的實(shí)例為通過(guò)與含氮化合物如氨或胺或氧化鋅或氯化鋅反應(yīng)所獲得的那些。作為含硫抗磨損和極壓添加劑的實(shí)例，舉例來(lái)說(shuō)，可提及二硫代氨基甲酸鹽/酯 (特別是二硫代氨基甲酸鋅)、二巰基噻二唑和苯并噻唑、巰基苯并噻唑、含硫烯烴(例如二 _、三_、五硫化物)、含硫脂肪物質(zhì)(例如酯、甘油三酯、甲酯)或脂肪酸(例如含硫油酸)。含硫添加劑對(duì)摩擦性質(zhì)具有非常有效的作用，但具有在軋制所產(chǎn)生的新表面上形成硫化鐵的傾向，這導(dǎo)致在帶材上留下痕跡，特別是在芯溫度可達(dá)140°C的帶材卷被退火之前的貯存過(guò)程中更是如此。在奧氏體鋼的情況下，這些痕跡可通過(guò)在1200°C下退火除去，但形成H2S而導(dǎo)致?tīng)t用耐火材料腐蝕。在鐵素體鋼的情況下，于900°C下退火不能除去所述痕跡。
因此優(yōu)選在保持良好摩擦性能的同時(shí)限制冷軋液的硫含量，特別是在極限條件下更是如此。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明軋制液的抗磨損和極壓添加劑為有機(jī)磷化合物，可以與含磷/硫、和/或含硫化合物組合。根據(jù)本發(fā)明的軋制液中優(yōu)選使用的這些有機(jī)磷化合物為磷酸衍生物，即磷酸鹽/ 酯或磷酸氫鹽/酯或磷酸二氫鹽/酯，下文通常以術(shù)語(yǔ)“磷酸鹽/酯”表示，或者為亞磷酸衍生物，即亞磷酸鹽/酯或亞磷酸氫鹽/酯或亞磷酸二氫鹽/酯，下文通常以術(shù)語(yǔ)“亞磷酸鹽/酯”表示。通常其為磷酸烷基酯或芳基酯、磷酸氫烷基酯或芳基酯、磷酸二氫烷基酯或芳基酯、亞磷酸烷基酯或芳基酯、亞磷酸氫烷基酯或芳基酯、亞磷酸二氫烷基酯或芳基酯。通常烷基鏈包含10-22個(gè)、優(yōu)選12-18個(gè)碳原子。這些化合物優(yōu)選以使根據(jù)NFT 60-106測(cè)得的元素磷的含量為至少500ppm、優(yōu)選 800-3000ppm、優(yōu)選1000-2000ppm的量存在于根據(jù)本發(fā)明的軋制液中，并確保在所述軋制
液中非常低的硫含量下優(yōu)異的摩擦性能。本申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)，衍生自亞磷酸的有機(jī)磷化合物(“亞磷酸鹽/^BUtSEPS 劑活性比衍生自磷酸的那些(“磷酸鹽/酯”)高，與根據(jù)本發(fā)明的基礎(chǔ)油和脂肪物質(zhì)組合可在硫低于300ppm或200ppm或150ppm或50ppm或IOppm的非常低的硫含量下、甚至無(wú)硫時(shí)獲得優(yōu)異的摩擦性能。但在單獨(dú)使用磷酸鹽/酯時(shí)，軋制液中的硫含量應(yīng)至少為300ppm，優(yōu)選 500-1000ppm 或者 850_950ppm。通常，根據(jù)本發(fā)明的軋制液中根據(jù)ASTM D2622測(cè)得的硫含量低于llOOppm，優(yōu)選低于lOOOppm，優(yōu)選低于500ppm，即觀察不到在帶材上留下痕跡的硫含量。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，軋制液包含亞磷酸衍生物和可能的含硫、或含磷/硫EP添加劑，且根據(jù)NFT 60-106測(cè)得的磷含量至少為500ppm，根據(jù)ASTM D2622測(cè)得的硫含量低于300ppm，優(yōu)選低于200ppm、100ppm、50ppm，甚至更優(yōu)選低于IOppm或lppm，或甚至更優(yōu)選無(wú)硫。其它添加劑根據(jù)本發(fā)明的軋制液還可包含對(duì)于其用途而言適宜的任何類型的添加劑，例如抗氧化劑(例如胺化或酚類抗氧化劑)、腐蝕抑制劑、消泡劑等。根據(jù)本發(fā)明的軋制液例如可包含0. 05-1重量％的抗氧化劑，優(yōu)選酚類抗氧化劑。根據(jù)本發(fā)明的軋制液例如可包含0.01-0. 1重量％的一種或多種抗腐蝕添加劑， 優(yōu)選磷酸鹽，優(yōu)選磷酸銨。用途根據(jù)本發(fā)明的軋制液特別適用于鋼(特別是奧氏體和鐵素體鋼)帶的冷軋。冷軋是扁平制品(通常是帶材)所經(jīng)歷的附加減薄。之前是熱軋，熱軋?jiān)诩s 800-1200°C的溫度下進(jìn)行。冷軋?jiān)诩s40-180°C的溫度下進(jìn)行并設(shè)計(jì)為賦予產(chǎn)品適于隨后的退火處理的特定幾何形狀(厚度、平面度)、微結(jié)構(gòu)狀態(tài)和表面狀態(tài)。對(duì)于冷軋操作，根據(jù)本發(fā)明的軋制液可僅以油的形式或者以水包油乳液的形式使用。在軋制過(guò)程中，使用乳液形式的軋制液具有更好的散熱(更好的溫度控制)的優(yōu)點(diǎn)ο當(dāng)最初單獨(dú)使用潤(rùn)滑劑來(lái)臨時(shí)保護(hù)帶材免于腐蝕時(shí)，也可發(fā)現(xiàn)軋制液為乳液形式。在這樣的情況下，軋制前用水沖洗帶材，所得流出物作為軋制液循環(huán)使用。這具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)點(diǎn)并且對(duì)環(huán)境影響較小。以乳液形式使用需要引入表面活性劑。所述表面活性劑可以是所有種類的表面活性劑，優(yōu)選非離子表面活性劑(如脂肪醇、脂肪酸、脂肪胺或脂肪酸的甲酯)、乙氧基化表面活性劑或陰離子表面活性劑(例如皂、磺酸鹽/酯、脂肪酸硫酸/鹽酯)。預(yù)期被乳化的根據(jù)本發(fā)明的軋制液包含1-20 %、優(yōu)選1. 5-5 %的這類表面活性劑。與預(yù)期僅以油形式使用的軋制液抗氧化劑濃度為約0. 05%相比，這些軋制液可具有較高的抗氧化劑濃度，例如約0. 2-1 %。本發(fā)明還涉及優(yōu)選以相對(duì)于乳液總重量3-10%的濃度包含這些軋制液的水性乳液。實(shí)施例1 軋制液的制備用由初餾點(diǎn)和終餾點(diǎn)為270-380°C的石油餾分獲得的烴基礎(chǔ)油、脂肪物質(zhì)和極壓添加劑制備幾種軋制液。軋制液A和B的基礎(chǔ)油(a)包含67. 8重量％的異構(gòu)鏈烷烴、5. 5重量％的正構(gòu)鏈烷烴、26. 7重量％的環(huán)烷烴。軋制液C和D的基礎(chǔ)油(a)包含64. 6重量％的異構(gòu)鏈烷烴、5. 7重量％的正構(gòu)鏈烷烴、29. 7重量％的環(huán)烷烴。軋制液E和F的基礎(chǔ)油(a)包含62. 5重量％的異構(gòu)鏈烷烴、5. 7重量％的正構(gòu)鏈烷烴、31. 8重量％的環(huán)烷烴。這些軋制液的質(zhì)量組成示于下表1中。
權(quán)利要求
1.一種軋制液，所述軋制液包含(a)烴基礎(chǔ)油，其包含至少50重量％的異構(gòu)鏈烷烴，(b)一種或多種摩擦改進(jìn)劑，所述摩擦改進(jìn)劑選自脂肪醇、脂肪酸、脂肪胺、脂肪酸酯或通過(guò)用醇酯化α烯烴與二羧酸的共聚物所獲得的聚合物酯，(c)一種或多種抗磨損和/或極壓含磷添加劑，所述添加劑選自衍生自磷酸和/或亞磷酸的有機(jī)磷化合物，所述軋制液根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)NFT 60-106測(cè)得的磷含量至少等于500ppm，條件是當(dāng)所述軋制液僅包含磷酸衍生物作為化合物(c)時(shí)，所述軋制液包含至少一種含硫、或含磷/硫的化合物且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D2622測(cè)得的其硫含量至少等于300ppm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋制液，其中所述烴基礎(chǔ)油(a)包含至少60重量％的異構(gòu)鏈烷烴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軋制液，其中所述烴基礎(chǔ)油(a)包含根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTMD86 測(cè)得的初餾點(diǎn)和終餾點(diǎn)為200到400并且包含具有13-25個(gè)碳原子的烴分子的石油餾分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的軋制液，其中所述烴基礎(chǔ)油(a)的芳族化合物含量不超過(guò)IOOppm并且根據(jù)ASTM D2622測(cè)得的硫含量不超過(guò)lppm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的軋制液，所述軋制液還包含(c) 一種或多種含磷、和/或含磷/硫、和/或含硫抗磨損和/或極壓添加劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的軋制液，其根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM擬622測(cè)得的硫含量低于 llOOppm、優(yōu)選低于lOOOppm、優(yōu)選低于500ppm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5-6所述的軋制液，所述軋制液包含一種或多種衍生自磷酸和/或亞磷酸的有機(jī)磷化合物作為化合物(c)，所述軋制液根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)NFT 60-106測(cè)得的磷含量至少等于500ppm，條件是當(dāng)所述軋制液僅包含磷酸衍生物作為化合物(c)時(shí)，所述軋制液包含至少一種含硫、或含磷/硫的化合物且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D2622測(cè)得的其硫含量至少等于 300ppmo
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軋制液，所述軋制液包含至少一種亞磷酸衍生物作為化合物 (c)，所述軋制液根據(jù)ASTM D2622測(cè)得的硫含量低于300ppm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的軋制液，其中根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTMD2270測(cè)得的VI高于 110，優(yōu)選高于120，優(yōu)選高于130。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的軋制液，其中根據(jù)ASTMD 445測(cè)得的100°C下的運(yùn)動(dòng)粘度為2-3dt，優(yōu)選2. 5-2. 65cSt。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的軋制液，其中根據(jù)ASTMD445測(cè)得的40°C下的運(yùn)動(dòng)粘度為7. 5-9cSt，優(yōu)選7. 6-8. 8cSt0
12.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的軋制液，所述軋制液包含-50-90重量％的烴基礎(chǔ)油(a)-5-20重量％的一種或多種脂肪物質(zhì)(b)-0. 5-7重量％的一種或多種衍生自磷酸和/或亞磷酸的有機(jī)磷化合物(c)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的軋制液，所述軋制液包含1-20重量％的一種或多種表面活性劑，所述表面活性劑優(yōu)選選自非離子或陰離子表面活性劑。
14.一種水性乳液，其包含根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的軋制液。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的軋制液或根據(jù)權(quán)利要求14所述的乳液用于鋼，優(yōu)選奧氏體或鐵素體鋼的冷軋的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冷軋液，所述軋制液包含(a)包含至少50重量％異構(gòu)鏈烷烴的烴基礎(chǔ)油；(b)一種或多種摩擦改進(jìn)劑，所述摩擦改進(jìn)劑選自脂肪醇、脂肪酸、脂肪胺、脂肪酸酯或通過(guò)用醇酯化α烯烴與二羧酸的共聚物所得到的聚合物酯；和(c)一種或多種磷抗磨損和/或極壓添加劑。本發(fā)明還涉及包含所述軋制液的乳液以及所述軋制液用于冷軋鋼的用途。
文檔編號(hào)C10M111/02GK102471716SQ201080034567
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者妮科爾·杰內(nèi)特, 弗雷德里克·雅爾尼亞 申請(qǐng)人:道達(dá)爾煉油與銷售部