1、冷軋油乳化性質的研究摘 要本實驗主要研究冷軋油的乳化性質。首先，對基礎油的理化性質進行測定，實驗結果表明選用合適的基礎油事關冷軋油的使用性能。同時主要考察了乳化劑用量，配比，類型對理化指標（粘度指數）的影響。乳化劑的作用是：當它分散在分散質的表面時，形成薄膜或雙電層，可使分散相帶有電荷，這樣就能阻止分散相的小液滴互相凝結，使形成的乳濁液比較穩定。實驗通過對基礎油和添加劑的篩選及大量的配方考察，得到了鋼板冷軋乳化油的優化配比。實驗還考察了不同溫度，不同hlb值下的乳液的乳化效果,得出結論：在制備穩定乳狀液時,選擇最適合的乳化劑以達到最佳乳化效果是關鍵問題.對于乳化劑的選擇,目前尚沒有完善的理論.

2、hlb值在選擇乳化劑和確定復合乳化劑配比用量方面有很大的使用價值,其優點主要體現在它的加和性上,可以簡單地進行計算;其問題是沒有考慮其他因素對hlb值的影響,尤其是溫度的影響,特別是被廣泛應用的非離子型乳化劑上表現尤為突出.此外,hlb值只能大致預示形成乳狀液的類型,不能給出最佳乳化效果時乳化劑濃度,也不能預示所得乳狀液的穩定性.因此,應用hlb值選擇乳化機是一個比較有效的方法,但也有一定的局限性,在實際應用中還需要結合其他方法參照進行 。關鍵詞：冷軋，冷軋油，乳化劑，乳化性質，乳化液穩定性。abstractwe studied mainly the emulsifying propertie

3、s of cold rolling oil in this experiment. firstly, the physical and chemical properties of base oil were determined, experimental results show that appropriate choice of base oil is related to the use of performance cold rolling oil. the amount of emulsifier, the ratio, the type of the physical and

4、chemical properties indicators . the role of emulsifier is: when it is dispersed in the dispersednature of the surface, or double-layer film formation, can disperse phase with a charge, so that small droplets can be dispersed with each other to prevent condensation, so that the formation of emulsion

5、 stable. experiments on the selection of base oils and additives, and a large number of formula investigation, has been cold-rolled steel sheet optimization of emulsified oil ratio. experiment also looked at different temperatures and different hlb value of the emulsion under the effect of emulsion

6、and concluded: in the preparation of stable emulsion, select the most suitable emulsifier to achieve the best emulsification effect is the key issue. the choice of emulsifier, there is currently no comprehensive theory. hlb value in the choice of emulsifier and the amount of composite emulsifier rat

7、io has great value, its main advantage lies in its additive properties, it can be easily calculated; the problem is other factors not considered the impact on the hlb value, especially the temperature of the impact, particularly the widely used on non- ionic emulsifier in particular. in addition, th

8、e hlb value indicates roughly the formation of emulsion type, can not give the most when good emulsifying effect of emulsifier concentration, we can not predict the stability of the emulsion obtained. therefore, the application of emulsifier hlb value of choice is a more effective method, but there

9、are some limitations in the practical application of the need to refer to other methods conduct. key words: cold-rolling, cold rolling oil, emulsifier, emulsion properties，emulsion stability.目錄1.文獻綜述11.1冷軋薄板的研究21.2 冷軋工藝潤滑的主要目的31.3 冷軋對工藝潤滑劑的基本要求51.4乳化技術的發展61.4.1乳化液的配制和取樣71.4.2乳化液的化學組成71.4.3軋鋼工藝對乳化液的要

10、求171.4.4軋制油乳化液分析要點171.4.5軋制油乳化液測定方法181.4.6軋制油乳化液中其它物質的測定182實驗部分192.1實驗藥品192.2實驗儀器202.3實驗原理202.3.1潤滑劑的技術指標212.3.2潤滑及工藝性能檢測242.4 試驗方法與步驟253結果與討論253.1冷軋油的配制及檢測253.1.1 冷軋油基礎油性能的測定263.1.2 復合基礎油的配制及粘溫性質263.2 復合油的乳化273.2.1 單乳化劑乳化283.2.2 乳化溫度的影響283.2.3 復合乳化劑294結論305.參考文獻32謝 辭35冷軋油乳化性質的研究1.文獻綜述冷軋油的研究工作，國外始于7

11、0年代，近年來在冷軋加工工藝及冷軋油的研究上作了大量的工作，特別是應用于多機架高速連續冷軋工藝，軋后不經脫脂處理直接實現光亮退火的冷軋油更是各國專家為之奮斗的目標1-2。國內對冷軋油的研制工作，特別是對大型冷連軋機軋制油的研制工作起步較晚，除洛陽石化工程公司煉制研究之外，基本被國外公司所壟斷。在冷軋油的研制過程中，中外專家經過多年的摸索，總結出了軋制操作與軋制油有關理化指標的關系。自武鋼從德國引進1700mm五機架連軋機開始，武鋼試機時用的軋制油為quaker 88-183m。由于當時軋制油的研制剛剛起步，主要是在解剖國外油的基礎上進行模仿，在國內由洛陽石化工程公司煉制研究所、武漢鋼鐵公司、石

12、油化工科學研究院、武漢油脂化學廠等單位聯合，一起開展軋制油的攻關工作3-4。在冷軋鋼板生產中，冷軋油具有良好的潤滑性能，良好的遇火清凈性能，良好的冷卻性能，防銹、無公害、使用方便和價格便宜等特點。其中最主要的是良好的潤滑性和良好的遇火清凈性，而這兩個主要性能相互矛盾。通常冷軋潤滑性能好的，其遇火清凈性能差，反之亦然。為了得到表面清凈性好的鋼板，對冷軋油的成分及其對鋼板表面退火質量的影響進行了探索。以便在今后配制冷軋油時，能正確合理。選擇其成分，使冷軋油既有高的冷軋潤滑性能又具有良好的遇火清凈性能，使冷軋鋼板達到高產、優質、低成本。冷軋油加90%-95%的水，形成乳液，供冷軋機上使用。冷軋油在冷

13、軋鋼板的生產中的作用越來越重要。冷軋油的質量直接影響到鋼板生產的生產成本、產量和質量。使用優質的冷軋油不僅能降低能量消耗和軋輥磨損,減少事故，而且可以提高軋制速度，提高產量。同時還能改善鋼板的表面質量。1.1冷軋薄板的研究冷軋薄板是對熱軋產品的深加工，不僅產品的表面質量和尺寸精度高，而且可以獲得很好的組織和性能，具有較高的附加值。國內冷軋薄板一直處于供不應求的局面，是國內鋼材中缺口最大、進口最多、供需矛盾最為突出的品種。由于冷軋薄板具有較高的利潤值，近年來越來越多的鋼鐵企業進入冷軋行業，首鋼、邯鋼、唐鋼、馬鋼、昆鋼等鋼鐵集團紛紛引進冷軋項目，并且寶鋼、鞍鋼、武鋼等傳統的冷軋產品生產廠也通過擴建

14、、技術改造的方式不斷擴大生產能力5。隨著中國加入wto，國外的冷軋產品也將大量的進入中國市場，市場競爭日趨激烈。生產成本和產品質量對于企業今后的生存發展、擴大市場份額來說至關重要，噸鋼成本消耗、產品表面清潔性已經成為衡量冷軋產品的關鍵指標。冷軋的工藝潤滑和工藝冷卻系統是影響軋制油消耗量和產品表面清潔性的主要因素，目前國內、外的鋼鐵企業越來越注重這方面的研究。工藝潤滑和工藝冷卻是冷軋的三大特點之一6，是現代冷軋技術中的重要課題。工藝潤滑和工藝冷卻是冷軋工藝的重要組成部分，在軋制過程中起著重要的作用，它是將配置好的乳液噴灑至輥系和輥縫之間，起到潤滑、降低軋制功率消耗、延長軋輥壽命的作用;循環的乳化

15、液在輥縫中能帶走輥系摩擦熱及軋材塑性變形產生的熱量；乳化液還能夠沖走軋輥及軋材表面上的金屬粉塵，加上其良好的潤滑作用，使軋材表面具有好的表面光潔度；在軋機開始軋鋼前，噴出的乳化液起到燙輥的作用；在軋制過程中合理的噴液還能改善軋輥的熱凸度，可使軋機出口獲得良好的板形7-8；另外，良好的潤滑性和冷卻性，是能否實現軋機高速軋制的關鍵。1.2 冷軋工藝潤滑的主要目的降低軋輥與軋材表面的摩擦系數軋輥與軋材表面的摩擦系數是影響軋材變形及軋制壓力的最主要因素之一。軋制過程中軋材的咬入、寬展、前滑以及軋制壓力的分布和大小都與摩擦系數有直接的關：摩擦系數決定軋材和軋輥的表面狀態，摩擦系數的減少可以在軋制壓力不變

16、的情況下提高壓下量，從而減少軋制道次，提高產率。但是，摩擦系數不應過小，要保證軋輥能咬入軋材。因此，潤滑冷卻液的潤滑性能必須適當，不僅能使軋輥咬入軋材，能降低軋輥和軋材之間的摩擦系數達到一定值。降低軋制變形區中的摩擦軋制過程是軋件由摩擦力拉進旋轉軋輥之間，受到壓縮進行塑性變形的過程。軋制過程能否建立，決定于軋件能否被旋轉的軋輥咬入，也就是咬入角的正切等于軋件與軋輥之間的摩擦系數，是咬入的臨界條件。應當指出，在咬入過程中，金屬和軋輥的接觸面一直在連續增加。因此，隨著金屬逐步被咬入，摩擦熱迅速增加，必須保持有效的潤滑與冷卻能力，以控制其軋制變形。冷卻軋輥及保持軋輥原有凸度金屬在軋制時具有很大的變形

17、抗力，現代冷軋機的軋制力已達數千噸，而軋制速度接近40m/s。顯然，金屬在這樣高速的變形過程中，一方面由于金屬內部分子間的摩擦一定產生大量熱能；另一方面，被軋制的鋼材在延伸時相對于軋輥表面有相對滑動。在很高的軋制壓力和軋制速度下，這種相對滑動也同樣轉化為巨大的摩擦熱。如無良好的冷卻潤滑，這兩種有害的熱能將引起軋輥和帶鋼的溫度迅速上升，使軋輥和帶鋼的溫度迅速上升，導致軋輥外形發生變化，以致難以獲得良好的板型和平坦度。另外，若帶鋼的溫度太高，表面會形成一層氧化膜，對于以后用此帶鋼生產的鍍錫板抗蝕能力非常有害。因此，不能為軋機和所軋產品提供滿意的冷卻條件，就會導致軋制速度降低，增加了換輥次數，降低了

18、所軋產品的成品率等而使生產能力下降。減少軋輥表面的磨損并改善軋制帶材的表面質量軋輥由于軋制帶鋼而受到磨損，在有潤滑的情況下，軋輥和帶鋼在軋制過程中表面將吸附一層極薄的潤滑油膜，可減少軋輥表面磨損的速度，而且磨損均勻。在液體潤滑或邊界潤滑的條件下軋制，可以改善金屬在軋制時的塑性變形，并且有磨光作用9。從而提高了帶材的表面質量，使之光亮并有光澤。如果提供的潤滑劑太少或采用較差的潤滑劑，則在帶材表面往往產生灰色，不發亮光。軋制變形區中的潤滑與一般的機械摩擦不同，壓力加工是在高壓高速甚至高溫下進行塑性變形的。在變形過程中，軋制的尺寸和形狀不斷改變，與軋輥產生新的接觸面，它必然影響到摩擦系數的大小。軋輥

19、與軋件之間的接觸面在微觀上是凹凸不平的，在壓力的作用下，接觸面表面上凹凸不平部分要交錯的互相插入，摩擦阻力來自于表面突起的機械齒輪合力和表面分子引力。在潤滑劑的作用下，接觸表面不再直接接觸，這種狀況稱為液體潤滑。但一般認為高壓的塑性加工變形過程中完全的液體潤滑是不可能的。在軋輥和軋件的變形區中，形成和保持一定厚度的潤滑膜是進行有效潤滑的必要條件，在變形區入口處，楔形油層中壓力呈不均勻分布，靠近變形區入口截面，壓力急劇上升，這種潤滑劑增壓性質是潤滑劑進入變形區的動力因素。這種潤滑劑膜的形態通常為混合潤滑狀態，該混合潤滑狀態是不穩定的，隨軋制過程工藝參數的變化而變化。1.3 冷軋對工藝潤滑劑的基本

20、要求對工具與變形金屬表面有較強的黏附能力和耐壓性能，在高壓下，潤滑膜仍能吸附于接觸表面上，保持潤滑的效果10。液體潤滑劑要具有適當的粘度，既能保持潤滑層有一定的厚度，較小的流動剪切應力，又能獲得較光滑的制品表面。對工具和變形金屬有一定的化學穩定性，灰分少，以免腐蝕工具與產品表面，并保證產品不出現斑痕或污染表面。有適當的閃點及著火點，避免在成形過程中過快地揮發或燒掉，喪失潤滑效果，同時也是為了保證安全生產，熱加工用潤滑劑應有良好的耐熱性，不分解，不變質。液體潤滑劑要求有良好的冷卻性能，以利于冷卻、調節與控制工具的溫度。對人體無害，不污染環境。使用和清理方便。成本低，資源豐富。從上面可以看出潤滑對

21、軋制的影響極大。因而，軋制潤滑的任務之一就是使軋機的能力充分發揮出來，在不改變現有的設備能力的情況下提高產量。目前世界上冷連軋機的最高軋制速度高達2700m/min，其原因之一就是選擇了性能良好的軋制潤滑劑和合理的給油方法。軋制潤滑的另一個重要任務就是確保軋材有良好的表面精度，產品的表面質量直接影響到用戶的使用。1.4乳化技術的發展乳化劑種類繁多，按離子結構可分為非離子型乳化劑（如聚氧乙烯醚類、聚氧乙烯酯類等）、陰離子型乳化劑(如石油磺酸鈉等)、陽離子型乳化劑（如季銨鹽類等)。傳統的表面活性劑對乳化液中的油粒保護性差，油粒的大小尺寸變化范圍大，影響軋制過程的穩定性；另外它們對軋制過程中產生的鐵

22、粉分散性不好，極易污染軋機和鋼扳表面，嚴重影響軋機清凈性和鋼板的退火清凈性11-14。新采用的乳化體系除使用傳統的表面活性劑外，又開發了陽離了及高分子表面活性劑，對穩定乳液中油粒的大小和對鐵粉的分散具有良好的效果。1.4.1乳化液的配制和取樣由于軋制油中含有表面活性劑，因此對配制成乳化液的水質有一定的要求，尤其在冷軋油中含有陽離子或陰離子型表面活性劑時更是如此配制乳化液主要用鍋爐冷凝水或蒸餾水，冷凝水應符合下列指標：電導率20，ph值6.0-7.2，總硬度0.6，根據軋機的類型、產品規格及冷軋油的特性，配制成一定濃度的乳化液15-16。配制前先把水加熱到一定的溫度再加入軋制油，同時啟動攪拌器或

23、泵進行循環，使軋制油均勻地乳化。在生產使用中乳化液的水分及油分都要消耗，為此要用冷凝水和油進行補充，使乳化液維持一定的濃度，有利于軋制過程的穩定。新配制好的乳化液要在機組做一個循環，等乳化均勻后再取樣，平時最好是在機組上靠近輥縫的地方取樣，當然也有在乳化液槽旁的輸送管道上安裝一個取樣閥，這樣安全些。平常取樣為200ml左右，檢測ph值、電導率和油濃度。每周進行一次全分析取樣，要求取樣量不少于3l。取樣的容器一般用玻璃瓶和塑料壺，禁止使用金屬容器取樣。常規用玻璃瓶取樣，但試樣不能裝到靠近瓶口，以防止油沉降沾污在瓶口，同時也利于分析前搖勻。1.4.2乳化液的化學組成軋制油乳化液對冷軋薄板的生產起著

24、重要的作用，直接影響到冷軋機的產量及產品質量，但乳化液的分析與研究在國內還是一個較新的研究領域17。如何控制乳化液理化指標的范圍，這些理化指標的變化、對軋制鋼板質量有何影響，怎樣的分析方法才能正確反映出理化指標的變化，是該研究領域的核心。但在國內尚未見到有關文獻論述。本文的目的就是探討軋制油乳化液的分析方法，并將分析結果與軋機機組對軋制油乳化液的控制與管理結合起來，加強對軋制油乳化液的質量控制，提高冷軋薄板的產量和質量。在冷軋軋制過程中使用的潤滑劑通常為軋制乳化液。下面介紹一下乳化液的概念義軋制乳化液的化學組成和性質。乳化液是一種以小液滴形式的液相分布于另一種液相中，形成兩種液相組成的系統，形

25、成液滴的液體稱為分散相，乳化液的其余部分稱為分散介質。乳化液廣泛應用于各種軋制過程。它的冷卻能力比油大得多，在循環系統中可長期使用，耗油量較低，而且有良好的抗磨性能。軋制油乳化液是由水和軋制油通過強烈攪拌后形成的o/w(油在水中)型不穩定乳化液，如果在此體系中加入易于吸附或富集在兩相界面上的物質，特別是表面活性劑，則能形成穩定的乳化液。選擇使用不穩定乳化液還是選擇穩定性乳化液要根據軋機的品規格。乳化液供給系統的型式以及后工序而定18。武鋼冷軋廠五機架冷連軋機組使用穩定性乳化液，而連六輥可逆薄板軋制機選擇半穩定性乳液，軋制油主要是使用非離子型表面活性劑。達到形成不同性質乳化狀態的目的，但在理化指

26、標上僅以穩定性指數以24小時漂皂（或油）來表示19-22。在冷軋過程中，乳化液起冷卻和潤滑作用。因此，乳化液必須具有離水展著性。即乳化液進入軋制變形區，優先附著在軋輥及軋件表面形成油膜，起潤滑作用，而水分帶走塑性變形熱及摩擦熱，起冷卻作用。其冷卻效果隨著乳化液濃度增加而減弱，相反提高了潤滑效果。乳化液的類型有：1）水包油型（o/w）乳化液-水多油少，用于潤滑冷卻（塑性加工成形采用此型）；2)油包水型(w/o)乳化液-水少油多，如重油乳化液，主要用于燃料燃燒。乳化液，按穩定性可分為穩態乳化液、半穩態乳化液和非穩態乳化液三類23。軋制乳化液由水和油兩部分組成，油由基礎油和表面活性劑、防銹劑、油性劑

27、、抗氧抗腐蝕劑、粘度調節劑、極壓劑和消泡劑等添加劑組成24。要保證高速鋁冷軋油在高速軋機上具有良好的潤滑性、冷卻性能和安全性能，憑現有的低粘度油的潤滑油性能是不夠的，但必須加入一定量的油性劑以提高潤滑性能。優良的油性劑應具有以下特點：優良的載荷性能和抗極壓性能，能顯著提高鋁材表面光潔度。在退火溫度下，鋁材表面不留殘余物，不產生褐斑和白色腐蝕。安定性好，酸值應在0.2mg/g以下，碘值在1.5g/100g以下。對鋁材無腐蝕作用對人體無毒害作用水水在軋制乳化液中的含量通常在95%以上。配制軋制乳化液的水質對乳化液的性能影響很大，水中的硬度即鈣、鎂離子往往與乳化液中的陰離子乳化劑起作用而使其鈉、鉀鹽

28、或皂化被分解成相應的鈣皂、鎂皂，使陰離子乳化劑濃度降低或喪失乳化能力；水中的陰離子如氯離子和硫酸根離子有促進金屬腐蝕的作用，特別是氯化鎂，它可以使鋼鐵腐蝕并產生惡性循環，氯離子及硫酸根離了含量過高時會使水的硬度升高，酸性提高。氯化物含量過高時會引起鹽析作用，造成乳化液濃度降低25。另外，水的ph值大于或小于7時都會引起鋼板的嚴重腐蝕。由此可見，配制乳化液i水應使用經過處理的中性去離子水。基礎油基礎油流程范圍和閃點基礎油餾程的終餾點愈高，基礎油的粘度愈大，皂化值也愈大，愈有利于減小摩擦系數，增大壓下率，降低能耗。但粘度愈大愈不利于軋后油品從板面清除，對于熱處理或軋后需經退火工序的軋件來說，表面光

29、潔度降低，退火清凈性變差，影響產品外觀。基礎油粘度可通過加入粘度指數改進劑來調節，餾程的初餾點受著火點的危險，基礎油應選用窄餾分。在使用過程中，窄餾分揮發損失小，粘度穩定，但餾分愈窄生產成本愈高，對添加劑的溶解能力變差。另外，基礎油一般要求具有較高的閃點、較小的揮發毒性和容易回收等。基礎油可選用礦物油、植物油、合成酯或它們的混合物等。合成酯綜合了礦物油和植物油的優點，越來越多的軋鋼廠選擇合成酯作基礎油。出于環保的需要，世界各國越來越重視發展對環境無害的潤滑劑基礎油。基礎油的粘度和粘壓特性為滿足減厚，表面質量及高速軋制的要求，基礎油必須有適當的粘度，良好的粘壓特性，這是由于近代軋機速度一般在20

30、00m/min左右，這樣的高速下，為加快油品的流動性，加快冷卻過程，同時在循環過濾機時有好的過濾性能。實踐告訴我們，油品粘度越大油膜越厚，這有利于減厚，不利于軋制，加重了揭斑的生成，使球面光潔度變差，粘度變小。另外，基礎油的粘壓及粘溫性能對使用性能有很大影響，粘度隨溫度壓力變化小的油，有利于高速軋制及軋制后表面質量，基礎油的粘壓性能和基礎油的類型及化學組成有密切關系見表1。表1 軋制油壓力與粘度的關系壓力（mpa）普通煤油（粘度）飽和烴（粘度）異構烷烴（粘度）正構烷烴（粘度）常壓6760777546.6001952713102.361.50443072213.893.21096.0972436

31、.9513.2011.5063.4010.00548.4921.3020.30150.0015.40604.2431.1024.00212.0018.70從表1看出，烷烴的粘壓性能最好，其次是飽和烴，其中正構烷烴為基礎油的軋制油，在我國大型鋁加工廠作過工業試驗，鋁箔軋機軋速比甩煤油型軋制油的軋速提高約30%，鋁軋制后的表面光潔度，影響因素較多，主要決定于軋輥的表面光潔度，軋制油可以影響表面光潔度，其作用是通過變形區形成潤滑油膜有效地防止粘輥，保護輥面。在其它條件不變時，變形區的滑油膜厚度不同，將導致軋出的金屬表面光潔度變化，當變形區呈現極薄的連續油膜，即極限潤滑狀態時，可獲得最佳光潔度。變形區

32、潤滑膜不連續出現粘輥現象，潤滑膜過厚時發生“隔蔽效應”均可使表面性能變壞。基礎油和退火清凈性在退火條件下，油品發生分解，縮合和氧化，生成淺黃到深褐色樹脂狀的物質，沉積在鋁質表面上，稱為褐斑，嚴重影響產品的表面質量。褐斑與基礎油的化學組成及餾分輕重有關26-27。 基礎油的毒性和氣味鋁冷軋油在軋制時，部分油被軋制產品所挾帶，并不斷地散發到車間的大氣中，由于鋁軋制油餾分較輕，更加劇了這種傾向。為了確保操作人員的健康，要求油品不僅揮發性要小，而且必須低毒氣味小。石油產品的毒性及氣味與烴類組成有關。芳香烴對中樞神經系統有頗強的毒害作用，吸入過量的氣體會引起中樞神經抑郁癥，并可能導致行動失調，判斷力減弱

33、，最終至使身體麻木喪失知覺，重質芳烴毒性尤其強烈，可見采用低硫、低芳烴基礎油，對操作人員身心健康是有利的28-30。此外，生產的部分箔帶用于食品包裝，為了避免殘留油中稠環芳烴的危害，鋁冷軋油在美國必須通過美國食品與藥物管理局fda21cfr178.8620的檢驗，因此檢驗已為國際社會所接受31。對軋制鋁箔和鋁板軋制油而言，其對芳烴含量的要求還有所不同。 基礎油的老化在軋制過程中，軋制油在較高的溫度下循環使用，油品必然會受到氧化作用，由于油受到鋁及油溶性鋁化合物的催化作用，大大加快了氧化速度（10倍），氧化的結果生成酸性物質及分子量較大的物質，使油品酸值及粘度有較大的改變，嚴重時會對軋制工藝及產

34、品產生很大的影響。固為粘度增大雖有利于減厚，但會使褐斑加重，對軋速及表面質量均有害，酸值增大易于形成白斑。基礎油的氧化穩定性與基礎油的組成、類型、精制深度都有關，一般說來飽和烴較好，含雙鍵和環結構較多的油品氧化定安性較差。在110試油中加入1g鋁屑進行化試驗，不同類型的鋁軋制的基礎油不同。 基礎油的類型特性和應用正構烷烴：通常由分子篩脫蠟工藝得到，經過多年的研究和實踐，正構烷烴作為鋁冷軋油的基礎油，已走向實用階段，可能是由于價格的原因，目前用得尚不普遍。飽和烴：指除去芳烴和烯烴的石油餾分，通常由加氫工藝制得。目前國際上出售的高檔鋁冷軋油，如exxon公司的exxsol系列，esso公司some

35、ntor系列的鋁冷軋油，均屬此類油。經過近幾年的努力。我國也掌握了此工藝，有的裝置已投產，有的即將投產。但采用加氫裂化型工藝生產的產品質量不如加氫飽和型的產物。異構烷烴：此類油為烷基化裝置的副產品。由于遇火清凈性優良，也被推薦作為鋁軋制油的基礎油。一般礦油：通常由切取直餾煤柴油餾分得到。含有較高的芳烴和硫份。對軋制性能及人員健康，均有一定的危害。但由于此類油來源容易，價格低廉，在國內市場仍占有較大的比例，特別是小型鋁加工廠。以上幾類油中，一般礦油由于質量低劣，應逐漸為高檔油所取代。隨著工藝技術的發展，副產異構烷烴產量會越來越少，因而也只能在特殊情況下應用。正構烷烴雖然性能較好，但價格限制了它的

36、應用，只有飽和烴是高檔鋁材軋制油的主體。表面活性劑表面活性劑由具有易溶于油的親油基和易溶于水的親水基所組成，附著兩個基團不僅有防止油水兩互相排斥的功能，而且還有把油和水相連接起來不使其分離的特殊功能32-33。雖然軋制基礎油與水在高速攪拌下能形成乳狀液，但這種乳狀液很不穩定，極容易分層，必須在油水混合體系中加入表面活性劑即乳化劑，形成油水乳狀液。對乳化劑化學性能的要求并不是很嚴格，只要不與其它添加劑性能沖突即可。其乳化能力一般。在軋制過程和高壓及高溫下，要求乳化液能破乳，使潤滑油能鋪展成一個表面，使水流散或蒸發以降低軋輥和軋件溫度，乳化穩定性太好反而會影響潤滑及冷卻效果。某些基礎油在水中有自乳

37、化作用34。冷軋油需加大量的水才能形成乳化液在軋機上使用。要使油和水能均勻地混合成較穩定的乳化液，需加入表面活性劑物質，也稱為乳化劑。在冷軋油中一般使用op類和sp類的乳化劑，其重量占2%-10%。防銹添加劑鋼鐵由于軋制升溫以及與大氣中的水分和氧及其它雜質接觸容易引起化學腐蝕、電化學腐蝕及銹蝕，因此必須在軋制油中添加防銹劑。防銹劑有氣相緩蝕劑、水溶性緩蝕劑及油溶性緩蝕劑三種35-37。由于軋制過程中油水分離，使油產生離水展著，附著于被軋件表面。因此，軋制油中一般使用油溶性緩蝕劑。油溶性緩蝕劑分子都是由極性和非極性兩部分構成，其極性部分與金屬和水等極性分子有親和能力，而非極性部分具有親油憎水能力

38、。緩蝕劑由于其分子的特殊結構使其能附著于軋件板面阻止板面腐蝕，且緩蝕劑的分子特殊結構也使其同時可作為表面活性劑使用。鋼鐵軋制油較常使用的緩蝕劑通常有以下幾種：環烷酸鋅、石油磺酸鈉（亦是乳化劑）、石油磺酸鋇、苯丙二唑、山梨糖醇單油酸酯、硬脂酸鋁等38。極壓添加劑鋼板軋制油中的極壓添加劑是含硫、磷、氯等元素的極性化合物，這些化合物從潤滑油中吸附到金屬摩擦面上生成硫化物、磷化物、氯化物的極壓膜，降低金屬的摩擦和磨損。這些膜的熔點大都低于鐵的熔點（1530)，如氯化亞鐵膜的熔點為690、硫化鐵膜的熔點為1193，磷化鐵與鐵的共熔物的膜的熔點為1020。這些膜在軋制時與軋件基體發生反應，形成具有層狀結晶

39、構造的薄膜而起到抗磨、極壓的作用。摩擦改進劑(減摩劑或油性添加劑）摩擦改進劑即減摩劑是一種能改變機械系統摩擦形式的添加劑或復合添加劑。摩擦改進劑是一些具有10個以上碳原子的直鏈，且一端為極性基團的細長的分子所構成，極性大小是影響其性能的一個因素。摩擦改進劑一般屬于下列化合物中的一種：長鏈羧酸或其衍生物，包括鹽、長鏈磷酸或磷酸及其衍生物、長鏈胺、酰胺、亞胺及其衍生物。酸能以陰離子的形式吸附在金屬表面上，胺、亞磷酸脂和磷酸脂以配位形式吸附在金屬表面上，鹽則以離子對的形式吸附在金屬表面上。無論何種機理起作用，結果都是摩擦改進劑以其在金屬表面上形成多層吸附膜來影響摩擦性能。抗氧化劑在軋制油中需要加入少

40、量抗氧化劑，以抑制油的氧化作用，降低油的氧化速度，防止酸性氧化物的腐蝕作用。軋制油的氧化作用是造成油品質量變壞消耗增加的重要原因。油在氧化過程中生成一些中間產物，如過氧化物、醇、醛、酮、酯、羥基酸等，羥基酸可以進一步縮合生成不溶于油的物質，并易粘附在軸承上形成漆膜，進而形成積碳。有些氧化物能與某些雜質形成油泥，造成油路或過慮器的堵塞。同時，各種有機酸類的產物還會使鋼板及軋輥腐蝕，磨損增大，更為嚴重的是軋制過程中產生的鐵屑對上述大部分反應具有催化作用。因此，必須在軋制油中加入抗氧劑以延長油品的使用壽命。對抗氧劑一般有如下要求：沒有腐蝕作用；與油品的組分不發生任何不良反應，不會引起潤滑油的變質；油

41、溶性好；不溶或難溶于水，很少或沒有吸水性；穩定性好，長期使用不發生變化，不易蒸發。我國軋制油常用的抗氧化防腐劑主要有以下幾種：2，6-二叔丁基對甲酚；n,n-二仲丁基對苯二胺；硫磷化脂肪醇鋅酸等。消泡劑在金屬塑性加工中，當潤滑劑循環使用時，潤滑劑由于激烈攪拌與空氣接觸，會產生氣泡，造成潤滑不良。當起泡嚴重時，會導致循環系統（泵及管道），內因氣穴作用而使流量降低，甚至出現供應潤滑劑中斷等操作上的故障。消泡劑能降低氣泡的表面張力，使形成的氣泡不穩定。可見，消泡劑的作用并不是預防潤滑劑產生氣泡，而是縮短氣泡存在的時間。常用的防泡劑有硅素油（如二甲基硅油），它的消泡作用機理是：首先吸附在泡膜上，隨后浸

42、入泡膜內部，并使泡膜逐漸擴張而破裂，起到消泡作用。油性劑油性劑在潤滑油中起改善和提高潤滑性能的作用。在冷軋油中一般采用天然的動物油、植物油或人工合成的酯類物質作為油性劑。在動、植物油方面，國外冷軋油一般采用牛油、鯨魚油、棕桐油、橄欖油等。而國產冷軋油中，一般采用豬油、鯨魚油、棉籽油、菜籽油、大豆油等。酯類物質是由醇類物質和脂肪酸經化學反應生成的，其在冷軋油中起著重要的作用。油性劑占冷軋油重量的20%65%。1.4.3軋鋼工藝對乳化液的要求近年來冷軋機取得了顯著的進步，軋制速度最高可達2000m/min，單道次壓下率也可達到最低。用戶對冷軋材的要求也越來越高。冷軋材的強度提高，厚度減薄，因而優良

43、的軋制油乳化液應具有以下性能： 在高溫、高壓下具有良好的潤滑特性；軋后成品板表面光潔；軋件進入下工序前應具有良好的防銹能力和耐腐蝕性耐老化性能好，乳化液使用，壽命長；良好的乳化性能，使用方便；軋后鋼板脫脂性能良好，退火時無油污產生；廢液處理性能良好，無公害，成本低廉。1.4.4軋制油乳化液分析要點乳化液ph值測定有ph試紙法和儀器法兩種。因為乳化液含油用一般的ph計測的數據不太準確，生產中常用ph試紙法測定。目前己有一種特殊的復合電極，適合于儀器法測定。國外還有一種更為先進的攜帶式ph筆，可用于生產現場的觀測39。乳化液電導率的測定，國內外均采用電導率儀，其操作最好是將乳化液靜置分層后，取下部

44、溶液進行測量，從而減少油的干擾。1.4.5軋制油乳化液測定方法容量瓶法本法是測定軋制油乳化液中的總油含量(包括軋制油及雜油）。做此項試驗用的是特制的長頸容量瓶，容量瓶底部圓形容積為100ml，上面長頸部分刻有15ml的刻度。將試液和鹽酸裝入容量瓶后，要充分搖勻，在烘箱中90溫度下，至少保溫34小時，等油完全分離后，才能讀數。重量法此方法適用于含鐵粉較高的乳化液或很臟的乳化液，其原理是將乳化液用丁酮萃取，除去水相和鐵皂，將有機相蒸發除去丁酮后，直接稱取油重。此方法比較復雜，但測定結果準確。1.4.6軋制油乳化液中其它物質的測定氯化物的測定軋制油乳化液中氯化物的測定最好采用硝酸汞滴定法，我們采用在

45、乳化液試樣中加入無水乙醇，提高其增溶效果，使分析方法快速，準確，易觀察滴定終點40-41。鐵含量的測定乳化液中鐵含量測定分為測定二價鐵和全鐵，其原理是基于三價鐵與edta進行的絡合反應，三價鐵測定是在試液中加入鹽酸煮沸后，調ph值，直接用edta滴定。而全鐵的測定則要在試液加入鹽酸后，再加煮沸的過氧化氫，將其余的鐵全部轉化為二價鐵，再用edta進行滴定。游離脂肪酸測定的各種有機酸的溶解度不同，不能單純用水溶液測定，可加入無水乙醇增溶，利于分解試樣，也易于觀察滴定終點，加入的乙醇必須是用氫氧化鉀中和過的，如不中和則會因乙醇消耗少量滴定劑而引起誤差。皂化值的測定在試液中加入氯化鈉，于70時用丁酮萃

46、取出試樣油，然后往試樣油中加入過量的氫氧化鉀和乙醇溶液，在90充分皂化，再用酸標準溶液滴定。灰分的測定先將乳化液中水分蒸發，再將油渣燒掉，置于馬弗爐800灰化，用重量法測定。2實驗部分2.1實驗藥品基礎油 乳化劑 抗磨劑 分散劑 極壓劑 防銹劑 油性劑 消泡劑2.2實驗儀器凝點測定器，開口閃點測定器，運動粘度測定器，石油密度計，恒溫水浴，攪拌器，電子天平，電熱鼓風干燥箱。2.3實驗原理按軋制時摩擦表面接觸區潤滑表面的潤滑劑數量,摩擦可分為二種基本形式: 干摩擦、邊界摩擦和液體摩擦。介于這二種之間的摩擦分別為半干摩擦和半液體摩擦。在摩擦體表面沒有潤滑劑或任何玷污物通稱為干摩擦，即非潤滑體摩擦。在

47、邊界摩擦(接觸表面存在極薄油膜，厚度0.001-0.1m)中，如果潤滑油中有表面活性劑如脂肪酸、醇及其衍生物時，在金屬表面就形成很薄而牢固的油膜，這些物質的極性分子具有長鏈形狀，它們垂直于金屬表面排列成一定數量的密集層。例如，脂肪酸分子以其羧基和金屬鏈接，羧基分子對稱排列。因此，邊界油膜具有類似晶體的有序結構， 其性質和通常潤滑劑的性質有很大區別。這種結構有利于承受很大的法向載荷，同時表現出很小的層間剪切阻力。這是由于邊界潤滑條件下，摩擦系數值很低的緣故。邊界摩擦條件和干摩擦一樣，常用阿芒湯定律計算摩擦力值。t=n式中：t-摩擦力；n-正壓力。液體摩擦即摩擦表面之間存在著較厚的潤滑層，完全沒有

48、表面不平度的直接咬合，是潤滑層的內摩擦。半液體摩擦是液體摩擦和邊界摩擦、干摩擦或其它摩擦的組合。這是摩擦之間有潤滑層，似是，其厚度不足以完全把表面隔開。在滑動中，個別點不平產生咬合，即存在邊界摩擦區域干摩擦區。在載荷大，滑動速度低或潤滑不足的條件下，最可能產生半液體摩擦。由于軋輥和鋼板具有一定的顯微起伏，因此，連接潤滑表面的潤滑層厚度很不均勻，既有大量潤滑劑富集區，也有表面最接近區域。如果潤滑劑中有能形成牢固的邊界膜的表面活性物質，則在表面最接近各點仍然保持極薄的隔離潤滑層。在此情況下，整個接觸區由交替的邊界摩擦區和液體摩擦區組成，總摩擦力可用下式表示：t=cfc+1f1式中：c在很薄邊界潤滑

49、層內的剪切阻力；fc-邊界摩擦區面積；1-厚度很大的潤滑油體內的剪切阻力；f1-液體摩擦區面積。 石油產品粘度指數的計算方法：vi100,vi100, 式中，l粘度指數為0的石油產品在40時的運動粘度，mm2/s； h粘度指數為100的石油產品在40時的運動粘度，mm2/s； u試樣在40時的運動粘度，mm2/s； y試樣在100時的運動粘度，mm2/s。如果試樣100的運動粘度在270mm2/s范圍內，而且其值也恰好是l、d和h表所列數值，則可直接由表查得l和d值，否則就采用內插法來求l和d值。2.3.1潤滑劑的技術指標滑劑的品種和質量對于潤滑作用和效果具有重要意義。為了更好地選擇潤滑劑，了

50、解潤滑劑的性能和質量，掌握潤滑劑的一般常用技術指標就顯得非常必要。外觀外觀指的是油的顏色、透明度等。質量優良的油顏色是均一、澄清的、不混濁、不生沉淀物。使用過的油顏色會逐漸變深。常可根據顏色變深的程度，評價是否應該換油。粘度液體受外力作用，移動時在液體分子間發生的阻力稱為粘度，又稱粘（滯）性或內摩擦。粘度是潤滑油最重要的一項指標。油的牌號一般都是按照粘度大小來劃分的。例如，50號機械油即表示該油在50時的平動運動粘度約為50mm2/s。潤滑油在使用會因氧化粘度升高，因剪切作用粘度下降，一般油的粘度變化超過20%即應更換。粘溫特性潤滑油的粘度一般隨溫度升高而降低，這種性能叫粘溫性質。評價油的粘溫

51、特性一般采用粘度比和粘度指數。粘度比是指同意油品50時運動粘度與100時運動粘度的比值。粘度比愈小的油，粘溫性能愈好。殘炭油加熱蒸發后生成的黑色殘留物稱為殘炭。殘炭值用殘留物與試油的重量百分數表示。灰分在規定條件下燃燒到無碳時所留下的物質與試油重量的百分比稱為灰分閃點又稱閃燃點，表示可燃性液體體質的指標之一。在一定條件加熱油品，當油蒸汽與空氣混合氣體同火焰接觸時發生閃火現象的最低溫度稱為閃點。著火點又稱燃點。表示可燃性液體性質的指標之一。當油的蒸氣與空氣混合氣體同火焰接觸發生閃光現象，并繼續燃燒持續時間超過5秒鐘，這時的最低溫度叫著火點。可燃性液體的閃點和著火點表明其發生爆炸或火災的可能性的大

52、小，對運輸、儲存和使用的安全有極大的關系。酸值酸值表示有機物質的酸度的一種指標。中和1克油中的酸所需要氫氧化鉀的毫克稱為酸值。油在使用過程中逐漸氧化，生成過氧化物而轉變為有機酸，酸值就會逐漸增大，這常被認為是潤滑油老化的標志。水溶性酸堿水溶性酸堿是油中含有可溶于水的有機酸和堿組成的。水溶性酸堿對金屬有腐蝕作用。腐蝕腐蝕是指潤滑油對金屬產生腐蝕的程度。凝固點凝固點是指油品在一定條件下冷卻到失去流動性的最后溫度。它通常可作為大致估計油料在低溫工作時的流動性。機械雜質機械雜質是指油品經過溶劑稀釋后再過濾，在濾紙上殘留的固體物占試油重量的百分數。油在使用過程中，機械雜質含量逐漸增高，促使油的顏色變深、

53、變黑。氧化安定性抗氧化安定性是指油品在使用和儲存過程中，抵抗氧化變質的能力。安定性好的油品不易生成膠質和油泥，使用壽命也較長。抗乳化性抗乳化性是指在規定條件下，使潤滑油與水混合形成乳化液，然后在一定溫度下靜止，潤滑油與水完全分離所需的時間。時間愈短抗氧化性愈好。抗磨性抗磨性是表示潤滑油膜抵抗磨損的指示指標。它表示油品牢固地吸附在摩擦表面上的能力（油性）和在摩擦表面生成化學膜抗極壓的能力（極壓性）。對油品的抗磨性能是用專門的試驗機來測定的，常用的有四球機、梯姆肯試驗機和齒輪磨損試用機等。2.3.2潤滑及工藝性能檢測潤滑劑工藝性能直接影響產品的質量、工具的壽命以及能源的消耗。因此，材料加工成形所選

54、用的潤滑劑，特別是新型潤滑劑，一定要對其性能指標進行檢測，保證潤滑劑的適用。化學指標。酸值、皂化值、碘值、所含水溶性酸和水溶性堿以及水分含量等。物理指標。密度、粘度閃點和燃點、灰分、凝固點、表面張力、附著性等。工藝指標。抗摩擦和磨損作用、成分和性能的穩定性、抗腐蝕性、機械混合物和污垢含量、清洗性能等。衛生指標。毒性、廢液排放標準。2.4 試驗方法與步驟選擇基礎油，選擇合適的基礎油至關重要。選取各種基礎油，試驗測其密度，40水浴和100油浴的運動粘度，凝點，開口閃點，酸值等指標挑選出符合試驗要求的基礎油。選擇添加劑。選擇各種極壓抗磨劑、消泡劑、油性劑、抗氧化劑等劑，最終確定最佳復配。檢測調和油的

55、理化性質，用以指導調和油復配效果。3結果與討論3.1冷軋油的配制及檢測3.1.1 冷軋油基礎油性能的測定實驗選取a,b兩種軋制基礎油，并進行了理化性質測定，并與成品油q1,q2進行對比結果見表2、表3。表2 成品冷軋油的粘溫性質40運動粘度,mm2/s100運動粘度,mm2/s粘度指數q128.475.86156q248.298.84164由表2可知，q2的粘度指數較大為164，說明它的粘溫性能更優越。表3 軋制基礎油理化性質檢測項目a基礎油b基礎油分析方法20，g/cm30.87080.9574gb/t 188440，mm2/s67.642.5gb/t 265100，mm2/s9.77.9g

56、b/t 265粘度指數125160gb/t2541凝點，1216.6gb/t t510-91酸值，mgkoh/g0.07990.0806gb/t 264-83開口閃點/156214gb/t 3536-83灰分%0.0060.096gb/t508-91殘炭%1.12.1gb/t268-87由表3可以看出，a,b基礎油的性質差距較大，a油色澤無色透明b油為棕色。b油粘溫性能優于a油，但a油酸值、灰分、殘炭、密度、開口閃點均小于b油。上述指標說明，a油優于b油，是理想的軋制基礎油。3.1.2 復合基礎油的配制及粘溫性質選取基礎油a作為研究對象。表4 復合基礎油的配制t301/%t305/%t406/%t501/%氮磷極壓抗磨劑/%a1.010.990.51