[发明专利]用于钢冷轧的水溶液润滑剂

说明书

背景

在钢冷轧过程中，润滑是重要且通常必需的组成部分。由于与轧制过程相关的轧辊和带钢之间的高速、高压和高摩擦力，所以可发生润滑不充分、冷却不充分和表面保护不充分，这导致1)轧制力增加，2)带钢反射率低，3)轧辊磨损增加，和在某些情况下4)不能成功轧制钢带。这样的负面影响可浪费能源、消耗轧辊、导致产品质量差等等。

传统上，主要存在两种类型的用于钢冷轧过程的润滑方式：(1)用纯油润滑和(2)用水包油型乳液润滑。因为高易燃性和冷却不充分的问题，通常排除用纯油润滑。用于钢冷轧的当前润滑技术集中于乳液润滑，乳液润滑有很多优于纯油润滑的优点。然而，作为异相体系，水包油乳液也有许多缺点，例如在退火后带钢清洁度有限、过滤性能不充分、导致轧机不一致的乳液特性变动以及油耗高。

现有技术中已知纯水在高温和高压下不能形成薄膜。因此，溶液润滑剂还未很成功地用于冷轧过程，因为它们不能提供充分的润滑性质并导致脏的带钢或高的轧制力。

概述

依据一些实施方案，一种用于钢冷轧的润滑流体包含含有水溶性聚合物的单相水基溶液。在一些实施方案中，聚合物包含至少一种亲水基团，例如环氧乙烷。在某些实施方案中，润滑流体包含约5重量％-约80重量％的水溶性聚合物。

在一些实施方案中，润滑流体包含至少一种可为水溶性的润滑剂添加剂。在一些实施方案中，润滑剂添加剂包含一种或多种碳链结构、一种或多种亲水基团或者其组合。润滑流体可包含约0.1重量％-约10重量％的润滑剂添加剂。

在一些实施方案中，润滑流体还包含至少一种极压添加剂。极压添加剂可有至少一种表面活性基团，例如磺酸酯基、磷酸酯基、酯基、羧酸基或乙氧基。在某些实施方案中，润滑流体包含约0.1重量％-约10重量％的极压添加剂。

在某些实施方案中，润滑流体包含至少一种功能添加剂，例如防锈添加剂、消泡添加剂、增稠剂、抗氧添加剂、润湿添加剂或其组合。润滑流体可包含约0.005重量％-约5重量％的功能添加剂。

在一些实施方案中，润滑流体在冷轧过程中形成弹性流体动力学薄膜。

依据一些实施方案，一种冷轧钢的方法包括用润滑流体润滑钢，所述润滑流体具有含水溶性聚合物的单相水基溶液。在一些实施方案中，所述方法包括在轧机出口施用水洗。在某些实施方案中，再循环润滑流体。

附图简述

图1显示不同润滑流体的作为速度的函数的膜厚的曲线图；

图2显示不同润滑流体的作为速度的函数的膜厚的曲线图；

图3显示不同润滑流体的热重分析测试结果；

图4显示不同润滑流体的堆叠沾污测试(stack staining test)结果；

图5显示测试轧机中配方的轧制性能；和

图6显示测试轧机中配方的轧制性能。

发明详述

本发明的某些实施方案的组合物和方法涉及使用单相水基润滑流体的钢冷轧方法。本发明的组合物和方法可包括用于钢冷轧的水基润滑流体，其不含或基本上不含可测量的颗粒或油滴。在一些实施方案中，润滑流体包含一种或多种水溶性聚合物。润滑流体也可包含一种或多种极压添加剂、润滑剂添加剂和不同的功能添加剂。

传统上，在钢冷轧期间将水包油乳液施用于带钢。然而，使用水包油乳液可能有缺点，例如在退火后带钢的清洁度有限、过滤性能不充分、导致轧机不一致的乳液特性变动和油耗高等，其可通过使用本发明一些实施方案的单相水基润滑流体避免。本发明一些实施方案的单相水基润滑流体可用于在任何类型的钢或其它金属的冷轧中施用。

依据传统的钢冷轧润滑理论和本领域经验，轧制过程中存在两种润滑方式：边界润滑和弹性流体动力学润滑(“EHD”)。许多钢轧制过程以混合润滑方式进行，包括边界润滑和EHD润滑两者的特征。

因此在本发明的一些实施方案中，冷轧润滑流体显示良好的边界润滑以及良好的EHD润滑也许是有利的。在一些实施方案中，本发明的单相水基润滑流体在用于冷轧过程的边界和EHD润滑二者中具有充分的润滑性能。在一些实施方案中，单相水基润滑流体在冷轧过程中形成弹性流体动力学薄膜。

润滑流体混合物

在一些实施方案中，本发明的润滑流体包括单相水基润滑流体。在一些实施方案中，单相水基润滑流体可包含水溶性的聚合物和任选的一种或多种极压添加剂、润滑剂添加剂和不同的功能添加剂。

水溶性聚合物

本发明的润滑流体可包含一种或多种水溶性聚合物。聚合物可分散或溶解于一定体积的水中。