冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910858690.7 (22)申请日 2019.09.11 (71)申请人 清华大学天津高端装备研究院 地址 300300 天津市东丽区慧谷园4号楼 申请人 清华大学 (72)发明人 鲁斐马千戴媛静张晨辉 雒建斌 (74)专利代理机构 天津滨海科纬知识产权代理 有限公司 12211 代理人 戴文仪 (51)Int.Cl. C10M 169/04(2006.01) C10M 137/04(2006.01) C10N 40/24(2006.01) C10N 30/04(200

2、6.01) C10N 30/06(2006.01) C10N 30/12(2006.01) (54)发明名称 一种冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物 (57)摘要 本发明提供了一种冷轧硅钢抗斑迹轧制油 组合物， 包括以下重量份的各组分： 精炼植物油 脂40-70份， 合成酯20-50份， 抗氧剂0.5-2.5份， 防锈剂0.5-3份， 极压抗磨剂0.5-3份， 斑迹改进 剂0.5-5份， 乳化剂1.5-6份， 退火清净剂0.5-2.5 份。 本发明所述的冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合 物， 该轧制油具有优异的抗斑迹性能， 同时具有 优异的润滑性、 冷却性、 清净性、 防锈性、 环保等 特点。 权利要求书1页

3、 说明书7页 附图6页 CN 110747040 A 2020.02.04 CN 110747040 A 1.一种冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物， 其特征在于： 包括以下重量份的各组分： 精炼植 物油脂40-70份， 合成酯20-50份， 抗氧剂0.5-2.5份， 防锈剂0.5-3份， 极压抗磨剂0.5-3份， 斑迹改进剂0.5-5份， 乳化剂1.5-6份， 退火清净剂0.5-2.5份。 2.根据权利要求1所述的冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物， 其特征在于： 所述精炼植物油 脂为椰子油、 棕榈油、 菜籽油、 大豆油中一种或两种以上的混合物； 和/或， 所述合成酯为蓖 麻油酸酯、 三羟甲基油酸酯、 季戊

4、四醇油酸酯中一种或两种以上的混合物。 3.根据权利要求1所述的冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物， 其特征在于： 所述抗氧剂为 T501、 C4703、 及BASF L57、 L135中一种或两种以上的混合物。 4.根据权利要求1所述的冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物， 其特征在于： 所述防锈剂为 C8-C18长链脂肪酸中一种或两种以上的混合物； 优选的， 所述C8-C18长链脂肪酸为辛酸、 异壬酸、 油酰肌氨酸、 蓖麻油酸中一种。 5.根据权利要求1所述的冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物， 其特征在于： 所述极压抗磨剂 包括硫类极压抗磨剂和/或磷类极压抗磨剂； 优选的， 所述硫极压抗磨剂为硫化烯烃、 硫化脂肪中

5、一种或两种以上的混合物； 优选的， 所述磷极压抗磨剂为磷盐、 聚醚磷酸酯中一种或两种以上的混合物。 6.根据权利要求1所述的冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物， 其特征在于： 所述的斑迹改进 剂为C13-15脂肪醇磷酸酯。 7.根据权利要求6所述的冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物， 其特征在于： C13-15脂肪醇磷 酸酯由C13-C15脂肪醇与五氧化二磷反应合成； 优选的， C13-C15脂肪醇与五氧化二磷的质量比(883)： (123)。 8.根据权利要求6或7所述的冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物， 其特征在于： C13-15脂肪 醇磷酸酯的制备方法包括以下步骤： 1)将C13-C15脂肪醇在搅拌的同时加热

6、至65-85， 保持温度不变的同时， 缓慢加入五 氧化二磷， 继续搅拌1-3h， 直至固体完全溶清， 反应结束； 2)蒸出反应所生成的水， 所得产物即为C13-C15脂肪醇磷酸酯； 优选的， 所述步骤1)中， 反应在三口烧瓶中进行， 反应温度为75， 搅拌速度为400 500rad/min， 加入五氧化二磷后继续搅拌的时间为2h。 9.根据权利要求1所述的冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物， 其特征在于： 所述乳化剂包括 阳离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂； 优选的， 所述阳离子表面活性剂为脂肪胺聚氧乙烯醚； 优选的， 所述非离子表面活性剂为聚乙二醇油酸酯或烷基酚聚氧乙烯醚中一种或两种 以上的混合

7、物。 10.根据权利要求1所述的冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物， 其特征在于： 所述退火清净 剂为脂肪胺类化合物中的一种。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110747040 A 2 一种冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物 技术领域 0001 本发明属于润滑技术领域， 尤其是涉及一种冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物。 背景技术 0002 硅钢是含硅量在0.5-6.5的极低碳的硅铁合金， 主要用于各种电机、 发电机、 压缩机、 马达和变压器的铁心， 是电力、 家电等行业不可或缺的原材料产品。 硅钢的硬度高， 带材在冷轧变形过程中的变形抗力大， 且硅钢板面的质量要求高， 其制造技术比普钢产品 更加严格， 生产工艺

8、复杂且含量更高， 硅钢一度被称为钢铁产品中的工艺品， 是一个国家 钢铁产业发展水平的标志。 0003 随着科技的不断进步， 硅钢的需求量在不断的增大， 对硅钢板面的质量要求也在 不断的提高， 因此对硅钢冷轧轧制油的润滑性、 抗斑迹性、 冷却性、 清净性、 防锈性、 抗氧性、 稳定性、 环保性提出了更严格的要求。 硅钢含硅量大， 在轧制及退火过程中更容易出现斑迹 和锈蚀问题， 影响板面质量并导致产品合格率降低， 因此抗斑迹性能成为了硅钢轧制油亟 需解决的问题之一。 发明内容 0004 有鉴于此， 本发明旨在提出一种冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物， 以克服现有技术 的缺陷， 该轧制油具有优异的抗斑迹性

9、能， 同时具有优异的润滑性、 冷却性、 清净性、 防锈 性、 环保等特点。 0005 为达到上述目的， 本发明的技术方案是这样实现的： 0006 一种冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物， 包括以下重量份的各组分： 精炼植物油脂40- 70份， 合成酯20-50份， 抗氧剂0.5-2.5份， 防锈剂0.5-3份， 极压抗磨剂0.5-3份， 斑迹改进剂 0.5-5份， 乳化剂1.5-6份， 退火清净剂0.5-2.5份。 以上各组分的重量份之和为100份， 所述 各组分的重量份不在此范围内， 则不能获得与本发明相同的效果。 0007 优选的， 所述精炼植物油脂为椰子油、 棕榈油、 菜籽油、 大豆油中一种或两

10、种以上 的混合物。 0008 优选的， 所述合成酯为蓖麻油酸酯、 三羟甲基油酸酯、 季戊四醇油酸酯中一种或两 种以上的混合物。 发明人发现此类合成酯中的酯官能团极性大， 在金属表面的吸附能力强， 所形成的油膜强度高， 润滑性好， 同时具备不易水解的特点。 0009 优选的， 所述抗氧剂为T501、 C4703、 及BASF L57、 L135中一种或两种以上的混合 物。 发明人发现此类抗氧剂活性高， 可高效的阻断自由基链增长反应， 抗氧效果佳。 0010 优选的， 所述防锈剂为C8-C18长链脂肪酸中一种或两种以上的混合物； 0011 优选的， 所述C8-C18长链脂肪酸为辛酸、 异壬酸、 油

11、酰肌氨酸、 蓖麻油酸中一种。 发 明人发现该类防锈剂中的极性基团可牢固吸附在金属表面， 形成致密的防锈膜。 0012 优选的， 所述极压抗磨剂包括硫类极压抗磨剂和/或磷类极压抗磨剂。 0013 优选的， 所述硫极压抗磨剂为硫化烯烃、 硫化脂肪中一种或两种以上的混合物。 说明书 1/7 页 3 CN 110747040 A 3 0014 优选的， 所述磷极压抗磨剂为磷盐、 聚醚磷酸酯中一种或两种以上的混合物。 0015 优选的， 所述的斑迹改进剂为C13-15脂肪醇磷酸酯。 0016 优选的， C13-15脂肪醇磷酸酯由C13-C15脂肪醇与五氧化二磷反应合成。 该磷酸酯 具有缓蚀性能佳， 润滑

12、性好， 成本低的特点。 0017 优选的， C13-C15脂肪醇与五氧化二磷的质量比(883)： (123)。 0018 优选的， C13-15脂肪醇磷酸酯的制备方法包括以下步骤： 0019 1)将C13-C15脂肪醇在搅拌的同时加热至65-85， 保持温度不变的同时， 缓慢加 入五氧化二磷， 继续搅拌1-3h， 直至固体完全溶清， 反应结束； 0020 2)蒸出反应所生成的水， 所得产物即为C13-C15脂肪醇磷酸酯。 0021 优选的， 所述步骤1)中， 反应在三口烧瓶中进行， 反应温度为75， 搅拌速度为 400500rad/min， 加入五氧化二磷后继续搅拌的时间为2h。 0022 发

13、明人发现此类C13-C15脂肪醇磷酸酯不仅可提高轧制油的油膜强度， 提高润滑， 同时此类磷剂为混合型缓蚀剂， 具备高效的缓蚀性能， 可有效降低硅钢带钢表面的斑迹,而 目前市面常见的磷酸酯类缓蚀剂仅对有色金属(铝、 镁等)有效， 对硅钢等黑色金属无明显 的缓蚀效果。 C13-C15脂肪醇和五氧化二磷的反应方程式如下： 0023 0024 ， 其中R为C13C15的烃基。 0025 优选的， 所述乳化剂包括阳离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂。 0026 优选的， 所述阳离子表面活性剂为脂肪胺聚氧乙烯醚。 发明人发现脂肪胺聚氧乙 烯醚表面活性剂不仅具备较好的乳化作用， 提高乳液稳定性， 同时该类

14、表面活性剂可提高 油品的润滑性。 0027 优选的， 所述非离子表面活性剂为聚乙二醇油酸酯或烷基酚聚氧乙烯醚中一种或 两种以上的混合物。 0028 优选的， 所述退火清净剂为脂肪胺类化合物中的一种。 0029 相对于现有技术， 本发明所述的一种冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物具有以下优 势： 0030 本发明所述的一种冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物， 通过精炼植物油脂、 合成酯、 抗 说明书 2/7 页 4 CN 110747040 A 4 氧剂和斑迹改进剂的良好配伍， 使其具有优异的抗斑迹性能及润滑性能。 同时， 该组合物防 锈性好， 带钢不易锈蚀； 清洁性好， 可保持轧机清洁， 轧后带钢表面清洁度高

15、， 残油残铁低。 附图说明 0031 图1为本发明实施例1所述冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物的抗斑迹性能图片； 0032 图2为本发明实施例2所述冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物的抗斑迹性能图片； 0033 图3为本发明实施例3所述冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物的抗斑迹性能图片； 0034 图4为本发明对比例1中冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物的抗斑迹性能图片； 0035 图5为本发明对比例2中冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物的抗斑迹性能图片； 0036 图6为本发明对比例3中冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物的抗斑迹性能图片； 0037 图7为本发明对比例4中冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物的抗斑迹性能图片； 0038 图8为本发

16、明对比例5中冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物的抗斑迹性能图片； 0039 图9为本发明轧制油组合物和国外进口轧制油(对比例5)轧制现场轧制力对比； 0040 图10a为国外进口轧制油轧制现场抗斑迹状况图； 0041 图10b为本发明轧制油组合物轧制现场抗斑迹状况图。 具体实施方式 0042 除有定义外， 以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍 理解的相同含义。 以下实施例中所用的试验试剂， 如无特殊说明， 均为常规生化试剂； 所述 实验方法， 如无特殊说明， 均为常规方法。 0043 下面结合实施例及附图来详细说明本发明。 0044 一、 原料来源 0045 五氧化二磷： 天津风

17、船化学试剂有限公司； 0046 异构十三碳醇： CAS： 68526-86-3； 0047 十四醇(也即十四碳醇)： CAS： 112-72-1； 0048 十五醇(也即十五碳醇)： CAS： 629-76-5； 0049 棕榈油： 益海嘉里集团)； 0050 椰子油： CAS： 8001-31-8； 0051 菜籽油： CAS： 8002-13-9； 0052 季戊四醇单油酸酯： CAS： 10332-32-8； 0053 三羟甲基丙烷单油酸酯： CAS： 4813-60-9； 0054 T501： CAS:128-37-0； 0055 辛酸： CAS： 124-07-2； 0056 油酰肌

18、氨酸： CAS： 110-25-8； 0057 聚乙二醇600单油酸酯： CAS： 9004-96-0； 0058 聚醚磷酸酯： 南京尚勤新材料科技有限公司； 0059 硫化脂肪、 硫化烯烃： 莱茵化学； 0060 脂肪胺聚氧乙烯醚、 壬基酚聚氧乙烯醚、 辛基酚聚氧乙烯醚： 佳化化学； 0061 十八烷基胺盐、 高碳脂肪醇磷酸酯、 磷酸盐： 天津昊瑞森化工有限公司； 说明书 3/7 页 5 CN 110747040 A 5 0062 C4703： 苏州豪尔特化工有限公司。 0063 二、 脂肪醇磷酸酯的合成 0064 斑迹改进剂脂肪醇磷酸酯的合成包括以下步骤： 0065 1、 将C13-C15

19、脂肪醇加入到三口烧瓶中， 加热， 设置三口瓶内温度为75， 开启搅 拌， 搅拌速度为400-500rad/min， 待温度升至75后， 缓慢加入五氧化二磷， 继续搅拌2h， 直 至固体完全溶清； 0066 2、 蒸出反应所生成的水， 所得产物即为C13-C15脂肪醇磷酸酯。 0067 三、 冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物 0068 本发明所述的冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物的制备方法包括以下步骤： 0069 1.在装有搅拌器和温度计的反应釜中分别加入精炼植物油脂、 合成酯、 抗氧剂， 搅 拌升温至55， 继续搅拌至完全溶解； 0070 2.加入防锈剂， 极压抗磨剂， 斑迹改进剂， 乳化剂， 退火清净剂

20、， 继续搅拌至均匀； 0071 3.持续搅拌至体系冷却至室温， 即得到冷轧硅钢抗斑迹轧制油。 0072 按照以上方法制备实施例1-3及对比例1-4的轧制油， 实施例1-3冷轧硅钢抗斑迹 轧制油组合物各组分及含量见表1， 对比例1-5轧制油组分和含量见表2。 0073 表1实施例1-3冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物各组分及含量 0074 0075 备注： 实施例1中的斑迹改进剂由异构十三碳醇与五氧化二磷合成； 实施例2中的 说明书 4/7 页 6 CN 110747040 A 6 斑迹改进剂由十四碳醇与五氧化二磷合成； 实施例3中的斑迹改进剂由十五碳醇与五氧化 二磷合成。 0076 表2对比例1-5

21、的组分及含量 0077 0078 备注： 实施例4中高碳脂肪醇磷酸酯， 其中高碳一般指C16-C18混合物。 0079 四、 实施例1-3和对比例1-5中轧制油的性能评价 0080 根据本发明提出的轧制油组合物， 对实施例1-3和对比例1-5的抗斑迹、 润滑性性 能进行重点评价： 0081 1)评价方法 说明书 5/7 页 7 CN 110747040 A 7 0082 使用泵循环乳化体系进行离水展着性(plate-out)测试； 参照国标GB/T12583， 对 轧制油进行最大无卡咬负荷Pb测试； 以1300无定型硅钢为测试件， 使用RCP循环往复测试仪 对轧制油进行润滑性能评价， 测试条件

22、为： 温度为225， 频率0.67HZ， 轧制油进样量5 L； 轧 制油的抗斑迹性能通过堆叠模拟实验进行测试， 测试条件为： 120， 0.2Mpa蒸气压， 两钢片 使用法兰固定。 0083 2)实验结果 0084 按照上述评价方法， 对实施例1-3和对比例1-5中的轧制油进行评价， 评价结果见 表3， 实施例1-3与对比例1-5抗斑迹性能对照图片如图1-8所示。 0085 表3实施例1-3和对比例1-5中的轧制油的评价结果 0086 实施/对比例PO(mg/m2)Pb值(Kg)RCP-Cof抗斑迹性能 实施例1336900.1177A 实施例2348900.1231A 实施例3383950.

23、1148A 对比例1257850.1373B 对比例2354950.1164D 对比例3332740.1531D 对比例4317900.1339C 对比例5310680.1679C 0087 实施例1-3及对比例1-5均为冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物， 通过对比发现对比例 1的PO值明显较小， 说明其离水展着性较差； RCP测试发现其cof略高， 其润滑性较差； 同时抗 斑迹性能测试评级为B级， 即有少量斑迹出现， 说明该组合物的抗斑迹性能略差。 而对比例2 的PO值较大， 具有较好的离水展着性； RCP测试的cof仅为0.1164， Pb高达95Kg， 说明其润滑 性较优； 但抗斑迹性能评级为

24、D级， 虽然其具有较优的润滑性能， 但容易产生严重的斑迹。 对 比例3的PO值较大， 其具有较好的离水展着性； 但其RCP测试的cof高达0.1531， 且Pb值仅为 74Kg， 说明其润滑性略差； 抗斑迹性能评级为D级， 说明其容易产生严重的斑迹。 对比例4的 PO值较大， 其具有较好的离水展着性； RCP测试的cof为0.1339， 且Pb值仅为90Kg， 说明润滑 性较好； 但抗斑迹性能评级为D级， 说明其容易产生严重的斑迹。 对比例5即国外进口轧制 油， 其RCP测试的cof高达0.1679， 且Pb值仅68Kg， 说明此款国外进口轧制液的润滑性较差； 且抗斑迹性能评级为C级， 说明其

25、也较容易产生斑迹问题。 0088 综上所述， 对比例1-5均不具备优异的抗斑迹性能及润滑性能。 0089 实施例1-3在RCP测试中润滑效果明显优于对比例1、 3、 5， Pb与对比例2、 4基本持 平， 同时， 实施例1-3的抗斑迹性能显著优于对比例1-5。 0090 同时， 本发明研发的冷轧硅钢抗斑迹轧制油组合物应用于三菱日立6辊UCM可逆轧 机(工作辊参数： 辊径340-380mm， Cr5材质， 粗糙度0.5 m)， 采用五道次轧制用于无定型硅钢 1300的轧制， 现场轧制状况良好， 与国外进口轧制油对比发现， 本发明轧制油轧制力小(见 图9)且无打滑现象出现， 辊耗未见异常， 产品板

26、面质量较好， 无明显色差或划伤， 板面反射 率较高， 抗斑迹性能优异(见图10a和图10b)。 0091 本发明轧制油及国外进口轧制油在实际轧制过程中各道次轧制力见图9， 成品参 数为0.5mm*1230mm， 使用国外进口轧制液各道次轧制力为1078-1324t， 本发明轧制液的各 说明书 6/7 页 8 CN 110747040 A 8 道次轧制力为925-1214t。 因此， 根据600牌号硅钢的轧制力数据可知本发明轧制液的轧制 力更低， 其润滑性较国外进口轧制液更为优异。 0092 本发明轧制油组合物轧制现场抗斑迹状况图见图10b， 国外进口轧制油(对比例5) 轧制现场抗斑迹状况图见图

27、10a， 观察位置为连退入口， 由图中可清晰看到， 使用国外进口 轧制液的带钢板面存在严重的斑迹问题， 而本发明轧制油的带钢板面无任何斑迹出现。 因 此可说明本发明轧制油具有优异的抗斑迹性能。 0093 综合以上实验数据及现场应用状态， 本发明研发出了一种综合性能优越， 具有优 异的抗斑迹性能及润滑性的轧制油组合物。 0094 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精 神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说明书 7/7 页 9 CN 110747040 A 9 图1 图2 说明书附图 1/6 页 10 CN 110747040 A 10 图3 图4 说明书附图 2/6 页 11 CN 110747040 A 11 图5 图6 说明书附图 3/6 页 12 CN 110747040 A 12 图7 图8 说明书附图 4/6 页 13 CN 110747040 A 13 图9 图10a 说明书附图 5/6 页 14 CN 110747040 A 14 图10b 说明书附图 6/6 页 15 CN 110747040 A 15