HYG热轧油研制报告1.前言60年代以来，随着热轧带钢精轧机组向高速、高效率方向发展，热轧润滑工艺日益得到重视、应用和发展。
在板带正常轧制过程中，如果以水作为冷却剂，则变形区内轧辊与轧件间的摩擦系数μ在0.2～0.3之间，当使用热轧油后，μ＝0.12左右，可以降低1/3～1/2，摩擦系数的降低就能降低连轧精轧机组的能耗。
在热轧条件下，轧辊与灼热的轧件相接触，此时轧辊表面的瞬时工作温度可达500～600℃。
为此，必须向轧辊喷洒大量的冷却水进行冷却，而工作辊、带钢和轧辊冷却水接触会生成Fe3O4、Fe2O3等硬度很大的氧化物，此氧化物粘在轧辊表面会形成黑色的表面，即“黑皮”，此不稳定的“黑皮”是造成轧辊异常磨损的主要原因。
而且这些高硬度氧化物的存在还会造成工作辊表面龟裂，甚至发生剥落掉皮等缺陷，为保证产品表面质量，必须频繁更换轧辊，影响了作业时间，因而成为热轧厂的瓶颈问题。
如果使用热轧油，轧辊与轧件之间被一层润滑油膜隔开，从而减少了轧辊的磨损。
另外，由于这层油膜的存在，既阻碍了轧件与轧辊之间的热传导，又缓和了水对轧辊的急冷和氧化作用，因而降低了轧辊的热疲劳（减少了轧辊表面的龟裂），同时也防止了轧辊表面“黑皮”的产生。
实践证明，使用热轧油有以下益处：（1）降低了轧制力，减少了电能的消耗由于使用了热轧油，摩擦系数可由0.35降低至0.12，从而使轧制力降低8％～15％，节约了电能消耗（平均每吨钢节约约3kWh），轧制电流降低8％。
（2）减少轧辊磨损，降低轧辊单耗，延长换辊周期和轧制计划公里数轧辊的消耗能降低30％～50％，由于降低了轧辊的消耗，减少了换辊次数，轧制公里数（特别是同宽条件下）延长5％以上，每吨钢节约换辊时间40min。
（3）提高带钢地表面质量使用热轧油可使轧辊与轧件被一层油膜所隔开，改善了轧辊表面状况和磨损，从而改善了带钢的表面质量，减少了带钢表面的细孔状氧化铁皮。
（4）使轧制薄规格带钢成为可能应用热轧油降低了变形区的摩擦系数，使轧制压力比未用轧制油降低10％～15％，因此可加大压下量，有利于轧制薄规格的带钢。
2.对热轧油要求早期的热轧油都是以动植物油脂（如牛脂、棉籽油、菜油、棕榈油等）为油性剂与矿物油混合使用，目前则使用中、高脂肪酸的醇脂等和矿物油组成合成油。
随着轧制工艺和设备的不断发展，油品组成也一直在不断地发展变化着。
为了适应现代热轧高温、高压、高速、工作辊瞬间温度高的工艺特点，热轧油必须满足以下要求：（1）具有良好的润滑性，以降低变形区的摩擦力。
同时还要考虑到轧辊与轧件之间必须要有一定的摩擦力，以使轧件咬入顺利，防止打滑。
（2）对不同的轧辊材质要有良好的吸附性和湿润性，使轧辊表面形成比较牢固而且连续的润滑膜（3）要有较高的油膜强度，以使在高温高压下变形区油膜完整不破。
（4）粘度适中，易于输送和喷涂，同时又不会堵塞喷嘴。
（5）具有较高的闪点和热分解稳定性。
（6）燃烧物无毒，灰份低，无烟，对环境污染小。
3.热轧油配方的研究由于以前的热轧机组都用水进行冷却，事先并没有设计供油系统，所以尽管热轧油有水基、油基两种形式，但由于水基热轧油使用条件复杂，在现有的轧机上几乎难以使用，且不利于废水处理，因此我们选择油基热轧油作为我们的研究方向。
通过选择合适的基础油，然后加入一系列性能优良且配伍性好的添加剂，以满足热轧油的各项性能指标，同时以进口同类油品作为对比，以它们作为研究工作的目标，使得我们研制的热轧油在各项性能指标上要基本达到进口油品的水平，在某些方面甚至要超过它们，以突出我们自己的特点，从而达到替代进口油品的目的。
3.1基础油的选择作为润滑油的基本成分，基础油不但起着润滑作用，而且也是油品中一些油溶性添加剂的载体，特别在工艺用油中基础油与添加剂的互溶性及感受性很重要，基础油选择的好坏很大程度上决定了油品的使用性能。
每种润滑油均有一定的使用粘度，这就对基础油的选择提出了要求。
基础油馏程的终馏点越高，它的粘度就越大，皂化值也越大，越有利于减小磨擦系数，增大压下率，降低能耗。
但粘度越大越不利于轧后油品从板面消除，对于热轧后的工件来说，表面光洁度降低，影响产品的外观。
由于馏程的初馏点受到着火点的危险所限，基础油应选择窄馏分。
在使用过程中，窄馏分挥发损失小，粘度稳定，但馏程越窄生产成本越高，对添加剂的溶解能力也变差。
虽然基础油的粘度可以通过加入粘度指数改进剂加以调节，我们也曾经用既能调节粘度指数又能提高润滑性能的T602对基础油的粘度进行调节，但是实际效果并不理想。
因此，我们采用高低结合的方法，将粘度较高的基础油和粘度偏低的基础油以一定的配比进行调合，以达到热轧油所需粘度要求。
我们选择了润滑性能较好的菜油、粘度较低的150SN、粘度较高的500SN及150BS作为调合对象，并对它们调配后的粘度、润滑性、过滤性进行了考察。
表1 不同基础油调配后的性能考察序号基础油mm2/s润滑性过滤性1# 150SN+150SN 63.8 较好好2# 500SN＋菜油60.5 好差3# 150SN+150BS+菜油（减量）62 好较差4# 150SN+150BS 62.9 尚可尚可虽然菜油具有优良的润滑性能，但由于没有经过精制，可能含有一定杂质，因而影响了基础油的过滤性，虽然配方3#中菜油的含量较少，但是其过滤性仍不能满足要求，而且菜油较易氧化，在稍高的温度下容易会发出令人难闻到气味，因此最终还是将其放弃了。
通过500SN和150SB的合理调配，最终的基础油在粘度、润滑性、过滤性方面均能较好地满足热轧油的使用要求。
3.2摩擦改进剂（油性剂）的选择摩擦改进剂即减摩剂是一种能改变机械系统摩擦形式的添加剂或复合添加剂。
在边界润滑状态下，基础油的粘度已不能满足润滑要求，而油性剂的加入能在金属表面形成一层牢固而又很易剪切的薄膜，从而起到降低摩擦力、减小启动力矩和摩擦热、节约能源的作用。
油性剂是一些具有10个以上碳原子的直链，且一端为极性基团的细长分子所构成，极性大小是影响其性能的一个因素。
常用的油性剂主要有以下几种：长链羧酸或其衍生物（包括盐）、长链磷酸或膦酸及其衍生物、长链胺、酰胺、亚胺及其衍生物。
酸能以阴离子的形式化学吸附在金属表面上，胺、亚磷酸脂和磷酸脂以配位形式化学吸附在金属表面上，盐则以离子对的形式吸附在金属表面上。
无论何种机理起作用，结果均是油性剂以其在金属表面上形成多层吸附膜来影响摩擦性能。
根据油性剂的润滑机理及热轧油的轧制机理，为了确保轧制油在轧制初期（温度<200℃）时有较好的润滑性，我们选择了在较低温度（<100℃）下润滑性能优良的油性剂A及稍高温度（100℃～200℃）时有较好润滑作用的油性剂B 作为考察对象。
将A和B分别以不同的比例单独加入到上面调配好的基础油中，用四球机做长磨试验，转速1200r/min，测定油品在30kg(294N)压力下长磨30min，以此来评定油性剂效果的好坏。
后的磨斑直径D29430m in表2 油性剂A和B以不同比例单独使用时的长磨直径1 2 3 4 5油性剂 A ％0.01 0.02 0.03 0.05 0.07mm 0.37 0.35 0.34 0.32 0.32D29430m in油性剂B％ 2 4 6 8 10mm 0.4 0.37 0.35 0.34 0.33D294m in30由上表可以看出，刚开始时随着油性剂用量的增加，磨斑直径不断减小，减摩效果很明显。
但当油性剂添加到一定量后继续增加用量，磨斑直径变化很小，甚至基本不变。
这说明油性剂的用量并非越多越好，它有一个最佳值。
而且当油性剂的用量超过其最佳用量时，不但浪费了原料，且多余的油性剂很可能会沉淀下来，或者和其他添加剂发生竞争吸附，从而影响油品的其他性能。
油性剂A 和B单剂的最佳用量分别为0.05％、8％，我们将两者以此比例同时加入到基础＝0.32mm。
可见，油中，并进行了长磨试验，长磨30min后的磨斑直径D29430m in这两种油性剂复配使用时具有较好的协同增效作用。
3.3 抗磨极压剂的选择在热轧条件下，轧辊与灼热的轧件相接触时轧辊表面的瞬时温度高达500～600℃，而一般的摩擦改进剂在200℃以上的抗磨作用很小，光靠油性剂的吸附膜远远不能满足润滑要求，此时金属表面需要依靠极压抗磨剂的摩擦化学反应膜来保护。
作为抗磨极压的添加剂很多，主要有卤系极压剂、磷系极压剂、硫系极压剂、有机金属极压剂、多种活性元素极压剂等。
而钢板轧制油中的极压添加剂也主要是这些含硫、磷、氯等元素的极性化合物。
这些化合物与基体金属摩擦时，随着温度的上升会发生化学分解而生成固体化学反应膜。
这些薄膜具有层状结晶构造，因而起到抗磨、极压的作用。
其中，氯化物形成氯化铁，硫化物形成硫化铁，磷化物变成磷化铁，它们在各自的熔点范围内显示出润滑效果，抑制“黑皮”的生成。
氯化物在150℃左右反应，当温度高达350℃时，化学膜便被破坏，遇水容易分解成氢氧化铁和盐酸，失去润滑作用，同时对金属产生腐蚀。
硫化物在200℃左右开始反应，一般在300～400℃起作用，750℃下还有抗磨作用，而温度高达900℃左右时化学膜便失效。
磷化物的作用温度介于两者之间。
当以上2种或3种化合物同时使用时，会产生相乘效果，比单独使用显示出更好的作用。
我们选择了A、B、C、D、E、F六种极压剂进行考察。
首先将这六种单剂以相同的添加量加入到含有油性剂的基础油中，用四球机对它们的最大无卡咬负荷——PB值进行了测定，以评定它们的抗磨极压性能。
表3 不同极压剂单独使用时的PB值A B C D E FPB (kg) 114 94 82 128 100 88PB (N) 1117.2 921.2 803.6 1254.4 980 862.4由上表可以看出，A和D的极压性能比较优秀，B、E的极压性能较好，而C和F相对而言差了一点。
因而，我们主要对极压剂A、B、D、E进行进一步的考察，而从添加剂之间可能产生协同互补增效的行为出发，兼顾对C和F进行考察。
我们将这几种极压剂以不同的比例进行复配，将复合后的添加剂加入到带有油性剂的基础油中，测定它们的PB值。
表4 不同极压剂的复配使用效果极压剂复配PB (kg) PB (N)1%A+0.5%B 1%A+0.5%C 1351431323.01401.41%A+1%E 143 1401.41%A+2%D+1%E 143 1401.41%A+0.5%B+2%D+1%E 161 1577.81%A+0.5%B+2%D+1%E+0.5%F 152 1489.6从上面可以看出，虽然极压剂C单独使用时其极压性能相对较差，但是当它和剂A复配使用后，极压效果明显提高，不但没有影响剂A的极压性能，相反使得A的极压性能增加，这两者显然具有较好的协同增效作用。
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