一种冷轧板用高润滑低残留型平整液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种冷轧板用高润滑低残留型平整液及其制备方法，涉及C10M，具体涉及不含矿物油或脂肪油的处理液领域。

背景技术

冷轧钢板在生产过程中包括平整工序，平整是对钢板进行轻微减薄压下的工艺，是为了消除重结晶退火后钢板存在的屈服平台，提高钢板的平直度，获得均匀一致的表面。随着钢板质量的要求提高，越来越多采用水溶性或油溶性平整剂喷洒，提高防锈能力和平整效果。现有的平整液主要分为含磷，硝酸盐的无机平整液和胺类有机平整液，含磷，硝酸盐的无机平整液，对环境的危害较大，废水的后处理成本较高，并且在使用过程中对工人身体具有一定的危害。胺类有机平整液的防锈效果不佳，需要使用较高的浓度，成本较高。并且对于具有高变形量要求的平整加工，需要较高的润滑性能，同时低残留避免影响下一步骤。现有的平整液无法同时满足高润滑和低残留的要求。

中国发明专利CN 103205308 A公开了一种湿平整液组合物，以三元羧酸铵盐与多聚磷酸铵盐按重量百分比1:3-5:1复配作为复合防锈剂，制备的湿平整液组合物可以替代传统的含亚硝酸盐型湿平整剂，不仅环保，还具有优异的防锈性能，但是还是存在磷元素的环保压力。中国发明专利CN 114790408 A公开了一种冷轧钢板用平整液，通过金属螯合剂和润滑剂之间的科学配比，复配形成具有润滑、清洗和防锈性等综合功能的平整液，能够被润滑油、乳化液在表面铺展润湿，不引起油斑、平整液斑迹和轧制润滑斑迹等缺陷，提升成材率。但是润滑性能不足，不能应用于高变形量要求的平整机组中。

发明内容

为了制备一种高润滑，低残留的平整液，使其能够应用于高变形量的平整机组中，本发明的第一个方面提供了一种冷轧板用高润滑低残留型平整液，制备原料以重量百分比计包括：防锈剂5-10％，成膜剂1-5％，润滑剂10-20％，酸碱调节剂1-5％，增溶分散剂5-20％，还包括去离子水。

作为一种优选的实施方式，所述制备原料以重量百分比计包括：防锈剂4-9％，成膜剂1-5％，润滑剂12-18％，酸碱调节剂2-4％，增溶分散剂8-18％，去离子水补充余量。

作为一种优选的实施方式，所述防锈剂为羧酸类防锈剂，所述羧酸类防锈剂为三元聚羧酸。

作为一种优选的实施方式，所述三元聚羧酸选自C

作为一种优选的实施方式，所述防锈剂为三嗪聚羧酸，所述三嗪聚羧酸为2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪。

申请人在实验过程中发现，冷压板经重结晶退火后再进行轻微减薄压下的加工，需要进行平整处理，才能消除冷轧钢板的屈服平台，满足冷轧钢板高变形量的平整需求。采用2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪作防锈剂可以应用于高变形量要求的平整机组中，猜测可能的原因是：2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪可以与金属离子形成共价键和配位键，相互交替形成链状聚合物，能够有效减少金属与酸性气体、湿气、氧气等环境的接触面积，防止钢板表面的金属离子发生氧化反应，出现腐蚀，并且采用2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪作防锈剂避免了磷酸胺类无机防锈剂在钢板表面成膜防锈对钢板表面性质的影响，并且2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪容易清洗，降低了在冷轧板表面的残留。申请人进一步发现2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪具有一定的润滑效果，尤其适合高变形量的平整需求。

作为一种优选的实施方式，所述成膜剂为聚乙二醇油酸酯，所述聚乙二醇油酸酯选自聚乙二醇单油酸酯、聚乙二醇双油酸酯中的一种或两种的组合。

作为一种优选的实施方式，所述成膜剂为聚乙二醇双油酸酯。

作为一种优选的实施方式，所述润滑剂为烷基羧酸酯，所述烷基羧酸酯的烷基和羧酸酯中的至少一个碳原子数≥18。

作为一种优选的实施方式，所述烷基羧酸酯选自硬脂酸丁酯、单硬脂酸甘油酯、己二酸双(十八)酯中的一种或几种的组合。

作为一种优选的实施方式，所述润滑剂为己二酸双(十八)酯。

申请人在实验过程中发现，采用聚乙二醇油酸酯作为成膜剂，烷基羧酸酯为润滑剂可以提高平整液的润滑效果，减少轧辊的摩擦，使平整液可以应用于高变形量10-18％要求的平整机组，猜测可能的原因是：聚乙二醇油酸酯和烷基羧酸酯共同作用，可以使平整液快速润湿冷压板面，快速形成润滑层，并且聚乙二醇油酸酯和烷基羧酸酯采用(1-5)：(10-20)的重量比，可以达到合适的润滑效果，提高平整下压量，得到变形率高的冷轧板，同时对压辊的损耗较少，减少轧制力降低对轧辊的消耗。申请人进一步发现，超出优选的重量比范围，平整液对冷轧板的防锈效果会下降，原因可能是，聚乙二醇油酸酯和烷基羧酸酯形成的润滑膜对外界环境具有一定的阻隔作用，超出优选的重量比范围，形成的润滑膜的致密度下降，导致防锈效果降低。

作为一种优选的实施方式，所述酸碱调节剂为碱性调节剂，所述碱性调节剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、三乙醇胺、乙烯胺中的一种或几种的组合。

作为一种优选的实施方式，所述酸碱调节剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂中的一种或几种的组合。

作为一种优选的实施方式，所述酸碱调节剂为氢氧化钾。

申请人在实验过程中发现，三元聚羧酸在水系平整液体系中溶解效果不佳，而低浓度的三元聚羧酸达不到良好的防锈效果，申请人通过引入氢氧化钾，可以增加水体系的pH，增加三元聚羧酸在水中的溶解度，并且三元聚羧酸分三次加入，可以进一步提高平整液中三元聚羧酸的含量，增加防锈效果。并且申请人进一步发现三元聚羧酸和氢氧化钾采用(5-10)：(1-5)的重量比，可以在提高溶解度的同时，不会影响三元聚羧酸的防锈能力。

同时本申请的平整液可以与水在常温下任意比例互溶，改善了平整液的应用范围，降低了使用繁琐度。

作为一种优选的实施方式，所述增溶分散剂为丙二醇嵌段聚醚，所述丙二醇嵌段聚醚为聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚合物。

作为一种优选的实施方式，所述丙二醇嵌段聚醚的平均分子量为2600-2900Da，HLB值为3-13。

作为一种优选的实施方式，所述丙二醇嵌段聚醚与聚乙二醇油酸酯的重量比为(5-10)：(1-5)。

申请人发现，丙二醇嵌段聚醚与聚乙二醇油酸酯在合适的重量比下才能得到稳定的澄清透明体系，超出优选的重量比，体系会出现浑浊析出的现象，降低与水的互溶性，清洁能力下降。

作为一种优选的实施方式，所述增溶分散剂选自L61、L62、L64中的一种或几种的组合。

本发明的第二个方面提供了一种冷轧板用高润滑低残留型平整液的制备方法，包括以下步骤：

(1)加入去离子水总量20-40wt％的离子水，然后加入酸碱调节剂，搅拌均匀；

(2)分批次加入防锈剂，充分搅拌溶解；

(3)加入增溶分散剂，升温至35-45℃，充分搅拌，加入润滑剂，持续恒温搅拌2-3h；

(4)加入剩余去离子水，搅拌均匀，待体系澄清透明后，降温至15-30℃，加入成膜剂，搅拌均匀即得。

作为一种优选的实施方式，所述冷轧板用高润滑低残留型平整液的制备方法，包括以下步骤：

(1)加入去离子水总量30wt％的离子水，然后加入酸碱调节剂，搅拌均匀；

(2)均分三次加入防锈剂，充分搅拌溶解；

(3)加入增溶分散剂，升温至40℃，充分搅拌，加入润滑剂，持续恒温搅拌2h；

(4)加入剩余去离子水，搅拌均匀，待体系澄清透明后，降温至25℃，加入成膜剂，搅拌均匀即得。

申请人在实验过程中发现，烷基羧酸酯在水系平整液体系中溶解度较低，通过加入丙二醇嵌段聚醚，并且在40℃的环境下，可以获得澄清透明的稳定溶液，原因是通过丙二醇嵌段聚醚的增容分散作用，同时在高温体系下，分子间的运动速率较高，可以增加烷基羧酸酯的溶解，从而获得良好的水溶性。但是申请人进一步发现，如果在高温环境中同时加入烷基羧酸酯和聚乙二醇油酸酯，聚乙二醇油酸酯会与平整液中的其他物质发生反应，造成润滑和清洁能力下降，体系稳定性反而降低。并且丙二醇嵌段聚醚的加入量为5-10wt％，超出优选的重量范围，会导致平整液出现浑浊析出，清洁能力下降，喷淋时泡沫高影响平整液的平整工艺。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所述冷轧板用高润滑低残留型平整液，采用2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪作为防锈剂，可以改善冷轧钢板在存放、储运过程中的防锈性需求，避免冷轧板平整液处理后出现黄斑等氧化腐蚀的问题。

(2)本发明所述冷轧板用高润滑低残留型平整液，采用聚乙二醇油酸酯作为成膜剂，采用烷基羧酸酯作为润滑剂，聚乙二醇油酸酯和烷基羧酸酯采用(1-5)：(10-20)的重量比，可以提高平整液的润滑作用，减少摩擦，提高平整下压量，使平整液在质量体积比5％的浓度条件下，可以应用于高变形量10-18％要求的平整机组，实现平整液机组高变形量要求，降低冷轧板冷轧工序压力，提高冷轧板生产效率。

(3)本发明所述冷轧板用高润滑低残留型平整液的制备方法，步骤3中在体系为40℃时加入丙二醇嵌段聚醚，然后加入烷基羧酸酯搅拌，降温至15-30℃后，再加入聚乙二醇油酸酯。可以提高平整液的稳定性，使平整液在运输或使用过程中保持清澈透明，并且形成的平整液清洁能力强，泡沫少，使用后无残留，减少后道工序因污垢粘辊污染造成频繁清洁辊影响生产效率的问题，低残留可以提升冷轧板8-12％的反射率，不影响冷轧板板面光泽度，同时能有效降低辊耗，节省成本。

(4)本发明所述冷轧板用高润滑低残留型平整液，酸碱调节剂为氢氧化钾，三元聚羧酸和氢氧化钾采用(5-10)：(1-5)的重量比，可以增加三元聚羧酸在平整液体系中的溶解稳定性，进一步增加平整液的防锈，防腐蚀效果。

(5)本发明所述冷轧板用高润滑低残留型平整液，不含磷，低氮，环保易生物降解，降低废水处理成本，并且在常温下可以与水任意比例互溶，应用方便。

附图说明

图1为实施例1制备的平整液的成品侧视图；

图2为实施例1制备的平整液的成品俯视图。

具体实施方式

实施例1

成本照片见图1-2。

一种冷轧板用高润滑低残留型平整液，制备原料以重量百分比计包括：防锈剂8％，成膜剂4％，润滑剂15％，酸碱调节剂4％，增溶分散剂13％，去离子水补充余量。

所述防锈剂为2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪。所述成膜剂为聚乙二醇双油酸酯，型号为PEG600DO。所述润滑剂为己二酸双(十八)酯。所述酸碱调节剂为氢氧化钾。所述增溶分散剂为丙二醇嵌段聚醚L62，平均分子量为2500Da，HLB值为7。

一种冷轧板用高润滑低残留型平整液的制备方法，包括以下步骤：

(1)加入去离子水总量30wt％的离子水，然后加入酸碱调节剂，搅拌均匀；

(2)均分三次加入防锈剂，充分搅拌溶解；

(3)加入增溶分散剂，升温至40℃，充分搅拌，加入润滑剂，持续恒温搅拌2h；

(4)加入剩余去离子水，搅拌均匀，待体系澄清透明后，降温至25℃，加入成膜剂，搅拌均匀即得。

实施例2

一种冷轧板用高润滑低残留型平整液，制备原料以重量百分比计包括：防锈剂7％，成膜剂3％，润滑剂12％，酸碱调节剂2％，增溶分散剂10％，去离子水补充余量。

所述防锈剂为2,4,6-三(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪。所述成膜剂为聚乙二醇单油酸酯，型号为PEG600MO。所述润滑剂为单硬脂酸甘油酯。所述酸碱调节剂为氢氧化钾。所述增溶分散剂为丙二醇嵌段聚醚L64，平均分子量为2900Da，HLB值为13。

一种冷轧板用高润滑低残留型平整液的制备方法，包括以下步骤：

(1)加入去离子水总量30wt％的离子水，然后加入酸碱调节剂，搅拌均匀；

(2)均分三次加入防锈剂，充分搅拌溶解；

(3)加入增溶分散剂，升温至40℃，充分搅拌，加入润滑剂，持续恒温搅拌2h；

(4)加入剩余去离子水，搅拌均匀，待体系澄清透明后，降温至25℃，加入成膜剂，搅拌均匀即得。

对比例1

一种冷轧板用高润滑低残留型平整液及其制备方法，具体步骤同实施例1，不同点在于防锈剂的加入量为3wt％。

对比例2

一种冷轧板用高润滑低残留型平整液及其制备方法，具体步骤同实施例1，不同点在于润滑剂的加入量为10wt％。

对比例3

一种冷轧板用高润滑低残留型平整液及其制备方法，具体步骤同实施例1，不同点在于成膜剂的加入量为1wt％，增溶分散剂的加入量为5wt％。

性能测试

将实施例1-2和对比例1-3制备的平整液，以水作溶剂配置成质量体积比为5％的液体使用，对冷轧钢板进行平整处理。

1.变形量：冷轧钢板在平整机组线上测试的实际使用变形量。

2.提升反射率：使用反射率测定仪(反射率测定仪技术指标符合国际标ISO3906—1980(E)对反射率的要求)进行检测。步骤如下：S1.用3M思高810隐形胶带黏贴钢带钢表面，再黏在白色A4纸面上，得到取样胶带；S2.用3M思高810隐形胶带直接在步骤S1的白色A4纸面上，得到本色胶带；S3.使用反射率测定仪的黑白样板效正设备；S4.使用反射率测定仪对取样胶带和本色胶带进行测数，记录数值；S5.计算结果，带钢反射率＝取样胶带数值/本色胶带数值。

3.叠片防锈实验：参考GB/T6144标准测试经平整处理后的冷轧钢板的叠片防锈效果。

4.铁屑防锈实验：参考JB/T 9189标准测试经平整处理后的冷轧钢板的铁屑防锈效果。

测试结果见表1。

表1

本发明所述平整液具有较高的润滑功效，在低浓度下可以应用于高变形量要求的平整机组，并且在表面残留低，可以提升板面的反射率，不影响板面光泽度。