乳化液对轧制的影响

范振磊

【摘  要】冷轧是在金属再结晶温度以下进行的轧制，轧制过程中，金属的晶粒被破碎不能产生再结晶回复，导致金属产生加工硬化，从而导致金属的变形抗力增大，轧制力升高，金属的塑形降低，容易产生脆断。生产中可以通过采用工艺润滑的的方式来减少金属的变形抗力，同时可以降低能耗，提高轧辊的寿命，改善带钢及钢板厚度的均匀性和表面状态，可使轧机生产厚度更能小的产品。

【关键词】乳化液;轧制

一、乳化液

1.1 成分

乳化液是一种高性能的半合成金属加工液，其主要化学成分包括：水、基础油（矿物油、植物油、合成酯或它们的混合物）、表面活性剂、防锈添加剂（环烷酸锌、石油磺酸钠（亦是乳化剂）、石油磺酸钡、苯并三唑，山梨糖醇单油酸酯、硬脂酸铝）、极压添加剂（含硫、磷、氯等元素的极性化合物）、摩擦改进剂（减摩剂或油性添加剂）、抗氧化剂。

1.2 特点

乳化液把油的润滑性和防锈性与水的较好的冷却性结合起来，同时具备较好的润滑冷却性，因而对于有大量热生成的高速低负荷的金属切削加工十分有效。与油基切削液相比，乳化液的優点在于较大的散热性，较好的清洗性，以及用水稀释使用而带来的经济性，此外，也有利于操作现场的卫生和安全。实际上除加工难度特别大的材料外，乳化液几乎可以用于所有的轻、中等负荷的切削加工及大部分重负荷加工，乳化液还可用于除螺纹磨削、槽沟磨削等复杂磨削外的所有磨削加工。乳化液的缺点是细菌、霉菌容易繁殖，使乳化液中的有效成分产生化学分解而发臭、变质，所以一般都应加入毒性小的有机杀菌剂。

1.3 维护

1.3.1 P.H值

新配制的乳化液具有较高的PH值。在使用过程中，乳化液的PH值会由于吸入空气中的二氧化碳而降低。控制PH值的目的是为了平衡系统中的细菌滋生。乳化液中含有的脂肪油和不饱和脂肪酸很容易被微生物侵蚀。乳化液中经常遇到的微生物有细菌、霉菌和藻类三类，这三类微生物对乳化液的稳定性有不利影响。许多乳化液都含有杀菌剂，但其添加量都受到油溶解度的限制。当配制成乳化液时，杀菌剂的浓度进一步降低，因而降低了它的杀菌作用。乳化液受到微生物的侵蚀后，乳化液中的不饱和脂肪酸等化合物被微生物所分解，破坏了乳化液的平衡，产生析油、析皂，乳化液的酸值增大，引起乳化液腐败变质。另外如乳化液呈酸性还会对轧制设备和管道起腐蚀作用。所以，应将系统的PH值控制在8.0左右。

PH值的检测可用PH试纸或用便携式电子PH计。当发现系统中PH值低于7.0时，可在系统中补充浓缩油或加入乳化液生产厂商提供的添加剂。但要注意添加量必须适当，否则会由此破坏系统中的微生物平衡。

1.3.2 浓度

浓度是维持乳化液润滑效果的重要参数，因此测定是日常监测中的一项重要内容。测定乳化液浓度有两种方法：折射仪法和分离法。折射仪法适用于现场检测，但误差较大。分离法是将100ml乳化液加入装有10克Al2（SO4）3·18H2O的烧瓶中，用H2SO4或HCl酸化、破乳后，水浴一定时间或用离心分离机使油水分离，测量油和水的体积比，以此确定乳化液的浓度。分离法具有准确可靠的优点，但必须在实验室进行。因此，应将折射仪法和分离法结合起来，以达到适当的浓度控制。

1.3.3 杂油控制，

轧制设备中液压油泄漏，其他润滑用稀油或油脂等杂油进入乳化液系统会影响使用效果，而降低其使用寿命。因此加强设备检修、巡检，防止杂油进入系统十分重要。如发现有大量杂油漂浮在乳化液液面，应及时采用人工清理或用离心分离机将杂油分离出来。

1.3.4 铁粉

轧制生产中，由于机械设备的磨损以及轧辊与带钢的摩擦可产生大量的铁粉，乳化液系统的过滤器应能将这些影响产品表面质量的铁粉滤去。为了检查系统的清洁度以及评价过滤器和撇渣器等设备的效果，应定期测定系统的铁粉含量。

最简单的测定方法是将一定量的乳化液用无灰滤纸过滤后将滤纸放入坩埚中，然后置于马弗炉中加热至800℃30分钟，称量余下的粉末重量，即为铁粉含量。当然也可用某些仪器测定铁粉的含量。

1.3.5 氯离子含量

系统中的氯离子主要由酸洗带钢表面残余的酸根离子积累而成，其含量呈逐渐上升趋势。一般认为氯离子含量偏高会对设备和带钢有腐蚀作用，所以应经常检查氯离子的含量，将其控制在100ppm之下。

二、乳化液对轧制的影响

2.1 浓度对轧制的影响

乳化液浓度的稳定性，会影响其在轧机辊缝中的润滑性能。乳化液浓度过低，起不到润滑作用，这时在轧辊的辊缝处就有铁粉被磨出来。轧辊就磨损很快，这样又使乳化液中铁含量迅速增加，而且使带钢产生杂斑模纹。但是为了得到板面干净的带钢，又需要乳化液中油浓度不能太高。乳化液中的油浓度的高低和轧机的运转速度、轧制带钢的厚度规格有一定的关系。轧机的轧制速度越高，轧制的带钢越薄，油的浓度要求越高。乳化液浓度大幅度下降会造成乳化液的润滑性下降，轧制力上升，表面质量、板型难以控制。乳化液浓度大幅度上升会造成轧制打滑，若油于外来杂油泄漏造成的浓度上升，会降低乳化液皂化值，轧制力上升，表面质量、板型难以控制。

2.2 P.H值对轧制的影响

乳化液在使用过程中，其碱度或酸度的变化与乳化液中发生的氧化反应有关。乳化液的PH的变化，与游离脂肪酸含量的变化也有关，PH的变化容易增强轧制油的水解，产生皂化和可能改变乳化液的效能。PH﹤5时，乳化液就不稳定，而且可能产生变质酸败，PH﹥8时，乳化液的颗粒度就变小，引起冷轧时的润滑困难，影响轧制速度。

2.3 电导率的影响

电导率是体现在乳化液中的全部无机盐成分的大小。通过电导率的测量我们可以得知乳化液中各种离子的大小，多少及变化趋势。当乳化液在使用过程中PH值突然下降，而电导率上升，这就可能时无机盐进入了乳化液中（如酸洗清洗槽酸浓度过高，带钢上的残留酸带入轧机）这样带钢就易生锈和受到侵蚀。当PH突然上升，电导率也突然上升，可能时含碱物质进入了乳化液。电导率太高，就说明溶液中铁含量和灰分含量很高。

2.4 氯化物的影响

乳化液中氯化物对轧钢工艺和带钢质量的影响是最大的。因为用含氯离子高的乳化液轧制的带钢在退火后可能呈现锈点。氯化物对电导率有很大的影响。氯含量上升时，电导率急剧上升。当带钢和镀锌板生产锈斑时，我们需考虑以下几个方面的问题：酸洗漂洗槽中氯离子含量太高，配置乳化液的水氯离子含量超过标准，带钢在空气中放置时间太长，空气潮湿，所以要保证冷板的合格率，一定要控制乳化液中的氯含量。

2.5 铁含量的影响

乳化液中的溶解铁与乳化液中的游离脂肪酸起反应，由此反应生成的铁皂不溶于水，但溶于有机物质中，在油箱中积累起来，影响了轧制乳化液的稳定性和润滑效果。将铁皂含量高的轧制油分离出来，可看出轧制油外观改变，变得又黑有混浊。铁含量太高是在油浓度太低时产生的，因润滑作用不够，轧辊带钢摩擦生成的铁粉。在生产中，我们需尽量降低铁粉含量，采取保证一定的浓度，使乳化液具有良好的润滑性能，减小带钢和轧辊之间的摩擦力，减少铁粉残渣的生成。在乳化液循环系统中采用适当的过滤和吸附，以除去固体油泥和铁粉残渣。

结语：

乳化液的控制是个复杂的过程，从配置、使用及更换都会对轧制过程产生影响，为了保证正常生产，要加强对其浓度、PH值、电导率、氯化物、铁粉含量、皂化值等方面的控制

参考文献：

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