普碳钢冷轧轧制液的研制与工艺适配性研究

张卫卫

（山东钢铁集团日照有限公司，山东 日照 276800）

冷轧对于钢材形状的改变是连续冷变形，能够使钢材的强度与硬度上升，适合简单变形的零件加工。钢材经过冷轧技术操作后，力学性能得到了提升，改善了钢铁由于浇注问题而形成的气泡，有利于工业生产的使用。在普碳钢冷轧操作中，加入轧制液能够润滑钢材的边际，保证其体系稳定。在使用轧制液时要注意温度、浓度以及皂化值对其性能的影响，温度过低会造成轧制液产生细菌，影响其润滑作用的发挥；轧制液的浓度在冷轧操作时一个非常重要的指标，过多或过少都会产生轧机共振的现象，容易造成钢材划伤。由于每台轧机的轧制液都需要进行特殊配制，因此在研制普碳钢冷轧轧制液时，技术人员要严格按照相关要求操作，保证其使用性能，为冷轧技术提供支持。

1 冷轧轧制液的使用指标与作用

1.1 冷轧轧制液的使用指标

冷轧轧制液是由基础润滑油、油性剂、乳化剂和防锈剂、抗磨剂以及抗泡剂组成的，除碳添加剂能够改善轧制液的退火性能，降低退火后残炭的添加剂。在轧制液使用前，技术人员要注意几个使用指标，能够更好的提高轧制液的润滑效果。第一个指标是皂化值，皂化值是反映轧制液中脂肪酸的含量，皂化值越高，润滑效果就越好。第二个是稳定性，根据稳定性的不同还可以将轧制液分为稳态乳化液、半稳态乳化液和非稳态乳化液三种状态，稳态乳化液的优点是具有良好的退火清洁性，不用清洗直接退火也没问题；半稳态乳化液的优点是润滑性能比较好，但是它的清洁效果一般，在退火之前需要经过脱脂清洗；非稳态乳化液的性能是最好的，但是要注意在使用过程中要不断的搅拌并且注意温度变化。轧制液的使用指标还包括氯离子、铁粉含量和PH值，在冷轧生产过程中，技术人员要定期对其进行检测，保证设备的正常使用，提升润滑效果。

1.2 冷轧轧制液的作用

冷轧轧制液的主要作用是降低钢材变形区的摩擦系数，保证冷轧过程中的稳定性，提高普碳钢的质量。其次是能够起到冷却的作用，带走冷轧过程中的热量，减少磨损。轧制液还能在钢材的表面上形成一层油膜，降低钢材生锈的概率。根据相关数据表明，普碳钢在冷轧操作中使用轧制液能够降低钢材的消耗，减少钢材表面的磨损，提高成材率，而且还能降低冷却水的消耗，对工业生产有一定的影响。

图1 冷轧操作过程中的普碳钢

2 普碳钢冷轧轧制液的研制要求

技术人员根据轧制液的组成成分，选择合适的添加物，尤其是添加剂的选择，合适的添加剂能够充分保证轧制液的性能。根据实验分析，轧制液的主要成分以及配比如下表：

表1 轧制液主要成分及配比表

2.1 基础油和油性剂

技术人员在选择基础油时主要需要考虑的是它的清洁性能，因此它的残炭值不能过高，根据实验表明石蜡中的残炭量比较低，是最合适的基础油选项。油性剂关系到轧制液的润滑作用，因此它的选择十分重要，实验表明合成酯是比较合适的选择，因为它的抗氧化性能与抗水解性能更好，是发展速度最快也是被应用最多的油性剂，它的润滑效果比其他的材料要好。

2.2 抗磨剂和防锈剂

随着技术水平的不断提高，冷轧操作的速度也在不断提升，导致钢材变形的概率越来越大，成品的厚度越来越薄，如果轧制液中没有添加抗磨剂，则会导致轧制的成品质量不合格，不符合生产要求。目前技术人员采用比较多的抗磨剂是有机硫化物和磷化物，经过实验与实际操作的证明，轧制液中添加有机硫化物和磷化物能够使其抗磨性能更好。冷轧操作过程中温度会产生变化，钢材表面会与空气中的氧气接触并发生化学反应，容易造成钢材出现化学腐蚀的现象，因此轧制液中必须加入防锈剂。防锈剂能够在轧制过程中使油水分离，油会依附在钢材表面，避免其出现生锈的问题，技术人员为了保证退火工作的顺利进行，一般都选用无灰的防锈剂。

2.3 表面活性剂和消泡剂

表面活性剂的作用很广泛，可以起到乳化、防锈、润滑等效果。传统的表面活性剂对油粒子的保护程度比较弱，对冷轧效果有一定影响，而且在冷轧过程中会产生大量的铁粉，如果铁粉处理不好的话，会影响钢材的退火效果。技术人员在研制新的表面活性剂时，在传统的表面活性剂中加入了醚类活性剂进行再次使用，发现新的活性剂在处理铁粉的方面与保护油粒子的效果都非常不错。新的表面活性剂种类很多，技术人员可以根据实际需求进行选择。轧制液在使用过程中会喷到钢材表面，产生大量的泡沫，因此在配制轧制液的过程中，必须加入一定的消泡剂，减少泡沫的产生。

3 普碳钢冷轧轧制液研制的主要工艺

3.1 轧制液的研制工艺

第一步是加料，现将油性剂溶于基础油当中，然后根据难溶到易溶的顺序进行添加，在添加的过程中要不断的搅拌，直至完全融合以后结束。在融合搅拌的过程中不可以温度过高，以免出现添加剂分解的情况。

第二步是保证乳化效果，乳化过程中要增加油和水的界面，因此搅拌过程和温度是需要特殊注意的。技术人员通常使用搅拌装置，以便于提高其稳定性。在乳化过程中适当的加入一些软水并不断搅拌，使其效果更加均匀，颗粒更加细致，保证轧制液的使用效果。

第三步是加入添加剂，例如防锈剂、抗磨剂、抗氧剂等。在加入过程中可以添加一定比例的碳酸钠和亚硝酸钠，提高其性能。添加剂加入完成后需要对轧制液的pH值进行调整，通常使用碳酸钠来提高pH值，用油酸来降低pH值。

第四步是稀释轧制液，稀释轧制液时一定要注意不能用硬水进行稀释，硬水中含有一些硫酸钙、硫酸镁等盐类，会与钠皂产生反应，对轧制液的性能有一定的影响。如果没有软水，可以在硬水中加入少量的碳酸钠进行软化，也能提高轧制液的清洗性。

3.2 轧制液研制工艺的注意事项

首先在研制工艺上要考虑添加的两种业态的密度和界面张力要小，连续相的粘度相对高一些，油和水的分界面需要具有一定的机械韧性。其次在配制过程中要选择硬度比较小的软水进行添加，技术人员要严格按照相关规范进行操作。在加入其他添加剂时要注意其对轧制液润滑性能的影响，保证轧制液的使用效果。

4 普碳钢冷轧轧制液研制主要工艺适配性分析

在配制轧制液的过程中有很多因素影响着轧制液的使用效果，因此技术人员在配制轧制液前，要了解主要影响因素，对其进行合理控制与优化，提高轧制液的使用性能，延长其使用寿命。

4.1 pH值

技术人员为了验证pH值对轧制液的影响，做了一个实验，从pH值4.0开始逐渐增加，一直到pH为8.0左右，发现pH为4.0时，平均粒径是最大的，随着pH值的增加，粒径逐渐减小。然后测试pH值对润滑性的影响，在温度恒定的情况下进行反复的摩擦实验，结果表明pH值在4.8到6.9期间润滑性是最稳定的。

实验结论证明pH值对轧制液的稳定性有一定的影响，轧制液的稳定性随着pH值的变化而变化，pH值越高其稳定性越高，但是润滑性会降低，影响冷轧效果，pH值越低，相对稳定性就越低，影响轧制液的使用效果。在配制轧制液时要保持pH值为弱酸性，最佳范围为5.0到6.5之间。

4.2 电导率

技术人员在实际工作中发现电导率对轧制液的使用性能有一定的影响，为了判断其具体的影响效果，采取了单片实验的方法，研究电导率对防锈效果的影响。实验中将电导率从100开始增加，增加间隔为100，最高600为止，实验表面随着电导率的增加，钢材片的生锈级别从A级发展到D级，防锈功能逐渐变差。

实验结论证明随着电导率逐渐上升，防锈功能会逐渐降低，电导率大于400以后，就会影响轧制液的正常使用，在实验过程中技术人员还发现如果pH值和电导率同时上升则说明有碱性物质进入轧制液中。在实际工作中，操作人员要定期对轧制液的电导率进行检测，如果发现电导率大于400后要及时更换轧制液，保证冷轧效果。

4.3 浓度

由于冷轧材料和工艺的不同，使用的浓度也不同，因此无法具体进行实验验证。因此技术人员对不同材料与工艺的操作记录进行整理与分析发现，轧制液的浓度如果过低会出现润滑效果不好的情况，导致钢材的表面清洁度差等问题。轧制液的浓度不断提升，水展着性也在不断在增强，对润滑性也有所改变。但是浓度不是越高越好，过高的浓度对润滑效果没有影响，反而会导致钢材表面残留过高，经济性能过差。技术人员根据实际工作经验发现在保证产品质量的前提下，采用最低的浓度即可，一般为百分之一到百分之五左右。

5 结语

冷轧技术在工业生产中是非常普遍的一个操作，为了保证其操作效果，技术人员对冷轧轧制液进行了研究分析，发现轧制液的使用对冷轧操作有一定的好处。轧制液的使用需要根据不同的冷轧工艺与材料进行配制，因此技术人员对其配制要求与工艺进行了分析，采用最佳的配比并严格按照配制工艺进行，保证其使用效果与使用寿命。企业要重视轧制液的配制与使用，提高冷轧操作的工作效率，为工业发展作出一定的贡献。