鋁及鋁合金軋制工藝潤滑劑分析

曹遠輝

（廣西南南鋁加工有限公司，廣西 南寧 530031）

鋁軋制工藝過程中的潤滑劑是一種高科技潤滑油，它的餾分窄性能較為穩固，還具有油膜強度及運動黏度高的特點，抗腐蝕性、抗氧化性能好，減縮性能較為優越，含硫、含芳烴量較低[1]。實踐表明，純度較高的精制礦物油減縮性能差，不能滿足現代軋制技術的需求，因此提升工藝潤滑劑的減縮性能勢在必得，在這個過程中需要添加5%～10%的油性添加劑，以達到減少加工道次、降低軋制壓力、增大道次壓下量、提高軋制速度、降低能源耗費的目標。

1 鋁軋制工藝潤滑劑現狀

在國內不同地域生產設備分布的差異性非常大，鑒于各個地區情形的不同，生產設備的差異性現象普遍存在。比如國內不同地區鋁合金軋制工藝中存在的不可逆低速軋機，在大型城市也有進口的高速可逆軋機，前者性能較為低下，用油歷程非常困難，多數都是用汽油或者煤油作為原料，用植物油和工業油酸等原料作為油性添加劑，這種油分布在經濟較為滯后的地域，影響扎制品的表面質量，揮發現象非常嚴重，耗費油量大，且容易導致燃燒現象。本文提出的工藝潤滑劑屬于專門供給高速可逆軋機設備上所用的技術[2]。

國外的軋制工藝分為兩大類，第一類屬于全配方復合油，是通過基礎油加一定量的濃縮復合劑制作成功的。第二類油屬于中性油，是基礎油與濃縮復合劑組合而成的潤滑油。

2 鋁及鋁合金冷軋工藝潤滑劑添加劑的種類、性能、作用機理和用量

2.1 油性添加劑

2.1.1 作用機理

添加潤滑添加劑是為了減少加工道次、降低軋制壓力、增大道次壓下量、提高軋制速度、降低能源耗費，潤滑添加劑的主要作用為提升潤滑能力，減少軋輥在軋制帶材時的摩擦力。潤滑有四個類型，依次是動力潤滑、彈性動力潤滑、極壓潤滑和邊界潤滑。冷軋機在軋制帶材時主要的潤滑是邊界潤滑，部分為動力潤滑。

油性添加劑上存在極性基團和非極性基團，非極性基團是親油的烴基基團，油性添加劑的極性端可以定向吸附在金屬表面，而非極性端又可以與礦物油分子很好地融合，從而促使這些分子定向排列，在摩擦面上形成分子定向吸附的邊界潤滑油膜，減少金屬相互接觸，從而減少摩擦與磨損。油性添加劑是一個非常典型的邊界潤滑型添加劑，它形成的油膜具有突出的降低摩擦系數的作用，對低速滑動下的粘滑也非常有效，是以節能為目的的減摩劑。

2.1.2 生產中常用的添加劑性能、用量及質量指標

（1）高碳醇：鑒于飽和長鏈脂肪醇本身與生俱來的極性以及表面活性的特性，在使用過程中同基礎油具有很好的相容性，它還具有冷卻性能較好的特點。高碳醇屬于礦物油，潤滑性能在一定條件下可以超過脂肪酸及酯類。C12～C14醇具有顯著特效，應用在冷軋中可以生產出光潔度高且表面無黑點的鋁板，與此同時極大的提升了負荷的承載能力。經常見到的高碳醇有椰油醇、油醇及合成醇，其中椰油醇所呈現出來的效果最佳。

（2）酯：酯屬于工業領域經常見到的一種油性劑，極性強于醇，減摩效果非常顯著。過去幾十年以來傳統市場中經常用到的是植物油，但是植物油在工業中的退火性能不高，抗污染性能很低，會影響產品的表層質量。現在工業加工生產過程中經常用到的是經過了精細加工的硬脂酸丁酯和椰油酸甲酯，在投入使用的過程中用量調控在3%左右。

（3）有機酸：有機酸在工業生產的歷程中經常要用到精制的油酸。有機酸的油性良好、功能強大，節約環保，因此屬于一種品質優良，有突出效果的油性劑，唯一不足的是有機酸的酸值高，退火抗污染性能相對較低。通常有機酸在工藝生產過程中的用量要保持在0.3%～0.5%。

表1 脂、醇、脂肪酸三類添加劑特性對比

2.2 其他添加劑

第一，抗氧劑，常用的是T501。第二，抗靜電劑，為了避免安全隱患，在投入使用的過程中杜絕軋制中斷帶等部位所引發的靜電火災，在一定程度上要加入抗靜電劑，經常用到的是脂肪酸鉻、鈣鹽混合物即T1501，加入量達到了5ppm。第三，抗泡劑，這種添加劑可以分為有硅和無硅兩種類型。

3 鋁及鋁合金軋制工藝潤滑劑的配方結構及工業試用效果

（1）工藝潤滑劑的配方結構。通過借鑒國外復合添加劑和成品油的應用歷程，再結合我國的工業試用狀況，國內鋁及鋁合金工藝潤滑劑的配方結構可以分兩項內容：

第一類是脂肪醇為主體的序列，第二類是以深度精制脂肪酯為主要結構的序列構成元素，引入了外加法的配方結構。

通過實踐表明，國內自主研發的基礎油和復合添加劑配制的鋁及鋁合金軋制工藝潤滑劑的減縮效益、理化性能、退火抗污染性能等指標已經逐漸跟上了國外同類產品的技術高度，有效補充了市場的空白，滿足了國內行業發展的需求。

（2）工業試用效果。為了進一步明晰鋁及鋁合金軋制工藝潤滑劑的工業應用效果，先后在哈爾濱101、洛銅鋁鎂加工分廠，中南鋁加工廠、西北鋁加工廠歷經了一年的工業實踐歷程，軋鋁達到上千噸。應用結果顯示，工業潤滑劑的工藝指標達到了國外先進軋制水準，彌補了國內鋁及鋁合金軋制工業潤滑劑科研方面的空缺，在減縮性能、退火污染性方面均存在優勢，基本迎合了鋁及鋁合金工業潤滑劑的基本要求。具備耗油量低、揮發量少、使用安全等特質，因此適合鋁及鋁合金工業加工生產。

4 結語

綜上所述，軋制是鋁及鋁合金板材塑性變形的主要處理方法之一，通過塑性變形技術可以實現細化板材內部晶粒和協調內部組織的功能，提高板材的綜合性能。由于鋁及鋁合金在常溫下變形能力差，在軋制的過程中，軋輥和板材金屬間的摩擦不僅降低了板材的表面質量，也損傷了軋輥。因此軋制工藝潤滑技術的應用，在鋁及鋁合金材軋制中起到了積極潤滑的作用。本文對于鋁軋制工藝潤滑劑現狀、鋁及鋁合金冷軋工藝潤滑劑添加劑的種類、性能、作用機理和用量、鋁及鋁合金軋制工藝潤滑劑的配方結構和工業試用效果等要素展開分析，為該領域的可持續發展提供理論憑證。