普碳鋼冷軋軋制液的研制與工藝適配性研究

張衛衛

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東 日照 276800）

冷軋對于鋼材形狀的改變是連續冷變形，能夠使鋼材的強度與硬度上升，適合簡單變形的零件加工。鋼材經過冷軋技術操作后，力學性能得到了提升，改善了鋼鐵由于澆注問題而形成的氣泡，有利于工業生產的使用。在普碳鋼冷軋操作中，加入軋制液能夠潤滑鋼材的邊際，保證其體系穩定。在使用軋制液時要注意溫度、濃度以及皂化值對其性能的影響，溫度過低會造成軋制液產生細菌，影響其潤滑作用的發揮；軋制液的濃度在冷軋操作時一個非常重要的指標，過多或過少都會產生軋機共振的現象，容易造成鋼材劃傷。由于每臺軋機的軋制液都需要進行特殊配制，因此在研制普碳鋼冷軋軋制液時，技術人員要嚴格按照相關要求操作，保證其使用性能，為冷軋技術提供支持。

1 冷軋軋制液的使用指標與作用

1.1 冷軋軋制液的使用指標

冷軋軋制液是由基礎潤滑油、油性劑、乳化劑和防銹劑、抗磨劑以及抗泡劑組成的，除碳添加劑能夠改善軋制液的退火性能，降低退火后殘炭的添加劑。在軋制液使用前，技術人員要注意幾個使用指標，能夠更好的提高軋制液的潤滑效果。第一個指標是皂化值，皂化值是反映軋制液中脂肪酸的含量，皂化值越高，潤滑效果就越好。第二個是穩定性，根據穩定性的不同還可以將軋制液分為穩態乳化液、半穩態乳化液和非穩態乳化液三種狀態，穩態乳化液的優點是具有良好的退火清潔性，不用清洗直接退火也沒問題；半穩態乳化液的優點是潤滑性能比較好，但是它的清潔效果一般，在退火之前需要經過脫脂清洗；非穩態乳化液的性能是最好的，但是要注意在使用過程中要不斷的攪拌并且注意溫度變化。軋制液的使用指標還包括氯離子、鐵粉含量和PH值，在冷軋生產過程中，技術人員要定期對其進行檢測，保證設備的正常使用，提升潤滑效果。

1.2 冷軋軋制液的作用

冷軋軋制液的主要作用是降低鋼材變形區的摩擦系數，保證冷軋過程中的穩定性，提高普碳鋼的質量。其次是能夠起到冷卻的作用，帶走冷軋過程中的熱量，減少磨損。軋制液還能在鋼材的表面上形成一層油膜，降低鋼材生銹的概率。根據相關數據表明，普碳鋼在冷軋操作中使用軋制液能夠降低鋼材的消耗，減少鋼材表面的磨損，提高成材率，而且還能降低冷卻水的消耗，對工業生產有一定的影響。

圖1 冷軋操作過程中的普碳鋼

2 普碳鋼冷軋軋制液的研制要求

技術人員根據軋制液的組成成分，選擇合適的添加物，尤其是添加劑的選擇，合適的添加劑能夠充分保證軋制液的性能。根據實驗分析，軋制液的主要成分以及配比如下表：

表1 軋制液主要成分及配比表

2.1 基礎油和油性劑

技術人員在選擇基礎油時主要需要考慮的是它的清潔性能，因此它的殘炭值不能過高，根據實驗表明石蠟中的殘炭量比較低，是最合適的基礎油選項。油性劑關系到軋制液的潤滑作用，因此它的選擇十分重要，實驗表明合成酯是比較合適的選擇，因為它的抗氧化性能與抗水解性能更好，是發展速度最快也是被應用最多的油性劑，它的潤滑效果比其他的材料要好。

2.2 抗磨劑和防銹劑

隨著技術水平的不斷提高，冷軋操作的速度也在不斷提升，導致鋼材變形的概率越來越大，成品的厚度越來越薄，如果軋制液中沒有添加抗磨劑，則會導致軋制的成品質量不合格，不符合生產要求。目前技術人員采用比較多的抗磨劑是有機硫化物和磷化物，經過實驗與實際操作的證明，軋制液中添加有機硫化物和磷化物能夠使其抗磨性能更好。冷軋操作過程中溫度會產生變化，鋼材表面會與空氣中的氧氣接觸并發生化學反應，容易造成鋼材出現化學腐蝕的現象，因此軋制液中必須加入防銹劑。防銹劑能夠在軋制過程中使油水分離，油會依附在鋼材表面，避免其出現生銹的問題，技術人員為了保證退火工作的順利進行，一般都選用無灰的防銹劑。

2.3 表面活性劑和消泡劑

表面活性劑的作用很廣泛，可以起到乳化、防銹、潤滑等效果。傳統的表面活性劑對油粒子的保護程度比較弱，對冷軋效果有一定影響，而且在冷軋過程中會產生大量的鐵粉，如果鐵粉處理不好的話，會影響鋼材的退火效果。技術人員在研制新的表面活性劑時，在傳統的表面活性劑中加入了醚類活性劑進行再次使用，發現新的活性劑在處理鐵粉的方面與保護油粒子的效果都非常不錯。新的表面活性劑種類很多，技術人員可以根據實際需求進行選擇。軋制液在使用過程中會噴到鋼材表面，產生大量的泡沫，因此在配制軋制液的過程中，必須加入一定的消泡劑，減少泡沫的產生。

3 普碳鋼冷軋軋制液研制的主要工藝

3.1 軋制液的研制工藝

第一步是加料，現將油性劑溶于基礎油當中，然后根據難溶到易溶的順序進行添加，在添加的過程中要不斷的攪拌，直至完全融合以后結束。在融合攪拌的過程中不可以溫度過高，以免出現添加劑分解的情況。

第二步是保證乳化效果，乳化過程中要增加油和水的界面，因此攪拌過程和溫度是需要特殊注意的。技術人員通常使用攪拌裝置，以便于提高其穩定性。在乳化過程中適當的加入一些軟水并不斷攪拌，使其效果更加均勻，顆粒更加細致，保證軋制液的使用效果。

第三步是加入添加劑，例如防銹劑、抗磨劑、抗氧劑等。在加入過程中可以添加一定比例的碳酸鈉和亞硝酸鈉，提高其性能。添加劑加入完成后需要對軋制液的pH值進行調整，通常使用碳酸鈉來提高pH值，用油酸來降低pH值。

第四步是稀釋軋制液，稀釋軋制液時一定要注意不能用硬水進行稀釋，硬水中含有一些硫酸鈣、硫酸鎂等鹽類，會與鈉皂產生反應，對軋制液的性能有一定的影響。如果沒有軟水，可以在硬水中加入少量的碳酸鈉進行軟化，也能提高軋制液的清洗性。

3.2 軋制液研制工藝的注意事項

首先在研制工藝上要考慮添加的兩種業態的密度和界面張力要小，連續相的粘度相對高一些，油和水的分界面需要具有一定的機械韌性。其次在配制過程中要選擇硬度比較小的軟水進行添加，技術人員要嚴格按照相關規范進行操作。在加入其他添加劑時要注意其對軋制液潤滑性能的影響，保證軋制液的使用效果。

4 普碳鋼冷軋軋制液研制主要工藝適配性分析

在配制軋制液的過程中有很多因素影響著軋制液的使用效果，因此技術人員在配制軋制液前，要了解主要影響因素，對其進行合理控制與優化，提高軋制液的使用性能，延長其使用壽命。

4.1 pH值

技術人員為了驗證pH值對軋制液的影響，做了一個實驗，從pH值4.0開始逐漸增加，一直到pH為8.0左右，發現pH為4.0時，平均粒徑是最大的，隨著pH值的增加，粒徑逐漸減小。然后測試pH值對潤滑性的影響，在溫度恒定的情況下進行反復的摩擦實驗，結果表明pH值在4.8到6.9期間潤滑性是最穩定的。

實驗結論證明pH值對軋制液的穩定性有一定的影響，軋制液的穩定性隨著pH值的變化而變化，pH值越高其穩定性越高，但是潤滑性會降低，影響冷軋效果，pH值越低，相對穩定性就越低，影響軋制液的使用效果。在配制軋制液時要保持pH值為弱酸性，最佳范圍為5.0到6.5之間。

4.2 電導率

技術人員在實際工作中發現電導率對軋制液的使用性能有一定的影響，為了判斷其具體的影響效果，采取了單片實驗的方法，研究電導率對防銹效果的影響。實驗中將電導率從100開始增加，增加間隔為100，最高600為止，實驗表面隨著電導率的增加，鋼材片的生銹級別從A級發展到D級，防銹功能逐漸變差。

實驗結論證明隨著電導率逐漸上升，防銹功能會逐漸降低，電導率大于400以后，就會影響軋制液的正常使用，在實驗過程中技術人員還發現如果pH值和電導率同時上升則說明有堿性物質進入軋制液中。在實際工作中，操作人員要定期對軋制液的電導率進行檢測，如果發現電導率大于400后要及時更換軋制液，保證冷軋效果。

4.3 濃度

由于冷軋材料和工藝的不同，使用的濃度也不同，因此無法具體進行實驗驗證。因此技術人員對不同材料與工藝的操作記錄進行整理與分析發現，軋制液的濃度如果過低會出現潤滑效果不好的情況，導致鋼材的表面清潔度差等問題。軋制液的濃度不斷提升，水展著性也在不斷在增強，對潤滑性也有所改變。但是濃度不是越高越好，過高的濃度對潤滑效果沒有影響，反而會導致鋼材表面殘留過高，經濟性能過差。技術人員根據實際工作經驗發現在保證產品質量的前提下，采用最低的濃度即可，一般為百分之一到百分之五左右。

5 結語

冷軋技術在工業生產中是非常普遍的一個操作，為了保證其操作效果，技術人員對冷軋軋制液進行了研究分析，發現軋制液的使用對冷軋操作有一定的好處。軋制液的使用需要根據不同的冷軋工藝與材料進行配制，因此技術人員對其配制要求與工藝進行了分析，采用最佳的配比并嚴格按照配制工藝進行，保證其使用效果與使用壽命。企業要重視軋制液的配制與使用，提高冷軋操作的工作效率，為工業發展作出一定的貢獻。