轧制乳化液防锈性能的评价

腐蚀与防护

CORROSION&PROTECTION

Vol.30󰀁No.3March2009

轧制乳化液防锈性能的评价

彭兴东1,胡林1,房荣友2

(1.辽宁科技大学材料科学与工程学院,鞍山114051;2.鞍山天力精密带钢有限责任公司技术部,鞍山114014)摘󰀁要:分析了由轧制乳化液导致锈蚀产生的原因和轧制乳化液的防锈机理。结合特定生产条件,提出了一套评价轧制乳化液防锈性能的叠片滤纸法,采用该方法,对1#、2#轧制乳化液及其按不同体积配比后的乳化液的防锈性能进行了对比研究。结果表明:轧后乳化液残留、带卷的高温,退火后带钢表面残留物,在使用过程中乳化液中含有的铁皂、无机盐等是促进金属腐蚀的主要因素;实验室防锈试验1#轧制乳化液防锈性好,在工业生产中也表现出相同的防锈效果;把1#、2#轧制乳化液按不同体积配比后,对提高2#轧制乳化液的防锈性能有利,当体积比为3󰀂1时,防锈性能最好。

关键词:冷轧精密带钢;乳化液;防锈性能;腐蚀因素

中图分类号:TG174.42󰀁󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁󰀁文章编号:1005󰀁748X(2009)03󰀁0193󰀁03

EvaluationofRustProtectionPerformanceofRollingEmulsion

PENGXing󰀁dong1,HULin1,FANGRong󰀁you2

(1.UniversityofScienceandTechnology,Anshan114051,China;

2.TechnicalSectionofAnshanTianliPrecisionSteelStripCo.,Ltd.,Anshan114014,China)

Abstract:Thereasonsofproducingrustandanti󰀁rustabilitiesofrollingemulsionswereanalyzed.Combiningwith

givenproductionconditions,astackfilterpapermethodforevaluationofrustprotectionperformancewasoffered.Theanti󰀁rustpropertyoftwokindsofrollingemulsionandtheircompoundsatdifferentvolumeratioswasstudied.Resultsshowedthattheremainedemulsion,temperatureofcoiledstockafterrolling,residueonstripsteelafterannealing,ironsoapusedinrollingemulsionandinorganicsaltweremainfactorstoacceleratemetalcorrosion;1#rollingemulsionshowedgoodanti󰀁rustbehaviorinlabtestandcouldgetthesamepropertyinindustrialpracticalapplication.Whenthemixtureratiowas3󰀂1,rustprotectionperformanceofrollingemulsionwasthebest.

Keywords:cold󰀁rolledprecisestripsteel;emulsion;rustprotectionperformance;corrosionfactor

轧制乳化液。主要产品材质及规格:SPCC、SPCD、SPCE,(0.08~1.4)mm (10~450)mm。冷轧精

密带钢生产工艺流程一般包括原料选择、酸洗、轧制、退火、精整五个工序。现场轧后大部分带钢需进行中间退火处理,为二十辊轧机供料。而实际生产时,轧后带卷经常需等3~6h才能进入退火工序;一部分带钢中间退火后还需在四辊轧机经过第二轧程轧制;一部分带钢轧后不需退火直接硬态交货。因为冷轧精密带钢对乳化液的防锈性能要求较高,所以使用者希望能够准确评价轧制乳化液的防锈性能,指导现场生产和优化乳化液。

0󰀁引言

轧制乳化液包括水包油型和油包水型两类,前者通常含有90%以上的水,具有良好的冷却性能,而且可以循环使用,因此,现代冷轧机大多采用该种轧制乳化液。因为水包油型轧制乳化液中含有大量水,所以它的防锈性能不能忽视,特别是在使用过程中,它的防锈性能可能不断变差,经常使带钢生锈,影响产品质量,因此,对轧制乳化液防锈性能的的客观评价非常必要。

鞍山天力精密带钢有限责任公司500mm单机架四辊可逆式冷轧机是一台中型、自动化功能齐全的现代化设备。该轧机的工艺润滑也采用水包油型

收稿日期:2008󰀁02󰀁12;修订日期:2008󰀁03󰀁07

1󰀁轧制乳化液防锈机理

1.1󰀁锈蚀的产生

由轧制乳化液导致带钢锈蚀常有三种情况:!

∀193∀

彭兴东等:轧制乳化液防锈性能的评价

由于轧机出口吹扫装置吹扫效果不好,轧制乳化液极易残留在带钢表面,其中含有少量水分,并与空气接触,在轧后带钢温度升高的条件下,导致带钢锈蚀。#当轧制乳化液中含有大量硫系极压剂时,轧制过程中部分硫转化成活性硫渗入带钢表面,增加了铁表面的活性,使之更容易失去电子,产生锈蚀。硫系极压剂在细菌的作用下也会分解产生活性硫和酸,残留于轧制乳化液中,形成S2-、HS-、H2S,更加速锈蚀的生成。∃在使用过程中,轧制乳化液含有铁皂、变性油、无机盐以及酸等将导致带钢锈蚀。

1.2󰀁防锈机理

轧制乳化液中存在一定量的具有表面活性的防锈剂,防锈剂中含有与金属表面强吸附的极性基团,从而在带钢表面上形成牢固的薄膜,隔绝金属表面与水分及空气的接触,破坏电化学的反应条件,从而防止锈蚀的产生;防锈剂在油中溶解时常形成胶束,使引起生锈的水、酸、无机盐等物质被增溶在其中,从而间接防锈。

[2][1]

钢上表面上;&用胶头滴管取2ml轧制乳化液,均

匀滴在滤纸上,使滤纸饱含轧制乳化液,然后取另一经过同样处理的钢片盖在滤纸上面,并用夹子对称夹住;∋将夹好的钢片放在恒温干燥箱里,设定恒温80%,保温3h后取出,在空气中静置12h后,打开钢片,观察钢片生锈情况,判定轧制乳化液的防锈性能等级。

2.3󰀁防锈性能评价标准(0~4级)

0级:无锈蚀点;1级:小锈蚀点<4个,边部有轻微锈斑;2级:4个(小锈蚀点(6个,边部有明显锈斑;3级:小锈蚀点>6个,边部有一片锈斑;4级:全是锈斑。

防锈性能合格等级为1级,最好为0级。

3󰀁试验结果分析

3.1󰀁轧后带钢

2006年11月,在现场500mm可逆轧机上,对两种轧制乳化液(1#、2#)的防锈性能进行了对比试验,乳化油的主要指标见表1,实验室的评价结果见表2,现场的评价结果见表3。

表1󰀁乳化油的主要指标

乳化油皂化值,mgKOH/g1#2#󰀁

5.5110

酸值,mgKOH/g运动黏度(40%),mm2/s

4.115.58

48.9932.06

2󰀁轧制乳化液评价方法(叠片滤纸法)

目前国际上通用的乳化液防锈性能的评价方法有4个[3]:英国IP287󰀁78铸铁屑滤纸法、德国DIN51360金属屑末滤纸法、FORD汽车公司方法、中国ZBA29001-90铸铁粉末法。这些评价方法是将铸铁屑均匀地铺在滤纸表面,取一定量的乳化液将铁屑浸润,经规定时间后,观察铁屑在滤纸上留下的锈蚀痕迹来评价其防锈性能。这些方法没有考虑生产时轧后带卷保持高温、中间退火前常需停留3~6h的具体条件,因此,很难作出客观的评价。针对现场的特定条件,提出了采用叠片滤纸法来评价

乳化液的防锈性能。2.1󰀁仪器及材料

恒温干燥箱(室温~300%)、胶头滴管(2ml)、烧杯(100ml)、专用滤纸(70mm 120mm)、脱脂棉、镊子、夹子、取现场轧后和中间退火后SPCC钢片(0.2mm 70mm 250mm)、轧制乳化液(100mL)、无水乙醇。2.2󰀁步骤

!取轧制乳化液:现场取样并测得油的体积分数;新轧制乳化液按油的体积分数为3%配制;#取一块钢片,用镊子和脱脂棉蘸取无水乙醇擦净钢片上表面;∃取现场专用滤纸,剪取2层并覆盖在带

∀194∀表2󰀁实验室中轧制乳化液防锈性能评价结果

轧制乳化液

1#2

#

温度室温(15%)室温(15%)

80%80%

锈蚀情况

无无1个锈点4个锈点

等级0012

1#2#

󰀁

表3󰀁工厂使用中轧制乳化液防锈性能评价结果

轧制乳化液

11

#

温度室温(15%)室温(15%)

80%80%

锈蚀情况1个锈点4个锈点2个锈点12个锈点

等级1214

2#

#

2#

󰀁

由表2可知:新配制的1#、2#轧制乳化液在室

温防锈性能均为0级;而在80%,1#轧制乳化液的防锈性能下降为1级;2#轧制乳化液的防锈性能下降为2级。可见,1#、2#轧制乳化液的防锈性能在室温都较好;在80%都降低,但1#好于2#。

这是由于轧制乳化液中的水分在室温下与铁氧

彭兴东等:轧制乳化液防锈性能的评价

化的速度很慢,随着温度的升高,加快氧的扩散,水分与铁的氧化速度迅速增大。由此可见,在相同的条件下,轧制乳化液的残留和轧后带卷的温度是促进带钢生锈的主要因素。

使用中的1#、2#轧制乳化液都含铁粉、铁皂、细菌、变性油、氯离子等,由表3可知,在室温,1#轧制乳化液的防锈等级降为1级,2#轧制乳化液的防锈等级降为2级;而在80%,1轧制乳化液仍降为1级,2#轧制乳化液降为4级。可见,使用中的轧制乳化液防锈性能都不同程度的下降,但1#好于2#。

这是由于随着使用时间的延长,轧制乳化液中铁粉含量逐渐增加,铁粉与细菌繁殖产生酸性物质,轧制乳化液中氧化变质产生铁皂,而铁皂、铁粉和其它杂物聚集在一起,粘度很大,在轧制过程中极易粘在带钢表面,成为锈蚀源;此外,带钢与酸洗后的残酸和细菌作用生成的酸反应,生成FeCl2或羧酸盐也成为锈蚀源,加速了带钢生锈。另外带钢在高温下容易与氧作用生成Fe3O4和Fe2O3,与水作用生成Fe(OH)3或Fe2O3∀H2O,这些物质以铁粉状态存在于轧制乳化液中和带钢表面上,是油性能变坏的催化剂。由此可见,在条件相同时,轧制乳化液中铁粉、铁皂、细菌、变性油、氯离子、酸等对防锈性能都有不利的影响。现场生产实践也证实,使用轧制乳化液2时第10天,轧后带钢边部已经产生锈斑;而使用轧制乳化液1时,在使用周期内没有产生锈蚀。

3.2󰀁中间退火后带钢

在现场,一部分带钢中间退火后需要经过四辊轧机第二轧程轧制,所以,对退火后第二轧程时轧制乳化液的防锈性能有必要评价。

由表4可知,新配制的1、2轧制乳化液,在室温时,1#降为1级,2#降为3级;使用中的1#、2#轧制乳化液,在80%时,1为1级,2降为4级。可见中间退火后再轧制时,新配制、使用中的轧制乳化液防锈性能都下降。现场生产时也发现,退火后的带钢再轧时,带钢表面更易产生锈蚀。

表4󰀁实验室防锈性能评价

轧制乳化液

1#2

#

[4]

分析原因为:退火后带钢表面油膜被烧掉,表面

纯净化、活性化增加,与空气直接接触;带钢表面残留的盐分容易形成锈蚀源;如果第二轧程时带钢表面有乳化液残留,那么带钢更容易产生锈蚀,因此应加强轧机出口压缩空气吹扫,吹扫压力保持在0.6MPa以上。

2#轧制乳化液的防锈性能下降较严重,是因为其中油性剂主要是合成酯,极性大,吸附性好,轧后带钢表面残留大量残铁等杂质,不容易被轧机出口压缩空气吹扫掉,因而退火后,残留物也多,再轧时,吸附的轧制乳化液也多,所以更容易生锈;而1轧制乳化液中是矿物油,极性小,吸附性小,轧后带钢表面残留物少,容易被轧机出口压缩空气吹扫掉,因而退火后残留物也少,不容易生锈。

3.3󰀁按不同体积配比后的轧制乳化液

因为1#轧制乳化液的防锈性能较好,而且成本低,适合当前现场使用;而2#轧制乳化液润滑性较好,对轧制更薄产品有利,所以,实验室对1、2轧制乳化液进行不同配比试验,探索不同配比对防锈性能的影响。评价结果如表5所示。

表5󰀁实验室新配制乳化液防锈性能评价

1#󰀂2#(体积比)

1󰀂11󰀂13󰀂14󰀂11󰀂12󰀂13󰀂14󰀂1

󰀁

温度室温(15%)室温(15%)室温(15%)室温(15%)

80%80%80%80%

锈蚀情况

无无无无2个锈点2个锈点无3个锈点

等级00001101

#

#

[5]

#

#

#

#

##

由表5可知:把1#、2#轧制乳化液按一定比例

##

配制后,新配制的轧制乳化液在室温,防锈性能都为0级;而在80%,按体积比:3󰀂1配比时的防锈性能仍为0级,此时不同组分之间达到了较好的配伍关系。

4󰀁结论

等级1314

新配制/使用中

新配制新配制使用中使用中

温度室温(15%)室温(15%)

80%80%

锈蚀情况2个锈点6个锈点3个锈点16个锈点

(1)结合现场轧后带卷温度和退火工序前的停留时间,提出了一套评价轧制乳化液防锈性能的叠片滤纸法。采用该方法,对1#、2#轧制乳化液防锈性能进行对比,1#显著好于2#;现场采用1#轧制乳化液,使用过程中,其防锈性能保持稳定。

(下转第206页)

∀195∀

1#2#

佟丽萍等:喷气燃料银片腐蚀原因及快速检测技术比较

表5󰀁微波促进银片腐蚀快速试验方法与标准

试验方法的结果对比

编号01234󰀁

标准试验方法(50%,4h)

现象表面光洁如初银白色褪去深褐色斑点表面呈均匀灰黑色均匀地深度变黑

级别01234

微波快速检测方法(10min)

现象

局部稍有失去光泽浅褐色斑点及细纹

褐色、蓝色表面呈均匀黑色均匀地深度变黑

级别01234

析,探索了利用微波辐射加快反应速度,提出微波促

进银片腐蚀快速试验方法。试验确定了添加的微波吸收剂。微波快速试验方法与标准试验方法的结果一致性较好。微波法将测试时间减少到10min,且操作简单,容易掌握。并且微波试验方法本身有着较好的重复性和再现性。

参考文献:

[1]󰀁孙健.石油化工产品中硫及其化合物的测定法选择

[J].分析与测试,2002,5:27-30.

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工业出版社,2002:96-97.

[3]󰀁张春庭.微波化学反应系统的研究[D].沈阳:东北大

学,2002:45-52.

[4]󰀁陈兴国,王克太.微波流动注射分析[M].北京:化学

工业出版社,2003:48-60.

缩短了腐蚀试验时间,而且减少了试油用量。

3󰀁结束语

通过对燃料的试验分析和腐蚀产物组成分析表明,造成喷气燃料银片腐蚀的原因主要是存在于喷气燃料中的微量元素硫和多硫化合物。

对喷气燃料银片腐蚀试验的几种方法进行了分

(上接第185页)

的要求。2.4󰀁确定配方

综合各种性能指标,确定聚氯乙烯树脂溶剂型可剥性塑料各组分的配比为:聚氯乙烯树脂25g;DBP10ml;非溶剂型的植物油5ml;环己酮45ml;四氢呋喃36ml;增韧剂纳米级碳酸钙2.5g;增韧剂c3g;缓蚀剂C20.5g;二月桂酸二丁基锡0.2ml。

模具等精密金属器件的长期封存,也适用于工厂零件工序间的表面防护。该产品在金属的防腐蚀领域中具有一定应用价值。

参考文献:

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高分子材料,1999(5):27-29.

[5]󰀁高群,王国建,郭岚.热塑性树脂在机床刀具表面防

锈上的应用[J].材料保护,2002,35(2):52-53.[6]󰀁王文广.塑料配方设计[M].北京:化学工业出版社,

2004:50.

3󰀁结束语

所研制的聚氯乙烯树脂溶剂型可剥性塑料,采用价格低廉的PVC为成膜物质,同时加入了纳米级碳酸钙助剂,大大降低了产品的成本,当前约为16元/kg;其制作工艺简单,涂膜容易操作,可以采用浸涂、刷涂、喷涂等方法达到所要求的膜层厚度;膜层具有耐酸、碱、盐性能和优良的柔韧性、抗冲击强度等物理性能;膜层光亮、流平性好、启封方便,适合

(上接第195页)

[M].北京:化学工业出版社,2005.

[2]󰀁孙建林.轧制工艺润滑原理技术与应用[M].北京:冶

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护,2007,28(9):465-466.

[5]󰀁戴钧樑,戴立新.废润滑油再生[M].北京:中国石化

出版社,2007.

(2)轧后乳化液的残留、带卷的高温、退火后带钢表面残留物、乳化液中的铁皂、无机盐等是导致带钢产生锈蚀的主要因素。

(3)1#和2#轧制乳化液按3󰀂1的体积配比时,防锈性能最好。

参考文献:

[1]󰀁赵振铎,张召铎,王家安.金属塑性成形中的润滑材料∀206∀