高功效、低油斑轧制油添加剂与润滑油的研制

姜宁，王日侠

(上海瑞轻润滑科技有限公司，上海 201802)

近年来，国内铝轧制业得到了高速发展，装备水平越来越高，材料牌号越来越丰富。同时，对铝板带材轧制精度、轧后铝材表面质量、生产效率和成品率的要求也不断提升。轧制油在铝材冷轧过程中起着润滑、冷却、清洗的作用，对铝板带箔的表面质量有关键性影响，运用良好的润滑技术，既可以节约成本又可大幅度提升铝轧企业效益。

轧制油是一个复杂组分构成物，包括基础油、添加剂还有轧机无法避免的润滑油泄露，这一系列的组分，往往是矛盾的，需要进行仔细剖析，有针对性的研发出合适的产品。我公司的产品研发主要从轧制油的润滑性能和低油斑特性入手。

油斑是目前最困扰的问题，油斑产生原因如图1。解决油斑污染重点从添加剂和润滑油入手。

图1 油斑产生原因分析图

油斑污染，一般常用退火盒法，即将一滴油涂在铝箔表面，放入退火盒中，把退火盒放入退火炉中，在300℃保温2小时后观察铝箔表面污染情况。但退火盒法的缺点是只能对油斑污染进行定性判断无法定量。

在长期为各大铝轧企业提供润滑产品及服务中，我们提出了“重质”这一指标。“重质”可以做到对油斑的定量判断，即用一定量的油品，在一定温度和保温时间条件下模拟退火过程，用精密天平计算前后的失重率，单位精确到ppm。这种方法简单实用，准确度高，实验仪器仅需要精密天平和保温退火炉即可。

保证低油斑特性，就为产品的研发提供了思路，再配合摩擦学检测手段，用先进的傅里叶红外(FT-IR)监控产品分子结构，产品的性能和稳定性也得到保证。

1 添加剂性能比较及研发

添加剂号称润滑油皇冠上的明珠，是提高轧制油性能的最经济、最有效的途径之一。铝板带箔轧制时，进入变形区的油膜极薄，厚度约为0.1～0.02μm。由于基础油本身是非极性的石油馏分产品，仅依靠油膜的附着能力远远无法满足轧制所需的润滑需求，所以在轧制油中必须添加一定量的极性添加剂，这样不仅减少了摩擦降低磨损，而且提高油膜强度。

轧制油添加剂主要有两大类，即脂肪醇、酯(部分还用到脂肪酸类，但因脂肪酸退火污染严重，现在用途越来越少，故在此不多述)，其特点见表1。根据市场需求，我们开发出了R2系(浓缩醇类)、R3系(浓缩酯类)和R4系(醇酯混合类)。

表1 不同类型添加剂特点

1.1 添加剂分子结构比较

除了R21、R31及R41，又选取了市场常见的2种复合类产品A、B，用FT-IR对产品进行分子级别的对比研究。研究结果表明五种添加剂在整个光谱段，以及醇、酯的指纹区特征重合或类似，说明公司产品R21、R31和R41与产品A/B具有类似的分子结构。

1.2 添加剂摩擦学性能分析比较

为了进一步考察不同添加剂的润滑效果，在轧制油的基础油(40℃运动粘度为2.36mm/s2)中分别加入5%的不同添加剂，在四球实验机测其油膜强度，实验结果见表2。

表2 各类添加剂物理化学性能指标一览

图2 添加剂摩擦学性能分析

从图2也可以看出，相同基础油加入不同添加剂配制的轧制油，在摩擦学性能上非常接近，而且R41的摩擦学优于R21和R31单剂，说明醇酯复配具有很好的增效效益。

1.3 油斑特性分析

油斑定量对比如图3。由图3可以看出，与A、B产品相比，R21、R31、R41具有优良的低油斑特性。

2 无渍润滑油的性能比较及研发

油斑污染中，根据图1润滑油占比例为39%位居第一，轧机润滑系统的泄露无法避免也是全世界的难题，为解决退火污染，无渍润滑油应运而生。

图3 五种添加剂油斑定量对比

无渍润滑油既要满足普通润滑油抗磨、极压性能、防锈、抗泡性能，又要具备优良的退火污染性能，在高温退火时，可以做到完全或基本退尽，达到最小的污染特性。我们在无渍润滑油方面做了大量实验研究，成功开发出既能满足润滑又能大幅降低油斑污染的无渍液压油AL系列和无渍齿轮油GL系列。

2.1 无渍润滑油摩擦学性能分析比较

AL无渍液压油采用合成基础油及特种添加剂，高温时基础油会迅速挥发，避免残留物产生；无渍液压油添加剂能确保抗磨液压润滑效果良好的抗泡沫特性，其优良的抗磨性能和无渍特性尤其适合铝轧机或铜轧机液压系统。符合Denison HF-0及DIN51524，P2(HLP)规格要求。

表3 无渍液压油AL典型数据

GL无渍齿轮油采用优选合成基础油及添加剂，无灰型齿轮油添加剂，使其具有良好的极压抗磨性能，可以保护高负荷轴承，具有高氧化稳定性，优异的无渍特性，尤其适合铝轧机工作辊/支撑辊轴承的油气或油雾润滑系统。

表4 无渍齿轮油GL典型数据

2.2 油斑特性分析

普通润滑油与无渍润滑油的油斑对比如图4。从图4可以看出使用无渍润滑油后，油斑污染明显优于普通润滑油，它们对油斑产生的影响从大到小为：齿轮油>液压油>无渍齿轮油>无渍液压油。但无渍润滑油也不是一劳永逸的，当泄露率超过一定比例时还是对油斑产生很大影响，因此平时防堵卡漏还是重中之重。

图4 润滑油与无渍润滑油油斑定量分析