雜油對乳化液狀態的影響

摘 要：控制乳化液的清潔度顯得尤為重要，它的清潔程度是系統穩定性和冷軋生產連續性的必要保證條件。然而軋機油霧、摩根、齒輪、主輔液壓系統泄漏所產生的雜油卻是一直以來污染乳化液清潔度的主要因素。現場乳化液中泄露的潤滑酯惡化了乳化液的各項使用性能，是導致軋后帶鋼表面清潔度較低的主要原因之一。

關鍵詞：冷軋；乳化液；雜油；實驗；清潔度

1 前言

八鋼冷軋乳化液系統是軋機眾多流體系統中的一個，也是唯一一個承擔工藝潤滑任務的系統。乳化液系統是一個開放的系統、且乳化液要重復利用、軋制時對所用的乳化液要求較高，因此控制乳化液的清潔度顯得尤為重要，它的清潔程度是系統穩定性和冷軋生產連續性的必要保證條件。然而軋機油霧、摩根、齒輪、主輔液壓系統泄漏所產生的雜油卻是一直以來污染乳化液清潔度的主要因素，所以控制乳化液中的雜油含量是保證乳化液清潔度的主要措施之一。

2 現狀檢測

為評估八鋼冷軋乳化液中泄露的雜油對乳化液狀態的影響，尋找解決方案，特進行以下模擬實驗。

模擬實驗步驟：（1）以八鋼目前使用的軋制油（牌號：RK AS2200XJ2）配制2.8%（現場實測有效油濃度）的乳化液。檢測乳液顆粒度；檢測乳液鋪展性；觀測乳液油水分離狀態。（2）向上述乳化液中加入30%的雜油（46號液壓油與320號齒輪油以2：1比例的混合物），重復以上檢測。（3）再向上述乳化液中加入油含量的5%（相當于現場每天平均泄露量為60kg）的鋰基潤滑酯，重復以上檢測。

注：以上實驗乳化液中混入的雜油及潤滑酯種類及比例均參照現場實際泄露情況。

模擬實驗結果：

混入雜油后對原軋制油的外觀方面沒有明顯改變，但繼續混入潤滑酯后，因為潤滑酯與原軋制油的相溶性不好，故混合物外觀混濁，說明原軋制油的狀態已被明顯改變。

結果分析：

（1）顆粒度：加入雜油及潤滑酯后，乳化液的顆粒度略有增加，說明受污染后乳化液的乳化能力削弱，原軋制油中固有的乳化劑含量被過多消耗，而乳化液的清潔性能也是依靠這些乳化劑的含量的，所以乳化液的清洗能力在雜油混入后也會有所下降。（2）鋪展性：混入雜油后乳化液的鋪展性能未發生明顯惡化，但混入潤滑酯后乳化液的鋪展能力明顯變差，說明潤滑酯的可乳化性遠遠差于雜油。（3）油水分離狀況：從乳化液相同時間的靜置后浮出的油層狀態可以看出，雜油的混入對油層的狀態有惡化作用，但在實驗過程中靜置更長時間后的油層狀態與原乳化液比較接近，說明雜油的惡化作用比較輕微，但混入潤滑酯后，分離出的油層狀態急驟惡化，即使較長時間的靜置也與原乳化液油層相差甚遠。說明潤滑酯與軋制油的相溶性很差，對軋制油的狀態與性質有很大的影響。

在軋制過程中，噴入軋輥與帶鋼的輥縫變形區內的乳化液，首先要進行類似“破乳”的過程，即乳化液的中油滴要從乳化液中分離出來，這個步驟取決于乳化液的顆粒度大小，表現為乳化液的分離速度，乳化液的顆粒度越大，分離速度就越快，在同樣的時間內分離出來的油量就多，潤滑性就越好，反之亦然，這也是一般認為穩定型乳化液的潤滑性要差于半穩態或非穩態乳化液的原因之一。

乳化液在軋制過程中完成軋制潤滑需求的第二個步驟，就是從乳化液中“破乳”出來的油要吸附在軋輥及帶鋼表面，這個步驟則取決于“破乳”出來的油的性質。我們不難想像，乳化液浮出的油層油狀越明顯，其吸附性能就越好，如果浮出的是混濁的絮狀物，其吸附性能肯定很差，從而導致潤滑性能變差。八鋼冷軋現場表面反射率較低的主要原因之一應該是乳化液中潤滑酯的混入，一方面混入的潤滑酯改變了軋制油的狀態，乳化液的潤滑能力下降，軋制過程中就會產生更多的鐵粉，另一方面高粘度的潤滑酯與乳化液的相溶性不好，一旦粘附在鋼板表面就很難清洗下來，導致板面殘留過高，同時因為潤滑酯的配方并不是清凈配方，所以退火后的板面殘留也會變高。

總之，相比雜油的混入，潤滑酯的混入更大程度上惡化了乳化液的應用性能，這應該是導致現場反射率較低的主要因素。

3 乳化液改進實驗

針對以上實驗結果，擬定乳化液改進方向為提高乳化液（軋制油）的乳化能力，使混入的雜油及潤滑酯能夠均勻地分散溶解于軋制油中，從而減輕或消除污染物對乳化液的影響。前面的模擬實驗結果表明，在實驗條件下，潤滑酯對乳化液的分離狀態影響最大，故選定乳化液分離狀態（除特殊說明外，均為靜置5分鐘后的分離狀態）為乳化液改進效果的判定依據。

實驗一：在上述實驗已加入潤滑酯的乳化液中，加入0.3%（油基）彌散劑，觀測分離狀態。

本實驗中加入的彌散劑特點為在保證乳化液分離速度（乳液潤滑的第一步）的前提下，能夠增加乳化液的乳化能力。在加入0.3%的彌散劑后，乳化液分離出來的油層明顯好轉，但仍呈絮狀。

實驗二：繼續向上述乳化液中加入0.2%（油基）彌散劑，觀測分離狀態。

進一步提高彌散劑的添加量（總添加量為0.5%）后結果油層狀態并未有明顯改善，說明該彌散劑的提高乳化性的能力（增溶作用）已基本飽和。

實驗三：向上述已加入0.5%的彌散劑的乳化液中，再加入0.5%（油基）的乳化劑，觀測分離狀態。

本步驟中加入的乳化劑乳化能力較強，加入過多或單獨加入會導致乳化液的分離速度變慢。

可見，加入乳化劑后，乳化液的分離速度變慢了，一方面相同時間內浮出的油層明顯變薄，另一方面下層水相顏色較深，說明還有一部分油沒來得及浮出，但因為之前已加入了大量的彌散劑，故乳化液的總體分離速度還是在適宜的范圍內。

同時更為重要的是，乳化液浮出的油層有極大好轉，下圖為微距拍攝的5分鐘分離出的油層，可以清楚地看到油層的狀態很好。

另外在實驗過程發現，加入乳化劑，從剛剛開始油層的析出時，油層的狀態就與此類似，為透明的油狀，而在加入乳化劑之前的實驗過程中，乳化液都是先浮出不透明的油層，然后才慢慢有所改善。這也說明了加入乳化劑后對乳化液的狀態改善明顯。

此外實驗室還進行了單獨添加乳化劑的實驗，雖然對乳化液分離出的油層狀態改善同樣明顯，但分離速度很慢，相當于改善了油層狀態（油的性質，乳液潤滑的第二步）的同時，卻又抑制了乳化液的分離速度（乳液潤滑的第一步），所以乳化劑應與彌散劑復配作用。

對乳化劑與彌散劑的添加先后次序也進行了實驗對比，結果證明添加次序對結果基本沒有影響，若現場添加時可同時添加。

4 結束語

八鋼冷軋現場乳化液中泄露的潤滑酯惡化了乳化液的各項使用性能，是導致軋后帶鋼表面清潔度較低的主要原因之一，通過增加乳化液的乳化能力，可以使潤滑酯均勻地分散于乳化液中，相當于將雜油及潤滑酯同化在軋制油中，成為軋制油配方的一部分，以此改善現場的乳化液狀態，提高產品表面清潔度。