不锈钢用水溶性冷轧油组合物
阅读：1032发布：2020-06-04
专利汇可以提供不锈钢用水溶性冷轧油组合物专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及不锈 钢 用 水 溶性 冷轧 油组合物。本发明提供一种冷轧油组合物，在 不锈钢 钢板的冷轧工序中，在冷轧后的 退火 、 酸洗 后在钢板表面不产生花纹， 色调 变得均匀。一种不锈钢用 水溶性 冷轧油组合物，其特征在于，含有选自矿物油及合成酯中的至少一种基油、以及通式(1)所示的烷基膦酸衍 生物 ，并且不含具有羧基且由 烃 形成的 脂肪酸 。(式中，R1表示 碳 原子 数8～45的烷基。R2和R3相同或不同，表示氢原子或碳原子数1～18的烷基。)。，下面是不锈钢用水溶性冷轧油组合物专利的具体信息内容。
不锈钢用水溶性冷轧油组合物
技术领域
背景技术
[0003] 作为此时使用的轧制油，已知以直馏(straight)中使用的精制矿物油为主体的水不溶性冷轧油、使用时乳化后使用的水溶性冷轧油。这些轧制油所需特性是，轧制后的不锈钢钢板的表面光泽优异，没有花纹、瑕疵，且能够在高速、高压下轧制，生产率高。
[0004] 然而，在使用水不溶性冷轧油时，虽然在表面光泽方面优异，但是冷却性不足，因此在高速高压下轧制时，润滑性降低、产生所谓热刮痕的表面瑕疵。而且，由于具有易燃性的矿物油是主体，因此存在火灾的危险性。
[0005] 水溶性冷轧油一般是用水稀释在精制矿物油中配合有天然油脂、乳化剂、脂肪酸等而得的物质使得其浓度达3～15％左右，并进行搅拌，形成乳液后使用。然而，使用这种水溶性冷轧油进行轧制时，存在容易产生表面光泽不足、色调不良之类的缺点。为此，为了改良这样的缺点，提出了表面色调均匀性优异的不锈钢钢板用轧制油(参照专利文献1)。在该专利文献1中，提出了一种退火酸洗处理后的表面色调均匀性优异的不锈钢钢板的轧制方法，其特征在于，具有羧基且由烃形成的脂肪酸的浓度相对于乳化轧制油为0.4vol％以下。
[0006] 但是，专利文献1的方法虽然公开了脂肪酸的浓度尽可能少为好，优选为0vol％，却没有具体公开0vol％的情况。
[0007] 另一方面，在专利文献2中，记载了一种配合有特定的烷基膦酸衍生物的冷轧油。然而，该冷轧油不用于不锈钢钢板，而且作为油性提高剂配合了脂肪酸，可能会产生钢板表面的光泽不足、色调不良、产生花纹。
[0008] 轧制的不锈钢钢板表面极具活性，在钢板表面附着有残留水的部分和没有水的部分氧化皮膜(非动态皮膜)的生成不同，钢板表面色调变得不均。尤其是，通常在不锈钢钢板冷轧中使用的森吉米尔轧机等多辊式的轧制机，在线圈卷绕侧也喷洒有轧制油，用卷轴布等进行防油，但是难以完全防止轧制油进入到卷绕的线圈内，在乳化轧制油(水)与钢板表面接触的状态下，一直放置到后面工序的退火、酸洗工序，在钢板表面产生色调不均匀。
[0009] 一般地，在冷轧中配合脂肪酸是考虑到通过脂肪酸与有机胺的作用来防止钢板因水而腐蚀，不使用脂肪酸，则会因水而使得氧化皮膜(非动态皮膜)的生成变得不均匀。
[0010] 另一方面，如专利文献1所示，认为在使用了乳化轧制油的冷轧中，由于脂肪酸附着在钢板表面因此非动态皮膜受到侵蚀，耐氧化性降低，在退火时氧化皮会局部增厚，基底表面的凹凸增大，因此产生酸洗后色调变得显著不均匀的情况。
[0011] 因此，认为尽可能减少脂肪酸量的情况，色调变得均匀、花纹也难以产生，但是使脂肪酸量为0时，会因水而使氧化皮膜(非动态皮膜)的生成变得不均匀。
[0012] 用于防止因水而导致的氧化皮膜(非动态皮膜)的不均匀的生成、与金属反应性强的添加剂，与在轧制中产生的金属粉反应，容易产生污垢(熔渣)，存在因污垢而导致的表面不均匀产生的危险性。为此，对于添加剂而言，期望在轧制时不易产生污垢、可以防止因水而导致的氧化皮膜(非动态皮膜)不均匀的生成、及不侵蚀非动态皮膜。
[0013] 钢板表面的花纹，被认为是由于不锈钢钢板表面的氧化皮膜(非动态皮膜)的生成状态的差异(氧化皮膜的厚度、构造的差异)而产生的，在冷轧工序中，在轧制结束时的检查、以及后续工序的退火、酸洗前的检查中无法确认。即，能够确认钢板表面状态的，是在退火、酸洗处理后，因此因花纹而导致的不良发生成为巨大损失。
[0014] 专利文献1：特开2006-326608号公报
[0015] 专利文献2：特开平11-222598号公报
发明内容
[0016] 本发明的课题在于，提供一种冷轧油组合物，在不锈钢钢板的冷轧工序中，在冷轧后的退火、酸洗后在钢板表面不产生花纹，色调变得均匀。
[0017] 本发明提供一种如下述所示的不锈钢用水溶性冷轧油组合物。
[0018] 项1.一种不锈钢用水溶性冷轧油组合物，其特征在于，含有选自矿物油及合成酯中的至少一种基油、以及通式(1)所示的烷基膦酸衍生物，并且不含具有羧基且由烃形成的脂肪酸。
[0019]
[0021] 以下，对本发明进行详细说明。
[0022] 作为本发明中使用的基油，以往在这种轧制油组合物中一直使用的基油均可以使用。作为其代表例，具体而言，可以列举例如，锭子油、机油、汽轮机油、汽缸油等矿物油；合成酯，即从牛油、蓖麻油、椰子油等得到的脂肪酸和合成脂肪酸与碳原子数8～18的脂肪族一元醇的单酯，上述脂肪酸和合成脂肪酸与乙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇等多元醇的二、三、四酯。
[0023] 本发明的不锈钢用水溶性冷轧油组合物中，配合以上述通式(1)表示的烷基膦酸1 2 3
衍生物(式中，R 表示碳原子数8～45的烷基。R 和R 相同或不同，表示氢原子或碳原子数1～18的烷基。)。
衍生物(式中，R 表示碳原子数8～45的烷基。R 和R 相同或不同，表示氢原子或碳原子数1～18的烷基。)。
[0024] 该烷基膦酸衍生物，由于难以热分解、水解，因此实质上不生成无机磷酸，不会产生酸。而且，物质自身维持油溶性，磷酸基团吸附在钢板表面上，在磷酸基团上结合的烷基链部分与钢板表面垂直地取向，与基油一起形成强韧的油膜，因此发挥优异的轧制润滑性。而且，会防止在钢板表面附着有残留水的部分和没有水的部分氧化皮膜的生成变得不均匀，显示出在退火酸洗处理后的表面色调均匀性优异的效果。与此相对，一般地被称为磷系极压剂的磷化合物(例如，Oleyl Acid Phosphate等)发生热分解、水解而生成无机磷酸，氧化皮膜变得不均匀，退火酸洗处理后的表面色调的均匀性差。
[0025] 在通式(1)中，R1的碳原子数8～45的烷基表示直链状或支链状的饱和或不饱2 3
和的该烷基，R 和R 的碳原子数1～18的烷基表示直链状或支链状的饱和或不饱和的该烷基。作为通式(1)的烷基膦酸衍生物的具体例，可以列举例如十八烷基膦酸单十六烷基酯、十八烷基膦酸单异丙酯、二十八烷膦酸二丁酯、四十烷膦酸单甲酯、三十三烷膦酸单辛
2 3
酯等，但优选R 和R 中的一方为氢。
和的该烷基，R 和R 的碳原子数1～18的烷基表示直链状或支链状的饱和或不饱和的该烷基。作为通式(1)的烷基膦酸衍生物的具体例，可以列举例如十八烷基膦酸单十六烷基酯、十八烷基膦酸单异丙酯、二十八烷膦酸二丁酯、四十烷膦酸单甲酯、三十三烷膦酸单辛
2 3
酯等，但优选R 和R 中的一方为氢。
[0026] 以上述通式(1)表示的烷基膦酸衍生物的制造方法没有特别限定，例如可以如下这样来合成。即，在碳原子数8～45的在α位上具有双键的烯烃中，相对于该烯烃混合1.0～2.0摩尔左右的亚磷酸、次磷酸以及二烷基亚磷酸酯中的至少一种，作为催化剂使用过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈等自由基引发剂，在氮气氛中，在60～150℃左右进行反应
4～20小时左右，得到烷基膦酸二烷基酯、二烷基膦酸单烷基酯。进而通过将该烷基膦酸二烷基酯在盐酸等酸、氢氧化钾、氢氧化钠等的碱等适当的催化剂存在下，进行水解，由此得到烷基膦酸单烷基酯。
4～20小时左右，得到烷基膦酸二烷基酯、二烷基膦酸单烷基酯。进而通过将该烷基膦酸二烷基酯在盐酸等酸、氢氧化钾、氢氧化钠等的碱等适当的催化剂存在下，进行水解，由此得到烷基膦酸单烷基酯。
[0027] 作为碳原子数8～45的在α位上具有双键的烯烃，可以列举例如1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯、1-十三烯、1-十四烯、1-十五烯、1-十六烯、1-十七烯、1-十八烯、1-十九烯、1-二十烯、1-二十二烯、1-二十四烯、1-二十六烯、1-二十八烯、1-三十烯、1-三十三烯、
1-三十九烯、1-四十烯等。这些烯烃中，优选碳原子数12～45的α-烯烃。碳原子数小于8的烯烃，其沸点、易燃点低，合成上的收率低，因此不优选。而碳原子数大于45的烯烃，产物的熔点升高，缺乏溶解性，因此不优选。
1-三十九烯、1-四十烯等。这些烯烃中，优选碳原子数12～45的α-烯烃。碳原子数小于8的烯烃，其沸点、易燃点低，合成上的收率低，因此不优选。而碳原子数大于45的烯烃，产物的熔点升高，缺乏溶解性，因此不优选。
[0028] 本发明组合物中的上述特定的烷基膦酸衍生物的配合量，相对于基油100重量份，优选1～10重量份。小于1重量份时，防止因水而导致的氧化皮膜的生成不均匀的性能有可能会变差，即使添加超过10重量份，轧制时产生的污垢也可能增加。更优选的配合量是2～4重量份。
[0029] 本发明的轧制油组合物，根据需要，可以配合公知的添加剂，例如乳化剂、油性提高剂、防锈添加剂、抗氧化剂等。但是，应当选择酸值不高的。此外，本发明的轧制油组合物不含具有羧基且由烃形成的脂肪酸。
[0030] 本发明的冷轧油组合物，可以依照常法，根据需要在加热下混合作为必需成分的基油和上述烷基膦酸衍生物、以及作为任意成分的乳化剂、油性提高剂、防锈添加剂、抗氧化剂等来制备，优选在水中分散稀释成浓度为5～12重量％左右而形成乳化冷却剂(emulsion coolant)来应用。浓度超过12重量％时，有时会产生振动花纹，浓度小于5重量％时，本发明的组合物的由上述烷基膦酸衍生物所带来的防止因水导致的腐蚀的性能可能会变差。更优选浓度为8～11重量％。
[0031] 基于本发明的轧制油组合物的乳化冷却剂，通常经由喷嘴被喷射供给到轧制辊和作为被轧制件的不锈钢钢板之间(辊缝)，并循环使用，但在辊缝内冷却剂的各成分会吸附或附着在不锈钢钢板表面上，而形成强韧且均匀的皮膜或油膜。通过使该均匀的皮膜或油膜形成，即使在后面工序的退火酸洗处理后，也能防止在钢板表面产生花纹，色调变得均匀。
[0032] 本发明的不锈钢用水溶性冷轧油组合物，由于不含脂肪酸，因此不会侵蚀冷轧板的非动态皮膜。此外，本发明的组合物可防止因水导致的腐蚀，并且不会在钢板表面产生花纹。因此，使用本发明的组合物时，由于能够尽可能地增加轧制速度，因此生产率提高。附图说明
[0033] 图1是试验中使用的轧制机的示意图。
具体实施方式
[0034] 以下示出实施例和比较例，更详细地说明本发明，但下述实施例对本发明不做任何限制。
[0035] 实施例1～4和比较例1～3
[0036] 根据后述表1所示的配合(重量份)，配制本发明及比较的冷轧油组合物。
[0037] 接着，对于上述实施例和比较例中得到的各轧制油组合物，根据下述方法进行钢板附着油分量试验、轧制后的变色试验、辊污垢试验、光泽性试验，评价性能。需要说明的是，表1中的轧制速度、花纹的产生是实际操作的结果。
[0038] (1)附着油分量试验：
[0039] 将使用各轧制油组合物在下述条件1下制成的乳液转移到桶(vat)中。向其中浸渍经洗净的SPCC-SD板(0.8×80×100mm)10秒，排干1天。根据前后的重量差来计算附着油分量。
[0040] [条件1]
[0041] 浓度：10重量％(以自来水稀释)
[0042] 温度：45℃
[0043] 液量：400ml
[0044] 搅拌：将上述物质加入500ml烧杯中，用均化器(Primix公司制“T.K.HOMOMIXER MII2.5型”)以8000转搅拌10分钟。
[0045] (2)轧制后的变色试验：
[0047] [条件2]
[0049] 试验油：浓度10重量％，温度45℃
[0050] 试验片：SUS304(0.8×80×100mm)
[0051] 轧制通过次数：4次(压下率16％)
[0052] 评价标准：○表示无变色，△表示发生轻度变色，×表示发生变色。
[0053] (3)辊污垢试验：
[0054] 使用图1所示的轧制机，目视判断用下述条件3的方法轧制后的输出侧张紧辊的污垢。
[0055] [条件3]
[0056] 轧制机：图1所示的双辊轧制机(辊径：76mmφ×90mm，辊表面：砂纸#1000研磨，轧制速度：100m/min)
[0057] 试验油：浓度10重量％，温度45℃
[0058] 试验片：SUS304(1.0mm厚×30mm，长50m的线圈)
[0059] 轧制通过次数：5次(压下率60～70％)
[0060] 评价标准：○表示几乎无污垢，△表示发生轻度污垢，×表示发生污垢。
[0061] (4)光泽性试验：
[0062] 对于使用图1所示的轧制机用上述条件3的方法轧制而成的钢板的表面光泽，使用光泽计(日本电色业制“VG2000”)测定入射角为45度的钢板的宽方向。
[0063] 评价标准：光泽度400(gross)以下为不良、以×表示，400～450(gross)为标准、以△表示，450(gross)以上为良、以○表示。
[0064] (5)轧制速度、花纹的产生：
[0065] 实际机器作业的最终通过速度、以及在酸洗-退火生产线输出侧的花纹的有无。条件是轧制油浓度为10重量％，温度为45℃，试验材料为SUS304。
[0066] [表1]
[0067] 表1
[0068]实施例 实施例 实施例 实施例 比较例 比较例 比较例
1 2 3 4 1 2 3
矿物油 60.0 61.0 61.5 62.0 62.5 51.8 64.8
合成酯1 - - - - - 24.1 35.2
合成酯2 40.0 39.0 38.5 38.0 37.5 24.1 -
磷化合物 6.7 3.9 2.6 1.3 - - -
脂肪酸 - - - - - 1.4 -
有机胺 4.7 4.5 4.5 4.4 4.4 4.5 1.5
润湿剂1 - - - - - - 14.3
润湿剂2 6.7 6.5 6.4 6.3 6.3 - -
非离子乳化剂A 4.7 4.5 4.5 4.4 4.4 - 4.1
非离子乳化剂B 6.7 6.5 6.4 6.3 6.3 12.0 -
阳离子乳化剂 1.3 2.6 1.3 1.3 1.3 1.4 -
抗氧化剂 2.0 3.2 1.9 1.9 1.9 1.4 1.5
皂化值 53 51 50 49 48 90 50
(mgKOH/g)
粘度40℃ 7 6.7 6.5 6.3 6.1 24 5.2
(mm2/sec)
附着油分量 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.43 0.5
2
(mg/m)
轧制后的变色 ○ ○ ○ △ × ○ ×
辊污垢 △ ○ ○ ○ ○ × ○
光泽性 △ ○ ○ ○ ○ ○ ○
轧制速度
(实际机器mpm) - - 200 - - 100 100
花纹的产生 - - 无 - - 产生 产生
(实际机器)
1 2 3 4 1 2 3
矿物油 60.0 61.0 61.5 62.0 62.5 51.8 64.8
合成酯1 - - - - - 24.1 35.2
合成酯2 40.0 39.0 38.5 38.0 37.5 24.1 -
磷化合物 6.7 3.9 2.6 1.3 - - -
脂肪酸 - - - - - 1.4 -
有机胺 4.7 4.5 4.5 4.4 4.4 4.5 1.5
润湿剂1 - - - - - - 14.3
润湿剂2 6.7 6.5 6.4 6.3 6.3 - -
非离子乳化剂A 4.7 4.5 4.5 4.4 4.4 - 4.1
非离子乳化剂B 6.7 6.5 6.4 6.3 6.3 12.0 -
阳离子乳化剂 1.3 2.6 1.3 1.3 1.3 1.4 -
抗氧化剂 2.0 3.2 1.9 1.9 1.9 1.4 1.5
皂化值 53 51 50 49 48 90 50
(mgKOH/g)
粘度40℃ 7 6.7 6.5 6.3 6.1 24 5.2
(mm2/sec)
附着油分量 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.43 0.5
2
(mg/m)
轧制后的变色 ○ ○ ○ △ × ○ ×
辊污垢 △ ○ ○ ○ ○ × ○
光泽性 △ ○ ○ ○ ○ ○ ○
轧制速度
(实际机器mpm) - - 200 - - 100 100
花纹的产生 - - 无 - - 产生 产生
(实际机器)
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