崔洪波

【摘 要】鋁板帶熱軋制乳化液的特性和在生產(chǎn)軋制過(guò)程中發(fā)揮的冷卻潤(rùn)滑作用。

【關(guān)鍵詞】乳化液；潤(rùn)滑；冷卻；分散相；濃度；油膜

1.乳化液的特性

兩種互不相溶的液相，一種液相以0.1～100μm的微小液滴的形式，均勻的分布于另一種液相中，形成的兩相平衡體系，稱為乳化液。乳化液的組成主要是基礎(chǔ)油、水、乳化劑和各種添加劑。在乳化液的兩相平衡體系中，含量少的稱為分散相，含量多的稱為連續(xù)相。若分散相是油，連續(xù)相是水，則形成O/W型乳化液，反之則形成W/O型乳化液。鋁板熱軋一般使用O/W型乳化液，其基本性能如下：

（1）無(wú)毒、無(wú)味，維護(hù)管理方便，使用周期長(zhǎng)，并且破乳容易，排放達(dá)標(biāo)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

（2）對(duì)軋輥的洗滌作用強(qiáng)，軋后鋁粉分離性好。對(duì)軋輥及設(shè)備無(wú)腐蝕。

（3）良好的穩(wěn)定性和熱分離性。乳化液的穩(wěn)定性主要是由穩(wěn)定性指數(shù)和乳粒的尺寸大小決定的。乳化液是基礎(chǔ)油和水在高速攪拌下形成的乳狀液體，油和水是兩種互不相溶的液體，這種乳狀液體混合時(shí)不能形成穩(wěn)定的平衡體系，極易分離，需要在油水混合體系中加入表面活性劑，即乳化劑，才能形成相對(duì)穩(wěn)定的乳化液。乳化液的穩(wěn)定性指數(shù)，是在熱力學(xué)上不安定的乳化液的安定性指標(biāo)，數(shù)值越高，乳化液越穩(wěn)定。鋁板熱軋用乳化液的穩(wěn)定性指數(shù)一般在0.4～0.8之間，太高，影響乳化液的熱分離性，太低，增加乳化液耗量，嚴(yán)重的甚至影響乳化液的正常使用。乳粒的尺寸越小，則乳液越穩(wěn)定。乳化液的乳粒尺寸取決于乳化體系的HLB值及乳化液循環(huán)系統(tǒng)的攪拌力和溫度等因素。隨著使用時(shí)間的增加，乳化液的粒徑逐漸粗化長(zhǎng)大，乳化液的穩(wěn)定性下降。

乳化液噴射到溫度很高的鋁板和軋輥上，平衡狀態(tài)遭到破壞，油水迅速分離，水分蒸發(fā)帶走了大量的熱量，對(duì)軋輥和鋁板起到冷卻的作用，剩下的水和油形成的反乳均勻的擴(kuò)散在金屬的表面上，形成潤(rùn)滑油膜，對(duì)軋制起到潤(rùn)滑作用。圖1為乳化液的熱分離原理圖。

熱分離性的過(guò)程越短，乳化液對(duì)軋輥的冷卻潤(rùn)滑作用越強(qiáng)，反之亦反。這個(gè)過(guò)程與軋輥和軋件的溫度有關(guān)，和乳液本身的性質(zhì)有關(guān)，另外，基礎(chǔ)油的黏度、添加劑、乳化液中油滴的尺寸及分布、乳化液的使用時(shí)間等都會(huì)影響乳化液的熱分離性。圖2是濃度為8%的乳化液在軋輥不同溫度下的分離情況，從圖上可以看出，軋輥和軋件的溫度越高，乳化液的熱分離性就越好。圖3是濃度為8%的標(biāo)準(zhǔn)乳化液和濃縮乳化液的對(duì)比，從圖中可以看出在相同濃度下，油滴大小均一，分布均勻的標(biāo)準(zhǔn)乳化液熱分離性好，能夠形成一層明顯的油膜，而另一種油滴分布不均勻的乳化液油水分離不徹底，沒(méi)有形成明顯的油膜。圖4為新舊乳化液的對(duì)比，從圖上可以看出，使用一段時(shí)間后的乳化液乳液偏松，乳粒變大，在油滴水中分布不均，熱分離性下降，也沒(méi)有形成明顯的油膜。

圖3 不同乳粒的乳化液熱分離性對(duì)比 圖4 新舊乳化液熱分離性對(duì)比

乳化液處于一種脆弱的油水平衡狀態(tài)，穩(wěn)定性和熱分離性都是有條件的。溫度、水質(zhì)、外界污染、生物行為等因素都能夠影響它，乳化液的溫度最好控制在40℃～60℃之間，如果低于40℃，容易滋生各種微生物，使乳化液容易變質(zhì)，并且乳化液的熱分離性變差，潤(rùn)滑性能也隨之下降；隨著溫度升高，大多數(shù)微生物被殺死，熱分離性也變好，但當(dāng)溫度高于75℃時(shí)，乳化液中的添加劑就會(huì)析出，影響乳化液的穩(wěn)定性。在生產(chǎn)時(shí)，乳化液的溫度在55℃～65℃之間，這時(shí)乳化液的穩(wěn)定性和熱分離性都較好；停機(jī)時(shí)乳化液的溫度控制在40℃～50℃之間，既減少熱能，又防止細(xì)菌滋生。乳化液對(duì)水的PH值、電導(dǎo)率、硬度等都有要求。PH值最好在6～8.5之間，電導(dǎo)率低于50μs/cm，硬度應(yīng)在100～200ppm之間，硬度過(guò)大的水不但會(huì)影響乳化液的穩(wěn)定性和防銹性，并會(huì)加快細(xì)菌的繁殖。

2.乳化液的功能

（1）潤(rùn)滑作用：乳化液在與高溫的鋁板和軋輥接觸時(shí)穩(wěn)定的乳化狀態(tài)被破壞，油水分離，油吸附在鋁板和軋輥表面，油滴連接鋪成油膜，并進(jìn)入軋制變形區(qū)，起到潤(rùn)滑作用，減小軋輥表面粘鋁，降低軋制力，減少能耗；降低軋輥的磨損；有利于板形控制，清潔帶材表面，提高成品質(zhì)量。皂化值是軋制潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑性的標(biāo)志，皂化值越高潤(rùn)滑性越好。乳化液的潤(rùn)滑性還受潤(rùn)滑液離水展著性的制約，離水展著性是潤(rùn)滑液游離油的能力，是乳化液中顆粒大小分布的一種宏觀表現(xiàn)。而且隨著乳化液穩(wěn)定性的提高，離水展著性降低。

（2）冷卻作用：乳化液受熱，平衡狀態(tài)遭到破壞，油水迅速分離，水分蒸發(fā)帶走了大量的熱量，冷卻軋輥以及鋁板，還能控制軋輥的熱凸度，達(dá)到控制板形的目的。

（3）洗滌作用：乳化液的洗滌作用包括對(duì)軋件表面的清洗，對(duì)軋輥的清洗，在軋制過(guò)程中，軋輥表面粘附的鋁粉，還有各種油液在軋件表面的部分殘留，都通過(guò)乳化液帶走，以提高軋后板材的表面質(zhì)量。提高乳化液的清洗能力的同時(shí)，乳化液的穩(wěn)定性會(huì)提高，降低了乳化液的潤(rùn)滑性。

3.結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于同一濃度的乳化液，熱分離性越好，潤(rùn)滑冷卻作用越強(qiáng)；對(duì)于同一種乳化液，濃度高的潤(rùn)滑作用好。使用乳化液可以有效的改善軋后板材表面質(zhì)量，明顯的降低軋制力和提高軋輥的使用壽命，還可以改變軋輥的熱凸度，控制板形。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫建林.軋制工藝潤(rùn)滑原理技術(shù)與應(yīng)用，北京：冶金工業(yè)出版社，2004，ISBN7-5021-3377-5.