[发明专利]用于铝冷轧的水溶液润滑剂

说明书

发明背景

铝冷轧是铝应用的最重要的工艺之一。润滑剂对于连续生产和良好的品质来说是很关键的。传统上，主要有两类用于冷轧工艺的的润滑方法：1)用纯油来润滑，和2)用水包油乳液来润滑。第一代润滑剂是纯油。纯油产品提供了良好的板表面品质，但是也具有严重缺陷：1)易燃；和2)较高的消耗速率。第二代产品是水包油乳液产品。与纯油相比，乳液避免了使用纯油产品所带来的问题。乳液潜在的缺点包括：1)由于过高的蒸发温度导致退火之后带材的清洁度有限；和2)污油容易乳化，这降低了轧制性能。

本发明的一些实施方案的用于铝冷轧的水溶液润滑剂已经解决了传统润滑的缺点。

US4,828,737公开了水性产品在铝冷轧中的应用。然而，根据该专利，这些水性产品需要达到360℃的温度之后才蒸发。本发明的实施方案中的水溶液润滑剂可在240℃完全蒸发，由此允许对铝合金(部分)退火时施加的所有工艺条件。

发明内容

根据一些实施方案，用于铝冷轧的润滑剂流体包括具有水溶性聚合物的单相水基溶液。在一些实施方案中，该聚合物包括至少一种亲水性基团，如环氧乙烷(ethylene oxide)。在一些实施方案中，该聚合物的分子量为约200或更大。在某些实施方案中，该润滑剂流体包括大约5wt%-大约99wt%的水溶性聚合物。在一些实施方案中，该润滑剂流体包括至少一种润滑剂添加剂，其可以是水溶性的。在一些实施方案中，该润滑剂添加剂包括一种或多种碳链结构、一种或多种亲水性基团或者其组合。润滑剂流体可以包括大约0.1wt%-大约10.0wt%的润滑剂添加剂。在某些实施方案中，该润滑剂流体包括至少一种功能添加剂例如防锈添加剂、抗氧化剂添加剂、pH调节添加剂或者其组合。该润滑剂流体可以包括大约0.05wt%-大约5wt%的功能添加剂。

附图说明

图1显示了润滑剂流体在不同温度的蒸发。

图2显示了使用参照配方的轧制带材。

图3显示了使用本发明的配方的轧制带材。

具体实施方式

本发明一些实施方案的组合物和方法涉及使用单相水基润滑剂流体的铝冷轧工艺。本发明的组合物和方法可以包括用于铝冷轧的水基润滑剂流体，其不含或者基本上不含可测量的粒子或者油滴。在一些实施方案中，润滑剂流体包括一种或多种水溶性聚合物。润滑剂流体还可以包括一种或多种的润滑剂添加剂和各种功能添加剂。

传统上，水包油乳液是在铝冷轧过程中施用到带材上的。但是，使用水包油乳液会有缺点，例如在退火后有限的带材清洁度、不足的过滤性、波动的乳液特性导致在研磨机上的不一致性、高油耗等。在一些实施方案中，这样的缺点可以通过使用根据本发明的一些实施方案的单相水基润滑剂流体来避免。根据本发明的一些实施方案的单相水基润滑剂流体可以用于任何类型的铝和合金的冷轧应用中。

根据传统的冷轧润滑理论和工业经验，在轧制工艺中存在两种润滑状态(regime)：边界润滑和弹性流体动力润滑(“EHD”)。许多铝轧制工艺可以以混合润滑状态来进行，包括边界润滑和EHD润滑二者的特性。所以，在一些实施方案中，本发明的润滑剂流体可以提供润滑-边界润滑和/或弹性流体动力润滑。由于铝变形应力，润滑倾向于边界润滑。在一些实施方案中，本发明的润滑剂流体可以提供以下特性：1)提供良好的表面品质，没有明显的水污印记；2)退火之后在铝板上不表现出残留，其中全部的材料都应当在240℃之前消除；和3)排斥污油，其应当易于与溶液分离。

所以，在本发明的一些实施方案中，单相水基润滑剂流体可以提供足够用于冷轧工艺中的边界润滑的润滑性能。

润滑剂流体组合物

在一些实施方案中，本发明的润滑剂流体包括单相水基润滑剂流体。在一些实施方案中，单相水基润滑剂流体可以包括水溶性聚合物和任选的一种或多种润滑剂添加剂，以及各种功能添加剂。

水溶性聚合物

本发明的润滑剂流体可以包括一种或多种水溶性聚合物。在一些实施方案中，该聚合物可以溶解或者分散在一定体积的水中。

在一些实施方案中，合适的水溶性聚合物包括一种或多种亲水性基团。合适的亲水性基团的例子包括但不限于环氧乙烷、环氧丙烷(propylene oxide)、羟基、羧基、酰基胺及其组合。在一些实施方案中，这些聚合物的蒸发温度满足使最终产物在低于240℃的温度完全蒸发。