乳化液在鋁板帶軋制過程中的重要作用

崔洪波

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

【關鍵詞】乳化液；潤滑；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）無毒、無味，維護管理方便，使用周期長，并且破乳容易，排放達標，對環(huán)境無污染。

（2）對軋輥的洗滌作用強，軋后鋁粉分離性好。對軋輥及設備無腐蝕。

（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，才能形成相對穩(wěn)定的乳化液。乳化液的穩(wěn)定性指數(shù)，是在熱力學上不安定的乳化液的安定性指標，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。隨著使用時間的增加，乳化液的粒徑逐漸粗化長大，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散在金屬的表面上，形成潤滑油膜，對軋制起到潤滑作用。圖1為乳化液的熱分離原理圖。

熱分離性的過程越短，乳化液對軋輥的冷卻潤滑作用越強，反之亦反。這個過程與軋輥和軋件的溫度有關，和乳液本身的性質有關，另外，基礎油的黏度、添加劑、乳化液中油滴的尺寸及分布、乳化液的使用時間等都會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%的標準乳化液和濃縮乳化液的對比，從圖中可以看出在相同濃度下，油滴大小均一，分布均勻的標準乳化液熱分離性好，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，沒有形成明顯的油膜。圖4為新舊乳化液的對比，從圖上可以看出，使用一段時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，也沒有形成明顯的油膜。

圖3 不同乳粒的乳化液熱分離性對比 圖4 新舊乳化液熱分離性對比

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、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，并且乳化液的熱分離性變差，潤滑性能也隨之下降；隨著溫度升高，大多數(shù)微生物被殺死，熱分離性也變好，但當溫度高于75℃時，乳化液中的添加劑就會析出，影響乳化液的穩(wěn)定性。在生產時，乳化液的溫度在55℃～65℃之間，這時乳化液的穩(wěn)定性和熱分離性都較好；停機時乳化液的溫度控制在40℃～50℃之間，既減少熱能，又防止細菌滋生。乳化液對水的PH值、電導率、硬度等都有要求。PH值最好在6～8.5之間，電導率低于50μs/cm，硬度應在100～200ppm之間，硬度過大的水不但會影響乳化液的穩(wěn)定性和防銹性，并會加快細菌的繁殖。

2.乳化液的功能

（1）潤滑作用：乳化液在與高溫的鋁板和軋輥接觸時穩(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，并進入軋制變形區(qū)，起到潤滑作用，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，提高成品質量。皂化值是軋制潤滑劑潤滑性的標志，皂化值越高潤滑性越好。乳化液的潤滑性還受潤滑液離水展著性的制約，離水展著性是潤滑液游離油的能力，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，達到控制板形的目的。

（3）洗滌作用：乳化液的洗滌作用包括對軋件表面的清洗，對軋輥的清洗，在軋制過程中，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，都通過乳化液帶走，以提高軋后板材的表面質量。提高乳化液的清洗能力的同時，乳化液的穩(wěn)定性會提高，降低了乳化液的潤滑性。

3.結束語

對于同一濃度的乳化液，熱分離性越好，潤滑冷卻作用越強；對于同一種乳化液，濃度高的潤滑作用好。使用乳化液可以有效的改善軋后板材表面質量，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】

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