铝箔加工无渍液压油的研制.pdf

2 0 1 1 年 6月 第 3 6卷 第6期 润滑与密封 L UBRI CAT1 0N ENGI NEERI NG J u n e 2 0 1 1 Vo 1 ． 3 6 No ． 6 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 0 2 5 4 0 1 5 0 ． 2 0 1 1 ． 0 6 ． 0 2 2 铝箔加 工无渍液压油的研 制 鲁倩 续景 姬建华 鲁伟 1 ．中国石油兰州润滑油研究开发中心 甘肃兰州 7 3 0 0 6 0 ； 2 ．中国石油润滑油公司华东销售中心上海 2 0 0 1 2 2 摘要 针对铝箔加工过程 中液压油泄漏影响产品表 面质量的 问题 ，以高压 全加氢轻质组分为基础油 ，采用酸性磷 酸酯衍生物为主抗磨剂 ，复配增黏剂 、油性剂 、抗氧化等多种功能添加剂研制 了一种无渍液压油。在铝箔轧机液压传动 系统上的应用表明，该无渍液压油具有良好的抗磨、抗氧化、防锈防腐以及良好的经济性等综合性能，可大幅提升铝箔 产品合格率，有效降低液压油产品的消耗量及工艺油品的更换频率。 关键词 无渍液压油；铝箔加工 ；基础油 ；添加剂 中图分类号V 3 1 7 ． 2 文献标识码 A文章编号 0 2 5 4 0 1 5 0 2 0 1 1 6 0 8 6 3 Pr e p a r a t i o n o f No n- s t a i ni n g Hy dr a ul i c Oi l i n Al u mi nu m Fo i l Ro l l i n g L u Qi a n Xu J i n g J i J i a n h u a L u W e i 1 ． P e t r o C h i n a L a n z h o u L u b ri c a t i n g O i l RD I n s t i t u t e ， L a n z h o u G a n s u 7 3 0 0 6 0 ， C h i n a ； 2 ． E a s t C h i n a M a r k e t i n g C e n t e r o f P e t r o C h i n a L u b ri c a n t C o m p a n y ， S h a n g h a i 2 0 0 1 2 2 ， C h i n a Ab s t r a c t I n v i e w o f t h e e f f e c t o f l e a k i n g h y d r a u l i c o i l o n t h e s u r f a c e q u a l i t y o f a l u mi n u m f o i l i n a l u mi n u m r o l l i n g， t h e n o n s t a i n i n g h y d r a u l i c o i l wa s d e v e l o p e d wi t h h i g h p r e s s u r e h y d r o t r e a t e d l i g h t f r a c t i o n a s b a s e o i l ， a c i d p h o s p h o n i c d e r i v a t i v e s a s ma i n a n t i ． we a r a d d i t i v e s a n d b y a d d i n g o t h e r f u n c t i o n a d d i t i v e s s u c h a s v i s c o s i f i e r ， o i l i n e s s a g e n t ， a n t i o x i d a n t ． T h e n o n- s t a i n i n g h y d r a u l i c o i l wa s a p p l i e d i n t h e h y d r a u l i c s y s t e m o f a l u mi n u m f o i l mi l l s， t h e r e s u l t s s h o w t h a t i t h a s e x c e l l e n t p r o pe r t i e s o f a n t i we ar ， a n t i o x i d a t i o n， c o r r o s i o n r e s i s t a n c e a n d g o o d e c o n o my， i t c a n p r o mo t e p r o d u c t q u a l i fic a t i o n o f a l u mi - B u m s h e e t ， d e c r e a s e c o n s u mp t i o n o f h y d r a u l i c o i l a n d r e pl a c i n g f r e q u e n c y o f p r o c e s s o i l ． Ke y wo r d s n o n s t a i n i n g h y d r a u l i c o i l ； a l u mi n u m f o i l r o l l i n g； ba s e o i l ； a d d i t i v e 铝箔是生产 生活中大量采用 的材料 ，随着 国民经 济的高速发展，各行各业对其表面质量的要求也越来 越高。在铝箔生产过程中，选用普通液压油时，当液 压系统出现泄漏时，漏出的油液混入轧制油中，会造 成铝材表面严重污染 ，影响产品成材率。为了保证产 品质量 ，有些 生产企业 采用稠 化后 的工艺油润滑液 压 系统，但 由于产品润滑性能不佳，磨损及泄漏问题突 出；也有部分企业采用煤油介质润滑液压系统，但煤 油对液压泵类型及液压马达密封件的要求较高 要 求采用特定的内啮合齿轮泵，密封件要求耐煤油溶 胀 ；更有部分企业采用频繁更换工艺润滑油来减 少 铝材表 面污染 ，带来 较大的成本压 力。国外 大的石 油公司如 E S S O 、Mo b i l 早在 2 O世纪 7 0年代就已经推 出专用的无渍液压油，但因价格昂贵，生产企业难以 收稿 日期 2 0 1 01 1 1 8 作者简介 鲁倩 1 9 8 2 一 ，女，工程师，主要从事工业润滑油 产品的开发．E m a i l l q 8 2 0 6 2 3 1 2 6 ． c o m ． 承受。近年来 ，国内也开发出了无渍液压油产品，但 其综合性能与国外相关产品差距较大，不能满足铝箔 生产的要求。为此，开发高品质的无渍液压油产品以 取代进 口油是一项很有价值的研究课题。 1 无渍 液压油 配方构成 1 ． 1 基础 油的选择 基础油碳链长短、碳数分布情况 、芳烃及硫含量 水平均是影响其退火清净性能的重要 因素。硫含量 低，对铝产品腐蚀的可能性很小；芳烃含量较低 ，相 应地饱和烃含量高 ，工作温度下不易生成有机酸和胶 质 ，退火后铝材表面光洁度较好。周亚军等 的研究 表明，采用高压全加氢法生产的轻质加氢基础油具有 较低的硫及芳烃含量，可用于调制铝箔轧制油。作者 比较了几种高压全加氢法生产的轻质加氢基础油的性 能，具体结果见表 1 。 表 1中所列的3种基础油综合性能较优，均可作 为无渍液压油的基础油使用。 2 0 1 1 年第 6期 鲁倩等铝箔加工无渍液压油的研制 表 1 基础油理化性能数据 T a b l e 1 P h y s i c a l a n d c h e mi c a l p rop e r t i e s o f b a s e o i l 项 目 基础油 1基础油 2 基础油 3 运动黏度 4 0℃ v ／ m il l s 。 2 ． 4 9 3 ． 9 0 2 ． 7 1 闪点 开 8 ／ ℃ 1 3 0 1 3 0 1 3 5 颜色 赛 氏号 2 9 2 7 2 9 残炭 w ／ ％0 0 ． 0 1 0 硫含量 c ／ Ix g mL 5 5 0 0 5 芳烃 w ／ ％0 ． 9 0 ． 6 0 ． 1 酸值 c ／ m g K O H g 0 0 ． 0 1 0 ． 0 2 馏程 ℃ 2 3 5～ 2 6 0 2 7 0 ～ 3 l O 2 3 5 ～ 2 8 5 铝盒退火 、 4 0． ℃， h 2 2 l 褐斑等级 1 ． 2增黏 剂 液压系统对其工作介质的黏度有着严格的要求， 当油品黏度过低时，容易造成容积率下降，功率损失 较大。为满足液压系统的要求 ，无渍液压油开发中需 以轻组分辅以恰 当的增黏剂将油品黏度稠化至预期 值。而对增黏剂的选择则需同时兼顾稠化能力、抗剪 切能力以及退火条件下迅速分解为不碳化、不腐蚀、 易挥发的小分子的能力。由于增黏剂本身均为高分子 聚合物，其高分子线圈结构在高温下伸展 ，在低温下 收缩，使得这种线圈在高温下的增黏能力大， 低温下 的增黏能力小 ，不同结构的增黏剂其稠化能力及分解 温度不同。 5种增黏剂的稠化能力、抗剪切能力和退 火性能考察结果见 图 1～3 。图 3中铝盒退火褐斑等 级共分为 6级，级别越高退火性能越差。 从图 1 ～ 3可以看出，P I B与 B B类型增黏剂的稠 化能力 、抗剪切能力相比其他种类的增黏剂要好 ，但 P I B类增黏剂的退火性能最佳，因此配方选择 P I B作 为增黏剂 。 P Ao P M A PI B BB OCP 增黏剂 图 1 增黏剂稠化能力考察 Fi g 1 I n v e s t i g a t i o n o n t h i c k e n i n g a b i l i t y o f t a c k i fi e r 3． 5 3 0 2 ． 5 蓑 z ．o 悄 1 ． 5 0 ． 0 P AO PM A PI B B B OCP 增 黏剂 图 2 增黏剂抗剪切能力考察 Fi g 2 I n v e s t i g a t i o n o n a n t i s h e a r i n g a b i l i t y o f t a c k i fie r P AO P M A PI B BB OCP 增黏剂 图 3 增黏剂退火性能考察 Fi g 3 I n v e s t i g a t i o n o n a n n e a l i n g p r o p e r t y o f t a c kifie r 1 ． 3润滑性添加剂 的选择 1 ． 3 ． 1 极 压抗磨 剂的 筛选 液压系统的工作介质除转换和传递能量外 ，对液 压元件的运动部件同时还起到润滑和冷却作用 。液 压介质 的润滑性能不够容易造成液压泵 、液压马达 的 非正常磨损 ，降低使用寿命 ，而添加恰当的极压抗磨 剂可有效控制磨损。极压抗磨添加剂是通过物理吸附 或化学 吸附在金属表面形成一层膜而起到增加油膜强 度、防止磨损发生的作用。极压抗磨添加剂选择时应 注意考察不含金属元素以及不含硫元素的极压抗磨 剂，以控制铝材表面污染及腐蚀问题。酸性磷酸酯衍 生物是一种低污渍极压抗磨剂，可有效提高油品的油 膜强度，并表现出较好的退火清净性能与极压抗磨性 能。因此选择酸性磷酸酯衍生物作为极压抗磨剂。 1 ． 3 ． 2油性 剂的选择 油性剂是由极性分子组成 ，具有突出的降低摩擦 因数的作用，它能吸附在金属表面上形成边界润滑 膜 ，防止金属表面的直接接触，保持摩擦界面的良好 润滑状态 J 。油性剂分子的极性越大，在金属表面的 吸附强度也越高 ，其润滑性能越好 ，但吸附强度高的 分子，脱附时所需能量也越高，易形成退火油斑。因 此油性剂选择 中必须注意润滑性能与退火性能二者的 关系。同时，油性剂的选择应注意渗漏于轧制油中时 不会对轧制油的润滑性能有较大影响。油性剂及抗磨 剂 的考察结果见表 2 。 5 0 5 O 5 O 5 0 3 3 2 2 1 l 0 0 _ s ． 目目 ， d 半罂髓拇 润滑与密封 第 3 6卷 表 2 油性剂及抗磨剂性能考察 T a b l e 2 P e r f o r ma n c e i n v e s t i g a t i o n o f o i l i n e s s a g e n t a n d a n t i we a r a g e n t 1 ． 4抗 氧 剂 液压系统在工作时泵会出现正常的磨损，磨损产 生的铁 、铜颗粒加上高温、氧气共同催化作用下，对 油品的寿命是一个挑战。由于液压站工作精密度较 高，因此 ，液压油对抗氧化性能要求较高。采用酚型 与胺型抗氧剂复配有效提升了油品的抗氧化性能，实 际应用研究结果表明，油品具有长的使用寿命 ，退火 清净性能亦较好 。 1 ． 5其他 功能添加 剂 防锈剂是一类能够在金属表面形成牢固的吸附 膜，以抑制氧气及水 ，特别是水与金属表面的接触 ， 降低金属发生锈蚀 的添加剂。根据无渍液压油的要 求 ，应选择不含金属元素、添加量少、防锈效果突出 且对极压抗磨性能影响小的防锈剂。 金属钝化剂的作用是通过其所含配位原子迅速捕 捉金属离子，与其形成稳定性高的络合物从而使金属 离子失去活性。油品配方开发中常需引入此类添加剂 以降低金属腐蚀，同时提高油品氧化寿命。苯三唑衍 生物类金属钝化剂可满足无渍液压油 的要求 。 2 研制的无渍液压 油的性 能 根据以上分析确定的配方 ，研制了一种无渍液压 油，其性能数据及其与国外产品的性能对 比见表3 。 表 3 无渍液压油性能数据 Ta b l e 3 T h e p r o p e r t i e s o f n o n s t a i n i n g h y d r a u l i c 0 i l 3 工业应用情况 研究的无渍液压油在某合金材料有限公司 1 3 5 0 m m铝箔轧机的辅助传动液压系统 工作压力 7～1 4 M P a 、平衡弯辊液压系统 工作压力 71 4 M P a 、 压下液压系统 工作压力大于 2 1 MP a 等装置上进 行了度用，结果表明该油品具有优异的退火清净性 、 黏温性、抗磨损性、抗氧化性、防锈防腐性以及突出 的性价比，可成功替代原来使用某进口液压油及国内 某 品牌油 品。 生产过程统计结果还显示 ，使用该油品后铝箔产 品合格率得到了有效提升，液压系统泄漏量明显减 少，且油品寿命较先前使用的液压油 下转第9 2页 润滑与密封 第 3 6卷 冲液罐，实现了对密封的冷却 和润滑作用。少量泄 漏的介质可通过缓冲液罐的上部的火炬集中燃烧。当 泄漏量大时，封液罐的压力将增加，当超过设定的报 警压力时，缓冲液罐的压力开关将发出报警信号。保 护密封运转时，会消耗缓冲液，当液面超过设定的报 警液面时，液位开关也会发出报警信号。 机 械密 图 1 0 P l a n 5 2 P I D图 F i g 1 0 P I D dr a wi n g o f P l a n 5 2 3 结束语 高压乙烯输送泵密封的设计满足 A P I 6 8 2要求， 保证了密封能够长周期稳定地运转 ，完全可以替代国 外进 口产品 。改造后的密封已用在扬子石化烯烃厂高 压 乙烯输送泵上 ， 目前已连续无故障运转 2 6个月 。 参考文献 【 1 】 炼油厂设备检修手册 编写组． 炼油厂设备检修手册 [ M] ． 北京 石油工业出版社 ， 1 9 7 9 ． 【 2 】汪义高， 杨昌明． 集装式机械密封参数化设计技术开发[ J ] ． 润滑与密封， 2 0 0 9 ， 3 4 1 1 9 o一 9 2 ． Wa n g Yi g a o， Ya n g Cha n g mi n g ．T he p a r a me t ric d e s i g n o f c a r t f d g e m e c h a n i c a l s e a l [ J ] ． L u b ri c a t i o n E n g i n e e ri n g ， 2 0 0 9 ， 3 4 1 1 9 09 2 ． 【 3 】顾永泉． 机械密封实用技术[ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2o o 1 ． 【 4 】顾永 泉． 机械端面密封 主要参数 的计 算 三 性 能参数 续 与计算示例[ J ] ． 流体机械， 1 9 9 6 6 2 7 3 2 ． Gu Yo n g q u a n． Th e ma i n p a r a me t e r s c a l c u l a t i o n o f me c h a n i c a l e n d f a c e s e a l s 3 p e r f o r m a n c e p a r a m e t e r s r e n e w a n d c al c u l a t i o n d e m o n s t r a t i o n [ J ] ． F l u i d M a c h i n e r y ， 1 9 9 6 6 2 7 3 2 ． 【 5 】顾永泉． 泵用机械密封的相态判断及相态稳定性分析 [ C ] ／ ／ 第十二届国际流体密封会议论文集 ， 1 9 9 2 ． 。 上接第8 8页提升了一倍多，同时，工艺油的更 换周期也得到了明显延长 ，为企业大幅降低了润滑 成本 。 4结论 以窄馏程 、低芳烃、低硫含量的轻质高压全加氢 组分为基础油，以低污渍酸性磷酸酯衍生物为主抗磨 剂，配合增黏剂、油性剂 、防锈、防腐等多种功能添 加剂研制出一种高品质的无渍液压油。该产品具有极 低污渍 ，良好的抗磨、抗氧、防锈防腐 以及 良好的经 济性等综合性能 ，应用 于铝箔 轧机液压操作 系统 辅助传动液压系统、平衡弯辊液压系统、压下液压 系统 ，可大幅提升铝材产品合格率 ，有效降低液压 油产品的消耗量及工艺油品的更换频率 ，为企业节约 润滑成本 。 参考文献 【 1 】曾庆明． 煤油介质在铝带箔冷轧机液压系统中的应用[ J ] ． 轻合会 加工 技术 ． 2 0 0 5 ， 3 3 5 3 33 6 ． Z e n g Q i n g m i n g ． A p p l i c a t i o n o f k e r o s e n e m e d i u m i n h y d r a u l i c s y s t e m o f a l u m i n i u m s t ri p a n d f o i l c o l d r o l l i n g m i l l [ J ] ． L i g h t A l l o y F a b ri c a t i o n T e c h n o l o g y ， 2 0 0 5 ， 3 3 5 3 33 6 ． 【 2 】周亚军， 刘金标． 铝箔轧制加氢基础油化学组成与抗氧化性 能关系的研究[ J ] ． 润滑与密封 ， 2 0 0 7 ， 3 2 1 2 9 1 2 ． Z h o u Ya j u n ． L i u J i n b i 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