第5期 张旭等：板带钢乳化液摩擦学性能与轧制工艺特征 ,625. 等)、纳米硼酸盐（硼酸钾、硼酸锂等）和无机物类 200 (石墨、滑石、氨化硼和金刚石等)等).目前，国内 180 外纳米润滑的研究重点主要集中在对重要机械设备 多 的润滑如汽车发动机及重要传动轴承润滑油的研 140 究，在工艺润滑方面，尤其是在板带钢轧制液方面的 研究相对较少，原因主要在于含纳米粒子添加剂的 乳化液，不仅存在纳米粒子在乳化油中分散问题，还 ◆一无润滑 ◆一样2 有乳化液自身的稳定性问题，如果采用化学方法对 ±一样③ 40 ■样④ 纳米粒子进行分散，不仅会极大的改变纳米粒子的 30 原有性质，而且化学分散剂对原乳化液的稳定性及 其他性能产生影响， 0.2 0.40.6 0.8 1.0 道次紫积压下量mm 实验采用纳米六方氨化硼作为极压抗磨剂，来 图4轧制乳化液对轧制力的影响 研究纳米粒子作为润滑添加剂所体现出的润滑效 Fig 4 Effect of mollng emulsions on the molling fore 果，并对其作用原理进行了分析，具体的实验步骤 如下：在不改变原轧制乳化液乳化体系的前提下，采 2.5 用原配方中的表面活性剂对纳米六方氮化硼粒子进 行表面修饰，来达到纳米六方氮化硼粒子在乳化液 2.0 中稳定分散的目的，配制了两种含纳米六方氨化硼 粒子的轧制乳化液，与传统的轧制乳化液进行摩擦 学性能对比，对比结果见表3其中样①不含任何极 压抗磨剂，样②仅含纳米六方氮化硼粒子作为极压 ·一无润滑 ◆样2 抗磨剂，样③为传统的硫系与磷系复配极压抗磨剂， +样③ 0.5 一样④ 样④为传统硫、磷极压抗磨剂与纳米六方氨化硼粒 子复配而成，且样②与样④中纳米六方氨化硼粒子 质量分数均为0.%.同时，为了突显含纳米六方氨 0.2 0.40.60.8 1.0 道次累积压下量/mm 化硼粒子的轧制乳化液与传统轧制乳化液的实际轧 制润滑效果的差别，特选用样②、样③和样④对退火 图5轧制乳化液对轧制功率的影响 Fig 5 Effect of rolling eulsions on the molling power 状态F钢的冷轧进行润滑，带钢规格为150mm× 50mmX2mm,轧制润滑效果见图4图5. 好的轧制润滑效果， 轧制润滑主要为边界润滑，而在边界润滑中，传 表3含不同极压润滑剂的轧制乳化液摩擦学性能参数 Table3 Trbolgical properties of molling mulsions with different EP 统轧制乳化液中的极压抗磨剂能吸附或与金属表面 additives 反应，形成吸附膜或低熔点、易剪切的化学反应膜， 摩擦学 轧制乳化液 以防止金属表面的剧烈磨损、擦伤甚至熔焊，起到了 性能参数 样① 样② 样③ 样④ 极压润滑的作用，.纳米材料的小尺寸效应使得 PuN 588 667 696 784 纳米六方氮化硼粒子的熔点急剧下降，因此，在一 0.091 0.082 0.078 0.072 定的条件下，纳米六方氮化硼粒子也具有传统极压 Dio mm 0.443 0.427 0.400 0.365 抗磨剂形成化学反应膜的润滑作用.同时，纳米六 方氮化硼粒子的加入使得轧制乳化液具有了固体润 由表3及图4图5可见：极压抗磨剂对轧制乳 滑材料的一些特点：由于轧辊与板带钢表面的凹凸 化液的摩擦学性能有显著的影响：纳米六方氮化硼 不平，纳米六方氮化硼粒子一方面可填充在凹凸的 粒子不但自身具有良好的抗磨减摩性能，而且与传 表面，减少磨损；另一方面纳米六方氨化硼粒子在轧 统的硫、磷极压抗磨剂有很好的协同提高作用；在实 辊与板带钢表面起到了“球轴承”的作用，变滑动摩 际的冷轧实验中，虽然样②作为极压抗磨剂的轧制 擦为滚动摩擦，且六方氮化硼自身具有固体润滑材 乳化液的轧制润滑效果还不及传统的轧制乳化液， 料的特性，从而提高了轧制乳化液的润滑性 但样④极压抗磨剂的复配却使轧制乳化液具有了更 能m-).图6与图7为轧制乳化液的四球机摩擦学第 5期 张 旭等： 板带钢乳化液摩擦学性能与轧制工艺特征 等 ）、纳米硼酸盐 （硼酸钾、硼酸锂等 ）和无机物类 （石墨、滑石、氮化硼和金刚石等 ）等 ［9］．目前‚国内 外纳米润滑的研究重点主要集中在对重要机械设备 的润滑如汽车发动机及重要传动轴承润滑油的研 究‚在工艺润滑方面‚尤其是在板带钢轧制液方面的 研究相对较少．原因主要在于含纳米粒子添加剂的 乳化液‚不仅存在纳米粒子在乳化油中分散问题‚还 有乳化液自身的稳定性问题．如果采用化学方法对 纳米粒子进行分散‚不仅会极大的改变纳米粒子的 原有性质‚而且化学分散剂对原乳化液的稳定性及 其他性能产生影响． 实验采用纳米六方氮化硼作为极压抗磨剂‚来 研究纳米粒子作为润滑添加剂所体现出的润滑效 果‚并对其作用原理进行了分析．具体的实验步骤 如下：在不改变原轧制乳化液乳化体系的前提下‚采 用原配方中的表面活性剂对纳米六方氮化硼粒子进 行表面修饰‚来达到纳米六方氮化硼粒子在乳化液 中稳定分散的目的．配制了两种含纳米六方氮化硼 粒子的轧制乳化液‚与传统的轧制乳化液进行摩擦 学性能对比‚对比结果见表3．其中样①不含任何极 压抗磨剂‚样②仅含纳米六方氮化硼粒子作为极压 抗磨剂‚样③为传统的硫系与磷系复配极压抗磨剂‚ 样④为传统硫、磷极压抗磨剂与纳米六方氮化硼粒 子复配而成‚且样②与样④中纳米六方氮化硼粒子 质量分数均为 0∙6％．同时‚为了突显含纳米六方氮 化硼粒子的轧制乳化液与传统轧制乳化液的实际轧 制润滑效果的差别‚特选用样②、样③和样④对退火 状态 ＩＦ钢的冷轧进行润滑‚带钢规格为 150ｍｍ× 50ｍｍ×2ｍｍ‚轧制润滑效果见图 4、图 5． 表 3 含不同极压润滑剂的轧制乳化液摩擦学性能参数 Ｔａｂｌｅ3 ＴｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒｏｌｌｉｎｇｅｍｕｌｓｉｏｎｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＥＰ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ 摩擦学 性能参数 轧制乳化液 样① 样② 样③ 样④ ＰＢ／Ｎ 588 667 696 784 μ 0∙091 0∙082 0∙078 0∙072 Ｄ392Ｎ 10ｍｉｎ／ｍｍ 0∙443 0∙427 0∙400 0∙365 由表 3及图 4、图 5可见：极压抗磨剂对轧制乳 化液的摩擦学性能有显著的影响；纳米六方氮化硼 粒子不但自身具有良好的抗磨减摩性能‚而且与传 统的硫、磷极压抗磨剂有很好的协同提高作用；在实 际的冷轧实验中‚虽然样②作为极压抗磨剂的轧制 乳化液的轧制润滑效果还不及传统的轧制乳化液‚ 但样④极压抗磨剂的复配却使轧制乳化液具有了更 图 4 轧制乳化液对轧制力的影响 Ｆｉｇ．4 Ｅｆｆｅｃｔｏｆｒｏｌｌｉｎｇｅｍｕｌｓｉｏｎｓｏｎｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅ 图 5 轧制乳化液对轧制功率的影响 Ｆｉｇ．5 Ｅｆｆｅｃｔｏｆｒｏｌｌｉｎｇｅｍｕｌｓｉｏｎｓｏｎｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｐｏｗｅｒ 好的轧制润滑效果． 轧制润滑主要为边界润滑‚而在边界润滑中‚传 统轧制乳化液中的极压抗磨剂能吸附或与金属表面 反应‚形成吸附膜或低熔点、易剪切的化学反应膜‚ 以防止金属表面的剧烈磨损、擦伤甚至熔焊‚起到了 极压润滑的作用 ［10］．纳米材料的小尺寸效应使得 纳米六方氮化硼粒子的熔点急剧下降．因此‚在一 定的条件下‚纳米六方氮化硼粒子也具有传统极压 抗磨剂形成化学反应膜的润滑作用．同时‚纳米六 方氮化硼粒子的加入使得轧制乳化液具有了固体润 滑材料的一些特点：由于轧辊与板带钢表面的凹凸 不平‚纳米六方氮化硼粒子一方面可填充在凹凸的 表面‚减少磨损；另一方面纳米六方氮化硼粒子在轧 辊与板带钢表面起到了 “球轴承 ”的作用‚变滑动摩 擦为滚动摩擦‚且六方氮化硼自身具有固体润滑材 料的 特 性‚从 而 提 高 了 轧 制 乳 化 液 的 润 滑 性 能 ［11--12］．图 6与图 7为轧制乳化液的四球机摩擦学 ·625·