一种适用于带钢表面的高速除油液及其制备方法与流程

1.本发明属于带钢表面处理技术领域，具体涉及一种适用于带钢表面的高速除油液及其制备方法。


背景技术：

2.带钢，又称钢带，是各类轧钢企业为了适应不同工业部门工业化生产各类金属或机械产品的需要而生产的一种窄而长的钢板。带钢按轧制方法分为热轧和冷轧两种，分别称作热轧带钢和冷轧带钢。
3.在带钢的生产加工过程中，表面会附有各种污物如残留轧制油、机油等，加上转运、暂存过程中会被粉末灰尘等污染，会在后续工序中产生缺陷。因此，带钢表面的清洗脱脂除油是影响产品质量的一个重要环节。实践证明，合适的除油工艺的选择决定了除油性能的好坏，对后续工艺如电镀、涂渍等产生重要的影响。若金属表面含有少量的油污则会造成基体与镀层之间的结合力不强，产生起泡、起皮，甚至无法镀上镀层等现象，并且油污会影响镀层的结构，使镀层之间产生空隙，使得镀层的防锈性较低，与此同时，油污还将污染电解液，降低除油能力，增加生产成本。可见，脱脂除油剂作为金属除油以及后续工艺中不可取少的一部分，其决定着除油液除油能力的强弱，以及电镀过程中镀层质量的好坏。
4.国内脱脂除油剂的生产和使用主要以固体为主，而除油液目前只有进口产品才能达到高速脱脂机组的使用需求，主要被德国汉高公司的产品垄断。例如，目前德国西玛克公司开发出的世界上最高速度的带电镀锡机组，机组最高时速为600m/min，稳产速度为500m/min的机组，由于其速度高、且机组每15分钟变换一次电解除油的极性、又因镀锡液为强酸性msa镀液无自除油能力等因素，同时，冷轧钢带在去清洗去除轧制油后，要进行烘干，再静电涂dos油，之后转入电镀锡车间。钢卷在镀锡机组开卷后，要进行镀前的高速除油，这是一种钢厂要求最高清洁度的除油工序，世界上众多的专门提供带材连续卷对卷除油液的厂家中，只有德国汉高公司为其专门开发c-ak 338mg除油液能满足这三条机组的要求。因此，开发我国具有独立知识产权的专用除油液，势在必行。
5.中国专利cn 104651865 b公开了一种用于冷轧带钢连续退火生产线的低泡液体脱脂剂，由以下质量分数的原料：10％～35％的氢氧化钠、0.1％～0.5％的非离子型表面活性剂、1％～5％的磷酸酯型表面活性剂、4％～30％助剂和水混合均匀制成，其中所述助剂为羟基乙叉二膦酸、葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸、丙烯酸盐、酰胺中的至少一种。虽然该发明制得的液体脱脂剂在清洗过程中无需再添加消泡剂即可实现低泡作业，但是其配方中采用了磷酸酯型阴离子表面活性剂，一旦遇到阳离子型活性剂将发生沉淀，产生污染，同时，其除油时间和除油效果也无法达到较高的要求。
6.中国专利申请cn 112126935 a公开了一种低温适应性脱脂剂，包括重量份数的以下组分：十二烷基二苯醚二磺酸钠0.1～0.6份，二异辛基琥珀酸酯磺酸钠0.1～0.4份，脂肪醇聚氧乙烯醚1～5份，异构脂肪醇烷氧基化物0.5～3份，脂肪醇～亚烷基氧化物共聚物1～3份，苯基聚环氧乙烷磷酸酯0.5～2.5份，30％的氢氧化钠水溶液70～80份，烷基取代二元
羧酸盐1～6份，葡萄糖酸钠1～3份，消泡剂0.5～3份，助溶剂0.1～1.2份，水10～15份。虽然该发明在脱脂除油的过程中可以在一定程度上减少泡沫的产生，但是除油后经检测后的残留泡沫仍然较高，且除油时间较长，不能满足高速运行的带钢的脱脂除油需求。
7.因此，本发明旨在提供了一种专门用于带钢表面的金属除油液，其对应的机组速度能够达到500m/min及以下，同时在降低除油过程中泡沫残留的情况下，能够更大程度的提高除油速度和除油效果，除油方式可以有效满足浸渍、阴极电解、阳极电解等三种方式。


技术实现要素：

8.为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种适用于带钢表面的高速除油液及其制备方法。本发明提供的一种适用于带钢表面的高速除油液，符合钢厂冷轧带钢高速、时间短的清洗要求，采用本发明制得的除油液进行钢带脱脂除油清洗后，带钢表面的油脂脱除率高，除油时间仅为2～25s，清洗效率高，并且消泡速度快，泡沫残留量低，同时有效填补了国内高速机组使用的除油液的空白。
9.本发明的技术方案是：
10.一种适用于带钢表面的高速除油液，包括如下组分及其重量百分比：
11.氢氧化钾
················
10～25％
12.氢氧化钠
················
10～25％
13.表面活性剂
···············
2～15％
14.葡萄糖酸钠
···············
2～10％
15.复合无机盐
···············
1～20％
16.消泡剂
·················
0.01％～0.2％
17.余量为水。
18.优选地，所述表面活性剂选自季铵化聚氧乙烯胺、烷基酚聚氧乙烯醚、丙二醇嵌段聚醚、异辛醇聚氧乙烯醚、环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物、聚醚多元醇、正丁基封闭脂肪醇醚中的至少两种。
19.优选地，所述表面活性剂由a、b、c三种组分按重量比5:5:3组成，所述a组分为烷基酚聚氧乙烯醚，所述b组分为异辛醇聚氧乙烯醚，所述c组分为丙二醇嵌段聚醚、环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物和正丁基封闭脂肪醇醚中的一种。
20.优选地，所述丙二醇嵌段聚醚的平均分子量为1000～2000。
21.优选地，所述环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物(eo-po-eo)的平均分子量为2500。
22.优选地，所述复合无机盐选自焦磷酸钾、三聚磷酸钠、羟基乙叉二膦酸四钠、三乙醇胺、次氮基三乙酸、柠檬酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的两种或三种。
23.优选地，所述复合无机盐由羟基乙叉二膦酸四钠和次氮基三乙酸按重量比5～15:0.1～3组成。
24.优选地，所述复合无机盐由羟基乙叉二膦酸四钠和次氮基三乙酸按重量比8:1组成
25.优选地，所述消泡剂为丙二醇嵌段聚醚、江苏海安石油化工gp330消泡剂和中山神湾信玉化学d316消泡剂中的一种；所述丙二醇嵌段聚醚的平均分子量为2500～8000。
26.另外，本发明还提供了一种所述的适用于带钢表面的高速除油液的制备方法，包
括如下制备步骤：
27.s1、在均匀搅拌的情况下，向水中分别加入氢氧化钠和氢氧化钾，搅拌15min至均匀；
28.s2、接着加入表面活性剂，搅拌20min至均匀；然后加入葡萄糖酸钠，搅拌15min至均匀；再加入复合无机盐，搅拌15min至均匀；
29.s3、最后加入消泡剂，搅拌3小时至溶液均匀，即得。
30.优选地，所述制备过程中的搅拌速度为300～400rpm。
31.由现有技术可知，在带钢进行电解除油时通常要求在低泡或者无泡的条件下进行，因为除油液在发生作用时会产生大量的泡沫，电解产生的氢气和氧气聚集在泡沫内容易发生氢爆，并且大量的泡沫溢出对仪器产生一定的腐蚀增加清洗难度，对除油液造成损失，增加生产成本，即使是在除油剂的配方中添加了消泡剂，消泡效果仍然较差。因此，如何在保证除油效率高，除油时间短的情况下，减少除油过程中泡沫的产生，并降低消泡时间，一直是带钢除油液技术领域中的难以攻克的技术要点。
32.因此，本发明通过选择的不同组分的表面活性剂产生协同作用，有效提高了除油液的除油效率，如季铵化聚氧乙烯胺、聚环氧乙烷单丁醚、烷基酚聚氧乙烯醚、丙二醇嵌段聚醚、异辛醇聚氧乙烯醚、环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物、聚醚多元醇、正丁基封闭脂肪醇醚中的两种或两种以上。进一步地，本发明在表面活性剂的选择和研究过程中发现，将烷基酚聚氧乙烯醚、异辛醇聚氧乙烯醚组合使用，并且添加一定量的丙二醇嵌段聚醚(平均分子量为1000～2000)、环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物和正丁基封闭脂肪醇醚中的一种，将这三种组分按照特定的比例组成的表面活性剂，能够吸附于带钢表面，降低油水界面的张力，增大接触面积，对带钢表面污染物具有超强的乳化，分散和润湿能力，各组分之间产生协同作用，有效的提高了表面活性剂与油污之间的反应活性和除油液的除油性能。
33.同时，本发明提供的表面活性剂制得的除油液，在使用时泡沫产生量少，且消泡时间短，经过实验验证，在添加同样的消泡剂的情况下，采用本发明的选择的表面活性剂产生的泡沫高度和消泡时间会明显降低。
34.另外，本发明中添加的氢氧化钠和氢氧化钾作为强碱性物质，溶于水后能够完全电解，产生oh-，提供强碱性条件，可以与动植物油发生皂化作用，生成水溶性好的脂肪酸钠和丙三醇，同时生成的脂肪酸钠/钾还具有表面活性剂的作用，能够与钢铁件表面的矿物油发生皂化作用，从而提高油污的去除效率。
35.本发明中添加的复合无机盐作为助洗剂，在除油过程中主要起软化硬水、ph缓冲、抗再沉积等作用，并与本发明中添加的表面活性剂产生协同增效作用进一步提升除油性能，可以使油污发生皂化作用将其分解，具有促进油污分散、软化硬水及缓冲作用。
36.与现有技术相比，本发明提供的一种适用于带钢表面的高速除油液具有以下优势：
37.(1)本发明所制得的适用于带钢表面的高速除油液通过不同的组分配比的表面活性剂与其他助剂有效结合，成分安全，对金属腐蚀性小；在带钢的除油过程中，可以快速脱除带钢表面大部分油脂类的污渍，经电解除油实验验证，除油时间仅为2s时，对dos油的脱除率可达100％，能够满足500m/min高速运动带钢的高清洁度以及阴-阳极的电流高达35a/min的除油要求，有效提升后续加工步骤中的涂层、镀层的稳定性。
38.(2)本发明所制得的适用于带钢表面的高速除油液还通过添加的消泡剂与表面活性剂协同，使得高效的脱脂除油过程中泡沫产生明显减少，大大降低了电解除油过程中大量泡沫聚集而发生氢爆的可能性，同时还减少了泡沫溢出对仪器的腐蚀性，降低带钢清洗成本，具有良好的乳化能力和稳定性，有利于保护工作现场的生产环境，保证了带钢生产线的生产效率。
具体实施方式
39.以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的保护范围之内。
40.以下实施例和对比例中，未作特别说明的试剂为常规试剂，均可在常规试剂生产销售公司购买。
41.实施例1一种适用于带钢表面的高速除油液及其制备方法
42.所述的适用于带钢表面的高速除油液，由如下组分及其重量百分比组成
[0043][0044][0045]
所述表面活性剂由烷基酚聚氧乙烯醚(陶氏h66)、异辛醇聚氧乙烯醚和丙二醇嵌段聚醚按重量比5:5:3组成；所述丙二醇嵌段聚醚的平均分子量为1000，cas号：9003-11-6。
[0046]
所述复合无机盐由羟基乙叉二膦酸四钠和次氮基三乙酸按重量比8:1组成。
[0047]
所述消泡剂购自中山神湾信玉化学，型号为d316。
[0048]
所述的适用于带钢表面的高速除油液的制备方法，包括如下制备步骤：
[0049]
s1、在转速为350pm均匀搅拌的情况下，向水中分别加入氢氧化钠和氢氧化钾，搅拌15min至均匀；
[0050]
s2、接着加入表面活性剂，搅拌20min至均匀；然后加入葡萄糖酸钠，搅拌15min至均匀；再加入复合无机盐，搅拌15min至均匀；
[0051]
s3、最后加入消泡剂，搅拌3小时至溶液均匀，即得。
[0052]
实施例2一种适用于带钢表面的高速除油液及其制备方法
[0053]
与实施例1的相比，实施例2的区别在于，将表面活性剂中的丙二醇嵌段聚醚(平均分子量为1000)替换为丙二醇嵌段聚醚(平均分子量为2000)，其他组分和制备步骤与实施例1相同。
[0054]
实施例3一种适用于带钢表面的高速除油液及其制备方法
[0055]
与实施例1的相比，实施例3的区别在于，将表面活性剂中的丙二醇嵌段聚醚(平均分子量为1000)替换为环氧乙烷－环氧丙烷嵌段共聚物(eo-po-eo)(平均分子量为2500)，其他组分和制备步骤与实施例1相同。
[0056]
实施例4一种适用于带钢表面的高速除油液及其制备方法
[0057]
与实施例1的相比，实施例4的区别在于，将表面活性剂中的丙二醇嵌段聚醚(平均分子量为1000)替换为正丁基封闭脂肪醇醚，其他组分和制备步骤与实施例1相同。
[0058]
对比例1一种适用于带钢表面的除油液及其制备方法
[0059]
与实施例1的相比，对比例1的区别在于，将表面活性剂中的丙二醇嵌段聚醚(平均分子量为1000)替换为丙二醇嵌段聚醚(平均分子量为2300)，其他组分和制备步骤与实施例1相同。
[0060]
对比例2一种适用于带钢表面的除油液及其制备方法
[0061]
与实施例1的相比，对比例2的区别在于，将表面活性剂中的丙二醇嵌段聚醚(平均分子量为1000)替换为丙二醇嵌段聚醚(平均分子量为3000)，其他组分和制备步骤与实施例1相同。
[0062]
对比例3一种适用于带钢表面的除油液及其制备方法
[0063]
与实施例1的相比，对比例3的区别在于，将表面活性剂中的丙二醇嵌段聚醚(平均分子量为1000)替换为环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物(eo-po-eo)(平均分子量为2000)，其他组分和制备步骤与实施例1相同。
[0064]
对比例4一种适用于带钢表面的除油液及其制备方法
[0065]
与实施例1的相比，对比例4的区别在于，将表面活性剂中的丙二醇嵌段聚醚(平均分子量为1000)替换为聚环氧乙烷/聚环氧丙烷单丁醚(日本三洋50hb)，其他组分和制备步骤与实施例3相同。
[0066]
对比例5一种适用于带钢表面的除油液及其制备方法
[0067]
与实施例1的相比，对比例5的区别在于，将表面活性剂中的丙二醇嵌段聚醚(平均分子量为1000)替换为朗盛表面活性剂mersolat h95，其他组分和制备步骤与实施例3相同。
[0068]
试验例一、消泡性能测定
[0069]
1.试验对象：本发明实施例1～4，对比例1～5制得的除油液；德国汉高c-ak338mg除油液。
[0070]
2.试验方法：以德国汉高c-ak 338mg除油液作为对照组，本发明实施例1～4，对比例1～5制得的除油液为实施例1～4组，对比例1～5组，参照机械标准jb/t4323.2-2019《水基金属清洗剂》进行泡沫性能测试，分别记录各组泡沫高度(cm)和消泡时间(min)。
[0071]
3.本发明实施例、对比例及对照组的泡沫高度和消泡时间如表1所示。
[0072]
表1
[0073]
组别泡沫高度(cm)消泡时间(min)实施例1组0.910.57实施例2组1.111.01实施例3组0.60.19实施例4组0.59.40对比例1组5.061.10对比例2组4.954.09对比例3组5.225.10
对比例4组5.225.10对比例5组3.822.43对照组0.57.54
[0074]
由表1中对除油液进行消泡性能测试数据中可以看出，本发明实施例1～4组制得的除油液的泡沫高度均在1.1cm及以下，同时消泡时间短，其中实施例3的泡沫高度为0.6cm，而消泡时间仅为0.19min，消泡性能明显优于对照组测得的数据。而从对比例1～5组中的实验数据可以看出，对比例1～5制得的除油液的泡沫高度较高，同时消泡时间明显增长。
[0075]
试验例二、乳化性能测定
[0076]
1.试验对象：本发明实施例1～4，对比例1～5制得的除油液；德国汉高c-ak338mg除油液。
[0077]
2.试验方法：以德国汉高c-ak 338mg除油液作为对照组，本发明实施例1～4，对比例1～5制得的除油液为实施例1～4组，对比例1～5组，采用乳化法进行测定，分别取20ml的除油液于试管中，在超声的条件下缓慢的滴加机油，记录发生乳化和油污达到饱和时所消耗的机油的体积(以滴数记录)，从而判断表面活性剂乳化性能的高低和使用寿命的长短。
[0078]
3.本发明实施例、对比例及对照组的乳化能力数据如表2所示。
[0079]
表2
[0080]
组别乳化开始时滴数油污饱时滴数实施例1组316实施例2组320实施例3组112实施例4组113对比例1组210对比例2组214对比例3组110对比例4组311对比例5组415对照组314
[0081]
乳化作用是将一种液体分散到第二种不相溶的液体中去的过程。表面活性剂含有的饱和的环烷烃基和链烷烃基越长，与油膜之间的乳化作用越好，更易形成乳浊液，表面活性剂所具有的乳化能力也越好。当表面活性剂与油污之间的乳化达到饱和时，乳浊液则会完全分层，因此等量的表面活性剂与油污发生乳化作用时，所消耗的油污量越多则表面活性剂的使用寿命越长，表面活性剂制得的除油液与油膜发生乳化作用所需要的时间越短，其响应能力越好，在除油过程中所需要的时间越少，可以提高生产效率，降低生产成本。
[0082]
因此，对本发明实施例1～4组、对比例1～5组及度对照组的除油液进行乳化能力和响应能力的测定，由表2的测定结果可知，实施例3和4组制得的除油液较对比例组相比，均可很快地发生乳化，乳化能力相对较强，能够在较短的时间内与油污发生作用。而实施例2组制得的除油液达到饱和时需要的油污量与对比例组相比明显增多，因此具有较长的使用寿命。
[0083]
试验例三、除油性能测定
[0084]
1.试验对象：本发明实施例1～4，对比例1～5制得的除油液；德国汉高c-ak 338mg除油液。
[0085]
2.试验方法：参照机械标准jb/t 4323.2-2019《水基金属清洗剂》5.4.清洗能力实验(质量法)中人工油污的配置方法和实验结果评定方法。以德国汉高c-ak 338mg除油液作为对照组，本发明实施例1～4，对比例1～5制得的除油液为实施例1～4组，对比例1～5组。使用时将各组除油液稀释用水稀释至5％，采用钢板为100mm*70mm*0.2mm厚的一次冷轧低碳钢板，钢板牌号为t4-ca，进行电解除油性能测试；
[0086]
(1)对钢板进行面积为70mm*70mm的dos油辊涂，厚度为10μm，然后进行电解除油测试，除油时间为2s；
[0087]
(2)配制人工油污同时加入dos油，配制成混合油污，对钢板进行面积为70mm*70mm的dos油辊涂，厚度为10μm，然后进行电解除油测试，除油时间为25s；
[0088]
所述电解除油过程中的操作条件为：除油温度：60～80℃；正极材料：不锈钢板；电流密度：3a/m2。
[0089]
3.本发明实施例、对比例及对照组的除油性能测试数据如表3所示。
[0090]
表3
[0091][0092]
由表3可知，本发明实施例1～4制得的除油液除油时间仅为2s的情况下，对于dos油的除油率达到了100％；在除油时间为25s时，对于混合油污的除油率也均在53％以上，其中，实施例4对于混合油污的除油率更是高达84.10％，明显优于德国汉高c-ak 338mg除油液的除油效果，完全可适用于带钢表面高速除油的工艺要求。
[0093]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因
此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。