在当今全世界生产铝板带时，热轧用的润滑冷却剂是乳液，而冷轧带材用的是矿物润滑油，由基础油和添加剂组成，基础油是经过精炼的天然矿物油，常用的添加剂有油性添加剂、极压添加剂、防腐剂、抗氧化剂、增黏剂、降凝剂、抑泡剂等。润滑冷却剂在冷轧过程中起着非常重要的作用，不用它真是寸步难行，温度可上升到260 ℃以上，带材的表面品质(粗糙度、光洁度、显微形貌等)根本无法控制。使用润滑冷却剂后方可顺利地进行轧制，轧件(带材)温度可保持在50 ℃以下，带材表面品质和各项工艺参数都可以得心应手的控制，可以高品质与高效率地进行生产。

润滑剂在带材与轧辊之间起中间作用，轧辊表面和其他加工条件对带材表面的影响都是通过变形区内的润滑油膜才得以实现。润滑剂必须有利于变形区内形成一层连续、牢固的薄薄油膜，才能轧出表面品质上乘的铝带材。一定要按照这一目标选择润滑剂黏度、添加剂种类及含量、用量与润滑方式等。

润滑剂油膜不能过厚，也不能太薄，通常选用低黏度的基础油，同时用量应适当，还要选用合适的油添加剂(酸、醇、酯)，添加量也应恰如其分，不但可以获得优质的带材，同时生产效率高，经济效益好。

2019年，全球生产了约34 000 kt铝板带材(含铝箔毛料)，扣除约6%的热轧板材，其余的约32 000 kt板带都是冷轧的，都是以轧制油作为润滑冷却剂一卷一卷轧制的，用这种方式生产铝板带已延续了约125年。

在生产中往往把润滑冷却剂称为工艺润滑油，简称润滑油，其消耗量可按0.4 kg / t带材估算。在俄罗斯和中国的铝轧制厂，润滑油成分：

需特别指出，火油可用一部分再生油取代，同时其量可为总油量的50%～60%，不过加入再生油后应分析油的酸值和机械杂质含量，酸值应大于1.0 mg KOH/g，机械杂质应小于0.005%。

1 润滑油的致命弱点

在冷轧铝带时必须用矿物油基润滑冷却剂，在今后一段时间内全球冷轧铝带的年复合增长率约为4.2%，因此油基润滑冷却剂消费量也将按比例同步上升，大家知道，矿物油存在着三大弱点：一是着火危险性大，由此促使社会成本、保险费、停产费用上升，使产品附加成本增大；二是着火概率大，需要有强大的有效的CO2灭火系统，据有关部门不完全统计，中国自1956年东北轻合金有限责任公司大规模冷轧铝带以来，在这60多年期间共发生火灾340多桩，其中大的是秦皇岛某铝加工公司的2 350 mm冷轧机10多年前的一场大火，把轧机烧的“体无完肤”，至今未修复，因为修复费用太高，幸好没有殃及邻近的另一台冷轧机，现在该公司用这台好冷轧机每年生产约120 kt罐料(can stock)，冷轧润滑油着火大多是静电引起的，但根本还是油的存在，即使火不大,熄灭后车间内还存在着大量CO2，必须清理干净，以确保人员安全，这也是费钱费时的工作；矿物油蒸气与带有悬浮粒子的气体(aerosol)对人体健康与环境不利，如用水基润滑剂，就不存在这个问题，或者很轻微了。

2 联合起来共同攻关

如上所述，矿物油基润滑冷却剂存在着诸多的固有缺点，铝加工业始终在不遗余力解决此问题，但收效甚微，20世纪30年代美国铝业公司有一个铝轧制厂的冷轧机用水基润滑冷却剂冷轧带材，一直到2005年全球仅此一厂采用这种工艺，以后该工艺也没有实际应用了。

2018年意大利达涅利公司(Danieli)牵头世界上一些知名企业、大学、研究组织等对水基乳液(WBE,water-based emulsion)联合攻关，同时有着明显分工，各司其职：

•美国好富顿国际公司(Houghton International Inc.)，负责乳液配方。好富顿是世界上大名鼎鼎的轧制油和乳液解决方案和现场服务专家，在中国上海设有分公司，名为好富顿(上海)高级工业介质有限公司，中国不少铝加工厂用的轧制油与乳液配方都是该公司提供的。

•德国特韦集团(TWE Group), 是一个工业伙伴(industrial partner)，负责非移动型纸质过滤系统的超微米(sub-micron)过滤介质的研发，特别是水包油型乳液。

•德国的埃普矿产品欧洲公司(EPM inerals Europe),是一个工业伙伴，负责研发超微米过滤土，专注于水包油的过滤。

•德国贝加卡代米·弗赖堡技术大学(Technische Universitat Bergakademie Freiberg)，是一个研究伙伴，负责轧制试验的实验室工作。

在此攻关计划组织实施之前，德国尤迪内大学(University of Udine)在实验室做过不少工作。

3 水基乳液技术

铝冷轧采用水基乳液技术优点很多：着火危险几乎不会发生；乳液中仅含15%轧制油，85%为软化水；相关的一切成本都大大下降，社会成本、保险费都大为减少；工作环境改善了，对工人健康影响的因素几乎不复存在；水的导热性能比石油的大得多，生产效率会有相应的提高，不会发生过热现象；产品品质至少会与油润滑时的相等，产量会有所上升。

烟气处理系统可以免建，因而与此相关的建设投资(capex)可减少90%，只要有一套与浮液相关的平板过滤器即可。达涅利公司认为，由于不需要灭火系统，消防费用可减少30%，项目的总投资可下降10%。

关于冷轧润滑油的运转成本(opex)，目前是1欧元/L，1台冷轧机目前润滑油用量为好几百kL/a，如果改用水基润滑剂，生产成本可以大大下降，只有石油基润滑剂的10 %。由石油润滑系统改为水基乳液润滑系统需要的停产时间也很短，只不过五六天或更短。

4 中间试验

至2019年4月工作已进入中试阶段，在贝加卡代米·弗赖堡技术大学中试厂进行了接近于工业生产的中间试验，用的是一台非可逆式的单机架冷轧机，带坯是热轧的。这台冷轧机原来是轧镁的，现在达涅利把它改为轧铝的，乳液系统做了较多的改进，图1为所用的水基乳液中间试验四辊冷轧机正在进行轧制。

图1 以水基乳液试轧铝带、试轧顺利

中试试验冷轧机如图2所示，是一台四辊不可逆式冷轧机。试验表明，所轧带材1.0 mm厚，共轧3道，每轧一道剪取试样，检验产品的表面品质、乳液残留与力学性能，结果相当令人满意。后来用5052铝合金与5005铝合金进行试轧，均取得满意的结果。下一步准备进行大规模的试验，对所有常用的铝合金如包装铝带材、5005铝合金、3004铝合金、3104铝合金、5052铝合金、1×××系铝合金等进行轧制，以确定最佳的乳液配方。

图2 以水基润滑剂冷轧5005铝合金带材

5 结束语

中国当前铝及铝合金热轧板带用的乳液与冷轧带材用的轧制油配方不是60多年前从苏联引进的，就是近30年来从工业发达国家引进的或购买的基油，几乎没有自己的润滑冷却剂配方，成为铝加工业一块长期存在的短板，或多或少地制约了轧制工业的发展。现在工业发达国家的一些企业、大学与研究单位正在联合研究铝带冷轧的水基润滑剂，看来离成功已不远了，希望我国一些大企业能对此项前沿技术关注，不要等到人家大规模应用了才在后面追赶。