CN101605878A - 钢材用热轧油以及钢材的热轧方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在200～1200℃的范围对钢材进行加热轧制时可以有效降低轧制负荷、降低轧制成本的钢材用热轧油以及使用这种油的钢材的热轧方法。本发明的钢材用热轧油含有基础油以及从数均分子量在8000～100000范围内的异丁烯均聚物和异丁烯共聚物中选出的至少一种聚合物，并且，本发明的钢材的热轧方法的特征是通过注水方式供给上述钢材用热轧油。

Description

钢材用热轧油以及钢材的热轧方法

技术领域

本发明涉及钢材用热轧油以及钢材的热轧方法。特别涉及在200～1200℃对钢材进行加热的热轧加工时可以使辊和钢材间的摩擦系数与无供油时相等或更高，并使轧制负荷降低的钢材用热轧油以及钢材的热轧方法。

背景技术

近年，碳钢、不锈钢、工具钢、硅钢等钢材进行中温轧制或热轧时，为了防止辊表面的纹理粗糙，使用高温用润滑剂来获得效果。作为该润滑剂，通常使用石墨、玻璃、氮化硼、云母、二硫化钼、氧化铁、氟化石墨、碳酸钙等固体润滑剂，硫化油脂、硫化烯烃、二烷基二硫代磷酸锌、磷酸酯等极压润滑剂，矿物油、油脂、油脂聚合物、合成酯等油性提高剂，甲基丙烯酸酯共聚物、丁烯丁二烯共聚物等附着性提高剂兼流动点降低剂，这些可以单独使用或2种以上组合使用，还可以使用根据情况向这些之中加入二叔丁基甲酚或α-萘胺等抗氧化剂得到的物质。

这种高温用润滑剂具有在钢材的热轧中降低轧制辊和轧制材料之间的摩擦系数的作用。通过降低轧制辊和轧制材料之间的摩擦系数，在轧钢机中，生产相同加工厚度的材料时，可以降低轧制负荷，降低辊和材料之间的接触压力。因此，通过抑制轧制材料和辊之间的表面的粗糙度增大以及局部纹理粗糙，维持良好的辊表面，可以轧制出轧制后钢材表面品质良好的钢材。但是，由于对工作辊用强力喷射的冷却水来冲洗，因此很难使热轧油有效地附着于辊表面。

为了防止该冷却水的影响，在工作辊上设置有防水板。防水板无缝隙地连接于工作辊体长度方向，防止辊冷却水流入喷射轧制油乳液的辊表面。即，在热轧油的通常供油方法即工作辊供油中，通过防水板除去辊表面的冷却水水膜就成为使向工作辊喷射的轧制油乳液高效地附着于辊表面的条件。但是，防水板很难完全追随高速旋转的工作辊，在防水板和工作辊之间会产生缝隙，辊冷却水流入工作辊表面而形成水膜，因此使轧制油的附着变差，进而无法实现充分的轧制负荷减少的效果。另一方面，就热轧油来说，也有向支承辊喷射的方法，但与向工作辊供油的情况相比，附着于辊表面的轧制油通过工作辊表面而到达辊和轧制材料之间，因此，附着量差，与工作辊供油相比，负荷减少效果更差。

为了解决该问题，提出了轧钢机辊的防水装置(专利文献1)，但对高速旋转的辊的追随性不明确，并且防水机构繁杂，因此是不实用的。

还存在以下方法：以将高碱性金属硫酸盐为主成分的润滑剂供给辊表面为特征的钢材厚板热轧方法(专利文献2)，含有高碱性金属硫酸盐、石墨、碳酸钙和磺酸酯的轧制加工用润滑剂塑性物(专利文献3)，以棕榈油为主成分的热轧油以及热轧方法(专利文献4)，但是，因为这些润滑剂都是防热胶着性或润滑性差，所以不能到达期望的目的。

另一方面，还有进行无缝轧制时向工作辊和支承辊各自供给润滑剂的热轧方法(专利文献5)、将轧制油喷射到上下工作辊和上下支承辊的各个表面的方法(专利文献6)，但辊冷却水的影响都不明确。

其中，还有使用分子量200～330的聚丙烯、聚异丁烯和至少一种以上形成的基础油80～95％的铝用水分散性冷轧油组合物(专利文献7)，在液态成分中使用了高分子化合物添加油即合成酯+聚丙烯酸酯的热轧加工用润滑剂组合物(专利文献8)，基础油和支链脂肪酸和聚异丁烯组合而成的高温塑性加工用润滑剂(专利文献9)。

专利文献1：日本特开平8-215718号公报

专利文献2：日本特开平7-62375号公报

专利文献3：日本特开平9-40998号公报

专利文献4：日本特开平11-80764号公报

专利文献5：日本特开平11-290903号公报

专利文献6：日本特开2006-110555号公报

专利文献7：日本特开平5-98284号公报

专利文献8：日本特开平7-70576号公报

专利文献9：日本特开平10-259391号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在200～1200℃的范围对碳钢、不锈钢、工具钢、硅钢等材质的板材、管材、棒材、线材、型材等钢材进行加热轧制时可以有效降低轧制负荷、降低轧制成本的钢材用热轧油以及使用这种油的钢材热轧方法。

为了解决上述问题，本发明人等进行了深入研究，结果成功开发出这样的轧制油，即，不用说应用于工作辊供油时，就是应用于支承辊供油时，也可以以相同的轧制油供油量实现工作辊供油以上的效果。支承辊供油方式具有以下特征：工作辊不需要附带精致的防水装置，并且，喷射装置不会受到高温的轧制钢材的影响，因此容易保养，优于工作辊供油装置。

本发明提供以下所示的钢材用热轧油以及使用这种油的钢材的热轧方法。

1.一种钢材用热轧油，其含有基础油以及从数均分子量在8000～100000范围内的异丁烯均聚物和异丁烯共聚物组成的组中选出的至少一种聚合物。

2.根据上述1记载的钢材用热轧油，其中，异丁烯共聚物是异丁烯和丁烯的共聚物。

3.根据上述1或2记载的钢材用热轧油，其中，相对于100质量份的基础油，含有0.05～15.0质量份的聚合物。

4.钢材的热轧方法，其特征在于，通过注水方式将上述1～3的任一项记载的钢材用热轧油供给轧制钢材的四段轧钢机的支承辊。

5.根据上述4记载的钢材的热轧方法，其中，进一步将上述1～3的任一项记载的钢材用热轧油通过注水方式供给轧制钢材的四段轧钢机的工作轧辊。

本发明的钢材用热轧油，通过注水方式向轧制钢材的四段轧钢机的支承辊供油，可以大幅降低轧制负荷，从而可以大幅降低轧制成本。

具体实施方式

以下，详细说明本发明。

作为本发明的钢材用热轧油中使用的基础油，可以举出例如矿物油(锭子油、机油、气缸润滑油等)、合成酯(脂肪酸辛酯、三羟甲基丙烷脂肪酸酯、季戊四醇三脂肪酸酯等)、油脂(菜籽油、牛油、猪油、棕榈油等)、聚合油脂(大豆聚合油、菜籽聚合油、蓖麻聚合油)、硫化油脂(硫化菜籽油、硫化猪油等)、有机硅油等的1种或2种以上的混合物。这些之中，特别优选的是精炼矿物油、菜籽油、牛油、猪油、棕榈油、季戊四醇三脂肪酸酯、三羟甲基丙烷脂肪酸酯、硫化菜籽油、硫化猪油等。

本发明的钢材用热轧油中使用的聚合物是数均分子量在8000～100000范围内的异丁烯均聚物和异丁烯共聚物组成的组中选出的至少一种聚合物。本发明人等着眼于已经作为轧制油成分的聚异丁烯的有效性，虽然已经作为热轧油的成分体系来应用(专利文献9)，但其是限定为添加到基础油和支链脂肪酸的内容，其效力未没能令人满意。

本发明的特征是选用规定的分子量范围的物质，这些特定分子量范围的聚合物与专利文献8记载的高分子化合物即聚甲基丙烯酸酯相比，相对于冷却水的残留量格外增多，有效减少轧制负荷。即，通常，工作辊供油与支承辊供油相比，轧制油向辊表面附着的量增多，轧制负荷减少量也增多，但通过使用所述的从规定的分子量范围的异丁烯均聚物和异丁烯共聚物组成的组中选出的至少一种聚合物，附着于辊表面而形成油膜的轧制油对辊冷却水的耐水性比以往的轧制油有了飞跃性地提高，因而，支承辊供油的负荷减少效果与工作辊供油相比，格外优异。另一方面，工作辊供油时，防水板不有效工作，冷却水流入防水板和轧制辊的缝隙，在辊表面形成水膜，因此从喷嘴出来的乳液无法达到辊表面，所以辊表面没有附着足够量的轧制油。

本发明中使用的聚合物的数均分子量特别限定为8000～100000，更优选为30000～60000。如果数均分子量小于8000，则会有期望的效果发挥不充分的倾向，如果超过100000，则会有聚合物的溶解变得不充分的倾向。这里，数均分子量是以聚苯乙烯作为标准物通过凝胶渗透法求得的。

作为聚合物，特别优选的是聚异丁烯以及异丁烯和丁烯的共聚物。作为丁烯，可以是1-丁烯也可以是2-丁烯，异丁烯和丁烯的共聚物中的异丁烯单元的含量优选为5～99质量％，更优选为20～90质量％。

就本发明的钢材用热轧油所使用的异丁烯共聚物来说，也可以使用丁烯以外的单体作为共聚单体。作为这样的单体，可以举出例如乙烯、丙烯、丁二烯、异戊二烯、二烯烃等烯烃，丙烯腈、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯(例如，甲基丙烯酸甲酯)等。

就本发明的钢材用热轧油来说，相对于基础油100质量份，含有异丁烯均聚物和/或异丁烯共聚物优选为0.05～15.0质量份，更优选为0.50～5.00质量份。如果小于0.05质量份，则会有期望的效果发挥不充分的倾向，如果超过15.0质量份，则会有溶解变得不充分，不能充分发挥期望的性能的倾向。

本发明的钢材用热轧油，也可以添加极压剂、固体润滑剂等添加剂。作为极压剂的具体例子，可以举出二烷基二硫代磷酸锌、氨基甲酸钼、辛酸钴等含有锌、钼、钴等的油溶性有机金属化合物，硫化油脂、二(十二烷基)多硫化物等硫系化合物，磷酸酯、亚磷酸酯、酸性磷酸酯等磷化合物，高碱性磺酸钙、高碱性水杨酸钙等高碱性有机酸盐化合物等。另外，作为固体润滑剂的具体例子，可以举出石墨、玻璃、氮化硼、云母、二硫化钼、氧化铁、氟化石墨、碳酸钙、硅酸盐、磷酸钾、聚苯硫醚、滑石、绢云母、烃等。使用时，添加分散其中的1种或2种以上来使用。这些添加剂的使用量没有特别限制，但通常在钢材用热轧油中为1～30质量％。

出于防止本发明钢材用热轧油的氧化引起老化的目的，也可以添加抗氧化剂。作为抗氧化剂的具体例子，可以举出α-萘胺、二叔丁基苯酚等。另外，还可以添加甲基丙烯酸酯共聚物、聚烯烃等流动点降低剂或附着性提高剂。

就本发明的钢材用热轧油来说，优选用水稀释至0.1～5.0质量％左右，供给轧制钢材的四段轧钢机的上下支承辊的至少一方，优选双方。此外，也可以将本发明的钢材用热轧油供给上下工作辊的一方，优选双方。

对支承辊的供给量根据轧制条件而不同，但作为本发明的钢材用热轧油(原液)，优选为0.5g/m²以上，更优选为1.0～5.0g/m²。如果小于0.5g/m²，则会有不能充分获得效果的情况，如果是10.0g/m²以上，则轧制油向辊表面附着的量显著增多，轧制负荷过分减少，因此辊和轧制材料之间会发生滑动，会有不能正常轧制的情况。

向工作辊的供给量根据轧制条件而不同，但优选为0.3g/m²以上，更优选为0.5～3.0g/m²。如果小于0.3g/m²，则会有不能充分获得效果的情况，如果是5.0g/m²以上，则与支承辊供油时相同地，辊和轧制材料之间会发生滑动，会有不能正常轧制的情况。

本发明的钢材用热轧油可以通过使用水作为喷射介质的注水方式、将空气和轧制油混合来进行喷雾的空气喷雾方式、使用高压柱塞泵将轧制油进行无气喷雾的无气喷雾方式、预混合方式进行供油。这些方式中，最优选通过注水方式进行供油。

就本发明的钢材用热轧油来说，是利用近年在热轧机工作辊中使用率不断提高的高速钢辊进行评价的，但即使使用以往使用的高铬铸铁轧辊、镍铬耐磨铸铁轧辊或镍颗粒(Ni-grain)辊，也可以获得同样的效果。

实施例

以下，基于实施例来具体说明本发明。

实施例

使用具备上下支承辊和上下工作辊的四段式热轧机，按照表1所示的轧制条件，通过注水方式将表2～表7所示的轧制油供给上下支承辊和/或上下工作辊。利用设置于轧制机的轧制负荷计测定轧制负荷。将不供给轧制油时的轧制负荷设为X、供给轧制油时的轧制负荷设为Y，通过下式求得轧制负荷减少率(％)。

轧制负荷减少率(％)＝100×(X-Y)/X

表1

工作辊	高速钢辊(直径80cm  长度175cm)
		支承辊	锻造制辊(直径125cm  长度175cm)
供油方式	注水
		轧制材料	普通钢  宽度1125mm  原始厚度4mm
轧制材料温度	900℃
		压下率	40％
仅向上下工作辊供油时	100ml/分钟/辊(总体为200ml/分钟)
		仅向上下支承辊供油时	100ml/分钟/辊(总体为200ml/分钟)
向上下工作辊供油和上下支承辊供油时	各50ml/分钟/辊(总体为200ml/分钟)
		轧制油稀释水量	30/分钟/辊
乳液浓度	0.3质量％

表2

表3

表4

表5

表6

表7

聚合物A：异丁烯/丁烯共聚物(异丁烯单元含量60质量％)

聚合物B：异丁烯均聚物

聚合物C：甲基丙烯酸酯均聚物

TMPTO：三羟甲基丙烷三油酸酯

TMPIO：三羟甲基丙烷异硬脂酸酯/异油酸酯

如实施例1～45所示，将含有异丁烯均聚物或异丁烯共聚物的钢材用热轧油供给支承辊，则轧制负荷显著降低。

与此相对，如比较例1～8所示，即使向支承辊供给不含异丁烯均聚物或异丁烯共聚物的钢材用热轧油，轧制负荷也几乎不降低。

Claims (5)

1.一种钢材用热轧油，含有基础油以及从数均分子量在8000～100000范围内的异丁烯均聚物和异丁烯共聚物中选出的至少一种聚合物。

2.根据权利要求1记载的钢材用热轧油，其中，异丁烯共聚物是异丁烯和丁烯的共聚物。

3.根据权利要求1或2记载的钢材用热轧油，其中，相对于100质量份的基础油，含有0.05～15.0质量份的聚合物。

4.钢材的热轧方法，其特征在于，通过注水方式将权利要求1～3的任一项记载的钢材用热轧油供给轧制钢材的四段轧钢机的支承辊。

5.根据权利要求4记载的钢材的热轧方法，其中，进一步将权利要求1～3的任一项记载的钢材用热轧油通过注水方式供给轧制钢材的四段轧钢机的工作轧辊。