JP2000328082A - 熱間圧延用潤滑剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧延工具と被圧延材料との間に発生する焼き
付きを防止すると共に、供給時のノズル詰まりの発生が
無い熱間圧延用潤滑剤を提供する。 【解決手段】 本潤滑剤は、（ａ）ホウ酸塩化合物（ホ
ウ酸ジエタノールアミン等）、（ｂ）水溶性又はアルカ
リ可溶性の樹脂（イソブチレン−無水マレイン酸共重合
物等）及び（ｃ）水とを含有し、この（ａ）成分及び
（ｂ）成分が媒体に溶解している。本潤滑剤全体を１０
０重量部とした場合、各成分の含有量は、（ａ）成分は
２０〜５０重量部、好ましくは２５〜４０重量部、更に
好ましくは３０〜３７重量部であり、（ｂ）成分は２〜
１５重量部、好ましくは３〜１０重量部、更に好ましく
は３〜６重量部である。また、本潤滑剤の２５℃におけ
る粘度は３０〜２０００ｃＰｓ、好ましくは３０〜１０
００ｃＰｓ、更に好ましくは４０〜３００ｃＰｓとする
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱間圧延加工に用い
られる熱間圧延用潤滑剤に関し、更に詳しくは、熱間圧
延加工において、圧延工具と被圧延材料との間に発生す
る焼き付きを防止すると共に、供給時にノズル詰まりの
発生が無く、作業性に優れる熱間圧延用潤滑剤に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鋼材等の熱間圧延加工におい
て、圧延ロール、ガイドシュー等の圧延工具は、絶えず
高圧下で高温の被加工材と接触する。また、熱間圧延加
工は固着摩擦に近い状態と考えられ、摩擦係数も高い。
このため、これらの圧延工具及び被加工材料の表面には
焼き付きが発生し易い。特にステンレス鋼は、一般に重
量で１３％以上のＣｒを含有する化学組成を持ち、鋼の
表面に安定なクロムの酸化保護膜を形成するが、この表
面酸化膜は、炭素鋼のそれと比べると著しく薄く、しか
も熱間の変形抵抗が高い。従って、ステンレス鋼材は熱
間圧延時に圧延用ロールと金属間接触を起こして、焼き
付きが発生し易い。

【０００３】被加工材料を熱間圧延加工する際、圧延工
具に被加工材料が焼き付くと、圧延工具の表面が損傷す
る上、これに起因して被加工材料にロールマークが発生
して、被加工材料の表面性状をも悪くする。その結果、
圧延工具の寿命は短くなり、また、被加工材料の表面形
状を改善するための研磨作業が加わるので工数増加を伴
い、更に、あまりに表面性状が悪い被加工材料は廃棄せ
ざるを得ないため、圧延加工の効率が低下し、コスト高
の原因となる。そこで、このような弊害を生じる原因と
なる焼き付きの発生を防止するため、従来より、潤滑剤
を高圧、小径ノズルで圧延工具と被加工材料の表面に供
給しながら圧延加工を行うことにより、被加工材料と圧
延工具との間の摩擦を低減させている。特に、継目無鋼
管の熱間圧延において、エロンゲータ、プラグミル、マ
ンドレルミル、サイザーミル等による加工には、高い潤
滑性能、即ち焼き付き防止性能に優れた潤滑剤が要求さ
れる。

【０００４】このような熱間圧延加工用の潤滑剤として
は、黒鉛、無機粉体等の固体潤滑剤を鉱物油あるいは水
に分散させた組成物が使用されている。例えば、鉱物油
のような油性の潤滑剤としては、黒鉛粉末を鉱物油に分
散させた潤滑剤（特開昭６２−２２０２０４号公報）
や、ワックス又は脂肪酸を含有する熱間圧延加工用固形
潤滑剤（例えば、特開平２−２６３８９８号公報）等が
知られている。しかし、油性の潤滑剤では、熱間加工に
おいて、使用時に発煙等が生じることにより作業環境を
悪化させたり、火災発生の危険が生じるおそれがあるこ
とから、水性の潤滑剤の方が好ましい。一方、従来より
用いられている水性の潤滑剤としては、例えば、微細黒
鉛粒子及び微細固形アスファルトを水系媒体に分散させ
た熱間圧延潤滑剤（特開昭６０−５６４０６号公報）、
黒鉛粉末にバインダーとしてホウ酸塩を添加して水に分
散させた熱間加工用潤滑剤（特開平２−２０６６９３号
公報）、芳香族カルボン酸アルカリ金属塩単独、あるい
はこれにガラス組成物や層状ケイ酸塩を併用した金属加
工用潤滑剤（特開昭６０−１２９３号公報）、ホウ酸及
びリン酸塩を含む粉体潤滑剤（特開昭５２−１４０４４
８号公報）、水溶性ホウ素化合物と、その付着性を高め
るための無機系耐熱性被膜形成剤とを併用した熱間圧延
用潤滑剤（特開平４−２０５９５号公報）、水溶性ホウ
酸塩化合物を含有する焼付防止剤（特公平５−１６９２
５号公報）等が知られている。

【０００５】しかし、上記従来技術の潤滑剤のうち、黒
鉛系潤滑剤は潤滑性能が高いため焼き付き発生の防止効
果には優れるものの、特に継目無鋼管の熱間圧延に適用
した場合、小径ノズルから供給する際に詰まりを発生し
易く、作業性が悪いという問題があった。また、黒鉛系
潤滑剤は圧延機械周辺を汚し作業環境を悪くするという
問題もある。これに対し、上記のホウ素系及びリン酸系
潤滑剤は、黒鉛系潤滑剤より焼き付きが発生し易いとい
う問題がある。特に近年、生産性を向上させると共に、
高品質化、低コスト化を図るべく、これまで以上に高速
・高圧下で圧延が実施されるようになった。このため圧
延負荷が増大し、熱間圧延時に焼き付きが発生し易くな
ってきたことから、優れた焼き付き防止効果を奏し、同
時に作業性も向上させることができる潤滑剤の開発が求
められていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであり、熱間圧延加工において、圧延
工具と被圧延材料との間に発生する焼き付きを防止する
と共に、供給時のノズル詰まりの発生が無くて作業性に
優れる熱間圧延用潤滑剤を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するべく、熱間圧延用潤滑剤の組成及び物性と供給
時のノズル詰まりの関係について鋭意検討した結果、ホ
ウ酸塩化合物と水溶性又はアルカリ可溶性の樹脂とを組
み合わせた場合に、供給時のノズル詰まりの発生を防止
すると共に、焼き付きを防止して優れた潤滑性能を発揮
することを見い出して本発明を完成するに至った。即
ち、本第１発明の熱間圧延用潤滑剤は、（ａ）ホウ酸塩
化合物、（ｂ）水溶性又はアルカリ可溶性の樹脂及び
（ｃ）水とを含有し、（ａ）成分及び（ｂ）成分が溶解
していることを特徴とする。

【０００８】上記「（ａ）ホウ酸塩化合物」としては、
例えば、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム等のホウ
酸のアルカリ塩、ホウ酸アンモニウム塩、モノエタ
ノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールア
ミン、モノイソプロパノールアミン、ジプロパノールア
ミン、トリプロパノールアミン、ジシクロヘキシルジエ
タノールアミン、アミノエチルエタノールアミン、テト
ラヒドロキシエチルエタノールアミン等のアルカノール
アミンとホウ酸との塩、メチルアミン、ジメチルアミ
ン、エチルアミン、シクロヘキシルアミン等の水溶性ア
ミンとホウ酸との塩等が挙げられる。

【０００９】上記「（ｂ）水溶性又はアルカリ可溶性の
樹脂」とは、水溶性又はアルカリ性水溶液（水酸化ナト
リウム１〜５重量％水溶液）に溶解する性質を有する樹
脂である。このような樹脂としては、例えば、ロジン
−無水マレイン酸反応生成物と多価アルコールとのエス
テル化物、又はそのエステル化物の塩〔アルカリ金属
塩、アンモニウム塩若しくはメチルアミン、エチルアミ
ン、モルホリン、メチルモルホリン又はエチルモルホリ
ン等のアミン塩等〕、（イソ）ブチレン、スチレン若
しくはビニルトルエンと、少なくとも一つのα、β−モ
ノエチレン性不飽和酸又は酸無水物等との共重合体〔ス
チレン−無水マレイン酸共重合体、（イソ）ブチレン−
無水マレイン酸共重合体等〕、又はその共重合体の塩
〔アルカリ金属塩、アンモニウム塩若しくはメチルアミ
ン、エチルアミン、モルホリン、メチルモルホリン又は
エチルモルホリン等のアミン塩等〕、脂肪族多価アル
コールと脂肪族ジカルボン酸とのポリエステルであるア
ルカリ可溶性アルキド、又はこの脂肪族ジカルボン酸の
割合が過剰である場合には又はその塩〔アルカリ金属
塩、アンモニウム塩若しくはメチルアミン、エチルアミ
ン、モルホリン、メチルモルホリン又はエチルモルホリ
ン等のアミン塩等〕、このアルカリ可溶性アルキド
を、実質上炭素数８〜炭素数１８の脂肪酸又は炭素数８
〜炭素数１８の脂肪酸のグリセロールエステルで変性し
た変性アルキド、（メタ）アクリル酸−（メタ）アク
リル酸エステル系樹脂、ポリ（メタ）アクリル酸樹脂若
しくはアクリル系低分子量樹脂、又はこれらの樹脂のア
ルカリ金属塩、アンモニウム塩若しくはアミン塩〔例え
ば、メチルアミン、エチルアミン、モルホリン、メチル
モルホリン又はエチルモルホリン等〕等を挙げることが
できる。

【００１０】本発明の熱間圧延用潤滑剤中の上記（ａ）
成分及び上記（ｂ）成分は、媒体である水又はアルカリ
性水溶液に溶解していることを要する。このように上記
各成分が溶解していれば、溶解する方法に特に限定はな
く、例えば、（ａ）成分及び（ｂ）成分を媒体である水
又はアルカリ性水溶液に加えて溶解させる方法、（ａ）
成分が溶解した水又はアルカリ性水溶液に（ｂ）成分を
加える方法、（ａ）成分が溶解した水又はアルカリ性水
溶液と（ｂ）成分が溶解した水又はアルカリ性水溶液と
を混合する方法等を挙げることができる。

【００１１】本発明の熱間圧延用潤滑剤中の各成分の配
合割合は、本第２発明のように、熱間圧延用潤滑剤全体
を１００重量部とした場合に、上記（ａ）成分は２０〜
５０重量部、好ましくは２５〜４０重量部、更に好まし
くは３０〜３７重量部である。この含有量が２０重量部
未満では、潤滑性が低下するため好ましくなく、一方、
含有量が５０重量部を越えると、低温安定性が悪くなる
ため好ましくない。また、上記（ｂ）成分は２〜１５重
量部、好ましくは３〜１０重量部、更に好ましくは３〜
６重量部である。この含有量が２重量部未満では潤滑性
能が劣るため好ましくなく、含有量が１５重量部を越え
ると、潤滑剤の液安定性が低下するため好ましくない。

【００１２】本発明の熱間圧延用潤滑剤の２５℃におけ
る粘度は、本第３発明のように、３０〜２０００ｃＰ
ｓ、好ましくは３０〜１０００ｃＰｓ、更に好ましくは
４０〜４００ｃＰｓ、特に好ましくは４０〜３００ｃＰ
ｓ、最も好ましくは８０〜２５０ｃＰｓである。その粘
度が３０ｃＰｓ未満では、供給された潤滑剤の被加工材
料及び圧延工具への付着性が不十分となって潤滑性が不
足し、焼き付きが発生するおそれがあるため好ましくな
く、２０００ｃＰｓを超えると、潤滑剤の供給時にノズ
ル詰まりが発生して、潤滑剤の供給が不十分となると共
に、作業性が低下するため好ましくない。尚、この２５
℃における粘度は、Ｂ型粘度計で測定したものである。

【００１３】本発明の熱間圧延用潤滑剤は、上記（ａ）
ホウ酸塩化合物及び（ｂ）水溶性又はアルカリ可溶性の
樹脂を必須成分とするが、通常、熱間圧延用潤滑剤とし
ての基本的性能を維持するために、本発明の目的を阻害
しない範囲で、種々の添加剤を必要に応じて適宜添加す
ることができる。例えば、雲母、黒鉛、タルク等の無
機粉体、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸
水素カリウム等の炭酸塩、リン酸塩、アクリル系、
酢酸ビニル系、エポキシ系等の水溶性高分子系樹脂、
ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセル
ロース、カルボキシメチルセルロース、又はそのナトリ
ウム塩若しくはアンモニウム塩、ヒドロキシメチルセル
ロース、ヒドロキシエチルセルロース、カゼイン、ポリ
アクリル酸ナトリウム、ポリメタクリルアミド若しくは
その一部のアルカリ加水分解物、アルギン酸ナトリウ
ム、デンプン、ゼラチン、多糖類、サンサンガム等の増
粘剤、界面活性剤、消泡剤、防腐剤等を必要に応
じて適宜添加できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の熱間圧延用潤滑剤
について、実施例及び比較例を挙げて具体的に説明す
る。 （１）熱間圧延用潤滑剤の調製 表１に、実施例１〜６及び比較例１〜４の各熱間圧延用
潤滑剤の組成を示す。尚、表１中の各成分の数値は重量
部を表す。また、表１に示す各成分は下記に示すもので
ある。 イソブチレン−無水マレイン酸共重合物のアンモニウ
ム塩：商品名「ＩＳＯＢＡＭ−１１０」、株式会社クラ
レ製 鉱物油：商品名「ニュートラルオイル１０」、日本石
油株式会社製 黒鉛：商品名「Ｋ−３」、中越黒鉛工業所製（平均粒
子径＝約１３μｍ） また、実施例１〜６及び比較例１〜４の各熱間圧延用潤
滑剤の２５℃における粘度（ｃＰｓ）は、Ｂ型粘度計に
より測定し、その結果を表１に示した。

【００１５】

【表１】

【００１６】（２）性能試験 実施例及び比較例の熱間圧延用潤滑剤の性能を明らかに
するため、サイザーミルでその性能試験を行った。その
結果を上記表１に示した。即ち、ノズル口径が０．５ｍ
ｍφのノズルを１スタンド当たり４個設置し、７スタン
ドに実施例１〜６及び比較例１〜４の各熱間圧延用潤滑
剤を吐出圧４０ｋｇｆ／ｃｍ²で供給した場合のノズル
詰まり状況を調べた。表１における評価の表示として、
「○」はノズル詰まりがないことを示し、「×」はノズ
ル詰まりが発生したことを示す。また、１３％Ｃｒ鋼
（寸法；１８０ｍｍφ×５ｍｍｔ）の被圧延材料を９０
０℃にて熱間圧延する際に、実施例１〜６及び比較例１
〜４の各熱間圧延用潤滑剤を入り側より上下ロールフラ
ンジ部に噴射して供給し、圧延加工後、被圧延材料表面
のロールマークの有無を調べた。表１における評価の表
示として、「○」はロールマークがないことを示し、
「△」はロールマークが散発したことを示し、「×」は
ロールマークが相当発生したことを示す。尚、表１にお
いて、比較例４のロールマークの有無は、ノズル詰まり
が無く潤滑剤が供給できた場合の結果を示す。

【００１７】（３）実施例の効果 表１の性能試験の結果より、（ａ）ホウ酸塩化合物及び
（ｂ）水溶性又はアルカリ可溶性の樹脂を併用した実施
例１〜６の各潤滑剤では、ノズル詰まりの発生は見られ
ず、また、圧延加工を行ってロールマークの有無を調べ
たところ、実施例１〜４の各潤滑剤ではマークは見られ
ず、実施例５及び６の各潤滑剤では比較例１〜４と比較
してマークの発生は少なかった。よって、実施例１〜６
の各潤滑剤は、ノズル詰まりもなく継続的に加工部位へ
供給することができると共に、焼き付き防止性能を発揮
していることが分かる。特に、（ａ）ホウ酸塩化合物の
重量部が３２〜３７重量部である実施例１〜４の各潤滑
剤は、ノズル詰まりもなく、ロールマークの発生も実施
例５及び６と違ってほとんど発生しなかったことから、
特に優れた性能を有する潤滑剤であることが分かる。

【００１８】これに対し、黒鉛を用いた従来型の潤滑剤
である比較例４では、ノズル詰まりが発生している。こ
れは、実施例と異なり、配合成分である黒鉛は水に溶解
しているのではなく、分散しているに過ぎないことか
ら、黒鉛粒子によりノズル詰まりが引き起こされている
ものと考えられる。一方、比較例１〜３の各潤滑剤で
は、配合成分が溶解していることから、実施例１〜６の
各潤滑剤と同様に、ノズル詰まりの発生が見られなかっ
たが、実施例１〜６の各潤滑剤と異なり、（ｂ）水溶
性又はアルカリ可溶性の樹脂を含まない比較例１、
（ａ）ホウ酸塩化合物を含まない比較例２及び（ａ）
ホウ酸塩化合物と（ｂ）水溶性又はアルカリ可溶性の樹
脂の両方とも含まない比較例３の各潤滑剤においては、
圧延加工の結果、いずれも被加工材にロールマークの発
生が見られており、焼き付き防止効果が不十分であるこ
とが分かる。しかも、比較例１及び３では、実施例１〜
６と比較して粘度が非常に低い。この結果から、ノズル
詰まりの発生を防止すると共に、優れた焼き付き防止効
果を発揮するためには、（ａ）ホウ酸塩化合物と（ｂ）
水溶性又はアルカリ可溶性の樹脂とを併用することと、
粘度がある程度の範囲にあることが重要であることを示
している。

【００１９】尚、本発明においては、前記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の潤滑剤によれば、熱間圧延加工
において、圧延工具と被加工材料との間に発生する焼き
付きを防止し、同時に供給時のノズル詰まりの発生も防
止することができる。これにより、焼き付きによる被加
工材料の品質低下を防止し、高品質の製品を容易に生産
できると共に、従来の黒鉛系潤滑剤と異なり、ノズル詰
まりを起こすことなく潤滑剤を供給できることから、作
業性が向上して、圧延加工を効率よく行うことができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｎ 20:02 30:02 30:06 40:20

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）ホウ酸塩化合物、（ｂ）水溶性又
   はアルカリ可溶性の樹脂及び（ｃ）水とを含有し、該
   （ａ）成分及び該（ｂ）成分が溶解していることを特徴
   とする熱間圧延用潤滑剤。
2. 【請求項２】 熱間圧延用潤滑剤全体を１００重量部と
   した場合に、上記（ａ）成分が２０〜５０重量部、上記
   （ｂ）成分が２〜１５重量部である請求項１に記載の熱
   間圧延用潤滑剤。
3. 【請求項３】 ２５℃における粘度が３０〜２０００ｃ
   Ｐｓである請求項１又は２に記載の熱間圧延用潤滑剤。