JP2008120858A - Bearing for rolling mill roll neck - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高荷重下で使用される圧延機ロールネック用軸受に関する。 The present invention relates to a rolling mill roll neck bearing used under a high load.
圧延機用ロールネック軸受は、一般に内輪が２個の複列内輪を備えるとともに、外輪が１個の複列外輪と該複列外輪の両端側に間座を介して配置された２個の単列外輪とを備えており、内輪と外輪との間には４列の転動体が周方向に転動自在に配置され、外輪の両端部には環状シール部材が装着されている。
圧延機用ロールネック軸受は、鉄鋼生産工場の圧延工程で、水を主成分とする圧延水が噴射される環境下で使用されるため、軸受内部に水が侵入すると潤滑油膜が破断されて潤滑不良による軸受の早期損傷を引き起こすという問題がある。
In a roll neck bearing for a rolling mill, an inner ring generally includes two double-row inner rings, and an outer ring includes two single-row outer rings and two single-row outer rings arranged on both ends of the double-row outer ring via spacers. An outer ring is provided, and four rows of rolling elements are arranged between the inner ring and the outer ring so as to be freely rotatable in the circumferential direction, and annular seal members are attached to both ends of the outer ring.
Roll neck bearings for rolling mills are used in the rolling process of steel production plants in an environment in which rolling water containing water as the main component is jetted, so if water enters the bearing, the lubricating oil film breaks and lubricates. There is a problem of causing early damage to the bearing due to a defect.
この問題に対処するために、外輪の両端部には環状シール部材がそのシールリップ部を内輪の外周面に接触させた状態で装着されているとともに、二個の複列内輪の突き合わせ端の内周側には中間シール部材が装着され、中間シール部材にベント機構用のスリットを形成することにより、温度変化によって軸受内部の空気が膨張収縮しても軸受内外の圧力差を自動的にバランスさせて軸受内部に水等が浸入しないようにした例が知られている（特許文献１参照）。 In order to cope with this problem, an annular seal member is attached to both ends of the outer ring with the seal lip portion in contact with the outer peripheral surface of the inner ring, and the inner ends of the butted ends of the two double-row inner rings An intermediate seal member is mounted on the circumferential side, and a vent mechanism slit is formed in the intermediate seal member to automatically balance the pressure difference inside and outside the bearing even if the air inside the bearing expands and contracts due to temperature changes. An example in which water or the like is prevented from entering the bearing is known (see Patent Document 1).
しかしながら、かかる構成の転がり軸受を圧延機用ロールネック軸受に用いた場合、外輪の軸方向の両端に装着される環状シール部材のシールリップ部は、通常、内輪の外周面に線接触するタイプであるため、リグラインドのために圧延ロールを頻繁に着脱する環境下ではシールリップ部の損傷が著しく、このため、圧延水や冷却水が軸受内部にグリースの 20％以上浸入して潤滑剤（通常、アドレックス、アルバニア等のリチウム系増ちょう剤を用いたグリース潤滑剤）に混入することがある。
軸受内部に水が浸入すると以下のことが問題となる。水滴が負荷域に浸入した場合、油膜が途切れ潤滑性の面で不利である。油膜が途切れることにより金属接触が起こり、軸受転走面において摩耗、表面起点型の剥離、早期剥離が発生する危険がある。早期剥離とは表面近傍に白色組織変化を伴った剥離や、転動体の転動方向とそれとは逆方向に表面近傍で亀裂が進展する剥離を指す。また、軸受内での水の存在状態によっては軸受内部に錆が発生する。
When water enters the bearing, the following problems arise. When water droplets enter the load area, the oil film is interrupted, which is disadvantageous in terms of lubricity. When the oil film is interrupted, metal contact occurs, and there is a risk that wear, surface-origination type peeling, and early peeling occur on the rolling surface of the bearing. Premature peeling refers to peeling accompanied by a white structure change near the surface, or peeling in which cracks develop near the surface in the direction opposite to the rolling direction of the rolling element. In addition, rust is generated inside the bearing depending on the state of water in the bearing.
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、水の浸入を原因とする転走面での剥離を効果的に防止でき、長期耐久性に優れた圧延機ロールネック用軸受を提供することを目的とする。 The present invention has been made to cope with such a problem, and can effectively prevent peeling on the rolling surface due to water intrusion, and has excellent long-term durability. The purpose is to provide.
本発明の圧延機ロールネック用軸受は、内輪および外輪と、この内輪および外輪間に介在する複数の転動体とを備え、この転動体の周囲にグリースを封入してなる圧延機ロールネック用軸受であって、上記グリースは、非水系基油および増ちょう剤からなるベースグリースに、少なくとも水分散剤を含む添加剤を配合してなる耐水グリースであり、上記水分散剤の配合量は、上記耐水グリースの飽和水分量が 30 重量％〜60 重量％に設定される量であることを特徴とする。
また、上記圧延機ロールネック用軸受は、スラスト摺動面を有することを特徴とする。
The rolling mill roll neck bearing of the present invention comprises an inner ring and an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring, and a rolling mill roll neck bearing formed by enclosing grease around the rolling elements. The grease is a water-resistant grease obtained by blending an additive containing at least a water dispersant with a base grease composed of a non-aqueous base oil and a thickener. The amount of the water dispersant is the same as that of the water-resistant grease. It is characterized in that the saturated water content of is set to 30% to 60% by weight.
The rolling mill roll neck bearing has a thrust sliding surface.
上記水分散剤が界面活性剤であることを特徴とする。
また、上記基油は、ポリ-α-オレフィン油および鉱油から選ばれた少なくとも１つの油からなることを特徴とする。
また、上記増ちょう剤は、ウレア系化合物であることを特徴とする。
The water dispersant is a surfactant.
The base oil is characterized by comprising at least one oil selected from poly-α-olefin oil and mineral oil.
Further, the thickener is a urea compound.
本発明の圧延機ロールネック用軸受は、該軸受に封入される耐水グリースが、非水系基油と、増ちょう剤とからなるベースグリースに、微小粒子としての水をグリース中に分散させることができる水分散剤を配合してなるので、軸受に浸入してきた水を微粒子として分散させることができる。そのため、本軸受の耐水グリース中に水が混入したとしても油膜形成の阻害を起こす水分の働きを抑制することができる。その結果、転走面における金属接触が抑制され、早期剥離を防止することができ、水を主成分とする圧延水が噴射される環境下で長期間耐久性の要求される圧延機ロールネックに好適に利用することができる。
錆止め作用についても、軸受を構成する鋼と、塊状の水成分との接触を少なくできるため錆の発生を抑制することができる。
In the rolling mill roll neck bearing of the present invention, the water-resistant grease sealed in the bearing can disperse water as fine particles in the grease in a base grease composed of a non-aqueous base oil and a thickener. Since a water dispersant that can be used is blended, the water that has entered the bearing can be dispersed as fine particles. Therefore, even if water is mixed in the water-resistant grease of this bearing, it is possible to suppress the action of moisture that inhibits oil film formation. As a result, metal contact on the rolling surface is suppressed, early peeling can be prevented, and the rolling mill roll neck is required to have long-term durability in an environment where rolling water mainly composed of water is injected. It can be suitably used.
Regarding the rust prevention action, the contact between the steel constituting the bearing and the massive water component can be reduced, so that the generation of rust can be suppressed.
水が浸入する危険のある箇所で使用される圧延機ロールネック用軸受の耐久性について検討した結果、グリース中に水を微粒子として分散させることができる水分散剤を配合することで飽和水分量を制御した耐水グリースを封入した軸受は、水が浸入しても転がり接触部の潤滑性能が低下することなく持続することを見出した。これは飽和水分量を制御したグリースでは、浸入した水が微小な水粒子となってグリース中に均一に分散させられ、連続相であるグリースに閉じ込められるので、グリースが形成する油膜を破壊することができないため圧延機ロールネック用軸受の耐久性が向上するものと考えられる。本発明はこのような知見に基づくものである。 As a result of investigating the durability of rolling mill roll neck bearings used in places where there is a risk of water intrusion, the amount of saturated moisture can be controlled by adding a water dispersant that can disperse water as fine particles in grease. It was found that the bearings filled with the water-resistant grease can be maintained without deterioration of the lubrication performance of the rolling contact portion even when water enters. This is because grease with controlled saturated water content breaks down the oil film formed by the grease because the infiltrated water becomes fine water particles and is uniformly dispersed in the grease and trapped in the continuous phase grease. This is considered to improve the durability of the rolling mill roll neck bearing. The present invention is based on such knowledge.
本発明の圧延機ロールネック用軸受について、図１により説明する。図１は圧延機ロールネック用軸受の断面図である。図１に示すように、圧延機のロールネックに装着される密封型の４列円すいころ軸受１２は、２列の転走面２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを有する一対の内輪１と、単列の転走面４ａ、４ｄを有する一対の外輪３ａ、３ｂおよび２列の転走面４ｂ、４ｃを有する一つの外輪３ｃと、各内輪１の転走面２ａ、２ｄ、２ｂ、２ｃと外輪３ａ、３ｂ、３ｃの転走面４ａ、４ｄ、４ｂ、４ｃとの間に転動自在に配された４列の円すいころ５と、円すいころ５を円周方向で所定間隔に保持する保持器６とを備え、両側の外輪３ａ、３ｂの両端部にシール部材７を装着している。各内輪１の中央部には大つば８が設けられ、軸受使用時に円すいころ５は、大つば８に案内されながら各転走面２上を転動する。
The rolling mill roll neck bearing of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view of a rolling mill roll neck bearing. As shown in FIG. 1, a sealed four-row tapered roller bearing 12 mounted on a roll neck of a rolling mill includes a pair of inner rings 1 having two rows of
円すいころ５は内輪１の転走面２ａ、２ｄ、２ｂ、２ｃと外輪の転走面４ａ、４ｄ、４ｂ、４ｃとの間でころがり摩擦を受け、内輪１のつば部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈとの間ですべり摩擦を受ける。これらの摩擦を低減するためにグリースが封入されている。このグリースは、摩擦低減に加えて、軸受内へ浸入する水分の働きを抑制する水分散剤が配合された後述の耐水グリースである。
The tapered roller 5 receives rolling friction between the
また、外輪３ａ、３ｂの端部に装着されたシール部材７は、内輪１の外径面にそれぞれ摺接して軸受内部をシールしている。このシール部材７は、両側の外輪３ａ、３ｂの端部に装着されるシールケース９ａ、９ｂと、このシールケース９ａ、９ｂの内径部に形成した環状溝１０に嵌め込まれる接触形オイルシール１１とからなる。
Further, the
本発明に用いる耐水グリースは非水系基油および増ちょう剤からなるベースグリース中に、水を分散させることができる水分散剤を含む添加剤を配合して得られる耐水グリースであって、軸受に浸入してくる水に対し所定の親和性を有する。この親和性を示す数値を「飽和水分量」と呼び、下記式のように定義した。
飽和水分量（重量％）＝グリース中に分散可能な最大水分量×100／（グリース重量＋グリース中に分散可能な最大水分量）
本発明に用いる耐水グリースでは、水分散剤の配合量が上記式で表される該グリースの飽和水分量を 30〜60 重量％とできる量であり、好ましくは 40〜50 重量％の範囲である。この範囲であれば水分による油膜形成の阻害を抑制することができる。
飽和水分量が 30 重量％未満となる水分散剤の配合量では、水分を取り込みにくくなり、浸入した水は軸受内部で大きな水滴として存在し油膜形成を阻害する。また、60 重量％より大きい配合量であると軸受内部に多量の水分を保持しすぎてしまい、錆が発生する。
The water resistant grease used in the present invention is a water resistant grease obtained by blending an additive containing a water dispersing agent capable of dispersing water into a base grease composed of a non-aqueous base oil and a thickener, and enters a bearing. It has a certain affinity for incoming water. A numerical value indicating this affinity was called “saturated water content” and defined as the following formula.
Saturated water content (wt%) = maximum water content dispersible in grease x 100 / (grease weight + maximum water content dispersible in grease)
In the water resistant grease used in the present invention, the blending amount of the water dispersant is such an amount that the saturated moisture content of the grease represented by the above formula can be made 30 to 60% by weight, preferably 40 to 50% by weight. Within this range, inhibition of oil film formation due to moisture can be suppressed.
If the amount of the water dispersant is less than 30% by weight, it becomes difficult for water to be taken in, and the infiltrated water exists as large water droplets inside the bearing and inhibits oil film formation. On the other hand, if the blending amount is more than 60% by weight, a large amount of moisture is retained inside the bearing, and rust is generated.
また、水分散剤の配合量は、グリース全体および水の合計量に対して、含水率 20 重量％のときに測定した水分散剤により分散している水の粒子径が 50μm 以下となる量であることが好ましい。50μm 以下の水滴であれば、耐水グリースによる油膜形成を水分が阻害することはない。好ましくは 30μm 以下、さらに好ましくは 5〜25μm の範囲である。50μm 以上では油膜形成を阻害し軸受寿命を極端に短くする。なお、本発明における水の粒子径とは、荷重 600 N 下でガラスプレート上に押し広げた含水率 20 重量％のベースグリース中に分散している水滴の直径を顕微鏡にて測定した数値である。 In addition, the amount of the water dispersant should be such that the particle size of the water dispersed by the water dispersant measured at a water content of 20% by weight is 50 μm or less with respect to the total amount of grease and the total amount of water. Is preferred. If the water droplets are 50 μm or less, the water does not inhibit the formation of the oil film by the water resistant grease. Preferably it is 30 micrometers or less, More preferably, it is the range of 5-25 micrometers. If it is 50μm or more, oil film formation is inhibited and the bearing life is extremely shortened. The water particle diameter in the present invention is a numerical value obtained by measuring the diameter of water droplets dispersed in a base grease having a water content of 20% by weight spread on a glass plate under a load of 600 N with a microscope. .
本発明において飽和水分量を制御することができる水分散剤としては、界面活性剤を使用できる。界面活性剤は、水が圧延機ロールネック用軸受中に浸入しても、油膜切れや発錆を起こさないようにグリース中に水分を分散し水分を無害化させるために用いられる。グリースに浸入した水は界面活性剤により微小な水粒子となってグリース中に分散させられる。グリースは連続相として存在できるので、油膜切れが生じないと考えられる。
また、同様に連続相であるグリースに閉じ込められた不連続相である水粒子は圧延機ロールネック用軸受本体を構成する鋼と接触する確率も極めて低く、低い確率で鋼に付着した水粒子も軸受の回転に連動する転動体の回転によりすぐに連続相であるグリースに置換されるので鋼を発錆させることができないと考えられる。
In the present invention, a surfactant can be used as the water dispersant capable of controlling the saturated water content. The surfactant is used to disperse moisture in the grease and make the moisture harmless so that oil film breakage and rusting do not occur even when water enters the rolling mill roll neck bearing. The water that has entered the grease is dispersed in the grease as fine water particles by the surfactant. Since grease can exist as a continuous phase, it is thought that oil film breakage does not occur.
Similarly, water particles that are discontinuous phases confined in grease, which is a continuous phase, have a very low probability of coming into contact with the steel constituting the rolling mill roll neck bearing body. It is considered that the steel cannot be rusted because it is immediately replaced with the continuous phase grease by the rotation of the rolling elements in conjunction with the rotation of the bearing.
本発明に使用できる界面活性剤は、連続相であるグリース中に水粒子を不連続相として捕捉し易いＷ／Ｏ（油相（グリース）中に水相が分散している状態）型の界面活性剤であり、界面活性剤の水と油とへの親和性の程度を表わすＨＬＢ（ Hydrophilic-Lipophilic Balance ）値が 5〜18 の範囲であることが好ましい。 The surfactant that can be used in the present invention is a W / O (water phase dispersed in an oil phase (grease)) type interface that easily traps water particles as a discontinuous phase in a grease that is a continuous phase. The HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance) value representing the degree of affinity of the surfactant for water and oil is preferably in the range of 5-18.
本発明に用いる界面活性剤としては、具体的には、ポリアルキレングリコール系、カルボン酸アルキレングリコール系、カルボン酸ポリアルキレングリコール系等のグリコール系界面活性剤、カルボン酸グリセリン系、カルボン酸ポリオキシアルキルグリセリン系、カルボン酸グリセリル系等のグリセリン系界面活性剤、カルボン酸ポリグリセリル系、カルボン酸ポリオキシアルキレングリセリル系等のグリセリル系界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル系、カルボン酸ポリオキシアルキレンアルキルエーテル系等のエーテル系界面活性剤、カルボン酸ポリオキシアルキレンアルキルエーテルジエステル系、ソルビタンエステル系等のエステル系界面活性剤、ポリオキシアルキレン硬化ひまし油系、カルボン酸ポリオキシアルキレン硬化ひまし油系等のひまし油系界面活性剤、カルボン酸ポリオキシアルキレントリメチロールプロパン系界面活性剤、金属スルフォネート系界面活性剤、ソルビタンエステル系界面活性剤等が挙げられる。なお、これらの界面活性剤は、単独でも、２種以上を併用してもよい。 Specific examples of the surfactant used in the present invention include glycol surfactants such as polyalkylene glycols, carboxylic acid alkylene glycols, and carboxylic acid polyalkylene glycols, glycerin glycerin, and polyoxyalkyl carboxylates. Glycerin surfactants such as glycerin and glyceryl carboxylates, glyceryl surfactants such as polyglyceryl carboxylates and polyoxyalkylene glyceryl carboxylates, polyoxyalkylene alkyl ethers, and polyoxyalkylene alkyl ether carboxylates Ether surfactants such as carboxylic acid polyoxyalkylene alkyl ether diesters and sorbitan ester surfactants, polyoxyalkylene hardened castor oil, carboxylic acid polyoxyal Castor oil surfactants such as alkylene hydrogenated castor oil-based, carboxylic acid polyoxyalkylene Rent trimethylolpropane-based surfactant, metal sulfonate surfactant, sorbitan ester surfactant and the like. These surfactants may be used alone or in combination of two or more.
本発明では上記界面活性剤のなかで、金属スルフォネート系界面活性剤、カルボン酸ポリアルキレングリコール系界面活性剤またはソルビタンエステル系界面活性剤を用いることが好ましい。特に好ましくは、Ｃａスルフォネート、ステアリン酸ポリエチレングリコール、ソルビタンモノオレエート等である。
金属スルフォネート系界面活性剤、カルボン酸ポリアルキレングリコール系界面活性剤またはソルビタンエステル系界面活性剤は、下記配合量の範囲内において、飽和水分量を 30〜60 重量％の範囲内に制御することができる。
In the present invention, among the above surfactants, it is preferable to use a metal sulfonate surfactant, a carboxylic acid polyalkylene glycol surfactant, or a sorbitan ester surfactant. Particularly preferred are Ca sulfonate, polyethylene glycol stearate, sorbitan monooleate and the like.
The metal sulfonate surfactant, carboxylic acid polyalkylene glycol surfactant, or sorbitan ester surfactant can control the saturated water content within the range of 30 to 60% by weight within the range of the following blending amount. it can.
本発明に使用できる界面活性剤（水分散剤）の配合量は、上述したように該グリースの飽和水分量を 30〜60 重量％とできる量であり、具体的には非水系基油と増ちょう剤とからなるベースグリース 100 重量部に対して 0.4〜4 重量部であることが好ましい。より好ましくは、1〜4 重量部である。0.4 重量部未満の場合には飽和水分量を 30 重量％以上とすることができない場合があり、所期の効果を十分に得ることが困難になる。また、4 重量部をこえる場合には飽和水分量が 60 重量％をこえる場合が生じ、また、油膜形成率などの所期の効果が頭打ちになり、軸受寿命などのグリース特性を低下させる。 The amount of the surfactant (aqueous dispersant) that can be used in the present invention is such an amount that the saturated water content of the grease can be adjusted to 30 to 60% by weight as described above. Specifically, it is increased with the non-aqueous base oil. The amount is preferably 0.4 to 4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base grease comprising the agent. More preferably, it is 1 to 4 parts by weight. If the amount is less than 0.4 parts by weight, the saturated water content may not be 30% by weight or more, and it is difficult to obtain the desired effect sufficiently. If the amount exceeds 4 parts by weight, the saturated water content may exceed 60% by weight, and the desired effect such as oil film formation rate will reach its peak, reducing the grease characteristics such as bearing life.
本発明において使用できるＣａスルフォネートは、その塩基価が 50〜500 の範囲であることが好ましい。塩基価は、１分子中に含まれる塩基性物質の量を示し、添加剤が含有するＣａの量が多い場合に高い数値となる。塩基性のＣａスルフォネートは防錆性能を付与するだけではなく、極圧性能を付与することもできる。
例えば、本発明においてベースグリース 100 重量部に対し、Ｃａスルフォネートを 0.5〜2 重量部配合する場合には、塩基価が 50 未満のときには極圧性能が不十分となり、塩基価が 500 をこえても、それ以上の効果は望めない。
The Ca sulfonate that can be used in the present invention preferably has a base number in the range of 50 to 500. A base number shows the quantity of the basic substance contained in 1 molecule, and becomes a high numerical value, when there is much quantity of Ca which an additive contains. Basic Ca sulfonate can not only provide rust prevention performance but also extreme pressure performance.
For example, in the present invention, when 0.5 to 2 parts by weight of Ca sulfonate is blended with 100 parts by weight of the base grease, the extreme pressure performance becomes insufficient when the base number is less than 50, and the base number exceeds 500. No further effect can be expected.
本発明において使用できるソルビタンモノオレエートは、非イオン性の界面活性剤であり、界面活性剤の水と油とへの親和性の程度を表わすＨＬＢ値が 9 前後を有し、親油性の性質を有する。該ソルビタンモノオレエートは、上記Ｃａスルフォネートと併用することが好ましい。 The sorbitan monooleate that can be used in the present invention is a nonionic surfactant, has an HLB value of about 9 indicating the degree of affinity of the surfactant with water and oil, and has lipophilic properties. Have The sorbitan monooleate is preferably used in combination with the Ca sulfonate.
本発明において界面活性剤としてＣａスルフォネートとソルビタンモノオレエートとを併用する場合の配合量は、ベースグリース 100 重量部に対し、Ｃａスルフォネートを 0.5〜2 重量部、ソルビタンモノオレエートを 0.2〜1 重量部とすることが好ましい。
また、これらを単独で使用する場合は、Ｃａスルフォネートを 1.5〜4 重量部、ソルビタンモノオレエートを 0.4〜2 重量部配合することが好ましい。
両者を上記範囲内で併用することにより、耐水グリースの飽和水分量を 30〜60 重量％に制御することができる。また、油膜形成率などの所期の効果が頭打ちになり、軸受寿命などのグリース特性を低下させる等のおそれがない。
In the present invention, the combination amount of Ca sulfonate and sorbitan monooleate as the surfactant is 0.5 to 2 parts by weight of Ca sulfonate and 0.2 to 1 part by weight of sorbitan monooleate with respect to 100 parts by weight of the base grease. Part.
Moreover, when using these independently, it is preferable to mix | blend Ca sulfonate 1.5-4 weight part and sorbitan monooleate 0.4-2 weight part.
By using both in the above range, the saturated moisture content of the water-resistant grease can be controlled to 30 to 60% by weight. In addition, the desired effect such as the oil film formation rate has reached its peak, and there is no fear that the grease characteristics such as the bearing life will deteriorate.
本発明に使用できる非水系基油は、スピンドル油、冷凍機油、タービン油、マシン油、ダイナモ油等の鉱油、高度精製鉱油、流動パラフィン油、フィッシャー・トロプシュ法により合成されたＧＴＬ油、ポリブテン油、ポリ-α-オレフィン（以下、ＰＡＯと記す）油、アルキルナフタレン油、脂環式化合物等の炭化水素系合成油、または、天然油脂、ポリオールエステル油、リン酸エステル油、ポリマーエステル油、芳香族エステル油、炭酸エステル油、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、アルキルベンゼン油、フッ素化油等の非炭化水素系合成油等を使用できる。これらの非水系基油は単独で、または 2 種類以上組み合せて用いることができる。
また、潤滑性能や価格を考慮すると、これらの非水系基油の中でも鉱油、ＰＡＯ油を使用することが好ましい。
Non-aqueous base oils that can be used in the present invention are mineral oils such as spindle oil, refrigerator oil, turbine oil, machine oil, dynamo oil, highly refined mineral oil, liquid paraffin oil, GTL oil synthesized by Fischer-Tropsch method, polybutene oil , Poly-α-olefin (hereinafter referred to as “PAO”) oil, alkylnaphthalene oil, hydrocarbon synthetic oil such as alicyclic compound, or natural oil, polyol ester oil, phosphate ester oil, polymer ester oil, aromatic Non-hydrocarbon synthetic oils such as group ester oil, carbonate ester oil, diester oil, polyglycol oil, silicone oil, polyphenyl ether oil, alkyl diphenyl ether oil, alkylbenzene oil, and fluorinated oil can be used. These non-aqueous base oils can be used alone or in combination of two or more.
In consideration of lubrication performance and price, it is preferable to use mineral oil and PAO oil among these non-aqueous base oils.
本発明に使用できる非水系基油は、室温で液状を示し、40℃における動粘度が 20〜200 mm2 /sec である。好ましくは、30〜120 mm2/sec である。20 mm2/sec 未満の場合は、短時間で非水系基油が劣化し、生成した劣化物が非水系基油全体の劣化を促進するため、軸受の耐久性を低下させ短寿命となる。また、200 mm2/sec をこえると回転トルクの増加による軸受の温度上昇が大きくなるので好ましくない。 The non-aqueous base oil that can be used in the present invention is liquid at room temperature and has a kinematic viscosity at 40 ° C. of 20 to 200 mm 2 / sec. Preferably, it is 30-120 mm < 2 > / sec. If it is less than 20 mm 2 / sec, the non-aqueous base oil deteriorates in a short time, and the produced degradation product promotes the deterioration of the entire non-aqueous base oil, so the durability of the bearing is reduced and the life is shortened. On the other hand, if it exceeds 200 mm 2 / sec, the temperature rise of the bearing due to the increase of the rotational torque becomes large.
本発明に用いる耐水グリースにおいてベースグリース 100 重量部中に占める非水系基油の配合割合は、好ましくは 60〜99 重量部、さらに好ましくは 70〜95 重量部である。
非水系基油の配合割合が、60 重量部未満では、グリースが硬く低温時の潤滑性が悪い。また 99 重量部をこえると軟質で洩れ易くなる。
In the water-resistant grease used in the present invention, the blending ratio of the non-aqueous base oil in 100 parts by weight of the base grease is preferably 60 to 99 parts by weight, more preferably 70 to 95 parts by weight.
When the blending ratio of the non-aqueous base oil is less than 60 parts by weight, the grease is hard and the lubricity at low temperatures is poor. If it exceeds 99 parts by weight, it will be soft and leaky.
本発明において耐水グリースに使用できる増ちょう剤としては、ベントン、シリカゲル、フッ素化合物、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、力ルシウム石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウム石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の石けん類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられる。耐熱性、コスト等を考慮するとウレア系化合物が望ましい。 Thickeners that can be used in the water-resistant grease in the present invention include benton, silica gel, fluorine compound, lithium soap, lithium complex soap, strong lucium soap, calcium complex soap, aluminum soap, aluminum complex soap and other soaps, diurea compounds, Examples include urea compounds such as polyurea compounds. In consideration of heat resistance, cost, and the like, a urea compound is desirable.
ウレア系化合物は、例えば下記式（１）で表わされる。
ウレア系化合物は、イソシアネート化合物とアミン化合物とを反応させることにより得られる。反応性のある遊離基を残さないため、イソシアネート化合物のイソシアネート基とアミン化合物のアミノ基とは略当量となるように配合することが好ましい。
The urea compound is represented, for example, by the following formula (1).
A urea compound is obtained by reacting an isocyanate compound and an amine compound. In order not to leave a reactive free radical, the isocyanate group of the isocyanate compound and the amino group of the amine compound are preferably blended so as to be approximately equivalent.
式（１）で表されるジウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミンの反応で得られる。ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、１,５-ナフチレンジイソシアネート、２,４-トリレンジイソシアネート、３,３-ジメチル-４,４-ビフェニレンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネー卜等が挙げられ、モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、アニリン、ｐ-トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。
本発明においては、芳香族ジイソシアネートと、脂環族モノアミンおよび芳香族モノアミン、または芳香族モノアミン単体との反応で得られる脂環族−芳香族ウレア系化合物または芳香族ウレア系化合物が好ましい。特に好ましくは、脂環族モノアミンとしてシクロヘキシルアミンを、芳香族モノアミンとしてアニリンを併用する。
The diurea compound represented by the formula (1) can be obtained, for example, by reaction of diisocyanate and monoamine. Diisocyanates include phenylene diisocyanate, diphenyl diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 3,3-dimethyl-4,4-biphenylene diisocyanate, octadecane diisocyanate, decane diisocyanate, hexane diisocyanate. Examples of the monoamine include octylamine, dodecylamine, hexadecylamine, stearylamine, oleylamine, aniline, p-toluidine, cyclohexylamine and the like.
In the present invention, an alicyclic-aromatic urea compound or an aromatic urea compound obtained by a reaction of an aromatic diisocyanate with an alicyclic monoamine and an aromatic monoamine, or an aromatic monoamine alone is preferable. Particularly preferably, cyclohexylamine is used as the alicyclic monoamine and aniline is used as the aromatic monoamine.
反応は、例えばモノアミン酸とジイソシアネート類を、70〜120℃程度の非水系基油中で十分に反応させた後、温度を上昇させ 120〜180℃で 1〜2 時間程度保持し、その後冷却し、ホモジナイザー、3 本ロールミル等を使用して均一化処理することによりなされ、各種配合剤を配合するためのベースグリースが得られる。
本発明においてベースグリース 100 重量部中に占める増ちょう剤の配合割合は、好ましくは 1〜40 重量部、さらに好ましくは 3〜25 重量部である。増ちょう剤の配合割合が 1 重量部未満では、増ちょう効果が少なくなり、グリース化が困難となり、40 重量部をこえるとグリースが硬くなりすぎ、所期の効果が得られにくくなる。
For example, after sufficiently reacting monoamine acid and diisocyanate in a non-aqueous base oil at about 70 to 120 ° C., the temperature is raised and maintained at 120 to 180 ° C. for about 1 to 2 hours, and then cooled. , Homogenizers, three roll mills, etc. are used to obtain a base grease for blending various compounding agents.
In the present invention, the blending ratio of the thickener in 100 parts by weight of the base grease is preferably 1 to 40 parts by weight, more preferably 3 to 25 parts by weight. If the blending ratio of the thickener is less than 1 part by weight, the thickening effect will be reduced and it will be difficult to make grease, and if it exceeds 40 parts by weight, the grease will be too hard and the desired effect will not be obtained.
本発明に用いる耐水グリースには、機能を損なわない範囲で、必要に応じて上記界面活性剤（水分散剤）以外の公知の添加剤を添加できる。添加剤としては、例えば、有機亜鉛化合物、有機モリブデン化合物などの極圧剤、アミン系、フェノール系、イオウ系化合物などの酸化防止剤、イオウ系、リン系化合物などの摩耗抑制剤、多価アルコールエステルなどの防錆剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、エステル、アルコールなどの油性剤、などが挙げられる。また、白色組織変化を伴う早期剥離を抑制する添加剤としてモリブデン酸塩、有機酸塩、アルミニウム、銅などの金属微粉末を配合することもできる。これらを単独で、または 2 種類以上組み合せて添加できる。 To the water-resistant grease used in the present invention, known additives other than the above-mentioned surfactant (water dispersing agent) can be added as necessary within the range not impairing the function. Examples of additives include extreme pressure agents such as organic zinc compounds and organic molybdenum compounds, antioxidants such as amine-based, phenol-based and sulfur-based compounds, anti-wear agents such as sulfur-based and phosphorus-based compounds, and polyhydric alcohols. Examples thereof include rust preventives such as esters, viscosity index improvers such as polymethacrylate and polystyrene, solid lubricants such as molybdenum disulfide and graphite, and oily agents such as esters and alcohols. Moreover, metal fine powders, such as molybdate, an organic acid salt, aluminum, and copper, can also be mix | blended as an additive which suppresses early peeling with a white structure | tissue change. These can be added alone or in combination of two or more.
本発明に用いる耐水グリースには、上記添加剤のなかでも、極圧性能を付与するための極圧剤と、酸化劣化を抑制するための酸化防止剤とを配合することが好ましい。極圧剤としては亜鉛ジチオフォスフェートを、酸化防止剤としてはアミン系酸化防止剤を用いることが特に好ましい。 Among the above additives, the water resistant grease used in the present invention preferably contains an extreme pressure agent for imparting extreme pressure performance and an antioxidant for suppressing oxidative degradation. It is particularly preferable to use zinc dithiophosphate as the extreme pressure agent and an amine antioxidant as the antioxidant.
亜鉛ジチオフォスフェートとしては、例えば下記式（２）で表わされる亜鉛ジアルキルジチオフォスフェートが挙げられ、グリースの極圧性能を付与するために配合するものである。
亜鉛ジチオフォスフェートの配合量は、ベースグリース 100 重量部に対して 0.5〜2.0 重量部を配合することが好ましい。最も好ましくは、ベースグリース 100 重量部に対して 2.0 重量部である。0.5 重量部未満のときは極圧性能が不十分となり、所期の効果を十分に得ることが困難になり、また、2.0 重量部をこえて添加しても、それ以上の効果を得ることはできない。 The compounding amount of zinc dithiophosphate is preferably 0.5 to 2.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the base grease. Most preferably, it is 2.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base grease. If the amount is less than 0.5 parts by weight, the extreme pressure performance becomes insufficient, and it is difficult to obtain the desired effect sufficiently, and even if added over 2.0 parts by weight, no further effect can be obtained. Can not.
アミン系酸化防止剤としては、例えば、フェニル-１-ナフチルアミン、フェニル-２-ナフチルアミン、ジフェニル-ｐ-フェニレンジアミン、ジピリジルアミン、フェノチアジン、Ｎ-メチルフェノチアジン、Ｎ-エチルフェノチアジン、３，７-ジオクチルフェノチアジン、ｐ，ｐ'-ジオクチルジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ'-ジイソプロピル-ｐ-フェニレンジアミン等が挙げられる。
アミン系酸化防止剤の配合量は、ベースグリース 100 重量部に対して 0.5〜2.0 重量部を配合することが好ましい。0.5 重量部未満のときは酸化防止性能が不十分となり、所期の効果を十分に得ることが困難になり、また、2.0 重量部をこえて添加してもそれ以上の効果は望めない。最も好ましくは、ベースグリース 100 重量部に対して 1 重量部である。
Examples of amine antioxidants include phenyl-1-naphthylamine, phenyl-2-naphthylamine, diphenyl-p-phenylenediamine, dipyridylamine, phenothiazine, N-methylphenothiazine, N-ethylphenothiazine, and 3,7-dioctylphenothiazine. , P, p′-dioctyldiphenylamine, N, N′-diisopropyl-p-phenylenediamine, and the like.
The compounding amount of the amine antioxidant is preferably 0.5 to 2.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base grease. When the amount is less than 0.5 parts by weight, the antioxidant performance becomes insufficient, and it becomes difficult to obtain the desired effect sufficiently, and even if added over 2.0 parts by weight, no further effect can be expected. Most preferably, it is 1 part by weight per 100 parts by weight of the base grease.
本発明を実施例および比較例により具体的に説明するが、これらの例によって何ら限定されるものではない。
実施例１〜実施例５、実施例８〜実施例１３、および比較例１〜比較例６
非水系基油である鉱油に、増ちょう剤としてウレア化合物を均一に分散させた鉱油／ウレア系ベースグリース（ＪＩＳちょう度Ｎｏ．２グレード、ちょう度：265〜295 ）を準備した。
鉱油（新日本石油社製タービン１００、40℃での動粘度：100 mm2/sec ）2000 g 中で、ジフェニルメタン-４,４'-ジイソシアネー卜 231.7 g と、アニリン 86.2 g と、シクロヘキシルアミン 91.7 g とを反応させ、生成したウレア化合物を均一に分散させてベースグリースを得た。このベースグリースに、表１に示す配合で添加剤を配合して試験用グリースを得た。
The present invention will be specifically described with reference to examples and comparative examples, but is not limited to these examples.
Example 1 to Example 5, Example 8 to Example 13, and Comparative Example 1 to Comparative Example 6
A mineral oil / urea base grease (JIS consistency No. 2 grade, consistency: 265 to 295) in which a urea compound is uniformly dispersed as a thickener in a mineral oil which is a non-aqueous base oil was prepared.
In 2000 g of mineral oil (Nippon Petroleum Turbine 100, kinematic viscosity at 40 ° C .: 100 mm 2 / sec), 2000 g of diphenylmethane-4,4′-diisocyanate, 86.2 g of aniline and 91.7 g of cyclohexylamine And the resulting urea compound was uniformly dispersed to obtain a base grease. Additives were added to the base grease in the formulation shown in Table 1 to obtain a test grease.
得られた試験用グリースにつき、以下に記す油膜形成率試験、軸受寿命試験および飽和水分量測定に供し、油膜形成率、軸受寿命時間、飽和水分量および錆の発生有無を測定した。結果を表１に併記する。 The obtained grease for testing was subjected to an oil film formation rate test, a bearing life test, and a saturated water content measurement described below, and an oil film formation rate, a bearing life time, a saturated water content, and whether or not rust was generated were measured. The results are also shown in Table 1.
＜油膜形成率試験＞
使用軸受：アンギュラ玉軸受７００６ＡＤＬＬＢ（外輪：Ｓ５３Ｃ、内輪：ＳＵＪ２）を圧延機ロールネック用軸受に模擬して使用した。
試験条件：得られた試験用グリースをアンギュラ玉軸受７００６ＡＤＬＬＢに 1.0 g封入し、ラジアル荷重 8000 N 、アキシャル荷重 3000 N 、軸受回転数 1000 rpm にて回転させた状態で、注水量 1.0 ml／時間で 10 時間、注水したときの試験用グリースの油膜形成率を測定した。油膜形成率は電気抵抗法で測定した。
<Oil film formation rate test>
Bearing used: Angular contact ball bearing 7006ADLLB (outer ring: S53C, inner ring: SUJ2) was used as a rolling mill roll neck bearing.
Test conditions: 1.0 g of the obtained grease for test is sealed in an angular ball bearing 7006ADLLB and rotated at a radial load of 8000 N, an axial load of 3000 N, and a bearing rotational speed of 1000 rpm. The oil film formation rate of the test grease when water was poured for 10 hours was measured. The oil film formation rate was measured by the electric resistance method.
＜軸受寿命試験＞
使用軸受：アンギュラ玉軸受７００６ＡＤＬＬＢ（外輪 Ｓ５３Ｃ、内輪ＳＵＪ２）を圧延機ロールネック用軸受に模擬して使用した。
試験条件：得られた試験用グリースをアンギュラ玉軸受７００６ＡＤＬＬＢに 1.0 g 封入し、ラジアル荷重 8000 N 、アキシャル荷重 3000 N 、軸受回転数 1000 rpm にて回転させた状態で、注水量 1.0 ml／時間で注水したときの軸受寿命を測定した。軸受寿命は外輪転動面、内輪転動面、鋼球のいずれか１つが剥離し振動が大きくなるまでの時間を軸受寿命とした。
<Bearing life test>
Bearing used: An angular ball bearing 7006ADLLB (outer ring S53C, inner ring SUJ2) was used as a rolling mill roll neck bearing.
Test conditions: 1.0 g of the obtained grease for test is sealed in an angular ball bearing 7006ADLLB, and is rotated at a radial load of 8000 N, an axial load of 3000 N, and a bearing rotational speed of 1000 rpm. The bearing life when water was poured was measured. The bearing life was defined as the time until one of the outer ring rolling surface, the inner ring rolling surface, and the steel ball peeled and the vibration increased.
＜飽和水分量測定＞
一定量を量り採った試験用グリースに水の混入割合を 5 重量％ずつ変化させて加え、ミクロスパーテルを用いて手動で撹拌し、加えた水を分散できた最大の水分量を求め、以下の式を用いて飽和水分量を算出した。分散できたかどうかは、試験用グリースをガラスプレートに採取し、厚さ 0.025 mm のスペーサシムをガラスプレートの両端に置き、その上から別のガラスプレートで挟み、ガラスプレート全体に 600 N の荷重を均一に負荷して、試験用グリースを広げ顕微鏡で観察したとき、グリース内に存在する最も大きい水滴の粒子径が 50μm 以下であるときを、分散できているとした。
飽和水分量（重量％）＝グリース中へ分散可能な最大水分量×100／（試験用グリース重量＋グリース中へ分散可能な最大水分量）
<Saturated water content measurement>
Add a fixed amount of water to the test grease by changing the mixing ratio of water by 5% by weight, and manually stir using a microspatel to obtain the maximum amount of water that could disperse the added water. The saturated water content was calculated using the formula. To determine whether it was dispersed, collect test grease on a glass plate, place a spacer shim with a thickness of 0.025 mm on both ends of the glass plate, and sandwich it with another glass plate from above. When the test grease was spread and observed with a microscope, the largest water droplets present in the grease were considered to be dispersed when the particle size was 50 μm or less.
Saturated water content (wt%) = maximum water content dispersible in grease x 100 / (weight of test grease + maximum water content dispersible in grease)
実施例６
反応容器中で、ＰＡＯ油（新日鉄化学社製シンフルード８０１：40℃における動粘度：46 mm2/sec ）1600 g 中で、ジフェニルメタン-４,４'-ジイソシアネー卜 231.7 g と、アニリン 86.2 g と、シクロヘキシルアミン 91.7 g とを反応させ、生成したウレア化合物を均一に分散させてベースグリースを得た。このベースグリースに、表１に示す配合で添加剤を配合して試験用グリースを得た。得られた試験用グリースにつき実施例１同様の項目を測定した。結果を表１に併記する。
Example 6
In a reaction vessel, 231.7 g of diphenylmethane-4,4′-diisocyanate and 86.2 g of aniline in 1600 g of PAO oil (Nippon Chemical Co., Ltd., Sinfluid 801: Kinematic viscosity at 40 ° C .: 46 mm 2 / sec) Then, 91.7 g of cyclohexylamine was reacted, and the resulting urea compound was uniformly dispersed to obtain a base grease. Additives were added to the base grease in the formulation shown in Table 1 to obtain a test grease. The same items as in Example 1 were measured for the obtained test grease. The results are also shown in Table 1.
実施例７
反応容器中で、鉱油（新日本石油社製タービン１００、40℃における動粘度：100 mm2/sec ）に増ちょう剤であるリチウム石けん（ステアリン酸リチウム）を加え、3 本ロールミルを用いて均一化処理してベースグリースを得た。さらに、表１に示す割合で添加剤を加え試験用グリースを作製した。得られた試験用グリースにつき実施例１同様の項目を測定した。結果を表１に併記する。
Example 7
Add lithium soap (lithium stearate) as a thickener to mineral oil (Nippon Oil Co., Ltd. turbine 100, kinematic viscosity at 40 ° C: 100 mm 2 / sec) in a reaction vessel, and use a three-roll mill. The base grease was obtained by the chemical treatment. Further, an additive was added at a ratio shown in Table 1 to prepare a test grease. The same items as in Example 1 were measured for the obtained test grease. The results are also shown in Table 1.
表１に示すとおり、飽和水分量が 30〜60 重量％の領域（特に 40〜50 重量％）で、高い油膜形成率となる。
水が混入した場合、飽和水分量が 30 重量％未満のグリースや 60 重量％をこえるグリースでは油膜の形成が損なわれるため金属接触を起こすことや、錆が発生する。30〜60 重量％では油膜を形成できるため金属接触を起こす危険性は少ないため軸受寿命も長く、さらに錆の発生を抑制できる。
As shown in Table 1, a high oil film formation rate is obtained in a region where the saturated water content is 30 to 60% by weight (particularly 40 to 50% by weight).
When water is mixed in, grease with saturated water content of less than 30% by weight or grease with more than 60% by weight impairs the formation of an oil film, which causes metal contact and rust. If it is 30 to 60% by weight, an oil film can be formed, so there is little risk of metal contact, so the bearing life is long and the occurrence of rust can be suppressed.
本発明の圧延機ロールネック用軸受は、非水系基油と、増ちょう剤とからなるベースグリースに、水をグリース中に分散させることができる水分散剤を配合して該グリースの飽和水分量が 30〜60 重量％に制御されている耐水グリースを封入してなるので、運転時にグリース中に水が混入したとしてもグリースの油膜形成の阻害を起こす水分の働きを抑制することができ、軸受の早期剥離を抑えることができ、潤滑条件が過酷になっても長寿命を得ることができる。そのため、水浸入の可能性がある環境下で、耐摩耗性とともに、長期間耐久性の要求される圧延機ロールネック用軸受に好適に利用することができる。 The rolling mill roll neck bearing according to the present invention includes a base grease composed of a non-aqueous base oil and a thickener, and a water dispersant capable of dispersing water in the grease, so that the saturated moisture content of the grease is reduced. Since water resistant grease controlled to 30 to 60% by weight is sealed, even if water enters the grease during operation, it can suppress the action of moisture that inhibits the formation of grease oil film. Early peeling can be suppressed, and a long life can be obtained even if the lubrication conditions become severe. Therefore, it can be suitably used for a rolling mill roll neck bearing that is required to have long-term durability as well as wear resistance in an environment where water may enter.
１ 内輪
２ 内輪の転走面
３ 外輪
４ 外輪の転走面
５ 円すいころ（転動体）
６ 保持器
７ シール部材
８ 大つば
９ シールケース
１０ 環状溝
１１ 接触形オイルシール
１２ 円すいころ軸受
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inner ring 2 Rolling surface of inner ring 3 Outer ring 4 Rolling surface of outer ring 5 Tapered roller (rolling element)
6
Claims (5)
前記グリースは、非水系基油および増ちょう剤からなるベースグリースに、少なくとも水分散剤を含む添加剤を配合してなる耐水グリースであり、前記水分散剤の配合量は、前記耐水グリースの飽和水分量が 30〜60 重量％に設定される量であることを特徴とする圧延機ロールネック用軸受。 A rolling mill roll neck bearing comprising an inner ring and an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring, wherein grease is sealed around the rolling elements,
The grease is a water-resistant grease in which an additive containing at least a water dispersant is blended with a base grease composed of a non-aqueous base oil and a thickener, and the amount of the water dispersant is equal to the saturated moisture content of the water-resistant grease. A rolling mill roll neck bearing characterized in that the amount is set to 30 to 60% by weight.
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2006
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