JP2705531B2 - 熱間圧延方法 - Google Patents

熱間圧延方法

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JP2705531B2
JP2705531B2 JP5221131A JP22113193A JP2705531B2 JP 2705531 B2 JP2705531 B2 JP 2705531B2 JP 5221131 A JP5221131 A JP 5221131A JP 22113193 A JP22113193 A JP 22113193A JP 2705531 B2 JP2705531 B2 JP 2705531B2
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ロール肌荒れが防止さ
れた熱間圧延方法、特に圧延用高炭素系高速度鋼ロール
による鋼材の板圧延、形鋼圧延、線材圧延、製管圧延に
おいて該ロールの肌荒れを防止し、その結果、鋼材製品
表面スケール疵の発生を防止することのできる熱間圧延
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、熱間圧延用ロールとして、耐摩耗
性に優れた高炭素系高速度鋼製のロール (以下、ハイス
ロールと称する) が開発され、実際に使用されている。
このロールは、遠心鋳造法、ESR 鍛造法、連続肉盛り法
など各種製法によって製造されている。その一般的な化
学組成は、いずれも少なくとも圧延使用層たる外殻層
が、重量%で、C: 1.0 〜3.0 %、 Si: 0.2 〜3.5
%、Mn: 0.3 〜1.5 %、 Cr: 4.0 〜12.0%、Mo: 0.
5 〜8.0 %、 V: 1.0 〜8.0 %、W: 1.0 〜8.0
%、 Co: 0.2 〜10.0%、Nb: 0.2 〜3.5 %、その他
残部: 実質的にFeからなっている。また、組織中に高温
硬度の高いMC型 (主としてVC) 炭化物を含有するため、
優れた熱間耐摩耗性を発揮する。しかし、このハイスロ
ールは、ロール肌荒れや表面粗さが従来ロールに比べて
良好であるにもかかわらず、圧延後の製品表面にスケー
ル疵 (ロール肌荒れに起因する表面疵で、スケールが製
品表面に押し込まれて疵になったもの) が発生しやすい
という問題があった。この原因は、ハイスロールの機械
的性質、例えばヤング率が高いことや、高温硬度が高い
ことなどにより、圧延時にロールの微妙な肌荒れでも正
確に圧延材に転写されてしまうことなどが考えられる。
【0003】こうして圧延材に転写された肌荒れ (凹
凸) は、凸部が酸化し、この部分が次圧延時に押し込ま
れ、表面疵を発生させるものと推定される。
【0004】この問題により、耐摩耗性が優れているに
もかかわらず、早期のロール交換を余儀なくされ、稼動
率の低下、ロール原単位の劣化、サイクル圧延量の減少
等を招くほか、ロール保有数の削減も進まないでいた。
【0005】従来から、例えば特開昭52−37535 号公
報、特開昭60−24206 号公報や特公平4−50082 号公報
に開示されているように、熱間圧延ロールでは黒皮を積
極的にロール表面に形成させ、ロールの耐久性を向上さ
せることが行われている。これは、高温硬さの高い黒皮
(Fe2O3 を中心とした酸化スケール皮膜) を安定的にロ
ール表面に形成させることにより、耐摩耗性、耐肌荒れ
性の改善を狙ったものである。しかし、ハイスロールの
場合には、この方法を適用してもロール肌荒れは抑制さ
れず、かえって肌荒れが増大することが認められてき
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ハイ
スロールによる鋼材の圧延加工において、ロールの肌荒
れを防止し、それによって圧延された製品表面のスケー
ル疵の発生を防止する熱間圧延方法を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる目的
を達成するため、ハイスロールによる熱間圧延加工にお
いて該ロールの肌荒れと製品スケール疵とを調査し、そ
の防止方法について鋭意検討した結果、次の知見を得
た。
【0008】即ち、圧延用ハイスロールの肌荒れは、ロ
ール表面に発生する薄層の酸化スケール皮膜 (一般に黒
皮とよばれている) が不安定であるためであり、黒皮が
部分的に生成、剥離を繰り返し、黒皮の生成部とそうで
ないところとで微少な凹凸が生じてしまった結果、肌荒
れが生ずること、そして、この微少な凹凸が圧延製品表
面のスケール疵の発生原因となることを究明した。
【0009】本発明者は、ハイスロールのこの肌荒れを
防止するためにさらに調査を進めた結果、黒皮の生成を
抑制すればよいこと、そのためには、圧延加工に際して
高塩基性金属塩スルホネートをロール表面に塗布すれ
ば、該ロール表面の黒皮生成が抑制され、ロールの肌荒
れが防止できることを見出したのである。
【0010】ここに、本発明の要旨は、高炭素系高速度
鋼ロール(ハイスロール)により熱間圧延するにあた
り、高塩基性金属塩スルホネートをロール冷却水の水切
り後で潤滑剤塗布前に該ロール表面に塗布することを
特徴とする熱間圧延方法である。
【0011】なお、本発明で用いる高塩基性金属塩スル
ホネートとは、塩基価 (電位差適定法JIS K2501)が40 m
gKOH/g以上のものをいう。
【0012】
【作用】高塩基性金属塩スルホネート、例えば、高塩基
性Caスルホネートは、アルキル芳香族を発煙硫酸または
SO3 ガスによりスルホン化して得た親油性の石油スルホ
ン酸をCaCO3 で中和して炭酸塩とし、さらに炭酸ガスな
どの存在下でCaO またはCa(OH)2 と反応させること製造
され、エンジン油等の潤滑油の清浄分散剤として利用さ
れている物質である。得られた高塩基性Caスルホネート
は、正塩 (Caスルホネート) に比べて3〜15倍もの過剰
Caを含有し、この過剰のCaは、主として炭酸塩 (CaCO3)
の形で粒径 150Å以下のコロイド状で油中に分散したコ
ロイド状分散体として存在する。
【0013】高塩基性金属塩スルホネートの原料アルキ
ル芳香族としては、鉱油の潤滑油留分、合成系化合物、
例えばアルキルベンゼン、ポリオレフィンをベンゼンに
アルキル化したもの、ジノニルナフタリン等が使用でき
る。
【0014】本発明で用いる高塩基性金属塩スルホネー
トの塩基価は、40 mgKOH/g以上であればよい。圧延時の
ハイスロールに加わる負荷条件にもよるが、塩基価40 m
gKOH/g未満のは塩基性金属塩スルホネートでは、黒皮の
生成・剥離に伴うロール肌荒れの防止効果がほとんど得
られない。塩基価が 200〜500 mgKOH/g の高塩基性金属
塩スルホネートが、特に黒皮抑制効果、従って、ロール
肌荒れの防止とスケール疵発生の防止効果が優れている
ことから好ましい。塩基価が200 mgKOH/g 未満では、高
負荷条件下の圧延では、ハイスロールに発生する黒皮を
十分に抑制できない場合がある。上限の500 mgKOH/g
は、これを超える塩基価を有し、粘度等も適切な性質を
有するものが現状技術レベルでは製造できないからであ
る。従って、製造技術上可能になれば、より高塩基価の
ものも使用できよう。
【0015】本発明の高塩基性金属塩スルホネートとし
ては、高塩基性Caスルホネート、高塩基性Mgスルホネー
ト等のアルカリ土類金属塩や、Na塩、K塩などのアルカ
リ金属塩が使用でき、これらから1種もしくは2種以上
を適宜選択して使用すればよいが、肌荒れ防止効果の点
で、高塩基性Caスルホネートを少なくとも20重量%以上
含有させることが好ましい。2種以上の高塩基性金属塩
スルホネートを使用する場合には、量を加味した塩基価
の平均値が40 mgKOH/g以上であればよい。従って、この
場合には、塩基価が40 mgKOH/g未満の塩基性金属塩スル
ホネートも、より高塩基価のもの (特に、高塩基性Caス
ルホネート) に混合して使用することができる。
【0016】高塩基性金属塩スルホネートに含まれ、油
中に分散している炭酸塩は、水やメタノール等の極性物
質の添加により結晶粒を成長させても、粒径が500 Å以
下の範囲内であれば本発明の効果を著しく損なうもので
はないが、前述の通り150 Å以下が最も肌荒れ防止効果
が高い。
【0017】本発明では、高塩基性金属塩スルホネート
をハイスロール表面に塗布する。高塩基性金属塩スルホ
ネートのロール表面への確実な塗布と付着のために、塗
布は、圧延入側でのロール冷却水の水切り後で、潤滑剤
塗布前に行う。即ち、本発明による高塩基性金属塩スル
ホネートの塗布は、一般に使用される潤滑油の供給とは
別に行うものである。
【0018】高塩基性金属塩スルホネートをハイスロー
ル表面に塗布すると、このスルホネートが示す酸化物皮
膜に対する高い化学吸着作用により、スルホネートがハ
イスロール表面に強固に付着し、黒皮の成長を抑制す
る。その結果、黒皮の生成と剥離を繰り返しによる肌荒
れが抑制され、スケール疵のない良好な圧延製品が得ら
れる。
【0019】本発明において、高塩基性金属塩スルホネ
ートは単体でハイスロールの塗布に使用してもよいが、
塗布装置の能力に応じて粘度を調整するために、適当な
液体、例えば、鉱油、合成潤滑油、ナタネ油、ラードオ
イル、合成エステル、高級脂肪酸およびそのエステル類
等と混合して用いてもよい。混合する場合には、高塩基
性金属塩スルホネートの含有率を50重量%以上とするこ
とが望ましい。
【0020】高塩基性Caスルホネートのハイスロールへ
の塗布方法は、一般に行われている潤滑油の塗布と同様
の方法で実施すればよい。例えば、ノズルによる高圧噴
射法、圧縮空気と混合して噴霧状にして供給するエアー
アトマイズ法、加熱蒸気で噴霧化して供給するスチーム
アトマイズ法等が可能であり、いずれの方法で塗布して
も本発明の効果を得ることができる。もちろん、原液の
まま塗布することもできる。
【0021】高塩基性金属塩スルホネートの塗布量はロ
ール肌荒れの抑制に有効な量であればよく、圧延負荷条
件、ロール径、ロール周速、高塩基性金属塩スルホネー
トの種類とその含有量などの因子により変動するが、一
般には、1ロール当たり5〜200 ml/minの範囲内がよ
い。200 ml/minを超えると効果が飽和し、5ml/min未満
では効果が不十分で、ロール肌荒れを完全に抑制できな
い。
【0022】本発明は、圧延用ハイスロールによる鋼材
の板圧延、形鋼圧延、線材圧延、製管圧延等において、
圧延用ロールの肌荒れを防止する効果を発揮する。タン
デム圧延機に本発明方法を適用する場合、特にロールの
肌荒れが問題となるのは、前から3番目までのスタンド
であって、これらのスタンドの圧延用ロールの全部に適
用することが望ましいが、最も肌荒れの激しい特定のス
タンドのみに適用しても十分効果がある。
【0023】なお、アダマイトロール、高Cr鋳鉄ロール
や高合金グレン鋳鉄などの一般的な熱延用ロールにおい
ても本発明の熱間圧延方法により黒皮抑制効果が得られ
ることも確認されている。
【0024】
【実施例】熱間鋼板圧延ミルラインの仕上タンデムミル
7スタンド4段式熱間圧延機における熱間圧延におい
て、黒皮によるロール肌荒れが発生しやすい1号〜3号
圧延機の上下の各ハイスロールに、本発明に従って高塩
基性金属塩スルホネートを塗布して圧延実験を行った。
【0025】使用した高塩基性金属塩スルホネートは、
表1に示す組成のものであった。即ち、本発明例のNo.
1〜7は高塩基性金属塩スルホネート単体またはこれと
油脂との混合物からなり、比較例のNo. 8は塩基価が40
mgKOH/g未満の塩基性スルホネートであった。一方、ハ
イスロールは、少なくともその外殻層が表2に示す化学
組成を有するものであった。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】本発明方法を適用した1号〜3号スタンド
の圧延用ハイスロールの外径とロール周速は次の通りで
あった。 ワークロール径: 745 mm (1号) 、715 mm (2号) 、68
0 mm (3号) ロール周速 : 1.5 m/s (1号) 、2.3 m/s(2号) 、3.2
m/s(3号) 。
【0029】被圧延材は、ロール肌荒れと製品スケール
疵が発生しやすい炭素鋼 (約6000トン) とし、タンデム
圧延機の入側板厚は29 mm 、出側仕上げ板厚 1.5〜4.0
mmの範囲内であった。
【0030】上記塗布液のハイスロールへの塗布は、図
1に示すように、ロール入側において、ロール冷却水供
給ヘッダー4の下側の水切り装置2と潤滑剤塗布ヘッダ
ー5との間に、高塩基性金属塩スルホネート塗布ヘッダ
ー1とその遮蔽装置3とを設けることにより行った。こ
の位置に塗布ヘッダーを設けると、ロール冷却水と潤滑
剤とが障害とならずに、本発明にかかる高塩基性Caスル
ホネートをロールに塗布することができる。出側の供給
ヘッダー4からは全て冷却水を供給した。図1におい
て、6は圧延用ハイスロール、7は補強用ロール、8は
被圧延材 (本例では炭素鋼) である。高塩基性金属塩ス
ルホネートの塗布は、高圧噴射方式により行い、塗布量
は、いずれの例でも、1ロール当たり原液量として50 m
l/min とした。
【0031】従来例として、ヘッダー1からも冷却水を
噴霧して、上記と同様に熱間圧延を行った。圧延後の圧
延用ハイスロールの肌荒れと酸洗後の製品表面スケール
疵の有無について調べた結果を、次の表3に示す。
【0032】
【表3】
【0033】表3より、高塩基性金属塩スルホネートを
全く塗布しなかった従来例の場合は、ロール表面に黒皮
の生成部と剥離したバンディング部からなる肌荒れを発
生し、製品表面にもロール肌荒れに対応してスケール疵
が発生した。また、比較例のNo. 8のように、スルホネ
ートの塩基価が40 mgKOH/g未満であると、上の従来例と
同様に、ロールの肌荒れや製品のスケール疵発生が起こ
った。
【0034】これに対し、本発明に従って、塩基価が40
mgKOH/g以上の高塩基性金属塩スルホネートをハイスロ
ールに塗布すると、肌荒れが起きやすい炭素鋼の熱間圧
延であるにもかかわらず、ロールの肌荒れは完全に防止
され、製品スケール疵も発生しなかった。
【0035】圧延後のロール表面残存元素の分析 (EPM
A、ESCA分析装置使用) 結果からも、ロール表面にロー
ルと高塩基性Caスルホネートが反応した反応生成物の残
存物質の生成が確認された。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱間圧延
方法によれば、特に圧延用ハイスロールによる鋼材の板
圧延、形鋼圧延、線材圧延、製管圧延において、黒皮生
成に起因するロールの肌荒れを防止することができる。
その結果、鋼材製品表面にスケール疵が発生しなくなる
ので、ロール原単位低減、サイクル圧延量増加、稼動率
の向上、ロール保有数の削減、製品表面品質の向上が実
現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる熱間圧延方法の一例を示す説明
図である。
【符号の説明】
1 : 高塩基性金属塩スルホネート塗布ヘッダー 2 : ロール冷却水水切り装置 3 : 高塩基性金属塩スルホネート切り装置 4 : ロール冷却水供給ヘッダー 5 : 潤滑剤供給ヘッダー 6 : 圧延用作業ロール 7 : 補強ロール 8 : 被圧延材

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高炭素系高速度鋼ロールにより熱間圧延
    するにあたり、高塩基性金属塩スルホネートをロール冷
    却水の水切り後で、潤滑剤塗布前に該ロール表面に塗布
    することを特徴とする熱間圧延方法。
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