JP2927185B2 - Lubricant for hot plastic working and processing method - Google Patents
Lubricant for hot plastic working and processing methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延、熱間鍛造と
いった金属、特に鋼材の熱間塑性加工に使用するための
熱間塑性加工用潤滑剤とこれを用いた熱間塑性加工方法
とに関する。より詳しくは、本発明の潤滑剤は、熱間塑
性加工前の高温の被加工材の表面に付着させて使用する
のに適しており、特に継目無管の製管過程において、延
伸圧延(マンドレルミル圧延、アッセルミル圧延、プラ
グミル圧延、ピルガーミル圧延など)の前に、被加工材
である高温の中空素管の内面に付着させて用いるのに適
している。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hot plastic working lubricant for use in hot plastic working of metals, particularly steel, such as hot rolling and hot forging, and a hot plastic working method using the same. And about. More specifically, the lubricant of the present invention is suitable for use by being adhered to the surface of a high-temperature workpiece before hot plastic working. Particularly, in the process of producing a seamless pipe, elongation rolling (mandrel Before mill rolling, assell mill rolling, plug mill rolling, pilger mill rolling, etc.), it is suitable for use by attaching to the inner surface of a high-temperature hollow shell which is a workpiece.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば、マンドレルミル圧延による継目
無管の製管過程を図1を参照しながら説明すると、被加
工材である中空素管 (ホローシェルともいう) は、原料
の丸鋼片を加熱炉で加熱した後、ピアサーにより熱間で
穿孔することにより作製される。マンドレルミル圧延工
程では、ピアサーから出た高温 (通常は、内面温度で 9
00〜1200℃) の中空素管の内部にマンドレルバーを挿入
し、このバーを挿入したまま、一対の孔型形状の2ロー
ルを1台毎に90度円周方向にずらしてタンデムに7〜8
台配置してあるマンドレルミルで圧延して、肉厚管を得
る。その後、この肉厚管を通常は再加熱炉で再加熱した
後、ストレッチレデューサで延伸して外径圧下と多少の
減肉を行い、冷却すると所定寸法の継目無管が完成す
る。2. Description of the Related Art For example, a process of producing a seamless pipe by mandrel mill rolling will be described with reference to FIG. 1. A hollow shell (also called a hollow shell) as a workpiece is obtained by heating a round steel slab as a raw material. After heating in a furnace, it is made by hot piercing with a piercer. In the mandrel mill rolling process, the high temperature from the piercer (usually 9
A mandrel bar is inserted into the hollow shell of (00 to 1200 ° C.), and while this bar is inserted, a pair of hole-shaped two rolls are shifted in the circumferential direction by 90 degrees for each unit to form a tandem 7 to 7 mm. 8
Rolling is performed by a mandrel mill placed on a table to obtain a thick tube. Thereafter, the thick-walled tube is usually re-heated in a re-heating furnace, stretched by a stretch reducer to reduce the outer diameter and to a small extent, and cooled to complete a seamless tube of a predetermined size.
【0003】中空素管が延伸圧延されるとき、中空素管
の内表面とマンドレルバーの外表面との間 (加工界面)
に相対すべりが生じる。この相対すべりが円滑に進行す
るように、加工界面に良好な潤滑状態を確保すること
が、この圧延にとって重要である。そのため、この界面
に潤滑剤を適用して、低い安定な摩擦係数を確保し、中
空素管とマンドレルバーとの焼付きを防止して、良好な
製品の内面品質および寸法精度を得ることが行われてい
る。[0003] When the hollow shell is stretched and rolled, a gap between the inner surface of the hollow shell and the outer surface of the mandrel bar (working interface)
Causes relative slip. It is important for this rolling to ensure a good lubrication state at the working interface so that the relative slip proceeds smoothly. Therefore, a lubricant is applied to this interface to secure a low and stable friction coefficient, prevent seizure between the hollow shell and the mandrel bar, and obtain good inner surface quality and dimensional accuracy of the product. Have been done.
【0004】このような潤滑方法として従来より採用さ
れているのは、黒鉛および樹脂系有機バインダーを主成
分とする水分散型潤滑剤を、中空素管に挿入する前のマ
ンドレルバーの表面に塗布し、乾燥させて、乾燥固体潤
滑皮膜を形成する方法である。即ち、この方法は、工具
(マンドレルバー) に潤滑剤を固体潤滑皮膜として形成
する潤滑方法 (以下、A法という) である。このA法に
用いる潤滑剤について、添加剤の配合により高温潤滑性
能を改善する試みもなされている (例、特開昭61−2797
号公報) 。ステンレス鋼などのマンドレルバーと焼付き
やすい被加工材から継目無管を製管する場合にも、潤滑
剤の成分を変更することで対処して、耐焼付き性を向上
させることができる。[0004] As such a lubrication method, a water-dispersed lubricant mainly composed of graphite and a resin-based organic binder is applied to the surface of a mandrel bar before being inserted into a hollow shell. And then drying to form a dry solid lubricating film. That is, the method
(Hereinafter referred to as Method A) in which a lubricant is formed as a solid lubricating film on a (mandrel bar). Attempts have been made to improve the high-temperature lubricating performance of the lubricant used in the method A by adding additives (for example, see JP-A-61-2797).
No.). Even when a seamless pipe is formed from a work material that is easily seized with a mandrel bar such as stainless steel, the seizure resistance can be improved by changing the composition of the lubricant.
【0005】上記のA法のみでは潤滑が不十分な場合の
潤滑性の一層の向上を目的として、或いは中空素管内面
の酸化スケールの除去を目的として、被加工材の加工面
である、加熱された高温の中空素管の内面に潤滑剤また
は脱スケール剤を適用することも知られている。この方
法による潤滑は、高温の被加工材の加工表面に潤滑剤を
付着させ、被加工材の熱により潤滑剤を溶融させて流体
潤滑皮膜を形成する潤滑方法 (以下、B法という) であ
る。For the purpose of further improving the lubricity when lubrication is insufficient only by the above-mentioned method A, or for the purpose of removing the oxide scale from the inner surface of the hollow shell, the processing surface of the workpiece is heated. It is also known to apply a lubricant or descaling agent to the inner surface of a heated high temperature hollow shell. The lubrication by this method is a lubrication method (hereinafter, referred to as a B method) in which a lubricant is attached to a processing surface of a high-temperature workpiece and the lubricant is melted by heat of the workpiece to form a fluid lubricating film. .
【0006】例えば、特開昭46−30581 号公報には、熱
間加工温度よりも低い融点を持つ脱スケール剤 (例、食
塩、硼砂、リン酸塩、これらと炭素との混合物など) を
高温の中空素管の中空内に散布し、素管を回転させて溶
融した脱スケール剤を素管内面に被覆することが記載さ
れている。For example, JP-A-46-30581 discloses that a descaling agent having a melting point lower than the hot working temperature (eg, salt, borax, phosphate, a mixture of these and carbon, etc.) is used at a high temperature. It is described that the descaling agent is sprayed into the hollow of the hollow shell, and the melted descaling agent is coated on the inner surface of the shell by rotating the shell.
【0007】特開昭61−37987 号、特開平1−278903号
各公報には、上記のA法に併用して、マンドレルバー挿
入前の高温の中空素管内面に空気、不活性ガスなどをキ
ャリアガスとして潤滑剤や脱スケール剤を吹込むことが
記載されている。この方法に用いる潤滑剤/酸洗い剤
(脱スケール剤) として、特開昭61−37989 号には、硼
酸系化合物 (硼砂など) と固体潤滑剤 (黒鉛など) とを
主成分とし、必要に応じて各種の無機および有機化合物
を添加した組成物が記載されている。[0007] JP-A-61-37987 and JP-A-1-278903 each disclose air, an inert gas or the like on the inner surface of a high-temperature hollow shell before inserting a mandrel bar, in combination with the above-mentioned method A. It describes that a lubricant or a descaling agent is blown as a carrier gas. Lubricant / pickling agent used in this method
As a descaling agent, JP-A-61-37989 contains a boric acid compound (borax, etc.) and a solid lubricant (graphite, etc.) as main components, and adds various inorganic and organic compounds as necessary. Compositions are described.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明者らの経験によ
ると、マンドレルミル圧延において、被加工材が炭素鋼
であり、かつマンドレルバーが熱間工具鋼SKD6で、その
表面がスケール肌である場合には、A法のみで潤滑は十
分であり、B法の併用は必ずしも必要ない。しかし、被
加工材が炭素鋼であっても、マンドレルバーがその寿命
向上のために表面にCrメッキが施されている場合には、
A法の補助潤滑としてB法を併用する必要がある。According to the experience of the present inventors, in mandrel mill rolling, the material to be processed is carbon steel, the mandrel bar is hot tool steel SKD6, and the surface is scaled skin. In this case, lubrication is sufficient only with method A, and the combined use of method B is not always necessary. However, even if the work material is carbon steel, if the mandrel bar is Cr plated on the surface to improve its life,
It is necessary to use Method B as auxiliary lubrication for Method A.
【0009】これに対し、被加工材が焼付きの起こり易
いステンレス鋼であって、マンドレルバー表面がスケー
ル肌であるか、特にCrメッキなどのメッキが施されてい
る場合には、A法とB法を併用してもなおも潤滑が不十
分で、焼付きにより製品品質に問題が生じることが多
い。On the other hand, when the material to be processed is stainless steel that is liable to seize and the surface of the mandrel bar is a scale skin, or in particular, when plating such as Cr plating is applied, the A method is used. Even when the method B is used in combination, the lubrication is still insufficient, and a problem often occurs in product quality due to seizure.
【0010】試みに、表面にCrメッキを厚さ約50μmに
均一に施したマンドレルバーに上記A法に従って固体潤
滑皮膜を形成してから、被加工材のステンレス鋼 (SUS3
04)製の中空素管のマンドレルミル圧延を実施したとこ
ろ、製品 (継目無管) の内面に深さ0.5 mm以上の内面疵
が発生すると共に、マンドレルバー表面のCrメッキ部が
鋭くえぐられ、ステンレス鋼成分が凝着した焼付き疵が
発生した。In an attempt, a solid lubricating film was formed on a mandrel bar having a surface uniformly coated with Cr to a thickness of about 50 μm according to the above method A, and then a stainless steel (SUS3
When the mandrel mill rolling of the hollow shell made of 04) was performed, the inner surface of the product (seamless tube) had an inner surface flaw with a depth of 0.5 mm or more, and the Cr plating on the mandrel bar surface was sharply excavated. Seizure flaws resulting from adhesion of stainless steel components occurred.
【0011】一方、圧延前の高温の中空素管の内面に、
B法に従って上記特開昭61−37989号公報に記載の硼砂
と黒鉛を主成分とする組成物を散布し、溶融させて流体
潤滑皮膜を形成してから、上と同じ条件でマンドレルミ
ル圧延した場合 (即ち、A法とB法の併用) には、圧延
後の製品の内面疵は深さ0.3 〜0.2 mm程度といくらかは
軽減されたが、潤滑性はなお不十分でありマンドレルバ
ー表面の損傷も発生した。On the other hand, on the inner surface of the hot hollow shell before rolling,
According to the method B, the composition mainly composed of borax and graphite described in JP-A-61-37989 was sprayed, melted to form a fluid lubricating film, and then subjected to mandrel mill rolling under the same conditions as above. In the case (that is, the combined use of the A method and the B method), the inner surface flaw of the product after rolling was somewhat reduced to a depth of about 0.3 to 0.2 mm, but the lubrication was still insufficient and the surface of the mandrel bar was insufficient. Damage also occurred.
【0012】本発明の目的は、上記のB法に適した熱間
塑性加工用潤滑剤とそれを用いた熱間塑性加工方法とを
提供することである。より具体的には、被加工材が焼付
きの起こり易いステンレス鋼であり、かつ工具も高度の
潤滑を必要とするメッキ工具、特にCrメッキ工具であっ
ても、高温の被加工材に適用することにより両者の界面
間の摩擦係数を著しく低減させることができ、A法と併
用することによって、継目無管の延伸圧延のような苛酷
な状況下の熱間塑性加工においても、焼付きを防いで表
面疵が抑制された高品質の製品を得ることができる潤滑
剤とそれを用いた熱間塑性加工方法とを提供することで
ある。An object of the present invention is to provide a hot plastic working lubricant suitable for the above-mentioned Method B and a hot plastic working method using the same. More specifically, even if the work material is stainless steel in which seizure easily occurs, and the tool is a plating tool that requires a high degree of lubrication, in particular, even if it is a Cr plating tool, it is applied to a high-temperature work material. Thereby, the friction coefficient between the two interfaces can be remarkably reduced, and by using in combination with the method A, seizure can be prevented even in hot plastic working under severe conditions such as seamless tube elongation rolling. It is an object of the present invention to provide a lubricant capable of obtaining a high-quality product with reduced surface defects and a hot plastic working method using the same.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成できる潤
滑剤として、本発明により、(a) アルカリ金属炭酸塩お
よびアルカリ金属カルボン酸塩からなるアルカリ金属塩
10〜100 重量%と、(b) 黒鉛0〜90重量%とからなるこ
とを特徴とする熱間塑性加工用潤滑剤が提供される。As a lubricant that can achieve the above object, according to the solution to ## by the present invention, alkali metal salts consisting of (a) alkali metal carbonates and alkali metal carboxylates
A lubricant for hot plastic working, comprising 10 to 100% by weight and (b) 0 to 90% by weight of graphite is provided.
【0014】本発明の潤滑剤の組成は、アルカリ金属塩
(a) が100 重量% (即ち、黒鉛(b)が0%)の場合を
含んでいる。換言すると、本発明の潤滑剤は、アルカリ
金属塩(a) のみからなるか、あるいはアルカリ金属
塩(a)10 重量%以上と黒鉛(b) 90重量%以下との混合物
からなる。[0014] The composition of the lubricant of the present invention is an alkali metal salt.
(a) is 100% by weight (that is, graphite (b) is 0%). In other words, the lubricant of the present invention comprises only the alkali metal salt (a) or a mixture of the alkali metal salt (a) at 10% by weight or more and the graphite (b) at 90% by weight or less.
【0015】この潤滑剤は、上記のB法に使用するのに
適している。即ち、この潤滑剤を所定の熱間塑性加工温
度に加熱された被加工材の加工表面に付着させた後、工
具を用いて熱間塑性加工する熱間塑性加工方法である。The lubricant is suitable for use in Method B described above. That is, this is a hot plastic working method in which the lubricant is attached to the working surface of a workpiece heated to a predetermined hot plastic working temperature and then hot plastic working is performed using a tool.
【0016】好適態様にあっては、工具は焼付きの起こ
り易い金属メッキを施した工具、特にCrメッキを施した
工具であり、被加工材は継目無管製管用の中空素管、特
にステンレス鋼製の中空素管である。即ち、本発明によ
れば、Crメッキを施した工具を用いてステンレス鋼材を
熱間塑性加工するという焼付きが起こり易い加工状況で
も、焼付きを防止して良好な製品品質を確保することが
できるのである。In a preferred embodiment, the tool is a metal-plated tool, particularly a Cr-plated tool, which is liable to seize, and the workpiece is a hollow shell for a seamless pipe, particularly a stainless steel pipe. It is a hollow shell made of steel. That is, according to the present invention, even in a processing state in which seizure is likely to occur, in which hot plastic working of stainless steel is performed using a Cr-plated tool, seizure can be prevented and good product quality can be ensured. You can.
【0017】[0017]
【作用】以下、本発明の潤滑剤と熱間塑性加工方法につ
いて詳述するが、以下でも説明を簡略化するためにマン
ドレルミル圧延を例にとって説明することがある。本発
明の潤滑剤におけるアルカリ金属塩(a) は、(イ) アルカ
リ金属炭酸塩および( ロ) アルカリ金属カルボン酸であ
り、それぞれ1種もしくは2種以上を使用できる。Hereinafter, the lubricant and the hot plastic working method of the present invention will be described in detail. However, in the following, a mandrel mill rolling may be described as an example to simplify the description. Alkali metal salts (a) in the lubricants of this invention, (b) an alkali metal carbonate and (ii) an alkali metal carboxylate, may be used one or two or more kinds.
【0018】(イ) のアルカリ金属炭酸塩としては、炭酸
ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸
水素カリウム、セスキ炭酸ナトリウム等が挙げられる。
これらは融点が1200℃以下であるので、熱間塑性加工温
度に加熱されている被加工材と接触すると溶融し、熱分
解して酸化物になり、生成したアルカリ金属酸化物は被
加工材の表面に生成しているスケール (酸化鉄) と反応
するので、被加工材表面に対する付着性が高まる。その
結果、熱間塑性加工時には、安定して良好な流体潤滑剤
して機能する。例えば、炭酸ナトリウムは融点が852 ℃
であり、この温度で容易に熱分解し、酸化ナトリウムに
なって、酸化鉄と反応する。Examples of the alkali metal carbonate (a) include sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium sesquicarbonate and the like.
Since these have a melting point of 1200 ° C. or less, when they come into contact with the workpiece heated to the hot plastic working temperature, they are melted and thermally decomposed into oxides. Reacts with the scale (iron oxide) generated on the surface, so the adhesion to the surface of the work material is increased. As a result, during hot plastic working, it functions as a stable and good fluid lubricant. For example, sodium carbonate has a melting point of 852 ° C.
At this temperature, it is easily thermally decomposed, becomes sodium oxide, and reacts with iron oxide.
【0019】(ロ) のアルカリ金属カルボン酸塩の例は、
炭素数6〜30の飽和または不飽和脂肪酸のナトリウム塩
およびカリウム塩である。例えば、オクチル酸、ミリス
チン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、オレイン酸、リ
ノール酸、リシノール酸などのナトリウム塩およびカリ
ウム塩が挙げられる。また、タル油脂肪酸などの天然脂
肪酸のアルカリ金属塩 (例、炭素数6〜18の脂肪酸ナト
リウム塩の混合物) も使用できる。さらに、このような
脂肪族モノカルボン酸以外に、ナフテン酸などの脂環式
カルボン酸、ポリカルボン酸、および芳香族カルボン酸
のアルカリ金属塩も使用できる。Examples of the alkali metal carboxylate (b) are as follows:
Sodium and potassium salts of saturated or unsaturated fatty acids having 6 to 30 carbon atoms. Examples include sodium and potassium salts of octylic acid, myristic acid, stearic acid, palmitic acid, oleic acid, linoleic acid, ricinoleic acid and the like. Also, alkali metal salts of natural fatty acids such as tall oil fatty acids (eg, a mixture of fatty acid sodium salts having 6 to 18 carbon atoms) can be used. Further, in addition to such aliphatic monocarboxylic acids, alicyclic carboxylic acids such as naphthenic acid, polycarboxylic acids, and alkali metal salts of aromatic carboxylic acids can also be used.
【0020】このアルカリ金属カルボン酸塩は、比較的
容易に1000℃以下のより低温で溶融し、圧延時に比較的
低温での流体潤滑剤として機能する。また、高温の被加
工材表面への均一付着性もよい。従って、アルカリ金属
塩(a) として用いるアルカリ金属炭酸塩(イ) とアルカリ
金属カルボン酸塩(ロ) は、いずれも高温の被加工材表面
に接触すると溶融して、この被加工材表面に付着し、流
体潤滑剤として機能する。The alkali metal carboxylate melts relatively easily at a lower temperature of 1000 ° C. or less, and functions as a fluid lubricant at a relatively low temperature during rolling. In addition, uniform adhesion to the surface of the workpiece at high temperature is also good. Therefore, both the alkali metal carbonate (a) and the alkali metal carboxylate (b) used as the alkali metal salt (a) melt when they come into contact with the surface of the workpiece at high temperature and adhere to the surface of the workpiece. And functions as a fluid lubricant.
【0021】このアルカリ金属の炭酸塩(イ) とカルボン
酸塩(ロ) は、上述したそれぞれの特徴を発揮させるため
に、両者の混合物をアルカリ金属塩(a) として使用す
る。その場合の混合比は、炭酸塩:カルボン酸塩の重量
比で、1:2〜10:1、特に1:1〜8:1と、炭酸塩
(イ) を多めにする方が好ましい。カルボン酸塩は、沸点
が比較的低いため、高温の被加工材表面で蒸発により失
われるので、これがあまりに多量になると潤滑性が低下
することがあるからである。[0021] The carboxylate alkali metal carbonate (b) (ii), in order to exhibit the respective characteristics were above mentioned, using a mixture of both as an alkali metal salt (a). The mixing ratio in the case of its the carbonate at a weight ratio of carboxylic acid salt, 1: 2 to 10: 1, especially 1: 1 to 8: 1 and, carbonate
It is preferable to increase (b). This is because the carboxylate has a relatively low boiling point and is lost by evaporation on the surface of the workpiece at a high temperature. If the amount of the carboxylate is too large, the lubricity may decrease.
【0022】この炭酸塩(イ) またはカルボン酸塩(ロ)
が、2価以上の金属との塩 (例、アルカリ土類金属炭酸
塩) では、融点が高いので、流体潤滑剤として機能させ
ることは困難である。例えば、炭酸カルシウムは、890
℃で熱分解により生石灰CaO になるが、その融点は2572
℃で、酸化鉄と反応する温度も1150℃付近であるので、
上述した炭酸ナトリウムのような作用を果たすことはで
きない。また、2価以上の金属のカルボン酸塩は金属石
鹸と呼ばれ、潤滑剤としても利用されてきたが、本発明
の熱間塑性加工条件下では化学的に不安定であり、安定
であっても、例えば被加工材とハンダ脆性を引き起こす
ステアリン酸鉛のように有害な低融点金属の化合物を含
む場合が多い。This carbonate (a) or carboxylate (b)
However, salts with divalent or higher valent metals (eg, alkaline earth metal carbonates) have a high melting point, making it difficult to function as a fluid lubricant. For example, calcium carbonate is 890
Decomposes into calcined lime CaO by thermal decomposition at ℃, the melting point of which is 2572
℃, the temperature to react with iron oxide is also around 1150 ℃,
It cannot perform the same action as the sodium carbonate described above. The divalent or higher valent metal carboxylate is called a metal soap and has been used as a lubricant. However, it is chemically unstable and stable under the hot plastic working conditions of the present invention. In many cases, a harmful low-melting-point metal compound such as lead stearate that causes solder embrittlement with the workpiece is often included.
【0023】また、アルカリ金属の炭酸塩(イ) またはカ
ルボン酸塩(ロ) の代わりに、アルカリ金属酸化物を用い
てもよいが、コストが高く、化学的に不安定で、潤滑剤
としての保管上の管理面で問題がある。Further, an alkali metal oxide may be used in place of the alkali metal carbonate (a) or carboxylate (b), but it is expensive, is chemically unstable, and may be used as a lubricant. There is a problem with storage management.
【0024】さらに、アルカリ金属塩が硼酸塩、例えば
硼砂である場合には、硼砂の融点は878 ℃で、被加工材
との反応性もよいのである程度の潤滑性は得られるもの
の、後で実施例に示すように、溶融液の粘度が比較的高
いため、マンドレルミル圧延では良好な製品品質が得ら
れない。Further, when the alkali metal salt is a borate, for example, borax, the melting point of the borax is 878 ° C. and the reactivity with the work material is good, so that a certain degree of lubricity can be obtained. As shown in the examples, due to the relatively high viscosity of the melt, good product quality cannot be obtained by mandrel mill rolling.
【0025】本発明の潤滑剤は、前述した(イ) 炭酸塩お
よび ( ロ )カルボン酸塩からなるアルカリ金属塩(a) のみ
から構成することもできるが、これに黒鉛(b) を配合す
ると、黒鉛の潤滑性により、少量の黒鉛の配合で潤滑性
能を高めることができる。黒鉛は天然黒鉛および化学合
成の人造黒鉛のいずれでもよい。しかし、黒鉛は高温で
も粉体のままであり、被加工材の表面 (スケール) との
反応性も有していないため、燃焼するだけである。従っ
て、溶融して被加工材表面に付着するアルカリ金属塩
(a) の助けがないと被加工材に付着しないため、単独で
は使用できない。即ち、この付着には少なくとも10重量
%のアルカリ金属塩(a) が必要であるので、黒鉛の割合
は90重量%以下とする。黒鉛(b) を配合する場合の好ま
しい配合量は70重量%以下、より好ましくは50重量%以
下である。The lubricants of this invention can be comprised of only the above-mentioned (i) a carbonate Contact <br/> by beauty (ii) an alkali metal salt consisting of carboxylic acid salts (a), graphite thereto When (b) is blended, the lubricating properties of graphite can be increased by blending a small amount of graphite. The graphite may be either natural graphite or chemically synthesized artificial graphite. However, graphite remains powder even at high temperatures and does not react with the surface (scale) of the workpiece, so it only burns. Therefore, alkali metal salts that melt and adhere to the surface of the workpiece
Without the help of (a), it does not adhere to the work material and cannot be used alone. That is, since at least 10% by weight of the alkali metal salt (a) is required for this adhesion, the proportion of graphite is set to 90% by weight or less. When graphite (b) is blended, the preferred amount is 70% by weight or less, more preferably 50% by weight or less.
【0026】本発明の潤滑剤の好ましい配合割合は、ア
ルカリ金属塩(a) のうちアルカリ金属炭酸塩(イ) が20〜
90重量%、アルカリ金属カルボン酸塩(ロ) が5〜40重量
%、黒鉛(b) が0〜70重量%である。より好ましくは、
(イ) が50〜80重量%、(ロ) が10〜30重量%、黒鉛(b) が
10〜50重量%と3成分全てが適量混合されたものであ
る。アルカリ金属炭酸塩(イ) が多すぎると、比較的低温
での被加工材表面への均一付着性が低下することがあ
る。一方、アルカリ金属カルボン酸塩(ロ) が多すぎる
と、前述のように蒸発による潤滑性の低下が起こること
がある。黒鉛が多すぎると、アルカリ金属塩(a) が少な
くなり、潤滑剤の被加工材表面への付着性が低下する。The preferred mixing ratio of the lubricant of the present invention is such that the alkali metal carbonate (a) in the alkali metal salt (a) is 20 to 20%.
90% by weight, 5 to 40% by weight of alkali metal carboxylate (b) and 0 to 70% by weight of graphite (b). More preferably,
(A) is 50-80% by weight, (b) is 10-30% by weight, graphite (b) is
10 to 50% by weight and all three components are mixed in appropriate amounts. If the amount of the alkali metal carbonate (a) is too large, the uniform adhesion to the surface of the workpiece at a relatively low temperature may decrease. On the other hand, if the amount of the alkali metal carboxylate (b) is too large, the lubricity may decrease due to evaporation as described above. If the amount of graphite is too large, the amount of the alkali metal salt (a) decreases, and the adhesion of the lubricant to the surface of the workpiece decreases.
【0027】なお、各成分の純度 (特に天然黒鉛) は、
85重量%、好ましくは90重量%以上とする。また、各成
分の粉末粒度は特に制限されないが、吹込み機での吹込
みの均一性や、高温の被加工材との接触時の迅速な溶融
性を確保するには、平均粒径が500μm以下、好ましく
は100 μmとすることが有利である。The purity of each component (especially natural graphite)
85% by weight, preferably 90% by weight or more. The powder particle size of each component is not particularly limited, but in order to ensure uniformity of blowing with a blowing machine and rapid meltability upon contact with a high-temperature workpiece, the average particle size is 500 μm. Hereinafter, it is advantageous to set the thickness to preferably 100 μm.
【0028】本発明の潤滑剤は、所定の熱間塑性加工温
度 (好ましくは 900〜1200℃) に加熱された被加工材
(例、継目無管のマンドレルミル圧延の例では、中空素
管) の加工表面に付着させて用いる。即ち、前述したB
法による潤滑方法である。工具(例、マンドレルバー)
の表面には、前述のA法に従って、黒鉛系の固体潤滑皮
膜を形成しておくことが好ましい。本発明の潤滑剤の付
着により被加工材表面に生成した流体潤滑皮膜があるた
め、工具表面に塗布された固体潤滑皮膜の消耗が抑制さ
れ、この皮膜を長時間有効に使用できる。即ち、本発明
の潤滑剤の使用により、潤滑性が改善されるだけでな
く、工具表面の潤滑皮膜の寿命を延長させるという効果
も得られる。[0028] The lubricant of the present invention comprises a work material heated to a predetermined hot plastic working temperature (preferably 900 to 1200 ° C).
(For example, in the case of seamless mandrel mill rolling, a hollow shell is used). That is, B
Lubrication method. Tools (e.g., mandrel bar)
It is preferable that a graphite-based solid lubricating film is formed on the surface according to Method A described above. Since there is a fluid lubricating film formed on the surface of the workpiece due to the adhesion of the lubricant of the present invention, consumption of the solid lubricating film applied to the tool surface is suppressed, and this film can be used effectively for a long time. That is, the use of the lubricant of the present invention not only improves the lubricity, but also has the effect of extending the life of the lubricating film on the tool surface.
【0029】被加工材の材質は特に制限されず、炭素
鋼、ステンレス鋼、Ni基合金など、各種の金属の熱間塑
性加工に適用できる。本発明の潤滑剤は苛酷な熱間塑性
加工条件下でも焼付きを防止できるので、焼付きが起こ
り易いステンレス鋼、特にオーステナイト系ステンレス
鋼に適用することが有利である。The material of the material to be processed is not particularly limited, and can be applied to hot plastic working of various metals such as carbon steel, stainless steel, and Ni-based alloy. Since the lubricant of the present invention can prevent seizure even under severe hot plastic working conditions, it is advantageous to apply the lubricant to stainless steel in which seizure easily occurs, particularly austenitic stainless steel.
【0030】塑性加工用の工具は、表面状態によって潤
滑性が大きく異なり、スケール肌と窒化処理表面は摩擦
係数が低く、メッキ表面は摩擦係数が高い。従って、本
発明の潤滑剤は、Cr、Ni、Feなどの金属メッキを施した
工具、特にCrメッキを施した工具に適用すると、大きな
効果が得られる。その結果、例えば、Crメッキマンドレ
ルバーによるオーステナイト系ステンレス鋼製中空素管
のマンドレルミル圧延といった、従来法ではA法とB法
を併用しても焼付きや製品 (継目無管) の内面疵発生を
防ぐことができなかった熱間塑性加工条件でも、本発明
の潤滑方法をA法と併用することにより、焼付きを防止
して、良好な品質の製品を得ることが可能となる。The lubricating properties of tools for plastic working differ greatly depending on the surface condition. The scale surface and the nitrided surface have a low coefficient of friction, and the plated surface has a high coefficient of friction. Therefore, when the lubricant of the present invention is applied to a tool plated with a metal such as Cr, Ni, and Fe, particularly a tool plated with Cr, a great effect can be obtained. As a result, the conventional method such as mandrel mill rolling of an austenitic stainless steel hollow shell with a Cr-plated mandrel bar causes seizure and the occurrence of internal flaws on the product (seamless tube) even when the method A and the method B are used together. By using the lubricating method of the present invention in combination with the method A even under hot plastic working conditions where it was not possible to prevent the seizure, it is possible to prevent seizure and obtain a product of good quality.
【0031】本発明の粉末状潤滑剤を被加工材表面に付
着させる供給方法は特に制限されず、潤滑する加工面の
形態に応じて均一付着が可能な任意の方法を採用でき
る。例えば、被加工材が板材であるか、潤滑が必要な加
工面が管外面である場合には、単に潤滑剤を散布すれば
よい。しかし、例として説明した中空素管内面に潤滑剤
を均一付着させるには、キャリアガスを利用して粉末を
吹込む吹込み法により供給することが好ましい。キャリ
アガスとしては、空気も使用できるが、窒素、アルゴン
などの不活性ガスが好ましい。例えば、圧力4kg/cm2程
度の窒素ガスをキャリアガスとして、中空素管の端面よ
り内部に50 mm 程度挿入した吹込みノズルから潤滑剤を
約 300〜400 g吹込むといった方法で、均一に潤滑剤を
中空素管の内面に付着させることができる。本発明の潤
滑剤の供給量は、状況に応じても異なるが、通常は5〜
200 g/m2、好ましくは 100〜150 g/m2の範囲内である。The method of supplying the powdered lubricant of the present invention to the surface of the workpiece is not particularly limited, and any method capable of uniformly applying the lubricant in accordance with the form of the work surface to be lubricated can be adopted. For example, when the workpiece is a plate material or the processing surface requiring lubrication is the outer surface of the tube, the lubricant may be simply sprayed. However, in order to uniformly apply the lubricant to the inner surface of the hollow shell described as an example, it is preferable to supply the lubricant by a blowing method in which powder is blown using a carrier gas. Air can be used as the carrier gas, but an inert gas such as nitrogen or argon is preferable. For example, using a nitrogen gas at a pressure of about 4 kg / cm 2 as a carrier gas, about 300 to 400 g of lubricant is blown uniformly from a blow nozzle inserted about 50 mm from the end face of the hollow shell. The agent can be attached to the inner surface of the hollow shell. The supply amount of the lubricant of the present invention varies depending on the situation, but is usually 5 to 5.
It is in the range of 200 g / m 2 , preferably 100-150 g / m 2 .
【0032】なお、以上には継目無管の製管、特にマン
ドレルミル圧延を例にとって説明したが、本発明の潤滑
剤および熱間塑性加工方法は、他の熱間圧延、熱間鍛造
を含む熱間塑性加工一般に適用できる。Although the above description has been made with reference to an example of seamless pipe making, particularly mandrel mill rolling, the lubricant and hot plastic working method of the present invention include other hot rolling and hot forging. Applicable to hot plastic working in general.
【0033】[0033]
【0034】[0034]
【実施例1】下記成分の1種もしくは2種以上の粉末か
らなる多数の潤滑剤を調製した。Example 1 A number of lubricants comprising one or more powders of the following components were prepared.
【0035】使用粉末成分 (a) アルカリ金属塩 (イ) アルカリ金属炭酸塩: 炭酸ナトリウム(Na2CO3) (平均粒径50μm) 炭酸カリウム(K2CO3)(平均粒径60μm) (ロ) アルカリ金属カルボン酸塩: 脂肪酸ナトリウム (炭素数6〜18の混合脂肪酸Na塩)(平
均粒径20μm) 脂肪酸カリウム (炭素数6〜18の混合脂肪酸K塩)(平均
粒径30μm) (ハ) その他: 硼砂(Na2B4O7・10H2O) (平均粒径40μm) 炭酸カルシウム(CaCO3)(平均粒径50μm) (b) 黒鉛: 天然黒鉛 (純度85重量%)(平均粒径40μm) 人造黒鉛 (純度99重量%)(平均粒径10μm) 得られた潤滑剤の潤滑性能を、リング圧縮試験により調
査した。 Powder component used (a) Alkali metal salt (a) Alkali metal carbonate: sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) (average particle size 50 μm) Potassium carbonate (K 2 CO 3 ) (average particle size 60 μm) (b) ) Alkali metal carboxylate: Sodium fatty acid (mixed fatty acid Na salt with 6 to 18 carbon atoms) (average particle size 20 μm) Potassium fatty acid (mixed fatty acid K salt with 6 to 18 carbon atoms) (average particle size 30 μm) (c) Others: Borax (Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O) (average particle size 40 μm) Calcium carbonate (CaCO 3 ) (average particle size 50 μm) (b) Graphite: Natural graphite (purity 85% by weight) (average particle size) 40 μm) Artificial graphite (purity: 99% by weight) (average particle size: 10 μm) The lubricating performance of the obtained lubricant was examined by a ring compression test.
【0036】リング圧縮試験は鍛造などに用いられる潤
滑剤の性能の手軽な評価法として一般に用いられている
方法である。図2にリング圧縮試験の概念図を示す。図
示のリング (本実施例では、外径24 mm ×内径6.0 mm×
厚さ4.0 mm) を被加工材とし、ダイスを工具としてリン
グの厚み方向に、圧縮率を変化させて圧縮加工する。こ
の圧縮加工後のリング内径の寸法変化率と圧縮率との関
係を、図3に示す線図にあてはめて摩擦係数を求める。
この圧縮試験の際に、焼付き状況を目視で直接観察する
こともできる。The ring compression test is a method generally used as a simple method for evaluating the performance of a lubricant used for forging or the like. FIG. 2 shows a conceptual diagram of the ring compression test. Illustrated ring (In this embodiment, outer diameter 24 mm × inner diameter 6.0 mm ×
The thickness of the workpiece is 4.0 mm) and the die is used as a tool to compress the ring in the thickness direction of the ring while changing the compression ratio. The relationship between the dimensional change rate of the ring inner diameter after the compression processing and the compression rate is applied to the diagram shown in FIG. 3 to determine the friction coefficient.
At the time of this compression test, the state of seizure can be directly observed visually.
【0037】本実施例では、各潤滑剤を被加工材 (リン
グ) の上面に散布した (散布量50g) 後、この被加工材
を電気炉で均熱加熱 (1000℃×10分間) し、溶融した潤
滑剤が付着した高温の被加工材を直ちに上記の圧縮試験
に供した。なお、工具には潤滑処理を施さなかった。被
加工材 (リング) の材質と工具 (ダイス) の材質および
表面処理は次の通りであった。In this embodiment, after each lubricant is sprayed on the upper surface of the workpiece (ring) (spray amount: 50 g), the workpiece is heated uniformly (1000 ° C. × 10 minutes) in an electric furnace. The high temperature workpiece to which the molten lubricant had adhered was immediately subjected to the compression test described above. The tools were not subjected to lubrication. The material of the workpiece (ring) and the material and surface treatment of the tool (die) were as follows.
【0038】被加工材 (リング) 材質 SUS304 (オーステナイト系ステンレス鋼) 、13Cr鋼 (油
井管用のマルテンサイト系ステンレス鋼) 、またはS45C
(一般高炭素鋼) 。各鋼の組成は表1に示した通りであ
る。 Work material (ring) Material SUS304 (Austenitic stainless steel), 13Cr steel (Martensitic stainless steel for oil country tubular goods), or S45C
(General high carbon steel). The composition of each steel is as shown in Table 1.
【0039】工具 (ダイス) の材質と表面処理 材質:工具鋼SKD6 (組成は表2に示した通り) 表面処理:スケール肌0.01 mm 厚 (ビッカース硬度 4
50) Crメッキ 0.04 mm 厚 (ビッカース硬度1000) Niメッキ 0.04 mm 厚 (ビッカース硬度 400) Feメッキ 0.04 mm 厚 (ビッカース硬度 350) 窒化処理 0.1 mm厚 (ビッカース硬度1000) なお、スケール肌は、ダイスを1020℃×20分の均熱→焼
入れ→620 ℃×20分の均熱→空冷により処理して生成さ
せた。Crメッキは硫酸含有クロム酸浴 (CrO3濃度250 g/
L)、Niメッキはワット浴 (硫酸塩・塩化物浴) 、Feメッ
キも硫酸塩・塩化物浴、を用いた電気メッキ法により実
施した。窒化処理は30%アンモニアガス中で900 ℃×30
時間の熱処理により行った。 Material of tool (die) and surface treatment material: Tool steel SKD6 (composition is as shown in Table 2) Surface treatment: scale skin 0.01 mm thickness (Vickers hardness 4
50) Cr plating 0.04 mm thickness (Vickers hardness 1000) Ni plating 0.04 mm thickness (Vickers hardness 400) Fe plating 0.04 mm thickness (Vickers hardness 350) Nitriding 0.1 mm thickness (Vickers hardness 1000) This was produced by processing at 1020 ° C. × 20 minutes soaking → quenching → 620 ° C. × 20 minutes soaking → air cooling. For Cr plating, use a sulfuric acid-containing chromic acid bath (CrO 3 concentration 250 g /
L), Ni plating was performed by an electroplating method using a Watt bath (sulfate / chloride bath), and Fe plating was also performed by a sulfate / chloride bath. Nitriding treatment is 900 ℃ x 30 in 30% ammonia gas
The heat treatment was performed for a long time.
【0040】試験した潤滑剤の組成を表3に、被加工材
がSUS304、13Cr鋼、およびS45Cである場合の試験結果
(摩擦係数) を、それぞれ表4、表5および表6に示
す。なお、被加工材の材質がSUS304または13Crステンレ
ス鋼の場合には、摩擦係数が0.2 超では摩擦係数が高
く、実機の鍛造・圧延での適用は困難と考えられるの
で、0.2 超を高摩擦係数、0.2 以下を許容水準と判断す
る。ただし、工具 (ダイス) が、焼付きにくいスケール
肌または窒化処理表面の場合には、摩擦係数がメッキ表
面に比べて低いので、0.15超を高摩擦係数、0.15以下を
許容水準と判断する。Table 3 shows the compositions of the tested lubricants, and the test results when the workpiece was SUS304, 13Cr steel, and S45C.
(Coefficient of friction) are shown in Tables 4, 5, and 6, respectively. When the material of the workpiece is SUS304 or 13Cr stainless steel, the coefficient of friction is higher if the coefficient of friction exceeds 0.2, and it is considered difficult to apply it to forging and rolling of actual machines. , 0.2 or less are judged as acceptable levels. However, when the tool (die) has a scale surface or a nitrided surface that is difficult to seize, the coefficient of friction is lower than that of the plated surface.
【0041】一方、被加工材の材質が焼付きの起こりに
くい炭素鋼(S45C)の場合には、工具がメッキ表面の場合
で摩擦係数0.15超を高摩擦係数、0.15以下を許容水準と
判断し、スケール肌や窒化処理表面では0.10超を高摩擦
係数、0.10以下を許容水準と判断する。On the other hand, when the material of the material to be processed is carbon steel (S45C) in which seizure is unlikely to occur, a friction coefficient exceeding 0.15 is judged as a high friction coefficient when the tool is a plated surface, and a friction coefficient of 0.15 or less is judged as an allowable level. On the scale surface or nitriding surface, a coefficient of friction exceeding 0.10 is judged to be a high coefficient of friction, and a coefficient of 0.10 or less is judged to be an acceptable level.
【0042】[0042]
【表1】 [Table 1]
【0043】[0043]
【表2】 [Table 2]
【0044】[0044]
【表3】 [Table 3]
【0045】[0045]
【表4】 [Table 4]
【0046】[0046]
【表5】 [Table 5]
【0047】[0047]
【表6】 [Table 6]
【0048】表4〜6からわかるように、本発明例の潤
滑剤では、ほぼ全例で許容水準またはそれ僅かに上回る
程度まで摩擦係数が低下し、実機で十分に圧延・鍛造が
可能な水準の潤滑性を示した。特に、(a) 成分としてア
ルカリ金属炭酸塩とアルカリ金属カルボン酸塩の両方を
含有し、さらに黒鉛を配合した潤滑剤で摩擦係数が低く
なった。As can be seen from Tables 4 to 6, in the lubricant of the present invention, the friction coefficient is reduced to an allowable level or slightly higher than the allowable level in almost all cases, and the lubricant can be sufficiently rolled and forged in an actual machine. Showed lubricity. In particular, a lubricant containing both an alkali metal carbonate and an alkali metal carboxylate as the component (a) and further containing graphite reduced the friction coefficient.
【0049】一方、比較例では、潤滑剤を使用しない比
較例9に比べれば、摩擦係数は低下するものの、全例で
摩擦係数が許容水準を大きく上回る高摩擦係数を示し
た。即ち、アルカリ金属炭酸塩に代えて硼砂または炭酸
カルシウムを使用したり、或いは黒鉛の配合量が90重量
%を超えると、潤滑剤の潤滑性が著しく低下し、実機で
の圧延・鍛造が不可能になることがわかる。On the other hand, in the comparative example, although the friction coefficient was lower than that in the comparative example 9 in which no lubricant was used, all the examples showed a high friction coefficient that greatly exceeded the allowable level. That is, if borax or calcium carbonate is used instead of the alkali metal carbonate, or if the compounding amount of graphite exceeds 90% by weight, the lubricity of the lubricant will be significantly reduced, making it impossible to perform rolling and forging on a real machine. It turns out that it becomes.
【0050】なお、ダイス表面が、スケール肌と窒化処
理表面の場合には摩擦係数が低く、メッキ表面では摩擦
係数が高い。特にCrメッキとNiメッキの表面の場合に摩
擦係数が高いが、その場合でも本発明の潤滑剤により許
容水準まで摩擦係数を低下させることができた。また、
メッキの種類による潤滑剤の性能差はなく、どのメッキ
種に対しても同様の潤滑性能を発揮することが判明し
た。The coefficient of friction is low when the die surface is the scale surface and the nitriding surface, and high when the die surface is plated. In particular, the coefficient of friction was high in the case of the Cr-plated and Ni-plated surfaces, but even in that case, the lubricant of the present invention could reduce the friction coefficient to an allowable level. Also,
There was no difference in the performance of the lubricant depending on the type of plating, and it was found that the same lubricating performance was exhibited for all types of plating.
【0051】[0051]
【実施例2】実施例1と同様にして、表7に示す組成の
粉末状潤滑剤を調製した。この潤滑剤を継目無管用のマ
ンネスマン型マンドレルミル圧延ラインにて試験して潤
滑性能を評価した。Example 2 A powdery lubricant having the composition shown in Table 7 was prepared in the same manner as in Example 1. This lubricant was tested on a Mannesmann-type mandrel mill rolling line for seamless pipes to evaluate lubrication performance.
【0052】マンドレルミル圧延は、ピアサーで穿孔さ
れた直後の高温の中空素管 (ホローシェル) の内面に潤
滑剤を吹き込んでから、黒鉛−有機バインダー系潤滑剤
の塗布・乾燥により固体潤滑皮膜を表面に形成したマン
ドレルバーをホローシェルの内部に挿入し、このバーの
入ったホローシェルをマンドレルミルで延伸圧延するこ
とにより行った。潤滑剤の吹込みと圧延条件は次の通り
であった。In the mandrel mill rolling, a lubricant is blown into the inner surface of a high-temperature hollow shell (hollow shell) immediately after being pierced by a piercer, and then a graphite-organic binder-based lubricant is applied and dried to form a solid lubricant film on the surface. Was inserted into the hollow shell, and the hollow shell containing the bar was stretched and rolled by a mandrel mill. The lubricant injection and rolling conditions were as follows.
【0053】実験条件 圧延装置:セミフロート式7スタンドマンドレルミル 被圧延材材質:SUS304 (オーステナイト系ステンレス
鋼) 、13Cr鋼 (油井管用のマルテンサイト系ステンレス
鋼) 、S45C (一般高炭素鋼) (組成は表1) 圧延寸法: 穿孔後のホローシェル 外径 181×肉厚17.5×長さ65
50 mm マンドレルミル圧延後 外径 151×肉厚 6.5×長さ20
000 mm 製品寸法 外径 113×肉厚 6.5×長さ27
140 mm 内面温度: 穿孔後のホローシェル 穿孔後1230℃→ マント゛レルミル圧
延前1180℃ マンドレルミル圧延直後 約1000℃ マンドレルバー:外径 134×長さ23000 mm 材質: SKD6 (表2参照) 表面状態:Crメッキ (50μm厚) 潤滑:黒鉛−有機バインダー系水溶性潤滑剤を室温で均
一に塗布し、乾燥後使用 (平均潤滑皮膜厚約50μm) ホローシェルへの潤滑剤の吹込み:圧力4kg/cm2程度の
窒素ガスをキャリアガスとし、ホローシェル端面より内
部に50mm程度挿入したノズルから潤滑剤約300 gをホロ
ーシェル内に吹込む マンドレルミル圧延界面の摩擦係数を、圧延中のマンド
レルバーのリテインド力を各スタンドの圧延荷重の和で
除した値として求めた。また、圧延後の継目無管の内面
の製品品質を目視および超音波検査で調査し、下記の基
準で内面品質を判定した。また、摩擦係数と内面品質の
結果から、下記基準で潤滑剤の総合評価を行った。 Experimental conditions Rolling device: Semi-float type 7-stand mandrel mill Rolled material: SUS304 (austenitic stainless steel), 13Cr steel (martensitic stainless steel for oil country tubular goods), S45C (general high carbon steel) (composition) Table 1) Rolling dimensions: Hollow shell after drilling Outer diameter 181 x wall thickness 17.5 x length 65
Outer diameter 151 x wall thickness 6.5 x length 20 after rolling 50 mm mandrel mill
000 mm Product dimensions Outer diameter 113 x wall thickness 6.5 x length 27
140 mm Inner surface temperature: Hollow shell after drilling 1230 ° C after drilling → 1180 ° C before mandrel mill rolling Immediately after mandrel mill rolling About 1000 ° C Mandrel bar: Outer diameter 134 x length 23000 mm Material: SKD6 (see Table 2) Surface condition: Cr Plating (50μm thickness) Lubrication: Apply graphite-organic binder-based water-soluble lubricant uniformly at room temperature and use after drying (average lubrication film thickness about 50μm) Blowing lubricant into hollow shell: pressure about 4kg / cm 2 About 300 g of lubricant is blown into the hollow shell from a nozzle inserted into the hollow shell about 50 mm from the end face of the hollow shell using the nitrogen gas as the carrier gas.The friction coefficient of the mandrel mill rolling interface and the retained force of the mandrel bar during rolling are measured at each stand. Was calculated as the value obtained by dividing by the sum of the rolling loads. Further, the product quality of the inner surface of the seamless pipe after rolling was visually and ultrasonically examined, and the inner surface quality was determined based on the following criteria. Further, based on the results of the coefficient of friction and the inner surface quality, a comprehensive evaluation of the lubricant was performed according to the following criteria.
【0054】判断基準 被圧延材がSUS304ステンレス鋼の場合 内面品質 ×:管軸方向で一部でも深さ0.32mm (肉厚の
5%) 以上の疵発生 △:管軸方向で一部でも深さ0.10mm以上、0.32mm未満の
疵発生 ○:管軸方向で深さ0.10mm未満の疵発生 総合評価 摩擦係数が0.100 未満→品質と同じ×、△、
○の評価 品質○で、低摩擦係数 (<0.035、圧延安定、寸法精度良
好) →◎ 品質×で、高摩擦係数 (>0.100、圧延不安定) →×× 被圧延材が13Crステンレス鋼の場合 内面品質 SUS 304 ステンレス鋼と同じ評価基準 総合評価 摩擦係数が0.08未満→品質と同じ×、△、○
の評価 品質○で、低摩擦係数 (<0.035、圧延安定、寸法精度良
好) →◎ 品質×で、高摩擦係数 (>0.08 、圧延不安定) →×× 被圧延材が高炭素鋼S45Cの場合 内面品質 ×:管軸方向で一部でも深さ0.20mm (肉厚の
3%) 以上の疵発生 △:管軸方向で一部でも深さ0.10mm以上、0.20mm未満の
疵発生 ○:管軸方向で深さ0.10mm未満の疵発生 総合評価 摩擦係数が0.08未満→品質と同じ×、△、○
の評価 品質○で、低摩擦係数 (<0.030、圧延安定、寸法精度良
好) →◎ 品質×で、高摩擦係数 (>0.08 、圧延不安定) →×× Judgment Criteria When the material to be rolled is SUS304 stainless steel Inner surface quality ×: Depth 0.32 mm (thickness)
5%) Above scratches △: Depth of 0.10mm or more and less than 0.32mm depth at least in part in the pipe axis direction ○: Defects of less than 0.10mm depth in the pipe axis direction Overall evaluation Friction coefficient less than 0.100 → X, △, same as quality
Evaluation of ○ Quality ○, low coefficient of friction (<0.035, stable rolling, good dimensional accuracy) → ◎ Quality ×, high coefficient of friction (> 0.100, unstable rolling) → ×× When the material to be rolled is 13Cr stainless steel Inner surface quality Same evaluation criteria as SUS 304 stainless steel Overall evaluation Friction coefficient is less than 0.08 → same as quality ×, △, ○
Evaluation of quality ○, low coefficient of friction (<0.035, stable rolling, good dimensional accuracy) → ◎ Quality ×, high coefficient of friction (> 0.08, unstable rolling) → ×× When the material to be rolled is high carbon steel S45C Inner surface quality ×: Depth of 0.20mm (part of wall thickness)
3%) or more flaws Δ: flaws with a depth of 0.10 mm or more and less than 0.20 mm at least partially in the pipe axis direction ○: flaws with a depth of less than 0.10 mm in the pipe axis direction Overall evaluation Friction coefficient less than 0.08 → ×, △, ○ same as quality
Evaluation of quality ○, low coefficient of friction (<0.030, stable rolling, good dimensional accuracy) → ◎ Quality ×, high coefficient of friction (> 0.08, unstable rolling) → ××
【0055】[0055]
【表7】 [Table 7]
【0056】[0056]
【表8】 [Table 8]
【0057】表8からわかるように、本発明の潤滑剤を
B法の潤滑方法に使用した場合には、いずれも低摩擦係
数となり、深さがステンレス鋼の場合で0.32 mm 、炭素
鋼で0.20 mm を超える深い疵の発生を完全に防止するこ
とができ、△〜◎の評価であった。アルカリ金属塩(a)
として、アルカリ炭酸塩(イ) とアルカリカルボン酸塩
(ロ) を併用し、さらに少量の黒鉛を配合した場合 (具体
的には、重量%で(イ) 50〜80%、(ロ) 10〜30%、(b) 10
〜50%の場合) に、特に高い評価 (◎) が得られた。As can be seen from Table 8, when the lubricant of the present invention was used for the lubrication method of Method B, the friction coefficient was low, the depth was 0.32 mm for stainless steel, and 0.20 for carbon steel. The generation of deep flaws exceeding mm 2 was completely prevented, and the evaluation was Δ to ◎. Alkali metal salt (a)
As alkali carbonate (a) and alkali carboxylate
(B) together with a small amount of graphite (specifically, (b) 50-80%, (b) 10-30%, (b)
場合 50%), a particularly high evaluation (◎) was obtained.
【0058】これに対し、比較例では、潤滑剤を使用し
ない比較例21に比べれば、摩擦係数は低下するものの、
焼付きを防止することができず、製品内面にはいずれも
上記の深い疵が発生していた。そのため、評価も×〜×
×と著しく低下した。従って、潤滑剤の潤滑性が著しく
低下するため、実機での圧延・鍛造は実質上不可能であ
る。On the other hand, in the comparative example, although the friction coefficient is lower than that in the comparative example 21 in which no lubricant is used,
Seizure could not be prevented, and the deep flaws described above occurred on the inner surface of each product. Therefore, the evaluation is ×××
X markedly decreased. Therefore, since the lubricity of the lubricant is significantly reduced, rolling and forging in an actual machine is practically impossible.
【0059】[0059]
【発明の効果】本発明の潤滑剤は、高温の被加工材に適
用することによって、工具表面および/または被加工材
が焼付きの起こり易い材質であっても、十分に摩擦係数
を低下させ、焼付きを防止することができる。その結
果、この潤滑剤を上記のB法の潤滑方法に適用し、これ
をA法の潤滑方法と併用することによって、従来法では
A法とB法を併用しても焼付きや製品の内面疵発生を防
ぐことができなかった、メッキ (特にCrメッキ) を施し
た工具 (マンドレルバー) によるステンレス鋼製の中空
素管のマンドレルミル圧延といった熱間塑性加工条件で
も、焼付きを防止して、良好な品質の製品を得ることが
可能となる。The lubricant of the present invention, when applied to a high-temperature workpiece, sufficiently lowers the friction coefficient even if the tool surface and / or the workpiece is easily seized. , Seizure can be prevented. As a result, the lubricant is applied to the lubrication method of the above-mentioned method B, and is used in combination with the lubrication method of the method A. Prevent seizure even under hot plastic working conditions such as mandrel mill rolling of stainless steel hollow shells with plated (especially Cr-plated) tools (mandrel bars) that could not prevent flaws. It is possible to obtain a good quality product.
【図1】マンドレルミル圧延ラインの説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a mandrel mill rolling line.
【図2】リング圧縮試験の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a ring compression test.
【図3】リング圧縮試験での加工量(圧縮率と内径変化
率)と摩擦係数の関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between a processing amount (a compression ratio and an inner diameter change ratio) in a ring compression test and a friction coefficient.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C10N 40:24 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C10M 105/22 C10M 103/06 C10M 125/10 C10M 129/26 C10N 10:02 C10N 40:24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 identification code FI C10N 40:24 (58) Investigated field (Int.Cl. 6 , DB name) C10M 105/22 C10M 103/06 C10M 125/10 C10M 129/26 C10N 10:02 C10N 40:24
Claims (5)
金属カルボン酸塩からなるアルカリ金属塩10〜100 重量
%と、(b) 黒鉛0〜90重量%とからなることを特徴とす
る熱間塑性加工用潤滑剤。1. A hot plasticity comprising (a) 10 to 100% by weight of an alkali metal salt comprising an alkali metal carbonate and an alkali metal carboxylate, and (b) 0 to 90% by weight of graphite. Processing lubricant.
塑性加工温度に加熱された被加工材の加工表面に付着さ
せた後、工具を用いて熱間塑性加工することを特徴とす
る熱間塑性加工方法。2. The method according to claim 1, wherein the lubricant according to claim 1 is adhered to a processing surface of a workpiece heated to a predetermined hot plastic working temperature, and then subjected to hot plastic working using a tool. Hot plastic working method.
る請求項2記載の熱間塑性加工方法。3. The hot plastic working method according to claim 2, wherein the tool is a metal-plated tool.
3記載の熱間塑性加工方法。4. The hot plastic working method according to claim 3, wherein said metal plating is Cr plating.
管である請求項2〜4のいずれか1項に記載の熱間塑性
加工方法。5. The hot plastic working method according to claim 2, wherein the workpiece is a hollow shell for seamless pipe making.
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