JP3392342B2 - 熱間圧延潤滑油供給方法 - Google Patents

熱間圧延潤滑油供給方法

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JP3392342B2 JP05191698A JP5191698A JP3392342B2 JP 3392342 B2 JP3392342 B2 JP 3392342B2 JP 05191698 A JP05191698 A JP 05191698A JP 5191698 A JP5191698 A JP 5191698A JP 3392342 B2 JP3392342 B2 JP 3392342B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、条鋼、鋼管等の金
属材料を熱間圧延する工程での潤滑油の供給方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、金属材料の熱間圧延作業におい
て、圧延用ロールと圧延鋼材の接触部分における焼き付
き、摩耗の減少のため、潤滑油が用いられており、例え
ば特開平6−33085号公報のように潤滑性が飛躍的
に向上したものが開発されている。
【0003】これらの潤滑油を供給する方法としては各
種の方法があり、潤滑油原液をそのままスプレー状に供
給する方法、ロール冷却水に混入して噴射する方法、潤
滑油原液をエマルションとした後ロールに噴射する方法
などである。しかし、いずれの方法もロール表面の冷却
水膜が障害となって、ロールと圧延鋼材の接触部分にお
ける潤滑に必要な潤滑油の付着量が充分でないため、効
果が得られなかったり、あるいは該部分への十分な付着
量を確保するために、供給量を過剰にする必要があっ
た。
【0004】上記の課題を解決する手段としては、特開
昭63−8850号公報のように、潤滑油原液をそのま
まスプレー状に供給する方法の改善策としてスプレー圧
を20kg/cm2以上の高圧で供給する方法が提案されて
いる。しかしながら、潤滑油原液を供給する方法は、高
圧であれば霧状となり、潤滑油が鋼材の熱により引火し
て燃焼することがあり、安全上の問題が発生し、しかも
潤滑油としての効果も低下する。またノズル先に潤滑油
が付着したままとなっているため、その部分に鉄粉が付
着すると固形グリース状となり、ノズル先が詰まるとい
った問題が生じていた。
【0005】前記の課題を解決するその他の手段とし
て、特開平6−31316号公報のように潤滑油を供給
するロールに水切りワイパーを設置することにより、冷
却水がかからないようにしたり、またロール表面の冷却
水膜を除くことにより付着効率を上げるという提案がな
されており、効果を上げている。しかしながら、この水
切り装置は形状の点からロール表面が平たい場合にほぼ
限られており、条鋼、鋼管のようにロールの圧延部分に
凹凸があるときは、ロールに合わせた水切り装置の設置
が困難であり、本解決策は適していなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】潤滑油がロールと圧延
されるべき金属材料との接触部分に効果的に付着し、優
れた潤滑効果が得られ、且つ余分な飛散や発火の恐れが
なく、被圧延材の形状に関係なく適用できる潤滑油の供
給方法を確立する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、エステル系潤
滑油または鉱物油のいずれかまたは両者の混合物を主成
分とする潤滑油を使用し、凹凸がある圧延ロールへ該潤
滑油を供給して条鋼あるいは鋼管の熱間圧延を行うに際
して、該潤滑油を水との懸濁液またはエマルジョンとし
てウォーターインジェクション方式により吐出圧力30kg
/cm2以上の高圧で、圧延ロールに供給する、条鋼あ
るいは鋼管の熱間圧延工程への潤滑油供給方法に関す
る。
【0008】ウォーターインジェクションにより供給す
る潤滑油は噴射する圧力を30kg/cm2以上の高圧にす
ることによりロール表面の冷却水膜を打ち抜き潤滑油を
ロール表面に到達させることができ、到達してロール表
面に衝突した力が従来の衝突した時の力に比べて強大で
あるため、潤滑油を水との懸濁液やエマルジョンのよう
な水性分散体として供給する場合でも、潤滑油と水とに
分離しやすく、潤滑油の付着率の向上を可能にし、優れ
た潤滑作用を得ることができる。
【0009】本発明の圧延処理の対象となる製品は特に
鋼材であるが、鋼材以外にもステンレス、銅合金、アル
ミニウム等の他の金属材料にも適用することができる。
特に本発明の潤滑油供給方法は、ロールの水切りが困難
である条鋼や鋼管にも利用できる点に大きな特徴があ
る。
【0010】本発明によれば、条鋼、鋼管のように圧延
ロール部分に凹凸があり水切り装置の設置が困難で、ロ
ール表面に冷却水膜が生じて圧延ロールに効率良く潤滑
油を付着させることができなかったり、あるいは潤滑油
の使用をあきらめていたところにも広く応用することが
でき、潤滑油の付着効率を上げることができる。
【0011】更に、本発明によれば、潤滑油は懸濁液ま
たはエマルジョンのような水性分散体として供給される
ため、潤滑油の供給時に鋼の熱により潤滑油が燃焼した
り、ノズル先に詰まりの発生もなく、潤滑油をより安定
して供給することが可能となる。加えて、本発明の供給
方法によれば、潤滑油の到達距離も従来より延長され、
ノズル設置場所も広範囲の場所から選択できるため、従
来、条鋼、鋼管圧延機ならではの問題として存在した潤
滑油供給ノズルの設置スペースの著しい不足に対しても
充分対応できるという特徴も有する。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明で使用できる潤滑油は、通
常金属加工の潤滑油として使用されているものであれば
いずれも問題なく使用できるが、ロールと圧延材の間に
存在する時に潤滑膜を形成し、摩擦係数を下げ、ロール
の肌あれを防ぐという性能を持つ潤滑油として、エステ
ル、鉱物油または両者の混合物を主成分とするものが特
に好ましい。使用できるエステル系潤滑油の例として
は、脂肪酸と脂肪族アルコールとの合成エステル類、天
然油脂系のエステル類が挙げられるが、特に脂肪酸とネ
オペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペン
タエリスリトール等の多価アルコールとのモノまたはポ
リエステルが好ましい。使用できる鉱物油の例としては
ナフテン系、パラフィン系、アロマ系、オレフィン系の
VG(粘度グレード)32以上の鉱物油が挙げられる。
【0013】またこれらの潤滑油には、その他硫黄系の
極圧添加剤やリン系の摩耗防止剤などを添加してもよ
く、それにより更に優れた効果が得られる。本発明で
は、潤滑油は水と混合して懸濁液またはエマルションと
して供給されることが好ましい。そのため、潤滑油も水
と混合したときに容易に懸濁液やエマルジョンを形成す
ることができるものがより好ましい。
【0014】潤滑油の懸濁液またはエマルションを高圧
で供給する方法としては水と潤滑油を撹拌機で混合して
作製した懸濁液またはエマルションを高圧ポンプなどで
昇圧して、供給してもよいし、他の方法として高圧にし
た水と高圧にした潤滑油を混合装置で混合すれば、作製
された懸濁液またはエマルションはすでに高圧であるた
め、供給時に高圧で供給できる。
【0015】
【実施例】次に本発明を実施例および比較例により説明
する。実施例 1 下記の条鋼を次のようにして圧延した。下記の潤滑油お
よび水をそれぞれ供給ポンプから12.5ml/minおよび
1.25l/minの供給量で混合機に供給し、混合機内で混
合して潤滑油濃度1vol.%の懸濁液またはエマルジョン
を作製した。得られた懸濁液またはエマルジョンを高圧
ポンプに導入し、30.8kg/cm2に昇圧して、配管に送
ってその先端に取り付けたノズルから、高圧の懸濁液ま
たはエマルジョンを圧延ロールと被圧延条鋼の接触部に
吹き付けしながら熱間圧延を実施した。懸濁液またはエ
マルジョンの吹き付けは、圧延ロールから10cm離れ
たところに設置したノズルを用いて行ったが、懸濁液ま
たはエマルジョンは霧状に飛散することもなく、正確に
圧延ロールと被圧延材の接触部に供給され、焼き付きを
生じることなく安定して圧延が進行した。
【0016】 〔条鋼〕寸法:6〜8mmφ 〔潤滑油〕次の混合物を使用した: トリメチロールプロパン混合脂肪酸エステル 33.9重量% ペンタエリスリトール混合脂肪酸エステル 30.0重量% 鉱物油(VG46) 30.0重量% 酸性リン酸エステル芳香族アミン塩 1.0重量% 硫化油脂 5.0重量% 酸化防止剤 0.1重量% ここで、 トリメチロールプロパン混合脂肪酸エステル:トリメチ
ロールプロパン1当量と炭素数20および22の脂肪酸
を48重量%含む植物油分解脂肪酸1当量とを窒素気流
下に260℃で8時間反応させた酸価10のエステル。 ペンタエリスリトール混合脂肪酸エステル:ペンタエリ
スリトール1当量と炭素数20および22の脂肪酸を4
8重量%含む植物油分解脂肪酸1当量とを窒素気流下に
260℃で反応させた酸価10のエステル。 酸性リン酸エステル芳香族アミン塩:無水燐酸20.2
重量部とブチルアルコール31.7重量部とを80〜8
5℃で2時間反応させ、その後、4-オクチルジフェニ
ルアミン41.8時間で中和したもの。 硫化油脂:ラードに粉末硫黄を反応温度174〜177
℃で反応させ、得られた硫黄含有率が10重量%の硫黄
ラード。
【0017】 〔混合装置〕「サイホンインジェクター13340」
(スプレーイングシステムスジャパン社製) 〔昇圧ポンプ〕「25HYC15」(二国機械工業社
製) 〔ノズル〕「UNIJET TP0001SS」( スプ
レーイングシステムスジャパン社製) 〔圧延ロール〕材質:ダクタイル ロール径:350mm 〔圧延速度〕1000m/min 〔被圧延材温度〕800℃ 〔圧延ロールの冷却〕エマルジョン中に使用の水以外に
よる冷却なし。
【0018】実施例 2 懸濁液またはエマルジョン供給圧を69.3kg/cm2、ノ
ズルとしてUNIJET TP000067SSを使用
した以外は実施例1と同様にして条鋼を圧延した。
【0019】比較例 1〜3 懸濁液またはエマルジョン供給圧、潤滑油供給量(した
がって潤滑油濃度)および使用ノズルを表1に記載のよ
うに変えた以外は実施例1と同様にして条鋼を圧延し
た。
【0020】実施例1、2および比較例1〜3の圧延処
理試験に於ける効果を、ロールへの潤滑油付着量および
潤滑油の供給による圧延時の荷重変化で評価した。その
データを表1に示した。表1に於ける潤滑油付着量の測
定方法および荷重変化率は次のことを意味する。 〔潤滑油付着量の試料測定方法〕圧延終了後の圧延ロー
ルに付着した潤滑油を溶剤で拭き取り、ソックスレーで
抽出後、重量を測定した。重量を圧延ロール拭き取り面
積で割り、一定面積当たりの付着量を算出した。 〔荷重変化率〕製品を圧延中に途中から潤滑油を供給
し、圧延時の荷重変化を測定した。この数値が大きいほ
ど潤滑効果が大きいことを意味する。ここで圧延時の荷
重とはロールにより被圧延材料に加えられる力であり、
ロードセルにより測定した。
【0021】
【表1】
【0022】表1に示す結果から明らかなように、潤滑
油をウォーターインジェクション方式で高圧で供給する
本発明の潤滑油供給方法では、潤滑油の圧延ロールへの
付着量および荷重変化率で見られるように優れた潤滑効
果があった。これに対し、同じように潤滑油をウォータ
ーインジェクション方式で供給する場合でも、比較例
1、3のように供給圧力が30kg/cm2以下の時は付着
量が少なく荷重の変化も無く、比較例2のように比較例
1に対して単に潤滑油濃度を3倍にした程度では効果は
認められなかった。
【0023】
【発明の効果】本発明によればこれまで潤滑油の効果が
出にくいかまたは適用が難しかった条鋼や鋼管の圧延に
際し、潤滑油の供給設備を設置して、安定して、効率よ
く潤滑油を使用することができるようになり、圧延用ロ
ールと圧延鋼材の接触部分における荷重が減少できるた
め、電力原単位の削減に効果を得ることができ、さらに
ロールの摩耗量の減少からロール原単位の向上、また焼
き付きの発生防止から圧延用ロールの交換に要する圧延
停止時間の大幅な短縮が図られ、その工業的意義は極め
て大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一丸 洋一 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社 神戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 小泉 冨士雄 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社 神戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 酒井 英典 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社 神戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 竹上 元徳 大阪府八尾市渋川町二丁目1番3号 日 本クエーカー・ケミカル株式会社内 (72)発明者 椿 進 大阪府八尾市渋川町二丁目1番3号 日 本クエーカー・ケミカル株式会社内 (72)発明者 森 郁夫 大阪府八尾市渋川町二丁目1番3号 日 本クエーカー・ケミカル株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−41790(JP,A) 特開 平8−300020(JP,A) 特開 平7−310088(JP,A) 特開 平6−33085(JP,A) 特開 昭63−8850(JP,A) 特開 平6−31316(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 27/10 B21B 45/02 310 C10M 173/00 C10N 40:24 C10N 50:02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エステル系潤滑油または鉱物油のいずれ
    かまたは両者の混合物を主成分とする潤滑油を使用し
    凹凸がある圧延ロールへ該潤滑油を供給して条鋼あるい
    は鋼管の熱間圧延を行うに際して、該潤滑油を水との懸
    濁液またはエマルジョンとしてウォーターインジェクシ
    ョン方式により吐出圧力30kg/cm2以上の高圧で、
    延ロールに供給する、条鋼あるいは鋼管の熱間圧延工程
    への潤滑油供給方法。
  2. 【請求項2】 潤滑剤が、エステル系潤滑剤および鉱物
    油の混合物である請求項1の潤滑油供給方法。
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