JP3463118B2 - 熱間圧延油組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は熱間圧延油組成物に
関し、ステンレス鋼等焼付を起こし易い圧延材の熱間圧
延時に圧延材とワークロールの焼付を防止し、ロール肌
荒れを抑制すると共に、圧延材とワークロールの摩擦係
数を高くして安定な噛み込みを達成し得る熱間圧延油組
成物を提供せんとするものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱間圧延油として油脂、脂肪酸、
合成エステル、鉱物油等が使用され、ウォーターインジ
ェクション方式によりバックアップロール、ワークロー
ルに塗布され、圧延荷重低減、ロール摩耗抑制、ロール
肌荒れ防止等を目的として適用されてきた。しかし乍
ら、ステンレス鋼の場合、普通鋼と比較して熱間圧延時
の表面酸化スケールが非常に薄いため、圧延ロールと金
属間接触を起こし易く、焼付きが発生して、ロール肌荒
れと圧延材の疵が出易く、この表面疵が発生した製品は
研磨作業が増え、コスト高を招き、ロール原単位も上が
るという難点があった。

【０００３】従来の熱間圧延油ではこれ等難点に対処し
きれず、焼付きを防止できる熱間圧延油が強く求められ
ていた。また、塗布方法として従来のウォーターインジ
ェクション方式が何等の支障無く適用できる熱間圧延油
が求められていた。

【０００４】この要求に対処するものとして、例えば特
開平６−１３６３８１号が提案されているが、このもの
は「酸化鉄粉末＋炭酸カルシウムの粘性水溶液」であ
り、別系統の塗布装置が必要となる。また、特公平６−
６２９８０号による提案では、「酸化鉄粉＋高分子化合
物」の組み合わせからなるものであって、ウォーターイ
ンジェクション方式が適用できる。しかし乍らこれ等両
提案は、共に粉末の分散液のため、安定供給が難しく、
メンテナンスを必要とし、あまり効果的ではない。

【０００５】また特開平５−１７９２７６号では、温間
（１５０〜４００℃）圧延において、ポリサルファイド
の耐焼付き効果は認められているが、摩擦係数が高いた
め、亜リン酸エステルを併用して是正している。この圧
延油組成物を熱間圧延に使用した場合は摩擦係数が低す
ぎ、噛み込み性を低下させるため、使用できない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来のこの種ステンレス鋼用熱間圧延油の
難点を解消することであり、更に詳しくは、高耐焼付き
性を必要とするステンレス鋼の熱間圧延に適用できる高
耐焼付き性を有する熱間圧延油を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するため、高温のステンレス鋼とロールの接触面に於
いて、耐焼付き性を有する熱間圧延油を開発すべく鋭意
研究を行った結果、鉱油、油脂及び合成エステルの１種
以上の基油に、イオウ含有量２０重量％以上のポリサル
ファイドを含有せしめた熱間圧延油組成物が、ステンレ
ス熱間圧延時の焼付き防止に効果があり、熱間チムケン
試験において摩擦係数０．１６以上を示し、熱間での摩
擦係数が高いため、従来通りの塗布方法でも安定した通
板性を維持しながら、高耐焼付き性を発揮することを見
出した。

【０００８】また、添加量としてはこのポリサルファイ
ドを基油に対して６０〜９０重量％含有せしめることに
より、熱間圧延時のステンレス鋼の焼付きを防止できる
との知見を得、ここに目的の熱間圧延油を開発した。

【０００９】

【発明の実施態様】本発明に於いて使用されるポリサル
ファイドは、鉱物油、油脂及び合成エステルの夫々に可
溶であり、単独又は混合した基油に含有せしめて使用す
る。この基油中に含有すべき量は６０〜９０重量％であ
り、６０重量％未満では耐焼付き性の効果が小さく、９
０重量％を越えて含有させてもそれ以上の効果は無くコ
スト的に不利である。

【００１０】本発明に於いて使用されるポリサルファイ
ドとしては、Ｓ分を２０重量％以上含むジドデシルポリ
サルファイド、ジヘキシルポリサルファイド、ジオクチ
ルポリサルファイド、ジノニルポリサルファイド等のジ
アルキルポリサルファイドが挙げられる。

【００１１】その他、この際のアルキルとしては、炭素
数６〜１５のものでも使用することができる。Ｓ分が２
０重量％未満では耐焼付き効果が小さく、添加しても不
経済となる傾向があり、好ましくはＳ分は２０〜４０重
量％程度である。

【００１２】本発明に於いて使用される基油は鉱油、油
脂及び合成エステルの１種又は２種以上である。これ等
基油は従来からこの種圧延油組成物に於いて使用されて
きたものであり、広く各種のものが夫々使用される。例
えば、その代表例を例示すれば以下の通りである。

【００１３】鉱油としては、例えばスピンドル油、マシ
ン油、モーター油、シリンダー油等の１０〜９００ｃｓ
ｔの粘度（４０℃）のものである。

【００１４】油脂としては、例えば牛脂、豚脂、パーム
油、ヤシ油、ナタネ油、大豆油等である。

【００１５】合成エステルとしては、通常脂肪酸とアル
コールとから合成されるエステルであり、脂肪酸として
はＣ１２〜Ｃ３６の一塩基酸又は二塩基酸であり、アル
コールとしてはＣ１〜Ｃ１８の一価又は多価アルコール
が挙げられる。

【００１６】具体例としては、パルミチン酸エチルヘキ
シルエステル、オレイン酸ブチルエステル、イソステア
リン酸ブチルカルビトールエステル、ベヘニン酸ラウリ
ルエステル、ネオペンチルグリコールオレイン酸エステ
ル、トリメチロールプロパンラウリン酸エステル、トリ
メチロールプロパンイソステアリン酸エステル、ペンタ
エリスリトールオレイン酸エステル、トリメチロールプ
ロパンダイマー酸エステル等を例示できる。

【００１７】尚、本発明に於いては、従来基油として、
単独で使用されることのある脂肪酸は、単独では使用せ
ず、上記基油と必要に応じ併用して使用される。

【００１８】この脂肪酸としても従来から使用されてき
たものが広く使用され、例えば、ラウリン酸、パルミチ
ン酸、オレイン酸、牛脂脂肪酸等の一塩基酸及びセバシ
ン酸、ダイマー酸等の二塩基酸を代表例として例示でき
る。

【００１９】本発明の組成物を使用する際の圧延材とし
ては、ステンレス鋼が挙げられ、各種グレードのステン
レス鋼に広く使用できる。例えば、ＳＵＳ４０３を代表
とするマルテンサイトステンレス（１３クロム系）、Ｓ
ＵＳ３０４を代表とするオーステナイトステンレス（ニ
ッケル、クロム系）、ＳＵＳ４３０を代表とするフェラ
イトステンレス（１８クロム系）、ＳＵＳ４４４やＳＵ
Ｓ４３４を代表とする高純度フェライトステンレス及び
ＳＵＳ３２９の二相ステンレス等を例示できる。

【００２０】本発明に於いては公知の添加剤、例えばエ
ステル類、脂肪酸等を必要に応じて併用できる。

【００２１】本発明の熱間圧延油は通常熱間圧延にて適
用されているウォーターインジェクション法によりバッ
クアップロール又はワークロールに塗布する供給方法、
或いは原液のまま塗布、エアーインジェクション塗布す
る供給方法といずれの供給方法も採用できる。また、給
油量、濃度も必要に応じて適宜に選択し供給すれば良
い。

【００２２】

【実施例】本発明を理解し易くするために以下に実施例
並びに比較例を示す。

【００２３】

【実施例１〜７】下記表１に示す所定の成分を所定量配
合して、本発明の熱間圧延油組成物を製造した。

【００２４】

【比較例１〜４】下記表１に示す所定の成分を所定量配
合して、比較例のための熱間圧延油組成物を製造した。

【００２５】上記実施例１〜７及び比較例１〜４の夫々
の組成物について、熱間チムケン試験による耐焼付試験
及び摩擦係数を測定した。但し、その試験方法は下記の
通りである。

【００２６】〈耐焼付試験〉 試験片：ＳＵＳ−３０４ 試験片温度：９００℃ ロール：ハイスロール 回転数：３００ｒｐｍ 荷重：２ｍｉｎ毎に５ｋｇずつ上げて焼付くまで荷重を
上げる。 （ｍａｘ５０ｋｇ） 給油方法：ウォーターインジェクション、１５０ｍｌ／
ｍｉｎ 給油量：３ｍｌ／ｍｉｎ 方法：図１に示す装置にての試験片をの高周波加熱
コイルにより加熱し、その温度はの熱電対により測
定、記録し、のロールと加熱された試験片が接触
し、荷重をかけた状態でのウォーターインジェクショ
ンより給油し、のエアー水切りを行って熱間状態で焼
付くまでの最大荷重を測定する。

【００２７】〈摩擦係数測定試験〉 試験片：ＳＵＳ−３０４ 試験片温度：９００℃ ロール：ハイスロール 回転数：１５０ｒｐｍ 荷重：４０ｋｇ一定 給油方法：ウォーターインジェクション、１５０ｍｌ／
ｍｉｎ 給油量：３ｍｌ／ｍｉｎ 摩擦係数：トルク／荷重・ロール半径 方法：図１に示す装置にての試験片をの高周波加熱
コイルにより加熱し、その温度はの熱電対により測
定、記録し、のロールと加熱された試験片が接触
し、荷重を４０ｋｇかけた状態でのウォーターインジ
ェクションより給油し、のエアー水切りを行い、トル
クを測定することにより摩擦係数を測定する。

【００２８】

【表１】

【００２９】但し、表１に於いて使用した各成分は以下
のものである。 ポリサルファイド：ジオクチルポリサルファイド（Ｓ
＝３９％） ポリサルファイド：ジターシャリーノニルポリサルフ
ァイド（Ｓ＝３７％） ポリサルファイド：ジターシャリードデシルポリサル
ファイド(Ｓ＝３２％) 硫化エステル：活性タイプ硫化ラード（Ｓ＝１５％） 合成エステル：ペンタエリスリトールオレイン酸フルエ
ステル 油脂：液体ラード 脂肪酸：オレイン酸 鉱物油：モーター油（粘度１５０ｃｓｔ／４０℃）

【００３０】上記表１から次のことが明らかに判る。 （１）熱間圧延の潤滑状態をシュミレートさせ、熱間で
のステンレス鋼の耐焼付き荷重を測定した結果、比較例
の従来油では５ｋｇで焼付いてしまうが、ポリサルファ
イドを６０〜８０重量％添加した実施例１〜７は共に３
０ｋｇ以上まで焼付かず、８０重量％添加のものは４０
ｋｇまで焼付かず比較例より大幅に優れた耐焼付性能を
示した。 （２）同様に摩擦係数を測定した結果、実施例１〜７は
０．１６以上で、ポリサルファイドの添加量が多い方が
やや高く、アルキル基の短いジオクチルやジノニルの方
がやや高い摩擦係数を示す。また、通常普通鋼熱間圧延
で適用されている合成エステル、油脂及び脂肪酸より格
段に高いため、実機圧延において噛み込みやスリップ等
の問題も無く、通板性良好と判断する。 （３）硫化エステルを８０重量％添加した比較例１で
は、耐焼付き荷重が５０ｋｇと最も高く、耐焼付き性能
は良好であるが、摩擦係数が少し低めで、粗圧延への適
用や全長圧延油塗布での安定圧延のためには更に高い摩
擦係数が望まれ、ポリサルファイドの方がこの目的のた
めには適している。

【００３１】

【実施例８〜９】下記表２に示す所定の成分を所定量配
合して、本発明の熱間圧延油組成物を製造した。

【００３２】

【比較例５】下記表２に示す所定の成分を所定量配合し
て、比較のための熱間圧延油組成物を調製した。但し、
表２に於いて使用した成分は表１と同じものを表す。

【００３３】実施例８〜９、実施例１、４〜６及び比較
例３〜４、比較例５について熱間圧延試験機による耐焼
付き・肌荒れ試験と摩擦係数測定を図２の装置を用い
て、下記の方法で行った。その結果を表２に示す。

【００３４】但し、図２に於いて、１１はワークロール
（ａは上ロール、ｂは下ロール）、１２はミキシング装
置、１３はスプレーノズル、１４はギアーポンプ、１５
は水用タンク、１６は水用ポンプ、１７は圧延油用タン
ク、１８は圧延油用ポンプ、１９は圧延材（ストリッ
プ）を示す。

【００３５】〈耐焼付・肌荒れ試験〉 （仕上ミル前段相当条件） 圧延材：ＳＵＳ−４４４相当 Ｃ＝０．００３ｗｔ％、Ｃｒ＝１８．５ｗｔ％ Ｍｏ＝２．０ｗｔ％、Ｔｉ＝０．２ｗｔ％、残部Ｆｅ 寸法：厚１５×幅１００×長さ５００ｍｍ 加熱温度：１０００℃ 圧下：１５ｍｍ→７ｍｍまで４パスで圧延 ロール径：２００ｍｍ（バレル長２００ｍｍ） ロール粗度：１．０μｍＲａ 給油方法：ウォーターインジェクション法 圧延油：３０ｍＬ／ｍｉｎ 温水（４０℃）：３Ｌ／ｍｉｎ 評価：耐焼付き・肌荒れ性は圧延後の圧延材表面の焼付
き面積の割合で評価した。 ◎：焼付きなし ○：焼付き面積５％以下 △：焼付き面積２０％以下 ×：１００％焼付き

【００３６】〈熱間摩擦係数測定〉 （仕上ミル前段相当条件） 圧延材：ＳＵＳ−４４４相当 Ｃ＝０．００３ｗｔ％、Ｃｒ＝１８．５ｗｔ％ Ｍｏ＝２．０ｗｔ％、Ｔｉ＝０．２ｗｔ％、残部Ｆｅ 及びＳＵＳ−３０４とＳＳ−４１ 寸法：厚１５×幅１００×長さ５００ｍｍ 加熱温度：１０００℃ 圧下：噛み込み可能な圧下率で圧延（１パス圧延） ロール径：２００ｍｍ（バレル長２００ｍｍ） ロール粗度：１．０μｍＲａ 給油方法：ウォーターインジェクション法 圧延油：３０ｍＬ／ｍｉｎ 温水（４０℃）：３Ｌ／ｍｉｎ 評価：噛み込み性を評価するため、圧延可能な噛み込み
角度θを用いてμ＝ｔａｎ（θ）にて噛み込み摩擦係数
を算出した。図３に噛み込み角度θを示す。但し、図３
の番号は図２と同じことを表す。

【００３７】

【表２】

【００３８】但し、摩擦係数は噛み込み時のものを表
す。表２から次のことが明らかに判る。 （１）熱間圧延の潤滑状態をシュミレートさせ、熱間圧
延でのステンレス鋼（ＳＵＳ−４４４）の耐肌荒性を評
価した結果、比較例の従来油では圧延材全面に焼付き疵
が発生したが、ポリサルファイドを６０〜８０重量％添
加した実施例１、４〜６、８〜９は良好で、特に８０重
量％添加のものは全く焼付き疵が発生しなかった。 （２）同様に噛み込み時の摩擦係数を測定した結果、各
実施例のものはＳＵＳ−４４４の場合、０．２９以上を
示し、ＳＵＳ−３０４でも０．２６〜０．２８と高い摩
擦係数を示した。また、比較例３及び４の従来油は０．
１７〜０．１８と低い摩擦係数を示した。 （３）又、普通鋼（ＳＳ−４１）でも噛み込み時の摩擦
係数を測定した結果、０．２３〜０．２７と高い摩擦係
数を示し、比較例３及び４の従来油は０．１４〜０．１
５と低い摩擦係数を示した。この噛み込み時の摩擦係数
が０．２０以上であるので、普通鋼、ステンレス鋼いず
れの熱間粗、仕上圧延の全長圧延油塗布での圧延でも噛
み込み、スリップ等の問題を起こさず、実機で安定した
通板性を示す。

【００３９】

【発明の効果】ステンレス鋼の熱間圧延時の焼付きを従
来油では抑制できなかったが、本発明の熱間圧延油は焼
付きを防止でき、また、噛み込み性も良好のため、安定
して全ステンレス材に塗布でき効果を発揮する。またス
テンレス鋼の熱間圧延の生産性、操業性も向上させら
れ、冷間圧延以後の工程での表面品質も向上できる。

【００４０】加えて、基油には鉱油、油脂及びエステル
を使用し、安定な液状タイプのため、作業上の問題もな
く、既存のウォーターインジェクション或いはエアーイ
ンジェクション法によって、ロールに塗布して効果を発
揮できるため、新たに給油、塗布設備等を作る必要もな
く工業的に極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は熱間チムケン試験機の概略説明図であ
る。

【図２】図２は熱間圧延試験材の概略説明図である。

【図３】図３は噛み込み角度を示す説明図である。

【符号の説明】

１．加熱試験片（３０φ×長さ５０ｍｍ円筒） ２．高周波加熱コイル ３．ロール（５０φ×幅８ｍｍのリング） ４．ウォーターインジェクション塗布 ５．エアー水切り ６．熱電対 １１．ワークロール １２．ミキシング装置 １３．スプレーノズル １４．ギアーポンプ １５．水用タンク １６．水用ポンプ １７．圧延油用タンク １８．圧延油用ポンプ １９．圧延材（ストリップ） １１ａ．ワークロールの上ロール １１ｂ．ワークロールの下ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 謙 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 川島 浩治 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 池田 治朗 奈良県大和郡山市額田部北町1021 大同 化学工業株式会社 奈良生産技術事業所 内 (72)発明者 住友 正実 奈良県大和郡山市額田部北町1021 大同 化学工業株式会社 奈良生産技術事業所 内 (72)発明者 菅井 哲也 奈良県大和郡山市額田部北町1021 大同 化学工業株式会社 奈良生産技術事業所 内 (56)参考文献 特開 平10−259391（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−179276（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−5057（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−92583（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−12989（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−103803（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−231493（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−259392（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−273688（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C10M 135/20 - 135/30 C10M 101/00 - 101/04 C10M 105/32 - 105/48 C10M 169/04 C10N 20:00 C10N 30:00 C10N 30:06 C10N 40/24 B21B 27/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉱油、油脂及び合成エステルの１種以上の
   基油に、イオウ含有量２０重量％以上のポリサルファイ
   ドを組成物全体を１００重量％として６０〜９０重量％
   含有せしめたことを特徴とする熱間圧延油組成物。
2. 【請求項２】請求項１に記載のポリサルファイドが、ジ
   オクチル、ジノニル又はジドデシルポリサルファイドで
   ある熱間圧延油組成物。
3. 【請求項３】熱間チムケン試験における摩擦係数が０．
   １６以上である請求項１又は２に記載の熱間圧延油組成
   物。