JP4789930B2 - 鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤 - Google Patents
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Description
第一成分である、無機成分は、セラミック基材と無機バインダーとを混合したものである。第一成分は、第一成分、第二成分および第三成分の合計を基準(100重量%)として、96.5重量%以上99.98重量%以下であることが好ましい。
セラミック基材とは、酸化アルミニウムまたは酸化ケイ素、あるいはこれらの混合物からなる基材である。また、セラミック基材は、乾燥後に被加工材の表面上に形成される被膜層の主成分となるものであり、被膜層の耐熱性を確保する作用を果たす。上記セラミック基材は、第一成分全体の重量を基準(100重量%)として、90重量%以上の割合で配合されていることが好ましい。なぜなら、セラミック基材の量が少なすぎると、乾燥後に形成された被膜層の耐熱性が悪くなり、焼付き防止効果が悪くなるからである。上記セラミック基材の一形態として、たとえば酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素の混合物であるカオリン(Al2O3・2SiO2・2H2O)を挙げることができる。
また、第一成分の無機成分を形成する無機バインダーとは、熱間塑性加工前の加熱工程において溶融し、熱間における接着剤としての役割を果たすガラス成分である。無機バインダーは、無機バインダー全体の重量を基準(100重量%)として、SiO2を30重量%以上40重量%以下、Al2O3を5重量%以上10重量%以下、B2O3を30重量%以上40重量%以下、CaOを0重量%以上5重量%以下、Na2Oを10重量%以上20重量%以下、K2Oを0重量%以上5重量%以下、含有することが好ましい。CaOとK2Oは、任意成分である。
本発明の焼付き防止剤は、さらに第四成分として、金属コバルトおよび/または金属ニッケルを含有していてもよく、その含有量は、無機成分全体を基準(100重量%)として、0.1〜10重量%であることが好ましい。金属コバルトおよび/または金属ニッケルを含有する場合は、被膜層の定着性・密着性が向上するという効果を有する。
本発明の焼付き防止剤は、さらに第五成分として、コバルト化合物および/またはニッケル化合物を含有していてもよく、その含有量は、無機成分全体を基準(100重量%)として、0.01〜1重量%であることが好ましい。第五成分である、コバルト化合物および/またはニッケル化合物は、単一化合物であってもよいし、二種以上の混合物であってもよい。第五成分は、可能ならば必要に応じて、上記した無機バインダーと同様にフリットの微粉末とすることが好ましい。
本発明の焼付き防止剤の第二成分は、水酸化ナトリウムである。水酸化ナトリウムは、熱間では酸化ナトリウムとなり、この酸化ナトリウムが、酸化ケイ素、特に、第一成分中の酸化ケイ素と高温で反応し、徐々に珪酸ナトリウムになる。したがい、高温時における挙動は、水ガラスと同様であり、熱間塑性加工前の加熱における高温での接着剤としての役割を有する。さらに、水ガラスに比べて、含有水分を容易に蒸発させることができるので、発泡性が無いという利点がある。
続いて、本発明の焼付き防止剤を用いた鋼の熱間塑性加工方法について以下説明する。まず、被加工材を加熱する前の、被加工材が室温の状態において、上記した本発明の焼付き防止剤を被加工材の表面にスプレー塗布または刷毛塗りし、これを乾燥して焼付き防止剤中の水分を除去して、被加工材の表面にセラミック基材を含む被膜層を形成する。
本発明の焼付き防止剤を用いた継目無鋼管の製造方法においては、加熱前の高合金鋼等のビレットの外側に、焼付き防止剤をスプレー塗布又は刷毛塗りし、これを乾燥して焼付き防止剤中の水分を除去し、ビレット表面にセラミック基材を含んだ被膜層を形成する。その後、この被膜層が形成されたビレットを加熱して、ガイドを備えた圧延機で穿孔圧延する。この際、ビレット表面に形成された皮膜層が、ビレットとガイドとの摺動界面に常に存在するので、ビレットとガイドとの焼付きが防止される。これにより焼付き疵のほとんどない継目無鋼管を製造することができる。
(実施例1)
第一成分として、セラミック基材であるカオリンを98重量部(結晶水を除いた成分の換算量;Al2O3とSiO2とのモル比1:2)、Al2O3(8.0重量%)、SiO2(36.5重量%)、CaO(3.0重量%)、B2O3(35.0重量%)、K2O(2.5重量%)、Na2O(15.0重量%)の組成(括弧内の重量%は、無機バインダー全体を100重量%として計算した値である。)を有する無機バインダーであるガラス粉末(平均粒径:5μm)を2重量部、第二成分として、水酸化ナトリウムを0.015重量部、第三成分として水溶性樹脂であるアルキッド樹脂を0.5重量部、および水を80重量部、混合して本発明の焼付き防止剤を作製した。
第二成分の水酸化ナトリウムの量を、0.2重量部とした以外は、実施例1と同様にして本発明の焼付き防止剤を作製した。
第二成分の水酸化ナトリウムの量を、1.0重量部とした以外は、実施例1と同様にして本発明の焼付き防止剤を作製した。
第一成分として無機バインダーのないセラミック基材のみAl2O345.0重量部、SiO253.3重量部、第二成分として水酸化ナトリウム1.0重量部、第三成分としてポリアクリル酸メチル0.7重量部および水70重量部を混合して、本発明の焼付き防止剤を作製した。
実施例1の第一成分中の無機バインダー全体をフリット粉末で作製した以外は、実施例1と同様にして本発明の焼付き防止剤を作製した。
実施例2の第一成分中の無機バインダー全体をフリット粉末で作製した以外は、実施例2と同様にして本発明の焼付き防止剤を作製した。
実施例1において、第四成分として、さらに、金属コバルト粉末(平均粒径5μm)を2重量部添加した以外は、実施例1と同様にして本発明の焼付き防止剤を作製した。
実施例1において、第五成分として、さらに、酸化ニッケル粉末(平均粒径1μm)を0.1重量部添加した以外は、実施例1と同様にして本発明の焼付き防止剤を作製した。
実施例5において、第四成分として、さらに、金属ニッケル粉末(平均粒径0.5μm)を7重量部添加した以外は、実施例5と同様にして本発明の焼付き防止剤を作製した。
実施例1において、第二成分である水酸化ナトリウムを添加していない以外は、実施例1と同様にして焼付き防止剤を作製した。
実施例1において、第三成分である有機成分を添加していない以外は、実施例1と同様にして焼付き防止剤を作製した。
実施例3において、第三成分である有機成分を添加していない以外は、実施例3と同様にして焼付き防止剤を作製した。
実施例1において、セラミック基材を添加していない以外は、実施例1と同様にして焼付き防止剤を作製した。
上記の実施例および比較例で作製した焼付き防止剤、およびこの焼付き防止剤を鋼に塗布して形成した被膜層について、以下の基準により評価を行った。
ステンレス鋼の表面研削肌の鋼板サンプルに、焼付き防止剤を2kg/m2の塗布量にてハケ塗りして、鋼板の表面全体に焼付き防止剤が弾かないで拡がって存在する場合を「○」、鋼板の一部において焼付き防止剤が弾いて存在していない部分が生じた場合を「×」として評価した。評価結果を表1に示す。
室温自然乾燥後、焼付き防止剤が塗布された鋼板サンプルを市販の文具用セロファンテープを貼り付け剥がしたときに、鋼板サンプル上の焼付き防止剤がセロファンテープと共に剥がれない場合を「○」、セロファンテープと共に剥がれる場合を「×」として評価した。評価結果を表1に示す。
なお、濡れ性または表面定着性が「×」のものについては、実際の被加工材であるビレットの全体に被膜層を形成することができないため、以下の評価を実施しなかった。
外径225mmのビレットに対して焼付き防止剤を2kg/m2の塗布量にてハケ塗りして、乾燥して作製した被膜層に対して、転送ローラーなどにて転送される際に、剥がれ落ちない場合を「○」、剥がれ落ちる場合を「×」として評価した。転送ローラーは外径400mmの円弧上のもので、評価した転送総距離は約30mである。評価結果を表1に示す。
被膜層を形成したビレットを、約1200℃に加熱炉で加熱して、その後ピアサーに向けて熱間で転送した。転送ローラーは外径400mmの円弧状で、評価した転送距離は30mである。この距離を転送した後、該ビレットを圧延せずに放冷し、焼付き防止剤の残存状況を確認した。表層のスケールを目視で確認し焼付き防止剤が白色で残存している部分が冷間で塗布した部分全体に対して表面積で90%以上である場合を「◎」、80%以上である場合を「○」、80%未満である場合を「×」として評価した。評価結果を表1に示す。
上記の実施例および比較例で作製した焼付き防止剤を、約1kg/m2の塗布量にて、室温でビレットにハケ塗りした。塗布した焼付き防止剤を室温で自然乾燥して被膜層を形成した。被膜層を形成したビレットを約1200℃に加熱し、ディスクロール型のガイドシューを有する傾斜圧延機にて穿孔圧延して、継目無鋼管を製造した。
実施例および比較例において作製した焼付き防止剤それぞれに対して、各ビレット10本分の穿孔圧延を行った。その結果、ガイドシューとの間に焼付き疵が2本以上において発生したものを「×」、焼付き疵が発生したものが1本のものを「○」、0本のものを「◎」として評価した。評価結果を表1に示す。
以上の評価結果をまとめて、「◎」および「○」の評価を得た例を「◎」とし、すべて「○」の評価を得たものを「○」とし、一つでも「×」の評価を得た例を「×」として評価した。なお、表中に示した数値の単位は、重量部である。
Claims (7)
- 第一成分として、無機成分、
第二成分として、水酸化ナトリウム、
第三成分として、水溶性樹脂および/または水溶性界面活性剤、
および水を有する焼付き防止剤であって、
前記第一成分、前記第二成分および前記第三成分の合計の重量を100重量%として、
第一成分を96.5重量%以上99.98重量%以下、
第二成分を0.01重量%以上2.0重量%以下、
第三成分を0.01重量%以上1.5重量%以下の割合で含有し、
前記無機成分が、Al2O3、SiO2、CaO、B2O3、K2OおよびNa2Oからなる群から選ばれる1種または2種以上である、鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤。 - 前記無機成分が、該無機成分全体を100重量%として、セラミック基材90重量%以上99.95重量%以下と、無機バインダー0.05重量%以上10重量%以下とからなり、
前記セラミック基材が、SiO 2 及びAl 2 O 3 からなる群から選ばれる1種又は2種からなり、
前記無機バインダーが、該無機バインダー全体を100重量%として、SiO 2 を30重量%以上40重量%以下、Al 2 O 3 を5重量%以上10質量重量%以下、B 2 O 3 を30重量%以上40重量%以下、CaOを0重量%以上5重量%以下、Na 2 Oを10重量%以上20重量%以下、K 2 Oを0重量%以上5重量%以下含有する、請求の範囲第1項に記載の熱間塑性加工用焼付き防止剤。 - 前記無機成分が、セラミック基材および無機バインダーにより構成されており、該無機バインダーがフリットの微粉末である、請求の範囲第1項または第2項に記載の鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤。
- 第四成分として、さらに金属コバルトおよび/または金属ニッケルを含有し、その含有量が、無機成分全体を100重量%として、0.1〜10重量%である、請求の範囲第1項〜第3項のいずれかに記載の鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤。
- 第五成分として、さらに、コバルト化合物および/またはニッケル化合物の微粉末を含有し、その含有量が、無機成分全体を100重量%として、0.01〜1重量%である、請求の範囲第1項〜第4項のいずれかに記載の鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤。
- 室温において請求の範囲第1項〜第5項のいずれかに記載の焼付き防止剤を被加工材の表面に塗布する工程、
塗布した焼付き防止剤を乾燥して、前記被加工材の表面に被膜層を形成する工程、
被膜層を形成した前記被加工材を熱間塑性加工する工程、
を有する、鋼の熱間塑性加工方法。 - 室温において請求の範囲第1項〜第5項のいずれかに記載の焼付き防止剤を被加工材の表面に塗布する工程、
塗布した焼付き防止剤を乾燥して、前記被加工材の表面に被膜層を形成する工程、
被膜層を形成した前記被加工材を穿孔圧延する工程、
を有する、継目無鋼管の製造方法。
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