JP4878128B2 - 熱間圧延油及び熱間圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウムの熱間圧延に用いられる熱間圧延油及び該熱間圧延油を用いた熱間圧延方法に関する。

従来より、アルミニウム板及びスラブ等のアルミニウム材（アルミニウム合金を含む；以下同じ）の圧延においては、圧延機の圧延ロールとアルミニウム材との間の摩擦を低減して潤滑性を高め、圧延後に得られるアルミニウム製品（アルミニウム板）の表面品質を向上させるため、潤滑油を用いることが行われてきた。
特に、熱間圧延においては、アルミニウム材の温度が３００〜５００℃という高温になるため、圧延潤滑性の観点から非常に厳しい摩擦条件となることが知られている。即ち、熱間圧延における摩擦条件は、概ね境界潤滑あるいは乾燥摩擦状態であると考えられる。
このような厳しい摩擦状態では、潤滑油（熱間圧延油）の潤滑不足等によって、一度焼き付きが発生すると、例えば冷間圧延等の後工程に悪影響を及ぼし、さらに最終的な製品の品質にも悪影響を及ぼすおそれがある。

そのため、従来より、熱間圧延用の潤滑油としては、鉱油等の基油に、油性・極圧効果の優れた添加剤（油性剤）が添加されたものが用いられてきた。添加剤としては、脂肪酸、特にオレイン酸が用いられており、現在市販されている熱間圧延用の潤滑油は、ほとんどがオレイン酸を含有している。これは、オレイン酸は、油性効果がある他、トリエタノールとの反応によって脂肪酸アミン塩となり、熱間圧延に優れた乳化剤となるからである。
また、ステンレス鋼等の金属材に用いられる潤滑油としては、カルボン酸塩等を含有する金属塑性加工潤滑油組成物が開発されている（特許文献１及び特許文献２参照）。

しかしながら、上記従来の潤滑油は、アルミニウム材の熱間圧延油としては、未だ充分なものではなかった。
即ち、従来の潤滑油を、摩擦条件の厳しい熱間圧延に用いると、焼き付きが発生し、圧延後のアルミニウム製品の表面品質に悪影響を及ぼすおそれがあった。特にアルミニウム製品においては、近年、より一層優れた表面品質が要求されるようになり、このような高品質のアルミニウム製品にも対応できる圧延潤滑油が望まれている。さらに、アルミニウム材の熱間圧延においては、生産能率の向上のため、高圧下圧延を行うことが望まれている。しかしながら、従来の潤滑油を用いて高圧下圧延を行うと、噛み込み不良やスリップ等が起こるおそれがあった。

また、熱間圧延油の潤滑性の向上のためには、熱間圧延油に添加する油性剤の増量や、油性効果の高い油性剤の添加等が考えられている。しかし、油性剤を増量すると熱間圧延油のコストが高くなってしまうという問題があり、また、現在のところ際だって境界潤滑性が良くなる添加剤は見出されていない。

特開平９−３４７４号公報 特開２００３−１２９０７９号公報

本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、コストを増大させることなく、境界潤滑性を向上させて圧延後のアルミニウム製品の品質を向上させることができると共に、生産能率を向上できる熱間圧延油及び熱間圧延方法を提供しようとするものである。

第１の発明は、アルミニウム材の熱間圧延に用いるエマルジョン状態の熱間圧延油であって、
該熱間圧延油においては、少なくとも基油と油性剤と乳化剤と金属石鹸とを含有する油溶成分が水に分散されており、
上記油溶成分は、上記基油を３０〜９０ｗｔ％、上記油性剤を１．０〜７０ｗｔ％、上記乳化剤を０．１〜１０ｗｔ％含有し、
上記油溶成分における上記金属石鹸の含有量は２〜１０ｗｔ％であり、
上記熱間圧延油には、粒径０．１〜１０μｍのアルミニウム粉が分散されており、該アルミニウム粉の分散量は、上記油溶成分と上記アルミニウム粉との合計量に対して、０．１〜２．０ｗｔ％であることを特徴とする熱間圧延油にある（請求項１）。

上記第１の発明において最も注目すべき点は、上記熱間圧延油は、上記金属石鹸と上記アルミニウム粉とを上記特定量含有している点にある。
そのため、上記熱間圧延油においては、境界潤滑性を向上させて圧延後のアルミニウム製品の品質を向上させることができると共に、生産能率を向上させることができる。また、上記熱間圧延油においては、高価な油性剤を特に増やすことなく、潤滑性を向上させることができるため、熱間圧延のコストの増大を防止できる。

以下、本発明について詳細に説明する。
一般に、アルミニウム材の熱間圧延においては、熱間圧延油は、循環使用されている。即ち、熱間圧延時にアルミニウム材や圧延機の圧延ロール等に供給された熱間圧延油は、回収されて再利用される。ところが、例えば天然油脂、合成エステル、或いは各種脂肪酸等の油性剤を含有する熱間圧延油を循環使用してアルミニウム材の熱間圧延を行うと、高温圧延による熱エネルギーやロールバイトでのせん断あるいはバクテリアによって、天然油脂、合成エステル、又は脂肪酸等が分解し、圧延で発生したアルミニウム摩耗粉のＡｌ或いはロール摩耗粉のＦｅと反応して金属石鹸が生成する。一方、熱間圧延においては、アルミニウム材から熱間圧延油中にアルミニウム粉が生じる。従来、このような金属石鹸やアルミニウム粉は、熱間圧延油中に蓄積すると、熱間圧延の際にアルミニウム材や圧延機を汚し、また圧延後のアルミニウム製品の表面品質を劣化させるおそれがあるため、極力排除されていた。

これに対し、本願発明者らは鋭意研究を重ねた結果、上記金属石鹸及び上記アルミニウム粉を上記特定量含有させると、境界潤滑性が向上し、熱間圧延における潤滑性が良好になり、表面品質に優れたアルミニウム製品を得ることができることを明らかにした。
この理由としては、上記金属石鹸が熱間圧延時の高温環境下においても分解せず、優れた境界潤滑性を発揮できるためと考えられる。また、上記アルミニウム粉においては、実際にはその表面がアルミニウム石鹸で覆われているため圧延潤滑性を向上させることができると考えられる。

第２の発明は、上記第１の発明の熱間圧延油をアルミニウム材及び／又は熱間圧延機の圧延ロールに供給して、上記アルミニウム材の熱間圧延を行うことを特徴とする熱間圧延方法にある（請求項５）。
上記第２の発明の熱間圧延油においては、上記第１の発明の熱間圧延油を用いている。
そのため、上記第１の発明の熱間圧延油の優れた特徴を生かして、コストを増大させることなく、境界潤滑性を向上させて圧延後のアルミニウム製品の品質を向上させることができると共に、生産能率を向上できる。

次に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
上記熱間圧延油は、アルミニウム材の熱間圧延に用いられ、上記アルミニウム材としては、アルミニウムの他、アルミニウム合金等からなるアルミニウム板やスラブ等がある。

上記熱間圧延油においては、上記油溶成分が水に分散されており、上記熱間圧延油は、エマルジョン状態となっている。
上記熱間圧延油において、上記油溶成分は、上記基油を３０〜９０ｗｔ％、上記油性剤を１．０〜７０ｗｔ％、上記乳化剤を０．１〜１０ｗｔ％含有することが好ましい。
上記基油の含有量が３０ｗｔ％未満の場合には、油性剤、乳化剤等の添加剤が増え、コストアップとなるおそれがある。一方、９０ｗｔ％を越える場合には、上記油性剤や上記乳化剤の含有量が少なくなり、上記熱間圧延油の潤滑性が低下するおそれがある。

また、上記油性剤の含有量が１．０ｗｔ％未満の場合には、上記熱間圧延油の潤滑性が低下するおそれがある。一方、７０ｗｔ％を越える場合には、熱間圧延のコストが増大するおそれがある。
上記乳化剤の含有量が０．１ｗｔ％未満の場合には、上記熱間圧延油が乳化し難くなるおそれがある。また、乳化したとしてもエマルジョンが不安定になり、タンク等の中で上記熱間圧延油の油水分離が起こり、熱間圧延の際に油の消費量が増大するおそれがある。一方、１０ｗｔ％を越える場合には、上記熱間圧延油が乳化しすぎて、熱間圧延機のロール及びロールバイト部で離水展着し難くなるおそれがある。その結果、ロールバイト部への油供給不足となり、潤滑不良となるおそれがある。また、タンク内でエマルジョンが安定になり、例えば後述のスカムアウト法等によって上記熱間圧延油を再利用する際に、スカムが発生し難くなって、アルミパウダー等の汚染物の除去が困難になるおそれがある。

上記基油としては、例えば鉱油、アロマ系鉱油、ナフテン系鉱油、パラフィン系鉱油、及びノンアロマ鉱油等がある。
また、上記油性剤としては、脂肪酸、合成エステル、天然油脂、及びアミン誘導体から選ばれる１種以上を用いることができる（請求項２）。
具体的には、脂肪酸としては、例えばカプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、デミスリチン酸、ペンタデカン酸、パルチミン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ベヘン酸などの直鎖飽和酸やパルミトレイン酸、オレイン酸、リノル酸、リノレン酸、リシノール酸等の不飽和脂肪酸がある。これらの中でも好ましくは、オレイン酸、及びラウリン酸等がよい。

合成エステルとしては、例えばネオペンチルグリコールエステル、トリメチロールプロパンエステル及びペンタエリストールエステル等がある。
上記のネオペンチルグリコールエステルとしては、具体的には、例えばネオペンチルグリコールカプリン酸モノエステル、ネオペンチルグリコールカプリン酸ジエステル、ネオペンチルグリコールエステル、ネオペンチルグリコールリノレン酸モノエステル、ネオペンチルグリコールリノレン酸ジエステル、ネオペンチルグリコールステアリン酸モノエステル、ネオペンチルグリコールステアリン酸ジエステル、ネオペンチルグリコールオレイン酸モノエステル、ネオペンチルグリコールオレイン酸ジエステルネオペンチルグリコールエステル、ネオペンチルグリコールイソステアリン酸モノエステル、ネオペンチルグリコールイソステアリン酸ジエステル、ネオペンチルグリコールやし油脂肪酸モノエステル、ネオペンチルグリコールやし油脂肪酸ジエステル、ネオペンチルグリコール牛脂脂肪酸モノエステル、ネオペンチルグリコール牛脂脂肪酸ジエステル、ネオペンチルグリコールパーム油脂肪酸モノエステル、ネオペンチルグリコールパーム油脂肪酸ジエステルネオペンチルグリコールエステル、ネオペンチルグリコール２モル・ダイマ酸１モル・オレイン酸２モルの複合エステル等がある。
これらのうちで、特に好ましくは、オレイン酸、イソステアリン酸、やし油脂肪酸、牛脂脂肪酸のエステルがよい。

また、トリメチロールプロパンエステルとしては、例えばトリメチロールプロパンカプリン酸モノエステル、トリメチロールプロパンカプリン酸ジエステル、トリメチロールプロパンカプリン酸トリエステル、トリメチロールプロパンリノレン酸モノエステル、トリメチロールプロパンリノレン酸ジエステル、トリメチロールプロパンリノレン酸トリエステル、トリメチロールプロパンステアリン酸モノエステル、トリメチロールプロパンステアリン酸ジエステル、トリメチロールプロパンステアリン酸トリエステル、トリメチロールプロパンオレイン酸モノエステル、トリメチロールプロパンオレイン酸ジエステル、トリメチロールプロパンオレイン酸トリエステル、トリメチロールプロパンイソステアリン酸モノエステル、トリメチロールプロパンイソステアリン酸ジエステル、トリメチロールプロパンイソステアリン酸トリエステル、トリメチロールプロパンやし油脂肪酸モノエステル、トリメチロールプロパンやし油脂肪酸ジエステル、トリメチロールプロパンやし油脂肪酸トリエステル、トリメチロールプロパン牛脂脂肪酸モノエステル、トリメチロールプロパン牛脂脂肪酸ジエステル、トリメチロールプロパン牛脂脂肪酸トリエステル、トリメチロールプロパンパーム油脂肪酸モノエステル、トリメチロールプロパンパーム油脂肪酸ジエステル、トリメチロールプロパンパーム油脂肪酸トリエステル、トリメチロールプロパン２モル・ダイマ酸１モル・オレイン酸４モルの複合エステル等がある。これらのうちで、特に好ましくは、オレイン酸、イソステアリン酸、やし油脂肪酸、牛脂脂肪酸のエステルがよい。

また、ペンタエリスリトールとしては、例えばペンタエリスリトールカプリン酸モノエステル、ペンタエリスリトールカプリン酸ジエステル、ペンタエリスリトールカプリン酸トリエステル、ペンタエリスリトールカプリン酸テトラエステル、ペンタエリスリトールリノレン酸モノエステル、ペンタエリスリトールリノレン酸ジエステル、ペンタエリスリトールリノレン酸トリエステル、ペンタエリスリトールリノレン酸テトラエステル、ペンタエリスリトールステアリン酸モノエステル、ペンタエリスリトールステアリン酸ジエステル、ペンタエリスリトールステアリン酸トリエステル、ペンタエリスリトールステアリン酸テトラエステル、ペンタエリスリトールオレイン酸モノエステル、ペンタエリスリトールオレイン酸ジエステル、ペンタエリスリトールオレイン酸トリエステル、ペンタエリスリトールオレイン酸テトラエステル、ペンタエリスリトールイソステアリン酸モノエステル、ペンタエリスリトールイソステアリン酸ジエステル、ペンタエリスリトールイソステアリン酸トリエステル、ペンタエリスリトールイソステアリン酸テトラエステル、ペンタエリスリトールやし油脂肪酸モノエステル、ペンタエリスリトールやし油脂肪酸ジエステル、ペンタエリスリトールやし油脂肪酸トリエステル、ペンタエリスリトールやし油脂肪酸テトラエステル、ペンタエリスリトール牛脂脂肪酸モノエステル、ペンタエリスリトール牛脂脂肪酸ジエステル、ペンタエリスリトール牛脂脂肪酸トリエステル、ペンタエリスリトール牛脂脂肪酸テトラエステル、ペンタエリスリトールパーム油脂肪酸モノエステル、ペンタエリスリトールパーム油脂肪酸ジエステル、ペンタエリスリトールパーム油脂肪酸トリエステル、ペンタエリスリトールパーム油脂肪酸テトラエステル、トリメチロールプロパン２モル・ダイマ酸１モル・オレイン酸６モルの複合エステル等がある。これらのうちで、特に好ましくは、オレイン酸、イソステアリン酸、やし油脂肪酸、牛脂脂肪酸のエステルがよい。
また、天然油脂としては、例えばパーム油、大豆油、なたね油、やし油、豚脂、及び牛脂等がある。

また、上記アミン誘導体としては、脂肪族アミン、アルカノールアミン、脂肪族ポリアミン、芳香族アミン、脂環式アミン、複素環アミン、又はそれらのアルキレンオキシド付加物から選ばれる１種以上を用いることができる（請求項３）。
上記アミン誘導体の具体例としては、例えば次のようなものがある。
即ち、脂肪族アミンとしては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、ブチルアミン、カプリルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、牛脂アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジオクチルアミン、ブチルオクチルアミン、ジステアリルアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルパルミチルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジメチルベへニルアミン、ジラウリルモノメチルアミン、トリオクチルアミン等がある。

アルカノールアミンとしては、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ−イソプロピルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエタノ−ルアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、Ｎ−メチルイソプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイソプロパノールアミン、Ｎ−エチルイソプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルイソプロパノールアミン、Ｎ−イソプロピルイソプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルイソプロパノールアミン、モノｎ−プロパノールアミン、ジｎ−プロパノールアミン、トリｎ−プロパノールアミン、Ｎ−メチルｎ−プロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルｎ−プロパノールアミン、Ｎ−エチルｎ−プロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルｎ−プロパノールアミン、Ｎ−イソプロピルｎ−プロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルｎ−プロパノールアミン、モノブタノールアミン、ジブタノールアミン、トリブタノールアミン、Ｎ−メチルブタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルブタノールアミン、Ｎ−エチルブタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルブタノールアミン、Ｎ−イソプロピルブタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルブタノールアミン等がある。

脂肪族ポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、ヘキサメチレンジアミン、硬化牛脂プロピレンジアミン等がある。

芳香族アミンとしては、例えば、アニリン、ジメチルアニリン、ジエチルアニリン等がある。

脂環式アミンとしては、例えば、Ｎ−シクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−シクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−シクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジ（３−メチル−シクロヘキシル）アミン、Ｎ，Ｎ−ジ（２−メトキシ−シクロヘキシル）アミン、Ｎ，Ｎ−ジ（４−ブロモ−シクロヘキシル）アミン等がある。

複素環アミンとしては、例えば、ピロリジン、ピペリジン、２−ピペコリン、３−ピペコリン、４−ピペコリン、２，４−ルペチジン、２，６−ルペチジン、３，５−ルペチジン、ピペラジン、ホモピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、Ｎ−エチルピペラジン、Ｎ−プロピルピペラジン、Ｎ−メチルホモピペラジン、Ｎ−アセチルピペラジン、１−（クロロフェニル）ピペラジン、Ｎ−アミノエチルピペリジン、Ｎ−アミノプロピルピペリジン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、Ｎ−アミノプロピルピペラジン、Ｎ−アミノエチルモルホリン、Ｎ−アミノプロピルモルホリン、Ｎ−アミノプロピル−２−ピペコリン、Ｎ−アミノプロピル−４−ピペコリン、１，４−ビス（アミノプロピル）ピペラジン等がある。

また、上記乳化剤としては、例えば脂肪酸のアミン石鹸、スルフォン酸ソーダ、又はポリエチレングリコール型非イオン界面活性剤等から選ばれる１種以上を用いることができる。
脂肪酸のアミン石鹸としては、例えばオレイン酸トリエタノールアミン石鹸、オレイン酸ジエタノールアミン石鹸、及びオレイン酸モノエタノールアミン石鹸等がある。

ポリエチレングリコール型非イオン界面活性剤としては、例えば高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物及び脂肪酸エチレンオキサイド付加物等がある。
高級アルコールエチレンオキサイド付加物としては、具体的には、例えばラウリルアルコールエチレンオキサイド４モル付加物、ラウリルアルコールエチレンオキサイド１１モル付加物、ラウリルアルコールエチレンオキサイド１８モル付加物、セチルアルコールエチレンオキサイド４モル付加物、セチルルエチレンオキサイド１１モル付加物、セチルエチレンオキサイド１８モル付加物、オレイルアルコールエチレンオキサイド４モル付加物、オレイルエチレンオキサイド１１モル付加物、オレイルエチレンオキサイド１８モル付加物、椰子油還元アルコールエチレンオキサイド４モル付加物、椰子油還元エチレンオキサイド１１モル付加物、椰子油還元エチレンオキサイド１８モル付加物、牛脂還元アルコールエチレンオキサイド４モル付加物、牛脂還元エチレンオキサイド１１モル付加物、牛脂還元エチレンオキサイド１８モル付加物、Ｃ１２〜Ｃ１８チーグラーアルコールエチレンオキサイド４モル付加物、Ｃ１２〜Ｃ１８チーグラーアルコールエチレンオキサイド１１モル付加物、Ｃ１２〜Ｃ１８チーグラーアルコールエチレンオキサイド１８モル付加物、Ｃ１２〜Ｃ１８オキソアルコールエチレンオキサイド４モル付加物、Ｃ１２〜Ｃ１８オキソアルコールエチレンオキサイド１１モル付加物、Ｃ１２〜Ｃ１８オキソアルコールエチレンオキサイド１８モル付加物等がある。これらのうち、特に好ましくは、ラウリルアルコール、オレイルアルコール、オキソアルコールのエチレンオキサイド付加物がよい。

また、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物としては、例えばノニルフェノールエチレンオキサイド２モル付加物、ノニルフェノールエチレンオキサイド１１モル付加物、ノニルフェノールエチレンオキサイド２０モル付加物、ドデシルフェノールエチレンオキサイド２モル付加物、ドデシルフェノールエチレンオキサイド１１モル付加物、ドデシルフェノールエチレンオキサイド２０モル付加物、オクチルフェノールエチレンオキサイド２モル付加物、オクチルフェノールエチレンオキサイド１１モル付加物、及びオクチルフェノールエチレンオキサイド２０モル付加物等がある。

また、脂肪酸エチレンオキサイド付加物としては、例えばポリエチレングリコールラウリン酸モノエステル（エチレンオキサイド２モル〜２０モル付加物）、ポリエチレングリコールラウリン酸ジエステル（エチレンオキサイド２モル〜２０モル付加物）、ポリエチレングリコールステアリン酸モノエステル（エチレンオキサイド２モル〜２０モル付加物）、ポリエチレングリコールステアリン酸ジエステル（エチレンオキサイド２モル〜２０モル付加物）、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル（エチレンオキサイド２モル〜２０モル付加物）、ポリエチレングリコールオレイン酸ジエステル（エチレンオキサイド２モル〜２０モル付加物）等がある。

また、上記熱間圧延油において、上記油溶成分は、金属石鹸を２〜１０ｗｔ％含有する。
金属石鹸の含有量が２ｗｔ％未満の場合には、圧延潤滑性の向上効果が充分に発揮できなくなるおそれがある。一方、１０ｗｔ％を越える場合には、上記アルミニウム材の表面を汚すだけでなく、噛み込み不良が起こりやすくなるおそれがある。

上記金属石鹸は、該金属石鹸を添加して含有させることもできるが、上記油性剤として、例えば脂肪酸、合成エステル、及び天然油脂等を含有する上記熱間圧延油を用いてアルミニウム板の熱間圧延を実施することにより、上記油溶成分中に生成させることもできる。即ち、上記油性剤がアルミニウム摩耗粉等と反応するため、上記金属石鹸としてアルミニウム石鹸等を生成させることができる。より具体的には、上記油性剤としてオレイン酸を含有する熱間圧延油においては、上記金属石鹸として、例えばオレイン酸アルミニウム等を生成させることができる。

また、上記熱間圧延油には、粒径０．１〜１０μｍのアルミニウム粉が分散されており、該アルミニウム粉の分散量は、上記油溶成分と上記アルミニウム粉との合計量に対して、０．１〜２．０ｗｔ％である。。
上記アルミニウム粉の粒径が０．１μｍ未満の場合、又は上記アルミニウム粉が０．１ｗｔ％未満の場合には、圧延潤滑性の向上効果が得られなくなるおそれがある。一方、２．０ｗｔ％を越える場合には、圧延機及び／又はアルミニウム材の表面を汚し、圧延後の表面品質を低下させるおそれがある。また、上記アルミニウム粉の粒径が１０μｍを越える場合には、圧延後のアルミニウム製品の表面品質を低下させたり、例えばスリバー、黒スジ欠陥等という様々な欠陥がアルミニウム製品の表面に出現するおそれがある。これらの欠陥は、圧延後のアルミニウム板においては、ほとんど目立たないが、例えば圧延後のアルミニウム板をさらに製缶し、塗装して得られる飲料用アルミ缶等においては、その表面に顕著に表れる。

上記アルミニウム粉は、上記熱間圧延油に添加して含有させることもできるが、アルミニウム粉をほとんど含まない上記熱間圧延油を用いてアルミニウム材の熱間圧延を実施することにより、上記熱間圧延油中に上記アルミニウム粉を生成させることもできる。即ち、この場合には、圧延により上記アルミニウム材から生じるアルミニウム摩耗粉を上記アルミニウム粉として利用することができる。
また、エマルジョン状態の上記熱間圧延油において、上記アルミニウム粉は、上記油溶成分又は水のどちらか一方に分散されていてもよく、又は両方に分散されていてもよい。

上記熱間圧延油において、上記油溶成分は１．０〜１５．０ｖｏｌ％であることが好ましい（請求項４）。
上記油溶成分が１．０ｖｏｌ％未満の場合には、上記油溶成分の優れた潤滑性を充分に発揮することができないおそれがある。一方１５．０ｖｏｌ％を越える場合には、コストが増大するおそれがある。また、上記熱間圧延油の冷却性が低下するおそれがある。

次に、上記第２の発明においては、上記熱間圧延油を上記アルミニウム材及び／又は上記熱間圧延機の圧延ロールに供給して、上記アルミニウム材の熱間圧延を行う。
上記アルミニウム材及び／又は上記熱間圧延機に供給された上記熱間圧延油は、回収して再利用することができる。このとき、上記熱間圧延油の上記油溶成分中に含まれる上記金属石鹸の含有量を２〜１０ｗｔ％に制御すると共に、上記熱間圧延油中の粒径０．１〜１０μｍのアルミニウム粉の含有量が上記油溶成分と上記アルミニウム粉との合計量に対して０．１〜２．０ｗｔ％となるように制御することが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記熱間圧延油は、再利用後においても優れた圧延潤滑性を発揮することができる。
即ち、上記熱間圧延油を熱間圧延に供すると、使用後の上記熱間圧延油中に、上記金属石鹸及び／又はアルミニウム粉（アルミニウム摩耗粉）が蓄積し、圧延潤滑性が低下してしまうおそれがある。上記のごとく、上記金属石鹸及び上記アルミニウム粉の量を制御することにより、圧延潤滑性の低下を抑制することができる。

上記金属石鹸量及び上記アルミニウム粉量の具体的な制御方法としては、例えばスカムアウト法やろ過による方法等がある。
スカムアウト法においては、使用後の熱間圧延油を静置あるいは流速の少ない状態にしてエマルションの油滴を浮上させる。このとき、油滴と共に金属石鹸やアルミニウム粉等を浮上させることができる。エマルション表面に浮上した油、金属石鹸、及びアルミニウム粉等をスカムといい、これを熱間圧延油から取り除くことにより、金属石鹸量及びアルミニウム粉量を制御することができる。

また、ろ過による方法としては、例えばホフマンフィルター等のフィルターによってろ過する方法等がある。ろ過により、上記金属石鹸や上記アルミニウム粉を除去し、金属石鹸量及び上記アルミニウム粉量を制御することができる。

（実施例１）
次に、本発明の実施例につき、説明する。
本例においては、熱間圧延油を作製し、これらの熱間圧延油を用いて熱間圧延を行い、潤滑性、噛込み性、及び表面品質の評価を行う。
図１に示すごとく、本例の熱間圧延油１は、アルミニウム材（アルミニウム合金を含む）の熱間圧延に用いるエマルジョン状態のものである。熱間圧燃油１においては、基油と、油性剤と、乳化剤と、金属石鹸とを含有する油溶成分２が水に１０ｖｏｌ％分散されている。油溶成分２における金属石鹸の含有量は２〜１０ｗｔ％である。また、熱間圧延油１には、粒径０．１〜１０μｍのアルミニウム粉（アルミニウム摩耗粉）４が分散されている。アルミニウム粉４の分散量は、油溶成分２とアルミニウム粉４との合計量に対して、０．１〜２．０ｗｔ％である。

本例においては、特に基油として鉱油を用い、油性剤としては、オレイン酸、パーム油、及びトリエタノールアミンを用いた。また、乳化剤としては、非イオン界面活性剤の１種であるポリオキシエチレントリメチロールプロパントリラウリン酸エステルを用いた。

具体的には、まず、後述の表１に示すような配合で油溶成分が水に分散された５種類の熱間圧延油（試料Ｅ１〜試料Ｅ５）を作製した。試料Ｅ１〜試料Ｅ５は、アルミニウム粉の量及びアルミニウム石鹸の量が異なる熱間圧延油である（表１参照）。
また、試料Ｅ１〜試料Ｅ５の比較用として、後述の表２に示すような配合で、４種類の比較用の熱間圧延油（試料Ｃ１〜試料Ｃ４）を作製した。

次に、各試料（試料Ｅ１〜試料Ｅ５及び試料Ｃ１〜試料Ｃ４）の熱間圧延油の圧延潤滑性を調べるために、各試料を用いて熱間圧延を行い、摩擦係数を算出し、さらに圧延後のアルミニウム製品の表面品質の評価を行った。

具体的には、まず、圧延に供するアルミニウム材として、ＪＩＳ Ａ−５１８２Ｆ（幅４０ｍｍ、長さ４５０ｍｍ、厚み５．０ｍｍ）のアルミニウム板を準備した。このアルミニウム材及び熱間圧延機の圧延ロールに、各試料の熱間圧延油を供給し、アルミニウム材の熱間圧延を１０回ずつ行った。熱間圧延は、ロール径１５５ｍｍ、ロール表面粗度１．０μｍの圧延ロールを供えた熱間圧延機を用いて、圧下率４０％、圧延速度３４ｍ／ｍｉｎ、アルミニウム材温度４５０℃、圧延ロール温度１００℃という条件で行った。このときの摩擦係数を算出した。その結果を表１及び表２に示す。

摩擦係数μは、圧延ロールから圧延中のアルミニウム材にかかる荷重Ｆ（Ｎ）及び先進率Ｖ（％）から、下記の式（１）及び（２）により算出することができる。
なお、式（１）及び（２）において、μは摩擦係数（−）、ｈは出側板厚、Ｈは入側板厚、Ｆは圧延荷重、ｂは板幅、Ｒはロール半径、Ｖは先進率、νは圧延ロール（ロール鋼）のポアソン比、Ｅは圧延ロール（ロール鋼）のヤング率を示す。

また、先進率Ｖ（％）は、ロール表面に予めマークした２点間の距離Ｖ1、及びそれが板面に転写された２点間の距離Ｖ2から、次の式（３）により算出することができる。

次に、圧延後に得られたアルミニウム板をヘキサンにて脱脂した。
その後、アルミニウム板表面の欠陥を目視にて観察し易くために、アルミニウム板の表面に膜厚１μｍの硫酸アルマイト（登録商標）を形成させた。硫酸アルマイトは、Ｍｇ系のピックアップインクルージョン、即ちロールコーティングの転写による欠陥等を選択的にエッチングすることができ、欠陥部が凹凸となって現れる。その結果、上記のごとく、欠陥部を目視にて観察し易くすることができる。

次いで、硫酸アルマイトを形成したアルミニウム板の表面を目視にて観察し、スリパーや黒筋等の欠陥が明瞭に認められる場合を×として評価し、欠陥が認められない場合を○として評価した。その結果を表１及び表２に示す。

また、各試料の熱間圧延油を用いて噛み込み性の評価を行った。
具体的には、まず、圧延に供するアルミニウム材として、ＪＩＳ Ａ−１１００Ｆ（幅２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、厚み１０．０ｍｍ）のアルミニウム板を準備した。このアルミニウム材及び熱間圧延機の圧延ロールに、各試料の熱間圧延油を供給し、アルミニウム材の熱間圧延を行った。熱間圧延は、ロール径１５５ｍｍ、ロール表面粗度１．０μｍの圧延ロールを供えた熱間圧延機を用いて、圧延速度３４ｍ／ｍｉｎ、アルミニウム材温度４５０℃、圧延ロール温度１００℃という条件で行った。そして、ロールギャップを１．０ｍｍから任意の間隔で増加させ、アルミニウム材が噛み込んだときの噛込角を算出した。その結果を表１及び表２に示す。

噛込角について、図２を用いて説明する。
一般に、アルミニウム材５の圧延は、少なくとも１対の圧延ロール６が、その間にアルミニウム材５を噛み込むことによって進行する。このとき圧延ロール６の周面間隔Ｓをロールギャップという。噛込角αは、アルミニウム材５の先端が最初に圧延ロール６に接触する点Ｐにおける接線とアルミニウム材の進行方向とのなす角度αであり、これは点Ｐの中心角（接触角）αと等しくなる。

表１より知られるごとく、試料Ｅ１〜試料Ｅ５の熱間圧延油を用いて熱間圧延を行った場合には、０．１２〜０．２２という熱間圧延において良好な摩擦係数を示した。そのため、熱間圧延において、ロールバイト内の微小焼きつきの発生を抑制し、アルミニウム板の表面品質が低下することを防止できる。
また、圧延後のアルミニウム板の表面を目視にて観察したところ、焼き付きによる欠陥、スリバーや黒スジ等の欠陥は、観察されず、表面品質が良好であった。さらに、噛込角が大きく、試料Ｅ１〜試料Ｅ５の熱間圧延油を用いれば高圧下率での熱間圧延が可能となり、生産能率を向上できることがわかる。

これに対し、試料Ｃ１のように、アルミニウム摩耗粉を含有しない熱間圧延油を用いた場合には、摩擦係数が大きくなり、ロールバイト内で微小焼き付きが起こり、アルミニウム板の表面品質が劣化した。また、試料Ｃ２のように、アルミニウム摩耗粉の含有量が２．０ｗｔ％を越える熱間圧延油を用いた場合には、圧延後のアルミニウム板の表面にスリバーや黒スジ等の欠陥が明瞭に観察された。

また、試料Ｃ３のように、アルミニウム石鹸が２ｗｔ％未満の熱間圧延油を用いた場合には、噛込角は大きくなるが、熱間圧延での摩擦係数が高くなり、アルミニウム板の表面に欠陥が発生して板面品質が劣化していた。
また、試料Ｃ４のように、アルミニウム石鹸の量が１０ｗｔ％を越えて多くなると、摩擦係数が小さくなりすぎて、欠陥は少なくなり表面品質は良好となるが、噛み込み角が小さくなり、高圧下率での熱間圧延が困難となり、生産能率が低下するおそれがある。

また、表１及び表２から知られるごとく、試料Ｅ１〜試料Ｅ５は、試料Ｃ１〜試料Ｃ４に比べて油性剤の量や種類を変更することなく、低コストで、熱間圧延における特性を上述のように向上できることがわかる。

以上のように、上記油溶成分中に上記金属石鹸を２〜１０ｗｔ％含有し、粒径０．１〜１０μｍのアルミニウム粉を０．１〜２．０ｗｔ％含有する熱間圧延油（試料Ｅ１〜試料Ｅ５）を用いると、コストを増大させることなく、境界潤滑性を向上させて圧延後のアルミニウム製品の品質を向上させることができると共に、生産能率を向上できることがわかる。

実施例１にかかる、熱間圧延油の構成を示す説明図。 実施例１にかかる、熱間圧延において、圧延ロールがアルミニウム材を噛み込むときの様子を示す説明図。

符号の説明

１ 熱間圧延油
２ 油溶成分
３ 水
４ アルミニウム粉

Claims (6)

1. アルミニウム材の熱間圧延に用いるエマルジョン状態の熱間圧延油であって、
   該熱間圧延油においては、少なくとも基油と油性剤と乳化剤と金属石鹸とを含有する油溶成分が水に分散されており、
   上記油溶成分は、上記基油を３０〜９０ｗｔ％、上記油性剤を１．０〜７０ｗｔ％、上記乳化剤を０．１〜１０ｗｔ％含有し、
   上記油溶成分における上記金属石鹸の含有量は２〜１０ｗｔ％であり、
   上記熱間圧延油には、粒径０．１〜１０μｍのアルミニウム粉が分散されており、該アルミニウム粉の分散量は、上記油溶成分と上記アルミニウム粉との合計量に対して、０．１〜２．０ｗｔ％であることを特徴とする熱間圧延油。
2. 請求項１において、上記油性剤は、脂肪酸、合成エステル、天然油脂、及びアミン誘導体から選ばれる１種以上であることを特徴とする熱間圧延油。
3. 請求項２において、上記アミン誘導体は、脂肪族アミン、アルカノールアミン、脂肪族ポリアミン、芳香族アミン、脂環式アミン、複素環アミン、又はそれらのアルキレンオキシド付加物から選ばれる１種以上であることを特徴とする熱間圧延油。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、上記熱間圧延油において、上記油溶成分は１．０〜１５．０ｖｏｌ％であることを特徴とする熱間圧延油。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱間圧延油をアルミニウム材及び／又は熱間圧延機の圧延ロールに供給して、上記アルミニウム材の熱間圧延を行うことを特徴とする熱間圧延方法。
6. 請求項５において、上記アルミニウム材及び／又は上記熱間圧延機に供給された上記熱間圧延油を回収し再利用する際に、上記熱間圧延油の上記油溶成分中に含まれる上記金属石鹸の含有量を２〜１０ｗｔ％に制御すると共に、上記熱間圧延油中の粒径０．１〜１０μｍのアルミニウム粉の含有量が上記油溶成分と上記アルミニウム粉との合計量に対して０．１〜２．０ｗｔ％となるように制御することを特徴とする熱間圧延方法。

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