JPH01190793A - 鋼管の冷間引抜き加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は炭素鋼、合金鋼等の鋼管の冷間引抜きに際し、
鋼管の表面にミルスケールもしくは熱処理後の酸化スケ
ールが付着したままであっても円滑に冷間引抜き可能と
する鋼管の冷間引抜き加工方法に関する。

［従来の技術］ 従来、管の冷間引抜きに際し、ダイスおよびプラグと被
加工材との間の焼付を防止するため、第１１図（鉄鋼便
覧第３版ＩＩＩ　（２）Ｐ１１Ｂ？、日本鉄鋼協会）に
示すような３つの潤滑方法が用いられている。これらの
方法の概要は以下のとおりである。

■化成処理法は従来から広く実用化されており、耐焼付
性は極めて良好である。この工程は、脱スケールを行な
われた管を化成処理液に浸漬し、一定の被膜を付ける。

被膜処理の後、表面に付着した処理液を除去するため水
洗を行なう。水洗を行なった後でも若干の処理液が残り
、これが次の潤滑槽内のステアリン酸塩の中に持ち込ま
れると、潤滑剤としてのステアリン酸塩の老化を早める
ため、中和処理する。次に、管を潤滑槽に浸潰し、その
後十分な乾燥を行ない、引抜き加工に供する。

■樹脂被膜法は主として高合金鋼に用いられるが、普通
鋼にも適用されており、耐焼付性は比較的良好である。

この工程は、脱スケールされた管に樹脂液を塗布し、乾
燥後引抜きを行なう。

■油潤滑法は前２者より耐焼付性がやや劣るものの、工
程が極めて簡略となるため、最も望まれる方法である。

工程は、管の脱スケール後、浸漬あるいはオンライン強
制潤滑により管に油を付着せしめた後、引抜きを行なう
。

【発明が解決しようとする問題点］ 上記従来の３つの潤滑方法における大きな問題点は、管
に潤滑剤を付ける前処理として、必ず、脱スケールが必
要なことと、特に、化成処理法と樹脂被膜法にあっては
引抜くまでの処理工程数が多いことである。

前記３つの潤滑方法においてスケールが残留したままの
被加工材への潤滑処理の容易性について検討してみると
、化成処理法はスケールが付着したままではリン酸塩被
膜が生成されず、適用不能である。一方、樹脂被膜法は
物理的に付着せしめるものであるため、潤滑膜の生成は
可能であるが、その後の乾燥工程が必要であり、工程が
長い。油潤滑法は酸洗材に適用している潤滑剤をスケー
ル付被加工材に適用できるものの、潤滑性能が悪いため
焼付が生じ、工具の損傷が著しいという問題がある。し
かし、この油潤滑法は工程が大幅に短縮でき、製造コス
トの低減に著しい効果を示すため、本発明者等はこれに
適した潤滑剤の開発研究に着手した。

従来から用いられている潤滑剤には、（ａ）塩素系極圧
添加剤を多く配合したタイプ、（ｂ）高分子化合物を主
成分にした超高粘度油タイプとがある。（ａ）の塩素系
極圧添加剤を多く含むものは、被加工材を錆させたり、
引抜き後、脱脂せずにそのまま軟化熱処理を行なうと感
性ガスが発生するので、残留潤滑剤の脱脂工程が必要と
なる。また、根本的な問題として、スケールが付着して
いる肌は酸洗した肌に比較して、極圧添加剤の反応が鈍
く、その反応により潤滑効果を十分に発揮できないため
、スケールの付着している被加工材の引抜きには不向き
である。一方、（ｂ）の超高粘度の潤滑剤は流体潤滑を
主体とした潤滑形態をとるため、極圧添加剤の如き問題
はないものの、作業性が悪いのと、引抜き後の残留潤滑
剤の除去が困難であること、表面粗さの改善効果が期待
できない等の問題がある。

本発明は、被加工材を錆させることなく、スケールの付
着肌にも十分な潤滑性能を持ち、平滑な引抜き後の肌が
得られ、かつ、大幅な工程の短縮に最も有利な油状潤滑
剤を用いて、被加工材としての鋼管を円滑に冷間引抜き
加工可能とすることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の第１は、硫黄分１０〜２４重量％、酸性リン酸
エステル３０〜７０重量％からなる組成物の潤滑剤を酸
化スケールが付着したままの引抜き前の鋼管に付与し、
該鋼管を引抜き加工するようにしたものである。

本発明の第２は、硫黄分１０〜２４重量％、酸性リン酸
エステル３０〜７０重量％からなる組成物７０〜８０重
量％に、２０〜３０重量％の不飽和脂肪酸を含有せしめ
られた潤滑剤を酸化スケールが付着したままの引抜き前
の鋼管に付与し、該鋼管を引抜き加工するようにしたも
のである。

［作用］ 本発明者等は被加工材を錆させることなく、スケールが
付着した肌にも十分な潤滑性を持ち、かつ、適度な粘性
であって、冷間引抜き作業性を阻害せず、工程の大幅な
短縮に効果的な潤滑剤の実用化を図るべく研究に着手し
た。

本発明者等は前述の問題点による認識に基づいて、被加
工材を錆させないために、塩素化合物以外の極圧添加剤
およびスケール肌に対して極圧添加剤の機能が十分に発
揮させ得る極圧添加剤の補助剤を探索した。その結果、
活性硫黄化合物（ＪＩＳ　Ｋ２５１３にて４ＪＪ、上）
と５価の酸性リン酸エステル（Ｐｈｏｓｐａｔｅ）を組
合わせた混合物がスケール肌に対して優れた潤滑性を示
すことを発見した。

その発明に至った経緯を以下に説明する。

実験の第１は第１図の（ａ）に示した硫化油を４水準お
よび同図の（ｂ）に示したリン酸エステル７水準の油剤
を用い、引抜き条件−１で加工を実施し、内面の焼イ１
の発生状況を調査した。その結果は＄２図のとおりであ
る。潤滑剤の評価方法は第３図に基づいて行なわれた。

引抜き条件−１ 被加工材：低炭素鋼のスケール付着材、外径２５．４ｍ
ｍ、肉厚２．５ｍｍ 引抜き後寸法：外径２０ｍｍ、肉厚２．１ｍｍ、減面率
３４％ プラグの種類：玉芯プラグ 引抜き速度：　１０ｍ　／ｍｉｎ 第２図より明らかなように硫化油のうち、活性なものが
内周均一に微細な疵があるが本実験の中では最も良好で
あった。一方、リン酸エステルは、５価の酸性リン酸エ
ステルが亜リン酸エステルより良好であり、前述の硫化
油（活性）より良かった。

次に、実験の第２として、実験の第１で潤滑性能の良か
った、硫化油（活性）と酸性リン酸エステルを配合した
時の相乗効果を調査した。両者の配合比率は重量ベース
で１＝１とした。引抜き条件および評価方法は前述と同
様であり、その結果をまとめると第４図のとおりである
。同図より、硫化油（活性）と酸性リン酸エステルを適
正に配合することにより、引抜き後の内面が著しく改善
されることが認められる。この効果は硫化油（活性）の
硫黄分含有量の差異によるものであり、酸性リン酸エス
テルの種類によるもので無いことが認められた。

次に、実験の第３として、前述の結果から、硫黄と酸性
リン酸エステルとの適正配合割合を調査した。第５図に
その配合条件と引抜き後の評価結果を併記した。引抜き
条件は前述の条件＝１よりも過酷な条件−２で行なった
。

引抜き条件−２ 被加工材：低炭素鋼のスケール付着材、外径２５．４＋
ａｍ、肉厚２．５＋ｌＩｍ引抜き後寸法：外径２ｈａ、
肉厚１．９ｍｍ、減面率４０％ プラグの種類：玉芯プラグ 引抜き速度：　ｌＯｍ／ｗｉｎ 評価方法は第３図と同様である。同図より、引抜き条件
−１，２を満足する硫黄分は１０重量％以上、２４重量
％以下、酸性リン酸エステルは３０重量％以上、７０重
量％以下がそれぞれ適正であることが認められる。すな
わち、この評価にあっては、第５図より引抜条件ｌおよ
び２において０以上の評価、特に引抜条件２にてはＯの
評価を実用可能との判断を根拠とした。この評価を満た
す配合はそれぞれ、Ａ−５〜Ａ−７、Ｂ−３〜Ｂ−７と
なる。すなわちＡグループは硫化油Ｃ５０重量％〜７０
重量％、酸性リン酸エステル３０重量％〜５０重量％の
範囲となる。第１図より硫化油Ｃの硫黄分含有量は１８
．５％であるから硫黄分としては９．７５％〜１３．８
５％となる。またＢグループも同様の方法で算出すると
硫黄分１０．５％〜２４．５％、酸性リン酸エステル３
０重量％〜７０重量％となる。以上の必要十分条件とし
て（小数以下丸めて）硫黄分は１０重量％〜２４重量％
となり、酸性リン酸エステル３０重量％〜７０重量％と
なる。

以上により、本発明の第１における硫化油（活性）と酸
性リン酸エステルの配合条件が明らかとなった。しかし
、両者は相溶性（液の安定性）が悪く、経時変化で分離
する可能性がある。そのため、本発明の第２においては
、相溶性と引抜き特性を同時に満足させ得る潤滑組成に
ついて検討し、その結果、硫化油と酸性リン酸エステル
とからなる上記組成物に、ミリスチン酸、オレイン、リ
ノール酸のような不飽和脂肪酸を含有せしめることが好
適であることが認められた。

第６図には不飽和脂肪酸の配合量と相溶性および引抜き
特性との関係について調査した結果を示した。ここでは
、第５図に示した配合のうちの、Ｂ−３とＢ−７の２種
類について検討した。なお、不飽和脂肪酸は入手の容易
性や価格の点から、オレイン酸を用いている。第６図よ
り明らかなように、不飽和脂肪酸２０重量％以上、３０
重量％以下を配合せしめる時に硫化油と酸性リン酸エス
テルとの相溶性が維持でき、なおかつ、引抜き潤滑性能
を低下させないことが認められる。

なお、本発明の好適な実施態様においては、被加工材と
工具界面への油剤の引込みを増すために、本発明の第１
、第２に用いられる潤滑剤に、前記の必須条件を満たす
範囲内で、高粘度の液体ポリマーを配合することは何等
さしつかえない。

［実施例］ 以下、本発明の具体的実施結果について説明する。

実施例１ ここで用いた潤滑剤の組成は次の通りである。

硫化油Ｄ＝３０重量％ 酸性リン酸エステル＝３０重量％ オレイン酸　　　　＝２５重量％ 液体ポリマー　　　：１５重量％ 粘度　　　　　　　：３０°Ｃ３１０ｃｓｔ５０℃　　
　９Ｑｃｓｔ 引抜き前の被加工材は第７図に示すものを用い、これを
第８図の条件で引抜き加工を行なった。第９図に引抜き
後のプラグの焼付状況について示した。同図より、本発
明の潤滑剤を用いたスケール付着材の引抜き結果は、引
張強度４８．７ｋｇ／■２以下のにに３０．５ＴＰＴ３
８の被加工材ではプラグがラッピングを必要としない良
好な状態である。その時の減面率は酸洗材を化成処理し
た従来法と略々間等である。一方、引張強度８５．７ｋ
ｇ／ｍ＋ｎ２の５ＡＥ１０４１の被加工材になると、減
面率２９％でビビリが生じたが、２５％の加工では問題
を生じなかった。

また、製品の表面粗度は第１０図に示す通りである。同
図において、Ａはマザー、Ｂはスケール付着材を油引き
した本発明法によるもの、Ｃは酸洗材を油引きしたもの
、Ｄは酸洗材を化成処理した従来法によるものである。

減面率は２５．３〜２９．１％のものを示しである。同
図から、３種類の被加工材とも、従来法の化成処理に比
して本発明によれば滑らかとなり、優れたものとなるこ
とが認められる。

以上のように、上記潤滑剤を用いて冷間引抜き加工をす
る場合には、スケールが付着したままのｗＩｖを円滑に
引抜き加工できる。

実施例２ ここで用いた潤滑剤の組成は次の通りである。

硫化油Ｄ：５０重量％ 酸性リン酸エステル：５０重量％ 粘度　　　　　　　＝３０℃　２８０ｃｓｔ５０°Ｃ７
５ｃｓｔ 被加工材料は実施例１と同様なものを用い、引抜条件は
実施例１に準じて行なった。第１２図に引抜加工条件を
示す。第１３図に引抜き後のプラグの焼付状況について
示した（評価は実施例１と同様）。

以上のように、上記各実施例によれば、従来から永遠の
課題であった酸洗工程を排除するとともに、化成処理を
全く必要とせずに引抜き加工を行なうことができ、複雑
な液の管理や排液の処理、さらには乾燥工程等が不要と
なるから、処理工程の大幅な短縮化を図り、製造コスト
の大幅な低減を有利に達成することが可能となる。

なお、本発明は一旦冷間引抜きを施された後、再度冷間
引抜きを施されるまでの間に酸化スケールを生じた鋼管
の冷間引抜き加工にも適用できる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、被加工材を錆させるこ
となく、スケールの付着膜にも十分な潤滑性能を持ち、
平滑な引抜き後の肌が得られ、かつ、大幅な工程の短縮
に最も有利な油状潤滑剤を用いて、被加工材としての鋼
管を円滑に冷間引抜き加工することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実験に用いた硫化油とリン酸エステルを
示す図表、第２図は第１の実験の結果を示す図表、第３
図は潤滑剤の評価方法を示す図表、第４図は第２の実験
の結果を示す図表、第５図は第３の実験の結果を示す図
表、第６図は不懐和脂肋醇の配合量と相溶性および引抜
き特性との関係を示す図表、第７図は実施例１に用いた
被加工材を示す図表、第８図は実施例１の引抜き加工条
件を示す図表、第９図は実施例１の結果を示す図表、第
１０図は実施例１の製品の表面粗度を示す図表、第１１
図は従来の潤滑方法を示す工程図、第１２図は実施例２
の引抜加工条件を示す図表、第１３図は実施例２の結果
を示す図表である。 代理人　介理士　　塩　川　修　治 第１０図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）配合される硫化油中の硫黄分が１０〜２４重量％
   、酸性リン酸エステル３０〜７０重量％からなる組成物
   の潤滑剤を酸化スケールが付着したままの引抜き前の鋼
   管に付与して、該鋼管を引抜き加工することを特徴とす
   る鋼管の冷間引抜き加工方法。
2. （２）配合される硫化油中の硫黄分が１０〜２４重量％
   、酸性リン酸エステル３０〜７０重量％からなる組成物
   ７０〜８０重量％に、不飽和脂肪酸２０〜３０重量％を
   含有せしめられた潤滑剤を酸化スケールが付着したまま
   の引抜き前の鋼管に付与して、該鋼管を引抜き加工する
   ことを特徴とする鋼管の冷間引抜き加工方法。