JPH01233001A - 熱間管圧延用潤滑剤およびその塗布方法 - 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〕 本発明は熱間管圧延、特に継目無管の製造に用いる傾斜
穿孔圧延に対して優れた適性を示す潤滑剤およびその塗
布方法に関する。

〔従来の技術〕

継目無管の製造に使用される傾斜圧延機は、管通過中心
線に挟んで配置された一対の傾斜ロールと、傾斜ロール
に対し管通過中心線回りに９０゛位相をずらせて対向配
置された一対のガイドシューとを備える。

ガイドシューは、傾斜ロールで穿孔圧延される被圧延材
の外径が必要以上に膨らむのを防くもので、通常はプレ
ート型のもの又はデイスクロール型のものが用いられる
。いずれの形式のガイドシューを用いても、被圧延材は
その回転によりガイドシューに対して管周方向に摺動し
、プレート型のガイドシューを用いた場合はガイドシュ
ーが管軸方向固定であることから管軸方向の摺動も加わ
る。そして、被圧延材がガイドシューに対して接触摺動
すると、接触面に焼付きが生じるので、接触面に対して
は潤滑処理を行うのが通例となっている。

従来より、この潤滑処理に関しては次の３つの技術が公
知である。

■　被圧延材とガイドシューの接触摺動部に砂、ミルス
ケールといった粉粒体を介在させる（特公昭５８−３４
４４号、特開昭５７−１６５１０６号）。

■　デイスクロール型ガイドシューの周面に潤滑剤を供
給する（特開昭６０〜２１１１１号）。

■　圧延前の被圧延材表面に潤滑剤を塗布する（特開昭
６０−１８４４１０号）。

これらの従来技術を比較すると、■の技術は使用材料が
粉粒体、すなわち固体であるので、被圧延材、ガイドシ
ューのいずれに対しても密着性がなく、被圧延材の回転
により摺動部外にはねとばされ、被圧延材の全外表面に
対して効果があるとは言えない。特に上ガイドシュー側
では効果が少ない。■の技術はガイドシュー表面に常時
連続して潤滑剤を供給するので、■の技術よりは安定な
効果が得られる。しかし、ガイドシューが被圧延材に接
触するのは被圧延材の管周方向の一部であり、■の技術
すなわち被圧延材そのものに潤滑剤を塗布する技術に比
べれば、全表面均一潤滑の点で劣る。また、■の技術は
デイスクロール型の力゛イドシューを対象とし、そのロ
ール回転を利用して摺動部に潤滑剤を供給することから
、ガイドシ　、ニーの回転がないプレート型のものに対
しては適用できない制約がある。

以上のことから、被圧延材とガイドシューの接触摺動部
に対する潤滑処理としては、■の技術、すなわち被圧延
材に直接潤滑処理を施す技術が最も好適と言える。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、■の技術で使用されている潤滑剤は、特開昭
６０−１８４４１０号公報によれば、ＥＨコート（商品
名、アイコー株式会社製）である。

このＥＨコートはＡ−’ｚ　Ｏ＊　、Ｓ　ｉ　０２等の
耐火物を主成分とするもので、使用に際しては金属アル
ミニウム、苛性アルカリ、水を混合する。ところが、こ
れらを混合した状態で長時間放置すると硬化を生じるた
め、使用直前にタイミングよく混合しなければならず、
また混合量の調節にも手間がかかる。更に金属アルミニ
ウムは人体に対して有害であるので混合時、塗布時に保
護具等の安全対策を必要とする。このようなことから、
この潤滑剤は取り扱い性が悪い。

その上、この潤滑剤は被圧延材に強固に付着するため、
穿孔圧延後も被圧延材の表面に局部的に残り、後工程の
例えば延伸圧延、成形圧延の工程で被圧延材の表面に押
え込まれて、いわゆる押え込み疵を発生させる。

本発明は斯かる状況に鑑みなされたもので、穿孔圧延前
の被圧延材表面に直接塗布してもガイド疵および押え込
み疵の発生がなく、更に取り扱い性もすこぶる良好な潤
滑剤およびその塗布方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の潤滑剤は、酸化鉄１００重量部に対し、Ａｌｘ
Ｏ３およびＭｇＯの１種または２種を２〜１００重量部
、５ｔＯｚを２〜１０重量部混合したもので、圧延温度
に加熱された状態で優れた潤滑性と被圧延材に対する密
着性を示す。

常温での密着性を確保するためには、潤滑剤の常温にお
ける粘度が８００００センチボイズ以下となるようバイ
ンダーを混合するのが良い。常温での密着性が確保され
れば、圧延に先だつ加熱の前に潤滑油塗布を行うことが
できる。

〔作　　用〕

以下、本発明を構成要件毎に詳述し、作用を明らかにす
る。

○　酸化鉄 Ｆｅ、＋０４、Ｆｅ２Ｏ３をいう。いずれも対焼付性に
優れる粉粒体で、潤滑剤としての基本成分である。Ｆｅ
、１０４、Ｆｅ２Ｏ，は１種、２種混合のいずれでもよ
い。２種混合の場合、混合比は問わない。これらの酸化
鉄は、そのまま潤滑剤構成成分粒子間に浸透する。他の
粒子間への浸透を容易ならしめるため、粒径が０．５μ
ｍ程度のものを用いるのがよい。

゛ところで、酸化鉄としてはＦｅｚｅｓ、ＦｅｚＯ３の
他にＦｅＯが存在する。Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３が常温
で存在するのに対し、ウスタイトと通称されるＦｅＯは
常温では存在しない。常温で存在する酸化鉄のうちＦｅ
２０１は５７０℃以上の加熱でＦｅＯと共存する。Ｆｅ
、０．も厳密にはＦｆ４２　ｏｌ　　・ＦｅＯであるの
で、やはり５７０°Ｃ以−にの加熱でＦｅ２Ｏ３とＦｅ
Ｏとが共存する。

つまり、Ｆｅ１０Ａ、Ｆｅ２Ｏ３のいずれも加熱により
Ｆｅ２Ｏ，、とＦｅＯとが共存するのである。

本発明の潤滑剤は酸化鉄として常温で存在するＦｅ、Ｏ
ａ　、、ｌ？ｅ２ｏ１を使用するが、作用」−はＦｅＯ
が深く関係するものとなっている。ごれについてはＳｉ
Ｏ□のところで詳述する。なお、Ｆｅ　３Ｑ４　、Ｆ　
ｅ　２０３の潤滑効果は加熱下でも不変である。

Ｆ　ｅｚ　Ｏａ　、Ｆ　ｅｚ０．を経済的に入手するに
は、鋼材加熱および圧延過程で生じるスケールを利用す
るのがよい。また、鋼材酸洗過程で生成するスラッジを
利用するのもよい。スケールを利用した場合、これらの
酸化鉄は粉粒体で得られ、スラッジを利用した場合、ス
ラリー状で得られる。

いずれも常温では被圧延材に対する密着性が悪いため、
常温で被圧延材に塗布するときはバインダーが必要にな
る。また、酸洗過程で生成するスラッジを利用した場合
、被酸洗鋼材からの遊離金属（Ｋ、Ｂ、Ｓ　ｉ、Ｍｎ、
Ｃｒ、Ｍｇ等）を含有するものであってもよい。

○　Ａ　（ｌｚ　Ｏｓ　、Ｍｇ　Ｏ 潤滑剤に耐熱性を付与するものであり、いずれか１種ま
たは２種混合で使用される。２種混合の場合、混合比は
問わない。これらは加熱されても他の成分とは反応せず
粒状のまま存在する。

混合量は酸化鉄１００重量部に対し２〜１００重量部と
する。２重量部未満のときは潤滑剤の耐熱性が不足し、
潤滑剤が熱により溶融して被圧延材表面から流失する。

逆に１００重量部を超えると潤滑剤がレンガ質となり、
穿孔圧延前に潤滑剤を塗布した場合は穿孔圧延に至るま
での被圧延材の搬送、転送中に衝撃で割れを生じて、被
圧延材表面から脱落する。また脱落しないものは穿孔圧
延後も被圧延材表面に残り、後工程で押え込まれて押え
込み疵を発生ずる。

なお、ＡＮｚＯｉとＭｇｏを比較した場合、八７！２０
．は耐熱性に優れるが高価であり、一方Ｍｇｏは若干耐
熱性に劣るが安価である。したがって経済性を考慮する
場合は両者を混合するかＭｇＯのみを使用するのがよい
。

○　５ｉＯｚ ＳｉＯｚは酸化鉄の加熱により生じるＦｅＯおよびＦ　
ｅ２０３と共存して１１５０℃付近でＦＡＹＡＬＩＴＥ
になる。安定な三元系化合物であるこのＦＡＹＡＬＩＴ
Ｅは、１１５０℃以上で溶融状態になり、潤滑剤の被圧
延材に対する密着性を高める。高温でのみ密着性を高め
るので、穿孔圧延後は潤滑剤の剥離を促進し、後工程で
押え込み疵が発生ずるのを防止する。

混合量は酸化鉄１００重量部に対し２〜１０重量部とす
る。２重量部未満では加熱されても被圧延材に対する密
着性が不足し、穿孔圧延までの材料搬送、転送中に潤滑
剤が剥離したり穿孔圧延中に被圧延材とガイドシューと
の摺動部で局部的に潤滑剤の存在しない箇所を生しる。

逆に１０重量部を超えると過剰のＦＡ　Ｙ　Ａ　Ｌ　ｌ
　′ｒＥが生成され、被圧延材表面に付着残存すること
から、押え込み疵の原因になる。

酸化鉄以外の粉粒体、すなわちＡｊ！２０＊、Ｍｇｏ、
ＳｉＯ□は混合作業を容易ならしめ、かつ粉粒体単体と
して被圧延材表面に残存した場合の押え込み疵の発生を
防止する意味から、粒径を１０μ程度以下とするのがよ
い。

○　バインダー 被圧延材とガイドシューの接触摺動部に直接潤滑剤を供
給する場合は、潤滑剤が粉粒体であってもまたスラリー
状であっても大きな問題は生じない。したがって、この
場合は、バインダーは使用しなくてもよい。バインダー
が重要になるのは加熱前の常温で被圧延材表面に潤滑剤
を付着させる場合である。本発明の潤滑剤はバインダー
なしでは常温で被圧延材に対する密着性をほとんど存し
ないが、バインダーを加えることにより必要な粘度に調
節できる。

バインダーとしては、硅酸ソーダ（Ｎａ２Ｓｉ０３）を
水で薄めたちのく通称水ガラス）が適ずバインダーの混
合量はバインダー自体の粘度にも影響されるが、基本的
には混合量が少ないとバインダーとしての機能が発揮さ
れず、逆に多いと潤滑効果を低下させる。したがって、
バインダーの粘度に応じ適宜その混合量が決定され、珪
酸ソーダを使用する場合は前記潤滑剤に対し重量比で２
０〜１３０％の混合とするのがよい。

ただし、潤滑剤の粘度が常温で８００００センチポイズ
（Ｃｐ）を超えると、潤滑剤が硬すぎ塗布が困難になる
ので、常温で８００００センチポイズ＜ｃ、ｐ＞以下に
なるよう粘度調節を行う必要があり、潤滑剤をハケ等で
被圧延材表面に塗布する場合は１００〜７００００セン
チポイズ（Ｃｐ）の液状またはペースト状とし、ノズル
等から滴下、噴射する場合は５０００センチボイス（Ｃ
ｐ）以下の液状とするのがよい。

○　塗布方法 本発明の潤滑剤は、穿孔圧延に先だつ加熱の前に被圧延
材表面に塗布してもよいし、加熱後穿孔圧延までの間に
塗布を行ってよい。また、穿孔圧延中に被圧延材表面ま
たはガイドシュー表面に適用してもよい。

しかし、ガイドシュー表面に適用するよりも被圧延材表
面に適用するほうが全表面均一潤滑の点で優れることは
前述のとおりであり、また被圧延材表面に塗布する場合
も、加熱後穿孔圧延までの間に塗布するよりも加熱前に
塗布するほうが作業能率の点で優れる。すなわち、加熱
後に被圧延材表面に潤滑剤を塗布しようとすると、この
間材料が停滞し、材料温度が低下する上、加熱材料に均
一塗布するのは作業上の困難を伴い作業時間を延長させ
、全体として作業能率が低下するのである。

以上の理由から、本発明の潤滑剤は穿孔圧延に先だつ加
熱の前に被圧延材表面に直接塗布するのがよい。本発明
の潤滑剤は常温では被圧延材に対する密着性を事実上有
しないので、加熱前の被圧延材に塗布を行う場合はバイ
ンダーによる粘着力の調整が必要となる。

○　潤滑作用 加熱前の被圧延材表面に塗布された潤滑剤は、その中の
酸化鉄が加熱中にＦｅＯを生じる。この状態で酸化鉄は
潤滑性を有する一方、ＦｅＯの一部がＦ　ｅｚ　Ｏ，１
％　Ｓ　１０２と反応し１１５０℃程度で溶融状態のＦ
ＡＹＡＬ　ＩＴＥとなって潤滑剤を被圧延材表面に密着
させる。またＡＩ！ｔＯ３、ＭｇＯは潤滑剤に耐熱性を
付与する。

以上のことから、圧延時には半溶融状態となった潤滑被
膜が被圧延材表面に形成される。潤滑被膜の最表層は穿
孔ロール、ガイドシューとの接触により冷却されて薄い
殻状となるが、内部は半溶融状態が維持される。そして
、殻状の最表層は穿孔圧延中に剥離するが、内部の半溶
融部は穿孔圧延に伴い引き延ばされ、引き延ばされた半
溶融部の最表層に新たな殻が形成され、これが繰り返さ
れて穿孔圧延を終了する。被圧延材の穿孔圧延における
加工度、加工時間、温度によっても異なるが、このよう
な作用を得るためには加熱前の被圧延材表面に０．２〜
１．５■１の厚さに潤滑剤を塗布するのが良い。

加熱後あるいは穿孔圧延中に潤滑剤を供給する場合は、
材料熱あるいはこれに加工熱が加わって潤滑剤が被圧延
材に対する密着性を保有するようになるので、バインダ
ーは特に必要としない。

〔実施例〕

次に実施例を説明する。

２２　Ｃｒ−５Ｎ　＋　−３Ｍ　ｏの二相ステンレス鋼
からなる外径２１３ｍｘ長さ２５００ｆｌのビレットに
、第１表に１ｌｈｌ〜２０で示す２０種類の潤滑剤を潤
滑剤１種類につきビレット１０本の割合で塗布した。

潤滑剤は酸化鉄、Ａｌ１０３　、Ｍｇ　Ｏ，Ｓ　ｉ　０
２の混合粉粒体にバインダーとして水ガラスを混合して
作成した。

潤滑剤中の酸化鉄は階１〜１８についてはＦｅ３Ｏ４の
み、隘１９についてはＦ　ｅ’ｇ　Ｏ３＋Ｆ　（＋３０
４　（重量比で１　：　１）　、隘２０についてはＦｅ
２Ｏ３のみとした。Ａｄｚ　０３　、ＭｇＣ）ｔ；！混
合で使用しく　　）内の数字はＡ７！２０３とＭｇＯの
重量比で示している。バインダーの混合量は粉粒体とＮ
ａ　２　Ｓ　ｉＯ３の重量比で示している。

塗布ははけ塗りとし、大気中で乾燥後更に重ね塗りし潤
滑剤層厚さを隔１０および崩１２は０．２１に、ＮＣＬ
ｌｌおよび１ｔ１３は１．５鰭に、他のものはＱ、３＋
ｎに調整した。

潤滑剤の塗布が終ると、ビレットを加熱炉で１２５０〜
１２８０℃に加熱しく在炉時間約４時間）、引き続きプ
レート型ガイドシューを備えたピアザーで穿孔した。穿
孔後更にマンドレルミル、レデューサ−にかけ、外径１
７７．８ｍｍｘ肉厚１１１×長さ１５３００ｍの管に仕
上げた。

ビレットに塗布した潤滑剤について塗布時の安定性、加
熱時の安定性、転送時の密着性を調査した結果と、仕上
げられた管に対してガイドシュー疵、押え込み疵を調査
した結果を第１表に併示する。調査結果は下記の判定基
準により示している。

塗布時安定性 ○は均一に塗布できたもの。

△は均一に塗布できたが流失し易いもの。

×は硬すぎて塗布困難なもの。

加熱時安定性 ○は全面に残存しているもの。

×は溶融流失したもの。

転送中密着性 ○は転送後も残存しているもの。

×は転送中剥離したもの。

ガイドシュー疵 ○は発生なし。

×は５０％以上発生。

押さえ込み疵 ○は目視にて発生なし。

×は目視にて発生認められたもの。

Ｎｏ、　１の潤滑剤は／ｌｚ　Ｏ，、ＭｇＯの混合量が
本発明範囲未満で、耐熱性が不足することから、加熱に
より溶融流失し、ガイドシュー疵を発生させた。

陽５の潤滑剤は逆にＡｌ２ｏｚが過剰であることから、
レンガ質を呈し、穿孔圧延後も材料表面に残存して押え
込み疵を発生させた。

陽６の潤滑剤はＳｉＯ２の混合量が本発明範囲未満であ
るから、加熱後もビレットに対する密着性が悪く、転送
中に剥離してガイドシュー疵を発生させた。

Ｍ９の潤滑剤は逆にＳｉＯ□が過剰であることから、穿
孔圧延後も材料表面に残り、押え込み疵を発生させた。

陽１４の潤滑剤はバインダーによる粘度調節が不備（硬
ずぎ）のため、塗布自体が困難となり、加熱、穿孔圧延
は中止した。

これらに対し、１１ｋ１２〜４．７．８．１０〜１３．
１５〜２０の潤滑剤は組成が本発明範囲内にあり、バイ
ンダーによる粘度調節も適性なため、塗布時に均一に塗
布できて流失せず、また、加熱時、転送時においても流
失、剥離せずに穿孔まで潤滑被膜が維持され、また穿孔
時におけるガイドシュー疵も発生せず、更に潤滑剤残存
による押え込み疵も発生していない。

〔発明の効果〕

本発明の潤滑剤は本来的に潤滑性が優れる上、加熱によ
り被圧延材に対して優れた密着性を示すようになり、加
熱によって潤滑性が阻害されることもない。したがって
バインダーにより常温で適度の密着性を付与しておけば
、穿孔圧延に先だつ加熱の前に塗布を行うことができ、
これにより加熱から穿孔圧延への移行が迅速に行え材料
温度の低下も回避される。被圧延材が加熱されて後は潤
滑剤が被圧延材表面に強固に付着し、加熱から穿孔圧延
に移行する過程で潤滑剤の工１１離がないごとは勿論、
穿孔圧延中も剥離がなく、被圧延材全面に予め潤滑剤を
塗布したこととあいまって、穿孔圧延中に被圧延材とガ
イドシューとの摺動面に優れた潤滑性を付与する。その
結果、ガイドシュー疵の発生を防ぎ、また穿孔圧延後に
被圧延材表面に不必要な潤滑剤が残ることもないので、
後工程で被圧延材表面に押え込み疵を発生させることも
ない。

以上のように、本発明の潤滑剤は穿孔圧延前の被圧延材
に対して全面塗布を可能にし、材料表面の全面均一潤滑
を可能にしてガイドシュー疵の発生を効果的に防く一方
、穿孔圧延後の残存がなく後工程での押え込み疵の発生
を防く。また取り扱い性についても有害成分を一切含ま
ず、バインダー混合による硬化の危険もないので、すこ
ぶる取り扱いやすく、経済性についても主成分に対して
スケールや残留スラッジといった廃材が利用できるので
極めて低コストである。

出　願　人　　住友金属工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化鉄１００重量部に対し、Ａｌ＿２Ｏ＿３および
   ＭｇＯの１種または２種を２〜１００重量部、ＳｉＯ＿
   ２を２〜１０重量部混合してなる熱間管圧延用潤滑剤。 ２、潤滑剤の常温における粘度が８００００センチポイ
   ズ以下となるようバインダーを混合してなる特許請求の
   範囲第１項記載の熱間管圧延用潤滑剤。 ３、特許請求の範囲２項に記載の潤滑剤を圧延に先だつ
   加熱の前に被圧延管表面に塗布する熱間管圧延用潤滑剤
   の塗布方法。