JPH02127499A

JPH02127499A - 熱間圧延油

Info

Publication number: JPH02127499A
Application number: JP27932388A
Authority: JP
Inventors: Takao Kurahashi; 隆郎倉橋; Takahiko Koga; 甲賀　孝彦; Keiichi Tanigawa; 谷川　啓一; Osamu Kato; 治加藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-11-07
Filing date: 1988-11-07
Publication date: 1990-05-16

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、鋼板などの熱間圧延油に関し、更に詳しくは
熱間圧延における鋼板の表面特性およびロールの耐摩耗
性に優れた熱間圧延油に関する。

〔従来の技術〕

従来、熱間圧延油として油脂系圧延油（牛脂、豚脂、パ
ーム油、ナタネ油など）、鉱油系圧延油（スピンドル油
、マシン油など）またはこれら油脂と鉱油とを混合した
圧延油が広く用いられている。また、近年の圧延の高速
化および高圧下率化に応えるものとして、合成エステル
油（例えば、脂肪酸エステル）を基油とする圧延油が開
発されている（例えば、特公昭５７−２７１５６号公報
、特公昭６０−５４３５５号公報、［潤滑ＶＯ１，２７
，ＮＯ，８Ｊ、「潤滑Ｖｏ１．３２．　Ｎｏ、２４参照
）。

［発明が解決しようとする課題〕従来の熱間圧延油は、その潤滑性を向上させるため、各
種添加剤（例えば、油性向上剤、極圧添加剤）を配合し
たり、ロール表面に二次的に生成する有機皮膜を形成さ
せたり、（例えば、高温で熱重合し易い不飽和結合を有
する物質を添加する）、焼付き性を抑制したりする（ロ
ールと被圧延材との金属接触を防止する）方法が主流で
あった。

しかし、本発明者らは、最近、鋼板の熱間圧延について
以下の様な知見を得た。即ち、ロールは圧延材と接触す
ることにより、ロールバイト内の温度が常温から約８０
０°Ｃ程度まで上昇する。しかし前述した従来の熱間圧
延油の多くは鉱油、油性剤および極圧添加剤の組み合わ
せで構成されており、この様な組み合わせでは第３図に
示した様にロールバイト内の温度領域全体をカバーでき
ず、従って、潤滑効果がロールバイト内全域にわたって
維持されない状態となるという問題があった。

熱間圧延に使用されるロールの直径は、鋼板の寸法精度
向上などのために従来ロールの直径を半分程度に小さく
することが行われ、これに従ってほぼ直径に反比例して
、ロールの摩耗が大きくなる。ところが、従来の潤滑油
を使用することによる耐摩耗性の向上効果は、最大でも
２０％程度であり、前記したロールの小径化を補うこと
はできない。一方、従来の潤滑油に黒鉛などの固体潤滑
剤を添加して用いる試みがされたこともあるが、基油の
選定、固体の粒径などに問題があり、また、潤滑油が液
体であるため、固体の浮上、沈降防止策が必要となり、
充分な効果を発揮し得なかった。

従って、本発明は、潤滑性および耐ロール摩耗性に優れ
た熱間圧延油を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の熱間圧延油は、合成エステルを基油とし、これ
に特定の固体潤滑剤を添加したものである。

熱間圧延油の基油として、鉱物油が用いられていること
は前述の通りであるが、鉱物油を主成分とした従来の熱
間圧延用の圧延油は、高い潤滑性および耐摩耗性や鋼板
表面状態を充分に満足しうるちのではなかった。これに
対し、本発明で用いる合成エステルは、熱間圧延用とし
て高い潤滑性および耐焼付性、耐摩耗性を備えたもので
ある。

このように、この合成エステルは、近年潤滑油の使用条
件が苛酷化される中ですぐれた潤滑特性を付与すべく分
子設計された合成潤滑油である。

本発明は３級窒素を有する下記に示した一般式のアミノ
ポリアルコールと脂肪酸、各種ロジンの混合酸とのエス
テル化生成物を配合してなる粘度が６００ｃｐｓ１５０
°Ｃ以上の高粘度の熱間圧延油である。

即ち、本発明に従えば、（Ａ）は一般式（Ｉ）および／または（ＩＩ）で表され
る少なくとも一種の含窒素アルコール（ＣＨｚＣＨＯ）
　ｎＨ（但し、Ｘ＝ＨまたはＣＨｒ　、ｎ＝１〜１０の整数、
Ｒ＝炭素数２〜６のアルキル基、フェニル基、シクロヘ
キシル基）であり、（Ｂ）は炭素数６以上の脂肪酸とロジン（不均斉化ロジ
ン、水素添加ロジンまたは重合ロジンを含む）とを重量
比９０　：　ｔｏ〜２５　：　７５の配合物であり、（
Ａ）と（Ｂ）とを反応させたエステル化生成物の少なく
とも１種を含有し、かつ固体潤滑剤を含有してなる熱間
圧延油が提供される。

前記一般式（Ｉ）のアミノポリアルコールとしては、例
えばトリス−（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレー
ト、トリス−（２−ヒドロキシプロピル）イソシアヌレ
ート等を使用出来る。

前記一般式（Ｉｆ）のアミノポリアルコールは、例えば
エチレンジアミン、ヘキシレンジアミン、フエニルジア
ミン、シクロへキシルジアミン等にエチレンオキサイド
またはプロピレンオキサイドを所定量付加反応させて得
られるポリエーテルポリオールであるが、特に一般式（
ＩＩ）においてＸ＝Ｃ１，、ｎ　＝　１　、　Ｒ＝Ｃ，
ＨａのＮ、Ｎ、Ｎ’　、Ｎ’−テトラキス（２−ヒドロ
キシプロピル）エチレンジアミンは工業的に入手しやす
く、かつ安価であるため、その使用が有利である。

前記一般式（Ｉ）および（ｎ）の含窒素ポリオールにお
いてｎは１〜１０の範囲がよく、ｎが１１以上になると
分子量が大きくなり、かつエーテル結合の増加と共に潤
滑性が減少する。但し、ここで示すｎ数は平均のモル数
を意味し、例えば、平均１０モルの場合には、エチレン
オキサイドまたはプロピレンオキサイドの付加モル数に
分布が生じ、ｎが１１以上のものも含まれてくる場合も
ある。つまり前記一般式におけるｎはあくまでも平均の
数であり、その平均モル数が１０以下であることを意味
する。

本発明において使用する脂肪酸としては、例えばヘキサ
ン酸、オクタン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン
酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘニ
ン酸、モンタン酸、パルミトオレイン酸、オレイン酸、
エルカ酸、リシノール酸、ヒドロキシステアリン酸、リ
ノール酸、リルン酸、イソオクチル酸、イソデカン酸、
イソラウリン酸、イソミリスチン酸、イソパルミチン酸
、イソステアリン酸、イソアラキン酸等の炭素数６以上
の脂肪酸である。またラノリン脂肪酸、魚油脂肪酸、大
豆油脂肪酸、ヤシ油脂肪酸、牛脂脂肪酸、トール油脂肪
酸、ダイマー酸等およびそれらを水素添加した脂肪酸等
の天然脂肪酸を使用することもできる。なお、炭素数５
以下の脂肪酸を用いた場合には得られる油の潤滑性が劣
る。一方、脂肪酸の炭素数の上限は規制しないが、一般
に工業的に安価に人手可能な範囲としては炭素数３０以
下の脂肪酸を使用するのが好ましい。

また、本発明で用いるロジンとは一般に知られている各
種ロジンを意味し、例えばトールロジン、ガムロジン、
ウッドロジン等がある。これらのロジンに水素添加を行
ったものが水素添加ロジンである。また、不均斉化ロジ
ンの不均斉化とは、同一化合物のある分子は還元を他の
分子は酸化をうける反応を不均斉化と言うが、本発明の
不均斉化ロジンは水素添加ロジンと同じよう番ごアビエ
チン酸やピマール酸分子等の構成分子が還元されたもの
である。また重合ロジンはロジン（単量体）が２個以上
化学的に結合して分子量が大きいロジン化合物（重合体
）である。

脂肪酸と各種ロジンとの配合比率は潤滑性の面から９０
　：　１０〜２５　：　７５、好ましくは８５　：　１
５〜３５　：　６５の重量比が良い。

エステル化反応は、例えば無触媒または触媒存在下に通
常の方法で行い、本発明のエステル化生成物を合成する
ことが出来るが、その合成法には特に限定はない。

ここで言う合成エステル油剤とは切削・研削油、プレス
加工油、圧延油等の金属塑性加工油や機械潤滑油算法（
各種用途に利用できるものである。

得られた合成エステルの性状などはその例を第１〜２表
に示した。

本発明に従って、前記合成エステルよりなる基油に添加
する固体潤滑剤としては、雲母、グラファイト、チタン
酸カリウム（Ｋ２Ｏ・ｎＴｉ０□−Ｘ、Ｘ：水和物・・
・例えばに、０・６ＴｉＯ，ティスモーＤ　、　Ｋ、Ｏ
・６ＴｉＯ１・１／２ｔｔｚｏテイスモ−し、大塚化学
■製の商品名）、リン酸カリウム（Ｋ３ＰＯ４、ＫＰ（
ｈ）等の無機化合物やＭＣＡ　（メラミンシアヌレート
：三菱油化■製の商品名）、Ｎε−ラウロイルリシン（
味の素■製：商品名アミホープＬＬ）等の有機化合物の
超微粉体（例えば０．１〜５０−）を用いる。

これらの固体潤滑剤は複数種を混合して添加してもよい
。

これら固体潤滑剤の添加量は０．１〜３０重量％、好ま
しくは２〜１５重量％である。この添加量が０、１重量
％未満であると潤滑性の向上があまり期待できず、また
３０重量％を超えると潤滑性の向上が飽和し、固体潤滑
剤がむだとなる。

前記固体潤滑剤の一部として使用される、オルトリン酸
カリウム（Ｋ３ＰＯ４）またはメタリン酸カリウム（Ｋ
ＰＯ３）の添加の役割は潤滑効果と同時に溶解による圧
延ロールに対する断熱効果の役割を目的としたもので、
これらリン酸カリウムが０．１重量％未満であると断熱
効果があまり期待できず、また１０重量％を超えると断
熱効果の向上が飽和し、さらに２０重量％を超えると潤
滑性が低下する。

本発明において使用される合成エステルの粘度を６００
ｃｐｓ　／　５０　’Ｃ以上と規定した理由は、上述の
様な固体潤滑剤を摩擦面間に導入して、有効に作用させ
るためである。

即ち、ロール表面への油の付着効率を上げ、油膜厚を大
きくすることにより、０．１〜５０−１望ましくは、０
．１〜１０−の微粉が油とともに、摩擦面間に導入され
る。粘度は、供給上の問題がなければ高い方がより好ま
しいが、６００ｃｐｓ１５０°Ｃより低いと効果が少な
い。

本発明の熱間圧延油は、前記合成エステルを基油として
用い、これに固体潤滑剤を配合して使用するが、またこ
の他にこれらを鉱物油や動・植物油脂と混合して使用す
ることもできる。また乳化剤を加えてエマルジョン液と
して用いることもできる。

更に、本発明の熱間圧延油には、実用圧延油に添加剤と
して常用されている脂肪酸、酸化防止剤等と組み合わせ
て使用することもできる。

本発明の合成エステルを他の油剤等と混合して用いる場
合には１０重量％以上の含有量とすることが望ましい。

また固体潤滑剤の添加量は０．１〜３０重量％である。

リン酸カリウム０ｈＰＯａ　、　ＫＰＯｉ）の場合には
０．１〜２０重量％の範囲が好ましい。

以下本発明のエステルの合成法の一例を示す。

金衣医撹拌機、温度計、窒素ガス吹込管、水分離器を備えた４
ツロフラスコにトリス−（２−ヒドロキシエチル）イソ
シアヌレート２６１ｇ、イソステアリン酸＃８７Ｈエメ
リ社製）４５０ｇ、不均斉化ロジン、パンディスＧ１０
０　（播磨化成工業製）３５０　ｇを仕込み触媒として
リン酸２．２ｇ添加し、キシレンを還流溶剤として仕込
量の３％を添加し、よく撹拌し混合物を２００〜２６０
°Ｃにて計算量の水が留出するまで反応を行った。その
必要時間は１２時間であった。

反応終了後、減圧にてキシレンを留去後、濾過して褐色
粘稠液体を得た。収量９８５ｇ；酸価７，５であった。

（試料１以下同様の方法で合成エステルを製造した。

〔作　用〕

前記（Ａ）の一般式（ｆ）および／または（ＩＩ）の含
窒素アルコールと（Ｂ）が炭素数６以上の脂肪酸とロジ
ン（ロジンには不均斉化ロジン、水素添加ロジンあるい
は重合ロジンを含む）の配合物であり、（Ａ）と（Ｂ）
とを反応させた高粘度エステルに固体潤滑剤を添加させ
たものと、従来の潤滑油とについて耐焼付性を比較した
バウデン試験結果および熱延ロールシミュレーターによ
る高温摩耗試験結果を第３表に示している。

９、下余白第表ネ：（Ａ）ＫＰ（ｈ　　　（Ｂ）Ｋ３ＰＯ。

傘會：合成エステルの記号は第１〜２表の記号と同一１
）試験片は５ＰＣＣブライト板、塗油量はＩｇ／ボ荷重
は３ｋｇである。

２）試験片（ａ）ロール試験材：高クロム鋳鉄（ｂ）圧
延試片　　：　５４５Ｇ試験条件　上記（ａ）の温度Ｔ＋　＝　９００°Ｃ（ｂ
）の温度Ｔｔ　＝”　５００°Ｃ試験ロール回転数　ｙ、　＝　５００　（ｒｐｍ）スベ
リ率　ε＝　（Ｖ、−Ｖ、）／Ｖ２＝０．１０接触応力
　Ｐ　＝　２５０　（ＭＰａ）摩擦回数　Ｎ＝５０００
（回）給油量：ポンプにより単位面積当り約４ｇ／イ上記第１
〜２表に示した合成エステルよりなる基油に添加する固
体潤滑剤は、圧延性を向上させる。固体潤滑剤を含む本
発明の圧延油と従来の圧延潤滑油について、圧延性を比
較した試験結果を第１図に示している。図において、Ｐ
は圧延荷重、Δｈは圧下量を表している。試験材は５Ｐ
ＨＣ材（０，８ｔ　ｘ２０ｗ　Ｘ３００ｊ！鵬）、ロー
ル径は１５０胴、圧下率は３０％である。

固体潤滑剤のうち上記リン酸カリウムは、圧延性を向上
させるとともに断熱効果がある。第２図はに３ＰＯ，を
添加した場合のロール表面温度の低下を示している。断
熱効果は、圧延中にワークロールに発生する異常なサー
マルクラウンを防止する。

〔実施例〕

この発明の圧延潤滑油と従来の圧延潤滑油について次の
圧延条件で比較試験を行った。

圧延機：４Ｈｉ圧延機で連続熱延５号スタンド上ロール圧延材料：普通炭素鋼　板厚２．０〜４．０　ｍｍ使用
した本発明油：第３表Ｃと同じロール材質：高合金グレン鋳鉄ロール径：５９０〜６１０胴φ この発明で得られた圧延油（第３表のＣと同じ）を連続
熱延工場で使用した結果を、従来の圧延油（鉱油系）と
比較して第１図に示す。なお、油の供給方法は、従来油
はスチームアトマイズ方式、本発明油はエアーアトマイ
ズ方式とした。第４図に示すようにロールの摩耗量は本
発明油を使用すると従来の約１／３に低下し、圧延作業
上の問題および製品品質への悪影響は全く認められなか
った。また油の供給量も約０．４ｇ／ｆｆｌとごくわず
かで十分であった。

〔発明の効果］本発明で得られる熱間圧延油は、従来油より格段に耐摩
耗性が向上し、かつ作業上の問題も全くない。さらにこ
の油は熱間圧延のみでなく、熱間鍛造、引抜きなどにも
適用できる。

基油が合成エステルであるので、固体潤滑剤の混合が容
易であり、かつ潤滑剤の連続給油性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は固体潤滑剤を含む、本発明の熱間圧延油と従来
の圧延潤滑油について圧延性を比較した試験結果を示す
グラフ図である。第２図は本発明の基油に１ｈＰ０４を添加した場合のロ
ール表面温度の低下を示すグラフ図である。第３図は、ロールバイト内における各潤滑剤の有効温度
領域のグラフ図である。第４図は本発明の熱間圧延油の効果を説明するグラフ図
である。

Claims

【特許請求の範囲】１、（Ａ）は一般式（ I ）および／または（II）で表
される少なくとも一種の含窒素アルコール▲数式、化学
式、表等があります▼…（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼…（II）（但し、Ｘ＝ＨまたはＣＨ＿３、ｎ＝１〜１０の整数、
Ｒ＝炭素数２〜６のアルキル基、フェニル基またはシク
ロヘキシル基）であり、（Ｂ）は炭素数６以上の脂肪酸とロジン（不均斉化ロジ
ン、水素添加ロジンまたは重合ロジンを含む）との重量
比９０：１０〜２５：７５の配合物であり、（Ａ）と（
Ｂ）とを反応させた粘度６００ｃｐｓ／５０℃以上の高
粘度エステル化生成物の少なくとも１種を含有し、かつ
固体潤滑剤を含有して成ることを特徴とする熱間圧延油
。２、前記熱間圧延油が、無機系の天然雲母、合成雲母、
グラファイトおよびチタン酸カリウム並びに有機系のメ
ラミンシアヌレートおよびＮ＾ε−ラウロイルリシンか
ら選ばれた融点または分解点を有する固体潤滑剤を０．
１〜３０重量％含有することを特徴とする請求項１記載
の熱間圧延油。３、前記熱間圧延油が固体潤滑剤としてオルトリン酸カ
リウム（Ｋ＿３ＰＯ＿４）、メタリン酸カリウム（ＫＰ
Ｏ＿３）またはその混合物を０．１〜２０重量％含有す
ることを特徴とする請求項１記載の熱間圧延油。