JPH02300294A - 鋼板用冷間圧延油及びそれを用いた圧延方法 - 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） 本発明は鋼板用冷間圧延油及亡〆イれを用いた圧延方法
に関する。

（従来の技術） 一般に、鋼板の冷間圧延時に用いる圧延油は、圧延ロー
ルと鋼板との間に介在して両者が直接接触することによ
る焼付き疵の発生を防止し、且つ両者の摩擦を減少させ
て圧延荷重や圧延動力を減少させる性能が要求される。

従来の圧延においては、鉱油、合成エステル、天然油脂
等を主成分とした圧延油が用いられてきた。しかし、圧
延ロールの直径は４５０〜６００Ｉ１１ｍｌと大きく、
ｌパス当たりの圧下率はせいぜい３５％程度であり、そ
れ以上では焼付きが発生して生産性向上、品質向上を阻
害する。

そこで、特開昭５７−＋１２９０５号に示されるような
鋼板に化成処理皮膜を形成させる方法や、特開昭６２−
１５８５０４号に示されるような圧延油の導入量を増や
す方法が考えられ実施されている。しかし、これらは、
圧延前に鋼板を前処理する必要があり、生産性の向上の
程度は低い。

一方、圧延ロール径が２００−３＋１１）ａＩＩｍと小
さいロールを使用すれば従来の圧延に比べて小さい圧延
荷重で１バス当たりの圧下率を大きくできることが知ら
れて来た。小径ロールによる圧延は高圧下率であること
及びロール径が小さいことから、従来の圧延に比ベロー
ルと被圧延鋼板との間で形成されるかみ込み角が大きく
なる。このため、従来の圧延油を用いた場合、次式の関
係からロールと被圧延鋼板との間に導入される圧延油量
が少なくなる。

導入油膜厚さ：　ｔ　ｄ　＝　７７（Ｕ＋Ｖ）／　ａ　
ＰＶ：圧延油粘度、　Ｕコロール周速 ■＝被圧延鋼板の速度、 Ｐ：被圧延鋼板の降伏応力、 ａ：被圧延鋼板とロールのかみ込み角 特に鋼板コイルを圧延する場合、コイルの先端及び後端
は圧延速度が小さいので、導入される圧延油量は著しく
少なくなり、潤滑不足気味になる。

このような場合に用いる圧延油としては、導入量が減少
しない特性、若しくは油膜切れを発生させない特性が要
求される。

特開昭６２−８４１９２号には、鋼管の引抜き加工にお
いてポリブテンを増粘剤として１０〜３０ｗ　ｔ％添加
した潤滑油が示されている。引抜き加工はスリップ状態
で加工する方法であり、粘度を高くして油膜を厚くし、
摩擦係数を下げることは潤滑に極めて有効である。しか
し、多重式の圧延機による圧延においては、油膜が厚く
なり過ぎると補強ロールと圧延ロールとの間若しくは圧
延ロールと鋼板との間でスリップが発生して圧延不可能
となる。

このことは、引抜きの潤滑技術と圧延の潤滑技術とが根
本的に異なることを示している。従って、特開昭Ｈ−４
４１０号に示される潤滑剤は圧延に使用できないし、ま
た、圧延用の適当な潤滑剤（圧延油）もなかった。

（発明が解決しようとする課題） 鋼板の冷間圧延油は、スリップの発生を抑止しなければ
ならないので、あまり高粘度にすることができない。

また、合成エステル、天然油脂等を主成分とした従来の
圧延油は低粘度であり、小径ロール圧延に使用した場合
、十分な導入量が得られない。そして、圧延ロールと鋼
板とが直接接触することにより焼付き疵が発生し、また
、圧延荷重が著しく高くなって設定した板厚に圧延する
ことができず、板厚不良となる等鋼板製品の品質上の問
題が生じている。

更に、圧延速度の変化によって導入量が大きく変化し、
特に加減速部において圧延荷重の変動が大きくなる。そ
の結果、圧延が不安定となり、定常圧延（高速圧延）に
達するまでに時間がかかり、結果的に生産効率が低下す
る。

また、定常圧延部を高速にすると、摩擦熱の発生が大き
くなり、圧延油の粘度低下による導入量の低下、油膜の
耐熱性及び強度の低下が起こり、焼付きが発生する。従
って、定常圧延部の圧延速度を十分に高めることもでき
ず生産効率は更に低下する。

本発明は、かかる従来の問題点を解決すべくなされたも
のであり、圧延パスの圧下率が大きく且つ少ないバス回
数で鋼板の冷間圧延を行うに際し、低速での圧延荷重の
増加が少なく且つ焼付き疵の発生しない優れた潤滑状態
を得ることができる圧延油及び圧延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） 上記課題を解決するために、本発明においては、イソブ
チレンとノルマルブチレンとの共重合物であり且つ平均
分子量が１０００〜２５００のポリブテンを１０〜２５
ｗ　ｔ％だけ添加して鋼板用冷間圧延油を構成している
。更に、上記冷間圧延油に油脂及び／又は合成エステル
を４Ｓｗ　ｔ％以上添加し且つ脂肪機及び／又はリン酸
エステルを１〜５ｗｔ％添加して冷間圧延油を構成する
。

また、本発明の圧延方法においては、圧延ロールの直径
が１５０〜４００ｍｍの多重式圧延機を用い、上記圧延
油を供給して強圧下圧延を行う。

（作用） 本発明者は、次に示す考え方に基づいて種々検討した結
果本発明を完成するに至った。

（１）　　低速圧延時の圧延油導入量を増やすために圧
延油の粘度を高める。このための方法とじて次の２つの
方法を検討した。

■　常圧粘度を高め、ロールや被圧延鋼板への付着量を
増す。

■　高圧粘度の高いポリマーを添加することによって圧
延油の高圧粘度を高め、ロールと鋼板とかみ込み部への
引き込み量を増す。

（２）焼付き疵を防止する方法として次の２つの方法を
検討した。

■　油膜を厚くし、摩擦面への天然油脂や合成エステル
の供給量を増す。

■　脂肪酸、リン酸エステルなどの油膜強度の高い添加
剤を使用する。

第１の発明である圧延油は、ポリブテンを添加した圧延
油である。ポリブテンとは、イソブチレンとノルマルブ
チレンとのランダム共重合物であり、次の一般式で示さ
れる。

種々のポリマーの中で、ポリブテンは高圧粘度が高く油
膜を厚くする性能に優れている。特に、分子量が１００
０以上のポリブテンは粘度増加効果が高い。

しかし、分子量が２５００を越えると膜厚が厚くなりす
ぎ、ロール間あるいはロールと鋼板との間でスリップが
発生するので好ましくない。圧延油へのポリブテンの添
加量は、ＩＯｗ”ｔ％未満では圧延油の高圧粘度の上昇
が十分でなく好ましくない。

また、２５ｗ　ｔ％を越えると膜厚が厚くなり過ぎて同
様のスリップが発生するので好ましくない。圧延油の粘
度も同様の理由から上限と下限が決まる。

更に、圧延油の潤滑性は、油膜厚さだけでなく油膜強度
が高いことが焼付きの発生防止や摩擦係数の低減のため
に必要である。ポリブテン自身は高粘度が高く厚い油膜
を形成するが、吸着基をその分子中に持っていないため
、油膜強度が十分でない。従って、吸着基を有し且つ油
膜強度の高い油脂及び合成エステル、脂肪酸、リン酸エ
ステル等を併用することによってポリブテンによる膜厚
増加作用に加えて油膜強度が高くなり、更に優れた潤滑
作用が発揮される。そのためには、油脂及び／又は合成
エステルは４５ｗ　ｔ％以上必要であり、脂肪酸及び／
又はリン酸エステルはｌ　ｗ　ｔ％以上必要である。こ
れ未満では十分な焼付き防止や摩擦係数の低減が得られ
ない。また、油脂及び／又は合成エステルの配合量の上
限は、ポリブテン、脂肪酸、リン酸エステル等の添加量
や冷間圧延油を考慮すると、おのずからＨｗ　ｔ％径程
度なる。

また、脂肪酸及び／又はリン酸エステルの添加量は、５
ｗｔ％を越えるとその効果が飽和するので上限を５ｗｔ
％とした。

本発明に用いる油脂としては、牛脂、豚脂、鯨油、魚、
油などの動物油脂およびパーム油、やし油、なたね油、
ひまし油等の植物油脂がある。

また、合成エステルとしては、炭素数が１２〜２０の油
脂脂肪酸又は合成脂肪酸と炭素数が１〜１８の一価アル
コールとのモノエステル類、炭素数が３６ノタイマー酸
と炭素数が８〜Ｉ８の一価アルコールとのジエステル類
、ジプロビレ〉′グリコール、トリメチロールプロペン
、ペンタエリスリトールなどの多価アルコールと炭素数
が８〜２０の油脂脂肪酸又は合成脂肪酸とのジエステル
類、！・ジエステル類、テトラエステル類などがある。

好ましいモノエステル類としては、ステアリン酸オクチ
ルエステル、パルミチン酸オクチルエステル、ステアリ
ン酸オレイルエステル ウリン酸オレイルエステルなどがある。また、好ましい
ジエステル、トリエステル、テトラエステル類としては
、ダイマー酸ジステアリル、ダイマー酸ジラウリル、ジ
プロピレングリコールジオレイル、ジグロピレングリコ
ール牛脂脂肪酸エステル、トリメチロールプロパンジオ
レイルエステル、トリメチロールプロパントリオレイル
エステル、トリメチロールプロパントリラウリルエステ
ル、トリメチロールプロパンやし油脂肪酸エステル、ペ
ンタエリスリトールテトラオクチルエステル、ペンタエ
リスリトールジラウリルエステル、ペンタエリスリトー
ルテトラオレイルエステル、ペンタエリスリトール牛脂
脂肪酸トリエステルなどがある。

また、本発明に用いる脂肪酸は、炭素数が１２〜３６の
油脂脂肪酸又は合成脂肪酸であり、オレイン酸、ステア
リン酸、牛脂脂肪酸およびオレイン酸やリルイン酸の重
合酸（ダイマー酸）などである。

本発明に用いるリン酸エステルは、正リン酸や亜リン酸
と炭素数６〜１３のアルコールとのジエステルやトリエ
ステルであり、トリクレジルホスフェート、トリラウリ
ルホスフェート、トリラウリルトリチオホスファイト、
ジラウリルハイドロゲンホスファイト、トリデシルホス
ファイト等が好ましい。

第２の発明は、第１の発明の圧延油の性能を効果的に発
揮させるための圧延方法に関するものである。

圧延ロールの直径が４０ｈａを越える大径ロールでは、
かみ込み角ａ（式（２）で表される）が小さく、また式
（１）で示す導入膜厚が大きいので、本発明の圧延油の
性能が十分に発揮されない。また、潤滑過多となり、本
発明の圧延油を用いてもスリップが発生し好ましくない
。

α−１Ｆ丁西フ１　・・・・（２） ｒ：圧下率、ｈｏ：被圧延鋼板の板厚、Ｒ：圧延ロール
半径 また、圧延ロールの直径が１５０ｍｍ未満の小径ロール
では、低い圧延荷重で圧延が可能になり、加減速時の圧
延荷重の変動などの問題が発生しないため、本発明の圧
延油の性能が十分に発揮されない。圧下率についても、
上記式（２）で示すように、圧下率が小さい場合には、
ａが小さ〈従来の圧延油を用いても十分な圧延油の導入
膜厚が得られるので本発明の圧延油の性能が十分に発揮
されない。

また、圧下率が小さいと、圧延パス数が増え、目的とし
ている高効率圧延ができない。

また、本発明の圧延方法において、圧延機を補助ロール
を用いる多重式圧延機に限定したのは、本発明の圧延油
のスリップを防止する性能が補助ロールと圧延ロールと
の間で発生するスリップに対して特に優れた性能を発揮
するためである。

（実施例） 本発明による種々の圧延油を作成し、これらと従来の圧
延油及び本発明に含まれない比較例とを比較実験するこ
とにより本発明の評価を行った。

従来の圧延油 鉱油を基油とし、これに牛脂を８ｗｔ％、ステアリン酸
オクチルエステルを＋５ｗ　ｔ％、オレイン酸を２ｗｔ
％、乳化剤、酸化防止剤、防錆剤を合計で５ｗｔ％添加
した圧延油を作成した。この圧延油の粘度は、５０℃で
３０ｃ　Ｓ　ｔである。

実施例１〜４ 上記従来の圧延油に、分子量ＨＯＧのポリブテンをＩＯ
ｗ　ｔ％、分子量１０００のポリブテンを１５ｗ　ｔ％
、分子量２００Ｇのボブテンを１５ｗ　ｔ％、分子量Ｕ
ＯＯのポリブテンを２Ｓｗ　ｔ％だけ各々添加して実施
例１〜４の圧延油を作成した。

比較例１〜５ 上記従来の圧延油に、分子量３００００のポリメタアク
リレートを＋５ｗ　ｔ％、分子量２０００のポリビニル
エステルを＋５ｗ　ｔ％、分子量２４００のポリブテン
を５ｗｔ％、分子量９００のボブテンをＩＳｗ　ｔ％、
分子量１００ＧのポリブテンをＩＯｗ　ｔ％だけ各々添
加して比較例１〜４の圧延油を作成した。

これらの圧延油の粘度を第１表に示す。

第　　　１　　　表 更に、下記の実施例及び比較例を作成した。

実施例５ トリメチロールプロパントリオレイルエステルを基油と
しく４ＳｖＬ％）、これに平均分子量２Ｈ１）のポリブ
テンを＋５ｗ　ｔ％、すレイン酸を３　ｗ　ｔ％、トリ
ラウリルチオホスファイトを１　ｗ　ｔ％、鉱油を３１
ｗ　ｔ％添加して圧延油を作成した。この圧延油の粘度
は、５０℃で７５ｃＳｔであった。

実施例６ パーム油と牛脂の１：ｌ混合物を基油としく６７ｗｔ％
）、これに平均分子量２０００のポリブテンを２０ｖＬ
％、ダイマー酸を３ｗｔ％、鉱油をｌｏｗ　ｔ％添加し
て圧延油を作成した。この圧延油の粘度は、ｓｏ’ｃで
７５ｃＳｔであった。

実施例７ パーム油と牛脂のｌ：１混合物を基油としく６０マｔ％
）、これに平均分子量２０００のポリブテンを２０ｗｔ
％、ダイマー酸を３ｗｔ％、トリラウリルホスファイト
を１ｗｔ％、トリメチロールプロ／（ントリオレイルエ
ステルを目ｗｔ％添加して圧延油を作成した。この圧延
油の粘度は、５０℃で１０５Ｃ５ｔであった。

実施例８ 肝脂を基油としＱ４ｖＬ％）、これに平均分子量２４０
０のポリブテンをＩＯｗ　ｔ％、ステアリン酸を１ｗｔ
％添加して圧延油を作成した。この圧延油の粘度は、５
Ｇ’Ｃ！で７０ｃＳｔであった。

実施例９ ペンタエリスリトールテトラオレイルエステルを基油と
しく７１ｖｔ％）、これに平均分子量２４０Ｇのポリブ
テンを２０ｗ　ｔ％、牛脂脂肪酸を３ｗｔ％、トリラウ
リルホスフェートを１ｗｔ％添加して圧延油を作成した
。この圧延油の粘度は、ｓｏ’ｃで＋４５Ｃ５ｔであっ
た。

実施例１０ ダイマー酸ジスチリルを基油としく５Ｏｖｔ％）、これ
に平均分子量１５００のポリブテンを２１１ｗ　ｔ％、
オレイン酸を３ｗｔ％、パルミチン酸オクチルエステル
を１５ｗ　ｔ％、ジラウリルハイドロゲンホスファイト
を１ｗｔ％、鉱油を６ｗｔ％添加して圧延油を作成した
。この圧延油の粘度は、５０℃で１２０Ｃ５ｔであった
。

比較例６ 肝脂を基油とし１ｊ９ｖｔ％）、これに平均分子量２０
０・のポリブテンを３ｗｔ％、トリラウリルホスフェー
トを１ｗｔ％、オレイン酸を２ｗｔ％添加して圧延油を
作成した。この圧延油の粘度は、５０℃で３５ｃ　Ｓ　
ｔであった・ 比較例７ ペンタエリスリトールテトラオレイルエステルを基油と
しく６７ｖＬ％）、これに平均分子量２４００のポリブ
テンをＨｗ　ｔ％、牛脂脂肪酸を３ｗｔ％、トリラウリ
ルホスフェートを１ｗｔ％添加して圧延油を作成した。

この圧延油の粘度は、５０℃で１６０Ｃ５ｔであった。

比較例８ パーム油と牛脂の１＝１混合物を基油としく６７ｗｔ％
）、これに平均分子量３００００のポリメタアクリレー
ト（三洋化成アクループ７２７）を１５ｗ　ｔ％、ダイ
マー酸を３ｗｔ％、鉱油をｌＯｗ　ｔ％添加して圧延油
を作成した。この圧延油の粘度は、５０℃で１００Ｃ３
ｔであった。

実験■ 本発明の圧延油を用いた場合の摩擦面の焼付き発生状況
および摩擦係数を従来の圧延油及び比較例と比較するた
めに、二円筒転がり滑り試験機を用いて摩擦試験を実施
した。

試論条件 試験条件は下記の通りであり、上ロールに働く回転トル
クから摩擦係数を計算により求め、回転速度による変化
を測定した。また、回転速度２０ｒｐｍ時において試験
温度を５０℃から２００℃に高めて試験し、焼付きの発
生状況を観察した。

上ロール　　形状：１２５ΦＸ　１Ｇ’材質：低炭素鋼 表面あらさ：　Ｒａ　０．２Ｊｉｍ 下ロール　　形状：　１００φＸ　３１１’材質：工具
鋼 （Ｓ　Ｋ　Ｄ　１１．焼入・焼戻材） 表面あらさ：　Ｒｓ　Ｏ，ｌＪＩｍ 回転速度　：　　２０〜８（１０ｒｐｍ（上・下ロール
は同一回転） 押付荷重　７　２００口ｆ 試験温度　：　　５０．ｔｏｏ、ｒ５Ｇ、２００℃の各
温度圧延油供給量：原液を上・下ロールに １０　ｍｌ／ｗｉｎ給油 試験結果を第２表に示す。

第２表から明らかなように、本発明の圧延油は、低速す
べり状態での摩擦係数が低く且つ高温まで焼付きの発生
がなく、速度による摩擦係数の変化が小さい。尚、比較
例７では摩擦係数が低すぎるため好ましいとはいえない
。

実験■ 実験Ｉで用いた従来の圧延油、比較例３の圧延油、実施
例３の圧延油、比較例６の圧延油、比較例７の圧延油、
実施例６の圧延油について下記の圧延条件で圧延実験を
行い、圧延時のスリップ発生状況および圧延荷重の変動
、鋼板表面の焼付き疵の有無、板厚の変動を観察、測定
し、耐スリップ性、耐焼付き性、荷重変動性を評価した
。また、実験工の実施例６の圧延油については、圧延ロ
ールの直径を変えた圧延実験を行い同様の評価を実施し
た。

圧延試験条件 圧延機＝６重式（６ｆｆｉ）可逆圧延機圧延ロール直径
：■１００　ｍ履φ ■ｌ５ＯＩＩＩＩＩ・ ■　４００　ａｍΦ ■　５００　　ｔａ鳳φ （この場合は４重式） 圧延ロール表面あらさ：　　Ｒｓ　Ｏ，４μｍ中間ロー
ル直径：　　５０Ｇｍｍｌ バックアップロール直径：　　ＨＯＯｍｍｌ圧延材：低
炭素鋼・熱延・酸洗材 （厚さ２．コｆｆ１ｆｆｉＸ巾１２００ｔｎａｘ　、を
量１５７ＯＮ）圧下率：各バス４０％の圧下率で３パス
圧延板厚：　２．３ａｍ→ｌｌｆｍ→０１３ｍｍ　−＋
　０．５０１１ｍ圧下率　　　４０％　　　４０％　　
　４０％圧延速度：定常状態の圧延速度１０（１１１ｒ
ａ／ｒａｉｒｒ圧延油供給：３％エマルジョンとしてロ
ールおよび入側から鋼板上に供給 実験結果を第３表に示す。

Ｎｏ、２４．２６はロール径が本発明の範囲内の組合わ
せによるものがあり、いずれもスリップや焼付きの発生
はなく且つ荷重変動が少なく、仕上がり板厚の変動も小
さく優れている。

一方、Ｎｏ、２５．２’ｌはロール径が本発明の範囲を
外れる組合わせによるものであり、耐スリップ性、耐焼
付き性のいずれかがかなり劣る。また、Ｎｏ。

２０〜２３は圧延油が本発明の範囲を外れた組合わせに
よるものであり、スリップの発生、焼付きの発生、板厚
変動のいずれかが劣る。

以上の実験より、本発明の圧延油は耐スリップ性、耐焼
付き性に優れ、良好な潤滑性を示すことが判る。また、
この圧延油を用いて圧延ロール径が１５０〜４００ａｍ
の圧延機で圧延すれば、スリップや焼付きの発生を起こ
すことなく優れた板厚精度の圧延ができることが判る。

（発明の効果） 本発明の圧延油および圧延方法を用いることにより、ス
リップの発生を防ぎ且つ低速における圧延荷重の増加が
少なく、優れた板厚精度が得られ、焼付き疵の発生もな
く表面品質の良い鋼板を高能率で圧延できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イソブチレンとノルマルブチレンとの共重合物であ
   り且つ平均分子量が１０００〜２５００のポリブテンを
   １０〜２５ｗｔ％含有し、５０℃における粘度が５０〜
   １５０ｃＳｔである鋼板用冷間圧延油。 ２、油脂及び／又は合成エステルを４５ｗｔ％以上含有
   し且つ脂肪酸及び／又はリン酸エステルを１〜５ｗｔ％
   含有する、第１請求項記載の鋼板用冷間圧延油。 ３、圧延ロールの直径が１５０〜４００ｍｍの多重式圧
   延機を用い且つ第１又は第２請求項記載の鋼板用冷間圧
   延油を供給して強圧下圧延を行う圧延方法。