JPH03172392A - 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びそ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４５０〜６００ａｍと大きく、１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、品質向上を阻誓する
。

そこで、特開昭５７−１０９０５号に示されるような鋼
板に予め化成処理皮膜を形成させる方法や、特開昭６ｌ
−１５ＨＨＪ４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。

また、圧延ロール径が２００〜３００暑１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
パス当たりの圧下率を大きくできることが知られて来た
。上記の小径ロールによる圧延は高圧下率であり且つロ
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　＝　ｖ（Ｕ＋Ｖ）／　ａ　Ｐ
・（１） η：圧延油粘度、　Ｕ：ロール周速 Ｖ：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、潤滑不足気味になり、圧延荷重が増加する
かあるいは焼付きが発生する。

このような場合に用いる圧延油としては、導入量が変化
しない特性、及び油膜切れを発生させない特性が要求さ
れる。

圧延油の潤滑性を高め油膜切れを防止する方法として、
圧延油エマルジョンの濃度や粒径を高め、プレートアウ
ト量を高める方法や圧延油粘度を高める方法が行われて
来た。しかし、従来のエマルジョン粒径ではプレートア
ウト量が多く且つ粒度が高い圧延油は、導入量が多く潤
滑状態は改善されるが、ワークロールとバックアップロ
ール間あるいはワークロールと被圧延鋼板との間でスリ
ップが発生する。

そこで、エマルジョン粒径を一定範囲にコントロールす
る方法が特開昭５６１９３１６号、特開昭５９−１０４
１９号などに提案されている。しかし、これらの方法で
はある程度スリップや油膜切れの防止に効果が認められ
るが、圧延速度変化による圧延荷重の変動が大きいまま
である。

また、スリップを防止し且つ焼付疵を防止する他の潤滑
方法として、特開平１−１８１５号には、硫黄化合物を
含む低粘度プレコート油を使用する方法が提案されてい
る。しかし、該プレコート油は圧延パス毎に薄く伸ばさ
れるため効果が不十分であり、高圧下圧延時には焼付き
が発生する。

（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、従来のエマル９５２粒径とした場合あま
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
圧延油は高温における潤滑性が不足し、小径ロール圧延
に使用した場合、十分な潤滑性が得られない。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、従来のエマルジョン粒径の大きな圧延油では圧延
速度の変化によって導入量が大きく変化し、圧延速度が
大きくなると圧延荷重が低くなる。

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、単にエマルシコン粒径を小さくした圧延油ではプ
レートアウト量が少なく、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パス回
数で鋼板の冷間圧延を行うに際し、圧延速度変化による
圧延荷重の変動量が少なく且つ焼付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、油脂及
び／又は合成エステルを主組成とし、これにオレイン酸
オレイルに対して炭素数８〜Ｈのオレフィンを１０〜３
５ｗｔ％添加した混合物を硫化して硫黄含有量を２０〜
３５ｗｔ％とした硫化油を２〜ｌ０ｖｔ％含有し、５８
℃における原液粘度が２・〜１２０ｃｓｔでエマルジョ
ン平均粒径が１．０〜３．５μｍである鋼板用冷間圧延
油としている。

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）低速圧延時の荷重を下げ、また、高速圧延時の焼
付きを防ぐために低温での潤滑性が良好な油脂や合成エ
ステルを主組成とし、高温での潤滑性を高めるため硫黄
系極圧剤を添加する。この際、摩擦係数を必要以上ｌこ
下げるとスリップが発生するのでその摩擦係数は硫黄量
や原料油の種類、配合量で調整する。

（２）荷重変動を減少させるためには圧延油エマルジョ
ンの粒径を小さくする。これはエマル２３７粒径が小さ
いとプレートアウト量が少なく、導入量が制約されると
考え、特に高速圧延時にプレートアウト量が少ないと導
入量が減少し、摩擦係数が大きくなり、圧延荷重が増す
と考えたからである。

第１の発明は、油脂、合成エステルと硫化油とを含有し
、エマルジョンとした圧延油である。

油脂、合成エステルは、鉱油に比べて鋼板やロールへの
吸着性が良く、摩擦係数が低く且つ油膜強度が高く、焼
付きが発生しにくい。しかし、含有量が５Ｏｖｔ％未満
ではその効果が少ないので５０ｗ【％以上とした。

本発明における油脂は、具体的には牛脂、豚脂、パーム
油、ヤシ油などの天然油脂、および魚油、菜種油、ひま
し油などを水素添加したものであり、合成エステルは、
トリメチロールグロバン、ペンタエリスリトール、ネオ
ペンチルグリコール等の多価アルコールと炭素数８〜１
８の脂肪酸とのエステル、炭素数１２〜２ｚの脂肪酸と
炭素数８〜２５のｍ個アルコールとのモノエステル、オ
レイン酸及び／又はリノール酸を二量体化したダイマー
酸と炭素数８〜１８のｍ個アルコールとのジエステル、
トリメリド酸き炭素数４〜１８の脂肪族アルコールとの
トリエステルである。

硫化油は極圧添加剤であり、高温高面圧下で鋼板および
ロールと反応し、硫化鉄等を生成し、潤滑効果を発揮す
るものである。しかし、硫化させる原料およびＳ量によ
りその潤滑効果が大きく異なるオレフィンを硫化させた
場合には、耐焼付き性に優れた硫化油が得られるが、摩
擦係数が高く好ましくない。また、油脂やオレイン酸オ
レイルを硫化させた場合は、摩擦係数は低いが耐焼付き
性に劣る。特に、硫化油脂はＳ量も少なく焼付き性が劣
る。

オレイン酸オレイルとオレフィンとの混合物を硫化させ
た場合、耐焼付き性に優れ摩擦係数の低い硫化油が得ら
れる。この場合、オレイン酸オレイルに対する才しフィ
ンの比率がｌｏｖｌ％未満では耐焼付き性に劣り、３５
ｖｔ％を越えると摩擦係数が高くなり好ましくない。ま
た、オレフィンの炭素数は８〜１８が好ましく、８未満
では付加したＳの分離分解が著しくなり鋼板が汚れるた
め好ましくない。また、１１を越えると、硫化するＳ量
が少なく耐焼付き性が低下し好ましくない。

また、硫化油の硫黄含有量が２ＤｖＬ％未満では耐焼付
性に劣り、３ＳｖＬ％を越えると付加したＳの分離分解
が著しくなり圧延後の鋼板が汚れるため好ましくない。

圧延油中の硫化油量が２ｗｊ％未満では優れた耐焼付き
性や摩擦係数低減効果が得られない。また、ｌｏｖｔ％
を越すと、その効果が飽和するばかりでなく圧延後の鋼
板に汚れとして残り、鋼板の清浄性を害するため好まし
くない。

本発明の圧延油の原液粘度を５０℃において２０〜１２
０ｃＳｔとしたのは、２０ｃＳｔ未満では導入油量が少
なすぎて油脂や合成エステル、硫化油の効果が十分発、
揮されず焼付きが発生するからであり、！２０Ｃ５ｔを
越えると導入油量が多くなリスリップの発生や圧延後の
焼鈍工程で汚れになるため好ましくない。

また、エマルジョン平均粒径を１．０〜３．Ｓｊｌ■と
したのは、１．Ｏｊｍ未満ではプレートアウト量が少な
くなり、低速圧延時の荷重が高くなり過ぎて高速圧延時
と同様焼付き易くなるからであり、粒径が３．５７Ｉｍ
を越えるとプレートアウト量が多くなり、高速圧延時の
潤滑性が改善され、低速と高速との圧延荷重差が大きく
、安定した圧延ができないからである。エマルジａシ平
均粒径のより好ましい範囲はＩ、５〜２．５μｍである
。エマルジョン粒径は、給油タンク内やポンプ、ノズル
通過時の剪断力により決定されるため、給油タンクに設
置された撹拌機の回転速度を高めたり、配管回路内の圧
力や流速を高めることによっても調整できるが、望まし
くはノニオン系乳化剤を用いて粒径を調整する。

ノニオン系乳化剤は、アニオン系乳化剤やカチオン系乳
化剤に比べて圧延油の潤滑性、防錆性などの性能を害さ
ないので使用に適している。

一方、アニオン系乳化剤はアルカリ金属の脂肪酸石鹸や
アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩
などであり、これらは親水性が強く、エマルジョンの粒
径を過度に小さくするため適当でない。また、ナトリウ
ム塩やカリウム塩は圧延後の焼鈍工程で汚れとなるため
好ましくない。

また、カチオン系乳化剤はアルキルアミン酢酸塩やアル
キルトリメチルアンモニウムクロライド、ポリオキシエ
チレンアルキルアミンなどであるが、これらのアミン類
は、圧延油に油性剤として添加されるエステルや脂肪酸
より吸着速度が早いのでこれらの吸着を阻害し、圧延油
の潤滑性を低下させるため好ましくない。

ノニオン系乳化剤の中でも、平均ＨＬＢが８〜１２のも
のが望ましく、更に望ましくは９〜Ｊ１である。また、
圧延油への添加量は２〜５ｖｔ％が望ましい。平均ＨＬ
Ｂ力（８未満あるいは添加量が２ｗ【４％未満では目的
とする細かなエマルジョンが得られない。また、平均Ｈ
ＬＢが１２を超えると、親水性が強くなり水中に溶出し
て経時変化するため好ましくない。また、エマルジョン
粒径が小さくなりすぎる。添加量が５ｗ１％を超える場
合にもエマルジョンが小さくなり過ぎて好ましくない。

ここで、平均ＨＬＢとは、Ｈｙｄｒｅｐｈｉｌｅ−Ｌｉ
ｐｏｐｂｉｌｅ　Ｂａｌ＊ａｃｅの略であり、乳化剤の
分子内の親木基と疎水基とが示す親水性、疎水性の強さ
のバランスを示し、具体的には、エチレンオキサイド系
のノニオン系乳化剤の場合は、 で表わされる数値であり、 多価アルコール系のノニオン系乳化剤の場合は、で表さ
れる数値である。

ノニオン系乳化剤としては、具体的にはポリオキシエチ
レンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエ
ーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル
、ポリオキシエチレンモノオレエート、ポリエチレング
リコール脂肪酸エステルなどがある。ノニオン系乳化剤
は１種又は２種以上を複合して使用してもよく、従って
ＨＬＢは平均値で規定している。

本発明の圧延油は、上記の内容を満たすものであれば油
脂、合成エステル、硫化油の他に、−船釣に用いられる
鉱油、脂肪酸、リン酸エステル等を含有していてもよい
。また、防錆剤、酸化防止剤も同様である。

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４０１１ａｍを超える大径ロールで
は、かみ込み角ａ　（（２）式で表される）が小さく、
また（１）式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。

ａ”Ｊ”ｒτＴフＴ　・・・・（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、圧延バス数が増え、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４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４０ｖｔ％、ステアリン
酸オクチルエステルを１５ｖＬ％、オレイン酸を２ｖ１
％、乳化剤、酸化防止剤、防錆剤を合計で５ｖｔ％添加
した圧延油を作成しＩ；。

この圧延油の濃度３ｗｔ％のエマルジョンの平均粒径は
４，５μ厘である。

実施例１〜１４ 表１に示す油脂、合成エステルと硫化油、乳化剤とを添
加して本発明の圧延油を作成した。これらの圧延油の粘
度及びエマルジョン平均粒径も同表に示す。

比較例１〜１６ 表１に示す油脂、合成エステルと硫化油脂、乳化剤とを
添加して比較例の圧延油を作成した。これらの圧延油の
粘度及びエマルジョン平均粒径も同表に示す。

零１　　オレイン酸オレイルに対するオレフィンの比率
ＨＡ／ニオン系乳化剤　　平均ＨＬＢＩＯ添加量１．５
ＷＴ％ｌ　　　　ｎ　　　　　　　＃ＩＧ、５／／３Ｃ
アニｔン系乳化剤　　平均ＦｉＬＢ−添加量３Ｄカチオ
ン系乳化剤　　平均ＨＬＢ−＃　　２Ｅ／ニオン系乳化
剤　　平均１１ＬＢＩ２．ｓ　　　ｎ　　３Ｆ　　　ｔ
ｒ　　　　　　　　ｔｔ　　　７．５　　　ｔｔ　　２
Ｇ７／、　　　　　＃１２１７Ｓ ペンタエリスリトールと功リン酸（炭素数１２）とのジ
エステルオレイン酸を２量体化しｔこダイマー酸とオレ
イルＴルプール（炭素数１８）とのジエステルバルミチ
ン酸（炭素数１６）とオクチルアルコール（炭素数８）
とのモノエステルペンタエリスリトールとオレイン酸と
のテトテエステルベヘン酸Ｇｌ＆Ｈ）き炭素数２５のイ
ン１ルコールとのモノエステルトリメ１丹酸とオクチル
アルコールとのトリエステル実験■ 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。

実験に供する試料として上記の従来圧延油と、第１表に
示す油脂、合成エステル、硫化油、乳化剤を添加した圧
延油（他の組成としては、オレインｒｌＪ　３　ｖ１％
、トリラウリルフォスヘー）２ｗｔ％、防錆剤１ｖｔ％
、酸化防止剤１ｖＬ％、残部鉱油）とを使用した。

試験条件 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１５ｒｐｍ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：２１６φＸ　２Ｇ’材質：低炭素鋼 表面わらさ：　Ｒｉ　０．２μｍ 下ロール　　形状：１８０φＸ４０’ 材質：工具鋼 （Ｓ　Ｋ　Ｄ　Ｉ＋、焼入・焼戻材） 表面あらさ：　Ｒａ　Ｏ，ＩＪｍ 回転速度　：　　１５−５ＯＤ　ｒｐａｘ（上・下ａ−
ルは同一回転） 押付荷重　：　　Ｎｏ　ｋｔｌ 試験温度　：　　５Ｇ、１００，１５０．！ＧＯ”Ｏノ
各温度圧延油供給量：濃度５ｖｔ％のエマルジョンを上
・下ロールに約３００　ｍｌ／ｓｉｎ給油試験結果を第
２表に示す。

第　　２　　表 ＊１．◎：Ｏ，Ｏ３未満 ｏ：ｏ、ｏ３〜０．０５ Δ：Ｑ、　０５−０．１０ Ｘ：Ｑ、１以上 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。

実験■ 実験Ｉで用いた従来の圧延油、実施例１Ｏ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、鋼板表面の焼付疵の
有無、板厚の変動を観察・測定し、耐スリップ性、耐焼
付性、荷重変動性を評価した。また、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（６旧）可逆圧延機 圧延ロール直径：■１０Ｇ　ｓｕｍφ ■１５０　ａｍφ ■４Ｏｔｌ　ｍｍ令 ■５００　Ｉｌｌ＠φ （この場合は４重式） 圧延ロール表面あらさ：　　Ｒａ　０．４ｊｍ中間ロー
ル直径：　　５００ｍ＋ｓ◆ バックアップ（補助）ロール直径：　　Ｈ１ｌＯｍｍφ
圧延材：低炭素鋼・熱延・酸洗材 （厚さ２，３ｗａｘ巾１２００ｍ層×重量＋５７ＯＮ）
圧下率：各パス４０％の圧下率で３バス圧延板厚＝２，
３１１ＩＩ１１−＋１．３８１１ｓ→０．８３ｍｍ→Ｑ
、５０ｍｍ圧下率　　　４０％　　　４０％　　　４０
％圧延速度：定常状態の圧延速度１００（ｌ　ｍ／ｗｉ
ｎ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。

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１５０〜４００鵬−
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。

（外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、油脂及び／又は合成エステルを５０ｗｔ％以上含有
   し且つオレイン酸オレイルに対して炭素数８〜１８のオ
   レフィンを１０〜３５ｗｔ％添加した混合物を硫化して
   硫黄含有量を２０〜３５ｗｔ％とした硫化油を２〜１０
   ｗｔ％含有し、 ５０℃における原液粘度が２０〜１２０ｃＳｔでエマル
   ジョン平均粒径が１．０〜３．５μｍである鋼板用冷間
   圧延油。 ２、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請求項に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。