JPH03439B2

JPH03439B2 -

Info

Publication number: JPH03439B2
Application number: JP29754085A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kudo; Migaku Fujimoto; Minoru Hirose; Toshiaki Ueda; Koichiro Aritomi
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-12-28
Filing date: 1985-12-28
Publication date: 1991-01-08
Also published as: JPS62156199A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、熱間圧延時に圧延ロールに塗布され
る固形潤滑体及びその固形潤滑体を使用した熱間
圧延方法に関する。〔従来の技術〕連続鋳造機の特徴である低コスト大量生産能力
を充分に発揮させるため、スラブの幅集約や圧延
ラインとの直結による省エネルギープロセスの確
立等が図られている。このスラブの幅集約を、可
変モールドとの結合ではなく、スラブの幅圧延と
の結合により達成するためには、スラブの幅大圧
下圧延が必要とされる。すなわち、所定範囲にス
ラブの幅を幅大圧下圧延によつて適正範囲に収め
ることができれば、連続鋳造機は一種類の幅のス
ラブのみを鋳造すればよく、連続鋳造の操業管理
が極めて容易となる。この幅大圧下圧延法は、主として次の点で通常
の圧延方法に比較して特異性がある。 (1) 圧延時のロール接触弧長と平均板幅の比、即
ちロール間隙形状比が0.3以下と小さいこと、 (2) スラブの幅と厚みとの比、すなわち板幅比が
15以下と小さいこと、及び (3) １回当たりの繰返し圧下量が300mm程度と大
きいこと。この領域での幅圧下を従来の板材の熱間圧延法
における幅圧下と区別するため、以下、幅大圧下
圧延と呼ぶことにする。幅大圧下圧延における圧延変形の特徴は、幅圧
下時に竪ロールによる幅方向圧下力が中央部まで
伝播しないため、板幅両端部にドツグボーンと呼
ばれる局部的板厚増大部が生じることである。こ
のため幅大圧下圧延過程の適当な段階で、局部的
板厚増大部を平坦にする水平圧延を行う必要があ
る。この一例を第２図及び第３図を用いて説明す
る。第２図ａにおいて、Ｖは板幅方向にスラブＷの
圧下を行うカリバー付きの竪型圧延ロールであ
り、図の如くV₁及びV₂の２段に配設されている。
Ｈは水平ロールであり、スラブＷを板厚方向に圧
下する。以上の２種の圧延ロールＶ，Ｈの間に被
圧延材であるスラブＷをリバースさせながら所定
の形状に圧延して行く。この圧延過程において、
竪型ロールＶでスラブＷを圧下すると、第２図ｂ
に示すようにスラブＷの幅両端部に局部的な板厚
増大部W₁が生じる。この局部変形が大きくなる
と、材料の表面疵発生や幅方向圧延における圧延
動力の増大を招く。このため、前記板厚増大部
W₁を他の部分と同じ板厚になるまで一旦水平ロ
ールＨによつて圧減し、再度竪型ロールＶによる
幅方向圧延を行つて幅を減少せしめていく方法を
とる。第３図ａ及びｂは、第２図ａにおいてスラブＷ
が進む方向Ａと同一方向に竪型ロールＶが回転す
る場合を正転〔第２図ａにおいて実線矢印で示
す〕とし、スラブＷが進む方向Ｂと同一方向に竪
型ロールＶが回転する場合を逆転〔第２図ａにお
いて一点鎖線矢印で示す〕とし、進行方向Ａに関
し左側のロールV₁，V₂のそれぞれについて局部
的な板厚増大部W₁が竪型ロールＶのカリバー側
壁に接する状態を図示したものである。第３図ａは、被圧延材であるスラブＷの圧延状
態をロールV₁のカリバー側壁との関係において
図示したものである。水平ロールＨにより矩形状
に成形されたスラブＷをロールV₁で幅方向圧延
すると、局部的な板厚増大部W₁₁が発生する。こ
の板厚増大部W₁₁は、カリバー側壁V_1aでロール
V₁に接する。次の繰返し圧延、即ちロールV₁の
正転により更に幅方向圧延を行なうと、局部的な
板厚増大部W₁₁はその厚みを増し厚肉部W₁₂とな
る。この厚肉部W₁₂は、カリバー側壁V_1a及びV_1b
でロールV₁に接する。第３図ｂは、被圧延材であるスラブＷの圧延状
態をロールV₂のカリバー側壁との関係において
図示したものである。水平ロールＨにより矩形状
に成形されたスラブＷを、ロールV₂を正転させ
ながら幅方向圧延すると、局部的な板厚増大部
W₂₁が発生する。この板厚増大部W₂₁は、カリバ
ー側壁V_2aでロールV₂に接する。次の繰返し圧
延、すなわちロールV₂の逆転により更に幅方向
圧延を行なうと、局部的な板厚増大部W₂₁はその
厚みを増し厚肉部W₂₂となる。この厚肉部W₂₂
は、カリバー側壁V_2a及びV_2bでロールV₂に接す
る。このように、ロールV₁及びV₂のカリバー側壁
V_1a及びV_2aは、ロールV₁及びV₂の正転又は逆転
のいずれにあつてもスラブＷの局部的な板厚増大
部W₁₁及びW₂₁が接触する状態にある。他方、ロ
ールV₁及びV₂のカリバー側壁V_1b及びV_2bは、常
に一方向回転時にのみスラブＷの厚肉部W₁₂及び
W₂₂が接触する状態となる。該局部的板厚増大部
は幅方向圧延によつて一方向にのみ生長し、且つ
カリバー内周速差が大きいため、カリバー側壁
V_1b及びV_2bに流線状の肌荒れを生じ易い。この
カリバー側壁V_1b及びV_2bに生じた肌荒れは、被
圧延材であるスラブＷに転写され、線状疵となり
ロールの寿命を極端に短くしている。これに対
し、カリバー側壁V_1b及びV_2bは、カリバー内周
速差が小さいため、ロール肌荒れ発生が軽微であ
る。しかも、カリバー側壁V_1b及びV_2bではロー
ルV₁，V₂とスラブＷとが両方回転で接触するた
め、その肌荒れは消滅し、軽微なロール摩耗とな
つて表れるに過ぎない。以下、カリバー側壁V_1b及びV_2bをカリバー内
肌荒れ部位、カリバー側壁V_1a及びV_2aをカリバ
ー内摩耗部位とよぶ。幅大圧下圧延を行うとき、局部的板厚増大部の
厚みは、最初の板厚に比べて50〜100mm程度大き
くなる。この厚み増加に比例して竪型ロールのカ
リバー内肌荒れが大きくなり、ロール寿命が極端
に短くなる。ところで、鋼板や条鋼の製造法とし
て従来から採用されている熱間圧延においては、
ロール表面にヒートクラツク、摩耗、肌荒れ等の
欠陥が発生することを防ぐため、圧延中に液状の
熱間圧延潤滑油をロール表面に供給する所謂油圧
延方法が数多く採用されている。この油圧延に際
しては、潤滑油を直接ロール表面に噴射させる方
法、水との混合液として噴射させる方法、フエル
トを用いて塗油させる方法等が一般に知られてい
る。しかし、これらのいずれの方法にあつても、
ロール冷却に使用された排水の中に潤滑油が混入
することになる。そのため、油回収装置を必要と
し、設備費の高騰を招き、油の発煙、臭、圧延機
周辺の作業環境の悪化等の問題を生じ易い。ま
た、フエルト式給油装置においては、フエルトの
変形、損傷、スケール等の混入による塗布不能等
の問題が生じる場合もあつた。このような種々の問題を解決するものとして、
固形状の潤滑体が使用されるようになつた。この
固形潤滑体を使用した圧延法としては、黒鉛粉末
を樹脂等の結合剤で混練した固形潤滑体をロール
表面に押出塗布する方法（特開昭51−24558号公
報参照）、固体潤滑剤と耐熱性樹脂との混合物か
らなる温熱塑性加工用潤滑剤を金属表面に滴下供
給或いは散布する方法（特開昭53−124154号公報
参照）、ワツクス系、すなわちベースをパラフイ
ンとしこれに二硫化モリブデン、グラフアイト等
を混合させた固形潤滑体を温水等の熱媒体を用い
て軟化状態でロール表面に押出し塗布する方法
（特開昭58−65505号公報参照）等がある。また、
固形潤滑体の供給装置としては、実開昭52−
94444号公報により提案されたものがある。〔発明が解決しようとする問題点〕しかしながら、熱間圧延油に比較して摩擦係数
の大きな固形黒鉛を主体とした固形潤滑体は、圧
延荷重や圧延トルクの増加をもたらすものであ
り、特に高圧延負荷が要求される幅大圧下圧延の
ような熱間圧延に対しては、設備制約面からして
適用することはできない。また、窒化硼素、二硫
化モリブデン、グラフアイト、二硫化タングステ
ン、弗化黒鉛等の粉末状の固形潤滑体とポリアミ
ドイミド樹脂に代表される耐熱性樹脂との混合液
を金属の表面に供給する方法は、水平圧延機の出
入側に竪型圧延機が配設された多量生産能力を有
する圧延機列においては、増加した塗布量に対応
することができず、金属スラブの幅方向両端部位
に潤滑剤を塗布することが困難であること、省エ
ネルギープロセス下ではスラブの温度低下を招き
易いこと等の欠点があつた。一方、パラフインをベースとし、これに二硫化
モリブデン、グラフアイト等を混合させたワツク
ス系固形潤滑体は、その軟化点が40〜80℃である
ため、熱媒体を用いて一旦液状にした後、ロール
表面に塗布されるものである。そのため、軟化装
置、、押出し装置、塗布ノズル等を具備した塗布
装置が必要とされ、また高温多湿の悪環境下では
塗布作業の安定性に問題が生じる。これら方法のいずれによつても、動植物性油脂
或いは鉱物性油脂をベースとし、これに極圧剤と
してＳ，Cl，Ｐ等の化合物を添加した従来の液状
の熱間圧延油が有する優れた潤滑特性と同程度の
特性を得ることができず、且つ後二者の方法は塗
油法自体としての問題も含むものである。そこで、本発明は、これらの問題点を解消すべ
く案出されたものであり、少ない潤滑剤塗布量で
優れた潤滑効果を得ることを目的とするものであ
る。〔問題点を解決するための手段〕本発明の熱間圧延ロール用固形潤滑体は、上記
の問題点を解決するため、鉱物系油脂及び固体潤
滑剤を添加した動植物系油脂を主成分とする潤滑
油を金属石鹸及び無機増稠剤、ワツクス等で固め
た。また、その固形潤滑体は、具体的には動植物
系油脂５〜50重量部、鉱物系油脂40重量部以下、
固体潤滑剤５〜20重量部、金属石鹸及び無機増稠
剤５〜30重量部、ワツクス10〜60重量部からなる
組成を有し、25℃の固形稠度が５〜50であること
を特徴とする。また、上記固形潤滑体を圧延ロールの表面に押
圧塗布しつつ圧延することによつてその問題点を
解決した。〔作用〕本発明者等は、種々の熱間潤滑油及びその供給
方法がカリバー内肌荒れ部位に与える影響を研究
した結果、動植物系及び鉱物系油脂の少なくとも
１種を潤滑油とし、これに金属石鹸、無機増稠
剤、ワツクス等の増稠剤で固めた25℃の固形稠度
が５〜50の固形潤滑体が優れた結果をもたらすこ
とを見い出し、且つその固形潤滑体を押圧塗布す
る潤滑方法を案出するに至つたものである。従来法でみられるような液状の熱間圧延油をロ
ール表面に噴射させる方法においては、ロール冷
却水から生じた水膜によつて熱間圧延油の付着力
が弱められ、熱間圧延油が冷却水によつて流出し
易くなる。また、その熱間圧延油を局部的に均一
塗布することが困難である。そこで、本発明の熱
間圧延方法においては、たとえばカリバー付き竪
型ロールの高温状態にあるカリバー側壁に固形潤
滑体を直接に押圧接触させることにより、その固
形潤滑体を受熱軟化させカリバー側壁に固着塗布
するものである。ここで使用される固形潤滑体と
しては、常温においては固体を維持する強度、熱
間圧延中においては一般に使用されている熱間圧
延油と同等の潤滑特性を有する必要がある。このため、本発明者等は液状潤滑剤と増稠剤を
主体とする固形状の潤滑体に着目し、上記要求を
満足する条件を実験探索した結果、一般に軸受等
の潤滑剤として用いられている25℃の混和稠度が
85〜475の半固形状潤滑剤では前記要求を満足し
ないが、５〜50の固形稠度の固形潤滑体であれば
前記要求を満足する作用が得られることを見出し
た。 25℃の固形稠度が５〜50の固形潤滑体は、ロー
ルの必要部位のみに直接押圧することにより、受
熱軟化塗布できる。したがつて、該固形潤滑体は
カリバー側壁に均一に固着し、ロール冷却水によ
つて流出される量は殆ど皆無に等しい。以下に、
25℃の固形稠度が５〜50を示す固形潤滑体の好ま
しい主成分及びその割合について説明する。 (1) 動植物系油脂一般に使用されている熱間圧延油と同等以上の
潤滑特性を得るには、動植物系油脂を潤滑基油と
して５〜50重量部配合することが好ましい。その
配合量が５重量部未満になると、熱間潤滑特性が
著しく悪化する。また、50重量部を越えると、固
形稠度が小さくなり固体としての強度が低下し、
ロール表面に押圧接触することによる潤滑剤の塗
布が不可能となる。使用される動植物油脂として
は、綿実油、パーム油、菜種油、牛脂、羊脂、豚
脂等及びこれらの水素添加硬化油等がある。 (2) 増稠剤増稠剤には、金属石鹸、無機増稠剤、ワツクス
等がある。金属石鹸としては、ステアリン酸、オ
レイン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリ
ン酸、カプリン酸、安息香酸、ベレン酸、リノー
ル酸、リノレン酸等の脂肪酸とナトリウム、カル
シウム、アルミニウム、バリウム、リチウム等の
金属との反応生成物がある。無機増稠剤として
は、ベントン、シリカゲル等が使用できる。ワツ
クス等としては、スラツクワツクス、パラフイン
ワツクス、マイクロクリスタリンワツクス、ポリ
エチレンワツクス、アーマーワツクス等の融点が
60℃以上のワツクス、軟化点が60℃以上のブロン
アスフアルト、プロパンアスフアルト等のアスフ
アルト等がある。金属石鹸及び無機増稠剤は、固形潤滑体をロー
ル表面に押圧塗布するために、常温で固体を維持
するための強度を確保する成分である。このこと
から、25℃の固形稠度を５〜50に保つためには、
金属石鹸＋無機増稠剤の配合量が５〜30重量部の
範囲が好ましく、特に好ましくは８〜15重量部で
ある。それらの配合量が５重量部未満であると、
固形稠度が50を超え固体としての強度が不足する
ため、カリバー側壁に固形潤滑体を押圧塗布する
ことができず、且つ水による流出も大きくなる。
また、それらの配合量が30重量部を超えると、固
形稠度が５未満となり、カリバー側壁への押圧が
可能ではあるものの、硬過ぎてその後の受熱軟化
固着性が劣化し、潤滑剤を均一に塗布することが
困難である。これら金属石鹸、無機増稠剤のう
ち、アルミニウム、バリウム、リチウム等の金属
石鹸が特に耐水性に優れ効果的である。ワツクス等は、同様に固形潤滑体をロール表面
に押圧塗布するために、常温で固体を維持するた
めの強度を確保する成分である。該成分は、更に
カリバー側壁へ押圧塗布した場合に塗布部によく
付着し、冷却水による流出を抑える作用をも有す
る。これらワツクスの融点及びアスフアルトの軟
化点が60℃以下であると、固形潤滑体をロール表
面に押圧塗布した場合に軟化流出する量が多くな
り硬化が少なくなる。その配合量は、強度を増し
付着性をよくするため、10〜60重量部の範囲が好
ましく、特に好ましくは40〜50重量部である。該
配合量が10重量部未満であると、所定の強度及び
固形稠度を出すためには、金属石鹸を30重量部以
上使用する必要がある。他方、60重量部を越える
と、固形稠度が５以下となり硬くなりすぎる。 (3) 固体潤滑剤潤滑性、耐摩耗性を良くするため、天然黒鉛、
人造黒鉛、二硫化モリブデン、酸化チタン、亜鉛
華、二硫化タングステン等の固体潤滑剤を５〜20
重量部配合する。 (4) 鉱油系油脂鉱油系油脂は、動植物系油脂、増稠剤、固体潤
滑剤を混練した配合物の粘度（100℃）を５〜
50cStに調整するための成分である。100℃におけ
る粘度が5cSt未満であると、潤滑性が低下し、カ
リバー側壁に付着した潤滑剤が流出しやすくな
る。他方、その粘度が50cStを越える場合には、
鉱油系油脂を多量に配合しないと固形潤滑体は軟
らかくならず、その使用目的が奏されなくなる。
このため、鉱油系油脂の使用量としては０〜40重
量部が好ましい。それが40重量部を越えると、動
植物系油脂の添加量が５重量部以下となり、前記
粘度を所定範囲に抑えるために、配合可能な動植
物系油脂の量が制限される。このため、潤滑特性
が著しく悪くなる。本発明の固形潤滑体には、更に通常使用される
極圧添加剤、酸化防止剤等の添加剤を、前記の特
性が損なわれない範囲内で適宜配合することがで
きる。また、本発明の固形潤滑体は、前記(1)〜(4)の成
分を配合し、撹拌しながら加熱し、得られた混合
物を溶解した後、所定形状の型に流し込み、冷却
した後に型から取出すことにより製造される。〔実施例〕以下、実施例によつて本発明を具体的に説明す
る。圧延条件は、表１に示す通りである。V₁−Ｈ
−V₂の３スタンドを用いたリバース圧延方式で、
板厚280mm及び板幅1800mmの連続鋳造スラブを、
表１に示した圧延条件の下で板厚250mm及び板幅
750〜900mmの目標サイズに圧延した。なお、表１
におけるカリバー付き竪型ロールの寸法は、第４
図に示した各部の寸法である。ここで使用した固
形潤滑体を、表２に示す。

【表】表２に示す実施例１は、なたね油10部、ステア
リン酸アルミニウム10部、ポリエチレンワツクス
５部、マイクロクリスタリンワツクス５部、エチ
レン・ビス・ステアロアマイト20部、ブロンアス
フアルト10−20を15部、鱗状黒鉛10部、鉱油（粘
度11.2cSt）25部を配合し、混合物を撹拌しなが
ら170℃に加熱し、所定形状の金属型に流し込み、
冷却して固形潤滑体としたものである。なお、該
固形潤滑体の固形稠度は、25℃で17、100℃で74
であつた。また、その滴点は、125℃であつた。実施例２，４，５及び比較例１，２，３は、主
要成分の構成を種々変更し、実施例１と同じ製法
により得られた固形潤滑体であり、25℃における
固形稠度を変化せしめたものについての性質を併
せて示している。実施例３は、前もつて製造した
リチウム石鹸グリースをステアリン酸リチウム及
び鉱油成分として使用した例である。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明によるとき、冷
却水により形成される水膜の影響を受けず、圧延
ロールの必要個所に潤滑剤を効果的に塗布するこ
とができる。この結果、従来の水噴射式ワイパー
付き給油装置による方法に比較して、熱間圧延油
の使用量を約１／20程度に抑えることが可能とな
る。また、本発明方法によるとき、ロール冷却に
使用した排水中に混入した潤滑油の後処理を行う
ための大掛かりな油回収装置を設ける必要もな
い。このようにして、油の発煙臭、圧延機周辺の
汚染等、作業環境を悪化することなく、幅大圧下
圧延を行うことができる。さらに、本発明の固形
潤滑体は、ロールの肌荒れ防止効果に優れてお
り、ロールの寿命を長くする。このように、本発
明は、熱間圧延に多大の効果をもたらすものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延処理量の変化に対するカリバー側
壁の肌荒れ量を示し、第２図及び第３図は幅大圧
下圧延において局部的な板厚増大部が生じ、その
ときに竪型ロールが受ける影響を説明するもので
ある。また、第４図は表１におけるカリバー付き
竪型ロールの各部寸法を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】１動植物系油脂５〜50重量部、固体潤滑剤５〜
20重量部、金属石鹸及び無機増稠剤５〜30重量部
およびワツクス10〜60重量部からなり、25℃の固
形稠度が５〜50であることを特徴とする熱間圧延
ロール用固形潤滑体。２動植物系油脂５〜50重量部、鉱物系油脂40重
量部以下、固体潤滑剤５〜20重量部、金属石鹸及
び無機増稠剤５〜30重量部およびワツクス10〜60
重量部からなり、25℃の固形稠度が５〜50である
ことを特徴とする熱間圧延ロール用固形潤滑体。３動植物系油脂５〜50重量部、固体潤滑剤５〜
20重量部、金属石鹸及び無機増稠剤５〜30重量部
およびワツクス10〜60重量部からなり、25℃の固
形稠度が５〜50である固形潤滑体を圧延ロールの
表面に押圧塗布しつつ圧延することを特徴とする
熱間圧延方法。４動植物系油脂５〜50重量部、鉱物系油脂40重
量部以下、固体潤滑剤５〜20重量部、金属石鹸及
び無機増稠剤５〜30重量部およびワツクス10〜60
重量部からなり、25℃の固形稠度が５〜50である
固形潤滑剤を圧延ロールの表面に押圧塗布しつつ
圧延することを特徴とする熱間圧延方法。