JPH05295380A - 熱間圧延潤滑剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工工具と被加工材の焼付きを防止し、さら
に潤滑剤の性能を各種加工工具の加工面において、安定
に発揮するような熱間圧延潤滑剤を提供する。 【構成】 分散媒のグリース中に、室温において固体で
１０％重量減少温度が４００℃以上の有機樹脂からな
る、平均粒径０．１μｍ〜１ｍｍの有機樹脂粒子が含有
したことによって、曲面等を有する加工工具でも、摩擦
面に不均一になることなく安定して供給できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄板、鋼管、厚板、条
鋼、線材などの鉄鋼材料（普通鋼、ステンレス鋼、高合
金鋼など）の熱間圧延時に使用される潤滑剤に関するも
のであり、圧延ロール、マンドレルバー、穿孔プラグ等
の加工工具と、被加工材の摩擦面に供給し、良好な熱間
加工を可能にする熱間圧延潤滑剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延潤滑剤の主な使用目的は、加工
工具の摩耗の低減や、加工に必要な動力の低減、および
焼付きに起因する表面疵等の防止である。こうした目的
を達成するため、従来から、鉱物油、動植物油、油脂、
合成エステルなどを主成分として、それに極圧添加剤、
油性剤、乳化剤などを添加した潤滑油や、そうした鉱物
油もしくはグリースなどに、黒鉛（グラファイト）、雲
母、カーボンブラック、二硫化モリブデン、酸化鉄等の
固体潤滑剤や、リン酸カリウム、酸化ホウ素などの無機
化合物を添加した潤滑剤が用いられてきた（例えば、特
開昭５６−８６９９６号公報、特開昭５８−１３６９６
号公報、特開昭６３−２５４１９５号公報、特開昭６４
−８３３０９号公報、特開平３−１００９６号公報、特
開平３−９１５９６号公報、特開昭６４−８３３０９号
公報等）。

【０００３】また、加工工具と被加工材との焼付きによ
って引き起こされる製品の表面疵等を低減するために、
加工によって加わる荷重やトルクなどの負荷を低減する
方法や、加工工具の材質を焼付きが発生しにくいものに
変更する工夫がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
潤滑剤は、加工工具の摩耗の低減には効果があるもの
の、加工工具と被加工材の焼付きによって引き起こされ
る表面疵等の防止には十分な効果を発揮していなかっ
た。これは、熱間圧延温度域に比べて、従来の潤滑剤の
耐熱温度や分解温度が低いために、加工工具と被加工材
の摩擦面内で、潤滑剤の皮膜が焼失するためである。ま
た、加工負荷を低減する方法や加工工具の材質を変更す
る方法を用いても、ステンレス鋼などの焼付きやすい被
加工材と加工工具との焼付きを防止することは困難であ
る。

【０００５】また、潤滑を施す加工工具の加工面が薄板
圧延用ロールのように比較的フラットな面であれば低粘
度の潤滑剤でも摩擦面に安定して供給することが出来る
が、加工工具の加工面が孔型圧延ロールのように曲面で
あったりすると、低粘度の潤滑剤では加工面全体にわた
って均一に潤滑剤を塗布することが難しい。

【０００６】本発明の目的は、鉄鋼材料の熱間圧延時に
発生する諸問題のうち、特に加工工具と被加工材の焼付
きを防止し、それに起因する表面疵等の発生を低減する
ために有効な新規の熱間圧延用潤滑剤を提供し、その潤
滑剤の性能を各種加工工具の種々の加工面においても安
定して発揮させることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の熱間
圧延潤滑剤は、分散媒のグリース中に、室温において固
体で１０％重量減少温度が４００℃以上の有機樹脂から
なる、平均粒径０．１μｍ〜１ｍｍの有機樹脂粒子を含
有したことを特徴とするものである。

【０００８】さらには室温において固体で、１０％重量
減少温度が４００℃以上の有機樹脂からなる平均粒径
０．１μｍ〜１ｍｍの有機樹脂粒子を分散含有したこと
を特徴とするグリースである。

【０００９】前述の熱間圧延潤滑剤の主な使用目的は、
加工工具の摩耗の低減と、焼付きに起因する表面疵等の
防止と、曲面等を有する加工工具においても安心した潤
滑効果を維持することにある。潤滑剤を用いて加工工具
の摩耗を低減するには、潤滑皮膜が加工工具と被加工材
の間に部分的にでも存在していることが必要である。し
かし、焼付きにより引き起こされる表面疵等を防止する
には、焼付きの起点となる加工工具と被加工材の直接接
触を完全に防がなければならないため、潤滑皮膜が摩擦
面内全域で存在していることが望ましい。また、曲面等
を有する加工工具面に使用する場合、潤滑剤の付着力を
高めて、加工面から流れ落ちることなく加工工具表面に
潤滑剤をとどめておく必要がある。従来の潤滑剤では、
熱間加工温度域において摩擦面内全域で潤滑皮膜を維持
することが困難であった。それに対して本発明者らは、
耐熱性の観点から熱間加工温度域において使用できない
と考えられていたポリマーのような高分子有機化合物で
も、ある特性をもつものであれば加工工具と被加工材の
摩擦面に安定した皮膜を形成することを見い出した。そ
して、この高分子有機化合物を分散媒に混合することに
よって、曲面等を有する加工工具でも、摩擦面に不均一
になることなく安定して供給できることがわかり、この
知見をもとに本発明を完成した。

【００１０】本発明の熱延潤滑剤は、基本的には分散媒
のグリースと固体有機樹脂粒子から構成される。

【００１１】本発明の熱間圧延潤滑剤のうち分散媒のグ
リースは基本的には、各種基油と各種増ちょう剤から構
成される。

【００１２】例えば、基油は潤滑性を有する油類全てを
含み、例えば、スピンドル油、タービン油、ダイナモ
油、マシン油、ニュートラル油、モーター油、シリンダ
ー油、ブライトストック油等の鉱油系潤滑油、牛脂、ラ
ード油、脱臭魚油、ラノリン、パーム油、ナタネ油、米
ぬか油、大豆油、椰子油、等の動植物油脂、脂肪酸ブチ
ルエステル、脂肪酸アミルエステル、脂肪酸オクチルエ
ステル、脂肪酸ペンタエリスリトールエステル等の油脂
系合成油及びこれらの混合油が含まれる。更に、分散媒
の付着性、潤滑性向上をはかるために新規もしくは公知
の助剤を添加しても構わない。

【００１３】増ちょう剤としては、前記の基油と助剤に
溶解、または分散して増ちょう効果をもつ金属石鹸の全
てを包含する。これらの金属石鹸は以下のようなものが
例示される、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン
酸、ステアリン酸、オレイン酸、１，２ヒドロキシステ
アリン酸等の高級脂肪酸、単独またはこれらの混合酸の
カルシウム、アルミニウム、亜鉛、鉛、バリウム、リチ
ウム、ストロンチウム等の各種金属塩。の高級脂肪
酸またはこの混合酸と酢酸、酪酸、カプロン酸、カプリ
ル酸、カプリン酸、安息香酸等の低分子酸とのカルシウ
ム、アルミニウム、亜鉛、鉛、バリウム、ストロンチウ
ム等の各種金属錯塩及びとの混合物等である。

【００１４】本発明の熱間延用潤滑剤に使用される有機
樹脂としては、室温（２５℃）において固体で、昇温速
度１０℃／分、不活性雰囲気下で熱天秤によって測定し
た１０％重量減少温度が４００℃以上であるものであれ
ば、公知の有機樹脂でも新規な有機樹脂であっても構わ
ない。特に、基本骨格の一般式が以下に示す式Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ

【００１５】

【化２】

【００１６】で表わされるもののうちのいずれか一つ以
上の構造を有する重合体または共重合体であって、ポリ
アリレート、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリ
エーテルスルホン、ポリイミドアミド、ポリフェニレン
スルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリオキ
シベンゾエート等として例示されるような耐熱性エンジ
ニアリングプラスチックスと称されるものが良い。これ
は、熱間圧延時にロール表面の温度が最低でも４００℃
以上であり、本発明の熱間圧延潤滑剤に添加される有機
樹脂は４００℃以上においても残存している必要がある
ためである。これらの有機樹脂の平均分子量は１０％重
量減少温度が４００℃以上を満たすものであれば、特に
規定されるものではないが、通常は１万〜１００万の間
にあることが望ましい。これらの重合体は、熱間圧延時
の温度域で、加工工具と被加工材の間に供給された際に
容易に塑性変形し、膜状になり、さらに１０％重量減少
温度が４００℃以上であるため加工工具と被加工材間で
安定な被膜として存在する。

【００１７】また、本発明の熱間圧延潤滑剤において
は、その潤滑剤中に予め、或いは潤滑剤を調製する際
に、従来公知の添加成分、例えば、塗膜安定剤、酸化防
止剤、界面活性剤、増粘剤、消泡剤、鎮止め剤、乳化
剤、極圧剤、腐食防止剤等の添加剤を添加することがで
きる。

【００１８】本発明に適する有機樹脂は、粒径の大きな
ものは好ましくない。これは、粒径が大きいものでは、
熱間圧延潤滑剤を供給するときの配管もしくはノズル内
や圧延工程において、詰まりなどのトラブルの原因にな
ったりするためである。そこで、本発明の有機樹脂粒子
は、潤滑剤の供給に用いられる配管やノズルの先端径よ
りも小さい粒子を使用することが望ましい。好ましく
は、平均粒径で１ｍｍ以下であるとよい。また、固体中
で有機樹脂の粒径が小さすぎると粒子の表面エネルギー
が大きくなり、分散媒中で均一に粒子を分散させること
が困難になる。そこで、有機樹脂粒子の分散媒中での均
一分散性を確保するには、０．１μｍ以上の有機樹脂粒
子の粒径が必要である。好ましくは、重量％で９０％以
上の有機樹脂粒子が１μｍ以上の粒径を有するものがよ
い。有機樹脂粒子の粒径を調製する方法としては、再沈
澱法等の化学的調製法、または、ヘンシェルミキサー、
振動ボールミル、ユニバーサルミル等の機械的粉砕法が
知られているが、どの方法を用いても前述の粒子粒径に
調整してあれば、本発明の熱間圧延潤滑剤として特性を
発揮することができる。

【００１９】更に有機樹脂粒子分散性を向上させるため
に、本発明の熱間圧延潤滑剤に適用される有機樹脂粒子
の添加量は、分散媒に対して０．１〜４０重量％、好ま
しくは１〜２０重量％である。添加量が０．１重量％未
満では、有機樹脂粒子によって形成される潤滑皮膜が薄
すぎて、加工中に潤滑皮膜が切れて十分な耐焼付き効果
を発揮することが困難である。一方、添加量が４０重量
％超になると、熱間圧延潤滑剤の流動性が悪くなり、潤
滑剤の供給装置の配管内やノズル内で詰まることがあ
り、使用する際に支障がでることがある。有機樹脂粒子
の潤滑皮膜を十分に保持し、なおかつ潤滑剤の流動性を
確保するためには、有機樹脂粒子の添加量を１〜４０重
量％とすることが望ましい。

【００２０】

【実施例】

実施例１ 本発明の熱間圧延潤滑剤の特性を２円筒型の転動摩耗試
験機で測定した。本発明の熱間圧延潤滑剤は、有機樹脂
として、式Ｄで示されるポリスルフォン、式Ｂで示され
るポリエーテルスルフォン、式Ｇで示されるポリエーテ
ルエーテルケトン、比較の有機樹脂として、式

【００２１】

【化３】

【００２２】で示されるポリスチレンを、それぞれ平均
粒径１μｍ，１００μｍに調整し、これを分散媒である
Ｌｉグリースに対して１５重量％添加し、潤滑剤を調製
した。上記の有機樹脂は熱天秤測定器にて、昇温速度１
０℃／分、アルゴンガス雰囲気下で、１０％重量減少温
度を測定した。その結果を表１に示す。

【００２３】試験片には高クロム鋳鉄材（サイズ：φ８
０ｍｍ×１０ｍｍ^t ）を用い、相手片にはフェライト系
ステンレス鋼（サイズ：φ１６５ｍｍ×１５ｍｍ^t ）を
用いた。相手片は、誘導加熱コイルにより８５０℃に、
試験片の温度も５２０℃に昇温した。そして、荷重を８
０ｋｇｆかけて、試験片速度を５０ｒｐｍ、すべり率３
０％で転動摩擦させて、本発明の熱間圧延潤滑剤と比較
例の潤滑剤の耐焼付き効果を比較した。表２に実験に用
いた熱間圧延潤滑剤の構成を示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】実施例２ 本発明の熱間圧延潤滑剤と従来の潤滑剤を、２段熱間圧
延機を用いて、耐焼付き効果を評価した。潤滑剤には、
Ｌｉグリースを分散媒とし、固体有機樹脂粒子（ポリス
ルフォン：平均粒径２０μｍ）１５重量％を添加した本
発明の熱間圧延潤滑剤Ａと、Ｌｉグリースにポリスチレ
ンを１５重量％添加した熱間圧延潤滑剤Ｂと、有機樹脂
粒子無添加のＬｉグリースだけで構成された熱間圧延潤
滑剤Ｃ、鉱油に固体有機樹脂粒子（ポリスルフォン：平
均粒径２０μｍ）１５重量％を添加した熱間圧延潤滑剤
Ｄ、鉱油にポリスチレンを１５重量％添加した熱間圧延
潤滑剤Ｄ、鉱油だけで構成された熱間圧延潤滑剤Ｆを用
いた。ワークロールにはニッケルグレン鋳鉄ロールを用
い、圧延材には１３Ｃｒ鋼を用いた。圧延材のサイズは
外径１００ｍｍ、内径９０ｍｍ、長さ１００ｍｍであ
る。また、ロールには、内径１００ｍｍの加工面がある
カリバーがついており、このロールを用いて延伸する。
圧延材は加熱炉によって１２００℃に加熱した。そし
て、ロール周速度２０ｍ／ｍｉｎとし、潤滑剤をロール
の溝底部に入側から供給し、延伸で１パス圧延した。そ
して、圧延後最も焼付きが発生しやすいロールの溝底部
の焼付き発生状況を評価した。その結果、本発明の熱間
圧延潤滑剤Ａは上ロールの溝底部のように潤滑剤が付着
しにくい場所にもかかわらず、焼付きが全く発生せず圧
延後の材料の表面も美麗であった。しかしながら、その
ほかの潤滑剤Ｂ〜Ｆでは、溝底部に焼付きが発生してお
り、潤滑剤により差はあるが、圧延後の材料の表面肌も
荒れていた。従って、本発明の熱間圧延潤滑剤は潤滑剤
を供給しにくいカリバーロール（孔型ロール）などにも
従来の潤滑剤では困難な耐焼付き効果を十分に発揮する
ことが確認された。

【００２６】

【発明の効果】本発明の熱間圧延潤滑剤を、鉄鋼鋼材の
熱間圧延等に適用することにより、従来の熱間圧延潤滑
剤よりも、加工工具の摩耗の低減や焼付きを防止するこ
とによって得られる表面疵等の抑制ができるため、生産
性の向上および低コスト化が可能となる。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年６月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】

【表１】

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ１０Ｎ 20:00 Ａ 8217−4Ｈ 20:06 Ｚ 8217−4Ｈ 30:06 40:24 Ｚ 8217−4Ｈ 50:10 (72)発明者 井上 剛 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 山本普康 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分散媒のグリース中に、室温において固
   体で１０％重量減少温度が４００℃以上の有機樹脂から
   なる、平均粒径０．１μｍ〜１ｍｍの有機樹脂粒子を含
   有したことを特徴とする熱間圧延潤滑剤。
2. 【請求項２】 有機樹脂が、 【化１】 のうちのいずれか少なくとも一つ以上の構造を有する重
   合体または共重合体であることを特徴とする請求項１記
   載の熱間圧延潤滑剤。
3. 【請求項３】 有機樹脂粒子の添加量が、分散媒に対し
   て０．１〜４０重量％である請求項１または２記載の熱
   間圧延潤滑剤。
4. 【請求項４】 室温において固体で、１０％重量減少温
   度が４００℃以上の有機樹脂からなる平均粒径０．１μ
   ｍ〜１ｍｍの有機樹脂粒子を分散含有したことを特徴と
   するグリース。