JPH05306397A

JPH05306397A - 鋼材の熱間圧延用潤滑剤組成物および潤滑方法

Info

Publication number: JPH05306397A
Application number: JP15682792A
Authority: JP
Inventors: Kunio Goto; 邦夫後藤
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-03-05
Filing date: 1992-06-16
Publication date: 1993-11-19
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JPH05306399A; JP2570060B2; JP2570072B2

Abstract

(57)【要約】【目的】焼付き易い高Cr鋼などの鋼種、過酷な圧延状
況でも、焼付きや製品の表面疵発生を防止でき、圧延用
作業ロールの摩耗と鋼材表面汚れの少ない鋼材の熱間圧
延用潤滑剤組成物および潤滑方法。【構成】高塩基性Caスルホネートを組成物全重量の20
〜70重量％の割合で含有させた、鋼材の熱間圧延用潤滑
剤組成物。Caスルホネートの塩基価は 200〜500mg-KOH/
gが好ましく、摩擦力が低すぎる時には高塩基性Caスル
ホネート中の炭酸カルシウムを粒径 150〜5000Åに粒成
長させる。この潤滑剤は、圧延用作業ロールと圧延前の
鋼材の両方に供給すると潤滑効果が一層高まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼材の熱間圧延用潤滑
剤組成物と潤滑方法、特に炭素鋼やステンレス鋼を含む
各種鋼材の板圧延や形鋼、線材、管材などの孔形圧延に
おいて、焼付きを防止し、ロール摩耗を低減する等の潤
滑効果を発揮するとともに、表面汚れの少ない圧延材を
得るための潤滑剤組成物および潤滑方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の耐食性は、多量のCrの含有により飛
躍的に向上させることができる。ステンレス鋼に代表さ
れる高クロム鋼は、重量％で13％以上のCrを含有するた
め、鋼の表面に安定なクロム酸化保護膜を形成し、表面
を不働態化することによって耐食性が向上するのであ
る。しかし、この表面酸化膜は炭素鋼のそれに比べると
著しく薄く、圧延時に塑性加工を受けると容易に剥離し
てしまうものである。

【０００３】炭素鋼の熱間圧延においても、低温圧延、
高圧下圧延といった高負荷圧延の際には、鋼材表面に充
分な酸化保護膜が形成されないか、或いは形成されたと
しても大きな塑性加工を受けることによって容易に剥離
してしまうものであった。

【０００４】このような状況下では、熱間圧延時に圧延
用作業ロールと鋼材とが焼付きを起こし易く、ロール肌
荒れやそれに伴う圧延製品疵 (以下、焼付き疵という)
を生じる。また、上記のような厳しい圧延状況において
は、ロール摩耗も大きく、圧延スケジュールが制約を受
けることもあった。

【０００５】さらに、鋼材から剥離した酸化膜などがそ
のまま鋼材表面に残留し、下流 (加工下工程) での圧延
において圧延ギャップ内に硬質の異物 (汚れ) として引
き込まれ、その結果、圧延用作業ロールおよび鋼材表面
に疵 (以下、スケール疵という) を発生させる原因とな
っていた。

【０００６】最近の鋼材の高級化に伴い、ステンレス鋼
板のみならず、炭素鋼板においても美麗な表面肌が要求
されるため、圧延製品に焼付やスケールにより表面疵が
発生した場合には、研磨などの手入れをするか、甚だし
い場合にはスクラップにせざるを得ない。そのため、焼
付き疵やスケール疵の発生は鋼材の熱間圧延において大
きな問題になっている。

【０００７】従来、このような問題に対処するために、
圧延用作業ロールまたはその補強ロールに潤滑剤を供給
することが行われてきた。潤滑剤の使用目的は、圧延用
作業ロールと鋼材間の摩擦力を低減させて焼付きを防止
し、ロールの肌荒れや摩耗を防ぐとともに、圧延製品品
質を向上させることであり、焼付き疵の対策が主要な目
的である。

【０００８】このような潤滑剤として、特開昭47−1980
7 号公報には、天然脂肪油に全体の0.1〜10重量％の少
量の水置換剤と、場合によりさらに鉱物性潤滑油を配合
した潤滑剤組成物が提案されている。水置換剤として
は、油溶性スルホン酸塩 (例、石油スルホン酸金属塩)
が使用される。また、10μｍ以下程度の微粉状炭酸カル
シウムを水または潤滑基油に分散させた潤滑剤が、特公
昭62−14598 号、特公昭62−39198 号、特公昭62−3919
9 号の各公報に記載されている。

【０００９】しかし、これらの潤滑剤は、炭素鋼圧延時
の潤滑を目的としたもので、ステンレス鋼の熱間圧延に
使用すると、被圧延材が圧延用作業ロール表面に激しく
焼付き、圧延製品に疵を生じる。また、圧延用作業ロー
ルの摩耗も大きいため、圧延効率が極めて低下するなど
の問題がある。

【００１０】ステンレス鋼圧延用の潤滑剤としては、特
開昭63−254195号公報に潤滑油中に酸化鉄粉末を分散さ
せたものが、特開平１−167396号公報には黒鉛粉末を粘
性水溶液中に分散させたものが提案されている。

【００１１】しかし、金属間の直接接触状態を抑制する
ために酸化鉄粉末を分散させても、圧延用作業ロールと
被圧延材との間の焼付きやロール摩耗を充分防止できる
だけの効果が得られていない。黒鉛は、摩擦係数が極端
に低く、圧延に際して被圧延材のかみ込み不良やスリッ
プ発生の原因となるため、焼付き防止効果と摩耗低減効
果を発揮できるほど充分な量を含有させることができな
いでいた。一方、前述した、圧延後に残留する異物や汚
れにより発生するスケール疵対策としては、何ら有効な
手段が確立されていないのが現状である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ステ
ンレス鋼を含む各種鋼材の熱間圧延において、鋼材の圧
延用作業ロール表面への焼付きとスケール疵発生のいず
れをも効果的に防止することができ、それにより、ロー
ル摩耗を大幅に低減させながら、疵がなく、表面汚れの
少ない改善された品質の圧延製品を得ることができる、
鋼材の熱間圧延用潤滑剤組成物および潤滑方法を提供す
ることにある。

【００１３】本発明の別の目的は、圧延時のかみ込み不
良やスリップ発生などの圧延トラブルを起こさずに、改
善された作業効率で鋼材を熱間加工することができる、
鋼材の熱間圧延用潤滑剤組成物および潤滑方法を提供す
ることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋼材の熱間
圧延において圧延用作業ロールと鋼材との焼付きおよび
スケール疵発生と表面汚れを抑制できる潤滑剤組成物に
ついて鋭意検討した結果、従来は潤滑油用の清浄分散剤
として潤滑油に少量配合されてきたにすぎない高塩基性
Caスルホネートが、上記目的を達成するための潤滑主剤
として最適であることを見出し、本発明を完成した。

【００１５】ここに、本発明は、高塩基性Caスルホネ
ートを組成物の全重量に基づいて20〜70重量％の割合で
含有することを特徴とする、鋼材の熱間圧延用潤滑剤組
成物、および鋼材の熱間圧延において、高塩基性Caス
ルホネートを20〜70重量％含有する潤滑剤組成物を、圧
延用作業ロールと圧延前の鋼材の両方に別々に供給する
ことを特徴とする、鋼材の熱間圧延潤滑方法、を要旨と
する。

【００１６】１態様において、鋼材への潤滑剤組成物の
供給を圧延機前に配置されたピンチロールを介して行
う。

【００１７】

【作用】Caスルホネートは、アルキル芳香族を発煙硫酸
またはSO₃ガスによりスルホン化して得た親油性の石油
スルホン酸を中和してCa塩としたものであり、エンジン
油等の潤滑油の清浄分散剤としてもともと開発されたも
のである。高塩基性Caスルホネートは、Caスルホネート
を炭酸ガスなどの存在下でCaO またはCa(OH)₂と反応さ
せることにより製造され、正塩 (Caスルホネート) に比
べて３〜15倍もの過剰Caを含有し、Caスルホネートと同
じ用途に使用されている。この過剰のCaは、主として炭
酸カルシウム(CaCO₃) の形で粒径 (平均粒径)150Å以下
のコロイド状で油中に分散したコロイド状分散体を形成
している。

【００１８】高塩基性Caスルホネートは、耐熱性に優れ
ているため、鋼材の熱間圧延温度では、完全に燃焼ある
いは分解せず、流体あるいは流体に近い状態で存在し
て、潤滑に寄与することができ、潤滑主剤として優れた
潤滑性を発揮することが判明した。その上、鋼材表面の
酸化物との反応性にも富むため、表面に潤滑性の反応被
膜を形成することによっても潤滑性は一層向上する。

【００１９】しかも、高塩基性Caスルホネートは、上記
のように、油中にCa塩（炭酸カルシウム) の微粒子を粒
径150 Å以下のコロイド状分散体として含有している。
この微細に分散した炭酸カルシウムは、潤滑作用の主体
となる塩基性Caスルホネートのキャリアー (運び手) と
して作用し、熱間圧延時における高圧下においても、こ
の微粒子が圧延用作業ロールと被圧延材との摩擦界面に
均一な状態で導入されるため、高塩基性Caスルホネート
の潤滑効果は著しく高く、摩擦界面での金属間の直接接
触状態を抑制して焼付きを防止し、同時にロールの摩耗
を大きく低減させることができる。

【００２０】また、高塩基性Caスルホネートは、もとも
と清浄分散剤として開発されたものであるため、強い分
散清浄作用を有し、圧延後に鋼材表面に残留した酸化膜
や摩耗粉などの異物を取り除くことができ、そのため、
鋼材表面での異物の残留により起こるスケール疵の防止
にも有効である。

【００２１】以上の作用により、本発明の潤滑剤組成物
は、熱間圧延時の鋼材の圧延用作業ロールへの焼付きを
防止し、ロール摩耗を大幅に低減させることができると
同時に、これを用いて圧延した後の鋼材表面は酸化膜の
残留等による汚れが少なく、その結果、焼付き疵とスケ
ール疵の両者が効果的に防止され、良好な圧延製品品質
を確保することができる。

【００２２】本発明で用いる高塩基性Caスルホネートの
原料アルキル芳香族は特に制限されず、従来品と同様
に、鉱油の潤滑油留分ならびに合成系化合物 (例、アル
キルベンゼン、ポリオレフィンをベンゼンにアルキル化
したもの、ジノニルナフタレン等) のいずれも使用でき
る。

【００２３】この高塩基性Caスルホネートは、本発明の
潤滑剤組成物中に20〜70重量％の割合で含有させる。こ
の含有量が20重量％未満では、ロール摩耗量が多くな
り、焼付きも充分に防止できない。一方、高塩基性Caス
ルホネートの含有量が70重量％を超えると、組成物が高
粘度化し、潤滑剤を供給しにくくなるため、高塩基性Ca
スルホネートの含有量は20〜70重量％とする。高塩基性
Caスルホネートの好ましい含有量は30〜60重量％であ
る。

【００２４】使用する高塩基性Caスルホネートの塩基価
は特に制限されないが、40 mg-KOH/g 以上のものがよ
く、特に 200〜500 mg-KOH/gのものが焼付き防止能、耐
摩耗性および耐汚れ性に優れていることから好ましい。
塩基価が200 mg-KOH/g未満では、高塩基性Caスルホネー
トの摩擦界面への導入性を向上させるキャリアーとして
の炭酸カルシウムの量が少なく、高塩基性Caスルホネー
トの摩擦界面への導入量が低下するので、ロール摩耗の
低減と焼付きの防止が不十分となり、脱スケール性など
の耐汚れ性も低下する場合がある。しかし、軽加工や加
工性が比較的良好な鋼材（例、炭素鋼、SUS 304 鋼) の
場合には、塩基価が200 mg-KOH/g未満の高塩基性Caスル
ホネートでも有効に使用できる。一方、塩基価が500 mg
-KOH/gを超える高塩基性Caスルホネートは、圧延用潤滑
剤としての適切な機能、例えば粘度等を有するものが現
状技術レベルでは製造できない。但し、製造技術上可能
になれば、塩基価が500 mg-KOH/g超のものも使用できよ
う。高塩基性Caスルホネートは、各種の塩基度のものが
市販されており、市販品を利用してもよい。

【００２５】このように、本発明の潤滑剤組成物は、高
塩基性Caスルホネートを特定量含有することに大きな特
徴がある。即ち、本発明に特有の強力な潤滑作用を得る
には、熱間圧延時に鋼材表面に生成する酸化皮膜との反
応性に富んだ高塩基性物質としての高塩基性Caスルホネ
ートの存在が重要なのである。

【００２６】高塩基性Caスルホネートに含まれる粒径 1
50Å以下の炭酸カルシウムは、高塩基性Caスルホネート
を製造する過程で自然に析出し、コロイド状分散体を油
中に形成している。このコロイド状に分散した炭酸カル
シウムは、前述した特公昭62−14598 号公報に見られる
ような、別途用意した粒径１〜10μｍ程度の微粉状炭酸
カルシウムを潤滑油基油に分散させた従来技術の潤滑剤
とは、その作用効果が明らかに異なる。この従来技術の
潤滑剤では、炭酸カルシウムの粉末そのものが潤滑効果
を発揮する。

【００２７】これに対して、高塩基性Caスルホネート中
に塩として析出している粒径 150Å以下の炭酸カルシウ
ムそのものには、なんら潤滑効果はなく、高塩基性Caス
ルホネートの持つ高い潤滑効果を発揮し易くするため、
高塩基性Caスルホネートを摩擦界面に運ぶキャリアーと
して作用し、高面圧界面下での高塩基性Caスルホネート
の導入性および反応性を助ける役目をしているものと考
えられる。

【００２８】このように、高い潤滑性を示す高塩基性Ca
スルホネートと油中でコロイド状分散体を形成した粒径
150Å以下の炭酸カルシウムとの相乗効果により、鋼材
に対して顕著な耐焼付き性、耐摩耗性、耐汚れ性の向上
効果を発揮するのである。

【００２９】本発明の潤滑剤組成物は、上記のように潤
滑性に極めて優れているため、ロールや鋼材の材質や圧
延条件によっては、摩擦界面での摩擦係数が小さくなり
すぎ、圧延開始時に鋼塊の圧延ロールへのかみ込みが不
良となったり、圧延中にスリップが発生する場合があ
る。この傾向は、特に被圧延材が炭素鋼である場合に起
こり易い。そのような場合には、高塩基性Caスルホネー
ト中に析出した炭酸カルシウムを粒成長させ、粒径を 1
50〜5000Åにすると、鋼材に対する良好な耐焼付き性・
耐摩耗性向上効果を実質的に維持したまま摩擦係数を高
めることができ、前記のかみ込み不良やスリップを防止
することができる。炭酸カルシウムの粒径が5000Å (＝
0.5 μｍ) を超えると、潤滑性が低下するが、軽加工や
加工性があまり悪くない材料の加工には適用が可能であ
る。

【００３０】炭酸カルシウムを粒成長させる方法として
は、150 Å以下の細粒CaCO₃を含む高塩基性Caスルホネ
ートを原料にして水やメタノール等の極性物質を添加
し、結晶粒成長を促進させる方法などが利用できる。

【００３１】本発明の熱間圧延用潤滑剤組成物は、使用
する潤滑油基油に高塩基性Caスルホネートを混合するこ
とにより一般に製造される。高塩基性Caスルホネート
は、前述のように、組成物全体の20〜70重量％の範囲内
の量で配合する。高塩基性Caスルホネートと潤滑油基油
のみからなる組成物でも充分に有効であるが、必要に応
じてさらに他の１種もしくは２種以上の添加剤を配合し
てもよい。使用しうる添加剤としては、固体潤滑剤、極
圧添加剤、酸化防止剤、流動点降下剤、粘度指数向上剤
等がある。

【００３２】適当な潤滑油基油には、鉱物油、合成潤滑
油、ナタネ油、ラードオイル等の油脂類、高級脂肪酸お
よびそのエステル類等が挙げられる。固体潤滑剤の例と
しては、黒鉛、二硫化モリブデン、窒化硼素、雲母、タ
ルク等が挙げられる。

【００３３】極圧添加剤の例としては、硫化油脂、硫化
鉱油、ジノニルポリサルファイド等の硫黄系極圧添加
剤、トリクレジルホスフェート、リン酸ジオクチル等の
リン系極圧添加剤が挙げられる。

【００３４】酸化防止剤の例としては、メチレン−4,4
−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール) 等のビスフ
ェノール類、ジ−tert−ブチルクレゾール等のアルキル
フェノール類、ナフチルアミン類等が挙げられる。流動
点降下剤、粘度指数向上剤の例としては、ポリメタクリ
レート、ポリオレフィン等が挙げられる。

【００３５】固体潤滑剤の添加量は約１〜10重量％、極
圧添加剤の添加量は約１〜15重量％、酸化防止剤の添加
量は約0.01〜1.0 重量％、流動点降下剤、粘度指数向上
剤の添加量は、それぞれ約１〜５重量％程度でよい。

【００３６】従来の潤滑剤は、圧延用作業ロールのみに
供給され、ロールの回転に伴って潤滑剤をロールと鋼材
との界面に導入するとの考えのもとで使用されてきた。
これは、従来の潤滑剤は耐熱性が低いため、仮に熱間圧
延前の鋼材表面に供給したとしても、高温に加熱されて
いる鋼材表面において均一に広がる前に燃え尽きてしま
い、潤滑効果を発揮しえないからである。そのため、圧
延用作業ロールのみに供給するのである。

【００３７】本発明の潤滑剤組成物は、この従来の潤滑
方法と同様に、圧延用作業ロールのみに供給してもよ
く、それにより従来の潤滑剤に比べて優れた潤滑効果が
得られる。この場合の潤滑剤の供給方法は、図４に示す
ように、潤滑剤をノズル４から圧延用作業ロール１に直
接供給するか、図５に示すように、潤滑剤をノズル７か
ら補強ロール２に噴霧して補強ロールを介して圧延用作
業ロールに供給することにより行われ、いずれにして
も、被圧延鋼材５は圧延と同時に潤滑剤と接触すること
になるので、圧延終了までの潤滑剤と鋼材との接触時間
は数百分の１秒程度と非常に短かくなってしまう。

【００３８】好適態様にあっては、本発明の潤滑剤組成
物を、例えば、図１〜図３に示すように、圧延用作業ロ
ールと圧延前の鋼材表面とに別々に供給して、鋼材が潤
滑剤とより長く接触するようにする。こうすると、次に
説明するように、本発明の潤滑剤組成物が持つ強力な潤
滑作用のみならず、その脱スケール作用についても効果
的に機能を発揮させることができる。

【００３９】本発明の潤滑剤は、既述のように、その潤
滑主剤である高塩基性Caスルホネートが鋼材表面で潤滑
性反応被膜を形成することによって高い潤滑性を発揮す
るものである。このような潤滑剤と鋼材表面との化学反
応に基づく強力な潤滑作用は、反応時間が数百分の１秒
しかとれない従来法による圧延用作業ロールのみへの潤
滑剤供給では、その効果が制限されることとなる。

【００４０】ところが、本発明の潤滑剤組成物の主剤で
ある高塩基性Caスルホネートは耐熱性に優れ、化学反応
性にも富むため、圧延前の高温の鋼材に供給しても、燃
え尽きることなくその強力な潤滑効果を効果的に発揮で
きる。しかも、圧延前の鋼材に供給することにより、圧
延までの短い反応時間で鋼材の表面と充分に反応を生
じ、鋼材表面に潤滑性反応被膜を形成するのである。

【００４１】圧延用作業ロールにも本発明の潤滑剤組成
物を供給することで、同様に圧延用作業ロールにも潤滑
性反応被膜が形成される。こうして、圧延時には、予め
表面に潤滑性反応被膜が形成されている鋼材と圧延用作
業ロールとが接触することになり、より大きな潤滑効果
(耐摩耗性、耐焼付き性) を結果として生み出すことに
なり、上記従来法により本発明の潤滑剤組成物を供給し
た場合に比べて、ロール摩耗量をさらに一層低減させる
ことができ、高Crステンレス鋼のように焼付き易い鋼材
の熱間圧延においても、焼付きや製品疵の発生を完全に
防止することができる。

【００４２】さらに、圧延用作業ロールと鋼材の両方の
供給された高塩基性Caスルホネートが、その本来の強力
な分散洗浄作用を発揮する。そのため、本発明の潤滑剤
組成物は、圧延後の鋼材表面に残留する酸化膜などの異
物が少ないという脱スケール効果を示し、鋼材およびロ
ールの双方について非常に高い耐汚れ性を維持すること
ができるので、スケール疵発生の防止にも有効である。

【００４３】本発明の潤滑剤組成物の圧延用作業ロール
への供給は、圧延用作業ロールに直接行ってもよいし
（例、図１、図２、図４）、多段式圧延機の場合には補
強ロール、中間ロールなど、他のロールを介して行って
もよい（例、図２、図５）。

【００４４】鋼材への潤滑剤組成物の供給は、図１に示
すように、ノズル３から鋼材表面に直接行ってもよい
が、図２および図３に示すように、圧延機前に鋼材を挟
むように配置された非駆動のピンチロール６を介して行
った方が、潤滑剤組成物を安定かつ均一に鋼材表面に供
給することができる。この非駆動ピンチロールの表面
は、鋼材とのスリップ防止と潤滑剤の鋼材への導入性を
高めるために、予め表面粗さを少し粗くしておくことが
望ましい。具体的には、ピンチロール表面をレーザー照
射、放電、ショットブラストなどの一般的な方法でダル
化もしくはディンプル化（ディンプル深さ 0.5〜1.5 m
m、ディンプル面積率30〜60％) しておくのである。

【００４５】本発明の潤滑剤組成物の供給方法として
は、要求される粘度や濃度に応じて、圧縮空気と混合し
て噴霧状にして供給するエアーアトマイズ法や、水と混
合して供給するウォーターインジェクション法、さらに
は加熱蒸気で噴霧化して供給するスチームアトマイズ法
等から適宜選択すればよく、いずれの方法でも本発明の
顕著な潤滑・脱スケール効果を得ることができる。もち
ろん、原液のまま供給する方法でもよく、上記以外の一
般的な給油方式を使用してもよい。原液で供給する場合
には、必要に応じて、本発明の潤滑剤組成物を水溶性タ
イプにして不燃性化してもよい。

【００４６】本発明の潤滑剤組成物は、一般のステンレ
ス鋼はもとより、特に自動車排ガス用材料などに使用さ
れるCr含有量20重量％以上の高耐食性ステンレス鋼
(例、20％Cr鋼、20％Cr-2％Mo鋼、20％Cr-5％Al鋼など)
の熱間圧延や、炭素鋼の低温圧延、高圧下圧延などの
高負荷圧延において、その効果を特に顕著に発揮する。
もちろん、一般の鋼材の通常圧延時の熱間圧延潤滑法に
利用してもその効果は絶大である。また、板圧延のみな
らず、形鋼、線材、管材の孔形圧延などにも有用であ
る。

【００４７】

【実施例】次に具体的な実施例に基づき説明する。実施例１表１に示す本発明例１〜８、比較例１〜２、従来例１〜
２の12種の潤滑剤組成物を、ホモミキサーを使って成分
を所定割合で混合することにより調製し、この潤滑剤組
成物を使用して各種の圧延試験を行った。本例では、潤
滑剤組成物は、図４に示すように圧延用作業ロールのみ
に直接供給した。

【００４８】(試験１)熱間鋼板圧延ミルラインにおける
ステンレス鋼圧延において、仕上タンデムミルの前段の
４段式熱間鋼板圧延機の上下の高Cr鋳鉄製の各圧延用作
業ロールに、ウォーターインジェクション方式の供給装
置により、表１に示す各潤滑剤組成物を、SUS 304 およ
び高Cr系ステンレス鋼 (20重量％Cr)(それぞれ約2000ト
ンおよび500 トン) の各圧延時に供給し、圧延用作業ロ
ールの焼付きと圧延後のステンレス鋼材の表面状態 (圧
延製品疵の有無) を目視観察により調べた。また、圧延
後の圧延用作業ロールの摩耗量 (各ロールの最大摩耗深
さを測定し、全ロールの平均値を表示) も求めた。試験
結果を表２ (SUS 304)、表３ (高Cr系ステンレス鋼) に
示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【表２】

【００５１】

【表３】

【００５２】表２および表３の結果から明らかなよう
に、本発明例の場合は、SUS 304 の圧延の場合は完全
に、高Cr系ステンレス鋼の場合にも一部を除いて圧延用
作業ロールの焼付きは防止され、ステンレス鋼板表面の
疵も発見されなかった。また、ロールの摩耗量も比較
例、従来例に比べ著しく低減した。

【００５３】高Cr系ステンレス鋼の圧延などのように一
段と過酷な圧延状況においては、本発明例７および８の
ように、塩基価が40 mg-KOH/g と低い高塩基性Caスルホ
ネートでは、軽度の焼付きにより表面疵が発生するが、
この疵は極めて軽微なもので、実用上は問題なく、手入
れの必要も全くなかった。塩基価200 mg-KOH/g以上の本
発明例１〜６では、このような過酷な圧延状況でも表面
疵のない圧延製品が得られる。特に、本発明例４、５、
６のように、高塩基性Caスルホネートを30〜60重量％含
有させた潤滑剤が、より大きな潤滑効果を発揮する。

【００５４】比較例１に示すように、高塩基性Mgスルホ
ネートでは、塩基価が400 mg-KOH/gと高くても、潤滑効
果が発揮されないことがわかる。すなわち、高塩基性ス
ルホネートはCa塩でなければならない。また、比較例２
のように、高塩基性Caスルホネートの含有量が20重量％
未満では、潤滑効果が得られない。従来例１、２はとも
に潤滑効果が全く不十分である。

【００５５】圧延トラブルについては、炭酸カルシウム
の粒径が150 Å以下と小さいため、本発明例５のよう
に、摩擦係数が低くなりすぎた場合には、かみ込み不良
やスリップが多少発生した。このトラブルは、次の実施
例２に示すように、炭酸カルシウムを粒成長させておく
ことで防止できる。

【００５６】なお、圧延用作業ロールとして、高炭素系
高速度鋼 (ハイス) ロール、高合金グレン鋳鉄ロール、
高Cr鋳鉄ロール、アダマイトロールなど、熱間で一般に
使用される圧延用ロールのいずれを使用した場合にも、
上と同様の結果が得られている。

【００５７】(試験２)マンドレルミルラインにおけるス
テンレス鋼管(SUS 304等) の熱間圧延時に、全圧延スタ
ンドの孔型ロール (サイザーロール、マンドレルミルロ
ール等) に、表１に示す各潤滑剤をエアーアトマイズ方
式の給油装置により供給したところ、試験１と同様に、
本発明の潤滑剤組成物を供給した場合、ロールに焼付き
は全く発生せず、製品にも疵は観察されなかった。一
方、比較例と従来例の潤滑剤組成物を供給した場合、ロ
ールに激しい焼付きと大きな摩耗が発生した。当然の如
く、製品にも疵が発生していた。

【００５８】(試験３)形鋼圧延ラインにおけるステンレ
ス (SUS304、SUS430等) Ｈ形鋼の熱間圧延時に、仕上圧
延機の水平ロールと竪ロールに、表１に示す各潤滑剤を
ウォーターインジェクション方式の給油装置により供給
したところ、試験１と同様、本発明の潤滑剤を供給した
場合には、いずれのロールにも焼付きは発生せず、摩耗
も少なく、製品にも疵は観察されなかった。一方、比較
例、従来例の潤滑剤を供給した場合、いずれのロールに
も激しい焼付きと大きな摩耗が発生した。圧延製品に
も、コイルグラインダーによる疵の手入れが必要なくら
い大きな疵が発生した。

【００５９】実施例２高塩基性Caスルホネートとして、極性物質を添加し析出
炭酸カルシウムを粒径150 Å以上となるように粒成長さ
せたものを使用して、実施例１と同様に潤滑剤組成物を
調製し、実施例１の試験１〜３に準じて試験した。本例
でも、潤滑剤組成物は、図４に示すように圧延用作業ロ
ールのみに供給した。使用した潤滑剤組成物の組成と炭
酸カルシウムの粒径を表４に、試験１(SUS 304および高
Cr系ステンレス鋼 (20重量％Cr) の鋼板の熱間圧延) で
の試験結果をそれぞれ表５および表６に示す。ただし、
SUS 304 および高Cr系ステンレス鋼の圧延量はそれぞれ
約1800トンおよび400 トンであった。

【００６０】

【表４】

【００６１】

【表５】

【００６２】

【表６】

【００６３】上の結果からわかるように、析出炭酸カル
シウムを粒径150 Å以上に粒成長させることにより、圧
延開始時のかみ込み不良や圧延中のスリップを完全に防
止することができた。本発明例での潤滑性能は、焼付
き、ロール摩耗とも、圧延量が実施例２では実施例１よ
り若干少ないことを考慮すると、実施例１と実質的に同
等であり、析出炭酸カルシウムを粒成長させても潤滑性
が良好に保持されることが確認された。

【００６４】その他の試験結果は実施例１と同様の傾向
を示した。即ち、高塩基性Caスルホネートは塩基価が20
0 mg-KOH/g以上であると、高Cr系ステンレス鋼の熱間圧
延のように過酷な圧延状況でも表面疵のない圧延製品が
得られ、特に高塩基性Caスルホネートを30〜60重量％含
有させた時に潤滑効果が大きくなる。高塩基性Caスルホ
ネートの含有量が20重量％未満では必要な潤滑効果が得
られない。

【００６５】本発明の潤滑剤組成物を使用することによ
り、試験１において圧延用作業ロールとして、他の一般
的な熱間圧延用ロールを使用した場合にも上と同様の結
果が得られている。また、試験２のステンレス鋼管(SUS
304等) 熱間圧延や、試験３の形鋼圧延ラインにおける
ステンレス (SUS304、SUS430等) Ｈ形鋼熱間圧延におい
ても、どのロールにも焼付きは発生せず、摩耗も少な
く、製品にも疵は観察されなかった。

【００６６】実施例３表７に示す本発明例１〜８、比較例１〜２、従来例１〜
２の12種の潤滑剤組成物を、ホモミキサーを使って成分
を所定割合で混合することにより調製し、この潤滑剤組
成物を使用して各種の圧延試験を行った。使用した高塩
基性Caスルホネートは、粒成長させていない、実施例１
で使用したのと同じものであった。本例では、潤滑剤組
成物の供給は、図２に示すように、圧延用作業ロール
（圧延用作業ロール１に直接供給）と圧延前の鋼材（圧
延機前のピンチロール６に供給）とに別々に行った（本
発明潤滑法）。この潤滑方法と比較するために、同じ潤
滑剤組成物を、図４に示す従来の潤滑方法に従って、圧
延用作業ロールのみに供給した場合についても試験した
（従来潤滑法）。

【００６７】(試験１)熱間鋼板圧延ミルラインの仕上タ
ンデムミルの前段の４段式熱間鋼板圧延機において、表
７に示す各潤滑組成物を、炭素鋼、SUS 304 および高Cr
系ステンレス鋼 (20重量％Cr）の各圧延時（それぞれ約
3000トン、1800トンおよび400 トン)に、本発明潤滑法
または従来潤滑法のいずれかで供給し、圧延後に圧延用
作業ロール (高Cr鋳鉄ロール) の焼付きと鋼板の表面状
態 (圧延製品疵の有無) を目視観察により調べた。さら
に、圧延後の圧延用作業ロールの摩耗量 (各ロールの最
大摩耗深さを測定し、全ロールの平均値を表示) 、およ
び圧延後の鋼材の耐汚れ性 (潤滑油分の残存がないこ
と) についても評価した。

【００６８】潤滑剤組成物の供給は、圧延用作業ロール
側および鋼材側 (ピンチロールへの供給) のいずれも、
エアーアトマイズ方式の供給装置により行った。試験結
果を表８ (炭素鋼) 、表９ (SUS 304)、表10 (高Cr系ス
テンレス鋼) に示す。

【００６９】

【表７】

【００７０】

【表８】

【００７１】

【表９】

【００７２】

【表１０】

【００７３】表９〜表10の結果から明らかなように、本
発明の潤滑剤組成物を用いて、本発明潤滑法により圧延
用作業ロールと鋼材の両方に供給すると、いずれの鋼種
においても、圧延用作業ロールの焼付きは防止され、鋼
板表面にも疵は発見されず、圧延後の鋼板の表面汚れも
少なかった。また、同じ潤滑剤組成物を従来法により圧
延用作業ロールのみに供給した場合に比べて、ロール摩
耗量がさらに一層低減した。

【００７４】これに対し、比較例および従来例の潤滑剤
組成物を、本発明潤滑法によりロールと鋼材の両方に供
給しても、ロール摩耗量は従来潤滑法と同程度にとどま
っている。即ち、本発明潤滑法により得られる潤滑効果
の一層の向上は、本発明の潤滑剤組成物に特有なもので
あることがわかる。

【００７５】本発明の潤滑剤組成物を使用した場合に
は、その潤滑効果がもともと優れているため、表８およ
び表９に示した炭素鋼およびSUS 304 鋼の熱間圧延で
は、本発明潤滑法および従来潤滑法のいずれを採用して
も、焼付き、耐汚れ性、および製品疵の試験結果は良好
であって、潤滑法による差異は認められなかった。

【００７６】しかし、焼付きが起こり易い高Cr鋼の熱間
圧延試験 (表10) では、実施例１の表３と同様、塩基価
が40 mg-KOH/g と低い高塩基性CaスルホネートＣを使用
した例では、従来潤滑法では軽い焼付きが起こり、ごく
軽微な表面疵が発生した。このような場合でも、本発明
潤滑法により潤滑剤を供給すれば、焼付きと製品疵の発
生を完全に防止できた。

【００７７】本発明の潤滑剤組成物を本発明潤滑法によ
り供給した場合も、これを従来潤滑法で供給した実施例
１と同様の潤滑効果の変動が見られた。即ち、No. １〜
６のように塩基価が 200〜500 mg-KOH/gと高い高塩基性
Caスルホネートを使用した潤滑剤、中でも No.４、５、
６のように高塩基性Caスルホネートを30〜60重量％と多
く含む潤滑剤が、潤滑効果に優れている。比較例および
従来例の潤滑剤組成物は、いずれの潤滑方法でも充分な
潤滑効果を発揮しえない。

【００７８】なお、圧延用作業ロールとして、高炭素系
高速度鋼 (ハイス) ロール、高合金グレン鋳鉄ロール、
高Cr鋳鉄ロール、アダマイトロールなど、熱間で一般に
使用される圧延用ロールのいずれを使用した場合にも、
上と同様の結果が得られている。

【００７９】(試験２)マンドレルミルラインにおけるス
テンレス鋼管(SUS 304、13Cr鋼等) の熱間圧延時に、全
圧延スタンドの孔型ロール (サイザーロール、マンドレ
ルミルロール等) と圧延前の鋼材の双方に、表７に示す
各潤滑剤をウォーターインジェクション方式の給油装置
により供給したところ、試験１と同様、本発明の潤滑剤
組成物を供給した場合には、ロールに焼付きは全く発生
せず、製品にも疵は観察されなかった。圧延後の鋼材表
面の汚れも非常に少なかった。一方、比較例と従来例の
潤滑剤組成物を本発明潤滑法により供給した場合、ロー
ルに激しい焼付きと大きな摩耗が発生し、製品にも疵が
発生していて、本発明潤滑法による潤滑性の改善は認め
られなかった。

【００８０】また、本発明の潤滑剤組成物を、従来潤滑
法により孔型ロールのみに供給した場合には、試験１と
同様、本発明潤滑法による場合に比べて、ロール摩耗が
大きくなり、鋼材の表面汚れも多少増加した。焼付きと
製品品質は、従来潤滑法とほぼ同等レベルであった。

【００８１】(試験３)形鋼圧延ラインにおけるステンレ
ス (SUS304、SUS430等) のＨ形鋼熱間圧延時に、仕上圧
延機の水平ロールおよび竪ロールと圧延前の鋼材の双方
に、表７に示す各潤滑剤をウォーターインジェクション
方式の給油装置により供給したところ、試験１と同様、
本発明の潤滑剤組成物を供給した場合には、ロールに焼
付きは全く発生せず、製品にも疵は観察されなかった。
圧延後の鋼材表面の汚れも非常に少なかった。一方、比
較例と従来例の潤滑剤組成物をこの方法で供給した場
合、ロールに激しい焼付きと大きな摩耗が発生し、圧延
製品にも大きな疵が発生して、本発明潤滑法による潤滑
性の改善は得られなかった。

【００８２】また、本発明の潤滑剤組成物を従来潤滑法
により水平ロールおよび竪ロールのみに供給した場合に
は、試験１と同様、本発明潤滑法により供給した場合に
比べてロール摩耗が大きくなり、鋼材の表面汚れも多少
増加した。焼付きと製品品質は、従来潤滑法とほぼ同等
レベルであった。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、高塩基性Caスルホ
ネートを20〜70重量％含有する本発明の潤滑剤組成物
は、これを使用して炭素鋼やステンレス鋼などの鋼材の
熱間圧延を行った時に、圧延時の摩擦力を低減させ、圧
延用作業ロールの摩耗の大幅な低減と鋼材の圧延用作業
ロールへの焼付き防止が図られる。特に、この潤滑剤組
成物を、本発明の潤滑方法に従って、圧延用作業ロール
と圧延前の鋼材の両方に供給すると、ロール摩耗がさら
に大きく低減し、圧延後の鋼材の表面汚れが少なく、高
Cr鋼のように焼付き易い鋼種や高負荷圧延にあっても焼
付きや製品疵の発生を完全に防止できる。その結果、圧
延製品品質が著しく向上し、作業効率も改善される。摩
擦力低減効果が高すぎて、かみ込み不良やスリップが発
生する場合には、高塩基性Caスルホネート中の炭酸カル
シウムを粒成長させておくことでこれらの圧延トラブル
を有効に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明潤滑法による潤滑剤供給法の例を示す説
明図である。

【図２】本発明潤滑法による潤滑剤供給法の別の例を示
す説明図である。

【図３】本発明潤滑法による潤滑剤供給法のさらに別の
例を示す説明図である。

【図４】従来の潤滑法による潤滑剤供給法の例を示す説
明図である。

【図５】従来の潤滑法による潤滑剤供給法の別の例を示
す説明図である。

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 40:24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高塩基性Caスルホネートを組成物の全重
量に基づいて20〜70重量％の割合で含有することを特徴
とする、鋼材の熱間圧延用潤滑剤組成物。
【請求項２】鋼材の熱間圧延において、高塩基性Caス
ルホネートを20〜70重量％含有する潤滑剤組成物を、圧
延用作業ロールと圧延前の鋼材の両方に別々に供給する
ことを特徴とする、鋼材の熱間圧延潤滑方法。