JPH0543887A

JPH0543887A - Ｕプレス成形用潤滑剤

Info

Publication number: JPH0543887A
Application number: JP20078491A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kato; 善雄加藤; Kenji Moribe; 憲二森部
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-08-09
Filing date: 1991-08-09
Publication date: 1993-02-23

Abstract

(57)【要約】【構成】極圧剤１〜３重量％と、所望により粘度指数
向上性ポリマー３重量％以下とを含有し、残部が合成エ
ステルからなる、ＵＯミルにおけるＵプレス成形用潤滑
剤。【効果】取り扱い性に優れ、乾燥不要なため、ＵＯミ
ルのライン内で操業能率を低下させずにオンライン塗布
可能。無潤滑では良好な成形ができない高強度厚肉ＵＯ
Ｅ鋼管製造時のＵプレス成形に適用すると、安定した品
質の製品を能率よく製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に石油、天然ガス輸
送用のラインパイプとして使用されるＵＯＥ鋼管の製造
において、プレス成形を行うＵＯミルにおけるＵプレス
成形用の潤滑剤に関し、特に厚肉高強度パイプの連続製
管におけるＵプレス成形の成形荷重の低減に有効なＵプ
レス成形用潤滑剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＵＯＥ鋼管は、ＵＯミルでのＵ成形とＯ
成形による管状へのプレス成形、継目の溶接、および拡
管の各工程を経て製造され、ラインパイプとして主に使
用される。ＵＯＥ鋼管のうち、寒冷地あるいは深海底で
使用されるラインパイプ用のものは、近年、操業効率の
面からますます高強度、厚肉化へと移行しつつある。こ
のＵＯＥ鋼管の高強度厚肉化に伴って、ＵＯミルでの製
管時のプレス成形性が問題となってくる。例えば、バー
ソンタイプ（ロッカーアセンブリ方式）のＵＯミルの場
合、特にＵプレスでは通常は無潤滑で曲げ加工が行われ
るが、厚肉高強度の鋼板を加工する場合には、鋼板表面
とＵプレスのロッカーダイとの間に局部的な極めて高い
接触圧力を生じ、接触部のすべりを悪化させて、不均一
なすべり、焼付き、さらには成形不良にまで至る場合が
ある。

【０００３】図２に、ＵプレスにおけるＵポンチ荷重−
ストローク線図を示す。この図から明らかなように、Ｕ
ポンチ荷重は、ポンチへの下向き荷重を加え始めてから
ロッカーアセンブリの回転が開始するまでの単純曲げ加
工時には非常に低く、その後巻き曲げのためのロッカー
アセンブリの回転開始と同時に急激に増大し、Ｕプレス
成形時の最大荷重に達する。その後、ボトムギャップ発
生により荷重は低下し、成形終了前にやや荷重が増大し
てポンチストップとなる。従って、急激にＵプレスの下
向き荷重が最大値に達するロッカーダイ回転開始時のＵ
ポンチ荷重を低減させることが、上記のＵプレス成形時
の諸問題の解決には重要である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この問題に対処するた
めに、Ｕプレスのすべり不良、荷重低減のための最も効
果的かつ汎用的な手段として、鋼板面（ポンチと接触し
ない側、即ち、裏面）のロッカーアセンブリと接触する
部分に予め皮膜形成性の樹脂系潤滑剤（例えば、商品名
ミルボンドとして市販のもの）を塗布し、乾燥させて潤
滑皮膜を形成してからＵ成形を行うことを試みた。この
ような樹脂系潤滑剤を使用することにより、ロッカーア
センブリ回転開始直後の摩擦力が低減して、Ｕ成形に必
要なプレス荷重を１５％近くも減少させることができ、
均一加工性を或る程度得ることができることが判明し
た。

【０００５】しかし、上記の潤滑剤は塗布後に塗膜の乾
燥に約２０分程度の時間を要し、ミル内搬送中の短時間
のうちに塗膜を乾燥することが困難である。樹脂系潤滑
剤は未乾燥状態の塗膜では潤滑性を発揮し得ないので、
塗膜の乾燥は必須である。従って、ミル内で潤滑剤をオ
ンラインで連続塗布することが実質的に不可能なため、
成形用鋼板素材への潤滑剤の塗布・乾燥と、その後の鋼
板のパイリングは手作業で対応する他なく、ＵＯミルで
の大ロット品の連続製管において操業上のネックとな
る。

【０００６】また、従来より鋼板のプレス成形用潤滑剤
として牛脂などの動植物油が使用されてきたが、これら
は臭いや取り扱い性に問題があり、また製品品質に対し
ても通常の洗浄で容易に払拭できないといった悪影響が
あるため、ＵＯミルでの連続製管作業には適していな
い。

【０００７】本発明の目的は、鋼板表面とロッカーダイ
間の摩擦係数の低下による成形荷重の低減に有効な潤滑
性を示し、Ｕプレス前のミル内搬送中に鋼板面へのオン
ライン連続塗布が可能であり、しかも塗布時および塗布
後において作業環境や製管品質に無害なＵプレス成形用
の潤滑剤を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成できる潤滑剤を得るべく検討を重ねた結果、合成
エステルを主成分とする組成物が最適であることを見出
し、本発明を完成させた。

【０００９】ここに、本発明の要旨は、極圧剤１〜３重
量％と、所望により粘度指数向上性ポリマー４重量％以
下とを含有し、残部が合成エステルからなる、ＵＯミル
におけるＵプレス成形用潤滑剤にある。別の側面におい
て、本発明は、ＵＯミルにおけるＵプレス成形前に上記
潤滑剤を鋼板素材のポンチと接触しない側の面に塗布す
ることを特徴とする、厚肉高強度のＵＯＥ鋼管の製造方
法にある。

【００１０】

【作用】本発明のＵＯＥ鋼管のＵプレス成形用潤滑剤
は、合成エステルを主成分とし、これに極圧剤１〜３重
量％と、所望により粘度指数向上性ポリマー４重量％以
下とを配合したものである。この組成の限定理由を次に
述べる。

【００１１】合成エステルは合成潤滑油の１種であり、
低温粘度性状（低温流動性）に優れ、粘度指数も高い。
しかし、合成エステル単独では高荷重下での摩擦係数の
低下と焼付防止には十分ではないので、これに少量の極
圧剤と必要によりポリマーとを配合する。合成エステル
としては、従来より合成潤滑油として使用されている、
ジ−２−エチルヘキシルセバケート、ジ−２−エチルヘ
キシルアジペート、トリメチロールプロパントリオレエ
ート、ペンタエリスリトールテトラヘキサエートなどの
ポリオールポリエステル類などが使用できる。

【００１２】極圧剤は、局部的な高温・高荷重下で金属
表面に作用して、油にほとんど溶けない極圧表面膜を形
成することにより、可及的に摩耗を低減させて潤滑不能
状態（焼付）を防止する作用をする。イオウ系、リン
系、塩素系、有機金属化合物などの各種の極圧剤が知ら
れており、これらのいずれを使用してもよい。好ましく
は、イオウ系、リン系極圧剤を用いる。

【００１３】極圧剤の量が１重量％未満では、高荷重下
での摩擦力の低減効果がほとんど現れず、３重量％を超
えると金属表面に対する吸着力と高反応性から腐食反応
と著しい摩耗を生ずるようになるので、１〜３重量％の
範囲内の量で添加する。

【００１４】ポリマーは粘度指数向上剤として機能する
ものを用いる。粘度指数向上性ポリマーとしては、ポリ
アルキルメタクリレート、分散型ポリアルキルメタクリ
レート、ポリイソブテン、ポリブテン、エチレン−プロ
ピレン共重合体、スチレン−ジエン共重合体水素化物な
どの公知の粘度指数向上剤を使用することができる。

【００１５】このようなポリマーを潤滑剤中に存在させ
ると、温度上昇に伴う潤滑剤の粘性低下を低く保持する
ことができるので、必要に応じて添加する。しかし、添
加量が４重量％を超えると、潤滑剤の剪断安定性が低下
するので、ポリマーを添加する場合には、その添加量を
４重量％以下とする。

【００１６】本発明の潤滑剤には、所望により、従来よ
り使用されてきた潤滑剤の添加剤をさらに少量配合する
こともできる。このような添加剤としては、耐摩耗剤、
酸化防止剤がある。

【００１７】本発明のＵプレス成形用潤滑剤は油状物で
あり、ＵＯＥ鋼管製造工場のＵＯミルの成形ライン内に
おいて、即ち、オンラインで通常の潤滑油と同様に鋼板
素材に塗布して使用することができる。上述したよう
に、樹脂系潤滑剤の場合には、塗布後に比較的長時間の
塗膜乾燥が必要となるため、オンラインでの適用には無
理があるが、本発明の潤滑剤は樹脂系ではないため乾燥
不要であり、塗布後に直ちに成形プレス作業に供するこ
とができる。従って、ミル内搬送中の短時間のうちに潤
滑処理をすべて終了することができるので、オンライン
での適用に適している。これにより、潤滑剤を使用して
も操業効率に特に悪影響を及ぼさずに、厚肉高強度のＵ
ＯＥ鋼管を連続的に製造することが可能となる。もちろ
ん、所望により、本発明の潤滑剤をオフライン（成形プ
レスライン外）で、鋼板素材に塗布しても構わない。

【００１８】ＵＯミルはカイザータイプ（ブレーキロー
ル方式）とバーソンタイプ（ロッカーアセンブリ方式）
に大別されるが、本発明の潤滑剤はいずれのタイプのＵ
プレス成形にも使用できる。いずれの場合も、鋼板素材
のポンチと接触しない側（裏面側）の鋼板面のブレーキ
ロールまたはロッカーダイと接触する部分に潤滑剤を塗
布することが摩擦力低減に有効である。

【００１９】オンラインでの本発明の潤滑剤の連続的な
塗布は、例えば、図１に示すようにして、Ｕプレス前の
鋼板の搬送ラインにおいて行うことができる。即ち、Ｕ
プレスのロッカーダイ（またはブレーキロール）の幅に
合わせて幅可変機能を持つロール１とワイパー２とを使
用して、鋼板素材３に潤滑が必要な幅だけ均一に潤滑剤
４を塗布する。塗布方法はロール塗布に限らず、噴霧な
いし噴射などの他の方法を利用することもできる。潤滑
剤の塗布量は、所望のＵプレス荷重の低下が可能となる
量であれば特に制限されないが、通常は、１〜100 μｍ
の範囲内が好ましい。

【００２０】本発明の潤滑剤の塗布は、板厚が32 mm 以
上、鋼板強度が50 kgf/mm²以上といった高強度肉厚パイ
プの製管時のＵプレス成形荷重の低減に特に有効であ
り、20％前後もプレス成形荷重を低減させることがで
き、潤滑不能状態となるのを確実に防止することができ
る。ただし、必要であれば、上記より肉厚が小さいかま
たは鋼板強度が低い場合に本発明の潤滑剤を適用しても
差し支えない。また、牛脂と異なり、本発明の潤滑剤は
無臭でべたつきも少ないので、作業環境の悪化がない
上、大気温度の変化に伴う粘性の変化が少なく (即ち、
粘性の安定性に優れ)、比較的安価である。さらに、プ
レス成形後にこの潤滑剤が残存しても、シーム部（溶接
部）までの影響はなく、洗浄可能であり、下工程に無害
である。

【００２１】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明す
る。実施例中、％は特に指定のない限り重量％である。
次の表１に示す各種の潤滑剤を市販の材料を用いて試作
した。表１に示した潤滑剤のうち、No. ９以下の３種類
のエステル系潤滑剤が本発明のものであり、残りは比較
用の潤滑剤である。使用した材料は次の通りであった。

【００２２】鉱油： 10マシン油（40℃、10 c
St) ワックス： 115°Ｆパラフィンワックス極圧剤：ジターシャリードデシルポリサルファ
イド (リン系極圧剤) 精製油脂：牛脂または豚油 (ラード) 乳化剤：石油系スルフォン酸ソーダ (ＭＷ≒46
5) 合成エステル：トリメチロールプロパントリオレエー
トポリマー：ポリブテン

【００２３】

【表１】

【００２４】試作した潤滑剤を用いて厚肉高強度の鋼板
素材をバーソンタイプのＵＯミルにおいてＵプレス成形
し、ロッカーアセンブリの下シューと鋼板素材とが接触
した時点での最大荷重を最大Ｕポンチ荷重として測定し
た。対照として、無潤滑および牛脂を潤滑剤として塗布
したＵプレス成形も行った。

【００２５】使用した鋼板素材はグレードAPI X65 であ
り、次の寸法および強度特性を有していた。板厚： 35.1 ｍｍ、板幅： 2500 ｍｍ、板長さ： 12,00
0 ｍｍ降伏強度： 56.1 kgf/mm²、引張強度： 62.2 kgf/mm² 一方、使用したＵプレスのロッカーアセンブリのロッカ
ーダイの幅 (２×Ｃ) は1250ｍｍであった。

【００２６】潤滑剤は、Ｕプレス成形への鋼板のミル内
搬送中に、鋼板素材のポンチと接触しない側の鋼板表面
のロッカーダイと接触する部分に、膜厚が約25〜100 μ
ｍとなるように、図１に示したロール塗布装置を用いて
オンラインで連続的に塗布した。No. １の樹脂系潤滑剤
は、乾燥が必要であるため、オフラインにて塗布を行っ
た。以上の試験結果を、次の表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】図３および図４には、それぞれ牛脂および
本発明の潤滑剤No. ９を塗布したＵプレス成形試験（試
験No. ３および１３）におけるＵポンチ荷重−ストロー
ク線図を示す。

【００２９】表２と図３および図４に示した結果から明
らかなように、無潤滑では最大Ｕポンチ荷重は2600トン
を超え、摩擦力が非常に大きいため、Ｕプレス成形時の
不均一なすべりによる焼付や成形不良を生ずる恐れがあ
る。これに対して、潤滑剤を塗布すると、最大Ｕポンチ
荷重はいずれも低減したが、その低減の効果は牛脂を塗
布した場合が最も高かった。しかし、牛脂は上述したよ
うに取り扱い上と製品品質上の難点があり、ＵＯミルで
のオンラインでの潤滑剤の塗布には採用しにくい。

【００３０】本発明の潤滑剤を用いた試験No. 13〜15で
は、牛脂を用いた場合に近い2150トン以下まで最大Ｕポ
ンチ荷重を低減させることができ (成形荷重の低減率が
19.7〜22.2％の範囲内) 、乾燥の必要な樹脂系潤滑剤を
使用した試験No. ４および５(荷重低減率16.7％) より
も荷重低減効果は高かった。一方、本発明と同じ材料を
使用しても組成が本発明の範囲外のもの (試験No. 11)
、および他の種類の鉱油系や油脂系の潤滑剤では荷重
低減効果が本発明のものに比べて劣っていた。

【００３１】上述した最大Ｕポンチ荷重がアセンブリと
鋼板表面間の摩擦係数の低下に相関することを実証する
ために、上記の鋼板素材と同じ鋼板の試験片に各潤滑剤
を25〜30μmm (0.01 m) の塗布量で塗布した潤滑試験片
を用いて、バウデン試験により鋼球に対する摩擦係数を
測定した。摩擦試験条件は、室温、荷重３kfg 、摩擦速
度４mm/secとした。得られた試験結果を図５に示す。図
中の番号は、表２の試験番号である。なお、無潤滑での
鋼板試験片について同様に測定した摩擦係数は0.70であ
った。

【００３２】図５に示した結果から、本発明の潤滑剤を
塗布した試験No. 13〜15は、牛脂を塗布した試験No. ３
に次いで摩擦係数が低く (摩擦係数0.12以下) 、摩擦力
の低減に対する効果が高いことがわかる。その他の潤滑
剤を塗布した場合には、摩擦係数は0.12を超えた。

【００３３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、乾燥が不要で、Ｕプレス成形荷重の低減効果が20％
前後と高く、従って摩擦力低減効果の高いＵプレス成形
用潤滑剤が得られる。これにより高操業能率の維持が必
要な大ロットでも、作業環境に悪影響のない潤滑剤を適
用して支障なくＵプレス成形を行うことができ、厚肉高
強度のＵＯＥ鋼管を安定した品質で能率よく製造するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に利用可能な潤滑剤の塗布装置を
示す説明図である。

【図２】ロッカーアセンブリ方式のＵプレスにおけるＵ
ポンチ荷重−ストローク線図を例示する。

【図３】牛脂を塗布したＵプレス成形試験（実施例の試
験No. ３）におけるＵポンチ荷重−ストローク線図であ
る。

【図４】実施例で用いた本発明にかかるエステル系潤滑
剤No９を塗布したＵプレス成形試験（試験No. １３）に
おけるＵポンチ荷重−ストローク線図である。

【図５】実施例の各プレス成形試験で測定された最大Ｕ
ポンチ荷重とバウデン法で測定した摩擦係数との相関関
係を示す図である。

【符号の説明】

１：ロール、２：ワイパー、３：鋼板、４：潤滑剤

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｃ１０Ｍ 105:38 135:22 143:06 145:14）Ｃ１０Ｎ 30:02 30:06 40:24 Ｚ 8217−4Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】極圧剤１〜３重量％を含有し、残部が合
成エステルからなる、ＵＯミルにおけるＵプレス成形用
潤滑剤。
【請求項２】さらに粘度指数向上性ポリマーを４重量
％以下含有する、請求項１記載のＵプレス成形用潤滑
剤。
【請求項３】ＵＯミルにおけるＵプレス成形前に請求
項１または２記載の潤滑剤を鋼板素材のポンチと接触し
ない側の面に塗布することを特徴とする、厚肉高強度の
ＵＯＥ鋼管の製造方法。