JPH06154836A - 熱間圧延材の焼付き疵軽減方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉状の固体潤滑剤を水ガラスに混合した液状
の潤滑剤が塗布された被圧延材表面から、その潤滑剤が
脱落するのを防いで、焼付き疵の発生を確実に抑える。 【構成】 被圧延材の表面に潤滑剤を塗布した後、その
表面を潤滑剤中の水ガラスの融点以上の温度に再加熱す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、潤滑主剤として金属酸
化物等の固体潤滑剤を用い、付着バインダーとして水ガ
ラスを用いた液状潤滑剤を使用して、熱間圧延材を潤滑
する際の焼付き疵軽減方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】傾斜穿孔圧延等の熱間圧延における被圧
延材の潤滑方法として、圧延直前の高温の被圧延材表面
に液状の潤滑剤を直接塗布する方法がある（特開昭６０
−１８４４１０号公報）。このような直接塗布を前提と
した液状潤滑剤として、本発明者は、金属酸化物等の粉
末からなる固体潤滑剤を水ガラスに混合して液状とした
固体潤滑主剤＋水ガラス系の潤滑剤を開発した（特願平
３−１４００５，特願平３−４７５９５）。

【０００３】この潤滑剤はスプレー塗布が可能で使い易
く、しかも被圧延材表面に塗布された後は、潤滑剤自身
の濡れ性や高温の被圧延材表面と反応することによる焼
結反応および溶融反応等により被圧延材表面に固着し、
塗布後の離脱が少ないという優れた特長を有する。そし
て、その特長を生かして、例えばマンネスマン−プラグ
ミルラインのピアサー圧延後のホローシェル外面にスプ
レー塗布して、次工程のエロンゲーターによる延伸圧延
でのガイドシュー焼付き疵防止に効果を発揮している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
使用方法ではこの種の潤滑剤の特長が充分に生かされな
いことが実用テストの結果から明らかになってきた。例
えば前述したマンネスマン−プラグミルラインのエロン
ゲーターでのガイドシュー焼付き疵を防止する場合、前
工程のピアサーから排出されたホローシェルの表面にエ
ロンゲーターの入側で潤滑剤を塗布し、塗布後速やかに
ホローシェルをエロンゲーターに進入させるが、ホロー
シェルの単重や肉厚が小さい場合、その熱容量が小さい
ために、ホローシェルの表面温度が下がり、その表面に
塗布された潤滑剤の固着反応が充分に進まない。

【０００５】また、ホローシェルの熱容量が大きくて
も、潤滑剤の塗布から圧延開始までの時間が充分に確保
されない場合は、同様に潤滑剤の固着反応が不足する。

【０００６】その結果、圧延開始までの間に潤滑剤の脱
落が進み、Ｃｒ，Ｎｉなどの合金成分が多いステンレス
鋼等の高合金を対象とするときのような圧延条件が厳し
い場合は、潤滑剤自体の性能が優れるにもかかわらず、
その性能が充分に発揮されず、焼付き疵が発生しやすく
なる。

【０００７】本発明の目的は、圧延途中の比較的低温の
材料表面に潤滑剤を塗布するにもかかわらず、潤滑剤の
脱落を抑えて、被圧延材における焼付き疵の発生を確実
かつ安定に抑制する熱間圧延材の焼付き疵軽減方法を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の熱間圧延材の焼
付き疵軽減方法は、前工程の圧延機で圧延された被圧延
材を次工程の圧延機に進入させる前に、潤滑主剤が粉状
の非可燃性固体潤滑剤からなり、その付着バインダーと
して水ガラスを用いた液状の潤滑剤を被圧延材表面に塗
布付着させ、その後、被圧延材表面を前記水ガラスの融
点以上の温度に再加熱してから、被圧延材を次工程の圧
延に供することを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明が使用する潤滑剤は、粉末の固体潤滑主
剤に水ガラスを混合して液状としたものである。潤滑主
剤としては、金属酸化物、雲母、マイカ等の無機化合物
を単独または複合で使用することができる。黒鉛は可燃
性のため、被圧延材の再加熱で消失するおそれがあり、
使用不可である。金属酸化物としては、アルミナ（Ａｌ
₂ Ｏ₃ ）、シリカ（ＳｉＯ₂ ）、酸化鉄（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ，
Ｆｅ₃ Ｏ₄ ）、クロム酸化物（Ｃｒ₂ Ｏ₃ ）等を挙げる
ことができる。潤滑主剤の量は１０〜６０重量が望まし
く、粒径は２ｍｍ以下が望ましい。

【００１０】水ガラスの量は、固形分である硅酸ナトリ
ウムの量で表わして１０〜５０重量％が望ましく、その
水量は粘度で表わして２００〜５０００ｃｐが望まし
い。潤滑主剤以外にも、分散剤や増粘剤を必要に応じて
添加することができる。潤滑剤の塗布法としてはエアス
プレーが望ましい。

【００１１】このような潤滑剤を被圧延材の表面に塗布
した場合の付着性は、主に次の３つの反応によるものと
推定される。 潤滑剤中の水ガラスが自ら軟化溶融し、被圧延材と
の濡れ性を向上させる。 潤滑剤中の主に水ガラスが被圧延材の表面スケール
と反応して、水ガラスと潤滑主剤の複合酸化化合物を生
成し、付着性を向上させる。 潤滑剤中の潤滑主剤と被圧延材の表面スケールが焼
結反応により固相拡散を起こして付着性を向上させる。

【００１２】これらの反応のうちの反応は一般に時間
がかかる。の反応は潤滑剤中の潤滑主剤の融点が被圧
延材の温度よりかなり高い場合に見られるが、と同様
に時間がかかる。

【００１３】本発明法では潤滑剤の塗布を終えた被圧延
材の表面を水ガラスの融点以上の温度に再加熱すること
により、主にの反応が促進され、被圧延材表面に対す
る潤滑剤の付着安定性が向上する。

【００１４】水ガラスの融点は、例えばＮａ₂ ＳｉＯ₃
ならば１０８９℃である。被圧延材表面の再加熱温度が
水ガラスの融点未満の場合は、前述したの反応が促進
されず、再加熱が無意味となる。従って、再加熱温度は
使用する潤滑剤に含まれる水ガラスの融点以上とし、望
ましくは水ガラス中の硅酸が被圧延材表面の酸化鉄と共
晶反応を起こして溶融する１１４０℃以上とする。しか
し、過度の加熱は熱エネルギーの浪費や過剰スケールの
発生、熱間加工性の低下を招くので、１２００℃以下と
することが望まれる。

【００１５】再加熱方法としては、誘導加熱、ウューキ
ングビーム炉やローラーハース炉等による炉加熱などを
用いることができる。

【００１６】なお、対象圧延は、例えば傾斜ロール式の
２ロールピアサー、エロンゲーター、３ロールエロンゲ
ーター、アッセルミル、プラグミル、マンドレルミル、
レデューサーなどによる管圧延、ユニバーサルミルなど
による型鋼圧延、ホットストリップミルなどによる板圧
延等であり、特にその種類を問わない。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の実施例および比較例を述べ、
本発明の有効性を明らかにする。

【００１８】マンネスマン−プラグミル製管ラインのピ
アサーから出たホローシェルを傾斜ロール式エロンゲー
ターにより延伸圧延するにあたって、ピアサー出口でホ
ローシェルが回転しているときにその表面に潤滑剤を直
接塗布し、その後、ホローシェルを誘導加熱してからエ
ロンゲーターに装入した。

【００１９】ホローシェルは、ＳＵＳ３１６オーステナ
イトステンレス鋼からなり、その寸法は延伸圧延前が外
径２４２ｍｍ×肉厚１５ｍｍ×長さ３ｍ、延伸圧延後が
外径２７８ｍｍ×肉厚７ｍｍであり、延伸比は1.７９で
ある。

【００２０】エロンゲーターは、３６重量％Ｃｒ−３３
重量％Ｎｉ系の板ガイドシューを備え、各条件で新品の
板ガイドシューを用いて延伸圧延を実施した。

【００２１】潤滑剤は、酸化鉄４０重量％−水ガラス
（Ｎａ₂ ＳｉＯ₃ ）４０重量％−残水の液体であり、粘
度は２０００ｃｐであった。

【００２２】ホローシェルの外面温度は穿孔圧延直後で
１１００〜１１８０℃であり、再加熱を行わなければ穿
孔圧延から約２０秒後に延伸圧延が始まり、延伸圧延直
前の段階で１０００〜１１００℃に低下する。なお、穿
孔温度は１２３０℃である。

【００２３】ホローシェルの外面に塗布された潤滑剤
は、ピアサー出口に設けられたシェルステディアにより
軽圧擦された。シェルステディアのロール内接円とホロ
ーシェル外面のクリアランスは2.５ｍｍとした。

【００２４】再加熱は、ピアサーからエロンゲーターへ
の材料搬送ライン上に仮設した誘導加熱装置により実施
した。誘導加熱装置は縦型低周波誘導加熱方式で、３３
００Ｖ，６０Ｈｚ，７５０ｋｗの条件で穿孔後のホロー
シェルを１〜５分間加熱した。再加熱温度としては、最
大到達表面温度を加熱装置出口、エロンゲーター直前表
面温度を入口トラフ内でそれぞれ光学式温度計により測
定した。

【００２５】エロンゲーターでのガイドシュー焼付き疵
発生状況を次の方法により調査した。

【００２６】エロンゲーターによる延伸圧延を終えた被
圧延材をプラグミル、リーラー、サイザーまで通して製
管圧延を終え、更に液体化処理後酸洗して得た製品の外
面の螺旋状疵を目視検査した。プラグミル、サイザーで
はガイドシューを使用しない管非回転圧延であるし、ま
たリーラーはガイドシューを使用するが、ここでの圧延
は軽圧下であるためガイドシュー焼付き疵の発生が認め
られなかったので、製品外面の螺旋状疵はエロンゲータ
ーでのガイドシュー焼付き疵と判断される。なお、プラ
グミルでの潤滑は焼き塩を管内面に投入することによ
り、またサイザーでの潤滑は鉱物油系のロール圧延油を
管外面に塗布することによって行う一方、リーラーでは
無潤滑圧延を行った。

【００２７】また、ホローシェルの外面に塗布された潤
滑剤の付着状況を次の方法により調査した。

【００２８】転送後の付着状況を確認するため各条件に
つき１本の被圧延材をエロンゲーターで途中止めし、こ
の材料の圧延直前の表面から１０ｍｍ×１０ｍｍのサン
プルを採取し、その潤滑剤付着表面積割合を求めた。

【００２９】調査結果を表１に示す。ガイドシュー焼付
き疵は深さ0.０５ｍｍ以上のものを検査対象とし、その
発生率２０％以上を×、２０％未満１０％超えを△、１
０％以下を○として評価した。調査結果は各条件で１０
本の製管を行ったときの平均値である。

【００３０】No. ７はピアサーとエロンゲーターの間で
潤滑剤の供給を行わなかった場合である。エロンゲータ
ーでガイドシューによる焼付き疵が多発した。

【００３１】No. １ではピアサーとエロンゲーターの間
で潤滑剤を供給したが、再加熱を行わなかったため、潤
滑剤の残存付着率が２５％と低く、４０％の製品に焼付
き疵が発生した。

【００３２】No. ２〜６では潤滑剤の供給後に被圧延材
の表面を潤滑剤中の水ガラスの融点以上の温度に加熱し
たため、潤滑剤の付着性が向上し、被圧延材がステンレ
ス鋼であるにもかかわらず焼付き疵の発生が大幅に減少
した。なお、再加熱温度は、同表に見られるように、水
ガラス中の硅酸が被圧延材表面の酸化鉄と共晶反応を起
こす１１４０℃から、過加熱とならない１２００℃まで
が望ましい。

【００３３】

【表１】

【００３４】マンネスマン−プラグミル製管ラインのレ
デューサーにおいても同様の潤滑試験を行った。結果を
表２に示す。

【００３５】被圧延材は、ＳＵＳ３１６オーステナイト
系ステンレス鋼からなり、レデューサーによる延伸圧延
前の外径が１５１ｍｍ，肉厚が５ｍｍ，長さが１５ｍで
延伸圧延後の外径が６0.３ｍｍ、肉厚が4.５ｍｍの薄肉
材とした。

【００３６】潤滑剤は、アルミナ４０重量％−水ガラス
（Ｎ₂ ＳｉＯ₃ ）４０重量％、粘度２０００ｃｐの液体
で、マンドレルミル圧延後バーをストリッピングした後
の被圧延材表面に直接スプレー塗布した。

【００３７】レデューサは孔型３ロール２４スタンド式
で、アタマイト系のロールを各条件で２４スタンド分新
品から用いた。

【００３８】被圧延材の外面温度は、マンドレルミル延
伸圧延直後で既に周方向および軸方向に顕著なばらつき
があり、８５０〜１０００℃である。更に、マンドレル
ミルではマンドレルバーを内面工具として使用している
ために、圧延後にバーが内面側に滞留している部分では
急速に温度低下が進み、バーのストリッピング直後では
６００〜８００℃に低下する部分も生じる。その結果、
潤滑剤塗布時の被圧延材外面温度は約５００〜８００℃
であった。

【００３９】潤滑剤塗布後の再加熱は、ミルライン中の
ウェーキングビーム式重油加熱炉で実施し、在炉時間を
一定（約１３分）として温度制御により再加熱温度を調
整した。再加熱温度としては、加熱炉均熱帯温度を炉内
熱電対により、またレデューサ圧延直前の被圧延材外面
温度を光学式温度計によりそれぞれ測定した。

【００４０】被圧延材表面の潤滑剤付着状況は、転送回
転後の状況を確認するため、各条件につき１本の被圧延
材をレデューサーで途中止めし、その表面から採取した
５×５ｍｍのサンプル上の潤滑剤付着表面積割合を算出
した。

【００４１】管外面品質は、全ての圧延を終え、更に液
体化処理後酸洗した製品の外面目視検査により調査し、
深さ0.０２ｍｍ以上の疵を検査対象として疵発生率２０
％以上を×、２０％未満1.０％超えを△、１０％以下を
○とした。

【００４２】なお、比較のために、再加熱炉装入前に被
圧延材を払い出して、再加熱なしの状態での付着率も調
査した。

【００４３】No. １は再加熱なしの場合である。被圧延
材が薄肉でその熱容量が小さく、また、マンドレルバー
による冷却があり、潤滑剤塗布時の材料温度が低いた
め、潤滑剤の残存付着率は１１％に過ぎない。

【００４４】潤滑剤を塗布後に再加熱を行ってもその温
度が潤滑剤中の水ガラス（Ｎａ₂ ＳｉＯ₃ ）の融点（１
０８９℃）より低いNo. ２〜No. ４では、潤滑剤の残存
付着率が比較的低く、その結果、レデューサでのロール
による焼付き疵は２０〜３０％と比較的多く発生した。

【００４５】しかるに、再加熱温度を水ガラスの融点以
上としたNo. ５およびNo. ６では、潤滑剤の付着性が大
幅に向上し、焼付き疵の発生が抑えられた。特に、No.
６では疵発生が皆無になった。

【００４６】

【表２】

【００４７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の熱間圧延材の焼付き疵軽減方法は、潤滑剤塗布後に被
圧延材表面を再加熱することにより、塗布時の材料温度
に関係なく潤滑剤を被圧延材表面に強固に付着させ、被
圧延材における焼付き疵の発生を確実に抑制することが
できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前工程の圧延機で圧延された被圧延材を
   次工程の圧延機に進入させる前に、潤滑主剤が粉状の非
   可燃性固体潤滑剤からなり、その付着バインダーとして
   水ガラスを用いた液状の潤滑剤を被圧延材表面に塗布付
   着させ、その後、被圧延材表面を前記水ガラスの融点以
   上の温度に再加熱してから、被圧延材を次工程の圧延に
   供することを特徴とする熱間圧延材の焼付き疵軽減方
   法。