JPH0745056B2

JPH0745056B2 - 熱間管圧延用潤滑剤およびその塗布方法

Info

Publication number: JPH0745056B2
Application number: JP63061196A
Authority: JP
Inventors: 哲也中西; 忠町田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-03-14
Filing date: 1988-03-14
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPH01233001A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は熱間管圧延、特に継目無管の製造に用いる傾斜
穿孔圧延に対して優れた適性を示す潤滑剤およびその塗
布方法に関する。

〔従来の技術〕

継目無管の製造に使用される傾斜圧延機は、管通過中心
線に挟んで配置された一対の傾斜ロールと、傾斜ロール
に対し管通過中心線回りに90°位相をずらせて対向配置
された一対のガイドシューとを備える。

ガイドシューは、傾斜ロールで穿孔圧延される被圧延材
の外径が必要以上に膨らむのを防ぐもので、通常はプレ
ート型のもの又はディスクロール型のものが用いられ
る。いずれの形式のガイドシューを用いても、被圧延材
はその回転によりガイドシューに対して管周方向に摺動
し、プレート型がガイドシューを用いた場合はガイドシ
ューが管軸方向固定であることから管軸方向の摺動も加
わる。そして、被圧延材がガイドシューに対して接触摺
動すると、接触面に焼付きが生じるので、接触面に対し
ては潤滑処理を行うのが通例となっている。

従来より、この潤滑処理に関しては次の３つの技術が公
知である。

被圧延材とガイドシューの接触摺動部に砂、ミルスケ
ールといった粉粒体を介在させる（特公昭58−3444号、
特開昭57−165106号）。

ディスクロール型ガイドシューの周面に潤滑剤を供給
する（特開昭60−21111号）。

圧延前の被圧延材表面に潤滑剤を塗布する（特開昭60
−184410号）。

これらの従来技術を比較すると、の技術は使用材料が
粉粒体、すなわち固体であるので、被圧延材、ガイドシ
ューのいずれに対しても密着性がなく、被圧延材の回転
により摺動部外にはねとばされ、被圧延材の全外表面に
対して効果があるとは言えない。特に上ガイドシュー側
では効果が少ない。の技術はガイドシュー表面に常時
連続して潤滑剤を供給するので、の技術よりは安定な
効果が得られる。しかし、ガイドシューが被圧延材に接
触するのは被圧延材の管周方向の一部であり、の技術
すなわち被圧延材そのものに潤滑剤を塗布する技術に比
べれば、全表面均一潤滑の点で劣る。また、の技術は
ディスクロール型のガイドシューを対象とし、そのロー
ル回転を利用して摺動部に潤滑剤を供給することから、
ガイドシューの回転がないプレート型のものに対しては
適用できない制約がある。

以上のことから、被圧延材とガイドシューの接触摺動部
に対する潤滑処理としては、の技術、すなわち被圧延
材に直接潤滑処理を施す技術が最も好適と言える。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、の技術で使用されている潤滑剤は、特開昭
60−184410号公報によれば、EHコート（商品名、アイコ
ー株式会社製）である。

このEHコートはAl₂O₃、SiO₂等の耐火物を主成分とする
もので、使用に際しては金属アルミニウム、苛性アルカ
リ、水を混合する。ところが、これらを混合した状態で
長時間放置すると硬化を生じるため、使用直前にタイミ
ングよく混合しなければならず、また混合量の調節にも
手間がかかる。更に金属アルミニウムは人体に対して有
害であるので混合時、塗布時に保護具等の安全対策を必
要とする。このようなことから、この潤滑剤は取り扱い
性が悪い。

その上、この潤滑剤は被圧延材に強固に付着するため、
穿孔圧延後も被圧延材の表面に局部的に残り、後工程の
例えば延伸圧延、成形圧延の工程で被圧延材の表面に押
え込まれて、いわゆる押え込み疵を発生させる。

本発明は斯かる状況に鑑みなされたもので、穿孔圧延前
の被圧延材表面に直接塗布してもガイド疵および押え込
み疵の発生がなく、更に取り扱い性もすこぶる良好な潤
滑剤およびその塗布方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の潤滑剤は、酸化鉄100重量部に対し、Al₂O₃およ
びMgOの１種または２種を２〜100重量部、SiO₂を２〜10
重量部混合したもので、圧延温度に加熱された状態で優
れた潤滑性と被圧延材に対する密着性を示す。

常温での密着性を確保するためには、潤滑剤の常温にお
ける粘度が80000センチポイズ以下となるようバインダ
ーを混合するのが良い。常温での密着性が確保されれ
ば、圧延に先だつ加熱の前に潤滑油塗布を行うことがで
きる。

〔作用〕

以下、本発明を構成要件毎に詳述し、作用を明らかにす
る。

○酸化鉄 Fe₃O₄、Fe₂O₃をいう。いずれも対焼付性に優れる粉粒体
で、潤滑剤としての基本成分である。Fe₃O₄、Fe₂O₃は１
種、２種混合のいずれでもよい。２種混合の場合、混合
比は問わない。これらの酸化鉄は、そのまま潤滑剤構成
成分粒子間に浸透する。他の粒子間への浸透を容易なら
しめるため、粒径が0.5μｍ程度のものを用いるのがよ
い。

ところで、酸化鉄としてはFe₃O₄、Fe₂O₃の他にFeOが存
在する。Fe₃O₄、Fe₂O₃が常温で存在するのに対し、ウス
タイトと通称されるFeOは常温では存在しない。常温で
存在する酸化鉄のうちFe₂O₃は570℃以上の加熱でFeOと
共存する。Fe₃O₄も厳密にはFe₂O₃・FeOであるので、や
はり570℃以上の加熱でFe₂O₃とFeOとが共存する。つま
り、Fe₃O₄、Fe₂O₃のいずれも加熱によりFe₂O₃とFeOとが
共存するのである。

本発明の潤滑剤は酸化鉄として常温で存在するFe₃O₄、F
e₂O₃を使用するが、作用上はFeOが深く関係するものと
なっている。これについてはSiO₂のところで詳述する。
なお、Fe₃O₄、Fe₂O₃の潤滑効果は加熱下でも不変であ
る。

Fe₃O₄、Fe₂O₃を経済的に入手するには、鋼材加熱および
圧延過程で生じるスケールを利用するのがよい。また、
鋼材酸洗過程で生成するスラッジを利用するのもよい。
スケールを利用した場合、これらの酸化鉄は粉粒体で得
られ、スラッジを利用した場合、スラリー状で得られ
る。いずれも常温では被圧延材に対する密着性が悪いた
め、常温で被圧延材に塗布するときはバインダーが必要
となる。また、酸洗過程で生成するスラッジを利用した
場合、被酸洗鋼材からの遊離金属（Ｋ、Ｂ、Si、Mn、C
r、Mg等）を含有するものであってもよい。

○Al₂O₃、MgO 潤滑剤に耐熱性を付与するものであり、いずれか１種ま
たは２種混合で使用される。２種混合の場合、混合比は
問わない。これらは加熱されても他の成分とは反応せず
粒状のまま存在する。

混合量は酸化鉄100重量部に対し２〜100重量部とする。
２重量部未満のときは潤滑剤の耐熱性が不足し、潤滑剤
が熱により溶融して被圧延材表面から流失する。逆に10
0重量部を越えると潤滑剤がレンガ質となり、穿孔圧延
前に潤滑剤を塗布した場合は穿孔圧延に至るまでの被圧
延材の搬送、転送中に衝撃で割れを生じて、被圧延材表
面から脱落する。また脱落しないものは穿孔圧延後も被
圧延材表面に残り、後工程で押さえ込まれて押さえ込み
疵を発生する。

なお、Al₂O₃とMgOを比較した場合、Al₂O₃は耐熱性に優
れるが高価であり、一方MgOは若干耐熱性に劣るが安価
である。したがって経済性を考慮する場合は両者を混合
するかMgOのみを使用するのがよい。

○SiO₂ SiO₂は酸化鉄の加熱により生じるFeOおよびFe₂O₃と共存
して1150℃付近でFAYALITEになる。安定な三元系化合物
であるこのFAYALITEは、1150℃以上で溶融状態になり、
潤滑剤の被圧延材に対する密着性を高める。高温でのみ
密着性を高めるので、穿孔圧延後は潤滑剤の剥離を促進
し、後工程で押え込み疵が発生するのを防止する。

混合量は酸化鉄100重量部に対し２〜10重量部とする。
２重量部未満では加熱されても被圧延材に対する密着性
が不足し、発生圧延までの材料搬送、転送中に潤滑剤が
剥離したり穿孔圧延中に被圧延材とガイドシューとの摺
動部で局部的に潤滑剤の存在しない箇所を生じる。逆に
10重量部を超えると過剰のFAYALITEが生成され、被圧延
材表面に付着残存することから、押え込み疵の原因とな
る。

酸化鉄以外の粉粒体、すなわちAl₂O₃、MgO、SiO₂は混合
作業を容易ならしめ、かつ粉粒体単体として被圧延材表
面に残存した場合の押え込み疵の発生を防止する意味か
ら、粒径を10μ程度以下とするのがよい。

○バインダー被圧延材とガイドシューの接触摺動部に直接潤滑剤を供
給する場合は、潤滑剤が粉粒体であってもまたスラリー
状であっても大きな問題は生じない。したがって、この
場合は、バインダーは使用しなくてもよい。バインダー
が重要になるのは加熱前の常温で被圧延剤表面に潤滑剤
を付着させる場合である。本発明の潤滑剤はバインダー
なしでは常温で被圧延材に対する密着性をほとんど有し
ないが、バインダーを加えることにより必要な粘度に調
節できる。

バインダーとしては、硅酸ソーダ（Na₂SiO₃）を水で薄
めたもの（通称水ガラス）が適する。

バインダーの混合量はバインダー自体の粘度にも影響さ
れるが、基本的には混合量が少ないとバインダーとして
の機能が発揮されず、逆に多いと潤滑効果を低下させ
る。したがって、バインダーの粘度に応じ適宜その混合
量が決定され、硅酸ソーダを使用する場合は前記潤滑剤
に対し重量比で20〜130％の混合とするのがよい。

ただし、潤滑剤の粘度が常温で80000センチポイズ（c
p）を超えると、潤滑剤が硬すぎ塗布が困難になるの
で、常温で80000センチポイズ（cp）以下になるよう粘
度調節を行う必要があり、潤滑剤をハケ等で被圧延材表
面に塗布する場合は100〜70000センチポイズ（cp）の液
状またはペースト状とし、ノズル等から滴下、噴射する
場合は5000センチポイズ（cp）以下の液状とするのがよ
い。

○塗布方法本発明の潤滑剤は、穿孔圧延に先だつ加熱の前に被圧延
材表面に塗布してもよいし、加熱後穿孔圧延までの間に
塗布を行ってよい。また、穿孔圧延中に被圧延材表面ま
たはガイドシュー表面に適用してもよい。

しかし、ガイドシュー表面に適用するよりも被圧延表面
に適用するほうが全表面均一潤滑の点で優れることは前
述のとおりであり、また被圧延材表面に塗布する場合
も、加熱後穿孔圧延までの間に塗布するよりも加熱前に
塗布するほうが作業能率の点で優れる。すなわち、加熱
後に被圧延材表面に潤滑剤を塗布しようとすると、この
間材料が停滞し、材料温度が低下する上、加熱材料に均
一塗布するのは作業上の困難を伴い作業時間を延長さ
せ、全体として作業能率が低下するのである。

以上の理由から、本発明の潤滑剤は穿孔圧延に先だつ加
熱の前に被圧延材表面に直接塗布するのがよい。本発明
の潤滑剤は常温では被圧延材に対する密着性を事実上有
しないので、加熱前の被圧延材に塗布を行う場合はバイ
ンダーによる粘着力の調整が必要となる。

○潤滑作用加熱前の被圧延材表面に塗布された潤滑剤は、その中の
酸化鉄が加熱中にFeOを生じる。この状態で酸化鉄は潤
滑性を有する一方、FeOの一部がFe₂O₃、SiO₂と反応し11
50℃程度で溶融状態のFAYALITEとなって潤滑剤を被圧延
材表面に密着させる。またAl₂O₃、MgOは潤滑剤に耐熱性
を付与する。

以上のことから、圧延時には半溶融状態となった潤滑被
膜が被圧延材表面に形成される。潤滑被膜の最表層は穿
孔ロール、ガイドシューとの接触により冷却されて薄い
殻状となるが、内部は半溶融状態が維持される。そし
て、殻状の最表層は穿孔圧延中に剥離するが、内部の半
溶融部は穿孔圧延に伴い引き延ばされ、引き延ばされた
半溶融部の最表層に新たな殻が形成され、これが繰り返
されて穿孔圧延を終了する。被圧延材の穿孔圧延におけ
る加工度、加工時間、温度によっても異なるが、このよ
うな作用を得るためには加熱前の被圧延材表面に0.2〜
1.5mmの厚さに潤滑剤を塗布するのが良い。

加熱後あるいは穿孔圧延中に潤滑剤を供給する場合は、
材料熱あるいはこれに加工熱が加わって潤滑剤が被圧延
材に対する密着性を保有するようになるので、バインダ
ーは特に必要としない。

〔実施例〕

次に実施例を説明する。

22Cr−5Ni−3Moの二相ステンレス鋼からなる外径213mm
×長さ2500mmのビレットに、第１表にNo.1〜20で示す20
種類の潤滑剤を潤滑剤１種類につきビレット10本の割合
で塗布した。

潤滑剤は酸化鉄、Al₂O₃、MgO、SiO₂の混合粉粒体にバイ
ンダーとして水ガラスを混合して作成した。

潤滑剤中の酸化鉄はNo.1〜18についてはFe₃O₄のみ、No.
19についてはFe₂O₃＋Fe₃O₄（重量比で1:1）、No.20につ
いてはFe₂O₃のみとした。Al₂O₃、MgOは混合で使用し
（）内の数字はAl₂O₃とMgOの重量比で示している。
バインダーの混合量は粉粒体とNa₂SiO₃の重量比で示し
ている。

塗布ははけ塗りとし、大気中で乾燥後更に重ね塗りし潤
滑剤層厚さをNo.10およびNo.12は0.2mmに、No.11および
No.13は1.5mmに、他のものは0.3mmに調整した。

潤滑剤の塗布が終ると、ビレットを加熱炉で1250〜1280
℃に加熱し（在炉時間約４時間）、引き続きプレート型
ガイドシューを備えたピアサーで穿孔した。穿孔後更に
マンドレルミル、レデューサーにかけ、外径177.8mm×
肉厚11mm×長さ15300mmの管に仕上げた。

ビレットに塗布した潤滑剤について塗布時の安定性、加
熱時の安定性、転送時の密着性を調査した結果、仕上げ
られた管に対してガイドシュー疵、押え込み疵を調査し
た結果を第１表に併示する。調査結果は下記の判定基準
により示している。

塗布時安定性 ○は均一に塗布できたもの。

△は均一に塗布できたが流失し易いもの。

×は硬すぎて塗布困難なもの。

加熱時安定性 ○は全面に残存しているもの。

×は溶融流失したもの。

転送中密着性 ○は転送後も残存しているもの。

×は転送中剥離したもの。

ガイドシュー疵 ○は発生なし。

×は50％以上発生。

押さえ込み疵 ○は目視にて発生なし。

×は目視にて発生認められたもの。

No.1の潤滑剤はAl₂O₃、MgOの混合量が本発明範囲未満
で、耐熱性が不足することから、加熱により溶融流失
し、ガイドシュー疵を発生させた。

No.5の潤滑剤は逆にAl₂O₃が過剰であることから、レン
ガ質を呈し、穿孔圧延後も材料表面に残存して押え込み
疵を発生させた。

No.6の潤滑剤はSiO₂の混合量が本発明範囲未満であるか
ら、加熱後もビレットに対する密着性が悪く、転送中に
剥離してガイドシュー疵を発生させた。

No.9の潤滑剤は逆にSiO₂が過剰であることから、穿孔圧
延後も材料表面に残り、押え込み疵を発生させた。

No.14の潤滑剤はバインダーによる粘度調節が不備（硬
すぎ）のため、塗布自体が困難となり、加熱、穿孔圧延
は中止した。

これらに対し、No.2〜４、７、８、10〜13、15〜20の潤
滑剤は組成が本発明範囲内にあり、バインダーによる粘
度調節も適性なため、塗布時に均一に塗布できて流失せ
ず、また、加熱時、転送時においても流失、剥離せずに
穿孔まで潤滑被膜が維持され、また穿孔時におけるガイ
ドシュー疵も発生せず、更に潤滑剤残存による押え込み
疵も発生していない。

〔発明の効果〕

本発明の潤滑剤は本来的に潤滑性が優れる上、加熱によ
る被圧延材に対して優れた密着性を示すようになり、加
熱によって潤滑性が阻害されることもない。したがって
バインダーにより常温で適度の密着性を付与しておけ
ば、穿孔圧延に先だつ加熱の前に塗布を行うことがで
き、これにより加熱から穿孔圧延への移行が迅速に行え
材料温度の低下も回避される。被圧延材が加熱されて後
は潤滑剤が被圧延材表面に強固に付着し、加熱から穿孔
圧延に移行する過程で潤滑剤の剥離がないことは勿論、
穿孔圧延中の剥離がなく、被圧延材全面に予め潤滑剤を
塗布したこととあいまって、穿孔圧延中に被圧延材とガ
イドシューとの摺動面に優れた潤滑性を付与する。その
結果、ガイドシュー疵の発生を防ぎ、また穿孔圧延後に
被圧延材表面に不必要な潤滑剤が残ることもないので、
後工程で被圧延材表面に押え込み疵を発生させることも
ない。

以上のように、本発明の潤滑剤は穿孔圧延前の被圧延材
に対して全面塗布を可能にし、材料表面の全面均一潤滑
を可能にしてガイドシュー疵の発生を効果的に防ぐ一
方、穿孔圧延後の残存がなく後工程での押え込み疵の発
生を防ぐ。また取り扱い性についても有害成分を一切含
まず、バインダー混合による硬化の危険もないので、す
こぶる取り扱いやすく、経済性についても主成分に対し
てスケールや残留スラッシといった廃材が利用できるの
で極めて低コストである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化鉄100重量部に対し、Al₂O₃およびMgO
の１種または２種を２〜100重量部、SiO₂を２〜10重量
部混合してなる熱間管圧延用潤滑剤。
【請求項２】潤滑剤の常温における粘度が80000センチ
ポイズ以下となるようバインダーを混合してなる特許請
求の範囲第１項記載の熱間管圧延用潤滑剤。
【請求項３】特許請求の範囲２項記載の潤滑剤を圧延に
先だつ加熱の前に被圧延管表面に塗布する熱間管圧延用
潤滑剤の塗布方法。