JPH10110182A - 熱間圧延加工用潤滑剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱間圧延加工において圧延工具と被圧延材料
との間に発生する焼き付き及びスリップの双方を防止し
て高品質の製品を生産できる潤滑剤を提供する。 【解決手段】 本潤滑剤は、熱間圧延加工用潤滑剤１０
０重量％とした場合、リンの水溶性酸素酸塩（リン酸カ
リウム、リン酸アンモニウム、亜リン酸ナトリウム等）
０．１〜５０重量％、水溶性高分子化合物（ポリビニル
アルコ−ル、ナトリウムカルボキシメチルセルロ−ス、
ポリアクリル酸ナトリウム等）０．００１〜５重量％及
び水からなることを特徴とする。本潤滑剤の粘度（Ｂ型
粘度計）は３０〜１２００ｃｐｓ（好ましくは１００〜
８００ｃｐｓ）、摩擦係数は０．２０〜０．３５（好ま
しくは０．２２〜０．３２）とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延加工用潤
滑剤に関し、更に詳しくは、熱間圧延加工において圧延
工具と被圧延材料との間に発生する焼き付き及びスリッ
プの双方を防止する潤滑剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板、鋼管及び型鋼等の熱間圧延加工に
おいて、圧延ロ−ル、ガイドシュ−等の圧延工具は絶え
ず高圧下で高温の被圧延材料と接触する。このため、こ
れらの圧延工具の表面には焼き付きや表面損傷が発生し
易い。このような表面損傷は圧延工具の寿命を短くする
のみならず、圧延された製品の表面性状も悪くするの
で、潤滑剤の使用は不可欠である。

【０００３】従来より用いられている潤滑剤としては、
黒鉛（例えば、特開昭６２−２２０２０４号公報に開示
された鉱物油及び黒鉛、特開昭６０−５６４０６号公報
に開示された微細黒鉛粒子及び微細固形アスファルトの
分散液、特開平２−２０６６９３号公報に開示された黒
鉛及びホウ酸塩等）、ホウ素化合物（例えば、特開昭５
２−１４０４４８号公報に開示されたホウ酸及びリン酸
塩、特開平４−２０５９５号公報に開示された水溶性ホ
ウ素化合物、特公平５−１６９２５号公報に開示された
水溶性ホウ酸塩化合物等）、芳香族カルボン酸アルカリ
金属塩（例えば、特開昭６０−１２９３号公報等）、ワ
ックス又は脂肪酸（例えば、特開平２−２６３８９８号
公報）等が知られている。

【０００４】しかし、上記の従来の潤滑剤において、黒
鉛系の潤滑剤は潤滑性能が高いため焼き付き発生の防止
効果には優れるものの、摩擦係数が低すぎるためスリッ
プによる表面損傷発生という問題がある。更に、黒鉛系
潤滑剤は圧延機械周辺を汚し作業環境を悪くするという
欠点もある。また、上記のホウ素系及びリン酸系潤滑剤
は、黒鉛系潤滑剤より摩擦係数が高いために、スリップ
発生が少ないものの、焼き付きが発生し易いという問題
がある。このように、従来の潤滑剤では、焼き付き及び
スリップによる表面損傷という相反する問題の双方を解
決することができず、そのため、高能率で生産すること
ができないという問題を抱えている。以上より、焼き付
き防止及びスリップによる表面損傷防止の双方の性能を
具備する潤滑剤の出現が望まれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するものであり、熱間圧延加工において圧延工具
と被圧延材料との間に発生する焼き付き及びスリップの
双方を防止して高品質の製品を生産できる潤滑剤を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため、潤滑剤成分と潤滑性能との関係、特に
潤滑剤成分と摩擦係数及び焼き付き防止性との関係につ
いて鋭意検討した結果、リンの水溶性酸素酸塩及び水溶
性高分子化合物を含有する潤滑剤が、焼き付きを防止す
るとともにスリップも防止できること、即ち摩擦係数が
大きいにも係わらず焼き付きが生じにくいという、従来
と全く異なった新たな知見を見出して本発明を完成する
に至ったのである。

【０００７】本発明の熱間圧延加工用潤滑剤は、熱間圧
延加工用潤滑剤１００重量％とした場合、リンの水溶性
酸素酸塩０．１〜５０重量％、水溶性高分子化合物０．
００１〜５重量％及び水からなることを特徴とする。

【０００８】上記「リンの水溶性酸素酸塩」としては、
下記のリンの酸素酸と下記のアルカリとの塩を使用する
ことができる。即ち、リンの酸素酸としては、リン酸、
二リン酸（ピロリン酸）、三リン酸、メタリン酸、ペル
オキソ一リン酸、ペルオキソ二リン酸、次リン酸、亜リ
ン酸、二亜リン酸（ピロ亜リン酸）、次亜リン酸、ポリ
リン酸等が挙げられる。アルカリとしては、カリウム、
ナトリウム等のアルカリ金属、アンモニア等が挙げられ
る。上記リンの水溶性酸素酸塩の含有量を０．１〜５０
重量％、好ましくは１〜３０重量％とするのは、その含
有量が０．１重量％未満では、その含有量が少なくて潤
滑性能が低いため、耐焼き付き性が劣り、一方、その含
有量が５０重量％を越えるてもその潤滑効果が変わらな
いからである。

【０００９】上記「水溶性高分子化合物」は、潤滑剤の
粘度調整のため、即ち増粘剤として使用するとともに、
上記リンの水溶性酸素酸塩の配合と相まって所望の効果
を得るために配合されるものである。この化合物として
は、ポリビニルアルコ−ル（完全ケン化品でも部分ケン
化品でもよい。）、メチルセルロ−ス、エチルセルロ−
ス、カルボキシメチルセルロ−ス若しくはそのナトリウ
ム、アンモニアの塩、カルボキシエチルセルロ−ス若し
くそのナトリウム、アンモニアの塩、ヒドロキシメチル
セルロ−ス、ヒドロキシエチルセルロ−ス、カゼイン、
ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウ
ム、ポリアクリルアミド若しくはその一部のアルカリ加
水分解物、アルギン酸ナトリウム、デンプン、ゼラチ
ン、アラビアゴム、多糖類、ザンサンガム等が挙げられ
る。尚、ポリアクリル酸メチル（若しくはエチル）、ポ
リメタクリル酸メチル（若しくはエチル）等の低級エス
テルで、ある程度の水溶性を示すものでもよい。上記水
溶性高分子化合物の含有量を０．００１〜５重量％、好
ましくは０．１〜２重量％とするのは、その含有量が
０．００１重量％未満では、潤滑剤の粘度が低く、付着
性が不充分となって潤滑性が不足し、一方、その含有量
が５重量％を越えると、粘度が１０００ｃｐｓ以上と高
くなり過ぎて潤滑剤の供給が不充分となるからである。

【００１０】本発明の潤滑剤の、前記測定方法による粘
度は３０〜１２００ｃｐｓ、好ましくは１００〜１００
０ｃｐｓ、更に好ましくは１００〜８００ｃｐｓとする
ことができる。その粘度が３０ｃｐｓ未満では、潤滑剤
の付着性が不充分となって潤滑性が不足し、その粘度が
１２００ｃｐｓを超えると、潤滑剤の供給が不充分とな
るからである。

【００１１】また、本発明の潤滑剤の摩擦係数は、０．
２０〜０．３５、好ましくは０．２２〜０．３２、更に
好ましくは０．２５〜０．３０とすることができる。こ
の摩擦係数は、熱間摩擦試験機（図１参照）を使用し、
下記の試験条件にて測定する。即ち、加熱体の材質はＳ
４５Ｃ、その寸法は８０ｍｍ×８ｍｍ×１２ｍｍ、回転
体の材質はＳＫＤ６１、その寸法は６０ｍｍφ×１７ｍ
ｍ、その回転数は２００ｒｐｍ、その温度は９５０℃、
その受ける荷重は９．１ｋｇｆ、その摩擦時間は５分、
潤滑剤の供給は回転体下部が浸漬されるように供給す
る。その摩擦係数が０．２０未満では、スリップによる
表面損傷が発生する場合があり、その摩擦係数が０．３
５を超えると、摩擦係数が大きいためにスリップ発生が
少ないものの、焼き付きが発生する場合があるからであ
る。

【００１２】本発明の熱間圧延加工用潤滑剤は、上記リ
ンの水溶性酸素酸塩、上記水溶性高分子化合物及び水か
らなるが、その他の任意添加剤として、従来より熱間圧
延加工用潤滑剤に用いられている種々の添加剤を適宜配
合して使用することができる。即ち、ホウ酸カリウム、
ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、炭酸ナトリウム、炭酸
カリウム等の炭酸塩、白雲母、カオリナイト、滑石等の
ケイ酸塩、アクリル系、酢酸ビニル系、スチレン系、ス
チレン−アクリル系、エチレン−酢酸ビニル系水溶性樹
脂エマルション等の造膜剤（バインダ−）、防腐剤、消
泡剤等が挙げられる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、実施例及び比較例により本
発明の熱間圧延加工用潤滑剤を、更に詳しく説明する。 （１）熱間圧延加工用潤滑剤の組成 表１及び表２に、実施例１〜１３及び比較例１〜５の熱
間圧延加工用潤滑剤の組成を示す。尚、表１及び表２中
の各成分の数値は重量％を表し、全量が１００重量％で
ある。また、表１及び表２に示す各材料は下記に示すも
のである。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】水溶性高分子Ａ：ポリビニルアルコー
ル、（株）クラレ製、商品名「クラレポバ−ルＰＶＡ２
０５」 水溶性高分子Ｂ：ナトリウムカルボキシメチルセルロ
−ス、日本製紙（株）製、商品名「サンロ−ズＳ」 鉱物油：三菱石油（株）製、商品名「三菱２５０ニュ
−トラル」 界面活性剤：アルキル硫酸エステルナトリウム、ライ
オン（株）製、商品名「サンノ−ルＭ−１１３０」

【００１７】（２）物性（粘度）及び性能の評価 本発明の熱間圧延加工用潤滑剤の物性（粘度）及び性能
を明らかにするため、下記の方法により測定した。 粘度、摩擦係数及び焼き付き防止性 粘度は、Ｂ型粘度計を使用し、ロ−タ−Ｎｏ．２又は
３、回転数６０ｒｐｍ、潤滑剤温度２５℃にて測定し
た。

【００１８】摩擦係数は、図１に示す熱間摩擦試験機
〔ユシロ化学工業（株）製〕を使用して測定した。即
ち、加熱体２を備える荷重負荷用部材１の上方部を押圧
して、この加熱体２と接する回転体３に所定荷重を付与
する。この回転体３の下部は、潤滑剤収容容器４内の潤
滑剤５に接触しており、その回転により加熱体２と回転
体３との接触部分に潤滑剤５が介在することとなる。
尚、図中、６は電源、１１は絶縁体、１２は銅電極であ
り、この電源のＯＮにより加熱体を加熱できるようにな
っている。この加熱体２の材質はＳ４５Ｃ、その寸法は
８０ｍｍ×８ｍｍ×１２ｍｍである。回転体５の材質は
ＳＫＤ６１、その寸法は６０ｍｍφ×１７ｍｍ、その回
転数は２００ｒｐｍである。加熱体温度は９５０℃、回
転体に負荷される荷重は９．１ｋｇｆ、その摩擦時間は
５分である。尚、焼き付きの評価において、◎；焼き付
きなし、×；焼き付きあり、を表す。以上の粘度及び性
能の評価結果を表３に示す。

【００１９】

【表３】

【００２０】表３の結果によれば、本発明の熱間圧延加
工用潤滑剤を使用した各実施例１〜１３では、摩擦係数
が０．２５〜０．３０と大変大きいのにも係わらず、焼
き付きがないことを示している。このことは、比較例１
及び５に示すように、摩擦係数が０．２８〜０．３０と
大きい場合には、焼き付きを起こす。そして、摩擦係数
が０．０９〜０．１１と小さい場合に限り（例えば比較
例２、３及び４）、焼き付けが起こらないものである。
しかし、上記のように、各実施例１〜１３においては、
従来では焼き付きを起こすべき摩擦係数を示すにも係わ
らず、焼き付きを起こさないことが判る。

【００２１】また、実施例３及び１０並びに比較例５の
場合において、摩擦係数が 各々、０．３０、０．２５
及び０．３０と大きいので、いずれも、スリップが生ぜ
ず、スリップ防止性に優れている。尚、比較例３の黒鉛
含有潤滑剤においては、摩擦係数が０．０９と小さいの
で、スリップが生じた。以上より、本実施例において
は、予期に反して焼き付き防止性に優れるとともに、ス
リップ防止性にも優れた。即ち、従来はどうしても相反
するこの両性能を具備することができなかったが、本実
施例組成物において、この困難な問題を解決したもので
ある。本発明においては、前記具体的実施例に示すもの
に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々
変更した実施例とすることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の潤滑剤によれば、熱間圧延加工
において圧延工具と被圧延材料との間に発生する焼き付
き及びスリップの双方を防止でき、そのため、高品質の
製品を容易に生産できる。即ち、本発明の潤滑剤によれ
ば、予期に反して焼き付き性に優れるとともに、スリッ
プ防止性にも優れ、従来はどうしても相反して具備する
ことができなかったこの両性能を具備することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例及び比較例で用いた熱間摩擦試験機を説
明する概略図である。

【符号の説明】

１；荷重負荷用部材、１１；絶縁体、１２；銅電極、
２；加熱体、３；回転体、４；潤滑剤収容容器、５；潤
滑剤、６；電源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｍ 145:14） Ｃ１０Ｎ 20:00 20:02 30:08 40:24 (72)発明者 高岡 達雄 東京都千代田区丸の内一丁目一番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 山崎 基晴 東京都千代田区丸の内一丁目一番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間圧延加工用潤滑剤１００重量％とし
   た場合、リンの水溶性酸素酸塩０．１〜５０重量％、水
   溶性高分子化合物０．００１〜５重量％及び水からなる
   ことを特徴とする熱間圧延加工用潤滑剤。
2. 【請求項２】 下記にて測定する粘度は３０〜１２００
   ｃｐｓ、下記にて測定する摩擦係数は０．２０〜０．３
   ５である請求項１記載の熱間圧延加工用潤滑剤。 （１）粘度測定方法；Ｂ型粘度計を使用し、ロ−タ−Ｎ
   ｏ．２又は３、回転数６０ｒｐｍ、潤滑剤温度２５℃で
   ある。 （２）摩擦係数の測定方法；熱間摩擦試験機を使用し、
   回転体の回転数は２００ｒｐｍ、その温度は９５０℃、
   その受ける荷重は９．１ｋｇｆ、その摩擦時間は５分で
   ある。