JPH11181469A

JPH11181469A - 冷間圧延油

Info

Publication number: JPH11181469A
Application number: JP35671397A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Fukumoto; 茂樹福本; Kunio Goto; 邦夫後藤; Hideo Yamamoto; 秀男山本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 1999-07-06
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: JP3937061B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高速圧延を行なっても焼付きの発生や、火災発
生の危険がなく、また表面光沢の高い金属板を製造しう
る冷間圧延油を提供する。【解決手段】下記の一般式（Ａ）、（Ｂ）で表されるチ
オ燐酸化合物の少なくとも１種と、炭素数６以下の多価
アルコールの少なくとも１種とが、下記の範囲内の量で
水に溶解している冷間圧延油。（１）チオ燐酸化合物：１重量％以上（２）多価アルコール：５重量％以上かつ、（１）、（２）の合計量が５０重量％未満【化１】ただし、Ｒ、Ｒ´は炭素数２〜８のアルキル基、アルケ
ニル基、アリール基アルキルアリール基のいずれかを示
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板等の金属板の
冷間圧延に使用される冷間圧延油に係わり、特にステン
レス鋼板の高速冷間圧延に適しており、潤滑性、ロール
冷却性に優れ、圧延後に高光沢の鋼板が得られる冷間圧
延油に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属板の冷間圧延油に要求される最も重
要な性能は潤滑性であるが、それ以外にも製品品質やメ
ンテナンスの観点から様々な性能が要求される。例えば
ステンレス鋼板の冷間圧延では、製品表面の光沢が最も
重要視される。これは、ステンレス鋼が耐食性に優れて
いるため表面処理を施すことなく装飾用などとして直接
目に触れる部分に使用されるためである。そして、この
光沢は圧延時の潤滑状態に大きく影響される。

【０００３】圧延時に、ロールと鋼板との間（一般に
「ロールバイト内」と呼ばれる）に形成される油膜の油
圧によって圧延後の鋼板表面にオイルピットと呼ばれる
窪みが生じる。油膜厚が厚い場合や高圧力下における圧
延油の粘度（以下、高圧粘度と記す）が高い場合はオイ
ルピットの発生量が多くなり、鋼板の表面光沢は低下す
る。この状態を詳しく説明すると、まず圧延中の金属は
塑性変形を起こすのでロールと鋼板の界面は、被圧延材
の変形抵抗以上の高圧状態になっており、その中に存在
する圧延油も当然、高圧状態になっていると考えられ
る。

【０００４】高圧粘度の高い圧延油を用いて圧延した場
合、その圧延油の流動性が低いため、ロールバイト内で
ロールや鋼板の微細な表面凹凸により生じる空間に容易
に封じ込められてしまいオイルピットを形成する。しか
し、高圧粘度が低い圧延油を用いた場合、高圧状態でも
流動性が高いため、封じ込まれる前にロールと鋼板の粗
さの隙間から圧力の低い方へと流出し、オイルピットが
形成されにくい。ただし、粘度があまりにも低すぎる場
合には、流動性が高くなりすぎるため、ロールと鋼板の
粗さの隙間からロールバイト外へ流出し、ロールバイト
内に油膜が形成されなくなり、潤滑不足となる。

【０００５】したがって、ステンレス鋼板の冷間圧延で
は、高圧粘度が低く、かつロールバイト内へ引き込まれ
る量が少ない圧延油が使用される。この条件を満たすも
のとして低粘度の鉱油がある。しかし、低粘度の鉱油は
潤滑性に乏しく焼き付きが発生しやすい。そのため、耐
焼付き性を向上させるため合成エステルや脂肪酸アルコ
ール等が油分として添加されて用いられる。しかし、こ
れらを添加しても鉱油や合成エステルは比熱が小さく、
またロールおよび鋼板の冷却性能が悪いため、高速圧延
時にロールおよび鋼板表面の温度が上昇してしまう。温
度が上昇すると油分が熱分解、或いはロールおよび鋼板
表面から脱離し、潤滑性が低下して焼付きが生じる。

【０００６】冷却性能は、冷間圧延油の粘度をさらに低
下させて流動性を上げることで向上するが、鉱油は粘度
の低下に伴なって引火点が下がるため板破断が生じた場
合の火花で火災が発生する危険性があり、低粘度化にも
限界がある。

【０００７】これに対して、難燃性や冷却性で優れる冷
間圧延油としては、従来より普通鋼の圧延油に用いられ
ている水中油分散（Ｏ／Ｗ）型のエマルション圧延油が
ある。しかし、Ｏ／Ｗエマルション型冷間圧延油はその
成分の大半が水であるため冷却性能に優れる一方、ロー
ルおよび鋼板表面に付着する油分量が不均一になりやす
く光沢むらの原因となる欠点がある。

【０００８】特開昭６０−１１８７９９号公報には、１
〜５０重量％の水に潤滑剤を溶かしたステンレス鋼等の
金属加工用潤滑剤が開示されているが、水の量が５０％
以下のためＯ／Ｗ型エマルションのように極端に冷却性
能は向上しない。また、高速圧延時の加工、摩擦熱によ
り水分が蒸発して減少し、粘性、冷却性能等の部分的な
変化から光沢むらが生じる。さらに水の蒸発が多くなる
と十分な難燃性が得られなくなる。

【０００９】安定した難燃性、潤滑性を備え、圧延後の
金属板に高光沢が得られる圧延油の開発が望まれてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高速圧延を
行なっても焼付きの発生や、火災発生の危険がなく、ま
た表面光沢の高い金属板を製造しうる冷間圧延油を提供
することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、高速圧延
において潤滑性、冷却性能に優れ、難燃性でかつ高表面
光沢の金属板の製造が可能な冷間圧延油の開発を目指し
種々実験検討した結果、次のような知見をえるに至っ
た。

【００１２】ａ）従来のエマルションタイプの冷間圧延
油は、ロールや鋼板に付着した油膜中に油の粒子が不均
一に存在しており、それが伝熱抵抗となり冷却性能を低
下させている。

【００１３】ｂ）冷却性能を向上させるには、完全に水
に溶解する物質のみを使用し、水を５０％以上にするの
がよい。

【００１４】ｃ）チオ燐酸アンモンニウム塩は、水に溶
解して用いると強固な油膜を形成し優れた潤滑性を示
す。

【００１５】ｄ）しかし、チオ燐酸アンモンニウム塩は
水に溶解し難く、また高圧下での粘度も低いので、チオ
燐酸アンモンニウム塩を水に溶け易くし（以下水溶化と
記す）、かつ水溶液を増粘させるのに多価アルコールを
添加するのがよい。

【００１６】本発明は、このような知見に基づきなされ
たもので、その要旨は以下の通りである。

【００１７】「下記の一般式（Ａ）、（Ｂ）で表される
チオ燐酸化合物の少なくとも１種と、炭素数６以下の多
価アルコールの少なくとも１種とが、下記の範囲内の量
で水に溶解していることを特徴とする冷間圧延油。

【００１８】（１）チオ燐酸化合物：１重量％以上（２）多価アルコール：５重量％以上かつ、（１）、（２）の合計量が５０重量％未満

【００１９】

【化１】

【００２０】ただし、Ｒ、Ｒ´は炭素数２〜８のアルキ
ル基、アルケニル基、アリール基アルキルアリール基を
示す」

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明実施の形態について
説明する。

【００２２】本発明の冷間圧延油は、潤滑性向上剤とし
てのチオ燐酸化合物と、水溶化助剤兼増粘剤としての多
価アルコールおよび水より構成される。それら成分の限
定条件について説明する。

【００２３】１）チオ燐酸化合物潤滑性向上剤として使用するもので、下記の（Ａ）、
（Ｂ）で表されるチオ燐酸化合物が使用できる。

【００２４】

【化１】

【００２５】ただし、Ｒ、Ｒ´は炭素数２〜８のアルキ
ル基、アルケニル基、アリール基アルキルアリール基の
いずれかを示す。

【００２６】ここで、チオ燐酸化合物の炭素数を２〜８
としたのは、２未満では被圧延材の金属板に吸着する分
子膜の厚みが薄く耐焼付き性が十分でなく、一方８を超
えると水に溶解しにくくなるためである。

【００２７】好適なチオ燐酸化合物は以下の通りであ
る。

【００２８】（Ａ）の化合物エチルチオ燐酸アンモニウム、プロピレンチオ燐酸アンモニウムブチルチオ燐酸アンモニウム、フェニルチオ燐酸アンモニウムオクチルチオ燐酸アンモニウム、ヘキシルチオ燐酸アンモニウム２−エチルヘキシルチオ燐酸アンモニウム、（Ｂ）の化合物ジエチルチオ燐酸アンモニウムジプロピレンチオ燐酸アンモニウムジブチルチオ燐酸アンモニウム、ジフェニルチオ燐酸アンモニウムジヘキシルチオ燐酸アンモニウム、ジ２−エチルヘキシルチオ燐酸アンモニウム、これらは、何れも分子中のチオ燐酸基が被圧延材の金属
板の表面に吸着し、強固な油膜を形成するので、ロール
と被圧延材間の焼付きを防止する。

【００２９】ここで、チオ燐酸のアンモニウム塩に限定
したのは、Ｎａ塩、Ｋ塩等のアルカリ塩を用いると、冷
間圧延後の焼鈍工程でそれらが灰分として残り、製品の
品質を低下させるため好ましくなく、アンモニウム塩で
あれば灰分として残らないからである。

【００３０】チオ燐酸化合物含有量は下記理由により１
重量％（以下、％は重量比を示すものとする）以上とす
る。すなわち、１％未満では、たとえ増粘剤を添加し
て、ロールバイト内に冷間圧延油を保持させることがで
きても、圧延により発生した鋼板表面全ての新生面に圧
延油を吸着させて覆うことはできず焼付きが発生しやす
い。より好ましい含有量は、５〜２５％未満である。２
５％以上では水に完全に溶解するのが難しくなる。

【００３１】２）炭素数６以下の多価アルコール多価アルコールは、チオ燐酸化合物を水溶化する作用を
有すると共に、チオ燐酸化合物の水溶液を増粘させる作
用がある。

【００３２】チオ燐酸化合物のみを水に添加して冷間圧
延油とした場合、本発明の冷間圧延油は組成の大半が水
であるので、冷間圧延油全体としての高圧粘度が極端に
低くなる。そのため、圧延時に高圧になったロールバイ
ト内では、冷間圧延油がロール、鋼板の粗さの隙間から
流出してしまい、十分にチオ燐酸酸化合物をロールバイ
ト内に保持できない。さらに、チオ燐酸酸化合物が水に
完全に溶解しないで分散し、濃度むらを生じる。しか
し、チオ燐酸酸化合物を水溶化助剤兼増粘剤としての多
価アルコールにより溶解させることにより、全体として
の高圧粘度が低粘度鉱油並みになり、圧延時のロールバ
イト内においてもロール、鋼板の表面の微細な凹凸の隙
間から冷間圧延油が流出してしまうことなくロールバイ
ト内に保持される。

【００３３】したがって、圧延によって生じた板の新生
面に対しても圧延油が保持されているので焼付きの発生
を防止することができる炭素数が６を超えた多価アルコ
ールは水に対する溶解度が低く使用できないので炭素数
を６以下とした。

【００３４】好適な多価アルコールとしては、エチレン
グリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、
ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチ
ルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、
ペンタエリスリトール等を挙げることができる。

【００３５】これらの物質は、分子中のアルコール性水
酸基が水中で水素結合して粘度を高める作用がある。ま
た、これらの多価アルコールは、潤滑性向上剤として添
加しているチオ燐酸化合物が加水分解を起こしチオ燐酸
を生じた場合、これをエステル化する作用がある。特に
エチレングリコール、グリセリンが好ましい。

【００３６】この水溶化助剤兼増粘剤の含有量は、５％
未満では高圧粘度が低過ぎ、ロールバイト内での冷間圧
延油の保持が不十分となるので、下限を５％とした。ま
た、本発明にかかる増粘剤と潤滑性向上剤の総量は５０
％以下とする必要がある。増粘剤と潤滑性向上剤の総量
が５０％を超えると水の含有量が少なすぎるため、冷却
性能が急激に低下してしまう。また、水の蒸発による水
の含有量変化が多く性能が安定しない。より好ましい範
囲は、２５〜４０％である。

【００３７】３）水圧延油の水の含有量は、冷却性能と難燃性を確保するた
めには５０％以上とする必要がある。また、金属の冷間
圧延では、加工熱により被圧延材やロールの温度が上昇
するため、圧延油中の水が蒸発し潤滑剤の濃度むらが生
じ、被圧延材の光沢むらの原因にもなるので、この観点
からも５０％以上とする必要がある。好ましくは６０〜
７５％である。

【００３８】本発明の冷間圧延油は、上記のチオ燐酸化
合物と多価アルコールをあらかじめ混合しておいたもの
を、圧延油の使用条件に応じて適宜の水に添加して攪
拌、溶解するなどの方法で調整してもよく、また最初か
ら所定濃度の水に溶解させておいて使用してもよい。

【００３９】冷間圧延油の供給方法としては、そのま
ま、或いは高濃度に調整したものを水で希釈して、スプ
レー塗布、ウォーターインジェクションおよびエアアト
マイズなどの方法により冷間圧延工程に供給して使用で
きる。

【００４０】特に高速圧延を行う場合は、水の濃度を高
くして供給することにより潤滑性、冷却性能に優れ、か
つ光沢が良好となる。また、従来のエマルション型圧延
油や、含水タイプの圧延油で問題となるような光沢むら
なども生じない。

【００４１】本発明の冷間圧延油は、圧延ロールの材質
がＳＫＤ１１、Ｃｒメッキロール、ハイスおよび超硬な
どの何れであっても使用することがきる。また、適用さ
れる被圧延材も特に限定されず、ステンレス鋼、炭素鋼
などの圧延材に使用できる。圧延ロール材質と圧延材の
組み合わせも特に制限されない。

【００４２】本発明の冷間圧延油は、水を５０％以上含
有しているため難燃性であり、また脂肪酸等を含んでい
なく粘土も適度であるため比熱が水並に高く、従来の冷
間圧延油に比べて冷却性能がかなり良好である。Ｏ／Ｗ
エマルションタイプの冷間圧延油と比較しても同等以上
の冷却性能を有する。

【００４３】さらに、チオ燐酸化合物が完全に水に溶け
ているので、油膜厚さが不均一になるといった問題も生
じることがなく、また、水の量が５０ｗｔ％以上と多い
ため水の蒸発による光沢むらなども生じない。

【００４４】

【実施例】次に具体的な実施例に基づき本発明の効果に
ついて説明する。

【００４５】先ず、表１に示す本発明例の圧延油番号１
〜２１と表２、３に示す比較例の圧延油番号１〜７およ
び従来例としての圧延油番号８、９の２８種類の冷間圧
延油を準備した。ここで従来例９はＯ／Ｗ型エマルショ
ンタイプの冷間圧延油であり、ホモミキサーで油分平均
粒径を約４μmに調整した。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】上記冷間圧延油について下記の条件で圧延
をおこない、圧延油の評価を行った。

【００５０】使用した圧延機は下記の４段式圧延機（ツ
インドライブ）であった。

【００５１】ワークロール：直径１００ｍｍ、バレル長さ３００ｍｍバックアップロール：直径２００ｍｍ、長さ３００ｍｍ圧延最高速度：４００ｍ／分被圧延材は、光沢度（Ｇｓ４５゜）７００の熱延後酸洗
済みの板厚２ｍｍ、板幅５０ｍｍ、長さ３００ｍのフェ
ライト系ステンレス鋼ＳＵＳ４３０−２Ｄ、および光沢
度（Ｇｓ４５゜）１５０の熱延後酸洗済みの炭素鋼（Ｓ
ＰＣＣ−ＳＢ）のコイルを用いた。

【００５２】圧延方法は、１パス目は、圧延速度２００
ｍ／分、２パス目は３００ｍ／分、３パス目は、４００
ｍ／分とし、圧下率はＳＵＳ４３０−２Ｄについては１
パス２５％、ＳＰＣＣ−ＳＢについては１パス３５％で
それぞれ連続３パスの圧延を行った。

【００５３】圧延ロールは、バレル部を表面粗さ０．０
１μm Ｒａに仕上げた、ＳＫＤ１１およびセミハイス
（０．４％Ｃ、５％Ｃｒ、１％Ｍｏ、３％Ｖ、１％Ｗ）
からなる２種類のロールを用いた。また、各潤滑剤は圧
延機の入り側でロールおよび鋼板に直接、圧力５kgf／
ｃｍ²、流量６■／分で供給した。

【００５４】圧延油の潤滑性の評価は、３パス圧延後の
鋼板表面の焼付きの有無でおこなった。また、光沢性の
評価は、表面光沢度（Ｇｓ４５°）で行い、光沢度が７
００以上を良好とする。

【００５５】表４にＳＵＳ４３０を、表５に炭素鋼を圧
延した結果を示す。焼付き発生有無に関しては、焼付き
が全く生じなかった場合を○印として耐焼付き性良好と
し、焼付きが生じた場合を×印で表した。さらに、ＳＫ
Ｄ１１ロールでＳＵＳ４３０を圧延した際の３パス圧延
直後のコイル表面温度を併せて表５に示した。

【００５６】

【表４】

【００５７】

【表５】

【００５８】この結果から、本発明の冷間圧延油を用い
ることによって、ＳＵＳ４３０、炭素鋼の何れを圧延し
てもロールおよび鋼板表面温度の上昇が抑制でき、焼付
きの発生も完全に防止できることが確認できた。さらに
は、本発明の冷間圧延油では、エマルションタイプの冷
間圧延油に見られるような光沢むらも全く発生しなかっ
た。

【００５９】なお、比較例５、７ではチオ燐酸化合物が
水に溶解せず均一にならなかったため耐焼付き性、光沢
むら共に悪い結果になった。また、ＳＫＤ１１ロール、
セミハイスロールのどちらでも同じ効果が得られた。

【００６０】

【発明の効果】本発明の冷間圧延油によれば、鋼板の破
断時に発生する火災の危険性もなく、高速圧延を行って
も焼付きを生じず、表面光沢の良好な鋼板を製造でき
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の一般式（Ａ）および（Ｂ）で表され
るチオ燐酸化合物の少なくとも１種と、炭素数６以下の
多価アルコールの少なくとも１種とが、下記の範囲内の
量で水に溶解していることを特徴とする冷間圧延油。（１）チオ燐酸化合物：１重量％以上（２）多価アルコール：５重量％以上かつ、（１）、（２）の合計量が５０重量％未満【化１】ただし、Ｒ、Ｒ´は炭素数２〜８のアルキル基、アルケ
ニル基、アリール基、アルキルアリール基のいずれかを
示す。