JPS60141791A - 鋼板用冷間圧延油 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は、鋼板の冷間圧延において、高圧延荷重の高速
圧延条ｆ１で連続鋳造に使用される鋼板用冷間圧延油に
関するものである。

（従来の技術） 冷間圧延油は鋼板を冷間圧延する際に、ワークロールと
被圧延材の間（以下ロールバイトと称する）にエマルジ
ョンの形で供給され、摩擦係数を低くして、圧延の際の
発熱、荷重を抑える役目を持っている。圧延油の基油は
、鉱油系と合成エステル系とパーム油、牛脂に代表され
る動植物油脂系の３系列に大きく分類される。鉱油系を
基油とするものは、油膜強度は劣るがバーンオフ性に優
れているために比較的仕上厚が厚くて、圧下率の低い材
料に用いられ、圧延後の洗浄工程を省略するいわゆるミ
ルクリーンプロセスに好適とされている。又合成エステ
ル系はバーンオフ性に優れかつ油膜強度もかなり強いの
で一般的に鉱油系に適量配合されてミルクリーンプロセ
スに使用されている。

一方、動植物油脂系は油膜の強度が強く、高圧延荷重高
速圧延の条件下においても、ロールバイトに充分な油膜
を形成させ、優れた潤滑性能を発揮することが出来る為
、圧下率が高く、かつ高速で圧延される仕上厚０．４ｎ
＋＋ｎ以下の薄物の冷間圧延に好適とされている。これ
等の動植物油脂が優れた油膜強度と潤滑性を有する理由
としては、基油を構成する分子量が大きく、吸着性に富
んでいることの他に、高級脂肪酸がある程度台まれてい
るためである。動植物油脂中に存在する代表的な脂肪酸
としてはステアリン酸、オレイン酸、パルミヂン酸等が
あげられ、これら高級脂肪酸は鋼板表面への吸着性が強
く、反応生成物として高潤滑性を持った粘性の高い鉄石
ケンを生じ、潤滑性を向上させるものと一般的に考えら
れている。油脂中の脂肪酸の含有量は酸価（ＡＶ＝Ａｃ
ｉｄ　ＶａｌｕｅＫＯＨｍｇ／１ｌｌ）で表わされるが
、牛脂に代表される動植物油脂の場合には、脱酸処理工
程を通しているものを除き、一般的には３〜１０程度の
酸価を有している。しかし動植物油脂は、圧延油として
使用する場合、エマルジョン中で加水分分解して前記の
酸価より高くなるのが普通である。

近年、被圧延材料（冷延製品）の連続鋳造化が進み、そ
の９０％以上がへβキルト連続鋳造材となっている。こ
れに伴って薄物鋼板、特にブリキ原板の圧延において、
ワークロールの平滑化摩擦減少（粗度摩擦）と、圧延油
の高過ぎる潤滑性能により、ロールバイトでの摩擦係数
が下り過ぎて、不安定スリップ現象が発生しはじめた。

摩擦係数とロールバイト中の先進率の関係は第１図に示
したグラフの様になることが良く知られている。即ち摩
擦係数が低くなると先進率は小さくなる。摩擦係数が０
．０１になると圧下率が３５％位で先進率はＯとなり、
スリップを生じる様になる。また発明者らが、／Ｍ！キ
ルド連続鋳造材（以下ＣＣ材と称する）、インボッ１〜
鋳造材（以下ＩＣ材と称する）、それぞれの圧延中に得
られる圧下刃、張力の値と、その時の被圧延材料の変形
抵抗値からＫＡＲＭＡＮの微分方程式によって、摩擦係
数の変化を計算すると、第２図に示したグラフの様にな
る。これから、明らかに被圧延材がＩＣ材の場合に比べ
てＣＣ材の場合の摩擦係数の低下が早いことがわかる。

この理由はまだ明確ではないが、本発明者らの実験およ
び動植物基油の圧延油を使用した実圧延において、この
現象が主として現われることから、次の様に整理できる
。

つまりＣＣ材はＩＣ材と比べて硬度が高い事の他に圧延
基油中に含まれる高級脂肪酸との反応性が高く、第３図
に示したように鉄石けんを生成し易く、生成した高級脂
肪酸の鉄石けんが持つ高い３− 粘性により摩擦面での金属接触面積が減少し、流体潤滑
領域が拡大され、粗度再生を伴う大きな凝着摩耗が生じ
ない。従ってロール研磨面の尖端部の突起のみが消去さ
れ、結果として、ワークロール表面の平滑化摩擦減少が
促進され、ＣＣ材の方が摩擦係数の低下が早いことにつ
ながっているものと思われる。ワークロール表面の平滑
化摩擦減少により、前述の如く不安定スリップを生じ易
く、これによって惹き起される張力変動をトリガーとし
てヂャタリングを発生することがわかった。従ってワー
クロールを組替えて摩擦係数の回復を図る必要がある。

これ等の減少は、圧延能率を低下させるばかりでなく、
板厚不良などの異常や板破断が発生する欠点がある。

（発明の目的） 本発明はこれらの欠点を除去するためになされたもので
あって、ワークロールの摩擦によって生ずるスリップ及
びこれに誘起されるチタリングを生じにりくシ、且つ耐
ロール摩耗性が良好でロールバイト内の摩擦係数が安定
した鋼板用冷間圧延４− 油を提供しようとするものである。

（発明の構成） 上記目的を達成するために本発明は、動植物油脂を基油
として用い、この基油に炭素数６〜１０の低級脂肪酸を
１〜１０％を添加することを特徴とする鋼板用冷間圧延
油であって、前記基油としては牛脂、パーム油、肝脂、
ヤシ油、なたね油等またはこれらの混合物が挙げられる
。添加する低級脂肪酸としては、カプロン酸、エナンチ
ル酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸であり、
その添加量は１〜１０％であるが、好ましくは２〜７％
である。添加量が１％未満の時には下記表１に見られる
如く、高級脂肪酸であるステアリン酸及び牛脂脂肪酸鉄
石ケンの生成防止効果が、顕著でなく、１０％を越える
と、その防止効果は飽和してしまい、添加しただけの効
果は得られない。

（１）供試油 （２）試験方法 公知の回転劣化試験機を用い、鉄石ケンの生成を目的に
、■マルジョンを回転劣化させる。

劣化後の１マルジヨンから、溶剤分別法により鉄石ケン
を抽出し、それを酸分解、メチルエステル化した後、そ
の脂肪酸組成をガスクロマトグラフィにより定石する。

（３）劣化試験条ｆ１ 雰囲気：８０℃　Δｉｒ、回転速度：　６０ｐｐｍ　。

試演：５％Ｊマルジョン、鋼球：１！２インチー１００
個、イモノ切粉：３０ｇ。

回転時間５１１ｒ ０試験結果（カプリ１ステアリン酸十牛脂脂肪酸）劣化
の状態を表２に示す 表２ （作　用） 前述の如く、ワークロール表面の平滑化摩耗現象は、生
成した高級脂肪酸の鉄石ケンが有する高い粘性が流体潤
滑領域を拡大し、ロール？ｉｌｌ磨面の尖端突起部の摩
耗を起すことに起因しているが、本発明は以下の述べる
面から耐平滑化摩耗性を向上させ、ロールバイ１〜内の
摩擦係数の安定した圧延を図るものである。

つまり基油中に含まれる高級脂肪酸との鉄石ケン（８！
を体潤消領域を拡大する）の生成を炭素数６〜１０低級
脂肪酸の添加により防止する。この結果どして低級脂肪
酸鉄石ケンが生成するが、これは高級脂肪酸の鉄石ケン
に比べ、アルキル基の鎖長が知い分だけ油溶性に乏しく
、又粘性も低い為、　”油中から欠落しやすく摩擦面に
入りずらくなる。

７− 従って炭素数６〜１０の低級脂肪酸の鉄石けんは、平滑
化摩擦現象に害が少ない。

低級脂肪酸の添加は上述の如く高級脂肪酸の鉄石ケン生
成防止効果の他に吸着性能が向上し、境界潤滑性能の強
化にもつながる。又、炭素数が５以下の低級脂肪酸は下
記表３に見られる如く水溶性となる為添加より１マルジ
ヨンのＰｌ−１の下がりが大ぎく、圧延後のコイルの発
錆率が高くなる事から好ましくない。

（溶解度・・・２０℃の水１００ｃｃに対する）又、反
応生成物として鉄石ケンを生成しない添加剤である中性
型リン酸エステル（摩擦面で最小限度に反応する）や固
体潤滑剤の添加ににり、境界潤滑性能を強化することを
拒むものではない。

以下に本発明品の実施例を比較例と共に示す。

８一 実施例・・・耐ロール摩擦性の評価 （１）供試油 （２）試験方法 ■試験機　大型チムケン試験機 ■リングブロック ０リング（圧延ロール想定）　６２ｍ１ｌｌφｘ　１９
ｍｍＷ月質：５ＵＪ２（ＨＶ＝：＝　８００）粗さ：　
Ｒｚ　＝　１．８〜２．２μｍ　（Ｃ方向）０ブロツク
（被圧延材） 実機冷延途中材（（，０月、加工度約５０％）■試験条
件 ０リング回転数　６０Ｏｒｐｍ Ｏ荷重　４５に！＋ ０時間　３時間 ０エマルジヨン　濃度５％、温度６０℃（３）評価 試験前後のリングの表面粗さくＲｚ　Ｃｈ向）を測定し
、粗度の低下量で測定する。

試験結果を第４図に示す。本発明品は比較例よりＣＣ材
との摩擦において、リング表面の粗度低下が少い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の鋼板用冷間圧延油は動植
物油脂を基油として、これに炭素数６〜１０の低級脂肪
酸を添加することにより、ＣＣ材圧延時のワークロール
の耐粗度摩擦性に優れることになり、薄物鋼板の冷間圧
延においてスリップやチャタリングが防止出来、生産性
が著しく向上すると云う優れた効果を奏するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼板圧延における摩擦係数とロールバイト中の
先進率の関係を示すグラフ、第２図は被圧延材料の圧延
中に得られる圧下力及び張力の値と、変形抵抗値から得
られた摩擦係数の変化を示すグラフ、第３図は基油中に
おいてＣＣ材とＩＣ材との鉄石ケンの生成状態を示すグ
ラフ、第４図は本発明品と比較例との試験結果を示すグ
ラフである。 特許出願人　日本鋼管株式会着 同　１］本パー力ライジング株式会社 第１頁の続き ■Ｉｎｔ、ＣＩ、’　識別記号　庁内整理番号４０：２
４　Ｚ、　−／６Ｚ４−４ｔ１手続補正書 １、事件の表示 昭和５８年　特許願　第２４７８９６号２、発明の名称 鋼板用冷間圧延油 ３、補正をする石 事件との関係　特許出願人 名　称　日本鋼管株式会社 ばか１名 ４、代理人 ５、補正命令の日付 自発補正 ６、補正の対象 願書（発明者の住所の振り仮名と氏名の振り仮名）７、
補正の内容 ）Ｉｒｉ書中、発明者の住所の撮り仮名と氏名の１り仮
名を別紙のとおり訂正する。 （２）明細書全文を別紙のとおり訂正する。 （３）図面中、第１図を別紙のとおり訂正する。 以上 明　細　書 １、発明の名称 鋼板用冷間圧延油 ２、特許請求の範囲 動植物油脂を基油として用い、この基油に炭素数６〜１
０の低級脂肪酸を１〜１０％添加することを特徴とする
鋼板用冷間圧延油。 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、鋼板の冷間圧延において、高圧下率での高速
圧延を行う場合に使用される鋼板用冷間圧延油に関する
ものである。 （従来の技術） 冷間圧延油は鋼板を冷間圧延する際に、ワークロールと
被圧延材の間（以下ロールバイトと称する）にエマルジ
ョンの形で供給され、摩擦係数を低くして、圧延の際の
発熱、荷重を抑える役目を持っている。圧延油の基油は
、鉱油系と合成エステル系とパーム油、牛脂に代表され
る動植物油脂系の３系列に大きく分類される。鉱油系を
基油とするものは、油膜強度は劣るがバーンオフ性に優
れているために比較的仕上厚が厚くて、圧下率の低い材
料に用いられ、圧延後の洗浄工程を省略するいわゆるミ
ルクリーンプロセスに好適とされている。又合成エステ
ル系はバーンオフ性に優れかつ油膜強度もかなり強いの
で一般的に鉱油系に適量配合されてミルクリーンプロセ
スに使用されている。 一方、動植物油脂系は油膜の強度が強く、高圧延荷重、
高速圧延の条件下においても、ロールバイトに充分な油
膜を形成させ、優れた潤滑性能を発揮することが出来る
為、圧下率が高く、かつ高速で圧延される仕上厚０．４
ｍｍ以下の薄物の冷間圧延に好適とされている。これ等
の動植物油脂が優れた油膜強度と潤滑性を有する理由と
しては、基油を構成する分子量が大きく、吸着性に富ん
でいることの他に、高級脂肪酸がある程度含まれている
ためである。動植物油脂中に存在する代表的な脂肪酸と
してはステアリン酸、オレイン酸、パル１− ミチン酸等があげられ、これら高級脂肪酸は鋼板表面へ
の吸着性が強く、反応生成物として高潤滑性を持った粘
性の高い鉄石ケンを生じ、潤滑性を向上させるものと一
般的に考えられている。油脂中の脂肪酸の含有量は酸価
（ＡＶ＝Ａｃｉｄ　ＶａｌｕｅＫ　ＯＨｍｇ、’ｏ　）
で表わされるが、牛脂に代表される動植物油脂の場合に
は、脱酸処理工程を通しているものを除き、一般的には
３〜１０程度の酸価を有している。しかし動植物油脂は
、圧延油として使用する場合、エマルジョン中で加水分
解して前記の酸価より高くなるのが普通である。 近年、被圧延材料（冷延製品）の連続鋳造化が進み、そ
の９０％以上がＡｎキルド連続鋳造材となっている。こ
れに伴って薄物鋼板、特にブリキ原板の圧延において、
ワークロールの平滑化摩耗現象（粗度摩耗）と、圧延油
の高過ぎる潤滑性能により、ロールバイトでの摩擦係数
が下がり過ぎて、不安定スリップ現象が発生しはじめた
。 摩擦係数及び圧下率とロールバイト中の先進率との関係
は第１図に示したグラフの様になること２− が良く知られている。即ち摩擦係数が低くなると先進率
は小さくなる。摩擦係数が０．０１になると圧下率が３
５％位で先進率は０となり、スリップを生じる様になる
。また発明者らが、Ａｌ２ｔ−ルド連続鋳造材（以下Ｃ
Ｃ材と称する）、インボッ１〜鋳造材（以下ＩＣ材と称
する）、それぞれの圧延中に得られる圧下刃、張力の値
と、その時の被圧延材料の変形抵抗値からＫＡＲＭＡＮ
の微分方程式　゛によって、摩擦係数の変化を計算する
と、第２図に示したグラフの様になる。これから、明ら
かに被圧延材がＩＣ材の場合に比べてＣＣ材の場合の摩
擦係数の低下が速いことがわかる。 この理由はまだ明確ではないが、本発明者らの実験およ
び動植物基油の圧延油を使用した実圧延において、この
現象が主どして現れることから、次の様に整理できる。 つまりＣＣ材はＩＣ材と比べて硬度が高い事の他に第３
図に示したように圧延基油中に含まれる高級脂肪酸との
反応性が高く、鉄石りんを生成し易い。生成した高級脂
肪酸の鉄石けんが持つ高い粘性により摩擦面での金属接
触面積が減少し、流体潤滑領域が拡大され、粗度再生を
伴う大きな凝着摩耗が生じない。従ってロール研磨面の
尖端部の突起のみが消去され、結果どして、ワークロー
ル表面の平滑化摩耗現象が促進され、ＣＧ材の方が摩擦
係数の低下が速いことにつながっているものと思われる
。ワーク１］−ル表面の平滑化摩耗現象により、前述の
如く不安定スリップを生じ易く、これによって惹き起こ
される張力変動を１〜リガーとしてヂャタリングを発生
覆ることがわかった。 従ってワークロールを組替えて摩擦係数の回復を図る必
要がある。これ等の現象は、圧延能率を低下させるばか
りでなく、板厚不良などの胃常や板破断が発生する欠点
がある。 （発明の目的） 本発明はこれらの欠点を除去するためになされたもので
あって、ワークロールの摩耗によって生ずるスリップ及
びこれに誘起されるヂャタリングを生じにりくシ、且つ
耐ロール摩耗性が良好でロールバイト内の摩擦係数が安
定した鋼板用冷間圧延油を提供しようとＪ−るものであ
る。 （発明の構成） 上記目的を達成するために本発明は、動植物油脂を基油
として用い、この基油に炭素数６〜１０の低級脂肪酸を
１〜１０％を添加することを特徴とする鋼板用冷間圧延
油であって、前記基油としては牛脂、パーム油、肝脂、
ヤシ油、なたね油等またはこれらの混合物が挙げられる
。添加する低級脂肪酸としては、カプロン酸、■ナンヂ
ル酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸であり、
その添加量は１〜１０％であるが、好ましくは２〜７％
である。添加量が１％未満の時には下記表１に見られる
如く、高級脂肪酸であるステアリン酸及び牛脂脂肪酸鉄
石ケンの生成防止効果が、顕著でなく、１０％を越える
と、その防止効果は飽和してしまい、添加しただりの効
果は得られない。 −つ　− （１）供試演 （２）試験方法 公知の回転劣化試験機を用い、鉄石ケンの生成を目的に
、エマルジョンを回転劣化させる。 劣化後のエマルジョンから、溶剤分別法により鉄石ケン
を抽出し、それを酸分解、メチルエステル化した後、そ
の脂肪酸組成をガスクロマ１〜グラフイにより定量する
。 （３）劣化試験条件 雰囲気：８０℃　空気、回転速度：　ｅｏｒｐｍ、試演
：５％エマルジョン、鋼球：１／２インデ一１００個、
イモノ切粉：　３０（１、。 回転時間５６時間 −６− ０試験結果（カプリル酸／ステアリン酸十牛脂脂肪酸） を表２に示す 表２ （作　用） 前述の如く、ワークロール表面の平滑化摩耗現象は、生
成した高級脂肪酸の鉄石ケンが有する高い粘性が流体潤
滑領域を拡大し、ロール研磨面の尖端突起部の摩耗を起
こすことに起因しているが、本発明は以下に述べる面か
ら耐平滑化摩耗性を向上させ、ロールバイト内の摩擦係
数の安定した圧延を図るものである。 つまり基油中に含まれる高級脂肪酸の鉄石ケン（流体潤
滑領域を拡大する）の生成を炭素数６〜１０の低級脂肪
酸の添加により防止する。この結果として低級脂肪酸鉄
石ケンが生成するが、これは高級脂肪酸の鉄石ケンに比
べ、アルキル基の鎖長が短い分だ番ノ油溶性に乏しく、
又粘性も低い為、油中から欠落しやすく摩擦面に入りず
らくなる。 従って炭素数６〜１０の低級脂肪酸の鉄石けんは、平滑
化摩耗現象に害が少ない。 低級脂肪酸の添加は上述の如く高級脂肪酸の鉄石ケン生
成防止効果の他に吸着性能が向上し、境界潤滑性能の強
化にもつながる。又、炭素数が５以下の低級脂肪酸は下
記表３に見られる如く水溶性となる為添加によりエマル
ジョンのＰ　Ｈの下がりが大きく、圧延後のコイルの発
錆率が高くなる事から好ましくない。 （溶解度・・・２０℃の水１００ｃｃに対する）又、反
応生成物として鉄石ケンを生成しない添加剤である中性
型リン酸エステル（摩擦面で最小限度に反応する）や固
体潤滑剤の添加により、境界潤滑性能を強化することを
拒むものではない。 以下に本発明品の実施例を比較例と共に示す。 実施例・・・耐ロール摩耗性の評価 （１）供試演 （２）試験方法 ■試験機　大型チムケン試験機 ■リングブロック ０リング（圧延ロール想定）　６２ｍ１ｌｌφＸ　１９
１ＩＩＩＷ材質：　ＳＵＪ　２　（ＨＶ÷８００）粗さ
：　ＲＺ　＝　１．８〜２．２μｍ　（Ｃ方向）＼ ０ブロツク（被圧延材） 実機冷延途中材（ＣＣ材、加ＩＦＩ約５０％）−〇− ■試験条件 ０リング回転数　６ｏｏｒｐｍ Ｏ荷重　４５に＋＋ （ヘルツ圧１Ｂ、２Ｋｇ／ｍｍ２） ０時間　３１ｒｊ間 ０エマルジ３ン　濃度５％、温度６０℃（３）Ｗ価 試験前後のリングの表面粗さくＲｚ　Ｃ方向）を測定し
、粗度の低下量で判定する。 試験結果を第４図に示？ｉｏ本発明品は比較例よりＣＣ
材との摩擦において、リング表面の粗度低下が少ない。 （発明の効果） 以上説明したように、本発明の鋼板用冷間圧延油ｔま動
植物油脂を基油として、これに炭素数６〜１０の低級脂
肪酸を添加することにより、ＣＣ材圧延時のワーク１コ
ールの耐粗度摩耗性に優れることになり、薄物鋼板の冷
間圧延においてスリップやチャタリングが防止出来、生
産性が著しく向」ニすると言う優れた効果を奏するもの
である。 １０− ４、図面の簡単な説明 第１図は鋼板圧延にお番プる摩擦係数及び圧下率とロー
ルバイト中の先進率との関係を示すグラフ、第２図は圧
延時の摩擦係数の変化を示すグラフ、第３図は脂肪酸と
ＣＣ材及びＩＣ材との反応性を示すグラフ、第４図は本
発明品と比較例との大型チムケン試験機による試験結果
を示すグラフである。 特許出願人　日本鋼管株式会社 同　日本バー力ライジング株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 動植物油脂を基油として用い、この基油に炭素数６〜１
   ０の低級脂肪酸を１〜１０％添加することを特徴とする
   鋼板用冷間圧延油。