JPS6217639B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、熱間圧延用潤滑剤に関し、さらに詳
記すると、鋼材の圧延引抜きや鍜造加工などの金
属加工、特に継目無鋼管の熱間圧延（マンドレル
ミルによる加工）に適する高温用圧延潤滑剤に関
するものである。 マンドレルミルは、鋼片加熱炉で加熱した角又
は丸鋼片に穿孔機により中空に穿孔された素管
に、潤滑剤を塗布したマンドレルバーを挿入し、
互いに直交した８〜９台の連続スタンドに装入す
ることにより、所定の外径・肉厚・長さの継目無
鋼管を得る圧延方式であり、圧延後マンドレルバ
ーは圧延ライン上又は別ラインに移送後圧延材か
ら引抜かれる。この場合、マンドレルバーに塗布
される潤滑剤は、該マンドレルバーと素管との間
に摩擦係数を低下させることにより、バーと素管
の焼付き防止、仕上り管の外径、肉厚分布を良好
にする、圧延所要動力の軽減、マンドレルバーの
圧延材からの引抜きを容易ならしめかつそのため
の引抜動力の軽減を図るためのものである。 従来、斯かるマンドレルミル用潤滑剤として
は、固形潤滑剤例ば黒鉛、ベントナイト、硫化モ
リブデン、ガラス粉末、雲母などを極圧剤、乳化
剤及び／又は水を添加した鉱物油やアスフアルト
と共に乳化した液状組成物が広く使用されて来
た。しかしながら、乳化液中に黒鉛が配合される
と、黒鉛の吸着力によつて乳化破壊あるいは油水
分離などの現象を引起したりして、潤滑剤として
の分散安定性及び潤滑性能を低下させるのみなら
ず、常時約900〜1200℃程度の高温雰囲気下に曝
される圧延作業では、鉱物油、アスフアルトなど
を配合した潤滑剤を使用すると、その大部分は燃
焼し、多量の黒鉛を放出するので、作業環境、公
害上好ましくないという問題があつた。 その後、鉱物油アスフアルトなどを配合せず、
その代りに高分子系化合物に分散剤又は懸濁剤及
び無機系塩類などを配合した。いわゆる非鉱油系
潤滑剤に関するものが提案されているけれども、
これらの非鉱油系潤滑剤は、黒鉛の水中における
分散性或いは潤滑面への付着性に有効な効果をも
たらすが、次のような点において必ずしも満足で
きない。すなわち、上記の潤滑剤組成物を圧延剤
として水に分散せしめた時点で直ちに使用すれ
ば、左程分散性に問題はないが、鋼管製造工程の
事情によつては必ずしも直ちに使用されるとは限
らず、水に分散せしめた状態のまま長期間、放置
保存すると、分散液中に混在する黒鉛は下層によ
り多く集積して上下層の濃度差が生じ、極端な場
合は黒鉛が総て下層部へ沈降してしまうなどのこ
とがあつて、使用上著しく支障をきたすという問
題があつた。 又、継目無鋼管の圧延工程においては、ロール
冷却水が大量に吹き付けられるし、マンドレルバ
ーは圧延毎に冷却水の入つた槽中を通すことによ
り、熱せられたマンドレルバーを冷却する操作が
繰返されるが、塗布された潤滑剤が大量の水と接
触した場合には従来の潤滑剤は耐水性に乏しく、
折角塗布された潤滑膜が剥離されてしまうので、
所定の潤滑効果が得られない欠点があつた。 本発明者らは、上記の諸問題に着目し、種々研
究を重ねた結果、特定のアンモニウム塩化合物を
配合することにより、潤滑剤中の黒鉛が潤滑面に
粘稠なフイルム状被膜として展着し、しかも圧延
作業前に塗布された該潤滑剤の脱落や剥離がな
く、また圧延作業前に大量の冷却水に浸された場
合、マンドレルバーに塗布された潤滑剤が素早く
離水展着をなすと同時に、瞬時にしてフイルム状
乾燥被膜を形成する発煙性の少ない高温用圧延潤
滑剤を見出し、本発明を完成したものである。 即ち、本発明の要旨とするところは、黒鉛微粉
末８〜40（重量）％と水10〜90（重量）％からな
る水性分散系に、スチレン・マレイン酸共重合物
アンモニウム塩、ポリアクリル酸アンモニウム
塩、ロート油アンモニウム塩、非置換もしくは置
換アミノカルボン酸アンモニウム塩のうち１種又
は２種以上を２〜50（重量）％を配合して得られ
る水性分散系溶液をPH８〜11に調節してなること
を特徴とする高温用圧延潤滑剤にある。 本発明の目的は、既述したように継目無鋼管の
熱間圧延等の高温加工時における作業性、潤滑
性、水洗剥離性、発煙性、長期貯蔵安定性等の諸
性状を改善した高温用圧延潤滑剤を得ることにあ
る。 次に、本発明の潤滑剤に使用される構成成分に
ついて具体的に説明する。 本発明における黒鉛微粉末としては、当該技術
において一般的に使用される天然または人造の黒
鉛を粉砕、分級、磨砕などの通常の手段により微
粉化されたもので、水との分散性が良好であるも
のが好ましい。黒鉛の配合量は全組成量に対し、
８〜40（重量）％の範囲が適当であるが、上記の
配合範囲より少いと本発明の目的とする効果が得
られず、範囲より多くても増えた量に見合う程の
効果が上らないために、この範囲とした。 又、本発明において配合される特定の高分子系
化合物及び特定の油脂系物質は、これらの成分自
体がアンモニウム塩化合物であることが重要で、
特にスチレン・マレイン酸共重合物アンモニウム
塩、ポリアクリル酸アンモニウム塩及びロート油
アンモニウム塩、非置換もしくは置換アミノカル
ボン酸のアンモニウム塩などが適当である。 これらアンモニウム塩の原料となる酸化合物は
カルボキシル基、スルホン酸基、硫酸エステル残
基等の酸基の一部例えば約60％以下のアルコール
例えば炭素数１〜20の１価アルコールでエステル
化されたものでも、あるいは全くエステル化され
ていないものでもよい。アミノカルボン酸のアミ
ノ基の水素原子は置換されていなくても、アルキ
ル基、アルケニル基等の炭化水素基やアシル基例
えばラウリル基、ステアリル基、オクタデセニル
基、ラウロイル基、パルミトイル基、ステアロイ
ル基、オレオイル基等で置換されたものでもよ
い。これら非置換もしくは置換アミノカルボン酸
は炭素数約６〜22のものが適当であり、その例と
しては、Ｎ―ラウリルβ―アミノプロピオン酸、
Ｎ―ステアリルβ―アミノプロピオン酸、Ｎ―ラ
ウロイル―Ｎ―メチルβ―アミノプロピオン酸、
Ｎ―ラウリルアミノ酢酸等があり、これらのアミ
ノカルボン酸はアミノ酸型両性界面活性剤として
使用されているものが利用できる。本発明におい
ては上記各種の酸をアンモニアで中和してアンモ
ニウム塩の形で使用するが、潤滑被膜の耐水性を
害なわない範囲内で、その一部は水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、アミンなどで中和してナト
リウム塩、カリウム塩、アミン塩の形にして使用
してもよい。 そして、これらの成分は必要に応じて１種又は
２種以上を適宜選択し、黒鉛を含む水性分散系基
剤に添加して使用するものである。しかして、上
記各成分の配合量は、、全組成物量に対し２〜50
（重量）％の範囲であることが好ましく、２（重
量）％未満の場合及び50（重量）％を超えた場合
は黒鉛の水に対する分散性及び付着性、また水洗
剥離、長期貯蔵安定性及び潤滑性において所望の
効果を期待し得ない。 本発明の目的を充分に達成するためには、本発
明の潤滑剤成分として上記のアンモニウム塩化合
物を配合し、更にこれに過剰のアンモニヤ成分を
加えることにより得られる混合溶液がPH８〜11の
アルカリ領域内に存在することが必要である。こ
れにより従来品に比較し、水媒体に対する黒鉛の
分散性を一層高め、かつ潤滑面において密着性の
ある不水溶性被膜を形成するほか、既述の種々な
効果を発揮するものである。 この場合、PH８未満にすると、黒鉛の分散性が
低下し、またPH11を超えるとかえつて黒鉛の凝集
性を促進させるので好ましくない。 又、本発明の潤滑剤を得るための別の方法とし
ては、上記のアンモニウム塩またはこれら以外に
スチレン・マレイン酸共重合物、ポリアクリル
酸、ロート油、非置換もしくは置換アミノカルボ
ン酸のいずれかを含む混合溶液に適当な濃度を有
するアンモニア水あるいはガス状のアンモニヤを
混在させることによつても、前記と同じ性能の潤
滑剤が得られる。 本発明の高温用圧延潤滑剤は、更に潤滑性効果
及び作業性効果を高めるために、当該技術分野に
おいて使用されている油性剤、極圧剤及び消泡
剤、例えば油脂類、エステル類、鉱油類、合成潤
滑剤、塩素系及び硫黄系極圧剤、シリコーンなど
の各種添加剤を適宜選択して使用しても差支えな
い。 本発明による高温用圧延潤滑剤の主な効果をま
とめると次の通りである。 (イ) 本来、黒鉛を水媒体中に存在せしめた場合に
は、安定あつ均一な分散体とはなり難く、沈降
し易いという従来品の欠点を大きく改善したも
のである。本発明による潤滑剤は長期間安定
（６ケ月以上）に貯蔵することができる。 (ロ) 従来の潤滑油を潤滑面に供給する場合、粘度
があまり高過ぎると潤滑面へ均一に塗布され
ず、ポンプによる循環、噴射にも支障をきた
し、また反対に粘度が低過ぎると“たれ落ち”
を生じ潤滑膜そのものが薄層となつて潤滑性が
損われる。このため粘度範囲は約50〜1000cp
であることが必要である。本発明においては上
記の粘度範囲に適合するものが得られる。 (ハ) 圧延潤滑作業にあつては、工具の冷却を行わ
しめるために、大量の冷却水が潤滑面に散水さ
れる。その際塗膜の離水展着性、乾燥性に乏し
いこと、潤滑面に形成された潤滑膜は水洗さ
れ、水中に散逸したりする。このような現象に
対し、本発明の潤滑剤はアンモニウム塩化合物
の作用により、潤滑面の離水展着が速かに行わ
れ、アンモニヤを水中に解離することによつ
て、上記の展着皮膜を不水溶性被膜に転換させ
る。上記の効果は潤滑部分の温度が50〜300℃
附近でなされ、特に80〜250℃の範囲内におい
て極めて短時間にて達成される。 次に本発明の実施例を表１に、比較例を表２に
各々示すが、本発明は必ずしもこれによつて限定
されるものではない。

【表】

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 黒鉛微粉末８〜40（重量）％と水10〜90（重
   量）％からなる水性分散系に、スチレン・マレイ
   ン酸共重合物アンモニウム塩、ポリアクリル酸ア
   ンモニウム塩、ロート油アンモニウム塩、非置換
   もしくは置換アミノカルボン酸アンモニウム塩の
   うち１種又は２種以上の２〜50（重量）％を配合
   して得られる水性分散系溶液をPH８〜11に調節し
   てなることを特徴とする高温用圧延潤滑剤。