JPS638850B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、鋼材熱間圧延に際して、ロールと被
圧延材との接触部に供給する潤滑剤の、より改良
された供給方法に関するものである。 熱間圧延潤滑剤の供給方法としては各種の方法
があり、潤滑剤原液をそのまゝスプレー状に供給
する方法、ロール冷却水に混入して噴射する方
法、潤滑剤原液をエマルジヨンとした後ロールへ
噴射する方法等がある。 しかし、いずれの方法もロール表面の冷却水膜
が障害となつて、ロールと圧延鋼材との接触部分
における潤滑に必要な油膜の付着性が充分でない
ことが多かつた。 本発明者等はさきに、潤滑剤の内容について改
良し、各種の付着性増強剤を配合して、冷却水の
流出作用に抗してロール面に強力に付着するよう
な改良された配合の潤滑剤を提供してきた。 すなわち、本発明者等はさきに、特願昭51−
123455号において、基油に炭酸カルシウムを微細
に分散させた潤滑剤が耐熱性にすぐれ、鋼材の熱
間圧延のように、ワークロールと被圧延材の接触
する摩擦部分の温度が、高温部で500℃ないし600
℃にも達する潤滑条件に適切な潤滑剤であること
を見出し、次に多量の冷却水による流出作用を抗
して潤滑膜を生成し維持する付着性を増強するた
めに、特願昭52−42051号において、炭酸カルシ
ウムと親油性粘土を併用し、特願昭52−115372号
においては、炭酸カルシウムと長鎖の炭化水素基
を有するダイマー酸とを併用し、その結果付着性
が増強されることを見出した。このようにして、
鋼材熱間圧延潤滑剤として、すぐれた耐熱性およ
び付着性を兼ね備えた潤滑剤という目標が次第に
達成されてきたのである。 ところが、製鉄所圧延工場における熱間圧延作
業においては高速度で回転するロールに潤滑剤を
噴射供給し、瞬時的にロール表面に潤滑剤が付着
する性質、すなわち瞬間付着力が要求される。最
近では作業高能率化のため、圧延速度がさらに増
大する傾向にあり、この瞬間付着性が重要な要素
となりつつある。この意味で前述の付着性改良品
も瞬間付着性については必ずしも満足な性状を示
さず、さらに一段の改良を迫られている。 ここにおいて、本発明者等は熱間圧延潤滑剤原
液をそのまゝスプレー状として供給すると比較的
瞬間付着性がすぐれていることに着目した。 ところが、現在一般に使用されている低圧の給
油器を用いて供給すると給油流量が過大となり、
潤滑剤が多量に消費され、コスト高となり、また
給油流量をしぼると、スプレー状とならず均一な
付着膜がえられない。特に炭酸カルシウムを多く
含有している高粘度の潤滑剤の場合にこの傾向が
大きいことが判つた。そこで本発明者等は給油方
法について研究をすすめ、現在一般に使用されて
いる給油器よりはるかに高圧の給油器を採用し、
高圧給油を行うと以上の欠点が改良され、炭酸カ
ルシウムを多量に含有する潤滑剤においても、微
量の給油流量で均一なスプレー状で供給しうるこ
とを新たに見出したものである。またこのような
給油においては、微量でしかも均一にスプレー状
で供給できることを新たに見出したものである。 また、炭酸カルシウムと付着性増強剤とを含有
する前述の付着性改良品について高圧給油を行う
と、微量でしかも均一にスプレー状に給油でき、
さらに瞬間付着性が著しく向上することが判明し
た。さらに炭酸カルシウムを高濃度に含有すると
著しく瞬間付着性が向上することも判明した。す
なわち炭酸カルシウムの含有量が15重量％以上に
なると瞬間付着性は急向上する。 この状態は第１図に示される。 潤滑剤中の炭酸カルシウム含有量が15重量％以
上の高濃度になると潤滑剤の流動性は悪くなり、
従来は微量でしかも均一なスプレー状で供給する
ことが困難であつた。ところが本発明では高圧給
油法であるからこの問題も解決する。本発明はこ
れらの新規の知見に基くものである。すなわち、
本発明は基油と炭酸カルシウム及び付着性増強剤
を主成分とし、かつ炭酸カルシウムを15重量％以
上含有する潤滑剤を、冷却水の存在下において噴
射吐出圧20Kg／cm²以上の高圧で回転するロールへ
噴射することを特徴とする熱間圧延潤滑剤供給方
法に関するものである。 本発明で使用する高圧ポンプの１例をあげれば
米国アレマイト社製エアーモーターポンプDP型
7889型、圧力比40：１が適当であるが、これに限
らず同等以上の能力をもつものはすべて使用でき
る。この高圧ポンプを使用して、従来普通２ない
し16Kg／cm²の吐出圧で行つていたところを20ない
し160Kg／cm²と従来の約10倍の吐出圧を適用する
と、基油と濃度15重量％以上の炭酸カルシウムと
付着性増強剤とを主成分とする半固体状の潤滑剤
でも0.1〜0.5／min位の微量の給油流量でも均
一なスプレー状で噴射供給できることとなつた。
その結果、基油に炭酸カルシウムを加えることに
よつて優れた耐熱性が得られ、また親油性粘土お
よびダイマー酸のような付着性増強剤を併用する
ことによつて優れた付着性が得られ、ここに炭酸
カルシウムを高濃度にし、また適当な高圧ポンプ
を使用し吐出圧を20Kg／cm²以上に高めることによ
り潤滑剤消費量が微量で均一な付着膜が得られ、
さらに優れた瞬間付着性も得ることができ、ここ
にコスト安で耐熱性、付着性、瞬間付着性のすべ
てを兼ね備えた熱間圧延供給方法がはじめて得ら
れたのである。この際、炭酸カルシウムの添加量
を多くすれば、より耐熱性は増大する。しかし、
極端に添加量を増加すると潤滑剤の流動性が乏し
くなつて均一な付着膜が得られれず、また優れた
瞬間付着性も得られない。よつて、潤滑剤中の炭
酸カルシウムの濃度の上限は概ね70重量％程度で
ある。なお給油に際してはロールの被圧延材かみ
込み部分の直近に給油するのが効率向上のため好
ましい。 本発明に使用する基油はスピンドル油、マシン
油、ダイナモ油、モーター油、シリンダー油、ブ
ライトストツク油等の中質、重質鉱油、牛脂、ラ
ード、鯨油、パーム油、ヤシ油、ナタネ油、米糠
油、大豆油等の動植物油脂、８ないし22個の炭素
原子を有する脂肪酸と１価および多価アルコール
とのエステル等およびこれらの混合油があげられ
る。 炭酸カルシウムは粉末状のものを用いる。粉末
状炭酸カルシウムの市販品としてはその製造方法
により重質炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム
があり、沈降炭酸カルシウムの中では反応条件の
異つた炭酸カルシウム、バテライト系炭酸カルシ
ウム等の各種のものがあつてそのいずれも使用で
きるが、製造の容易さの点でなるべく微粉状の軽
質沈降炭酸カルシウムが好ましい。 また分散を容易にするために脂肪酸、界面活性
剤等で表面処理した炭酸カルシウムが使用し易く
好ましい。使用上適当な炭酸カルシウムの１例を
示すと次のとおりである。 石灰石を焙焼して生石灰をつくり、これを水と
反応させ消石灰としさらに精選してその水分散液
の石灰乳とする。これに炭酸ガスを吹込み反応さ
せ所定の粒子径の炭酸カルシウム懸濁液を製造す
る。この反応過程で石灰乳は最初の強アルカリ性
から炭酸ガスで次第に中和されPHが低下するが、
PH10位で液の粘度は非常に増大しゲル状となる。
さらに炭酸ガスを吹込み反応させると再び粘度が
減少し流動状となる。PH７まで中和すれば大略
100％CaCO₃の沈降炭酸カルシウムが得られる。
これを表面処理する通常の表面処理炭酸カルシウ
ムが得られ、これは一般に使用されているもので
本発明でもこの製法のものが適当である。 表面処理炭酸カルシウムの表面処理方法には各
種のものが知られているが、基油中に分散し易く
処理されたものならばいずれも使用できる。 比較的分散性がよく使用し易いものの１例をあ
げるとドデシルベンゼンスルホン酸、ラウリル硫
酸エステル、縮合ナフタレンスルホン酸、硫酸化
油またはこれらの塩など耐硬水性のある硫酸エス
テル型またはスルホン酸型の陰イオン界面活性剤
と脂肪酸石けん、樹脂酸石けん、ナフテン酸石け
ん等耐硬水性の無いカルボン酸型の陰イオン界面
活性剤の２種のタイプの界面活性剤の１種または
２種以上を選びこれらにより表面処理したもので
ある。炭酸カルシウムの粒子の大きさは10μ以下
が最も好ましいがそれ以上でも給油ノズルがつま
らない大きさであれば使用できる。 付着性増強剤としてはダイマー酸、親油性粘
土、油溶性高分子付着剤、金属石けん、脂肪酸等
を併用するのも好適である。本発明に使用するダ
イマー酸は乾性油、半乾性油から得られる精製脂
肪酸を熱重合して合成したもので、最も普通のも
のはHOOC−C₃₄−COOHの分子式を有する長鎖
二塩基性カルボン酸である。 親油性粘土はモンモリロナイト、マグネシウム
モンモリロナイト、ゼオライトのような粘土の粒
子を有機アミンやカチオン界面活性剤で処理して
その表面の大部分を被覆した改質粘土であつてマ
グネシウムモンモリロナイトをＮ−ヘキシルアミ
ン等の有機アミンで被覆したもの（親油性粘土
Ａ）、モンモリロナイト、ゼオライト等をジメチ
ルジオクタデシルアンモニウムクロライドと水中
で被覆反応させたジメチルジオクタデシルアンモ
ニウムモンモリロナイト（親油性粘土Ｂ）等があ
るがそのいずれも使用できる。 油溶性高分子付着剤としてはポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、
ポリブタジエンおよびこれらの共重合体のような
合成ポリマー、酸化ポリオレフイン、エポキシ化
ポリオレフインのようなポリマー誘導体、エポキ
シ化大豆油、エポキシ化ナタネ油、エポキシ化ラ
ード油、エポキシ化ヒマシ油のような油脂誘導
体、脱水重合ヒマシ油、重合大豆油、重合アマニ
油のような重合油脂アスフアルト、石油樹脂のよ
うな石油系ピツチ等のものが使用され、金属石け
んとしては(1)、ラウリン酸、ミリスチン酸、パル
ミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール
酸、12−ヒドロキシステアリン酸などの高級脂肪
酸単独またはこれらの混合酸のカルシウム、アル
ミニウム、亜鉛、鉛、バリウム、リチウム、スト
ロンチウム等の各種金属塩、(2)、(1)の高級脂肪酸
またはこれらの混合酸と酢酸、酪酸、カプロン
酸、カプリル酸、カプリン酸、安息香酸等の低分
子酸とのカルシウム、アルミニウム、亜鉛、鉛、
バリウム、ストロンチウム等の各種複合金属塩、
(3)、(1)と(2)の混合物等の金属石けんが使用され
る。 またオレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の
不飽和高級脂肪酸も付着性増強剤として使用でき
る。その他の添加剤として脂肪アミン脂肪酸塩、
石油スルホン酸金属塩、脂肪アルコール燐酸エス
テルを防錆剤として加え、また水分散性を良好な
らしめるため非イオン界面活性剤、アニオン界面
活性剤を加えることも好適である。 本発明は前述のように基油と炭酸カルシウムと
付着性増強剤を主成分とする潤滑剤を、冷却水の
存在下において噴射吐出圧20Kg／cm²以上の高圧で
回転するロールへ噴射することを特徴とする熱間
圧延潤滑剤供給方法であるが、適当な高圧ポンプ
を使用し吐出量を20Kg／cm²以上に高めることによ
つて給油流量を微量にしても均一なスプレー状で
供給でき、しかも優れた瞬間付着性も得られる。
ここにおいて瞬間付着性とは1/100秒のオーダー
のようなきわめて短時間に回転するロールが潤滑
剤のスプレー中を通過するときに、ロール表面に
潤滑剤が付着する性質を表示する用語であつて最
近の高速度圧延作業において圧延用潤滑剤の必要
な性質となつているものである。吐出圧の低圧よ
り高圧に至るまでの変化に対応する瞬間付着性の
変化は直線的になるのではなく20Kg／cm²までは瞬
間付着性は極めて低位であつてあまり変化なく20
Kg／cm²に至つて急激に増加しそれより高圧では次
第に増加率は小さくなるものの上昇をつづけてい
ることが判明した。この理由についてはつきり確
証を得ている訳ではないが給水ノズルより噴出す
る水流のエネルギーと給油ノズルより噴出する潤
滑剤のエネルギーとの比較により瞬間付着のエネ
ルギーが定まつてくるものと考えられる。この20
Kg／cm²の値はその限界値でこれより吐出圧が大き
くなつてはじめて水流のエネルギーに抗して潤滑
剤の瞬間付着性が発現するものと考えている。 本発明の潤滑剤の製造方法は基油に炭酸カルシ
ウムと付着性増強剤を加えロールミルにより混練
し分散する。次に必要に応じて防錆剤・水分散剤
等の添加剤を加えて撹拌し溶解・分散し均一な性
状の潤滑剤とする。つぎにこの潤滑剤を高圧ポン
プにより給油ノズルより高圧で噴射供給し、同時
に給油ノズルより通常の圧力で冷却水を噴射供給
する。 つぎに実施例により具体的に説明する。第１表
に実施例１〜９、比較例Ｃ−１〜Ｃ−５について
成分および試験成績を示す。各例について、熱間
潤滑性能評価のために瞬間付着性試験、熱間潤滑
性能試験機による摩擦係数および耐焼付試験等の
試験を行つた。 その試験方法は次の通りである。 〔1〕 瞬間付着性試験 試験片として鋼板SPCC100×100×1.0ｍ／ｍ
を用い、これを溶剤洗浄後、温エタノールで洗
浄し、乾燥後垂直に吊しガイドに沿つて垂直に
自然落下せしめる。この落下途中で水平に設置
した給水ノズルおよび給油ノズルの前を所定の
間隔を置いて順次通過する様にする。水を給水
ノズルより、試験油を給油ノズルより噴射しつ
つ鋼板試験片を落下せしめれば、試験片は噴射
水によりぬれた後に試験油の噴射を受ける。ノ
ズル前を通過して落下した鋼板を乾燥し重量を
測定し油分の付着量をmg／100cm²で表しこれに
より瞬間付着性を示す。 給油条件： 給水ノズル：1/4KBA0465 給水圧力：３Kg／cm² 給水流量：4.1／min 給油ポンプ：アレマイト社製エアモーターポン
プDP型、7889型 圧力比40：１ 給油ノズル：グレイ社製チツプ163−511、口径
0.28ｍ／ｍ 給油圧力：40Kg／cm²〜160Kg／cm² 給油流量：0.18／min〜0.42／min ノズルと鋼板試験片との間隔：10cm 試験片落下速度：2.6ｍ／sec 試験片のノズル前通過時間：0.04sec 〔2〕 熱間潤滑性能試験 熱間潤滑性能試験機の原理は加熱したテスト
ピースを回転する上下２段ロールではさみ、両
端を固定して所定の荷重をかけスリツプさせな
がら給油し、その時の摩擦係数、耐焼付性能を
算出し、この両者により高温度条件下における
潤滑性の総合評価を行うものである。 試験条件： ロール寸法：80ｍ／ｍ×124ｍ／ｍφ ロール材質：アダマイトロール ロール表面粗さ：0.2−0.3μ テストピース材質および寸法：SS−41 20ｍ／
ｍ×20ｍ／ｍ×580ｍ／ｍ ロール周速度：60mpm ロール温度：100℃ 負荷荷重：1ton 給油量：10c.c.／min テストピース温度：1000℃および800℃ 摩擦係数測定方法： エアーアトマイズ方式給油装置によりテスト
ピースのかみ込み側の上下ロール表面を給油す
る。つぎに給油しつつ荷重をかけて10秒後のト
ルクと負荷荷重を測定し摩擦係数を次式により
算出する。 μ＝Ｔ／Ｒ・Ｗ ただし Ｔ：トルク Ｒ：ロール径 Ｗ：負荷荷重 耐焼付性能測定方法： (1) 給油を開始し数秒後に給油しつつ加圧す
る。 (2) 加圧したまま10秒間給油する。 (3) その後給油せず回転トルクの急上昇する時
点まで加圧をつづける。この点を焼付とす
る。 (4) 給油を停止してから焼付くまでの時間を測
定しこの時間の秒数をもつて耐焼付性能とす
る。

【表】

【表】 前述の試験より次のことが認められた。 １ 本発明の熱間圧延潤滑剤供給方法により基油
と炭酸カルシウムと付着性増強剤とを主成分と
する潤滑剤を噴射吐出圧20Kg／cm²以上の高圧で
直近に噴射することにより瞬間付着性が著るし
く良好になつていることを認めた。 ２ 基油と炭酸カルシウムと付着性増強剤とを主
成分とする潤滑剤を噴射吐出圧20Kg／cm²以上の
高圧で噴射することにより給油流量0.18〜0.42
／minの微量の場合でも均一なスプレー状で
噴射供給できることを認めた。 ３ 本発明の熱間圧延潤滑剤供給方法において各
例共、鋼材の熱間圧延に適用して良好な性状で
あることを認めた。

【図面の簡単な説明】

図面は炭酸カルシウムの濃度と瞬間付着量の関
係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱間圧延作業において潤滑剤を供給するに際
   し、基油と、炭酸カルシウム及び付着性増強剤を
   主成分とし、かつ炭酸カルシウムを15重量％以上
   含有する潤滑剤を、冷却水の存在下において、噴
   射吐出圧20Kg／cm²以上の高圧で、回転するロール
   へ噴射し、瞬間的に付着させることを特徴とする
   熱間圧延潤滑剤供給方法。