JPWO2006106637A1 - 鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤 - Google Patents

Abstract

第一成分として無機成分、第二成分として水酸化ナトリウム、第三成分として水溶性樹脂類および／または水溶性界面活性剤、および水を有する焼付き防止剤であって、第一成分、第二成分および第三成分の合計の重量を１００重量％として、第一成分を９６．５重量％以上９９．９８重量％以下、第二成分を０．０１重量％以上２．０重量％以下、第三成分を０．０１重量％以上１．５重量％以下の割合で含有し、無機成分が、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏからなる群から選ばれる１種または２種以上である、鋼に対して濡れ性および表面定着性が良好であって、さらに塗布後に形成される被膜層が鋼に強固に密着し、冷間および熱間の環境において剥離しない鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤を提供する。

Description

本発明は、鋼板、鋼管等の鋼を熱間塑性加工する際に使用する焼付き防止剤に関する。特に、継目無鋼管の製造過程において、ビレットや中空素管（ホローシェル）を熱間で加工する際に、これらの被加工材と熱間工具との間で発生する焼付きを防止して被加工材の表面に疵が発生するのを抑制し、製品の表面品質を向上させるために用いる熱間塑性加工用焼付き防止剤に関する。

鋼の熱間塑性加工の中でも過酷な例として、シームレス鋼管の製造工程の一つである穿孔圧延が挙げられる。シームレス鋼管の穿孔圧延において用いられる傾斜圧延機は、例えば、一対の傾斜ロールおよび一対のガイドから主に構成されており、このガイドは、穿孔圧延中にビレットの外径が必要以上に膨らむのを防ぐために、傾斜ロールに対し管通過中心線回りに９０°位相をずらせて対向配置されている。このガイドとして、通常はプレートシュー型またはディスクロール型のものが用いられる。ビレットは回転しながら進行するため、いずれの形式のガイドを用いたとしても、ビレットはガイドに対して管周方向において摺動する。また、プレートシュー型のガイドを用いた場合には、ガイドが管軸方向に固定されていることから、ビレットのガイドに対する管軸方向の摺動が強まることになる。ビレットがガイドに対して接触摺動すると、ビレットとガイドとの接触面に焼付きが生じ、圧延後の鋼管に焼付き起因の表面疵が発生する。よって、ビレットとガイドとの接触面に対して潤滑処理をする必要がある。

特許文献１には、このような潤滑処理に用いられる潤滑剤として、酸化鉄、アルミナ、マグネシア、シリカ、バインダーからなる潤滑剤が記載されている。また、この潤滑剤を熱間加工工程に先だつ加熱工程の前において、被加工材表面に塗布する塗布方法が記載されている。
特公平７−４５０５６号公報

従来の潤滑剤は、潤滑剤原液が水溶液であるため、鋼に塗布した際に鋼が潤滑剤を弾きやすいという問題があった。また、塗布した潤滑剤が乾燥して形成される潤滑被膜が剥離するという問題があった。

シームレス鋼管の製造工程においては、自動転送ラインが採用されている。この転送ライン上において、ビレットと搬送用ローラーとは頻繁に接触する。よって、ビレット表面に形成された被膜が、搬送時の振動や衝撃により機械的に剥離しやすい。従って、シームレス鋼管の製造工程においては、潤滑被膜を鋼に強固に密着させることがより重要である。

また、潤滑剤を塗布し乾燥して、潤滑被膜が形成された鋼は、熱間塑性加工する前に、加熱炉にて高温（例えば、１１００℃以上）に加熱される。ここで、加熱炉導入前に潤滑剤を十分に乾燥していたとしても、潤滑剤中に結晶水（例えば、水ガラス等の結晶水）を有する成分が含まれている場合は、加熱中に、この結晶水が急速に沸騰して、潤滑被膜が剥離するという問題がある。なお、特許文献１の潤滑剤は、硅酸ソーダ（Ｎａ_２ＳｉＯ_３）を水で薄めたもの（通称、水ガラス）をバインダーとして含んでいる。

以上のような問題があるため、従来の潤滑剤を使用した場合は、鋼の熱間塑性加工において焼付きを十分に防止することができず、鋼製品に焼付き疵が発生していた。特に、シームレス鋼管の製造工程においては、管表面に焼付き疵が多発していた。

以上の問題点に鑑みて、本発明は、鋼に対して濡れ性および表面定着性が良好な焼付き防止剤であって、さらに塗布後に形成される被膜層が鋼に強固に密着し、冷間および熱間の環境において剥離しない鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤を提供することを課題とする。なお、「冷間」とは、鋼等の被加工材が室温である時をいい、「熱間」とは、被加工材が１１００〜１３００℃に加熱され始めてから、所定の製品形状に塑性加工されるまでの間をいう。

第１の本発明は、第一成分として無機成分、第二成分として水酸化ナトリウム、第三成分として水溶性樹脂類および／または水溶性界面活性剤、および水を有する焼付き防止剤であって、第一成分、第二成分および第三成分の合計の重量を基準（１００重量％）として、第一成分を９６．５重量％以上９９．９８重量％以下、第二成分を０．０１重量％以上２．０重量％以下、第三成分を０．０１重量％以上１．５重量％以下の割合で含有し、無機成分が、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＣａＯ、Ｂ_２Ｏ_３、Ｋ_２ＯおよびＮａ_２Ｏからなる群から選ばれる１種または２種以上である、鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤である。

本発明の鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤は、被加工材に塗布した際の濡れ性および表面定着性が良好である。また、被加工材の表面に塗布した後、乾燥後に形成した焼付き防止被膜層（以下、これを「被膜層」と省略することがある。）が、鋼の表面に強固に密着し、熱間塑性加工において、鋼の表面から剥離しない。よって、例えば、ビレットを穿孔圧延する際、ビレット表面から被膜層が剥離しないので、焼付きを効果的に防止することができる。

第１の本発明において、前記無機成分は、無機成分全体を基準（１００重量％）として、３０重量％以上７０重量％以下のＡｌ_２Ｏ_３、３５重量％以上８０重量％以下のＳｉＯ_２、０重量％以上１．０重量％以下のＣａＯ、０．０５重量％以上２．０重量％以下のＢ_２Ｏ_３、０重量％以上０．５重量％以下のＫ_２Ｏ、および０．０２重量％以上１．０重量％以下のＮａ_２Ｏからなるものであることが好ましい。無機成分を上記の組成とすることによって、無機成分の一部を低融点かつ低粘性なものとすることができる。

第１の本発明において、無機成分は、セラミック基材および無機バインダーにより構成されており、そして、この無機バインダーはフリット微粉末の形態とすることができる。また、セラミック基材の一部をフリットの微粉末としてもよい。例えば、セラミック基材である酸化ケイ素は、無機バインダーと共にフリットの微粉末とすることができる。よって、本発明において「無機バインダーがフリットの微粉末である」とは、無機バインダーと共に、セラミック基材の一部が、フリットの微粉末となっている形態をも含む意味である。

このように、無機成分の一部である、無機バインダー（場合によっては、セラミック基材の一部を含む）をフリットの形態とすることによって、無機バインダーを低融点および低粘性とすることができる。そして、熱間において、このフリットの微粉末が溶融して、セラミック基材（この熱間における「セラミック基材」とは、フリットの微粉末としたセラミック基材以外のセラミック基材をいう。以下同様。）の隙間に入り込み、セラミック基材の表面と反応する。これにより、緻密で強固な被膜層を形成することができる。ここで、「フリット」とは、個々の成分を予め混合後溶融し、水中あるいは空気中にて急冷し、粉砕または摩砕して作製した粉末ガラスをいう。

第１の本発明の鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤は、第四成分として、さらに金属コバルトおよび／または金属ニッケルを含有していてもよく、その含有量は、無機成分全体を基準（１００重量％）として、０．１〜１０重量％とすることが好ましい。第四成分である金属コバルトおよび／または金属ニッケルを含有することによって、形成される被膜層の定着性・密着性が向上する。

第１の本発明の鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤は、第五成分として、さらに、コバルト化合物および／またはニッケル化合物の微粉末を含有していてもよく、その含有量は、無機成分全体を１００重量％として、０．０１〜１重量％とすることが好ましい。第五成分であるコバルト化合物および／またはニッケル化合物を含有することによって、形成される被膜層の定着性・密着性が向上する。

第２の本発明は、室温において上記の焼付き防止剤を被加工材の表面に塗布する工程、塗布した焼付き防止剤を乾燥して、被加工材の表面に被膜層を形成する工程、被膜層を形成した被加工材を熱間塑性加工する工程を有する、鋼の熱間塑性加工方法である。この方法は、被加工材の表面に本発明の焼付き防止剤を塗布することによって、形成された被膜層が、被加工材の表面に強固に密着し、熱間塑性加工において被加工材から剥離しない。よって、鋼製品の焼付き疵を防止できる。

第３の本発明は、室温において上記の焼付き防止剤を被加工材の表面に塗布する工程、塗布した焼付き防止剤を乾燥して、被加工材の表面に被膜層を形成する工程、被膜層を形成した被加工材を穿孔圧延する工程を有する、鋼の穿孔圧延における焼付き防止方法である。また、第４の本発明は、室温において上記の焼付き防止剤を被加工材の表面に塗布する工程、塗布した焼付き防止剤を乾燥して、被加工材の表面に被膜層を形成する工程、被膜層を形成した被加工材を穿孔圧延する工程を有する、継目無鋼管の製造方法である。

これらの方法においては、被加工材の表面に本発明の焼付き防止剤を塗布することによって形成された被膜層が、被加工材の表面に強固に密着し、穿孔圧延工程において被加工材から剥離することがない。よって、被加工材と工具との摺動界面に、被膜層が存在することとなり、被加工材と工具との焼付きを防止することができ、焼き付き疵が生じていない継目無鋼管を製造することができる。

本発明の鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤は、第一成分、第二成分、第三成分および水を含有してなる。

＜第一成分＞
第一成分である、無機成分は、セラミック基材と無機バインダーとを混合したものである。第一成分は、第一成分、第二成分および第三成分の合計を基準（１００重量％）として、９６．５重量％以上９９．９８重量％以下であることが好ましい。

無機成分の組成は、無機成分全体の重量を基準（１００重量％）として、３０重量％以上７０重量％以下のＡｌ_２Ｏ_３、３５重量％以上８０重量％以下のＳｉＯ_２、０重量％以上１．０重量％以下のＣａＯ、０．０５重量％以上２．０重量％以下のＢ_２Ｏ_３、０重量％以上０．５重量％以下のＫ_２Ｏ、および０．０２重量％以上１．０重量％以下のＮａ_２Ｏからなるものであることが好ましく、このような組成になるように、セラミック基材と無機バインダーを混合することが好ましい。

セラミック基材と無機バインダーとの混合物からなる無機成分をこのような組成とすることによって、無機成分を低融点かつ低粘性なものとすることができる。なお、ＣａＯおよびＫ_２Ｏは任意成分であり、無機成分に含まれている場合と含まれていない場合がある。

（セラミック基材）
セラミック基材とは、酸化アルミニウムまたは酸化ケイ素、あるいはこれらの混合物からなる基材である。また、セラミック基材は、乾燥後に被加工材の表面上に形成される被膜層の主成分となるものであり、被膜層の耐熱性を確保する作用を果たす。上記セラミック基材は、第一成分全体の重量を基準（１００重量％）として、９０重量％以上の割合で配合されていることが好ましい。なぜなら、セラミック基材の量が少なすぎると、乾燥後に形成された被膜層の耐熱性が悪くなり、焼付き防止効果が悪くなるからである。上記セラミック基材の一形態として、たとえば酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素の混合物であるカオリン（Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２・２Ｈ_２Ｏ）を挙げることができる。

（無機バインダー）
また、第一成分の無機成分を形成する無機バインダーとは、熱間塑性加工前の加熱工程において溶融し、熱間における接着剤としての役割を果たすガラス成分である。無機バインダーは、無機バインダー全体の重量を基準（１００重量％）として、ＳｉＯ_２を３０重量％以上４０重量％以下、Ａｌ_２Ｏ_３を５重量％以上１０重量％以下、Ｂ_２Ｏ_３を３０重量％以上４０重量％以下、ＣａＯを０重量％以上５重量％以下、Ｎａ_２Ｏを１０重量％以上２０重量％以下、Ｋ_２Ｏを０重量％以上５重量％以下、含有することが好ましい。ＣａＯとＫ_２Ｏは、任意成分である。

ＳｉＯ_２はガラスの主成分であり、無機バインダーは、硼珪酸塩ガラス（Ｓｉ、Ｂ、Ｎａ等）とアルミナ珪酸塩ガラス（Ｓｉ、Ａｌ、Ｎａ等）、珪酸塩ガラス等が固溶した混合ガラスを形成する。

無機バインダーを上記のような組成範囲とすることによって、第一成分を形成するセラミック基材と無機バインダーとの混合物を低融点かつ低粘性なものとすることができる。ここで、特に、Ｂ_２Ｏ_３とＮａ_２Ｏが融点を下げ、ＣａＯとＫ_２Ｏが粘性を下げる効果を有する（しかし、ＣａＯとＫ_２Ｏが多すぎると、熱間塑性加工時に被加工材と熱間工具との間でスリップが発生する。）。

また、無機バインダーに含まれるアルカリ金属成分は、被加工材の表面に存在する酸化鉄と反応する。これによって生じた微少な反応部分が、アンカー効果を発揮し、被膜層の被加工材への密着性および耐剥離性がより優れたものとなる。

本発明の無機バインダーの代わりに、Ｂ_２Ｏ_３等を配合した他の焼付き防止剤も存在する。しかし、本発明における無機バインダーは、既に焼成済みの硼珪酸系成分のガラス粉末であるため揮発成分が無く、この点において、他の焼付き防止剤とは異なる。具体的な相違点としては、本発明における無機バインダーが、高温時に発泡性が全く無い点、低融点でかつ低粘性なため成分性状が均一である点、さらに少量の添加量で熱間における接着剤としての効果を発揮する点などを挙げることができる。

無機バインダーは、第一成分全体の重量を基準（１００重量％）として、０．０５重量％以上１０重量％未満の割合で配合されていることが好ましい。なぜなら、無機バインダーの量が少なすぎると、上記した無機バインダーを入れたことによる熱間での接着剤としての効果、つまり、被膜層の剥離を防止する効果が発揮されにくくなり、また、無機バインダーの量が多すぎると、被膜層の耐熱性が悪くなるからである。

また、無機バインダーにおいて、ＳｉＯ_２およびＮａ_２Ｏは、水ガラスとして供される場合もある。その場合は、水ガラスにおける水分を除去するために、他の無機成分とともに水ガラスを約１０００℃に加熱して、その後、冷却して粉砕し、水分を除去して使用することが好ましい。

また、第１成分の無機バインダーは、フリットの微粉末とすることによって、予め水分を除去して使用してもよい。これにより、焼付き防止剤を塗布した被加工材を加熱した場合に、焼付き防止剤中の水分が沸騰して被膜層が剥離するという問題を防止することができる。また、無機バインダーと共に、セラミック基材の一部をフリットの微粉末にしてもよい。例えば、セラミック基材である酸化ケイ素は、無機バインダーと共にフリットの微粉末とすることができる。本発明において、「無機バインダーがフリットの微粉末である」とは、無機バインダーと共に、セラミック基材の一部が、フリットの微粉末となっている形態をも含む意味である。

さらに、無機バインダー（場合によっては、セラミック基材の一部を含む）をフリットの微粉末とすることによって、低融点で、かつ低粘性のガラスの粉末とすることができる。このフリットの微粉末は、融点が約７００〜８００℃であり、低融点であって、かつ低粘性のガラス粉末である。よって、熱間塑性加工前の炉内での加熱（約、１１００〜１３００℃）において溶融し、一部がセラミック基材の隙間に入り込み、セラミック基材の表面と反応する。そして、他の一部が被加工材の表面に定着する。これにより、高温時の鋼表面との接着性・密着性に優れ、かつ、緻密で、強固な被膜層が形成される。

ここで、フリットとは、個々の成分を予め混合後溶融し、水中あるいは空気中にて急冷し、粉砕または摩砕して作った粉末ガラスをいう。無機バインダーをフリットとすると、予め溶融混合され、共晶反応などによりフリットの融点は個々の成分の融点よりも低下している。これにより、各成分をそのまま添加した場合に比べて焼付き防止剤として安定して存在できる。さらに、個々の成分に水分や結晶水が含まれる場合は、個々の成分のままであると、加熱された際に、含有水分の沸騰等により被膜層が剥離等しやすいが、フリットとすることにより、沸騰等による剥離の心配がなくなる。

本発明の焼付き防止剤の第一成分である無機成分は、粉体成分であることが好ましく、その粒子径は、適度に粗い粒度の方が、焼付き防止剤の乾燥性が良く、すなわち水分の蒸発速度が速く、好ましいとも言える。しかし、各成分の均一混合性、均一分散性、被加工材の表面との密着性、均一塗布性、表面平滑性等の焼付き防止性能の観点から、これらの粒子径は、ある程度細かい粒度であることが好ましい。このため粉体成分である第一成分の粒子径は、０．１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、特に１μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。

（第四成分）
本発明の焼付き防止剤は、さらに第四成分として、金属コバルトおよび／または金属ニッケルを含有していてもよく、その含有量は、無機成分全体を基準（１００重量％）として、０．１〜１０重量％であることが好ましい。金属コバルトおよび／または金属ニッケルを含有する場合は、被膜層の定着性・密着性が向上するという効果を有する。

金属コバルト、金属ニッケルは、平均粒径が、０．１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。粒径が大きすぎると、焼付き防止剤の調製時に、水中に分散させることが難しくなる。

（第五成分）
本発明の焼付き防止剤は、さらに第五成分として、コバルト化合物および／またはニッケル化合物を含有していてもよく、その含有量は、無機成分全体を基準（１００重量％）として、０．０１〜１重量％であることが好ましい。第五成分である、コバルト化合物および／またはニッケル化合物は、単一化合物であってもよいし、二種以上の混合物であってもよい。第五成分は、可能ならば必要に応じて、上記した無機バインダーと同様にフリットの微粉末とすることが好ましい。

第五成分として、コバルト化合物および／またはニッケル化合物を含有する場合は、被膜層の定着性・密着性が向上するという効果を有する。コバルト化合物、ニッケル化合物の具体例としては、コバルトおよびニッケルの酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、塩化物を挙げることができる。また、例えば、コバルト酸化物、ニッケル酸化物の場合は化合物を均一混合して、８００〜１０００℃で加熱溶融しガラス化させ、急冷後粉砕してフリット微粉末にした、融点が７００〜８００℃の低融点かつ低粘性のガラス微粉末を用いることができる。

コバルト化合物、ニッケル化合物は、平均粒径が、０．１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。粒径が大きすぎると、焼付き防止剤の調製時に、水中に分散させることが難しくなる。

＜第二成分＞
本発明の焼付き防止剤の第二成分は、水酸化ナトリウムである。水酸化ナトリウムは、熱間では酸化ナトリウムとなり、この酸化ナトリウムが、酸化ケイ素、特に、第一成分中の酸化ケイ素と高温で反応し、徐々に珪酸ナトリウムになる。したがい、高温時における挙動は、水ガラスと同様であり、熱間塑性加工前の加熱における高温での接着剤としての役割を有する。さらに、水ガラスに比べて、含有水分を容易に蒸発させることができるので、発泡性が無いという利点がある。

本発明の焼付き防止剤においては、第二成分は、第一成分、第二成分および第三成分の合計を基準（１００重量％）として、０．０１重量％以上２．０重量％以下の割合で配合されている。ただし、水酸化ナトリウムが多すぎると、過剰量のナトリウム成分が鋼表面に対し高温アルカリ腐食を引き起こす危険性がある。また、高アルカリ性となるため、取り扱いが困難となり作業性が悪くなる。よって、水酸化ナトリウムの含有量は、上記の範囲内において、少ない方が好ましい。

＜第三成分＞
さらに本発明の焼付き防止剤は、第三成分として、水溶性樹脂類、および／または、水溶性界面活性剤を含有している。水溶性樹脂類は、室温で被加工材の表面に塗布する時の接着剤および展着剤として作用する。また、乾燥後に形成される被膜層の弾性率を高くすることができ、被膜層に亀裂が発生するのを防ぐことができる。また、水溶性界面活性剤は、本発明の第一成分の無機成分に対して、濡れ性と分散安定性を付与し、かつ、室温で被加工材の表面に焼付き防止剤を塗布する際における滑り性を改善する。これにより、被加工材の表面に焼付き防止剤を、均一に塗布することができ、塗布面を平滑にすることができる。そして、乾燥後の被膜層に亀裂が発生するのを防止できる。

水溶性樹脂類としては、アルキッド樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸エステル等を使用することができる。水溶性界面活性剤としては、ジ・アルキルスルホコハク酸エステルやポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸のナトリウム塩もしくはトリエチルアミン（ＴＥＡ）塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等を使用することができる。ただしこれらは共に有機物であり、高温時に急激に炭化され、鋼に対しては一時的に還元剤としても作用するが、入れ過ぎると小さな気孔の発生源となる。よって、本発明の焼付き防止剤において第三成分は、第一成分、第二成分および第三成分の合計を基準（１００重量％）として、０．０１重量％以上１．５重量％以下の割合で配合されている。

被加工材に焼付き防止剤を塗布し、乾燥して形成した被膜層は、極僅かな気孔や亀裂があっても、高温においてはその気孔や亀裂部分から大小な剥離を起こし易い。その結果、被加工材の潤滑性が低下して焼付きが急激に進行する。そのため焼付き防止剤を塗布して形成した被膜層は、鋼表面に強固かつ均一に密着し、さらに高温での耐熱性・緻密性を有し完全に外気を遮断できることが要求される。例えば、継目無鋼管の製造ラインにおいては、被膜層を形成したビレットが加熱炉まで搬送されるとき、加熱炉に装入されるとき、加熱中、および、加熱炉から抽出され穿孔圧延工程に搬送されるときにおいて、形成した被膜層がビレットから脱落するのを可能な限り少なくして、穿孔圧延工程において、ガイド等の工具と被加工材との摺動界面において、形成した被膜層が十分に存在するようにする必要がある。

本発明の焼付き防止剤においては、この課題を解決すべく、室温で焼付き防止剤を鋼表面に塗布する場合、第三成分が室温における接着剤として働き、これにより、焼付き防止剤が室温において被加工材に良好に接着し、展着性、乾燥性も良好なものとなる。そして、乾燥後に被加工材の表面に形成された被膜層は、弾力性が高く、転げても容易に剥離することがない強固なものとなる。

また、被加工材の表面上に被膜層を形成し、炉内で高温に焼成した場合、第一成分を形成するセラミック基材の隙間に、高温における接着剤である無機バインダーが入り込む。そして、セラミック基材の表面と無機バインダーの一部とが反応する。また、無機バインダーの他の一部は被加工材の表面に定着する。これにより、高温時の被加工材の表面との接着性・密着性に優れ、かつ耐熱性を有し、緻密で強固な被膜層を被加工材上に形成することができる。

＜鋼の熱間塑性加工方法＞
続いて、本発明の焼付き防止剤を用いた鋼の熱間塑性加工方法について以下説明する。まず、被加工材を加熱する前の、被加工材が室温の状態において、上記した本発明の焼付き防止剤を被加工材の表面にスプレー塗布または刷毛塗りし、これを乾燥して焼付き防止剤中の水分を除去して、被加工材の表面にセラミック基材を含む被膜層を形成する。

その後、この被膜層が形成された被加工材を加熱して、熱間塑性加工する。この熱間塑性加工方法によると、表面定着性が良好で、耐剥離性を有する被膜層が、熱間塑性加工において被加工材の表面から剥離することなく、被加工材の表面に存在するため、被加工材の焼付きが防止される。

＜継目無鋼管の製造方法＞
本発明の焼付き防止剤を用いた継目無鋼管の製造方法においては、加熱前の高合金鋼等のビレットの外側に、焼付き防止剤をスプレー塗布又は刷毛塗りし、これを乾燥して焼付き防止剤中の水分を除去し、ビレット表面にセラミック基材を含んだ被膜層を形成する。その後、この被膜層が形成されたビレットを加熱して、ガイドを備えた圧延機で穿孔圧延する。この際、ビレット表面に形成された皮膜層が、ビレットとガイドとの摺動界面に常に存在するので、ビレットとガイドとの焼付きが防止される。これにより焼付き疵のほとんどない継目無鋼管を製造することができる。

本発明の鋼の熱間塑性加工方法および継目無鋼管の製造方法における、焼付き防止剤の塗布厚は、乾燥後の厚みとして０.０３ｍｍ以上１.０ｍｍ以下であることが好ましく、特に０.２ｍｍ前後であることが好ましい。塗布厚が薄過ぎる場合は焼付き防止効果が充分に得られない。また、厚過ぎると水分の蒸発速度の低下や気孔の影響から亀裂を生じ易く、被加工材と被膜層との密着性が低下して剥離が生じ易い。被膜層の剥離を防止する観点から、焼付き防止剤の塗布は、できるだけ均一に、かつ、一定の塗布厚にて、施工する必要がある。本発明の焼付き防止剤は密着性、緻密性、耐熱性が非常に優れているため、幅広い塗布厚で塗布したとしても、均一で、一定な塗布厚で施工することができる。

また、本発明の鋼の熱間塑性加工方法および継目無管の製造方法においては、形成された被膜層は、熱間塑性加工の初期段階において、被加工材の表面に存在している必要がある。例えば、ビレットとガイドとの摺動界面に存在していることが必要である。しかし、最終製品の外観を良好なものとするため、加工後においては、被膜層は被加工材の表面から剥離していることが好ましい。本発明の焼付き防止剤は、このような要望をも満たすものである。

＜焼付き防止剤の作製＞
（実施例１）
第一成分として、セラミック基材であるカオリンを９８重量部（結晶水を除いた成分の換算量；Ａｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２とのモル比１：２）、Ａｌ_２Ｏ_３（８．０重量％）、ＳｉＯ_２（３６．５重量％）、ＣａＯ（３．０重量％）、Ｂ_２Ｏ_３（３５．０重量％）、Ｋ_２Ｏ（２．５重量％）、Ｎａ_２Ｏ（１５．０重量％）の組成（括弧内の重量％は、無機バインダー全体を１００重量％として計算した値である。）を有する無機バインダーであるガラス粉末（平均粒径：５μｍ）を２重量部、第二成分として、水酸化ナトリウムを０．０１５重量部、第三成分として水溶性樹脂類であるアルキッド樹脂を０．５重量部、および水を８０重量部、混合して本発明の焼付き防止剤を作製した。

（実施例２）
第二成分の水酸化ナトリウムの量を、０．２重量部とした以外は、実施例１と同様にして本発明の焼付き防止剤を作製した。

（実施例３）
第二成分の水酸化ナトリウムの量を、１．０重量部とした以外は、実施例１と同様にして本発明の焼付き防止剤を作製した。

（実施例４）
第一成分として無機バインダーのないセラミック基材のみＡｌ_２Ｏ_３４５．０重量部、ＳｉＯ_２５３．３重量部、第二成分として水酸化ナトリウム１．０重量部、第三成分としてポリアクリル酸メチル０．７重量部および水７０重量部を混合して、本発明の焼付き防止剤を作製した。

（実施例５）
実施例１の第一成分中の無機バインダー全体をフリット粉末で作製した以外は、実施例１と同様にして本発明の焼付き防止剤を作製した。

（実施例６）
実施例２の第一成分中の無機バインダー全体をフリット粉末で作製した以外は、実施例２と同様にして本発明の焼付き防止剤を作製した。

（実施例７）
実施例１において、第四成分として、さらに、金属コバルト粉末（平均粒径５μｍ）を２重量部添加した以外は、実施例１と同様にして本発明の焼付き防止剤を作製した。

（実施例８）
実施例１において、第五成分として、さらに、酸化ニッケル粉末（平均粒径１μｍ）を０．１重量部添加した以外は、実施例１と同様にして本発明の焼付き防止剤を作製した。

（実施例９）
実施例５において、第四成分として、さらに、金属ニッケル粉末（平均粒径０．５μｍ）を７重量部添加した以外は、実施例５と同様にして本発明の焼付き防止剤を作製した。

（比較例１）
実施例１において、第二成分である水酸化ナトリウムを添加していない以外は、実施例１と同様にして焼付き防止剤を作製した。

（比較例２）
実施例１において、第三成分である有機成分を添加していない以外は、実施例１と同様にして焼付き防止剤を作製した。

（比較例３）
実施例３において、第三成分である有機成分を添加していない以外は、実施例３と同様にして焼付き防止剤を作製した。

（比較例４）
実施例１において、セラミック基材を添加していない以外は、実施例１と同様にして焼付き防止剤を作製した。

＜評価方法＞
上記の実施例および比較例で作製した焼付き防止剤、およびこの焼付き防止剤を鋼に塗布して形成した被膜層について、以下の基準により評価を行った。

（濡れ性）
ステンレス鋼の表面研削肌の鋼板サンプルに、焼付き防止剤を２ｋｇ／ｍ^２の塗布量にてハケ塗りして、鋼板の表面全体に焼付き防止剤が弾かないで拡がって存在する場合を「○」、鋼板の一部において焼付き防止剤が弾いて存在していない部分が生じた場合を「×」として評価した。評価結果を表１に示す。

（表面定着性）
室温自然乾燥後、焼付き防止剤が塗布された鋼板サンプルを市販の文具用セロファンテープを貼り付け剥がしたときに、鋼板サンプル上の焼付き防止剤がセロファンテープと共に剥がれない場合を「○」、セロファンテープと共に剥がれる場合を「×」として評価した。評価結果を表１に示す。
なお、濡れ性または表面定着性が「×」のものについては、実際の被加工材であるビレットの全体に被膜層を形成することができないため、以下の評価を実施しなかった。

（被膜層の耐剥離性（冷間））
外径２２５ｍｍのビレットに対して焼付き防止剤を２ｋｇ／ｍ^２の塗布量にてハケ塗りして、乾燥して作製した被膜層に対して、転送ローラーなどにて転送される際に、剥がれ落ちない場合を「○」、剥がれ落ちる場合を「×」として評価した。転送ローラーは外径４００ｍｍの円弧上のもので、評価した転送総距離は約３０ｍである。評価結果を表１に示す。

（被膜層の耐剥離性（熱間））
被膜層を形成したビレットを、約１２００℃に加熱炉で加熱して、その後ピアサーに向けて熱間で転送した。転送ローラーは外径４００ｍｍの円弧状で、評価した転送距離は３０ｍである。この距離を転送した後、該ビレットを圧延せずに放冷し、焼付き防止剤の残存状況を確認した。表層のスケールを目視で確認し焼付き防止剤が白色で残存している部分が冷間で塗布した部分全体に対して表面積で９０％以上である場合を「◎」、８０％以上である場合を「○」、８０％未満である場合を「×」として評価した。評価結果を表１に示す。

＜継目無鋼管の製造＞
上記の実施例および比較例で作製した焼付き防止剤を、約１ｋｇ／ｍ^２の塗布量にて、室温でビレットにハケ塗りした。塗布した焼付き防止剤を室温で自然乾燥して被膜層を形成した。被膜層を形成したビレットを約１２００℃に加熱し、ディスクロール型のガイドシューを有する傾斜圧延機にて穿孔圧延して、継目無鋼管を製造した。

（焼付性）
実施例および比較例において作製した焼付き防止剤それぞれに対して、各ビレット１０本分の穿孔圧延を行った。その結果、ガイドシューとの間に焼付き疵が２本以上において発生したものを「×」、焼付き疵が発生したものが１本のものを「○」、０本のものを「◎」として評価した。評価結果を表１に示す。

（総合評価）
以上の評価結果をまとめて、「◎」および「○」の評価を得た例を「◎」とし、すべて「○」の評価を得たものを「○」とし、一つでも「×」の評価を得た例を「×」として評価した。なお、表中に示した数値の単位は、重量部である。

（評価結果）

本発明の焼付き防止剤（実施例１〜９）はいずれも、すべての評価項目において良好な結果を示した。本発明の焼付き防止剤により形成した被膜層は、ビレットの表面に強固に密着し、冷間および熱間いずれの耐剥離性も良好なものであり、耐焼付性も良好なものであった。また、第一成分の無機バインダーをフリットとした場合（実施例５、実施例６および実施例９）、第四成分として金属粉末を添加した場合（実施例７および実施例９）、第五成分としてニッケル化合物を添加した場合（実施例８）においては、熱間における耐剥離性および耐焼付性において特に良好な結果を示した。

これに対して、比較例１の焼付き防止剤は、高温における接着剤である水酸化ナトリウムが添加されていないので、熱間での耐剥離性および耐焼付性の評価が劣っていた。比較例２および３の焼付き防止剤は、室温で焼付き防止剤をビレットに塗布する際の接着剤および展着剤等として作用する第三成分が添加されていないので、濡れ性および表面定着性の評価が劣っていた。比較例４の焼付き防止剤は、形成される被膜層の耐熱性を確保するための成分であるセラミック基材が添加されていないので、耐焼付き性の評価が劣っていた。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤、鋼の熱間塑性加工方法、および、継目無鋼管の製造方法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

Claims (7)

1. 第一成分として、無機成分、
   第二成分として、水酸化ナトリウム、
   第三成分として、水溶性樹脂類および／または水溶性界面活性剤、
   および水を有する焼付き防止剤であって、
   前記第一成分、前記第二成分および前記第三成分の合計の重量を１００重量％として、
   第一成分を９６．５重量％以上９９．９８重量％以下、
   第二成分を０．０１重量％以上２．０重量％以下、
   第三成分を０．０１重量％以上１．５重量％以下の割合で含有し、
   前記無機成分が、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＣａＯ、Ｂ_２Ｏ_３、Ｋ_２ＯおよびＮａ_２Ｏからなる群から選ばれる１種または２種以上である、鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤。
2. 前記無機成分が、無機成分全体を１００重量％として、３０重量％以上７０重量％以下のＡｌ_２Ｏ_３、３５重量％以上８０重量％以下のＳｉＯ_２、０重量％以上１．０重量％以下のＣａＯ、０．０５重量％以上２．０重量％以下のＢ_２Ｏ_３、０重量％以上０．５重量％以下のＫ_２Ｏ、および０．０２重量％以上１．０重量％以下のＮａ_２Ｏからなる、請求の範囲第１項に記載の鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤。
3. 前記無機成分が、セラミック基材および無機バインダーにより構成されており、該無機バインダーがフリットの微粉末である、請求の範囲第１項または第２項に記載の鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤。
4. 第四成分として、さらに金属コバルトおよび／または金属ニッケルを含有し、その含有量が、無機成分全体を１００重量％として、０．１〜１０重量％である、請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤。
5. 第五成分として、さらに、コバルト化合物および／またはニッケル化合物の微粉末を含有し、その含有量が、無機成分全体を１００重量％として、０．０１〜１重量％である、請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の鋼の熱間塑性加工用焼付き防止剤。
6. 室温において請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の焼付き防止剤を被加工材の表面に塗布する工程、
   塗布した焼付き防止剤を乾燥して、前記被加工材の表面に被膜層を形成する工程、
   被膜層を形成した前記被加工材を熱間塑性加工する工程、
   を有する、鋼の熱間塑性加工方法。
7. 室温において請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の焼付き防止剤を被加工材の表面に塗布する工程、
   塗布した焼付き防止剤を乾燥して、前記被加工材の表面に被膜層を形成する工程、
   被膜層を形成した前記被加工材を穿孔圧延する工程、
   を有する、継目無鋼管の製造方法。