JP2000197909A - 熱間圧延における固形潤滑方法 - Google Patents

熱間圧延における固形潤滑方法

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JP2000197909A
JP2000197909A JP11302546A JP30254699A JP2000197909A JP 2000197909 A JP2000197909 A JP 2000197909A JP 11302546 A JP11302546 A JP 11302546A JP 30254699 A JP30254699 A JP 30254699A JP 2000197909 A JP2000197909 A JP 2000197909A
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Takeshi Inoue
剛 井上
Hide Uchida
秀 内田
Shoichi Araya
省一 荒谷
Shuichi Hamauzu
修一 濱渦
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱間圧延において被圧延材とワークロール間
への潤滑剤の供給量および供給部位を確実に制御できる
潤滑方法を提供する。 【解決手段】 熱間圧延における被圧延材とワークロー
ルとの間の潤滑方法において、被圧延材のエッジ部およ
びワークロールの前記被圧延材エッジ部との当接部の少
なくとも一方に、固形潤滑剤を押し付けて供給すること
を特徴とする固形潤滑方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材等の熱間圧延
における被圧延材とワークロールとの間の潤滑方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】熱間圧延、特にステンレス鋼、電磁鋼、
高炭素鋼等の熱間圧延においては、被圧延材エッジ部の
焼付き防止のために、被圧延材とワークロールとの間の
潤滑を確保する必要がある。
【0003】そのため従来から、鉱油系潤滑油やグリー
ス系潤滑剤あるいはこれらに固体潤滑剤(粉末)等の添
加剤を混合したものを、ワークロール外周面の被圧延材
エッジ部との当接部に供給して潤滑を行っていた。
【0004】しかし、このような潤滑方法では、熱間圧
延温度で潤滑剤が液状であり流動性が高いため、必要な
部位に必要な量の潤滑剤を供給すると共に不必要な部位
へは供給しないように潤滑剤の供給量および供給対象部
位を厳密に制御することができない、という問題があっ
た。
【0005】すなわち、鉱油系潤滑油の場合には、被圧
延材エッジ部以外にも潤滑油が広がり、圧延スリップ、
咬込みスリップ等のトラブルが起き易く、それを防止す
るためには供給量を少なくせざるを得ないため、潤滑の
効果を得るのに必要な被圧延材エッジ部への潤滑剤供給
量が不十分になり易い。
【0006】また、グリース系潤滑油の場合には、供給
量を必要最小限に制御すると、供給量が不安定になりや
すく、供給量を必要以上に多くせざるを得ず、潤滑コス
トの増大を招き易い。更に、供給量や供給部位の制御は
ある程度は可能ではあるが、配管のメンテナンスに多大
な労力を要するため、常用が困難である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題を解消し、熱間圧延において被圧延材とワークロー
ル間への潤滑剤の供給量および供給部位を確実に制御で
きる潤滑方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明に
よれば、熱間圧延における被圧延材とワークロールとの
間の潤滑方法において、被圧延材のエッジ部およびワー
クロールの前記被圧延材エッジ部との当接部の少なくと
も一方に、固形潤滑剤を押し付けて供給することを特徴
とする固形潤滑方法によって達成される。
【0009】固形潤滑剤は、適当な形状あるいは寸法に
することによって供給部位を容易に制御でき、かつ押し
付け力、潤滑剤自体の硬さや融点などによって供給量を
厳密に制御できる。したがって、圧延スリップ、咬込み
スリップを起こすことなく、多大なメンテナンスの労力
も必要とせずに、最適な潤滑状態を確保して、焼付きの
発生を防止できる。前記固形潤滑剤の融点が、該固形潤
滑剤を供給するワークロールの圧延中の最高温度よりも
高いことが望ましい。
【0010】前記固形潤滑剤は、典型的には、ワックス
系固形潤滑剤またはワックス系固形潤滑剤に固体潤滑剤
を添加して成る。前記固形潤滑剤に水をかけながらワー
クロールに供給することが望ましい。前記固形潤滑剤の
ワークロールへの押し付け圧力を、0.01kgf/cm2
上とすることが望ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の代表的な適用対象は板圧
延であり、板のエッジ部は温度低下による線荷重増大と
幅広がりによる滑り速度の増大のため、板中央部に比べ
て過酷な摩擦条件で圧延されており、焼付きが発生し易
い。このような過酷な条件下にある板エッジ部の範囲
は、例えば板幅1000〜1200mm程度の場合には
板の両側端から各々100〜200mm程度である。
【0012】焼き付き防止のためにはエッジ部を十分な
潤滑状態に維持する必要があり、同時にエッジ部以外の
部位には不必要な潤滑によるスリップが発生しないよう
にする必要がある。
【0013】従来の鉱油系潤滑油やグリース系潤滑油で
は、熱間圧延温度で粘性が大きく低下し流動性が高くな
るため、潤滑剤の供給範囲を限定することが困難であっ
た。
【0014】これに対して本発明は、固形潤滑剤を板エ
ッジ部に押し付けて供給するので、板エッジ部のにみ限
定的に潤滑剤供給を行うことが確実にできる。また、押
し付け力、固形潤滑剤の硬さおよび融点の最適化によ
り、供給量を容易に制御できる。必要な押し付け力、潤
滑剤の硬さおよび融点は、熱間圧延の操業条件に応じて
設定する。被圧延材温度が高い粗圧延では高硬さ且つ高
融点の固形潤滑剤が適しており、被圧延材温度が低い仕
上げ圧延(特にその後段)では低融点の固形潤滑剤を用
いる。
【0015】発明者らは実験により、現状考え得る熱間
圧延の操業条件に対して、コストおよび作業効率上、最
も好ましい固形潤滑剤の融点および押し付け圧力の条件
を検討した。その結果、少なくとも固形潤滑剤の融点
が、固形潤滑剤を供給するロール表面の圧延中の最高温
度よりも高い融点の固形潤滑剤を用いないと、ロールの
熱によって固形潤滑剤の消耗速度が速くなることを見い
だした。一般に、固形潤滑剤の融点は、その構成成分で
あるワックス系固形潤滑剤の融点と一致する。
【0016】さらに、固形潤滑剤の効果を引き出すのに
必要な最低限の押し付け圧力として、0.01kgf/cm2
以上が望ましいことも発見した。押し付け圧力が0.0
1kgf/cm2 未満では、ロールへの固形潤滑剤の付着量が
少なく、ロール肌荒れ( ロール焼付きも含む) 抑制やロ
ール摩耗低減などの効果が十分に得られない。
【0017】また、固形潤滑剤を使用するにあたって、
固形潤滑剤自体に水をかけながら使用することが望まし
い。通常、ロール冷却水をかけながら操業されている
が、このロール冷却水を固形潤滑剤にかけならが供給し
ても差し支えない。つまり、ロール冷却水をかけている
ところで、固形潤滑剤をロールに供給しても良い。もち
ろん、固形潤滑剤専用の配管を配して水を直接かけるよ
うにしてもよい。
【0018】固形潤滑剤を使用するにあたって水をかけ
ながら使用することが望ましい理由は、水がないロール
表面に固形潤滑剤を押し付けるとワックスとロールとが
焼付きに近い状態で転着し、消耗速度が非常に大きくな
るためである。従って、従来の油系の潤滑油を使用する
場合には、ロール表面の水を水切り装置で取り除いてか
ら潤滑油を供給するが、固形潤滑剤はロール表面に水が
存在する状態で供給した方が好ましく、言い換えれば、
従来の水切り装置が不要になる利点もあり、設備メンテ
ナンスの労力がさらに低減する効果も期待できる。
【0019】本発明に用いる固形潤滑剤は、常温で固体
であって、容器に入れなくとも自立的に一定の形状を保
持しているものである。
【0020】一般に、固形潤滑剤の形状は角棒状もしく
は円柱状、楕円柱状とし、その一端を被圧延材または圧
延ワークロールに押し付けて被圧延材表面またはワーク
ロール表面に固形潤滑剤を付着させる形で供給する。し
たがって、固形潤滑剤の幅は、焼付きが発生する被圧延
材エッジ部の寸法に対応させる。
【0021】所定の潤滑剤供給量を安定して得るため
に、固形潤滑剤として重要な特性は硬さと融点であり、
熱間圧延の操業条件に応じて、押し付け力と、固形潤滑
剤の硬さおよび融点とを適宜組み合わせる。
【0022】本発明の固形潤滑剤としては、ワックス系
固形潤滑剤またはワックス系固形潤滑剤に固体潤滑剤等
の添加物を混合したものを用いる。ワックス系固形潤滑
剤としては飽和脂肪酸類、不飽和脂肪酸類、エステル
類、脂肪酸アマイド類、硬化油類、硬化脂肪酸類、金属
石鹸類、アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ類、アルコ
ールサルフェート類、アルキルメチルタウライド類、ポ
リオキシエチレンアルキルフェノールエーテル類、ポリ
オキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレ
ンアルキルアリルエーテル類、ポリエチレングリコール
類、ポリエチレンワックス類、パラフィン系炭化水素系
ワックス類、カルナウパワックス類、キャンデリラワッ
クス、マイクロクリスタリンワックス類、α−オレフィ
ン類等、白蝋、牛脂硬化油、ステアリン酸、フーローワ
ックス、のワックス状(常温で固形)の物質、さらに、
上記のうち、1種類もしくは、2種類以上組み合わせた
もの等、これに添加する固体潤滑剤としては黒鉛、2硫
化モリブデン、天然および合成雲母、炭酸カルシウム、
二酸化ケイ素、リン酸カリウム、窒化ボロン、酸化チタ
ン、タングステン酸化合物、リン酸化合物、カルボン酸
化合物、炭酸ナトリウム、塩化ナトリウム、ガラス粉、
等。上記のうち、1種類もしくは、2種類以上組み合わ
せたもの等、いずれも従来から用いられているものでよ
い。
【0023】
【実施例】〔実施例1〕本発明により、図1に示す固形
潤滑剤供給装置を用いて、ワークロールの鋼板エッジ部
当接部位に固形潤滑剤を押し付けることによりワークロ
ール表面に潤滑剤を供給して熱間圧延を行った。
【0024】この供給装置は、図1(1)に示したよう
に、圧延試験機の壁面に固定されており、エアーシリン
ダーにより往復駆動されるピストンの先端にあるチャッ
クに角棒状のワックス系固形潤滑剤の一端を把持し、他
端を圧延ワークロールの外周面に押し付ける。エアーシ
リンダー・ピストン系は一般的な空圧回路(図示せず)
により駆動制御されている。一端をチャックに把持され
た角棒状固形潤滑剤は、ワークロールへの押し付け側の
箇所をガイドで案内されており、確実にロール表面の所
定部位に押し付けられる。ガイドは更に、長い棒状固形
潤滑剤がロール回転による曲げ荷重で折れないように保
護する役割も果たす。
【0025】図1(1)のように角棒状固形潤滑剤を装
着した供給装置を、図1(2)に示したように、鋼材の
両側端近傍の焼付き発生の恐れがあるエッジ部にそれぞ
れ各一基(両エッジ部合わせて一対)配置した。
【0026】なお図1では、潤滑剤を押し付ける前の状
態を示したが、実際の圧延実施時にはピストンを作動さ
せて潤滑剤を押し出し、ロール表面に押し付ける。ま
た、図1では鋼板の片面側についてのみ示したが、実際
には鋼板の両面側で同図のように固形潤滑剤を供給し
た。
【0027】本実施例では、4Hi(上下一対のワーク
ロールに各々一つバックアップロールを備えた形式)の
コイル圧延試験機を用いて、板幅200mmのSUS4
30フェライト系ステンレス鋼板の熱間圧延を行った。
【0028】融点215℃のワックス基材に固体潤滑剤
として30wt%の黒鉛粉末を混入した固形潤滑剤を用い
た。サイズは10mm×15mm×300mmである。
この固形潤滑剤を、鋼板の両側端から10mmまでの部
位に対応するロール表面部位に、押し付け圧力約2kgf/
cm2 にて押し付け、ワークロール径165mm、圧延
速度30mpm、入出側張力1kgf/mm2 の条件で圧延
を行った。
【0029】圧延機入側に設けた赤外線加熱炉により圧
延素材の鋼板を加熱し、圧延機入側で鋼板温度約900
℃とした。
【0030】潤滑効果を調べるために、一枚の鋼板コイ
ルについて先ず潤滑剤を押し付けて圧延を開始し、途中
から潤滑剤の押し付け無しで圧延を行なった。
【0031】このようにして熱間圧延を行った結果、無
潤滑で圧延された鋼板の後半部分には鋼板両エッジ部に
「ハ」の字状に焼付きが発生していたが、潤滑を行った
鋼板の前半部分には焼付きの発生が認められなかった。
なお、焼付きが「ハ」の字状であったのは、この圧延が
幅広がりを伴うためである。また、潤滑時の圧延におい
て、圧延材の蛇行や板形状の乱れも発生せず、順調に圧
延を行うことができた。
【0032】図2は、本発明との比較のために従来の液
状潤滑剤の供給装置を示したものであり、熱間圧延およ
び冷間圧延のいずれでも用いられている代表的な形式で
ある。同図の供給装置は、ヘッダーに配列されたノズル
から液状の潤滑剤(油のみ、あるいは水と油のエマルジ
ョン等)をワークロール表面に噴射する。液状潤滑剤は
噴射されたワークロール部位に留まらず、周囲へ広がる
ため、潤滑部位を厳密に制御することができないし、必
要部位への潤滑剤供給量も厳密に制御できない。
【0033】これに対して、本発明では図1に示したよ
うな供給装置により、固形潤滑剤を所定部位に所定量供
給することができる。 〔実施例2〕本発明により、工場の仕上熱間圧延ライン
の No.2スタンドの出側に、図1と同様に固形潤滑剤供
給機を設置して圧延を行った。ただし、供給機は鋼板の
上面側にのみ配置した。固形潤滑剤は実施例1と同じも
のを用いた。鋼材からの輻射熱による熱影響によってワ
ックスが溶融しないように、供給装置と鋼材との間には
熱遮蔽板を設置した。
【0034】本実施例では、板幅1180mmのSUS
430フェライト系ステンレス鋼板の熱間圧延を行っ
た。
【0035】上記固形潤滑剤を、鋼板の両側端から40
mmまでの部位に対応するロール表面部位に、押し付け
圧力約2kgf/cm2 にて押し付けた。鋼板の先端がロー
ルに咬み込んだ直後に押し付けを開始、すなわち潤滑を
開始した。ワークロール材質は、潤滑の有無による焼付
き発生の有無を明瞭に判定できるように、一般にフェラ
イト系ステンレス鋼に用いるハイスロールではなく、焼
付きが発生し易い高クロム鋳鉄ロールを用いた。
【0036】上記熱間圧延を行った結果、本発明による
固形潤滑を行った上ロールおよび鋼板上面には全く焼付
きが発生していなかったが、無潤滑であった下ロールお
よび鋼板下面には両エッジ部に「ハ」の字状の焼付きが
発生していた。
【0037】[実施例3]実施例2と同じく、工場の仕
上熱間圧延ラインの2スタンドの出側にエアーシリンダ
ーを用いた固形潤滑剤の供給装置を設置し、固形潤滑剤
の融点、押し付け圧力、および固形潤滑剤への水かけの
有無が、ロール焼付きの発生に与える影響を調査した。
その結果、本発明にある条件で固形潤滑剤を用いると、
表1に示したように、ロール肌荒れ( 焼付き) の発生が
十分に抑制可能で、数ロット無研削( ロール手入れ無
し) で使用可能であることが明らかになった。
【0038】
【表1】
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固形潤滑
方法によれば、熱間圧延において被圧延材とワークロー
ル間への潤滑剤の供給量および供給部位を確実に制御で
きる。これにより、特に被圧延材エッジ部で発生し易い
焼付きを確実に防止し、かつ不必要な部位での望ましく
ない潤滑による圧延スリップ、咬込みスリップの発生を
防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による固形潤滑方法に用いる固
形潤滑剤供給装置の構造例を示す図であり、(1)は被
圧延材側端方向から見た装置断面図であり、(2)は被
圧延材の板面方向から見た平面図である。
【図2】図2は、従来の液体潤滑方法に用いる潤滑剤供
給装置の代表例を示す図であり、(1)は被圧延材側端
方向から見た装置断面図であり、(2)は被圧延材の板
面方向から見た平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C10N 40:24 50:08 (72)発明者 荒谷 省一 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 濱渦 修一 福岡県北九州市小倉南区新曽根5−1 三 島光産株式会社機工事業部内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱間圧延における被圧延材とワークロー
    ルとの間の潤滑方法において、被圧延材のエッジ部およ
    びワークロールの前記被圧延材エッジ部との当接部の少
    なくとも一方に、固形潤滑剤を押し付けて供給すること
    を特徴とする固形潤滑方法。
  2. 【請求項2】 前記固形潤滑剤の融点が、該固形潤滑剤
    を供給するワークロールの圧延中の最高温度よりも高い
    ことを特徴とする請求項1に記載の固形潤滑方法。
  3. 【請求項3】 前記固形潤滑剤は、ワックス系固形潤滑
    剤またはワックス系固形潤滑剤に固体潤滑剤を添加して
    成ることを特徴とする請求項1または2に記載の固形潤
    滑方法。
  4. 【請求項4】 前記固形潤滑剤に水をかけながらワーク
    ロールに供給することを特徴とする請求項1から3まで
    のいずれか1項に記載の固形潤滑方法。
  5. 【請求項5】 前記固形潤滑剤のワークロールへの押し
    付け圧力を、0.01kgf/cm2 以上とすることを特徴と
    する請求項1から4までのいずれか1項に記載の固形潤
    滑方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002074460A1 (fr) * 2001-03-16 2002-09-26 Nakayama Steel Works, Ltd. Laminoir a chaud et procede de laminage a chaud
US7076983B2 (en) 2001-03-16 2006-07-18 Nakayama Steel Works, Ltd. Apparatus and method for hot rolling
KR100936406B1 (ko) * 2002-12-26 2010-01-12 재단법인 포항산업과학연구원 열간 압연용 고형 윤활장치
JP2020040082A (ja) * 2018-09-10 2020-03-19 日本製鉄株式会社 圧延潤滑設備及び圧延方法

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