JP2623058B2

JP2623058B2 - コールドピルガー圧延用水溶性潤滑剤及びコールドピルガー圧延機における潤滑方法

Info

Publication number: JP2623058B2
Application number: JP6757193A
Authority: JP
Inventors: 晴二外山; 秀紀根来; 親定本田
Original assignee: Yushiro Chemical Industry Co Ltd; Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Yushiro Chemical Industry Co Ltd; Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 1993-03-03
Filing date: 1993-03-03
Publication date: 1997-06-25
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: JPH06256789A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コールドピルガー圧延
用水溶性潤滑剤及びコールドピルガー圧延機における潤
滑方法に関し、更に詳しく言えば、脱脂性に優れるとと
もに加工精度及び作業環境の改善を図ることができ、更
に冷却能を低下させさることなく潤滑能をオイル並みに
向上させたコールドピルガー圧延用水溶性潤滑剤、更
に、該潤滑剤のエマルションを被圧延材と圧延工具の潤
滑及び冷却、並びにロールシャフト及びクランクシャフ
トの潤滑に兼用使用するコールドピルガー圧延機におけ
る潤滑方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コールドピルガー圧延は、軸受鋼、ステ
ンレス鋼等を大きな圧下で圧延して鋼管を製造する圧延
である。この圧延加工用潤滑剤としては、従来より鉱物
油を基油として、塩素系極圧添加剤を配合した不水溶性
潤滑剤（ロールオイル）が使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の潤滑剤
を用いて、コールドピルガー圧延を行う場合、潤滑剤の
冷却性能が低いので、以下のような問題がある。（１）圧延工具の寿命が低下する。（２）ダイス温度が上昇し、製品寸法精度が悪化する。
そのため、ダイスのクリアランス調整作業を行って寸法
精度の維持を行う必要が生じる等の作業性の問題もあ
る。（３）高温となる製品表面に付着したロールオイルの炭
化、粘度上昇により、後工程における脱脂性が低下す
る。（４）油煙（炭化水素及び塩化水素ガス等）の発生によ
り環境が悪化する。

【０００４】上記の潤滑剤の冷却性能を良くするために
は、水溶性潤滑剤を適用することが考えられるが、水溶
性潤滑剤の場合には、冷却性能は良いものの潤滑性能が
低下するという欠点があり、実用化には困難であった。
以上より、従来のコールドピルガー圧延機における潤滑
方法においては、図２に示すように、エマルションによ
る冷却とオイルによる潤滑を併用している。即ち、同図
及び図３に示すように、圧延工具（ロールダイス３及び
マンドレル５）と被圧延材（母管１と圧延後の製品管１
ａ）の潤滑及び冷却は、エマルションにより行われる。
一方、クランクシャフトメタル軸受部１１及びロールシ
ャフト４のベアリングの潤滑は、別系にて他のオイル又
はグリースにより行われる。但し、図２中、２はロール
スタンド、６はエマルション受槽、７はコンロッド、７
ａはコンロッドベアリング、８はクランク室、９はカウ
ンターウェイト、１０はコンロッド、１２はバランスウ
ェイト、１３はオイル受槽を示す。従って、ピルガー圧
延機の機構上、エマルションとオイル等が混合するの
で、以下のような問題がある。（１）潤滑性能の劣化によりベアリング部の焼付きが発
生する。（２）エマルションの寿命が低下する。（３）エマルションとオイルとを分離シールする必要が
あり，そのための設備が複雑化する。

【０００５】本発明は、上記欠点を克服するものであ
り、エマルションとしての冷却性能を低下させることな
く且つオイル並みに潤滑性能を向上させるとともに、脱
脂性及び作業性の良いコールドピルガー圧延用水溶性潤
滑剤、更に該潤滑剤のエマルションを被圧延材とロール
ダイスの潤滑及び冷却、並びにロールシャフト等の潤滑
に兼用使用するコールドピルガー圧延機における潤滑方
法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、水溶性潤
滑剤（組成物）について、その成分と物性が潤滑性能に
及ぼす影響、並びに被圧延材とロールダイスの冷却及び
ロールシャフト等の潤滑に兼用使用できる水系エマルシ
ョンについて鋭意研究した結果、基油、特定のスルホネ
ート、極圧添加剤及び界面活性剤とからなる組成物が優
れた性能を発揮することを見出して、本発明を完成する
に至ったのである。即ち、本第１発明の水溶性潤滑剤
は、（ａ）鉱物油、動植物油脂、脂肪酸及び脂肪酸エス
テルから選ばれる１種又は２種以上の混合油を基油と
し、（ｂ）アルカリ土類金属スルホネート、塩素系極圧
添加剤、硫黄系極圧添加剤及びリン系極圧添加剤のうち
の少なくとも該塩素系極圧添加剤を含む潤滑添加剤、並
びに（ｃ）界面活性剤を含有し、上記塩素系極圧添加剤
の含有量は、潤滑剤全体に対する塩素分換算にて、８〜
４５重量％であり、且つ５０℃における動粘度が２０〜
８０ｍｍ²／ｓであり、前記において述べる条件下で作
製した場合の水系エマルションの油粒子の平均粒子径が
６〜３０μｍとなることを特徴とする。

【０００７】本発明において「鉱物油」としては、スピ
ンドル油、マシン油、タービン油等を、「動植物油脂」
としては牛脂、豚脂、ナタネ油、ヒマシ油、パーム油、
ヤシ油等を、「脂肪酸」としては、カプロン酸、エナン
ト酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、トリデ
カン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、パルミチン
酸、ステアリン酸、オレイン酸、リシノレイン酸、ヒマ
シ油脂肪酸の縮合物等の重合脂肪酸等を使用することが
できる。

【０００８】また、上記「アルカリ土類金属スルホネー
ト」とは、各種スルホン酸のアルカリ土類金属塩をい
い、石油スルホン酸塩、合成スルホン酸塩等がある。使
用するアルカリ土類金属としては、マグネシウム、カル
シウム、バリウム等を使用することができる。この石油
スルホン酸塩とは、石油スルホン酸、即ち石油留分の硫
酸精製の際に副生する炭化水素のスルホン酸混合物、特
に白油を硫酸又と溶剤精製してスラッジ分を覗き、発煙
硫酸と加温しスルホン化した後、未反応油、廃酸を除い
て精製し、次いで所定の金属で中和したものである。ま
た、合成スルホン酸塩とは、一般に、石油スルホン酸塩
と区別されているものであり、石油化学より生まれたア
ルキルベンゼンやアルキルナフタレン（例えば、ジノニ
ルナフタレン等）等をスルホン化し、その後所定の金属
で中和して得られるものである。

【０００９】上記「塩素系極圧添加剤」としては、塩素
化パラフィン、塩素化エステル等が挙げられる。塩素系
極圧添加剤の含有量は、潤滑剤全体に対する塩素分換算
にて、８〜４５重量％（即ち、潤滑剤１００部に対して
８〜４５重量部、特に、好ましくは１０〜４０重量％）
である。この含有量が８重量％未満では、潤滑性が不十
分であり、４５重量％を越えるとその性能に変化がなく
潤滑剤の粘度が高くなり過ぎ、乳化性、作業性に問題が
生じる。

【００１０】上記「硫黄系極圧添加剤」としては、硫化
油脂、硫化脂肪酸エステル、オレフィンポリサルファイ
ド、ジアルキルポリサルファイド等が挙げられる。この
添加量は、潤滑剤全体に対する硫黄分換算として０．５
〜５重量％が好ましい。この含有量が０．５重量％未満
では耐焼き付き性が不十分となり、５重量％を越えても
その性能に変化がないからである。上記「リン系極圧添
加剤」としては、リン酸エステル、亜リン酸エステル等
が挙げられる。この添加量は、潤滑剤全体に対するリン
分換算として０．１５〜０．５重量％が好ましい。

【００１１】上記「界面活性剤」としては、ノニオン系
界面活性剤、アニオン系界面活性剤及びカチオン系界面
活性剤の一種以上を用いることができる。このうち、ノ
ニオン系界面活性剤が好ましい。このノニオン系界面活
性剤としては、多価アルコール脂肪酸エステル（ソルビ
タン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂
肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、プロピ
レングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレング
リコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリ
ン脂肪酸エステル等）、ポリオキシエチレンアルキルエ
ーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテ
ル、脂肪酸アルキロールアミド等を挙げることができ
る。アニオン系界面活性剤としては、アルキルベンゼン
スルホン酸アルカリ金属塩、石油スルホン酸アルカリ金
属塩等の公知のものを挙げることができる。更に、カチ
オン系界面活性剤としても公知のものを用いることがで
きる。

【００１２】また、本発明の潤滑剤の「５０℃における
動粘度」は２０〜８０ｍｍ²／ｓの範囲である。この動
粘度が２０ｍｍ²／ｓ未満では、導入油量が不足して潤
滑性及び脱脂性が低下し、８０ｍｍ²／ｓを越えると、
経時での乳化性が悪くなり機械廻りを汚すからである。
更に、本発明の潤滑剤のエマルション中の「油粒子径」
は、平均粒子径として６〜３０μｍ（好ましくは７〜２
０μｍ）である。この平均粒子径が６μｍ未満では潤滑
性が低下し、３０μｍを越えると、経時での乳化性が悪
くなって機械廻りの汚れが多くなり、洗浄液の劣化も早
くなるからである。

【００１３】本第２発明のコールドピルガー圧延機にお
ける潤滑方法は、上記第１発明に係る水溶性潤滑剤に水
を加えて形成させた水系エマルションを、少なくとも被
圧延材とロールダイスの潤滑及び冷却、並びにロールシ
ャフト及びクランクシャフトの潤滑に兼用使用すること
を特徴とする。尚、この兼用できる上記以外の対象は、
コンロッドベアリング等の潤滑であってもよい。尚、通
常、このコンロッドベアリングには冷却剤がかからない
ので、グリースが用いられている。

【００１４】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。（１）潤滑剤の調製表１に本発明範囲に含まれる本実施例１〜１２に係る潤
滑剤（試料油ともいう。）の組成を、表２に本発明範囲
に含まれない比較例１〜４に係る潤滑剤の組成を示す。
表２における比較例４の潤滑油は、通常用いられるロー
ルオイル（不水溶性潤滑油）であり、界面活性剤を含ま
ないものである。尚、これらの表中の組成を示す数値の
単位は、潤滑剤（組成物）全体を１００重量％に対す
る、重量％である。表２中、本発明範囲に含まれないも
のに＊印を付した。

【００１５】これらの表において、「鉱物油」はマシン
油とスピンドル油の混合物を、「重合脂肪酸」はヒマシ
油脂肪酸縮合物を、「塩素化パラフィン」は炭素原子数
が１２で、塩素含有量：５０重量％のものを、「硫化脂
肪酸エステル」は、硫黄含有量が１０重量％のものを、
「ジラウリルハイドロジェンフォスファイト」はリン含
有量が７重量％のものを、「カルシウムスルホネート」
はカルシウム含有量が１２重量％のものを、「ノニオン
系界面活性剤Ａ」はソルビタンモノオレエートを、「ノ
ニオン系界面活性剤Ｂ」はノニルフェノールにエチレン
オキサイドを４モル付加したものを、「ノニオン系界面
活性剤Ｃ」はノニルフェノールにエチレンオキサイドを
６モル付加したものを、「ノニオン系界面活性剤Ｄ」は
ノニルフェノールにエチレンオキサイドを８．５モル添
加したものを、「アニオン系界面活性剤Ａ」はドデシル
ベンゼンスルホン酸ナトリウムを、「酸化防止剤」は
２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ｐ−クレゾールを使用した。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】尚、表３に、各実施例１〜１２及び比較例
１〜４に係る潤滑剤（試料油）の動粘度（５０℃）、及
び水系エマルションを以下のようにして作製した場合の
平均粒子径を示す。即ち、このエマルションは、試料油
１６０ｇと水６４０ｇを１リットルビーカーに採り、温
度５０〜５５℃で１５分、ホモキミサーを用いて７，５
００ｒｐｍ下に攪拌して、エマルションを作った。そし
て、このエマルション中の油粒子の平均粒子径を、コー
ルターカウンターで測定した。尚、この表中、本発明範
囲に含まれないものに＊印を付した。

【００１９】

【表３】

【００２０】（２）性能評価本発明の水溶性潤滑剤の性能を明らかにするため以下の
性能試験を行った。潤滑性チムケン摩擦試験機により耐荷重性能（ＯＫ荷重：１ｂ
ｆ）を測定し、その結果を表４に示す。尚、試験条件は
下記の通りである。試験カップ材質：ＳＵＪ−２試験ブロック材質：ＳＵＪ−２回転数：８００ｒｐｍ試料温度：５０℃ 試料濃度：２０重量％（試料油２０重量部／水８０重量
部）ＯＫ荷重：スコーリングを起こさない最大荷重（１ｂ
ｆ）

【００２１】

【表４】

【００２２】脱脂性試験片（ＳＵＪ−２，６０×８０×０．８ｍｍ）に試料
油を塗布し５時間放置した後、メチレンクロライドに浸
漬して洗浄した時の脱脂性を調べた。その結果を表５に
示す。尚、試験条件は下記の通りである。放置温度；実施例１〜１２：５０℃、比較例１〜３：８
０℃ 比較例４：１５０℃ メチレンクロライド液温；２５℃ 浸漬時間；１分洗浄後の乾燥；６０℃×３０分

【００２３】

【表５】

【００２４】冷却性３５０℃の試験片（ＳＵＳ３０４、４０×１５０ｍｍ
φ）に、実施例４の試料油の試料濃度２０重量％のエマ
ルション（試料油２０重量部／水８０重量部、温度：５
０℃）及び比較例４に係る試料油（温度：５０℃）を供
給した時、試験片温度が１００℃まで冷却される時間
（秒）を測定した。この結果を図１に示す。

【００２５】冷却性、製品の寸法精度及び油煙の発生実機試験を用いて試験を行い、その結果を表６に示す。
尚、実機試験の条件（装置）は、以下の通りである。鋼種；ＳＵＪ−２実機装置；２１／２”コールドピルガーミル被圧延材の仕様；外径（ＯＤ）：２０〜６０ｍｍφ 肉厚（ＷＴ）：１．５〜１０ｍｍ長さ：４，５００〜１６，０００ｍｍ発電機容量；ＤＣ１４５ＫＷ圧延条件；回転数１５０ｒｐｍ（ストローク／分）×６
〜８ｍｍ／ストローク使用したエマルション及び潤滑
油；上記と同じもの（実施例１の潤滑油の２０重量％
のエマルション及び比較例４に係る潤滑油そのもの＝ロ
ールオイル）

【００２６】潤滑冷却方法；実施例１のエマルションに
ついては図４の系統図に示す。即ち、クランク室８下の
クランクタンク（容量８００リットル）１４及びロール
スタンド２下のロールスタンドタンク（容量１４００リ
ットル）１６には、このエマルションが各々６００リッ
トル、１２００リットル収容されている。そして、この
各タンクは、ロールスタンドでの戻りエマルション又は
クランク室での戻りエマルションが収容されるととも
に、このエマルションは、各配管１５、１７及び１８に
より循環使用されるようになっている。また、ロールス
タンドタンク１６から供給されるエマルションは、ポン
プ１９を出たあと４分割されて、インレット圧延潤滑１
７ａ、ロールシャフトベアリング潤滑１７ｂ、アウトレ
ット圧延潤滑１７ｃ及び内面潤滑１７ｄが行われる。更
に、クランクシャフト内配管１８ａを通じて、クランク
シャフトメタル潤滑が行われる。但し、比較例４のロー
ルオイルの潤滑冷却方法は、図２に示すように前述の如
く行われる。尚、エマルション組成、被圧延材の母管若
しくは製品管の外形／肉厚、ピルガーロールダイス温度
及びミル出側被圧延材温度は、表６に示す。また、製品
外形寸法移動量及び油煙の発生の有無についても、同表
に併記した。

【００２７】

【表６】

【００２８】（３）実施例の効果表４及び５の結果によれば、比較例１〜３では、いずれ
も潤滑性が悪く、更に比較例２では脱脂姓も悪かった。
比較例４では、原液（ロールオイル）を用いたこともあ
って潤滑性は各実施例と同等以上ではあるものの、脱脂
性が著しく悪い。一方、実施例１〜１２では、いずれ
も、エマルションにもかかわらず潤滑性がロールオイル
（比較例４の潤滑油）と同等若しくはやや悪い程度であ
り、水系エマルションとしては従来にない程極めて優れ
ている（表４）。また脱脂率は、実施例１〜１２では９
０〜９５％であり、比較例の場合（３０〜８３％）と比
べて極めて優れている（表５）。

【００２９】更に、実機試験の結果（表６）によれば、
実施例１のエマルションと比較例４のロールオイルと比
べると、以下の通りである。ピルガーロールダイス表面
温度は、２８％（試験Ｎｏ．１）、３６％（試験Ｎｏ．
２）及び３５％（試験Ｎｏ．３）も低下し、寿命が約２
５％も向上した。また、ミル出側の被圧延材の表面温度
は、試験Ｎｏ．１〜３ともに４９％も低下し、水蒸気の
発生があるものの油焼けによる煙の発生がなく、環境が
大幅に向上した。尚、同比較例（試験Ｎｏ．３）では油
煙が発生した。更に、ロールスタンドストップ部の製品
外径寸法精度（寸法変化量）は、４０％（試験Ｎｏ．
１）、４３％（試験Ｎｏ．２）及び５０％（試験Ｎｏ．
３）も向上した。また、運転開始後６０日間連続運転を
した場合でも、本実施例では焼き付き及び異常摩耗がな
かった。更に、同様に６０日間の運転後においても、ロ
ールシャフトベアリングのピッチングが発生せず、同比
較例と比べて寿命が５０％以上も向上した。尚、同比較
例では６０日使用後にピッチングが発生した。

【００３０】尚、本発明においては、前記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、
本発明は上記成分より構成されるが、その他の任意成分
として必要に応じて油性向上剤、酸化防止剤、防食剤等
を適宜添加することができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明のコールドピルガー圧延用水溶性
潤滑剤は、冷却性、潤滑性及び脱脂性に優れる（即ち、
エマルションとしての冷却性能を低下させることなく且
つオイル並みに潤滑性能を向上させることができる。）
ため、塩化水素ガスの発生が少なくなることによる作業
環境の改善、脱脂性の向上による歩留りの向上及び鋼管
製品寸法精度の向上による生産性の向上を図ることがで
きる。また、本発明のコールドピルガー圧延機における
潤滑方法によれば、冷却性、潤滑性及び脱脂性に優れる
圧延をすることができるとともに、上記潤滑剤の水系エ
マルションを被圧延材と圧延工具の潤滑及び冷却、並び
にロールシャフト及びクランクシャフトの潤滑等に兼用
使用できるので、大変便利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例４及び比較例４において、試験片の温度
と１００℃まで冷却される時間との関係を示す説明図で
ある。

【図２】コールドピルガー圧延機において従来のロール
オイルを用いた場合の潤滑冷却方法を示す系統図であ
る。

【図３】ロールダイスを用いて被圧延材を圧延する状態
を示す説明図である。

【図４】コールドピルガー圧延機において実施例１の潤
滑剤を用いて作ったエマルションを用いた場合の潤滑冷
却方法を示す系統図である。

【符号の説明】

１；母管、１ａ；圧延後の製品管、２；ロールスタン
ド、３；ロールダイス、４；ロールシャフト、５；マン
ドレル、６；エマルション受槽、７；コンロッド、７
ａ；コンロッドベアリング、８；クランク室、９；カウ
ンターウェイト、１０；コンロッド、１１；クランクシ
ャフトメタル軸受部、１２；バランスウェイト、１３；
オイル受槽、１４；クランクタンク、１６；ロールスタ
ンドタンク、１７ａ；インレット圧延潤滑、１７ｂ；ロ
ールシャフトベアリング潤滑、１７ｃ；アウトレット圧
延潤滑、１８ａ；クランクシャフト内配管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｍ 101:04 109:02 131:14 135:10 129:16 129:40 135:06 137:02）Ｃ１０Ｎ 10:04 30:00 30:02 40:24 70:00 (72)発明者本田親定兵庫県姫路市飾磨区中島字一文字3007番地山陽特殊製鋼株式会社内 (56)参考文献特開昭62−149795（ＪＰ，Ａ) 特開平２−175798（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）鉱物油、動植物油脂、脂肪酸及び
脂肪酸エステルから選ばれる１種又は２種以上の混合油
を基油とし、（ｂ）アルカリ土類金属スルホネート、塩
素系極圧添加剤、硫黄系極圧添加剤及びリン系極圧添加
剤のうちの少なくとも該塩素系極圧添加剤を含む潤滑添
加剤、並びに（ｃ）界面活性剤を含有し、上記塩素系極
圧添加剤の含有量は、潤滑剤全体に対する塩素分換算に
て、８〜４５重量％であり、且つ５０℃における動粘度
が２０〜８０ｍｍ²／ｓであり、以下の条件下で作製し
た場合の水系エマルションの油粒子の平均粒子径が６〜
３０μｍとなることを特徴とするコールドピルガー圧延
用水溶性潤滑剤。エマルションの作製条件；上記水溶性
潤滑剤１６０ｇと水６４０ｇを１リットルビーカーに採
り、温度５０〜５５℃で１５分、ホモキミサーを用いて
７，５００ｒｐｍにて攪拌する。
【請求項２】コールドピルガー圧延機における潤滑方
法において、請求項１記載のコールドピルガー圧延用水
溶性潤滑剤に水を加えて形成させた水系エマルション
を、少なくとも被圧延材とロールダイスの潤滑及び冷
却、並びにロールシャフト及びクランクシャフトの潤滑
に兼用使用することを特徴とするコールドピルガー圧延
機における潤滑方法。