JP4140964B2 - アルミニウム及びアルミニウム合金用熱間圧延油および該圧延油を使用するアルミニウム及びアルミニウム合金の熱間圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム（アルミニウム合金を含む、以下同じ）用熱間圧延油および該圧延油を使用するアルミニウムの熱間圧延方法に関する。特に本発明は、アルミニウム熱間圧延の強圧下圧延に著しい効果を発揮する。

現在、アルミニウムの熱間圧延においては、精製鉱油を基油とし、これに油性剤としてオレイン酸やエステル類、乳化剤としてオレイン酸のアミン石鹸を使用した圧延油が多く用いられている。

この圧延油はオレイン酸やエステルの含有量を増やすとかなりの程度まで耐焼付き性は向上するが、摩擦が低下し、噛み込み性が低下したり、圧延時にスリップをもたらすという問題がある。

発明者らは、上記従来のアルミニウム用熱間圧延油の特徴を詳細に考察した結果、耐焼付き性に優れ且つ摩擦係数の高いアルミニウム用熱間圧延油に関し以下の知見を得た。
（１）高粘度圧延油は摩擦面への導入油量が増加し、摩擦を下げるので、圧延油の粘度には制約を設ける。
（２）エステル、脂肪酸は境界潤滑を強化し摩擦を下げるので使用しない。
（３）耐焼付き性は硫黄系極圧剤で付与するが、極性を有する化合物、例えば硫化油脂はエステルの場合と同様摩擦を下げてしまうので使用出来ない。この為摩擦の下げ方の少ない特定の４種のポリサルファイド系硫黄系極圧剤を使用する。この際の特定の４種とは、次の４種のポリサルファイドである。即ちジベンゾイックジスルフィド（ＤＢＤＳ）、ｔ−ノニルポリスルフィド（ＴＮＰＳ）、ジーｎ−オクテニルジスルフィド及びジーｔ−ブチルポリスルフィドの郡からなるポリサルフィドの少なくとも１種である。
（４）界面活性剤は従来のオレイン酸のアミン石鹸からＮａ−スルフォネート型アニオン界面活性剤（以下単にスルフォネート型アニオン界面活性剤という）に変更する。

本発明は、発明者らが得た上記知見を基礎としてなされたものであり、その目的は、耐焼付き性、噛み込み性、耐スリップ性を兼ね備えたアルミニウム用熱間圧延油および該圧延油を使用するアルミニウムの熱間圧延方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明によるアルミニウム用熱間圧延油は、硫黄系極圧剤としてポリサルファイド３〜２０質量％（以下同じ）、スルフォネート型アニオン界面活性剤１０〜３５％、残部は精製鉱油からなることを構成上の基本的特徴とするものである。

また本発明によるアルミニウムの熱間圧延方法は、アルミニウムの熱間圧延において、上記熱間圧延油を３〜１０％のエマルションとして熱間圧延機に供給し、圧延ロールを冷却、潤滑することを特徴とするものである。

本発明圧延油においては、従来と同様、精製鉱油を基油として使用する。精製鉱油はパラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油のいずれでもよく、他の成分との併用に支障のないように、４０℃の温度における圧延油の粘度が１００ｍｍ^２／ｓ以下になるように選定使用すればよい。

本発明は、基油となる精製鉱油に、極圧剤としてポリサルファイドを含有させることを特徴とする。

この際のポリサルファイドとしては、Ｒ−Ｓｘ−Ｒで表示される化合物、具体的にはジベンゾイックジスルフィド（ＤＢＤＳ）、ｔ−ノニルポリスルフィド（ＴＮＰＳ）、ジーｎ−オクチルジスルフィド、ジーｔ−ブチルポリスルフィドが使用される。

好ましい含有量は３〜２０％の範囲であり、３％未満では耐焼付き性向上の効果が十分でなく、２０％を超えて含有せしめると、臭気が著しくなったり、粘度を適正範囲に調整することが困難となる。

本発明においては、界面活性剤として、従来のアルミニウム用熱間圧延油に使用されている脂肪酸・アミン型アニオン界面活性剤は、脂肪酸は油性剤として機能し、摩擦を下げるので使用できない。また、ノニオン界面活性剤は廃油処理の油水分離が困難になるので多量に使用することはできない。従って、本発明ではスルフォネート型アニオン界面活性剤を使用する。

本発明で使用するスルフォネート型アニオン界面活性剤としては、アルキル又はアルケニルスルフォン酸Ｎａ、ＡＯＳ（α−オレフィンスルフォン酸）のＮａ、アルキルベンゼンスルフォン酸Ｎａ、モノ又はジアルキル（Ｃ_３〜_６）ナフタレンスルフォン酸Ｎａ、アルキル（Ｃ_８〜_１２）ジフェニルエーテルジスルフォン酸Ｎａ、リグニンスルフォン酸Ｎａ、ＰＯＥ（ポリオキシエチレン）アルキル（Ｃ_８〜_１２）フェニルエーテルスルフォン酸Ｎａ等が好適に使用される。

好ましい含有量は１０〜３５％の範囲であり、１０％未満では乳化が不十分となり、また３５％を超えて含有せしめると、エマルション粒径が細かくなり過ぎ、耐焼付き性を失ってしまう。

本発明圧延油には、必要に応じ、その他従来公知の添加剤を添加しても良い。

上記のアルミニウム用熱間圧延油をアルミニウムおよびアルミニウム合金の熱間圧延に使用する場合は、圧延油を３〜１０％のエマルジョンとして熱間圧延機のロール部に供給し、圧延ロールを冷却、潤滑する。エマルジョンの濃度が３％未満では、耐焼付き性が不十分となり、また遂に濃度が１０％を超えると、摩擦が低下し過ぎ、噛み込み性が阻害される。

本発明においては、精製鉱油を基油とするアルミニウムの熱間圧延油において、噛み込み性低下の原因である摩擦の低下を油性剤および脂肪酸のアミン塩などのアニオン界面活性剤を使用せずに、耐焼付き性の付与を摩擦低下の少ないポリサルファイドを使用して、噛み込み性、耐焼付き性が優れ、かつ廃油処理が容易なスルフォネート型アニオン界面活性剤を使用することにより、使用済エマルジョンの廃油処理性共に優れたアルミニウム用熱間圧延油を得ることができる。

以下、本発明の実施例を比較例と対比して、本発明を説明する。

表１に示す成分を含有し、且つ残部精製鉱油からなる本発明圧延油を水と混合してエマルジョンとして使用し、圧延温度５００℃、圧下率８０％でアルミニウム合金３００４合金板（板厚５ｍｍ、板巾５０ｍｍ,長さ２５０ｍｍ）を熱間圧延し、圧延油の耐焼付き性、圧延時の噛み込み性、廃油処理性の評価を行った。評価結果を表２に示す。表１中エマルション濃度ＮＯ１〜２４は７％、ＮＯ２５は３％、ＮＯ２６は１０％である。

圧延油中の精製鉱油は表１の試験ＮＯ１〜ＮＯ１２についてはパラフィン系鉱油、試験ＮＯ１３〜ＮＯ２６についてはナフテン系鉱油を使用し、いずれも圧延油の４０℃における粘度が４０ｍｍ^２／ｓになるよう調整した。

（１）耐焼付き性および噛み込み性
試験用圧延機により、圧延試験を行い、耐焼付き性および噛み込み性を評価した。試験条件を以下に示す。

ロール径 ；１５０ｍｍφ、表面粗度（Ｒａ０．１μｍ）
圧延速度 ；１０ｍ／ｍｉｎ
圧延材 ；アルミニウム合金３００４合金板（板厚５ｍｍ、板巾５０ｍｍ,長 さ２５０ｍｍ）
圧下率 ；８０％
クーラント濃度；３，７，１０％
クーラント温度；６0℃
耐焼付き性の評価；圧延後の表面を観察し、焼付き疵の認められない場合は良好とし た。
噛み込み性の評価；問題なく噛み込み圧延が安定して行われた場合を良好とした。

（２）廃水処理性
試験条件を以下に示す。
試油 ；濃度１％、容量４００ｍｌ
処理条件 ；硫酸バンド２５０ｐｐｍを加えた後ＮａＯＨでｐＨを７に調整す る。
次いで高分子凝集剤を１０ｐｐｍ加え、４０ｍｉｎ間静置後下層３００ｍｌに塩酸と四塩化炭素を加え、四塩化炭素抽出油分を測定する。
廃水処理性の評価；抽出油分濃度１００ｐｐｍ以下を良好とした。

但し表１中の物質記号は
Ａ；ジーｔ−ブチルポリスルフィド
Ｂ；ＤＢＤＳ（ジベンゾイックジスルフィド）
Ｍ；ＣｎＨ_２ｎ−_１０ＳＯ_３Ｎａ（ｎ＝２５〜３０）
Ｎ；ジフェニルエーテルジスルフォネートのＮａ塩
表２に示される様に、本発明の熱間圧延油は、いずれも良好な耐焼付き性、かみ込み性、廃油処理性を示している。

比較例１

実施例１と同様、アルミニウム合金３００４合金板（板厚５ｍｍ、板巾５０ｍｍ、長さ２５０ｍｍ）を使用して、表３に示す成分を含有し、且つ残部精製鉱油からなる圧延油を水と混合してエマルションとして使用し、圧延温度５００℃、圧下率８０％で熱間圧延し、圧延油の耐焼付き性、圧延時の噛み込み性、廃油処理性の評価を行った。評価結果を表４に示す。

圧延油中の精製鉱油は表３の試験ＮＯ１〜ＮＯ４についてはパラフィン系鉱油、試験ＮＯ５〜ＮＯ１０についてはナフテン系鉱油を使用し、いずれも圧延油の４０℃における粘度が４０ｍｍ^２／ｓになるよう調整した。

なお表３においてエマルション濃度ＮＯ１〜ＮＯ８は７％、ＮＯ９は２％、ＮＯ１０は１５％である。また本発明の条件を外れたものには下線を付した。

表４に示されるように、試験ＮＯ１およびＮＯ５はポリサルファイドの含有量が少ないため、試験ＮＯ４およびＮＯ８は乳化が安定過ぎるため、試験ＮＯ９はエマルション濃度が低いため耐焼付き性が不足する。試験ＮＯ２およびＮＯ６はポリサルファイドの含有量が多いため臭気が問題となる。試験ＮＯ３およびＮＯ７はスルフォネート型アニオン界面活性剤の含有量が少ないため乳化不足になっている。試験ＮＯ１０はエマルション濃度が高いため摩擦が低下し過ぎ、噛み込み性が阻害される。

以上のとおり、本発明によれば、耐焼付き性、噛み込み性、廃油処理性の
優れたアルミニウム用熱間圧延油および該圧延油を使用するアルミニウムの熱間圧延方法が提供される。

Claims (2)

1. 硫黄系極圧剤としてジベンゾイックジスルフィド（ＤＢＤＳ）、ｔ−ノニルポリスルフィド（ＴＮＰＳ）、ジーｎ−オクテニルジスルフィド及びジーｔ−ブチルポリスルフィドの群からなるポリサルフィドの少なくとも１種３〜２０質量％、Ｎａ−スルフォネート型アニオン界面活性剤１０〜３５質量％、残部が精製鉱油からなる事を特徴とするアルミニウム及びアルミニウム合金用熱間圧延油。
   
2. アルミニウム及びアルミニウム合金の熱間圧延に於いて、請求項１に記載の熱間圧延油を３〜１０％のエマルジョンとして熱間圧延機に供給し、圧延ロールを冷却、潤滑する事を特徴とするアルミニウム及びアルミニウム合金の熱間圧延方法。