JP4614459B2 - 熱間粉体潤滑剤組成物および継目無管の製造方法 - Google Patents
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Description
一方、中空素管の加工表面に付着させて使用する潤滑剤としては、従来から種々の潤滑剤が継続して検討されてきたが、いずれも十分な効果を発揮していない。特に、マンドレルミル圧延技術における改善進歩も顕著なものとなっており、リテインド・マンドレルミル圧延においては、要求される潤滑剤の摩擦係数や仕上製品管の内面品質を十分に満足させるまでに至っていない。
上記公報で提案の粉体潤滑剤を用いてマンドレルミル圧延を行うと、取り扱い易く作業性に優れるだけでなく、圧延時の中空素管とマンドレルバーとの摩擦を大幅に低減できることから、仕上製品管に発生する内面疵を低減することができる。
かかる白色スケールは、製品としての性能に影響を与えることがないが、外観の見栄えが低下することになる。そのため、管内面にショットブラストを施して、白色スケールを除去する必要が生じることがあるが、この場合には、煩雑な処理工数と多大な処理費用を要することになる。
Na2B4O7+Na2CO3→4・NaBO2+CO2 ・・・ (1)
図1に示す結果から、約350℃以上の温度域、すなわち、マンドレルミル圧延直後には、上記(1)式の反応が右に進むことから、NaBO2が生成する。表1に、硼酸塩の溶解度を示す。
(1)熱間加工に用いる潤滑剤組成物であって、硼酸ナトリウムの無水塩、5水塩または10水塩のいずれか一種または二種以上を40〜90質量%、炭酸カルシウムまたは炭酸リチウムのいずれか一種または二種を5〜30質量%、および脂肪酸のNa塩またはCa塩のいずれか一種または二種を5〜30質量%で混合してなることを特徴とする熱間粉体潤滑剤組成物である。
上記硼酸ナトリウムとして、その5水塩の配合を高め、40〜90質量%で混合するのが望ましい。
これと同時に、粉体時の固化性および流動性が良好であり、被加工材の加工面への拡散性に優れ、マンドレルミル圧延時の潤滑性能を維持でき、マンドレルバーと管内面での摩擦係数の低減が図れるので、マンドレルバーの寿命を延長でき、また管内面疵の発生も低減できる。
すなわち、40質量%未満では、その他の有効成分を多く混合しすぎることから粘性が低くなり、結果的に潤滑性能が劣化する。また、90質量%を超えると、その他の成分が少なくなり過ぎることになり、摩擦係数を軽減できなくなるばかりか、粉体時の性質が低下することになる。硼酸ナトリウムの混合比は、さらに望ましくは50〜80質量%である。
しかしながら、炭酸カルシウムまたは/および炭酸リチウムの配合が5質量%未満では、粘性を低くすることができず、加工全面に亘る均一な潤滑性を確保することができない。一方、30質量%を超えた場合には、粘性が低くなりすぎて結果的に潤滑性が悪化する。
(実施例1)
電気炉を用いて、潤滑性能(高温時の流動性)と白色スケールの発生状況との評価試験を実施した。表2に、試験に供試した潤滑剤の組成を示す。また、供試した潤滑剤の成分条件は次の通りとした。
硼酸ナトリウム5水塩:平均粒径約0.4mm、純度98%以上
硼酸ナトリウム10水塩:平均粒径約0.3mm、純度98%以上
炭酸カルシウム:平均粒径約0.1mm、純度約98%
炭酸ナトリウム:平均粒径約0.3mm、純度約99%
脂肪酸のNa塩(牛脂脂肪酸のNa塩):平均粒径約0.3mm、純度約95%
脂肪酸のCa塩(ステアリン酸のCa塩):平均粒径約0.4mm、純度約97%
白色スケールの発生状況は、30日間放置し、白色スケールの発生がないものを○、白色スケールの発生が観察されたものを×とした。
これに対し、比較例1、2では補助潤滑剤である炭酸カルシウムの配合が少ない、または配合されていないため、潤滑性能は不良であった。さらに、比較例3では、炭酸ナトリウムの配合があったため、放置期間中に吸湿、結晶化が行われ白色スケールの発生が観察された。
実施例2では、補助潤滑剤として炭酸カルシウムに替えて、炭酸リチウムを用いて、実施例1と同様の潤滑性能(高温時の流動性)と白色スケールの発生状況との評価試験を実施した。このときに供試した潤滑剤の組成を表3に示す。ただし、炭酸カルシウムの平均粒径約0.1mm、純度約99%とし、他の供試剤の成分条件は実施例1の場合と同様とし、潤滑性の評価試験および白色スケールの発生状況を観察した。
圧延装置として5スタンドフルリトラクトマンドレルミルを用いて、実機操業での摩擦係数および白色スケールの発生状況の評価を行った。供試した潤滑剤の成分条件は、(実施例1、2)の場合と同様とし、供試潤滑剤の組成を表4に示す。
マンドレルミル圧延時の摩擦係数は、マンドレルバーのリテインド力を各スタンド荷重の和で除した値で評価した。評価は、上記値が0.03未満のものを○、0.03以上のものを×とした。
また、白色スケールの発生状況は、製管後30日間放置し、白色スケールの発生がないものを○、白色スケールの発生が観察されたものを×とした。
これと同時に、粉体時の固化性および流動性が良好であり、被加工材の加工面への拡散性に優れ、マンドレルミル圧延時の潤滑性能を維持でき、マンドレルバーと管内面での摩擦係数の低減が図れるので、マンドレルバーの寿命を延長でき、また管内面疵の発生も低減できる。これらにより、マンドレルミル圧延による継目無管の製造に最適な粉体潤滑剤として、広く採用される。
Claims (4)
- 熱間加工に用いる潤滑剤組成物であって、硼酸ナトリウムの無水塩、5水塩または10水塩のいずれか一種または二種以上を40〜90質量%、炭酸カルシウムまたは炭酸リチウムのいずれか一種または二種を5〜30質量%、および脂肪酸のNa塩またはCa塩のいずれか一種または二種を5〜30質量%で混合してなることを特徴とする熱間粉体潤滑剤組成物。
- 前記硼酸ナトリウムとして、その5水塩を40〜90質量%で混合してなることを特徴とする請求項1に記載の熱間粉体潤滑剤組成物。
- 請求項1または2に記載の熱間粉体潤滑剤組成物を、所定の熱間加工温度に加熱された被加工材の加工表面に付着させた後、マンドレルミル圧延を行うことを特徴とする継目無管の製造方法。
- 前記熱間加工温度を1000〜1300℃とすることを特徴とする請求項3に記載の継目無管の製造方法。
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