JPH04130195A

JPH04130195A - 普通鋼又は特殊鋼の熱間圧延用潤滑剤

Info

Publication number: JPH04130195A
Application number: JP25292190A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Higo; 裕一肥後; Hiroto Tatemichi; 立道　拡登; Kenichi Shinoda; 研一篠田
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1990-09-21
Filing date: 1990-09-21
Publication date: 1992-05-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、特に高負荷で普通鋼、特殊鋼等を熱間圧延す
る際、圧延ロールに対する焼付きを抑制した熱間圧延用
潤滑剤に関する。

［従来の技術］各種鋼板を熱間圧延するとき、圧延ロールに被圧延材が
焼き付くと、圧延ロールの周面に疵が発生し、この疵が
被圧延材に転写されて表面疵となる。この表面疵が発生
すると、それがたとえ軽度なものであっても、鏡面仕上
げ用途等の表面肌を重要視する材料として不適合になる
。その結果、得られた鋼板の用途が制約を受けることに
なる。

また、表面疵のある鋼板を研磨工程で表面手入れする必
要が生じる。更に、疵の程度が著しいものにあっては、
製品として出荷することができず、スクラップとなる。

したがって、歩留りの低下を来し、製造コストを上昇さ
せる原因となる。

焼付きに起因した表面疵については、従来から種々の手
段によりその発生を抑制することが検討されできた。

［発明が解決しようとする課題］ロールの焼付きに起因する表面疵の発生は、特にステン
レス鋼板の熱間圧延で問題とされている。たとえば、圧
延負荷の大きなタンデムミルの仕上げ圧延機群１〜３ス
タンド等において、塑性変形量が大きいため被圧延材表
面に生成している酸化皮膜が破壊され、圧延ロールとの
間にメタル−メタル接触が生じ、焼付きが発生し易くな
る。

この焼付き現象は、ステンレス鋼板の熱間圧延に留まら
ず、普通鋼や特殊鋼の熱間圧延でも同様に生じる。特に
最近、熱間圧延ラインの生産性を高めたり、材質の改善
を図る目的で、１パス当りの圧下が大きくなる傾向にあ
る。その結果、圧延負荷が増大して、焼付きが発生する
条件が生じ易くなっている。また、圧延速度の上昇やア
イドルタイムの減少等も、圧延ロールの温度を高くし焼
付きを助長する方向にある。

このような状況にある一方で、スケジュールフリー圧延
や異鋼種ミックス圧延等も指向されており、ロールの焼
付き発生防止が重要な問題となってきている。この点、
前述したように潤滑剤の改良によって焼付きに起因した
表面疵発生防止を図ることも種々検討されているが、十
分な焼付き防止効果を得るまでに至っていない現状であ
る。すなわち、既存の動物性或いは植物性油脂類、鉱物
系或いは合成系潤滑油等では、圧延ロールと被圧延材と
の間に介在して摩擦係数を低下させる作用を呈するもの
の、十分な焼付き防止効果が得られない。

そこで、本発明は、これら従来の潤滑剤に代わるものと
して、被圧延材と圧延ロールとの間のメタル−メタル接
触を阻止し且つ潤滑作用も備えた物質を使用することに
よって、圧延ロールに対する焼付きがなく、表面性状の
優れた圧延製品を製造することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の熱間圧延用潤滑剤は、その目的を達成するため
に、Ｍｏ　Ｓｓ、Ｂ　Ｎ、　Ｐ　ｂ　Ｏ，Ｐ　ｂ　Ｓ、
　Ｃａ　Ｆ　ｘ　、グラファイト、酸化鉄、アルミナ、
チタニア、酸化ニッケル、酸化クロム、無機質ケイ酸塩
から選ばれた１種又は２種以上の無機質微粒子を１〜３
０重量％の割合で粘性水溶液中に分散させたことを特徴
とする。

ここで、９０重量％以上が粒径１０ＬＬｍ以下の微粉と
した無機質微粒子を使用することが好ましい。また、粘
性水溶液に水溶性高分子増粘剤を添加し、粘度をＩ　Ｘ
　１０３〜５Ｘ１０’ｃＰに調整することが好ましい。

［作　用］熱間圧延時に鋼材に表面疵が発生する原因は、被圧延材
が圧延ロールに焼き付き、被圧延材に対する焼付きの転
写が繰り返されることにある。このために、鋼種を切り
替えて圧延する作業を自由に行うことができず、生産能
率が抑えられる。また、焼付きが生じた圧延ロールは、
表面性状の良好なロールと交換しなければならず、ロー
ル原単位の上昇や、圧延休止時間の増加等による稼動効
率の低下を余儀な（される。

本発明者等は、長年にわたってステンレス鋼を初めとす
る各種鋼材の熱間圧延におけるロール焼付きの研究を行
ってきた。その間、ロール焼付きは、スラブの大型化に
伴う高圧下での高速圧延時に現れ易く、また特に被圧延
材の鋼種を変えたときに顕著にみられることを経験した
。これは、高負荷での圧延の場合には、被圧延材の表面
に生成している酸化皮膜が破壊され、しかも新生面を保
護するスケール層が形成するための十分な時間がないこ
と等に起因するものであることが判った。

特に圧延速度が大きなタンデムミルで問題が多発し、ス
テツケルミル等では表面疵発生の事例が少ないことも、
スケールによる保護作用の重要さを示している。

そこで、本発明者等は、この不足するスケールに代わる
ものを外部から補給し、被圧延材と圧延ロールとのメタ
ル−メタル接触を防止することによって、焼付き防止を
図ることを検討してきた。

そして、この一連で、酸化鉄粉末を粘性水溶液中に分散
させたものをステンレス鋼の熱間圧延用潤滑剤として使
用することを特開昭６４−８３３０９号公報で紹介し、
グラファイト粉末を同様に粘性水溶液中に分散させたも
のを同じくステンレス鋼の熱間圧延用潤滑剤として使用
することを特開平１−１６７３９６号公報で紹介した。

この種の潤滑剤を使用するとき、特に被圧延材であるス
テンレス鋼との馴染がよい高Ｃｒロールをワークロール
として使用した場合にあっても、また９００〜１２ｏＯ
℃の高温で１０〜５０ｋｇｆ　／　ｍ　ｍ　”の高負荷
を与えながら熱間圧延する場合にあっても、ステンレス
鋼のロール焼付きを防止することができる。

本発明者等は、その後、更にメタル−メタル接触を避け
ることによって焼付き防止を図るものとして、酸化鉄粉
末、グラファイト以外の物質を調査・研究し、しかもス
テンレス鋼以外の普通鋼や特殊鋼等の熱間圧延に対する
採用可能性を検討した。その結果、Ｍｏ　Ｓｚ、Ｂ　Ｎ
、　Ｐ　ｂ　Ｏ，Ｐ　ｂ　５ＣａＦａ、グラファイト、
酸化鉄、アルミナ、チタニア、酸化ニッケル、酸化クロ
ム、無機質ケイ酸塩等が、同様に有効な潤滑剤成分とし
て働くことを解明し、本発明に至ったものである。なお
、これら無機質微粒子は、単独で或いは複数種類を併用
して粘性水溶液中に分散させても良い。

粘性水溶液中の無機質微粒子の分散量は、１〜３０重量
％に維持することが必要である。この分散量が１重量％
未満であると、無機質微粒子添加による焼付き防止効果
が小さい。逆に、３０重量％を超える量で無機質微粒子
を分散させた粘性水溶液にあっては、その水溶液を圧延
ロールに吹き付けるときの吐出エネルギーを著しく大き
くすることが要求される。そのため、経済性を損なうば
かりでな（、無機質微粒子の沈殿・体積に起因した導管
の閉塞等のトラブルが発生し易くなる。

また、無機質微粒子の粒径は、水溶液中で均質な分散状
態を維持する上から、９０重量％以上が粒径１０μｍ以
下であることが好ましい。９０重量％以上を粒径１０μ
ｍ以下にするとき、無機質微粒子を分散させた水溶液を
１週間放置した後でも、均質な分散状態が保たれている
。また、粒径を小さくすることで、比較的低粘度の水滴
液中においても良好な分散状態が得られる。更に、粒径
を小さくすると、鋼材表面に無機質微粒子が悪影響を与
えることも抑えられる。

無機質微粒子が分散される粘性水溶液は、水溶性高分子
増粘剤の添加によって、その粘度を１×１０１〜５Ｘ１
０’　ｃＰ　（センチポアズ）に調整することが好まし
い。粘度をこの範囲に維持するとき、圧延ロールに対す
る付着性が適切なものとなる。

無機質微粒子のうち二硫化モリブデンＭ　ｏ　Ｓ　２は
、剪断され易い層状構造をもつ固体潤滑剤として知られ
ている。これを熱延ロールに供給するとき、潤滑性を利
用しつつ、メタル−メタル間の接触を防ぎ、焼付き防止
作用が得られる。

窒化硼素ＢＮは、へ方品系の層状結晶構造をもち、二硫
化モリブデンと同様な潤滑効果を有する物質として知ら
れている。また、融点が３０００℃と高く、高温安定性
に優れた物質である。そのため、被圧延材と圧延ロール
とのメタル−メタル接触に対して、大きな抑制効果を発
揮する。

グラファイトは、六角板状結晶が連なった層状構造をも
ち、分解温度が３４９８℃と高い。そのため、被圧延材
である鋼材の熱間圧延温度でも十分に初期状態に安定し
て維持され、しかも襞間面で辷り変形を生じ摩擦係数を
低下させる。また、被圧延材と圧延ロールとの間のメタ
ル−メタル接触を避け、しかも潤滑作用を呈する有効な
物質として使用される。

酸化鉛ＰｂＯ及び硫化鉛ＰｂＳは、比較的融点が低く、
鋼の熱間圧延温度域では溶融又は半溶融状態にある。こ
の融液が圧延ロールの表面を覆うことにより、メタル−
メタル接触が回避され、焼付きが防止される。

フッ化カルシウムＣａ　Ｆ　２は、融点が１３７３℃と
高く、高温で優れた潤滑性を呈すると共に、メタル−メ
タル接触を防止し、圧延ロールに対する焼付きを抑制す
る。

酸化鉄、アルミナＡ　１２　ｚ　Ｏｓ、チタニアＴｉ０
−酸化ニッケルＮｉ○、酸化クロムＣｒ２０ｘ等は、何
れも高温で安定な硬質酸化物である。なお、酸化鉄とし
ては、Ｆｅｄ、Ｆｅｗ　Ｏ，Ｆｅｉ　０４等の１種或い
は２種以上の混合物の形態で使用される。これら酸化物
は、潤滑作用を向上させる上では、前述のＭｏＳ２．Ｂ
Ｎ、Ｐｂｏ、Ｐｂｓ等よりも若干化る。しかし、被圧延
材と圧延ロールとの間に安定した酸化物フィルムを形成
させ両者のメタル−メタル接触を防ぎ、焼付き防止に与
える影響が大きい。また、潤滑剤として被圧延材表面に
供給される量が少量であるため、硬質酸化物であるにも
拘らず、被圧延材表面に残存するような場合にあっても
、圧延ロールの摩耗を促進させる虞れは小さい。しかも
、安定した酸化物であるために、被圧延材内部に浸透す
ることがな（、後続する酸洗工程で容易に除去され、酸
洗性に悪影響を及ぼすこともない。

無機質ケイ酸塩は、シリカと金属酸化物との複合酸化物
であり、代表的なものに雲母、ガラス等がある。無機質
ケイ酸塩は、鋼材の熱延温度領域では、溶融状態にある
ものが多く、融液として圧延ロールの表面にフィルムを
形成し、被圧延材との直接接触が避けられる。

また、粘性水溶液の粘度を調節するために添加される水
溶性高分子増粘剤は、特にその種類が限定されるもので
はない。しかし、潤滑剤が飛散して周囲の圧延設備に付
着したときの腐食性を考慮するとき、中性或いは弱アル
カリ性のものが望ましい。また、潤滑剤のｐＨを調整し
たときにも、安定した粘度を発現する増粘剤を使用する
ことが好ましい。このような増粘剤としては、アクリル
酸重合体、カルボキシビニールポリマー等が掲げられる
。

［実施例］以下、図面を参照しながら、実施例によって本発明を具
体的に説明する。

夫急丞ユニ板厚２５ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの普通鋼厚
板（Ｃ：０．１５％、Ｓｉ：０．６８％、Ｍｎ：１．５
３％、Ｐｒｏ、ｏｏｓ％、Ｓ：０．００１％）及び特殊
鋼鋼板（Ｃ：０．８１％、Ｓｉ　：０．２０％、Ｍｎ：
０．４１％、Ｐ：０．０１６％、Ｓｈｏ、　　００４％
、Ｎｉ：１．７７％、Ｃｒ：０．３８％）を被圧延材と
して、圧延温度８５０℃で圧下率７０％の１パス圧延に
よって熱間圧延した。このとき、圧延ロールとしては、
熱間工具鋼５ＫＤ６１で作製されたロールを使用した。

また、被圧延材の加熱は、不活性ガス中で行った。

直径３５０　ｍ　ｍ　、バレル長さ３００ｍｍの圧延ロ
ールの表面に、熱間圧延前に潤滑剤を吹き付けた。すな
わち、第１図に示すように、潤滑剤容器１に収容されて
いる潤滑剤を、１００　ｋ　ｇ　ｆ　／　ｃｍ２圧力の
ポンプを使用して、供給導管２を介して噴射ノズル３に
送り、噴射ノズル３から微細な潤滑剤液１１ｉ４として
、４０ｒｐｍで回転している圧延ロール５の周面に噴射
した。噴射幅は２００ｍｍ、噴射時間は３秒に設定した
。

これによって、圧延ロール５の周面に、総重量５ｇの潤
滑剤が供給された。この量は、約２ＯＬＬｍ程度の膜厚
をもつ液膜を形成したことに相当する。

圧延ロール５の周面に、潤滑剤を噴射した後、高圧水容
器６に収容されている水を、ノズル７から圧力３ｋｇｆ
／ｃｍ”で水滴８として噴射させた。この水の供給は、
熱間圧延機に対するロール冷却水の供給に相当する。水
滴８は、噴霧される状況下において潤滑剤の粘度が適当
であれば、流れ落ちる割合が少な（なり、圧延ロール５
に対する潤滑剤の付着率が高まる。

潤滑剤としては、第１表に示すように、平均粒径１．１
μｍで最大粒径５μｍ以下の各種無機質微粒子及び増粘
剤としてアクリル酸重合体を配合した粘性水溶液を使用
した。そして、圧延後に圧延ロール５及び被圧延材の表
面を駁察し、焼付き発生の有無を調査した。その結果を
、第１表に示す。

第１表から明らかなように、本発明に従ったＭｏ５ｘ、
ＢＮ、Ｐｂｏ、ＰｂＳ、ＣａＦａ等を含有する潤滑剤は
、十分な焼付き防止作用を呈し、表面性状に優れた圧延
鋼板を製造することが可能となった。

夫二土ユニ粘性水溶液に分散させるＢＮ、Ａｊ２．Ｏ，等の無機質
微粒子の量及び粘性水溶液の粘度を変えて調製した潤滑
剤において、微粒子分散の安定性を調べた。安定性は、
潤滑剤を調合した後、ビーカー内に入れて静置し、１週
間後の微粒子の分散状況を調査することによって判定し
た。調査方法としては、ビーカー上層部から潤滑剤サン
プルを採取し、サンプル液内に含まれる微粒子の含有量
を測定し、調合初期の含有量との比を求めた。

なお、無機質微粒子としては、実施例１と同様に平均粒
径１．１μｍで最大粒径５μｍ以下のものを使用した。

また、粘性水溶液に用いる増粘剤としては、アクリル酸
重合体を使用した。

微粒子分散性の調査結果を、第２表に示す。

（以下、このページ余白）第２表から明らかなように、無機質微粒子の分散量を１
〜３０重量％に維持する限り、また粘性水溶液の粘度を
１×１０ｓ〜５×１０５ｃＰにする限り、１週間放置し
た後でもビーカー上層部の潤滑剤水溶液に含有される無
機質微粒子は、はぼ調合初期と同じ含有量であった。す
なわち、微粒子の沈殿が生じず、安定した分散状態が得
られていることが判かる。

このことは、潤滑剤の供給導管や供給ノズル等に無機質
微粒子の沈殿・堆積等に起因した閉塞が生じることなく
、長期間にわたって安定した条件下で潤滑剤を圧延ロー
ルに供給できることを示している。

［発明の効果］以上に説明したように、本発明の潤滑剤を使用するとき
、圧延ロールの周面に安定した潤滑剤膜が形成され、圧
延ロールと被圧延材との間のメタル−メタル接触が避け
られる。その結果、圧延ロール周面に被圧延材が焼き付
（ことが防止され、表面疵等の欠陥がない熱延鋼板が得
られる。この熱延鋼板は、優れた表面性状のため、用途
に制約を受けることなく広範な分野で使用される。また
、後続する工程での表面手入れの作業負担も緩和される
ので、製造コストの軽減も図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延ロールに潤滑剤を吹き付ける機構を示した
該略図である。１：潤滑剤容器　　　　２：供給導管３：噴射ノズル　　　　４：潤滑剤液滴５：圧延ロール
　　　　６：高圧水容器７：冷却水ノズル　　　８：水
滴

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＭｏＳ＿２、ＢＮ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＣａＦ＿２
、アルミナ、チタニア、グラファイト、酸化鉄、酸化ニ
ッケル、酸化クロム、無機質ケイ酸塩から選ばれた１種
又は２種以上の無機質微粒子を１〜３０重量％の割合で
粘性水溶液中に分散させてなることを特徴とする普通鋼
又は特殊鋼の熱間圧延用潤滑剤。
（２）請求項１記載の無機質微粒子は、９０重量％以上
が粒径１０μｍ以下の微粉であることを特徴とする普通
鋼又は特殊鋼の熱間圧延用潤滑剤。
（３）請求項１記載の粘性水溶液に水溶性高分子増粘剤
を添加し、粘度を１×１０＾２〜５×１０＾５ｃＰに調
整したことを特徴とする普通鋼又は特殊鋼の熱間圧延用
潤滑剤。