JPH05171165A

JPH05171165A - 継目無金属管の熱間圧延用潤滑剤

Info

Publication number: JPH05171165A
Application number: JP35787391A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Nakanishi; 哲也中西; Katsuji Sato; 克二佐藤; Ko Okuyama; 耕奥山
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1993-07-09
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JP2692474B2

Abstract

(57)【要約】【目的】潤滑性に優れ、浸炭の危険がない潤滑剤を提
供する。潤滑剤の固着残存による内面疵を防ぐ。【構成】粒子状の酸化物系層状化合物１０重量部に対
し、結合剤を５重量部超え１０重量部以下を加える。結
合剤を、酸化硼素および硼酸の１種または２種と、アル
カリ金属硼酸塩との混合物とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主としてマンネスマン
製管法による継目無金属管の製造に使用される熱間圧延
用潤滑剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】マンネスマン製管法による継目無金属管
の製造では、周知のとおり、加熱された中実ビレットま
たはブルームが穿孔機で中空管とされた後、その中空管
が延伸圧延機により成品管に仕上げられる。延伸圧延機
としては、エロゲーター、アッセルミル、プラグミル、
マンドレルミル等が使用され、プラグミルによる延伸圧
延には、通常リーラーによる磨管圧延が組み合わされ
る。

【０００３】マンネスマン製管法の延伸圧延工程では、
焼付き防止等のために、管内面が潤滑剤により強制潤滑
される。その潤滑剤としては、粒状黒鉛、鱗状黒鉛、土
状黒鉛等を主体とする黒鉛系潤滑剤が、固体のままもし
くはバインダーを混合した液体の状態で多用されてい
る。黒鉛系潤滑剤を使用すると、被圧延材がステンレス
鋼、高合金等の難加工性材料の場合も、潤滑性能に問題
はない。しかし、これらの材料では、その耐食性が浸炭
により阻害される。

【０００４】即ち、ステンレス鋼や高合金の延伸圧延に
おいて、黒鉛系潤滑剤で管内面を潤滑すると、管内面の
浸炭のために、クロム炭化物の粒界析出による粒界およ
びその近傍の選択腐食が生じ、その耐食性が低下して製
品の性能を損なうのである。

【０００５】この問題を解決するために、マイカに代表
される酸化物系層状化合物の粒末１０重量部と、酸化硼
素、硼酸およびアルカリ金属硼酸塩の１種または２種以
上からなる結合剤１〜５重量部とからなる非黒鉛系の熱
間加工用潤滑剤は、特開昭６４−１６８９４号公報によ
り提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】マイカに代表される酸
化物系層状化合物は、潤滑主剤として優れた性能を示
す。そのため、前記提案の潤滑剤は、リング圧縮試験に
よる摩擦係数の調査での評価は高いかもしれない。しか
し、酸化物系層状化合物は、高温に保持された状態で黒
鉛のようには酸化消耗しない。そのため、プラグミルと
リーラーとの実機圧延実験では、プラグミル圧延で潤滑
剤が固体の状態で工具表面や圧延材内面に凝着し、管内
面に中筋疵を発生させると共に、圧延材内面に残存した
潤滑剤が、次工程のリーラー圧延で工具表面に疵をつ
け、その結果、管内面にラセン状に連続した中ピット疵
も発生させることが分かった。

【０００７】また、マンドレルミルの実機圧延実験で
は、ミル前段で使用した潤滑剤がミル後段でバー表面や
圧延材内面に固着して管内面に中筋疵を発生させた。

【０００８】本発明の目的は、非浸炭性で潤滑性に優
れ、しかも、製品内面に筋疵を誘発するおそれがない継
目無金属管の熱間圧延用潤滑剤を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】マイカに代表される酸化
物系層状化合物は、潤滑性に優れた非浸炭性潤滑主剤と
して機能する。本発明者は、その機能を損なわずに、製
品内面の筋疵を抑えることを目的として、特開昭６４−
１６８９４号公報開示の潤滑剤の見直しを行った。その
結果、筋疵の誘発に潤滑剤中の結合剤が強く影響し、結
合剤の増量が筋疵の抑制に有効なこと、前記潤滑剤は酸
化硼素、硼酸およびアルカリ金属硼酸塩を等価な結合剤
とし見做して、単独使用も可能としているが、実際はバ
インダーとしての機能が、硼酸系とアルカリ金属硼酸塩
系とで異なり、両者を混合使用することが筋疵の抑制に
有効なこと、を知見した。

【００１０】本発明はかかる知見に基づきなされたもの
で、粒子状の酸化物系層状化合物１０重量部と、酸化硼
素および硼酸の１種または２種とアルカリ金属硼酸塩と
を混合してなる結合剤５重量部超え１０重量部以下と、
からなることを特徴とする継目無金属管の熱間圧延用潤
滑剤を要旨とする。

【００１１】

【作用】本発明の継目無金属管の熱間圧延用潤滑剤は、
酸化物系層状化合物からなる潤滑主剤１０重量部に対し
て、結合剤を５重量部超え１０重量部以下とし、且つ、
その結合剤を、酸化硼素および硼酸の１種または２種
と、アルカリ金属硼酸塩との混合物とすることにより、
非炭素系でありながら、優れた潤滑性を示し、しかも、
製品内面の筋疵を防止できる。

【００１２】本発明潤滑剤は、マンネスマン製管法で継
目無金属管を製造する際の延伸圧延工程、磨管圧延工程
での管内面潤滑に特に有効である。

【００１３】継目無金属管としては、炭素系潤滑剤では
内面浸炭のおそれがある比較的低炭素量（Ｃ：0.１％以
下）のオーステナイト系、フェライト系、二相系、マル
テンサイト系の各ステンレス鋼およびＮｉ基（Ｎｉ：５
０％以上）、Ｃｒ基（Ｃｒ：５０％以上）の各高合金か
らなる金属管を特に有効な対象として挙げることができ
る。

【００１４】本発明潤滑剤に潤滑主剤として使用される
酸化物系層状化合物は、例えば、天然または人工のマイ
カである。マイカとしては、カリウム四珪素マイカ｛Ｋ
Ｍｇ_2.5（Ｓｉ₄Ｏ₁₀）Ｆ₂｝、ナトリウム四珪素マイ
カ｛ＮａＭｇ_2.5（Ｓｉ₄Ｏ ₁₀）Ｆ₂｝、天然金マイカ
｛ＫＭｇ₃（ＡｌＳｉ₂１Ｏ₁₀）（ＯＨ）₂｝などがあ
り、これらの１種または２種以上が使用できる。また、
マイカに代えて、あるいはマイカと共にバーミュライ
ト、ベントナイト等を使用することもできる。

【００１５】潤滑主剤の粒径は２〜２０μｍが使用上望
ましい。

【００１６】結合剤は、圧延中はバインダーとして潤滑
主剤を工具および被加工材の摩擦面に付着させ、圧延後
は潤滑主剤の残存による内面疵の誘発を防ぐ。そのた
め、結合剤は、硼酸（Ｈ₂ＢＯ₃，ＨＢＯ₂など）およ
び酸化硼素（Ｂ₂Ｏ₃）の１種または２種と、アルカリ
金属硼酸塩との混合物とし、かつ、その潤滑主剤１０重
量部に対する混合量を５重量部超え１０重量部以下とす
る。

【００１７】ここで、硼酸は２７０℃以上で水分を放出
して酸化硼素に分解するので、熱間圧延では硼酸および
酸化硼素のいずれを使用しても、また混合使用しても結
合剤としての機能は変わらない。硼酸および酸化硼素
は、高温でスラグ化して液体潤滑剤的な働きをして摩耗
抵抗を下げる作用があるものの、むしろバインダーとし
ての性能が強く、潤滑主剤の工具表面および材料表面へ
の凝着を促進する。一方、アルカリ金属硼酸塩は、硼酸
系ほどの潤滑作用はなく、高温ではバインダーとしての
性能よりも潤滑主剤の凝着を防止する作用が優先する。
そこで、このアルカリ金属硼酸を用いて、硼酸系結合剤
の弊害を抑える。

【００１８】結合剤の量が、潤滑主剤１０重量部に対し
て５重量部以下の場合は、工具や圧延材に潤滑剤がなじ
まないために潤滑性が悪く、潤滑性良好の場合も残存潤
滑剤による内面疵が生じる。１０重量部を超える場合
は、潤滑主剤の比率が減り、潤滑性の低下を招く。特開
昭６４−１６８９４号公報に開示された潤滑剤のなか
に、結合剤１０重量部のものが潤滑性不足の例として挙
げられているが、これは、結合剤がアルカリ金属硼酸塩
単独からなるためである。結合剤中のアルカリ金属硼酸
塩の比率が小さい場合は、潤滑剤の残存による疵発生の
懸念が生じ、大きい場合は硼酸系結合剤の相対量低下に
よる潤滑不足の懸念が生じるので、統合剤中のアルカリ
金属硼酸塩の量は、結合剤の重量を１００％として１５
〜５０％が望ましい。

【００１９】アルカリ金属硼酸塩としては、硼酸リチウ
ム、硼酸ナトリウムおよび硼酸カリウムがあり、硼砂
（Ｎａ₂Ｂ₄Ｏ₇・１０Ｈ₂Ｏ）のように、メタ硼酸塩
もしくはピロ硼酸塩および／または水和物も使用でき
る。

【００２０】結合剤の粒度は、２〜２０μｍが使用上望
ましい。

【００２１】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。

【００２２】先ず、マンネスマン−プラグミルラインで
の潤滑剤の適用テストの結果を説明する。

【００２３】ＳＵＳ３０４材をピアサーで穿孔圧延した
後エロンゲーターで圧延して得た外径２８０ｍｍ×肉厚
１２ｍｍ×長さ８ｍの中空管を、内面潤滑しながらプラ
グミルで外径２７５ｍｍ×肉厚１０ｍｍ×長さ9.７ｍま
で延伸圧延し、更に、リーラーによる内外面の磨管圧延
後、サイザーで外径２７3.１ｍｍ×肉厚１０ｍｍに定径
した。プラグミルによる圧延仕上げ温度は圧延材外表面
で約１０００℃とした。

【００２４】内面潤滑は、プラグミルでのみ行い、潤滑
剤の均一供給のため、ホッパ内の潤滑剤を圧縮空気で芯
金内からガイドプラグとワークプラグの間に噴出し、ワ
ークプラグでの圧延摺動部に圧延中連続供給する方法と
した。潤滑剤の組成と性能の関係を表１および表２に示
す。なお、潤滑剤の粒径は平均１０μｍ、供給量は約１
５０ｇ／本とした。

【００２５】潤滑剤の性能は、プラグミルでの潤滑性を
表わす製品内面の深さ0.２ｍｍ以上の中筋疵発生有無お
よびプラグ寿命、並びに潤滑剤の残存状態を表わす製品
内面のリーラープラグ疵発生有無にて評価した。評価基
準は、中筋疵なし、リーラープラグ疵なし、プラグ寿命
５パス以上を良好（○）、中筋疵なし、リーラープラグ
疵なし、プラグ寿命４パス以下を使用可能レベル
（△）、中筋疵またはリーラープラグ疵が発生した場合
を使用不可（×）、特に中筋疵の発生本数が５本以上の
場合を劣悪（××）とした。なお、プラグ寿命は、プラ
グ表面焼付き、損傷により製品に有害な疵をもたらすと
判断されるまでの圧延本数である。

【００２６】No. １では、潤滑剤が結合剤を含まず、潤
滑主剤としてのマイカのみであるため、工具および圧延
剤に潤滑剤がなじまず、疵が多発した。No. ２〜６につ
いては、結合剤中にアルカリ金属硼酸塩が含まれないた
め、プラグミルの潤滑性は優れるが、リーラーで残存潤
滑剤のプラグ付着によるプラグ疵が生じた。No. ７〜１
１については、結合剤が硼酸を含まず、アルカリ金属硼
酸塩のみのため、プラグミルでの潤滑性が悪い。No. １
２〜１４，１８，１９，３１，３２では、結合剤が硼酸
とアルカリ金属硼酸塩の混合物であるが、その絶対量が
少ないため、潤滑性が不充分で、しかも、圧延後マイカ
がリーラープラグに移転してプラグ疵が発生した。No.
１７，２２，２３，２７，２９，３０，３７，３８につ
いては、潤滑剤中の結合剤の比率が高すぎ、マイカ不足
による潤滑性低下が生じた。

【００２７】これらに対し、本法のNo. ２０，２４〜２
６，３３，３５，３６では、プラグミルでの潤滑性が良
好で、且つ、マイカ残存によるプラグ疵がなく、工具寿
命も長い。No. １５，１６，２１，３４も本法である
が、結合剤中の硼酸が少ないため、潤滑性が低下し、工
具寿命が比較的短い。No. ２８も本法であるが、結合剤
中のアルカリ金属硼酸塩が少ないため、プラグミルのプ
ラグ表面に硼酸が溶融付着し、疵を発生させることはな
いが、工具寿命が比較的短い。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】次に、マンネスマン−マンドレルミルライ
ンでの潤滑剤適用テストの結果を説明する。

【００３１】ＳＵＳ３０４材をピアサー、シェルサイザ
ーで圧延して得た外径１８１ｍｍ×肉厚１６ｍｍ×長さ
6.５ｍの中空管を、７スタンドのマンドレルミルにより
外径１５１ｍｍ×肉厚５ｍｍ×長さ２3.５ｍまで延伸圧
延し、その後、再加熱炉で均熱してレジューサーで外径
１１4.３ｍｍ×肉厚５ｍｍまで定径した。マンドレルミ
ル仕上げ温度は約９００℃とした。

【００３２】内面潤滑は、潤滑剤粉末１００ｇをアルコ
ール基の溶剤（約１％濃度）を用いて５リットルの水溶
液としたものを、マンドレルバー表面にオフラインで約
６０μｍの膜厚に塗布し、常温大気中で約１０時間放置
して乾燥させた後、そのマンドレルバーを管内に挿入す
ることで実施した。潤滑剤水溶液に用いた１％程度の有
機溶剤は、溶体化処理後のＳＵＳ３０４管の内面に有害
な浸炭組織等を残存させないことを確認している。潤滑
剤の組成と性能の関係を表３に示す。

【００３３】潤滑剤の性能は、製品内面における深さ0.
１ｍｍ以上の中筋疵（バー筋疵）の発生有無と、圧延安
定性で評価した。評価基準は、疵なしで、見かけのバー
摩擦係数（バーリテーナー荷重／総圧延荷重）が0.０７
０未満の安定圧延のときを良好（○）、疵はないがバー
摩擦係数が0.０７０以上の不安定圧延で製品肉厚が不均
一になったときを使用可レベル（△）、バー摩擦係数に
関係なく疵が１本以上発生した場合を使用不可（×）、
潤滑性が非常に悪く、バー摩擦係数が0.１５以上と推定
され、圧延材が中間詰まりとなってマンドレルミル圧延
そのものが不可能な場合を劣悪（××）とした。

【００３４】

【表３】

【００３５】No. １では、結合剤が使用されていないた
め、バーへの潤滑剤付着性が悪く、圧延不能となった。
No. ２では、結合剤にアルカリ金属硼酸塩が含まれない
ため、潤滑主剤がバーに固着して疵が生じた。No. ３で
は、結合剤がアルカリ金属硼酸塩だけのために、潤滑性
が劣り、硼砂によるかき疵を誘発した。No. ４，８，１
７では、結合剤不足により潤滑主剤がバーに固着残存し
て疵が生じた。No. ７，１２，１３，１８では、逆に潤
滑主剤の不足により、圧延不安定で疵が生じた。

【００３６】これらに対し、本法のNo. ６，９，１０，
１４〜１６では、潤滑性が良好で潤滑主剤の残存も少な
く、疵の発生がない。No. ５も本法であるが、アルカリ
金属硼酸塩が多く、硼酸が少ないため、バー摩擦係数が
高く、圧延は若干不安定である。しかし、疵の発生はな
い。No. １１も本法であるが、アルカリ金属硼酸塩が少
ないため、バー表面に硼酸が溶融付着し、圧延後半部分
における潤滑性が低下して摩擦係数が高くなり、圧延が
若干不安定である。しかし、疵の発生はない。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の継目無金属管の熱間圧延用潤滑剤は、浸炭の危険がな
い非炭素系潤滑剤でありながら、潤滑性が良く、しか
も、潤滑剤の固着残存による内面疵発生のおそれがな
い。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｍ 103:00 Ａ 7419−4Ｈ 103:06 Ｅ 7419−4Ｈ）Ａ 7419−4ＨＣ１０Ｎ 30:06 40:24 Ｚ 8217−4Ｈ 50:08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子状の酸化物系層状化合物１０重量部
と、酸化硼素および硼酸の１種または２種とアルカリ金属硼
酸塩とを混合してなる結合剤５重量部超え１０重量部以
下と、からなることを特徴とする継目無金属管の熱間圧延用潤
滑剤。