JPH072954B2 - Lubricant for hot metal working - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ステンレス鋼等の合金鋼（鉄にマンガン、ク
ロム、ニッケル、モリブデン等の元素を加えた合金）を
継目無鋼管として熱間加工する場合に使用される熱間金
属加工用潤滑剤に関するもので、さらに詳しくは、従来
の低熱分解性の有機系を含む潤滑剤で加工することによ
って生じる浸炭現象を防止する目的で作られた難浸炭性
潤滑剤である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to hot working of an alloy steel such as stainless steel (an alloy obtained by adding elements such as manganese, chromium, nickel and molybdenum to iron) to a seamless steel pipe. The present invention relates to a lubricant for hot metal working used in the case of, and more specifically, it is difficult to make a carburization phenomenon caused by processing with a lubricant containing a conventional low thermal decomposition organic system. It is a carburizing lubricant.

（従来の技術） 従来、合金鋼の継目無鋼管加工に用いる潤滑剤としては
炭素鋼の継目無鋼管加工、特にマンネスマンマンドレル
ミル鋼管加工に用いられていた各種の潤滑剤が転用され
ていた。これらの潤滑剤は、鉱油＋黒鉛、アスファルト
＋黒鉛、有機系高分子化合物＋黒鉛の組合せから成るも
のであって、これらの組成物中には約500℃以下で熱分
解する低熱分解性の有機物を含んでいる。(Prior Art) Conventionally, as a lubricant used for seamless steel pipe processing of alloy steel, various lubricants which have been used for seamless steel pipe processing of carbon steel, especially Mannesmann mandrel mill steel pipe processing have been diverted. These lubricants are composed of a combination of mineral oil + graphite, asphalt + graphite, organic polymer compound + graphite, and in these compositions, low-pyrolysis organic substances that thermally decompose at temperatures below about 500 ° C. Is included.

これらの組成物のうち、マンドレルミル加工以外の鋼管
加工においては固体潤滑剤としての黒鉛の他にホウ酸、
ホウ砂、ガラス、塩、チッ化ホウ素、二硫化モリブデ
ン、リン酸等の無機物が単独又は二種以上の混合で使用
されているが、これらの潤滑剤はマンドレルミル用潤滑
剤としては潤滑性が劣り、実際には黒鉛に補助的に添加
されている以外は、使用されていない。Among these compositions, in steel pipe processing other than mandrel milling, boric acid in addition to graphite as a solid lubricant,
Inorganic substances such as borax, glass, salt, boron nitride, molybdenum disulfide, and phosphoric acid are used alone or as a mixture of two or more kinds, but these lubricants have lubricating properties as a lubricant for a mandrel mill. Inferiorly, it is not actually used, except that it is supplementarily added to graphite.

（発明が解決しようとする課題） 炭素鋼の継目無鋼管加工用の上記潤滑剤をステンレス鋼
等の継目無鋼管加工用の潤滑剤として使用すると次のよ
うな浸炭性の問題、すなわち粒界腐食が発生しやすくな
る。(Problems to be solved by the invention) When the above lubricant for processing seamless steel pipes of carbon steel is used as a lubricant for processing seamless steel pipes of stainless steel etc., the following problem of carburizing property, that is, intergranular corrosion Is likely to occur.

例えばステンレス鋼は、一般に熱履歴によって粒界にク
ロム炭化物が析出し、耐食性向上に有効なクロムが相対
的に減少することにより耐粒界腐食性能を劣化させる鋭
敏化現象が生ずる場合がある。鋭敏化の発生限界は鋼中
の炭素量および熱履歴によって律則されるが、一般的に
炭素量が増加すると鋭敏化しやすくなる。For example, in stainless steel, generally, chromium carbide is precipitated at grain boundaries due to thermal history, and chromium, which is effective in improving corrosion resistance, is relatively reduced, which may cause a sensitization phenomenon that deteriorates intergranular corrosion resistance. The limit of occurrence of sensitization is governed by the amount of carbon in the steel and the thermal history, but generally, when the amount of carbon increases, the sensitization becomes easier.

本来、鋭敏化が生じにな熱履歴であっても、たとえば有
機系物質を含む潤滑剤で加工することによって浸炭し、
鋼中炭素量が部分的に増加した場合には、炭素量が増加
した部分に鋭敏化が生じ、耐粒界腐食性能を劣化させる
ことがある。Originally, even if heat history caused by sensitization, carburizing by processing with a lubricant containing an organic substance,
When the carbon content in the steel is partially increased, sensitization occurs in the portion where the carbon content is increased, which may deteriorate the intergranular corrosion resistance.

したがって、ステンレス鋼を加工する時に潤滑剤による
浸炭を防止することは、耐粒界腐食性能を確保するため
に重要である。Therefore, preventing carburization by a lubricant when processing stainless steel is important for ensuring intergranular corrosion resistance.

（課題を解決するための手段） 合金鋼加工における浸炭性を皆無にするための潤滑剤と
しては、潤滑剤の成分から有機物（黒鉛を含めて）を除
く必要がある。そこで本発明者等は、これらの潤滑剤に
ついて種々検討を実施したが、潤滑性の点で劣り成功し
なかった。(Means for Solving the Problem) As a lubricant for eliminating carburization in alloy steel processing, it is necessary to remove organic substances (including graphite) from the components of the lubricant. Therefore, the present inventors conducted various studies on these lubricants, but they were inferior in terms of lubricity and did not succeed.

ただそれらの検討結果によるとマンドレルミルによるス
テンレス加工において浸炭をもたらす成分は常圧で約50
0℃以下で熱分解しガス化する炭化水素成分が浸炭度が
最も大きく黒鉛は小さいという有用な知見を得た。However, according to the results of these studies, the component that causes carburization in stainless steel processing by the mandrel mill is about 50 at normal pressure.
We obtained useful information that the hydrocarbon component that decomposes and gasifies at 0 ° C or below has the highest carburizing degree and the graphite is small.

そこで、本発明者等はさらに鋭意検討を進めた結果、モ
リブデン酸およびホウ酸のアンモニウム塩または一定の
アルキルアミン塩と黒鉛を必須成分としたものを水に分
散して使用すると、マンネスマンマンドレルミルによる
合金鋼加工の際、浸炭性が少ない、すなわち耐粒界腐食
性能が優れることを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。すなわち本発明は、モリブデン酸のアンモニウム塩
または合計炭素数が４〜８のアルキルアミン塩、ホウ酸
のアンモニウム塩または合計炭素数が４〜８のアルキル
アミン塩、および黒鉛を含有してなることを特徴とする
熱間金属加工用潤滑剤に存する。Therefore, as a result of further intensive studies by the present inventors, when an ammonium salt of molybdic acid and boric acid or a certain alkylamine salt and graphite as essential components are dispersed in water and used, a Mannesmann mandrel mill produces When processing alloy steel, it was found that the carburizing property was low, that is, the intergranular corrosion resistance was excellent, and the present invention was completed. That is, the present invention comprises an ammonium salt of molybdic acid or an alkylamine salt having a total carbon number of 4 to 8, an ammonium salt of boric acid or an alkylamine salt having a total carbon number of 4 to 8, and graphite. It exists in the characteristic hot metal working lubricant.

以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の熱間金属加工用潤滑剤は、圧延時マンドレルバ
ーにスプレイ又はその他の方法で塗布されるがマンドレ
ルバーは室温〜約300℃までの温度を持って居り、圧延
時水分が蒸発した乾燥膜の状態で圧延に供される。The hot metalworking lubricant of the present invention is sprayed or otherwise applied to a mandrel bar during rolling, but the mandrel bar has a temperature of room temperature to about 300 ° C. The film is used for rolling.

組成上アンモニウム塩又は合計炭素数が４〜８のアルキ
ルアミン塩を使用したのは、これらの酸塩が分散性の意
味から水溶性であることと、マンドレルバーに塗布後は
水と一緒にこれら有機物が蒸発し、圧延時に約500℃以
下の温度で熱分解する有機物が存在しないことを意図し
ている。The composition used the ammonium salt or the alkylamine salt having a total carbon number of 4 to 8 because the acid salts are water-soluble from the viewpoint of dispersibility, and after the application to the mandrel bar, these salts were used together with water. It is intended that the organic matter evaporates and that there is no organic matter that thermally decomposes at a temperature of about 500 ° C. or less during rolling.

アルキルアミン塩は、アルキル基の合計炭素数が４〜６
のものが好ましく、ジエチルアミン（沸点約55.9℃）、
トリエチルアミン（沸点89.4℃）、ｎ−ブチルアミン
（沸点約77.0℃）等を用いることができる。合計炭素数
が少なすぎるものは沸点が低く過ぎ、常温で蒸発するた
め実際には使えず、合計炭素数が多過ぎるとマンドレル
バー塗布後蒸発しない。モリブデン酸およびホウ酸は一
般に化学用または工業用として使用されるもの以上の純
度であればよい。The alkylamine salt has a total carbon number of alkyl groups of 4 to 6
Preferred is diethylamine (boiling point about 55.9 ° C.),
Triethylamine (boiling point 89.4 ° C), n-butylamine (boiling point about 77.0 ° C) and the like can be used. If the total carbon number is too small, the boiling point will be too low to evaporate at room temperature, so that it cannot be actually used. If the total carbon number is too large, it will not evaporate after coating the mandrel bar. Molybdic acid and boric acid may have a purity higher than that generally used for chemical or industrial use.

本発明において、モリブデン酸アンモニウム塩または上
記のアルキルアミン塩とホウ酸アンモニウム塩または上
記のアルキルアミン塩とは必須であり、一方のみでは効
果があらわれない。両者の配向割合は、約10部対90部か
ら約90部対10部の範囲で使用でき、好ましくは約20部対
80部から約80部対20部、さらに好ましくはは、約30部対
70部から約70部対30部である。いずれかが多過ぎても、
少な過ぎても潤滑性は悪くなる。In the present invention, the ammonium molybdate salt or the above alkylamine salt and the ammonium borate salt or the above alkylamine salt are essential, and the effect is not exhibited by only one of them. Both orientation ratios can be used in the range of about 10 parts to 90 parts to about 90 parts to 10 parts, preferably about 20 parts to 90 parts.
80 parts to about 80 parts to 20 parts, more preferably about 30 parts to
70 to about 70 to 30 parts. Too many of them,
Even if it is too small, the lubricity deteriorates.

次に、本発明に供される黒鉛は一般に使用される天然ま
たは人造の黒鉛を通常の手段によって微粉化したもので
水との分散性が良好であるものが好ましい。Next, the graphite used in the present invention is preferably obtained by pulverizing generally used natural or artificial graphite by an ordinary means and having good dispersibility with water.

本発明潤滑剤は水中に分散された形で合金鋼の熱間加工
に使用されるが、その際、モリブデン酸、ホウ酸のアン
モニウム塩または上記のアルキルアミン塩と黒鉛の配合
割合は、両者の配合量の合計量を基準として、モリブデ
ン酸、ホウ酸のアンモニウム塩または上記のアルキルア
ミン塩約20〜80wt％、好ましくは約30〜75wt％、黒鉛約
20〜80wt％、好ましくは約25〜70wt％である。The lubricant of the present invention is used for hot working of alloy steel in the form of being dispersed in water. At this time, the blending ratio of molybdic acid, ammonium salt of boric acid or the above alkylamine salt and graphite is Based on the total amount of compounding, molybdic acid, ammonium salt of boric acid or the above alkylamine salt, about 20-80 wt%, preferably about 30-75 wt%, graphite about
20-80 wt%, preferably about 25-70 wt%.

黒鉛が多過ぎるとマンドレルバーへの付着性に問題が生
じ、又浸炭性も増加する。黒鉛が少なすぎると潤滑性の
面で不具合が生じる。水中に分散させる本発明潤滑剤の
配合量は、約10〜70wt％、好ましくは約25〜約55wt％で
あり、多過ぎると粘度が高くなりすぎて供給性が困難と
なり、少なすぎると貯蔵安定性やバーへの付着性が悪く
なり潤滑性が劣る。If there is too much graphite, problems will occur with the adhesion to the mandrel bar, and carburization will also increase. If there is too little graphite, problems will occur in terms of lubricity. The amount of the lubricant of the present invention to be dispersed in water is about 10 to 70 wt%, preferably about 25 to about 55 wt%. If it is too large, the viscosity becomes too high and the supply becomes difficult, and if it is too small, it becomes stable in storage. And the adhesion to the bar are poor and the lubricity is poor.

本発明には黒鉛の分散を助けるために一般の分散剤を微
量添加しても良く、又消泡剤、防錆剤等の微量添加も可
能である。分散剤としては、デンプン等とその誘導体、
例えばアミローストリアセタート等とその誘導体、デキ
ストリン等とその誘導体、カルボキシメチルセルロース
等とその誘導体、ポリサッカライト等の多糖類、グァー
ガム等のガム類等があり、約0.1wt％〜3.0wt％の範囲で
使用出来る。In the present invention, a small amount of a general dispersant may be added to aid the dispersion of graphite, and a small amount of an antifoaming agent, a rust preventive agent, etc. may be added. As the dispersant, starch and its derivatives,
For example, amylose triacetate and its derivatives, dextrin and its derivatives, carboxymethyl cellulose and its derivatives, polysaccharides such as polysaccharides, gums such as guar gum, etc., in the range of about 0.1 wt% to 3.0 wt% Can be used in.

消泡剤としてはジメチルシリコーン、メチルフェニルシ
リコーン等のシリコーンオイルがあり、約0.001wt％〜
1.0wt％の範囲で使用出来る。防錆剤としてはスルホン
酸、カルボン酸の塩類、モルホリン、アルキルアミン等
のアミン類も、ベンゾトリアゾール、チアゾール類等が
あり、0.01wt％〜3wt％の範囲で使用出来る。Defoaming agents include silicone oils such as dimethyl silicone and methylphenyl silicone, which are about 0.001 wt% ~
It can be used in the range of 1.0 wt%. Examples of the rust preventive agent include sulfonic acid, carboxylic acid salts, amines such as morpholine and alkylamine, and benzotriazole and thiazoles, which can be used in the range of 0.01 wt% to 3 wt%.

（発明の効果） 本発明によるマンネスマンマンドレルミル用潤滑剤とし
ての主な効果をまとめると次の通りである。(Effects of the Invention) The main effects as a lubricant for a Mannesmann mandrel mill according to the present invention are summarized as follows.

１）ホウ酸、モリブデン酸は、アンモニウム塩またはア
ミン塩として水溶液状態で均一化され、黒鉛を安定に分
散し、かつバーに均一に展着する。1) Boric acid and molybdic acid are homogenized as an ammonium salt or an amine salt in an aqueous solution state, stably disperse graphite, and spread uniformly on a bar.

２）バーに展着後、アンモニウム及びアミン塩は水と一
緒にとび、有機物のない状態でバーに均一不溶性膜を作
る。2) After spreading on the bar, the ammonium and amine salts fly out with water, forming a homogeneous insoluble film on the bar in the absence of organics.

３）合金鋼管加工において浸炭現象が軽微ですむ。3) Carburizing phenomenon is minimal in alloy steel pipe processing.

４）潤滑性が良好である。4) Good lubricity.

（実施例） 次に発明の実施例及び比較例を第１表に示すが、本発明
は必ずしもこれによって限定されるものではない。(Example) Next, an example of the invention and a comparative example are shown in Table 1, but the present invention is not necessarily limited to this.

実施例１〜４、比較例１〜３ 本発明の潤滑剤の実施例ならびに比較例の組成を第１表
に示す。Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 Table 1 shows the compositions of Examples and Comparative Examples of the lubricant of the present invention.

第１表に示した潤滑剤を用い圧延はマンドレルバー速度
の制御が可能な、リストレインタイプの５スタンドマン
ドレルミルにて実施した。素管は第２表に示す２鋼種の
89.1mmφ×8.0mm厚の中空素管を使用し、マンドレルミ
ル出側で、74.0mmφ×5.0mm厚の仕上がり管とした。 Rolling using the lubricants shown in Table 1 was carried out on a restrain type 5-stand mandrel mill capable of controlling the mandrel bar speed. The raw tubes are of the two steel types shown in Table 2.
89.1mmφ x 8.0mm thick hollow shell was used, and the finished tube was 74.0mmφ x 5.0mm thick on the mandrel mill exit side.

マンドレルバー表面を約120℃一定とし、第１表に示す
潤滑剤をスプレーノズルにて約50〜60g/m²の均一な厚み
に塗布し圧延に供した。 The surface of the mandrel bar was kept constant at about 120 ° C., the lubricants shown in Table 1 were applied by a spray nozzle to a uniform thickness of about 50 to 60 g / m ² , and the resulting product was rolled.

マンドレルバー速度をNo.1スタンド出側の材料速度より
遅く制御して圧延することにより、マンドレルバーに作
用するスラスト力PbとNo.1〜No.5スタンドの圧延荷重の
合計ΣPiを測定し、マンドレルバーと被圧延材との間の
平均的な摩擦係数に相当するスラスト係数 を算出した。By controlling the mandrel bar speed to be slower than the material speed on the delivery side of the No. 1 stand and rolling, the total thrust force Pb acting on the mandrel bar and the total rolling load ΣPi of the No. 1 to No. 5 stands are measured, Thrust coefficient corresponding to average friction coefficient between mandrel bar and rolled material Was calculated.

本発明者らの知見によると、潤滑剤の潤滑性能が悪いと
スラスト係数が大きくなることが判明している。通常、
スラスト係数が0.08以下程度であれば、潤滑性能は問題
なく圧延は良好に実施できるが、0.08より大きくなるに
従って、潤滑性能悪化に起因する被圧延材の内外表面欠
陥が多発する傾向にある。さらに、0.35以上となると、
マンドレルバーと被圧延材とが固着状態となり、圧延負
荷が急激に増加し、ついには圧延不能となる問題が生ず
る。According to the knowledge of the present inventors, it has been found that the thrust coefficient increases when the lubricating performance of the lubricant is poor. Normal,
If the thrust coefficient is about 0.08 or less, rolling can be performed satisfactorily with no problem in lubrication performance, but as it exceeds 0.08, defects on the inner and outer surfaces of the material to be rolled tend to occur frequently due to deterioration in lubrication performance. Furthermore, when it becomes 0.35 or more,
The mandrel bar and the material to be rolled are fixed to each other, the rolling load rapidly increases, and finally there is a problem that the rolling becomes impossible.

圧延後の仕上り管の内表面より試験片を採取し、JIS G
0575に規定される650℃×2hrの鋭敏化熱処理後の沸騰硫
酸−硫酸銅液中への16時間浸漬、曲げ試験を実施し、内
表面の粒界腐食による割れのあるなしを観察し、浸炭の
有無を評価した。Take a test piece from the inner surface of the finished pipe after rolling and use JIS G
After sensitizing heat treatment of 650 ° C. × 2 hr specified in 0575, dipping in boiling sulfuric acid-copper sulfate solution for 16 hours, performing a bending test, observing whether or not there is a crack due to intergranular corrosion on the inner surface, and carburizing The presence or absence was evaluated.

圧延および腐食試験結果を第３表に示す。The rolling and corrosion test results are shown in Table 3.

本発明例である実施例１、２、３、４の潤滑剤を使用し
たテストNo.A〜Ｆでは、スラスト係数は、0.07以下で圧
延は良好であり、さらに腐食試験結果でも割れは確認さ
れておらず、浸炭は認められていない。 In Test Nos. A to F using the lubricants of Examples 1, 2, 3, and 4, which are examples of the present invention, the thrust coefficient was 0.07 or less, the rolling was good, and cracks were confirmed in the corrosion test results. No carburizing is allowed.

これに対し、合成樹脂をバインダーとして含有する比較
例１の潤滑剤を使用した場合のテストNo.G、Ｈではスラ
スト係数は、0.05と圧延は良好であるが腐食試験で粒界
腐食に起因する割れが発生しており、浸炭が認められ
る。さらに、無機バインダーとしてケイ酸ソーダ、リン
酸ソーダを含有する比較例２、３の潤滑剤を使用した場
合のテストNo.I、Ｊでは、腐食試験では割れは認められ
ないが、圧延時のスラスト係数が0.28、0.35以上と高
く、内外面欠陥が多発している。特にテストNo.Jでは圧
延途中での急激な負荷増加のために圧延不能に陥った。On the other hand, in Test Nos. G and H in which the lubricant of Comparative Example 1 containing a synthetic resin as a binder was used, the thrust coefficient was 0.05 and rolling was good, but it was caused by intergranular corrosion in the corrosion test. Carburization is observed due to cracking. Further, in the test Nos. I and J using the lubricants of Comparative Examples 2 and 3 containing sodium silicate and sodium phosphate as the inorganic binder, no crack was observed in the corrosion test, but the thrust during rolling was Coefficients are as high as 0.28 and 0.35 or more, and many internal and external surface defects occur. Especially in Test No. J, rolling became impossible due to a sudden increase in load during rolling.

───────────────────────────────────────────────────── 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 105:60） Ｃ１０Ｎ 10:12 30:12 40:24 Ｚ 50:02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification code Office reference number FI technical display location C10M 105: 60) C10N 10:12 30:12 40:24 Z 50:02

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】モリブデン酸のアンモニウム塩または合計
炭素数が４〜８のアルキルアミン塩、ホウ酸のアンモニ
ウム塩または合計炭素数が４〜８のアルキルアミン塩、
および黒鉛を含有してなることを特徴とする熱間金属加
工用潤滑剤。1. An ammonium salt of molybdic acid or an alkylamine salt having a total carbon number of 4 to 8, an ammonium salt of boric acid or an alkylamine salt having a total carbon number of 4 to 8,
A lubricant for hot metal working, comprising: and graphite.