JPH10130687A - 熱間加工用潤滑剤組成物 - Google Patents

熱間加工用潤滑剤組成物

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JPH10130687A
JPH10130687A JP8303533A JP30353396A JPH10130687A JP H10130687 A JPH10130687 A JP H10130687A JP 8303533 A JP8303533 A JP 8303533A JP 30353396 A JP30353396 A JP 30353396A JP H10130687 A JPH10130687 A JP H10130687A
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JP
Japan
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weight
parts
plug
rolling
lubricant
Prior art date
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Pending
Application number
JP8303533A
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English (en)
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Akira Yorifuji
章 依藤
Takaaki Toyooka
高明 豊岡
Takeshi Shimamoto
健 島本
Masaharu Kita
政春 喜多
Taro Kanayama
太郎 金山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 継目無鋼管の傾斜圧延の如くの熱間加工に際
し、加工具と被加工材の間の摩擦係数を軽減し、加工具
の寿命を延長させること。 【構成】 熱間加工用潤滑剤組成物において、ケイ酸ソ
ーダ（無水物）10〜60重量部、シランカップリング剤 2
〜20重量部、リチウム塩 0.1〜 5.0重量部、水30〜70重
量部の４成分からなるもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱間加工用潤滑剤組
成物に係り、特に継目無鋼管の傾斜圧延に際して用いら
れるプラグ、ガイドシュー等の表面に供給されて好適な
熱間加工用潤滑剤組成物に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】継目無鋼管の製造方法
には種々なものがあるが、その一つにマンネスマン方式
がある。その基本工程は、(1) 丸ビレットの穿孔工程、
(2) 中空管の延伸加工及び、(3) 仕上げ工程に分類でき
る。穿孔、延伸、圧延の各加工においてプラグという加
工具が用いられるが、このプラグの損耗は操業上の効
率、経済性、製造の品質上重要な管理対象となってい
る。プラグ表面は、母材に密着した厚い酸化スケール
（以下スケールと称する）で覆われている。このスケー
ルは、プラグ本体を保護する断熱層としてプラグの寿命
に直接影響を及ぼすばかりではなく、圧延負荷の軽減、
焼き付きの防止といった、いわゆる潤滑剤的役割も大き
いと考えられる。然しながらスケールの存在のみで十分
な訳ではない。そこで、ビレットを直接穿孔するプラグ
に潤滑剤を適用しようとする試みは古くから行われてい
る。特に、プラグ先端から潤滑剤を噴射する方法（特開
昭51-57729号、特開平1-180712号）や、プラグ表面に予
め黒鉛系潤滑剤を塗布した後穿孔する方法（特開平5-13
8213号）等が報告されているが、前者はプラグ先端が穿
孔する上で極めて重要な部分であるために噴射孔を取り
付けにくいことなど工業的にはまだまだ十分とはいえな
い。一方、後者は黒鉛による滑りのために必ずしも穿孔
効率の向上に寄与せず、被圧延材の噛み込み不良や尻抜
け不良といった多くの問題が残されている。
【０００３】更に、マンネスマン方式の中でも、プラグ
ミル方式と呼ばれる方式では穿孔と圧延工程との間に、
エロンゲータによる延伸工程が組み込まれる場合が多
い。エロンゲータは本質的にはピアサーと同一機構であ
り、ただ、ビレットの代わりに素管が適用されると考え
てよい。
【０００４】特に最近、ステンレス鋼や合金鋼の造管が
多くなるにつれて、プラグに対する苛酷性は更に厳しく
なってきた。これは被圧延材が合金鋼である場合、一般
に穿孔工程で普通鋼より穿孔負荷が高いといったことに
由来して、プラグ表面のスケールが剥離し易く、プラグ
と被圧延材間に断熱層兼潤滑層が存在しなくなり、直接
プラグが損耗していくためである。
【０００５】エロンゲータ等の延伸工程や圧延工程にお
いてもステンレス鋼や合金鋼圧延時には普通鋼より圧延
負荷が高いために、プラグの損耗が重度である。
【０００６】また、マンネスマン型穿孔機による継目無
鋼管の穿孔圧延において、傾斜して対向する一対のロー
ルとプラグにより被圧延材を圧延するに際しては、圧延
により被圧延材の外径が拡大するのを、一対のガイドシ
ューによって規制するようになっている。ガイドシュー
には固定型のガイドシューやディスクロール型のガイド
シューが適用されている。
【０００７】被圧延材の円周方向において、これらガイ
ドシュー表面は被圧延材と全面滑べり条件下にある。ま
た被圧延材の外径が膨出するのを防ぐためのガイドシュ
ーの圧延反力も大きいので、特に13％Ｃｒ鋼、22％Ｃｒ
鋼、ステンレス鋼等に代表される高合金鋼圧延時には、
ガイドシュー表面が被圧延材と焼き付き易い。
【０００８】このような焼き付きの防止対策として、特
開昭60-56406号公報に示されるように、ガイドシュー表
面に黒鉛系の潤滑剤を供給しながら圧延する方法、特公
平5-16925 号公報に示されるように、ガイドシュー表面
に硼酸系の潤滑剤を供給し、圧延する方法等がある。こ
れらの方法はいずれも潤滑剤をガイドシュー表面にスプ
レーで噴射供給するものである。
【０００９】しかし、いずれの潤滑方法においても次の
ような問題点があった。潤滑剤の供給量が少な過ぎると
焼き付き防止効果を十分に得られず、製品管表面に疵を
残してしまう。一方、潤滑剤の供給量が多過ぎると、特
に特開昭60-56406号公報に示されるような黒鉛系の潤滑
剤を用いる場合には、余剰の潤滑剤が被圧延材とロール
間に導入されてこの部分の摩擦係数を低下させ、スリッ
プによる圧延不能を起こしてしまう。また特公平5-1692
5 号公報に示されるような硼酸系の潤滑剤を用いる場合
には、ロール冷却水等、多量の水によって潤滑剤が洗い
流され易く、焼き付き防止効果を得られないことがあ
る。
【００１０】更に、特開平6-142749号公報に示されるよ
うに、ビレット表面にケイ酸ナトリウム系の潤滑剤を供
給しながら圧延する方法、特開平7-116709号公報に示さ
れるように、ロール表面に膨潤雲母系の潤滑剤を供給し
ながら圧延する方法がある。
【００１１】しかし、いずれの潤滑方法においても次の
ような問題点があった。特開平6-142749号公報に示され
る、ビレット表面にケイ酸ナトリウム系の潤滑剤を供給
しながら圧延する場合には、搬送中或いは圧延時の被圧
延材表面のスケール剥離とともに、潤滑剤が被圧延材表
面から脱落し易く、焼き付き防止効果を得られないこと
がある。また、特開平7-116709号公報に示される、ロー
ル表面に膨潤雲母系の潤滑剤を供給しながら圧延する場
合には、ロール冷却水等、多量の水による潤滑剤の水
洗、圧延時の被圧延材表面のスケール剥離による潤滑剤
の脱落により、焼き付き防止効果を得られないことがあ
る。
【００１２】以上のように、マンネスマン方式による継
目無鋼管の製造時には、ビレットの穿孔工程、或いはそ
の後の延伸工程や圧延工程で、プラグ、ガイドシューと
被圧延材の間の摩擦係数を軽減し、プラグ、ガイドシュ
ーの寿命を延長させることが望まれている。
【００１３】本発明は、継目無鋼管の傾斜圧延の如くの
熱間加工に際し、加工具と被加工材の間の摩擦係数を軽
減し、加工具の寿命を延長させることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、マンネス
マン継目無鋼管製管法において特にステンレス鋼や合金
鋼の造管でプラグの損耗がはげしく、今迄も種々な固体
潤滑剤等を使用することで解決しようとしたが、プラグ
と素材間の摩擦がいわゆる通常の摩擦とは異なり、1000
℃を越す高温と極限状況に近い摩擦が生じており、それ
を軽減し得るのは唯一プラグ表面に生成している緻密で
強固な酸化鉄被膜（ＦｅＯ、Ｆｅ3 Ｏ4）であることに
注目し、その融点、被膜強度等を研究し、酸化鉄被膜同
等の耐熱保護膜をプラグ表面に生成させることで解決を
図った。
【００１５】即ち、分子内に無機物に対し反応性を持つ
加水分解基を有し、他に有機基に対しても反応基を持
つ、ケイ素化合物で一般にシランカップリング剤と呼ば
れる化合物とケイ酸ソーダ及びリチウム塩と水を混合す
ることによって成る反応組成物をプラグ表面に塗布する
ことによって、上記目的が達成することの知見を見い出
した。
【００１６】また、分子内に無機物に対し反応性を持つ
ハロゲン基を有し、他に有機基に対しても反応基を持つ
有機チタン化合物とケイ酸ソーダ及びリチウム塩と水を
混合することによって成る反応組成物をプラグ表面に塗
布することによって、上記目的が達成できることの知見
を見い出した。
【００１７】更に、リチウム塩に限らず、ナトリウム塩
及びカリウム塩を用いても同様の反応による組成物を作
り出すことができ、これらをプラグ表面に塗布すること
によっても、上記目的が達成できることの知見を見い出
し、本発明の完成に至った。
【００１８】また、本発明者らは、マンネスマン継目無
鋼管製管法において特にステンレス鋼や合金鋼の造管で
傾斜穿孔機のガイドシューの焼き付きが激しく、今まで
も種々な潤滑剤を使用することで解決しようとしたが、
ガイドシューと被圧延材間の摩擦は1000℃を超す高温と
極限状況に近い摩擦が生じており、これを軽減し得るの
は同じ傾斜穿孔機のプラグ表面に生成している緻密で強
固な酸化鉄被膜（ＦｅＯ、Ｆｅ3 Ｏ4 ）であることに注
目し、その融点、被膜強度等を研究し、これと同等の耐
熱被膜をガイドシューと被圧延材間に形成させることで
解決を図った。
【００１９】即ち、分子内に無機物に対し反応性を持つ
加水分解基を有し、他に有機基に対しても反応基を持つ
ケイ素化合物で一般にシランカップリング剤と呼ばれる
化合物とケイ酸ソーダ、ケイ酸カリウム及びリチウム塩
と水を混合することによって成る反応組成物をガイドシ
ュー表面及びガイドシュー表面と被圧延材間に供給する
ことによって、上記目的が達成できることの知見を見い
出した。
【００２０】また、分子内に無機物に対し反応性を持つ
ハロゲン基を有し、他に有機基に対しても反応基を持つ
有機チタン化合物とケイ酸ソーダ、ケイ酸カリウム及び
リチウム塩と水を混合することによって成る反応組成物
をガイドシュー表面及びガイドシュー表面と被圧延材間
に供給することによって、上記目的が達成できることの
知見を見い出した。
【００２１】更に、リチウム塩に限らず、ナトリウム塩
及びカリウム塩を用いても同様の反応による組成物を作
り出すことができ、これらをガイドシュー表面及びガイ
ドシュー表面と被圧延材間に供給することによっても、
上記目的が達成できることの知見を見い出し、本発明の
完成に至った。
【００２２】請求項１に記載の本発明は、ケイ酸ソーダ
（無水物）10〜60重量部、シランカップリング剤 2〜20
重量部、リチウム塩 0.1〜 5.0重量部、水30〜70重量部
の４成分からなる熱間加工用潤滑剤組成物である。
【００２３】請求項２に記載の本発明は、ケイ酸ソーダ
（無水物）10〜60重量部、有機チタン化合物 1〜20重量
部、リチウム塩 0.1〜 5.0重量部、水30〜70重量部の４
成分からなる熱間加工用潤滑剤組成物である。
【００２４】請求項３に記載の本発明は、ケイ酸ソーダ
（無水物）10〜60重量部、シランカップリング剤 2〜20
重量部、ナトリウム塩或いはカリウム塩 0.1〜 5.0重量
部、水30〜70重量部の４成分からなる熱間加工用潤滑剤
組成物である。
【００２５】請求項４に記載の本発明は、ケイ酸ソーダ
（無水物）10〜60重量部、有機チタン化合物 1〜20重量
部、ナトリウム塩或いはカリウム塩 0.1〜 5.0重量部、
水30〜70重量部の４成分からなる熱間加工用潤滑剤組成
物である。
【００２６】請求項５に記載の本発明は、ケイ酸ソーダ
（無水物）10〜60重量部、ケイ酸カリウム（無水物）10
〜60重量部、酸化鉄10〜60重量部、及びシランカップリ
ング剤或いは有機チタン化合物いずれか 2〜20重量部、
及びリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩のうちいず
れか 0.1〜 5.0重量部、及び分散剤或いは増粘剤 0.1〜
5.0重量部、及び水30〜70重量部の７成分からなる熱間
加工用潤滑剤組成物である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）図１（Ａ）、（Ｂ）において、傾斜圧
延機１は、パスラインに対して傾斜配置した上下の圧延
ロール２、２′とパスライン上に配置されるプラグ３と
を有し、ビレットを穿孔圧延、もしくは中空素管を延伸
圧延する。４はプラグバー、５はバーステディアロール
である。
【００２８】プラグ３は傾斜圧延機において繰り返し使
用される。１本の被圧延材の圧延に使用されたプラグ３
は、プラグバー４とともに圧延後の管材から抜き出され
て後退せしめられた後、水シャワーヘッダ２０を通され
て冷却され、その後再び傾斜圧延機１に搬入される。傾
斜圧延機１に搬入されたプラグ３はバーステディアロー
ル５によってプラグバー４を保持され、次圧延材の圧延
に供される。
【００２９】然るに、水シャワーヘッダ２０の側傍には
潤滑剤塗布ヘッダ１０が配置されている。潤滑剤塗布ヘ
ッダ１０は、シャワー水冷後 170℃〜 250℃の表面温度
を有するプラグ３の表面に潤滑剤を塗布する。潤滑剤と
しては、本発明による、ケイ酸ソーダ（無水物）10〜60
重量部、シランカップリング剤 2〜20重量部、リチウム
塩 0.1〜 5.0重量部、水30〜70重量部の４成分を必須と
する熱間加工用潤滑剤、或いは、ケイ酸ソーダ（無水
物）10〜60重量部、有機チタン化合物 1〜20重量部、リ
チウム塩 0.1〜 5.0重量部、水30〜70重量部の４成分を
必須とする熱間加工用潤滑剤、或いは、ケイ酸ソーダ
（無水物）10〜60重量部、シランカップリング剤 2〜20
重量部、ナトリウム塩或いはカリウム塩 0.1〜 5.0重量
部、水30〜70重量部の４成分を必須とする熱間加工用潤
滑剤、或いは、ケイ酸ソーダ（無水物）10〜60重量部、
有機チタン化合物 1〜20重量部、ナトリウム塩或いはカ
リウム塩 0.1〜 5.0重量部、水30〜70重量部の４成分を
必須とする熱間加工用潤滑剤をを適用する。
【００３０】また、本組成物がプラグ表面で造管時に有
効な効果を上げるためには、その融点（水分蒸発後）は
適当なものでなくてはならず、 700℃〜 900℃、最も好
ましくは 800℃近くが実験的に有効であることを見い出
している。即ち、高温潤滑時に本組成物の流体的な潤滑
を期待しているのである。
【００３１】本発明に使用されているケイ酸ソーダは、
加工時の潤滑の主体をなすものであり、市販されている
ケイ酸ソーダが使用でき、それらは１号、２号、３号、
４号であるがそれぞれは、Ｎａ2 Ｏ、ＳｉＯ2 の割合で
種別が決まっている。１号はＮａ2 ＯとＳｉＯ2 のモル
比が1:2.0 であり、２号はＮａ2 Ｏ：ＳｉＯ2 、1:2.5
、３号はＮａ2 Ｏ：ＳｉＯ2 、1:3.0 、４号はＮａ2
Ｏ：ＳｉＯ2 、1:4.0 となる。ＳｉＯ2 とＮａ2 Ｏのモ
ル比によって、本発明の組成物のプラグ表面での膜の性
質は左右されるが、１号と４号のモル比の範囲内のもの
であれば特に問題はなく、むしろその他の成分との比率
によってプラグ表面膜は影響され、ケイ酸ソーダが10重
量部より少なくなると均一被膜ができず、又融点が低く
なって潤滑効果が乏しくなる。また、60重量部より多く
なると融点が高くなりすぎ、期待した潤滑性が得られな
くなる。
【００３２】シランカップリング剤は、一般式Ｒ・Ｓｉ
Ｘ3 で示されるもので、Ｒは有機官能機であるアルキル
基、Ｘは加水分解性基を示している。シランカップリン
グ剤は、ケイ酸ソーダとの相互関係において、プラグに
塗布された塗膜の付着性、固さ、高温潤滑接続性を保持
するために必要な要素であって、その配合割合は 2〜20
重量部で、 2重量部より少なすぎると付着性、固さが問
題になり、20重量部より多すぎると塗膜内の有機物が多
くなり、潤滑時の高温接続性が悪くなる。
【００３３】有機チタン化合物は、一般式Ｒｎ・ＴｉＹ
4-n で示されるもので、Ｒは有機官能機であるアルキル
基、Ｙはハロゲン基を示している。有機チタン化合物
は、ケイ酸ソーダとの相互関係において、プラグに塗布
された塗膜の付着性、固さ、高温潤滑接続性を保有する
ために必要な要素であって、その配合割合は 1〜10重量
部で、 1重量部よりも少なすぎると付着性、固さが問題
になり、20重量部よりも多すぎると塗膜内の有機物が多
くなり、潤滑時の高温接続性が悪くなる。
【００３４】Ｌｉ塩には水酸化リチウム、炭酸リチウ
ム、水酸化ほう素リチウム、硝酸リチウム、珪酸リチウ
ム等があるが、リチウム塩はケイ酸ソーダとシランカッ
プリング剤或いは有機チタン化合物との相互関係の中
で、プラグ表面に塗布された塗布膜の融点をコントロー
ルするために重要な役目を担っており、又本組成物がア
ルカリ性の水溶液であることからそのものに易溶である
ためには、水酸化リチウムが無難に使用できる。しかし
その他の塩を添加することも可能である。リチウム塩の
添加割合は 0.1〜 5.0重量部であり、 5.0重量部より多
すぎると組成物の構成が不能となり、組成物の安定性が
阻害される。 0.1重量部より少なすぎると塗布膜の潤滑
に必要な好ましい融点が得られなくなる。３成分によっ
て作りだされる望ましい塗膜の融点は、 700℃〜 900℃
で、最も好ましくは 800℃である。
【００３５】ナトリウム塩、カリウム塩には、ナトリウ
ム、カリウムそれぞれの水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、珪
酸塩等があるが、ナトリウム塩或いはカリウム塩はケイ
酸ソーダとシランカップリング剤或いは有機チタン化合
物との相互関係の中で、プラグ表面に塗布された塗布膜
の融点をコントロールするために重要な役目を担ってお
り、又本組成物がアルカリ性の水溶液であることからそ
のものに易溶であるためには、水酸化物が無難に使用で
きる。しかしその他の塩を添加することも可能である。
ナトリウム塩或いはカリウム塩の添加割合は 0.1〜 5.0
重量部であり、5.0重量部より多すぎると組成物の構成
が不能となり、組成物の安定性が阻害される。 0.1重量
部よりも少なすぎると塗布膜の潤滑に好ましい融点が得
られなくなる。３成分によって作り出される望ましい塗
膜の融点は、 700℃〜 900℃で、最も好ましくは 800℃
である。
【００３６】本組成物は水の存在下でシランカップリン
グ剤或いは有機チタン化合物が分解して必要な組成物に
なり得るものであり、水の割合30〜70重量部が好まし
く、30重量部より少なくなると液が粘重になり、プラグ
への塗布作業が困難になり、70重量部より多すぎると、
プラグへの付着性に問題が出てくる。
【００３７】本組成物は、プラグ表面にスプレー又はロ
ーラ、モップ等で手動又は自動で塗布可能であり、塗布
膜厚は乾燥膜で数μから数 100μまでその加工の過酷性
に従って塗りわけられる。塗布された膜は、潤滑作業時
に乾燥されていることがより好ましい。あまり薄すぎる
と（ 5μ以下）期待した効果は得られないし、あまり厚
すぎると（ 500μ以上）経済性で問題がでる。
【００３８】（第２実施形態）図２、図３において、傾
斜穿孔機１は、パスラインに対して傾斜配置される一対
のロール２、２′とパスライン上に配置されるプラグ３
とを有し、ビレットを穿孔圧延、もしくは中空素管を延
伸圧延するものであり、 1本の被圧延材の圧延に使用さ
れた固定型のガイドシュー６、６′やディスクロール型
のガイドシュー７、７′は、次被圧延材の圧延までの間
にロール冷却水や専用の冷却水による冷却をうけ、次被
圧延材の圧延に供される。
【００３９】然るに、冷却後及び圧延中のガイドシュー
表面及び被圧延材とガイドシュー間に、潤滑剤塗布用ス
プレーヘッダ６Ａ、７Ａを用いて潤滑剤を供給する。潤
滑剤としては、本発明によるケイ酸ソーダ（無水物）10
〜60重量部、ケイ酸カリウム（無水物）10〜60重量部、
酸化鉄10〜60重量部、及びシランカップリング剤 2〜20
重量部或いは有機チタン化合物いずれか 2〜20重量部、
及びリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩のうちいず
れか 0.1〜 5.0重量部、及び分散剤或いは増粘剤 0.1〜
5.0重量部、及び水30〜70重量部の７成分を必須とする
熱間加工用潤滑剤組成物を適用する。
【００４０】また、造管時に本組成物がガイドシューと
被圧延材間で有効な効果を上げるためには、その融点
（水分蒸発後）が適当なものでなくてはならず、 700〜
900℃、最も好ましくは 800℃近くが実験的に有効であ
ることを見い出している。これは、本組成物の高温にお
ける流体的な潤滑を期待しているのであるが、酸化鉄粉
の配合によってその潤滑流体の強度が確保されることも
見い出している。
【００４１】本発明に使用されているケイ酸ソーダは、
加工時の潤滑の主体をなすものの一つであり、Ｎａ2 Ｏ
とＳｉＯ2 のモル比が 1:1〜 1:4で配合されているもの
が一般的である。Ｎａ2 ＯとＳｉＯ2 のモル比によっ
て、本発明の組成物のガイドシューと被圧延材との間で
の潤滑膜の性質は左右されるが、このモル比の範囲内の
ものであれば特に問題はなく、むしろその他の成分との
比率によって潤滑膜は影響され、ケイ酸ソーダが10重量
部より少なくなると均一な潤滑膜にならない。また、60
重量部よりも多くなると融点が高くなりすぎ、期待した
潤滑性がなくなる。
【００４２】ケイ酸カリウムもまた加工時の潤滑の主体
をなすものの一つであり、本発明の組成物の融点を調整
するためのものである。Ｋ2 ＯとＳｉＯ2 のモル比が
1:1〜1:5で配合されているものが一般的である。Ｋ2 Ｏ
とＳｉＯ2 のモル比によって、本発明の組成物のガイド
シューと被圧延材との間での潤滑膜の性質は左右される
が、このモル比の範囲内のものであれば特に問題はな
く、むしろその他の成分との比率によって潤滑膜は影響
され、ケイ酸カリウムが10重量部より少なくなると融点
が低くなりすぎて潤滑効果が乏しくなる。また、60重量
部よりも多くなると融点が高くなりすぎ、期待した潤滑
性がなくなる。
【００４３】酸化鉄には酸化第一鉄（ＦｅＯ）、酸化第
二鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）、四三酸化鉄（Ｆｅ3 Ｏ4 ）があ
り、どの酸化鉄を使用してもかまわないが、均一に分散
させる必要があるため、その平均粒径は 0.1μm 〜 500
μm が好ましい。平均粒径が 500μm より大きい場合、
本組成物内で酸化鉄が沈降して均一な分散が困難であ
り、また 0.1μm よりも小さいと潤滑流体の強度が低下
し、期待した潤滑性がなくなる。
【００４４】シランカップリング剤は、一般式Ｒ・Ｓｉ
Ｘ3 で示されるもので、Ｒは有機官能機であるアルキル
基、Ｘは加水分解基を示している。シランカップリング
剤は、ケイ酸ソーダとの相互関係において、ガイドシュ
ー表面或いはガイドシュー表面と被圧延材間に供給され
た潤滑膜の付着性、固さ、高温潤滑接続性を保有するた
めに必要な要素であって、その配合割合は 2〜20重量部
で、 2重量部よりも少なすぎると付着性、固さが問題に
なり、20重量部よりも多すぎると塗膜内の有機物が多く
なり、潤滑時の高温接続性が悪くなる。
【００４５】有機チタン化合物は、一般式Ｒn ・ＴｉＹ
4-n で示されるもので、Ｒは有機官能機であるアルキル
基、Ｙはハロゲン基を示している。有機チタン化合物
は、ケイ酸ソーダとの相互関係において、ガイドシュー
表面或いはガイドシュー表面と被圧延材間に供給された
潤滑膜の付着性、固さ、高温潤滑接続性を保有するため
に必要な要素であって、その配合割合は 2〜20重量部
で、 2重量部よりも少なすぎると付着性、固さが問題に
なり、20重量部よりも多すぎると塗膜内の有機物が多く
なり、潤滑時の高温接続性が悪くなる。
【００４６】リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩に
は、リチウム、ナトリウム、カリウムそれぞれの水酸化
物、炭酸塩、硝酸塩、珪酸塩等があるが、リチウム塩、
ナトリウム塩或いはカリウム塩はケイ酸ソーダ、ケイ酸
カリウム、酸化鉄とシランカップリング剤或いは有機チ
タン化合物との相互関係の中で、ガイドシュー表面或い
はガイドシュー表面と被圧延材間に供給された潤滑膜の
融点をコントロールするために重要な役目を担ってお
り、また本組成物がアルカリ性の水溶液であることから
そのものに易溶であるためには、水酸化物が無難に使用
できる。しかし、その他の塩を添加することも可能であ
る。リチウム塩、ナトリウム塩或いはカリウム塩の添加
割合は 0.1〜 5.0重量部であり、 5.0重量部より多すぎ
ると組成物の構成が不能となり、組成物の安定性が阻害
される。 0.1重量部よりも少なすぎると塗布膜の潤滑に
好ましい融点が得られなくなる。６成分によって作り出
される望ましい塗膜の融点は、 700〜 900℃で、最も好
ましくは 800℃である。
【００４７】酸化鉄を均一に分散させるためには、増粘
剤及び分散剤を用いる必要があり、増粘剤としては、ア
ルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコール
エステル、カゼインナトリウム、カルボキシメチルセル
ロースナトリウム、カルボキシメチルセルロースアンモ
ニウム、デンプングリコール酸ナトリウム、デンプン酸
ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、メチルセルロ
ース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチル
セルロース、カルボキシプロピレンセルロース等のセル
ロースやアラビアゴム、アルギン酸、カゼイン、グアー
ガム、グルテン、デンプン、ローカストビーンガム、ザ
ンサンガム等の天然ガム多糖類が使用できる。また、ア
ルキルアミン、脂肪酸及びアルキル硫酸エステルの金属
塩、ソルビタンのモノ及びトリ脂肪酸エステル、ラノリ
ン誘導体、レシチン、金属セッケン、ポリオキシエチル
アルキルエーテル、ポリオキシエチレングリコール脂肪
酸エステル、ジアルキルスルホサクシネート等の界面活
性剤及びそれ以外の界面活性剤を用いることで、酸化鉄
粉の表面をより親水性化し、本組成物中への均一な分散
を可能にすることができる。
【００４８】これら増粘剤、分散剤の添加量が増加する
と本組成物中での酸化鉄の分散性は良くなるが、あまり
多くなるとガイドシュー表面への本組成物の付着性が悪
くなるので好ましくない。従って、増粘剤、分散剤の添
加量は 0.1〜 5.0重量部が好ましい。
【００４９】本組成物は水の存在下でシランカップリン
グ剤或いは有機チタン化合物が分解して必要な組成物に
なり得るものであり、水の割合30〜70重量部が好まし
く、30重量部よりも少なくなると液が粘調になり、ガイ
ドシューへの供給作業が困難になり、70重量部よりも多
すぎると、ガイドシュー表面への付着性、ガイドシュー
表面と被圧延材間への引き込まれ性に問題が出てくる。
【００５０】
【実施例】
（第１実施例）図１（Ａ）、（Ｂ）の傾斜圧延機１にお
いて本発明を実施した。潤滑剤塗布ヘッダ１０は、シャ
ワー水冷後 170℃〜 250℃の表面温度を有するプラグ３
の表面に潤滑剤を塗布する。潤滑剤としては、表１〜表
４に示す、本発明による30種類の潤滑剤を適用した。比
較のために、無潤滑（比較例１）及びケイ酸ソーダ１号
40重量％水溶液のみを適用した潤滑圧延（比較例２）も
行った。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
【表３】
【００５４】
【表４】
【００５５】潤滑圧延の場合、潤滑剤の塗布量は１本の
プラグに対し 150cc、噴射圧力（エアーアトマイズ）は
潤滑剤3kgf/cm2、エアー2kgf/cm2とした。
【００５６】また、ピアサーでの穿孔及びエロンゲータ
での延伸圧延用プラグ３には表面に約 400μｍの酸化ス
ケールを生成させた 0.3％Ｃ− 0.5％Ｃｒ− 1.5％Ｎｉ
系のプラグを用いた。各潤滑剤を直径 210mm（長さ 2
ｍ）の13％Ｃｒ鋼以上の高合金鋼ビレット 200本ずつの
穿孔及び延伸圧延に適用した。水冷後に毎回プラグ表面
の損耗状況を検査し、溶損、摩耗、欠損等により寿命と
判断された場合、別のプラグと交換した。
【００５７】13％Ｃｒ鋼以上の高合金鋼ビレット 200本
ずつの穿孔及び延伸圧延に使用された各プラグの寿命本
数を比較して表１〜表４に示す。本発明による潤滑剤を
適用することにより、無潤滑の場合のプラグの寿命と比
較して、穿孔及び延伸圧延ともに２倍以上の寿命を得る
ことができる。しかし、ケイ酸ソーダ１号40重量％水溶
液のみを適用した場合、無潤滑の場合のプラグの寿命と
比較しても寿命は全く向上していない。
【００５８】（第２実施例）図２に示される傾斜圧延機
において本発明を実施した。潤滑剤はガイドシューの被
圧延材回転方向入側に設けられたスプレーから、ガイド
シュー表面と被圧延材の接触域全域に供給された。潤滑
剤としては、表５〜表９に示す、本発明による36種類の
潤滑剤を適用した。比較のために、無潤滑（比較例１）
及びケイ酸ソーダ１号40重量％水溶液のみを適用した潤
滑圧延（比較例２）も行なった。
【００５９】
【表５】
【００６０】
【表６】
【００６１】
【表７】
【００６２】
【表８】
【００６３】
【表９】
【００６４】潤滑圧延の場合、両側のガイドシューに20
cc/minずつの潤滑剤を供給した。噴射圧力（エアーアト
マイズ）は潤滑剤3kgf/cm2、エアー2.5kgf/cm2とした。
【００６５】また、ピアサーでの穿孔圧延及びエロンゲ
ータでの延伸圧延には、 1.3％Ｃ−30％Ｃｒ−30％Ｎｉ
系材質のガイドシューを用いた。各潤滑剤を直径 210mm
（長さ 2ｍ）の13％Ｃｒ鋼以上の高合金鋼ビレット 250
本ずつの穿孔及び延伸圧延に適用した。毎回圧延後にガ
イドシュー表面状況を調査し、焼付き、摩耗、ヒートク
ラック等により寿命と判断された場合、別のガイドシュ
ーと交換した。
【００６６】13％Ｃｒ鋼以上の高合金鋼ビレット 250本
ずつの穿孔及び延伸圧延に適用された各ガイドシューの
寿命本数を比較して表５〜表９に示す。本発明による潤
滑剤を適用することにより、無潤滑の場合のガイドシュ
ー寿命と比較して、穿孔及び延伸圧延ともに 3倍以上の
寿命を得ることができる。しかし、ケイ酸ソーダ１号40
重量％水溶液のみを適用した場合、無潤滑の場合のガイ
ドシュー寿命と比較しても寿命は全く向上していない。
【００６７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高合金
鋼の穿孔或いは延伸圧延の如くの厳しい条件下で用いら
れる継目無鋼管圧延用プラグ等の熱間加工用工具の寿命
を簡易に延長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の潤滑剤を傾斜圧延機のプラグに
塗布する場合の実施例を示す模式図である。
【図２】図２は本発明の潤滑剤を傾斜圧延機の固定型ガ
イドシューに塗布する場合の実施例を示す模式図であ
る。
【図３】図３は本発明の潤滑剤を傾斜圧延機のディスク
ロール型ガイドシューに塗布する場合の実施例を示す模
式図である。
【符号の説明】
１ 傾斜圧延機 ２、２′ 圧延用ロール ３ プラグ ４ プラグバー ５ バーステディアロール ６、６′ 固定型ガイドシュー ６Ａ 潤滑剤塗布用スプレーヘッダ ７、７′、ディスクロール型ガイドシュー ７Ａ 潤滑剤塗布用スプレーヘッダ １０ 潤滑剤塗布用スプレーヘッダ １１ 潤滑剤スプレー状況 ２０ 水シャワーヘッダ ２１ 水シャワー状況
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｍ 139:04） Ｃ１０Ｎ 10:02 10:08 20:00 30:06 40:24 (72)発明者 島本 健 愛知県半田市川崎町１丁目１番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者 喜多 政春 愛知県半田市川崎町１丁目１番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内 (72)発明者 金山 太郎 愛知県半田市川崎町１丁目１番地 川崎製 鉄株式会社知多製造所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ケイ酸ソーダ（無水物）10〜60重量部、
    シランカップリング剤 2〜20重量部、リチウム塩 0.1〜
    5.0重量部、水30〜70重量部の４成分からなる熱間加工
    用潤滑剤組成物。
  2. 【請求項２】 ケイ酸ソーダ（無水物）10〜60重量部、
    有機チタン化合物 1〜20重量部、リチウム塩 0.1〜 5.0
    重量部、水30〜70重量部の４成分からなる熱間加工用潤
    滑剤組成物。
  3. 【請求項３】 ケイ酸ソーダ（無水物）10〜60重量部、
    シランカップリング剤 2〜20重量部、ナトリウム塩或い
    はカリウム塩 0.1〜 5.0重量部、水30〜70重量部の４成
    分からなる熱間加工用潤滑剤組成物。
  4. 【請求項４】 ケイ酸ソーダ（無水物）10〜60重量部、
    有機チタン化合物 1〜20重量部、ナトリウム塩或いはカ
    リウム塩 0.1〜 5.0重量部、水30〜70重量部の４成分か
    らなる熱間加工用潤滑剤組成物。
  5. 【請求項５】 ケイ酸ソーダ（無水物）10〜60重量部、
    ケイ酸カリウム（無水物）10〜60重量部、酸化鉄10〜60
    重量部、及びシランカップリング剤或いは有機チタン化
    合物いずれか 2〜20重量部、及びリチウム塩、ナトリウ
    ム塩、カリウム塩のうちいずれか 0.1〜 5.0重量部、及
    び分散剤或いは増粘剤 0.1〜 5.0重量部、及び水30〜70
    重量部の７成分からなる熱間加工用潤滑剤組成物。
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