JPS61223096A - 鋼材の熱間加工用潤滑剤 - Google Patents

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 本発明は継目無鋼管を熱間で製造する際に使用するプ２
グ或いはガイドシューの如き加工用工具と、丸又は角鋼
片の如き管材或いは素管等の被加工材との間の潤滑剤に
関する。

従来の技術 継目無鋼管を熱間にて製造する傾斜ロール穿孔機、又は
プラグミルの如き延伸圧延機においては、１２００℃前
後に加熱された被加工材を傾斜ロール等によ妙前進駆動
力を付与し、穿孔圧延又は延伸圧延するものである。穿
孔機の主要部分は第３図並びに第４図に示すように、２
個のｔｌＩ型ロール（７，８）と、芯金■の先端に支え
られた略砲弾型をなしたプラグ（１）と、被加工材０）
を挾持して該被加工材（３）が傾斜ロールｂらはみだし
て穿孔又は延伸圧延作業が不安定になるのを防止するた
めの一対のガイドシュー（ｉｔ、１２）とからなり、前
記２＠のｔｉＷ１０−ル（７，８＞は同一方向に同一速
度で回転しており、ロール軸は水平方向に対して６〜７
度又は１０〜１３＊の傾斜をしている。このため、該ロ
ール（７，８）と被加工材（３）の表面との間のＰＪ擦
力は被加工材（３）を、該ロール（７，８）とともに回
転させると同時に、軸方向に前進させる・きをもつ。

例えば、穿孔作業においては、被加工材Ｃ）は前記ロー
ル（７，８）に噛み込まれてからプラグ（１）の先端に
達するまでに阿紀ロール（Ｌ８）によって強（連続的な
半径方向の圧縮力と前記ロール（７゜８）に直角方向の
引張り力を受けて、被加工材（３）の中心部はいわゆる
もみ割れ現象といわれる孔があき易い軟部になっている
ところへ、プラグ（１）を押し当て、所定の外径並びに
肉厚を有する継目無鋼管の素管を製造する。

前述の如き用途に用いられるプラグ（１）は一般には第
３図に示すように略砲弾型で、静止している芯金■に固
着されており、穿孔作業において前記被加工材（３）の
軸の廻りを高速で自転しつつ前進する赤熱した被加工材
（３）の軸芯に強く押付けられているので、前記プラグ
（１）の先端部は摩耗、溶損、割れ又は焼付きを起こし
、また胴部は変形を起す等の問題が発生し、プラグ（１
）の寿命が短かいという欠点がある。また穿孔作業の次
工程のプラグミルによる圧延作業においても同様のｔｔ
Ｓが発生して前記プラグ（１）の寿命が短かいだけでな
く、製品の疵発生の原因にもなり、特に高合金鋼、特殊
鋼を対象とする製管の際、大きな問題となっている。

前述のプラグ（１）とともに、傾斜ロール穿孔機及び延
伸圧延機に用いられる加工用工具として重要なものにガ
イドシュー（１１，１２）がある。ガイドシュー（１１
，１２）は一般に穿孔又は延伸圧延中の被加工材（３）
と対向している面が凹面杖をした板吠体で前記被加工材
（３）を挟持拘束し、前記傾斜ロールからはみだして穿
孔又は延伸圧延作業が不安定になるのを防止し、或いは
拡管径を必要に応じて抑制せしめて、所定の外径の中空
素管を得るようにするためのものである。従って、前記
ガイドシュー（１１，１２）は、前記被加工材（３）の
穿孔或いは延伸圧延中は絶えず赤熱した被加工材（３）
に数十トンの圧力で押し付けられており、また被加工材
■が数ｍ／妙の速度で前記ガイドシュー（１１゜１２）
表面を摺動するため、該ガイドシュー（１１，１２＞と
該被加工材口）との接触面は約１３００℃の高温に達し
、ガイドシュー（１１，１２）の被加工材Ｃ）との接触
面が摩耗し易くまた焼付を生じて、製品の表面にガイド
シューマークと呼ばれる疵が発生することがある。また
最近ガイドシューの形吠を前記被加工材（３）と対向す
る外周面を凹状溝にした円盤伏となしたガイド（以下デ
ィスク型ガイドシューという）が実用化された。

該ディスク型ガイドシューは、上下対をなした凹状溝で
前記被加工材（３）を挟持拘束し、穿孔又は延伸圧延中
において被加工材（３）の移動速度に対応した速度で前
記ディスク型ガイドシューを回転せしめて、被加工材（
３）とガイドシューとの摩擦を軽減させ、ガイドシュー
の摩耗、焼付を抑制することをねらったものであるが、
このようなディスク型ガイドシューを使用しても、９９
Ａクロム鋼、１３％クロム鋼、又はステンレス鋼の如き
難加工性鋼材の加工の際には前記ガイドシュー表面に激
しい焼付を生じ、製品の品質の低下を招来しているのが
現伏である。

したがって、従来にあってはこれら継目無鋼管を製造す
るための穿孔又は延伸圧延用のプラグの寿命延長のため
に、種々プラグ材質についての研究がなされ、例えば、
Ｃ：α１〜α５％ｓ　Ｍ　ｏ　：ａ　Ｏ〜７．０　％、
Ｃｒ：１．５〜ａ５％を含む工具鋼が特開昭５５−１１
０７６２号公報で提案されており、またプラグ表面に耐
♀り離性の高い酸化スケールを生成させる方法が、特開
昭５４−１７３６３号公報、特開昭５６−８２９２２号
公報で提案されている。前記酸化スケールはプラグの表
面をおおう断熱層となってプラグの溶損及び熱亀裂の発
生の予防をねらいとすると共に、１３００℃以上の高温
にさらされた際は溶融し、被加工材とプラグとの境界部
で流体潤滑剤となってプラグへの被加工材の焼付の予防
をねらったものである。

しかしながら前述のような従来の技術では２％Ｃｒ’ｆ
１４、或いはＪＩＳ　　５ＴＰＡ２０〜２５の如きＣｒ
−ＭｏｆＩＩ４のような低合金鋼の穿孔又は延伸圧延の
際には成る程度の効果はあるものの、前記低合金鋼の被
加工材に較べ、高温かつ高圧下となる、９％Ｃｒ１ｌ、
１３％Ｃｒ鋼又は高Ｎｉステンレス鋼の如き高台金ｆＲ
（以下単に、高合金鋼と称す）の被加工材の穿孔又は延
伸圧延に使用する場合には、プラグの寿命は著しく低下
し、−回の使用で再使用不能となる場合も頻発している
。

前述のプラグ自体の改良のほかに、プラグと被加工材と
の間の潤滑を行なってプラグの寿命の延長を計らんとす
る試みがなされており、潤滑剤として黒鉛、食塩、硼砂
、低融点フラックス、石灰、ガラス等を単独又は複数の
ａ類混合して用いる研究がなされているが未だ滴定すべ
き結果が得られていない。

また、前記ガイドシューに関しても従来、特開昭５２−
１５０３５７号公報で各種塩とその塩を保持するバイン
ダーとからなる焼付防止剤をガイドシュー内面に塗着し
て穿孔を行なう焼付防止方法が提案されており、特開昭
５７−１８５１０６号公報でガイドシューと被加工材と
の間にミルスケールを介在させて圧延するガイドシュー
疵防止方法が提案されているが、いづれも、前記高合金
鋼の穿孔或いは延伸圧延の際には溝足すべき効果を奏し
ていないのが現状である。

発明が解決しようとする問題点 前述の如（、種々の提案がなされて来たが、いずれの方
法も、高合金鋼の被加工材の穿孔又は延伸圧延に際して
、プラグと被加工材或いはガイドシ、−と被加工材との
間の焼付、摩耗、溶損等を防止する有効な手段とはなっ
ておらず、従って、焼付、溶損の結果製品に疵が発生し
て製品歩留が低下し、また、ガイドシューの摩耗、焼付
、溶損等の結果、ガイドシューの取替のために稼働率が
低下するという間層があった。

本発明の目的はか−る問題点を解決し得る新規な潤滑剤
を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明は酸化鉄粉末１０〜８０重量％、珪酸化合物２０
−９０重量％からなる鋼材の熱間加工用潤滑剤（第１発
明品）、並びに酸化鉄粉末１０〜８０ｆｆｆｆｆｉ％、
珪酸化合物１０〜８０重量％、及びアルキレン系重合体
又は共重合体１０〜８０重量％からなる鋼材の熱間加工
用潤滑剤（第２発明品）である。

本発明品に用いられる酸化鉄粉末は３２５メツシュ以上
の粒子が５％以下であるもので、より好ましくは３２５
メツシュ以上の粒子が１％以下であるものがよく、一般
には弁柄と呼ばれるものがＲＭｌである。

本発明品に用いられる珪酸化合物はメタ珪酸ナトリウム
並びにオルソ珪酸ナトリウムの如く二酸化珪酸と金属酸
化物とからなる塩類、水ガラスのようなアルカリ珪酸系
ガラスの濃厚水溶液類、無水珪酸の超微粒子を水中に分
散させたようなコロイダルシリカ類、雲母のようなアル
ミノ珪酸塩類、フィロ珪酸塩類が使用される。

更に本発明品に用いられるアルキレン系重合体又は共重
合体はアクリル酸又はエステル類の重合体又は共重合体
、酢酸ビニールやエチレン酢酸ビニールのようなビニー
ルエステル類の重合体又は共重合体、スチレンマレイン
酸共重合体、マレイン酸エステル類の重合体等の如く、
水に溶けない性質を備えた微粒子伏のものを乳状にした
ものが適している。

本発明の潤滑剤の組成のうち、ｗＥ１発明品および第２
発明品ともに酸化鉄粉末は１０〜８０重量％、好ましく
は２０〜４０重量％である。酸化鉄粉末は少な過ぎると
潤滑効果を低下させ、また逆に多過ぎるとバインダー中
に均質に混合分散させることか困難となり、図示しない
潤滑剤の塗布装置の中の該潤滑剤を送給するための導管
の中で酸　　　。

化鉄粉末が詰まる等のトラブルを招来するのみならず、
塗布した潤滑剤塗膜に酸化鉄粉末の濃淡のムラが生じ、
潤滑効果の低下をも招来することになる。

珪酸化合物の含有量は、第１発明品の場合２０〜９０重
量％、ｔｌＴ２発明品の場合１０〜８０重量％が良く、
好ましくはいづれの場合も３０〜６０Ｔｎ量％である。

珪酸化合物の量が多過ぎると前記工具の表面に生成して
いる酸化スケールを溶解せしめ、その結果前記工具の寿
命の低下を招き、逆に少な過ぎると、穿孔又は延伸圧延
中に高温の被加工材と接触している前記工具の表面から
酸化鉄粉末が剥脱するのを抑制できなくなり、潤滑効果
の低下を招来する。

更に第２発明品に添加されるアルキレン系重合体又は共
重合体の添加量は１０〜８０重量％がよく、さらに好ま
しくは３０〜５０重量％である。

このアルキレ／系重合体又は共重合体は塗布した塗膜の
水使用環境下に右ける耐剥離性向上のためのもので、少
な過ぎると塗膜の耐水性、並びに耐剥離性が悪くなり、
逆に多過ぎると潤滑剤の粘度が高くなるため、前記工具
への該潤滑剤の塗布がしにくくなったり、図示していな
い潤滑剤の塗布装置の中の該潤滑剤を送給するための４
管の中で潤滑剤が詰まる等のトラブルを招来する。

作　　　　　　　　　用 前記工具の使用に先立ち、第１発明品たる酸化鉄粉末１
０〜８０１ｔｆｆｉ％、珪酸化合物２０〜９０ｆｆｉｆ
ｆｉ％からなる潤滑剤を該工具に塗布して使用に供し、
高温、高圧下での被加工材と該工具との間に酸化鉄粉末
及び珪酸化合物を介在させて、穿孔又は延伸圧延するこ
とによって、酸化鉄粉末は断熱効果並びに潤滑効果を奏
する。珪酸化合物は前記潤滑剤がＡｉ轟の被圧延材に接
触した際に酸化鉄粉末の法膜が前記工具表面から別離脱
落するのを防止するとともに、１２００乃至１３００℃
の高温下での前記酸化鉄粉末の溶融を促進して高温液軟
化して潤滑作用を発揮せしめて、工具の摩耗、焼付、溶
損或いは変形を防止する効果を奏する。

また第２発明品たるアルキレン系重合体又は共ｍ合体を
添加した、酸化鉄粉末１０〜８０這量％、珪酸化合物１
０〜８０ｉ重量％及びアルキレン系重合体又は共重合体
１０〜８０重量％からなる潤滑剤となしたことにより、
前記工具に本発明品を塗布して使用に供せんとする際の
常温下での耐水性或いは耐Ｉ１ｍ性を向上せしめ、潤滑
剤のｍａが穿孔又は延伸圧延における使用に供する以前
に、冷却水にさらされ或いは、工具同士の接触等により
剥離、脱落するのを防止する作用がある。

実　　　施　　　例 次に実施例に基づき、本発明の熱間加工用潤滑剤の効果
について説明する。

実　　施　　例　　！ 第１図は本発明の潤滑剤をマンネスマン穿孔機のプラグ
の潤滑に使用して１３％Ｃｒステンレス丸鯛の穿孔のテ
ストを行った場合の概念図である。常温（約２０℃）下
で保管していた複数個の新品のプラグに潤滑剤をばけ塗
りで塗布した後、プロワ−によって熱風を吹付けて十分
乾燥させた。

乾燥後の潤滑塗膜の厚さは略１００〜５００μｍであっ
た。１本の被加工材の穿孔に使用する毎に検査をし、再
使用可能と判断されたプラグは水槽にどぶ潰して、プラ
グの胴部の温度が１００℃〜２００℃になるまで冷却し
た後、潤滑剤の塗布を行ない、上述と同様の方法で乾燥
した後再使用に供した。かようにして使用後の検査の結
果、再使用不能として廃却されてしまうまで、前述のテ
ストを繰返した。その結果をｆＪ１表に示す。

本テストで使用した弁柄１は粒度３２５メツシュ以上の
ものがα１％以下のものであり、弁柄２は粒度３２５メ
ツシュ以上のものが５％のものであった。

（以下余白） 第１表から明らかなように、弁柄１０〜８０重ｎ％、メ
タ珪酸ナトリウム、水ガラス、コロイダルシリカ、又は
雲母等の珪酸化合物２０〜９０ｍｎ％からなる潤滑剤を
使用し、ロール冷却水を停止　　　止して穿孔した場合
のプラグの寿命は、通常の穿孔時の如くロール冷却水を
流して穿孔した場合に較べ２〜３バス増加となる。

次に弁柄１０〜８０ｉｉ量％、メタ珪酸ナトリウム、水
ガラス、コロイダルシリカ、又は雲母１０〜８０重量％
、アクリルｆｌ１ｍ合物樹脂、酢酸ビニールｍ合物樹脂
、又はスチレンマレイン酸重合物樹脂１０〜８０重量％
からなる潤滑剤を使用した場合は寿命の短かいもので４
〜５パス、寿命の長いものは６〜８パスという結果が出
ており、従来品の２〜３パスに比較して、寿命延長の効
果は顕著である。

実　　施　　例　　２ 次に本発明の潤滑剤を前記マンネスマン穿孔機のディス
ク型ガイドシューの潤滑に使用して、１３％Ｃｒステン
レス丸鯛の穿孔のテストを行うた。第２図に従ってその
概要を説明する。

テストに当っては、よく整備された上下一対のディスク
型ガイドシュー（ａ６）を取付け、該ディスク型ガイド
シュー（翫６）は、図示していない減速機を介してモー
ターによって、前記被加工材■の移動速度に対応した速
度で回転されている。

また該ディスク型ガイドシ、−（５，８＞には、′潤滑
剤供給袋ｆｉｔ　（９）からノズル側を経て、潤滑剤が
該ディスク型ガイドシュー（ａ６）の外周の溝部に供給
、塗布されると該ディスク型ガイドシュー（ａ６）の保
育熱によって瞬時に乾燥されて、該ディスク型ガイドシ
ュー（−〇）と前記被加工材ａ）との潤滑に供される。

第２図には、下側のディスク型ガイドシュー（６）川の
潤滑剤供給装置並びにノズルの図示を省略したが、下側
のディスク型ガイドシュー（６）にも上側のディスク型
ガイドシュー■と同様に、潤滑剤が供給されるよう構成
されている。

本テストでは、穿孔中はロール冷却水は絞り気味にし、
前記ガイドシュー（５，６）用の冷却水は停止して穿孔
した。その結果を第２表に示す。

１￥２表 本テストに使用した弁柄は粒度３２５メツシュ以上のも
のがα１％以下のものを使用した。

第２表から明らかに本発明の潤滑剤はガイドシューの焼
付の防止に顕著な効果を奏するものである。

本実施例では本発明の潤滑剤を丸鋼の穿孔に用′いたが
丸鋼に限られるものではなく、角鋼片から直接継目無鋼
管用の中空素管を製造するための穿孔に用いても同様の
効果を奏する。

本実施例では酸化鉄粉末として弁柄を使用し、珪酸化合
物としてはメタ珪酸ナトリウム、水ガラス、コロイダル
シリカ、又は雲母を使用し、アルキレン系重合体又は共
重合体としてはアクリル酸重合物樹脂、酢酸ビニル重合
物樹脂、又はスチレンマレイン酸重合物樹脂を使用した
が、本発明の潤滑剤は、本実施例の組成に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において、
種々の組合せが可能であることは言うまでもない。

発明の効果 傾斜ロール穿孔機又は延伸圧延機を用いて継目無鋼管を
熱間で製造する際に使用するプ・ラグ或いはディスク形
または板伏ガイドシューの如き加工用工具と被加工材と
の接触面での潤滑剤として本発明の潤滑剤を使用するこ
とにより、該接触面での焼付き、溶損の防止、摩耗の抑
制に顕著な効力があるので前記加工用工具寿命が大幅に
延長され、しかも製品の疵の発生が減少し、その効果は
絶大である□。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の潤滑剤をマンネスマン穿孔機のプラグ
の潤滑に使用して穿孔する場合の概念図、第２図は本発
明の潤滑剤をマンネスマン穿孔機のディスク型ガイドシ
ューの潤滑に使用して穿孔テストを行った際の縦断正面
図、第３図は傾斜ロール穿孔機の平面図、第４図はｆｉ
ｓ図のＸ−Ｘ線矢視図である。 図中、１・・・プラグ　２・・・芯金　３・・・被加工
材５．６・・・ディスク型ガイドシュー ７．８・・・ロール　９・・・潤滑剤供給装置１０・・
・ノズル 第３図 第４図 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化鉄粉末１０〜８０重量％、珪酸化合物２０〜
   ９０重量％からなる鋼材の熱間加工用潤滑剤。
2. （２）酸化鉄粉末１０〜８０重量％、珪酸化合物１０〜
   ８０重量％、およびアルキレン系重合体又は共重合体１
   ０〜８０重量％からなる鋼材の熱間加工用潤滑剤。