JPS63238924A - 線材の潤滑処理方法およびその装置 - 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） この発明は熱間圧延後の線材を同心円状のコイルにして
搬送し、結束機で結束する際に、線材に生じる圧縮疵や
取扱い疵を潤滑処理で防止する方法およびその装置に関
する。

（従来の技術） 熱間圧延線材の製造は、通常、線材径５．５〜１８ｆｉ
ｌｆｆｉφ程度まではレーイングヘッドでコイリングさ
れ、連続的に非同心円状の線材リングがコンベアに乗せ
られて冷却された後、集束タブで同心円状のコイルに集
束され、その後ハンガーフックで結束機まで搬送される
。また、線材径が１９〜５５ｍｍφの範囲の線材は、ポ
ーリング捲取機で直ちに同心円状のコイルに捲取、られ
た後、衝風設備等で冷却された後、ハンガーフックで結
束機まで搬送される。その後、フープを巻いて結束機で
結束する。

上記結束の際、線材間の接触面が互いに圧迫され圧縮疵
を生じ、それが表面疵として製品に残り、この疵を起点
として、破断等のトラブルにっながることがある。また
、歩留り向上のためのコイルの大単重化や線材の細径側
へのサイズ拡大により、結束機のコイル高さが高くなり
、既存の熱処理炉への装入が炉高との関係で装入できな
くなったり、震要家のサプライスタンドに納まらなくな
ったり、更には酸洗槽にも入らなくなる等の問題があっ
た。

その対策として、特開昭５６−１５１１１５号公報で開
示された熱間圧延材の結束処理方法がある。この方法で
は、冷却搬送過程あるいは結束時に圧延線材にｔ■滑剤
を塗布し圧縮結束する。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、特開昭５６−１５１１１５号公報で開示された
技術は、完全に前記問題を解決するに至っていない。そ
の理由は、同心円状のタイトコイル線材に効率よく均一
１滑処理する方法がないためである。

すなわち、現在最も普及している潤滑処理方法として、
エア・アトマイズ噴霧方式があるが、これはタイトコイ
ル状線材の内部に噴霧が入り込めないので、潤滑処理で
きる部分もコイルの表層部分に限られる。また、噴霧さ
れたフユームが周囲に散乱するので、排気装置等の設備
も必要であった。また、他の方法として潤滑剤を含む水
溶液に浸漬する方法や、シャワー状にかけて処理する方
法がある。しかし、これらの方法ではコイル内部まで潤
滑剤は入り込むが、コイル下端部分に潤滑剤が流下して
集中する。この結果、コイル下端にある線材の潤滑厚み
が厚くなるほか、いづれもコイル内に付着滞留した水溶
液の水切れが悪く、下工程まで水が滴り、乾きが悪いた
め、結束時に水かにじみ出て、周囲環境を悪化する問題
がある。

このことは、コイルによる潤滑剤の持出し量も多くなり
、部分的に回収して使用するにしても、フィルターや、
循環ポンプ、下に滴った水溶液を集めるピット等が必要
になり、全体として設備が大型化する問題がある。

（問題点を解決するための手段） この発明の線材の潤滑処理方法は、線材コイルを結束す
る前に、線材コイルに潤滑剤を供給して線材コイルのリ
ング間を潤滑する方法において、線材コイルのリング間
に潤滑剤を含む泡沫を圧入して供給する。

ここで使用する潤滑剤を含む泡沫は、界面活性剤や水溶
性ポリマーからつくられる。界面活性剤そのものが潤滑
特性を持つものであれば、別に起泡剤を添加することな
く発泡させることができる。潤滑剤に起泡性のない場合
には、起泡剤として界面活性剤や水溶性ポリマーを添加
する。また、線材の温度が高く、泡沫がすぐ消えるよう
な状況にあっては、アルキル（ｉｔ酸エステル塩に高級
アルコールを微量添加する等の対応をとることで、潤滑
用泡沫を安定して供給することができる。

発泡剤として界面活性剤を使用すると、界面活性剤が気
液表面に吸着し、表面張力を低下させると共に表面粘度
を増加させ、泡形成時の発泡性、泡径の大小あるいは均
一性、安定性等が改善される。また、水溶性ポリマーを
使用すると、これらが主に気液表面の表面粘性あるいは
表面粘弾性を向上させ、安定な泡を形成す°ることによ
るものである。このように、界面活性剤や水溶性゛ポリ
マーを起泡剤として使用すると、生成した泡が均一化、
安定化する。

ここでいう界面活性剤とは、気液表面に吸着して表面活
性を低下させる水可溶性の有機系化合物のことである。

たとえば、硫酸塩類　（高級アルコール硫酸エステル塩
類その他）、アニオン活性剤　（脂肪アルコールリン酸
エステル塩類その他）、カチオン系活性剤（脂肪族アミ
ン塩類その他）、非イオン系活性剤　（ポリオキシエチ
レンアルキルエーテル類その他）、両性活性剤　（アル
キルベタインその他）等が主だった物として挙げられる
が、これに限定されるものではない・。

泡生成に際しては、これら界面活性剤の１種あるいは２
種以上の混合物を水に対しｏ、ｏｏｔ〜４ｏ％になるよ
う加え使用することが好ましい。

水溶性ポリマーとしては、天然、合成、半合成の水可溶
性ポリマーが有り、たとえばコーンスターチ、デンプン
類、ビスコース、メチルセルロース、エチルセルロース
、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリビニルと
ロリドン、ポリマレイン酸共重合体、ポリエチレンイミ
ン、サポニン等が主だった物として挙げられるが、これ
に限定されるものではない。

泡生成に関しては、これら水溶性ポリマーの１種あるい
は２種以上を水に対し０．０１〜３０％になるよう加え
使用することが望ましい。

以上述べた界面活性剤と水溶性ポリマーは任意の割合で
混合して使用してもよい。また、泡の性状や安定性を改
善するため、界面活性剤水溶液あるいは界面活性剤と水
溶性ポリマーの混合液に適量のキレート剤、ビルダー、
高級アルコール等を加えてもよい。

キレート剤としては、たとえばジヒドロキシエチルグリ
シン、ヒドロキシエチルイミノ２酢酸等のアミノカルボ
ン酢酸、クエン酸ソーダ、グルコン酸ソーダ等のオキシ
カルボン酸、ポリカルボン酸、ヒドロキシエタンジホス
ホン酸、等のホスホン酸類あるいはトリポリリン酸ソー
ダ、ピロリン酸ソーダ等の縮合リン酸塩等が有り、１種
または２種以上を０．００１〜２０％使用するのが好ま
しい。

高級アルコールは、炭素数が６〜３６の１級および２級
のアルコールが好ましく、ヘキサノール、オクタツール
、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチル
アルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコー
ル、炭素数が１８．２４．３６等のゲルベアルコール等
の１種または２種以上を界面活性剤に対し０．５〜３０
％加えてもよい。ビルダーとして、たとえば珪酸ソーダ
、硫酸ソーダ、炭酸ソーダ等を上記配合物に対し０．１
〜３０％加えてもよい。

一般に線材径の細いほど、また充填密度の大きいほどコ
イル内部の潤滑処理が難しくなるが、潤滑剤を含む泡沫
の中の水分量を増加して泡沫の流動性を増加することで
容易に潤滑できる。逆に線材径の太いほど、また充填密
度の小さいほどコイルにかけた泡沫がコイル下端から滴
り易くなるので、泡沫の中の水分量を減すると共に、供
給量も下げて潤滑する。

なお、これら発泡剤を使用せず強制攪拌等の機械力のみ
により泡を形成させる方法も考えられるが、このように
して形成された泡は表面エネルギーが高く、表面粘性も
低いために泡も不均一で、安定性が悪い。このため、線
材の潤滑条件が一定せず、ロット振れ、品質の振れが生
じ、目標とする品質の鋼材を安定して製造することは困
難である。

線材コイルのリング間に潤滑剤を含む泡沫を圧入するこ
とは、たとえば次に述べる第２の発明の線材のｆｌｌ滑
処理装置を用いることにより容易に達成される。

この発明の線材の潤滑処理装置は上記第１の発明の方法
を実施するもので、線材コイル面に向い合う加圧面を有
し、内圧により伸縮可能なバッグ状膨張体と、バッグ状
膨張体に加圧流体を供給する装置と、線材コイル面と前
記加圧面との間に潤滑剤を含む泡沫を供給する装置とか
らなっている。バッグ状膨張体はゴムやプラスチック布
などら、加圧流体として圧縮空気が最適である。なお、
上記バッグ状膨張体をコイル軸方向に沿って仕切られた
複数の膨張室により構成してもよい。

（作用） 泡沫を潤滑剤として線材コイルに適用した場合、発泡倍
率（泡容積（幻／水溶液容積（幻）が小さいほど、すな
わち泡中の、水分が高いほど泡沫の粘性が小さい。この
ため、泡沫は自重により線材表面をったって下降し、線
材全体を十分に潤滑処理しないまま、滴り落ちる。効果
が得られない。したがって、発泡倍率を高くして粘性を
増加させることが望ましい。一方、粘性を高くすると泡
沫の流動性が悪くなるので、線材コイルのリングの間の
隙間を泡沫で完全に埋めることは困難になる。しかし、
この発明では線材コイルのリング間に泡沫を圧入するよ
うにしているので、高い粘性を有する泡沫でも線材全体
に均一に付着させることができる。また、この時の水分
量、すなわち潤滑剤は発泡倍率が上った分だけ少なくて
すみ、潤滑剤の大幅な節約もできる７ 第２の発明による線材の潤滑処理装置において、線材コ
イルに潤滑剤を含む泡沫を供給するには、まずバッグ状
膨張体の加圧面を線材コイル面に向い合せる。両面を向
い合わせるには、たとえば線材コイルの内側にバッグ状
膨張体を、少なくとも線材コイル全長にわたって挿入す
る。ついで、泡沫供給装置から両面の間に泡沫を供給し
、充填する。そして、バッグ状膨張体に加圧流体を供給
すると、バッグ状膨張体は膨張し、加圧面が泡沫を線材
コイルのリング間の隙間に押し込む。

なお、前記バッグ状膨張体がコイル軸方向に沿って仕切
られて複数の膨張室からなっている場合には、バッグ状
膨張体は一様に膨らみ、泡沫は線材コイルのリング間の
隙間に一層均一に圧入される。

（実施例） 第１図および第２図はそれぞれこの発明の方法を実施す
る装置の一例を示しており、第１図は側面からみた断面
図および第２図は正面からみた断゛面図である。

水溶液潤滑処理装置１は、エアバッグ２、圧縮空気供給
装置７および潤滑剤を含む水溶液供給装置１１からなっ
ている。

エアバッグ２は外周面３が線材コイルＣ面に向い合う加
圧面となっており、プラスチック布等で作られる。また
、エアバッグ２はコイル軸方向に沿って仕切られた複数
の膨張室４よりなっており、隣り合う膨張室４は連絡孔
５により連通している。

圧縮空気供給装置７はエアタンク８を備えており、エア
タンク８は減圧弁９および電磁式切換弁１０を介して上
記エアバッグ２に接続されている。

この実施例での水溶液は、脂肪酸複合アミン塩とアルコ
ール系アミンを水に溶かしてそれぞれの濃度を約０．１
ｗｔ％としたものである。発泡器１４の発泡機構として
は例えば、管状の本体１５の内部に水溶液の噴射ノズル
１６および金属製のネット　（図示しない）を備え、ノ
ズルから噴射された水溶液がネットを通過する過程で圧
縮空気と混合され、発泡するものである。発泡器１４の
一端には、電磁式止め弁１８を介して水溶液タンク１２
が、また減圧弁２０および電磁式止め弁２１を介して前
記エアタンク８がそれぞれ接続されている。

つぎに、上記のように構成された装置により線材コイル
Ｃを潤滑する方法について説明する。

熱間圧延線材の製造ラインでは、鋼材を加熱炉によって
所定温度に加熱したのち、粗圧延機および中間圧延機を
へて、高速ブロックミルで所定の寸法径の線材に加工さ
れる。ついで、レーイングヘッド捲線機によって非同心
円状のコイル線材として捲線され、調整冷却ラインで所
定温度まで均一に冷却されたのち、自動結束機によって
フープで結束されて次の処理工程に移送される。線材コ
イルの潤滑は上記結束の直前に行われる。

第１図に示すよう２線材コイルＣをハンガーフック２３
に吊した状態で、線材コイルＣ内にエアバッグ２および
発泡器１４を両端より挿入する。（片面の図省略）つぎ
に、止め弁１８を開いて潤滑剤を含む水溶液を発泡器１
４に約５１．　／ｍｉｍで供給するとともに、止め弁２
１を切り換えて圧縮空気を発泡器１４に約１００ｆｉ　
７ｍ１ＩＩｌで吹き込む。水溶液は発泡器１４内で発泡
して泡沫となり、発泡器１４の開口から線材コイルＣ内
周面とエアバッグ外周面３との間の空間に押し出される
。上記空間内に泡沫が充満すると、発泡器１４への水溶
液および圧縮空気の供給を止める。そして、切換弁ｌＯ
を切り換えてエアバッグ２内に圧縮空気を供給する。エ
アバッグ２はコイルの外側の室から順次膨張して、コイ
ル両端部を先にシールし、その後さらに膨張して、これ
の外周面３が泡沫を線材コイルＣのリングの間の隙間に
押し込む。押し込まれた泡沫は線材表面に一様に付着し
て潤滑の作用をする。このように泡沫で司滑処理された
線材コイルＣは、線材自体の持つ熱間圧延余熱によって
即乾されつつ結束機によって圧縮結束を行なう。この時
のエアバック２に取付けた連絡孔５は圧縮空気の供給と
共にコイルの外側の室から順次膨張するように、その孔
径、配置が決められている。

第３図は前記発泡倍率をパラメータとして泡沫供給倍率
と滴り率との関係を示している。ここて、泡沫供給倍率
および滴り率はそれぞれ次のように定義される。

線材径は２５４ｎｍである。また、使用した潤滑剤は、
脂肪酸複合アミン塩とアルコール系アミンを水に溶かし
て、濃度を変えている。

第３図から明らかなように、発泡倍率を高くすると滴り
率が著しく低下することがわかる。このことは、供給し
た発泡の殆どが潤滑作用に有効に寄与していることを示
している。したがって、泡沫供給倍率を小さく、すなわ
ち泡沫供給量を少なくしても線材を十分に潤滑すること
ができる。

第４図は潤滑剤の泡沫圧入（本発明の方法）、泡沫噴射
　（比較例）、および空気噴霧（従来の方法）の各方法
について結束疵低減率を比較して示したものである。線
材径は２５ｎ＋ｍである。使用した潤滑剤は脂肪酸複合
アミン塩とアルコール系アミンを水に溶かして、それぞ
れの濃度を約０．１ｗｔ！ｋにしたものである。また、
潤滑剤供給量は線材１Ｔｏｎ当りに１１である。結束疵
低減率は、結束圧力１０　Ｔｏｎの条件で結束時の圧縮
疵検さ０．０１ｍｍ以上の疵の個数に基づいて求めた。

第４図から明らかなように、この発明の方法によれば圧
縮疵は殆ど発生していない。また、従来法の結束疵低減
率はこの発明の方法のものの約１７３である。

この発明は上記実施例に限られるものではなく、たとえ
ば線材コイルの外周面から泡沫を圧入するようにしても
よい。

（発明の効果） 従来、最も普及しているエア・アトマイズ噴霧方式で潤
滑して圧縮結束したものに比べて、この発明による泡沫
潤滑された線材コイルは、圧縮結束の際、泡沫で内部ま
で均一に潤滑処理できる。

したがって、結束時の圧縮疵を大幅に低減することがで
き、コイル高さも低くなる。このことにより、圧縮疵を
起点とした破断等のトラブルを皆無にすることができる
。さらに、コイルの大単重化や線材の細径側へのサイズ
拡大を実施しても、既存の熱処理炉への装入、ならびに
需要家でのサプライスタンドおよび酸洗槽での、結束後
のコイル高さによるトラブルを引起こすことな〈実施可
能である。さらにまた、水溶液の滴りやフユーム等の発
生がなく、コイル下部から滴り落ちた潤滑剤の処理設備
や飛散した潤滑剤の処理設備は不要である。

また、この発明では泡沫を圧入するようにしているので
、粘性の高い潤滑剤を使用することができるとともに、
潤滑剤を線材に均一に付着させることができる。したが
って、コイル下端からの潤滑剤の滴りも極〈わずかで塗
布効率の高く、また疵低減率は一層向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれこの発明の方法を実施す
る装置の一例を示しており、第１図は側面からみた断面
図および第２図は正面からみた断面図、第３図は発泡倍
率をパラメータとして泡沫供給倍率と滴り率との関係を
示す線図、ならびに第４図は潤滑剤の泡沫圧入　（本発
明の方法）、泡沫噴射　（比較例）、および空気噴霧　
（従来の方法）の各方法について結束疵低減率を比較し
て示す棒グラフである。 １・・・潤滑処理装置、２・軸エアバッグ、３−ｃアバ
ラグ外周面、４・・・膨張室、７−・圧縮空気供給装置
、１１−水溶液供給装置、ｌ　４−・・発泡器、２３−
・・ハンガーフック。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）線材コイルを結束する前に、線材コイルに潤滑剤
   を供給して線材コイルのリング間を潤滑する方法におい
   て、線材コイルのリング間に潤滑剤を含む泡沫を圧入し
   て供給することを特徴とする線材の潤滑処理方法。
2. （２）線材コイルを結束する前に、線材コイルに潤滑剤
   を供給して線材コイルのリング間を潤滑する装置におい
   て、線材コイル面に向い合う加圧面を有し、内圧により
   伸縮可能なバッグ状膨張体と、バッグ状膨張体に加圧流
   体を供給する装置と、線材コイル面と前記加圧面との間
   に潤滑剤を含む泡沫を供給する装置とからなることを特
   徴とする線材の潤滑処理装置。
3. （３）前記バッグ状膨張体がコイル軸方向に沿って仕切
   られて複数の膨張室からなっている特許請求の範囲第２
   項記載の線材の潤滑処理装置。