JPH01167396A - ステンレス鋼の熱間圧延用潤滑剤 - 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〕 本発明はステンレス鋼の熱間圧延のさいの圧延ロールへ
の焼付きの防止を図った潤滑剤に関する。

〔発明の背景および従来技術の問題点〕ステンレス鋼製
品は美麗な表面肌が要求されるものであるから、その製
造工程において表面疵の発生を極力防止する必要がある
。しかし、従来においてタンデムミルでのステンレス鋼
の熱間圧延時に、圧延ロールへの焼付きに起因する表面
疵がしばしば発生していた。このような表面疵が発生し
た場合、それが軽度であっても鏡面仕上げ用途には不適
合になるなどして用途が限定されるばかりでなく、研磨
工程に投入して表面手入れを行う必要がでてくる。また
疵の程度が著しいものはスクラップとなり経済的損失が
大きくなる。

このロールへの焼付きに起因するステンレス鋼の表面疵
発生の問題に対しては、従来よりロールへの負荷の軽減
や圧延条件等の面から多くの検討がなされてきた。しか
し現在のところ、この面からの十分な解決がなされるに
は至ってない。

またロール材質の面からの検討もなされ、グレンロール
が焼付き防止に有効であることが提案されている。しか
し、圧延負荷の大きな仕上げ前段（仕上げ圧延機群の第
１〜第３スタンド）へのグレンロールの採用はロール摩
耗量が大きく、近代圧延技術で不可欠な幅逆転圧延の自
由−が失なわれるという問題がある。そしてロール焼付
きが解決してもステンレス鋼と普通鋼とのミックス圧延
においては普通鋼製品の表面肌グレードがやや低下する
難点もある。したがってグレンロールの採用もスケジュ
ールフリー圧延や異鋼種ミックス圧延を目ざす最近の圧
延技術においては十分な対策とはなり得ていない。

一方、その他の対策として潤滑油の検討もなされてきた
。潤滑油は圧延ロールと圧延材の間に介在して摩擦係数
を低下させる効果を有することから９通鋼の圧延ではか
なり普及している。同様の効果は、ステンレス鋼の圧延
でも期待され焼付き防止に有効と考えられたが、既存の
動物性および植物性油脂類、ならびに鉱物系および合成
系の潤滑油では十分な焼付き防止効果が得られていない
のが実状である。

〔発明の目的〕

異鋼種ミックス圧延、スケジュールフリー圧延などを前
従とすると、圧延負荷が大きい仕上げ前段でのワークロ
ールとして高クロムロールの採用が望ましい、ところが
、高クロムロールはステンレス鋼と’Ｉ　（１２の成分
系であるからステンレス鋼の圧延時に焼付きを生じ易い
という問題が起きる。

本発明は、高クロムロールのワークロールを用いた場合
でも、そして高温（例えば９００〜１２００℃）で且つ
高面圧（例えばｌθ〜５０ｋｇ／帽ｍ”）のもとて圧延
する場合でも、ステンレス鋼のロール焼付き防止を図る
点に主眼をおいた潤滑剤を提供しようとするものである
。

ステンレス調圧延時の表面疵の発生は被圧延材がロール
に焼付き、これが被圧延材へ転写するという繰り返しに
主因があり、このため異鋼種ミックス圧延が自由に行な
えず、生産能率が抑えられている。また焼付きを生じた
ロールは取り替えねばならずロール原単位の上昇や圧延
休止時間の増加といった問題もある０以上のような諸問
題点の解決が本発明のめざすところである。

〔発明の構成〕

本発明は、粘性水溶液中にグラフディト粉末を１〜３０
重量％の量で分散させてなるステンレス鋼の熱間圧延用
潤滑剤を提供するものである。

本発明の潤滑剤はグラファイト粉末と粘性水溶液とで構
成された懸濁液であるが、その粘度がｌＸ　１０３〜５
　Ｘ１×１０３ｃＰ（センチポアズ）に調整されたもの
であるのが好ましく、グラファイト粉末はその９０重量
％以上が粒径１０ｐｍ以下の微粉であり。

粘性水溶液は水溶性高分子増粘剤を水に溶解した液であ
るのが好ましい。

本発明の潤滑剤に使用するグラファイトとしては、天然
黒鉛、キッシュ黒鉛１入造黒鉛等のいずれでもよいが、
潤滑性の点から天然黒鉛およびキッシュ黒鉛に属する鱗
状黒鉛が好ましい０本発明ではかようなグラフ１イト扮
末の分散媒として水を使用しこの水に適度な粘性を付与
するのであるが、その増粘剤としては水に溶解して増粘
するものであればよく、その種類は特に限定されないが
アクリル酸重合体やカルボキシビニールポリマー等の高
置°子増帖剤が微量添加で増粘性の点で安定しているの
で適している。なお、潤滑剤が飛散した場合の圧延設備
に対する腐食性を考慮すると。

中性〜弱アルカリ性であることが望ましく、このような
ｐＨｌ整を行なった場合にも粘度が安定している増粘度
剤を選ぶのがよい。

〔発明の詳細な 説明者らは長年にわたってステンレス調圧延におけるロ
ール焼付きの研究を行なってきた。その間、ロール焼付
きの原因はスラブの大型化に伴う高圧下、高速圧延にあ
ること、そしてロール焼付きはステンレス鋼に特有の現
象であるのは、ステンレス鋼が耐酸化性に優れているこ
とからスケ・−ル生成速度が遅（、短時間、多段圧延に
おいて新生面が生じた場合にこの新生面を保護するに十
分なスケール層を形成する時間がないこと、などの点に
あることを知った。圧延速度の大きなりンデムミルで問
題発生が多く、ステツケルミル等で事例が少ない事も前
述のスケールによる保護作用効果の大切さを示している
。

本発明者らは、このような知見をもとに、不足するスケ
ールの代替としてグラファイトを外部より補給するとい
う着想を得て本発明の潤滑剤を開発することができた。

グラファイトの補給によってロールと被圧延材であるス
テンレス鋼とのメタルタッチを防止し、このメタルタッ
チの防止によって焼付きの原因を除去するのが本発明の
基本構想である。そして、グラファイトは結晶構造が六
方晶であり、このためにへき開面ですべり変形を起こし
て摩擦係数を低下させる機能を存するが。

本発明の潤滑剤はこの性質も利用して圧延材とロールの
摩擦抵抗を下げて面圧を低下させることができ、これに
よってもロールの焼付きが防止される。すなわち本発明
は、グラファイト粉末を１〜３０重量％を水中に含ませ
、かつその水の粘性を調整して圧延ロールへの付着性を
適正にすると共にグラファイト粉末の導管内での沈澱堆
積の防止を図ったステンレス鋼熱間圧延用潤滑剤を開発
したものである。

本発明の潤滑剤の組成において、グラファイト粉末はロ
ール焼付き防止効果を得るために重要な物質である。潤
滑剤中のグラファイト粉末の適正な含有量は１〜３０重
量％である。１重量％未満ではグラファイト粉末添加に
よる焼付き防止効果が小さく、また３０重量％を越える
と圧延ロールに吹付ける吐出エネルギーが著しく大きく
なり、経済性を損うばかりでなく、導管中にグラファイ
ト粉末が沈澱堆積して詰まる等のトラブルが懸念される
ようになる。

グラファイト粉末を混合する液体としては、油脂類も考
えられるが、グラファイト粉末が必ずしも親油性を存し
ていないため、均一分散混合が困難である。さらにメタ
ルとメタルが凝着するという焼付きの冶金学的現象を考
慮すれば、ロール温度を低下させること、すなわちロー
ル冷却水の効果を十分に効かせることは焼付き防止に対
して意味があるが、油脂類を用いるとロール表面に断熱
膜を作りやすく、ロール冷却の面からは不利な方向とな
る。

一方、単なる水にグラファイト粉末を懸濁して圧延ロー
ルに供給することも考えられるが、単なる水を用いた場
合はロールへの付着性が悪いばかりでなく、導管中での
沈澱堆積が著しいために実際の使用には適さない。

本発明者らは、グラファイトという固形の潤滑材料の実
際の採用にあたっての重要な問題である導管中での詰り
防止とロールへの付着性向上について詳細な研究を行な
った。熱間圧延ラインは修理等で１週間程度の休止時期
があるが、この間に導管内に滞留した潤滑剤中のグラフ
ァイト粉末が沈降しないための水溶液粘度とグラファイ
ト粉末の粒度との関係、ならびにロール付着量と水溶液
粘度の関係などを明らかにし本発明に至ったのである。

まず、固体潤滑剤としての作用を有するグラファイト粉
末の混合水溶液中での分散保持の安定性言い換ればグラ
ファイト粉末の沈降に及ぼす水溶液の粘度やグラファイ
ト粉末の粒度の影響を調べた。試験は、水溶液の粘度や
グラファイト粉末の粒度を変化させた混合水溶液を作り
、これを均一混合したのち静置し、グラファイトの沈降
度合を測定することで行なった。用いたグラファイト粉
末は、天然黒鉛のうち特に鱗状黒鉛を粉砕機を用いて種
々の粒度に粉砕したものである。水は増粘剤の添加量を
変えることによりその粘度を変化させた。グラファイト
粉末を混合した水溶液は均一混合したのち１ｆｆｉ（リ
ットル）ビーカーに入れ１日問および１週間静置し、そ
の後ビーカーの上層部、下層部およびその中間の中央部
より液を採取し、含有するグラファイトの含有量を測定
した。

試験結果を第１表に示す、これから明らかなように、適
切な粒度のグラファイト粉末を使用し且つ混合液の粘度
を適正に調節すれば、１週間静置してもグラファイト粉
末の沈降はほとんど生じず。

分散安定性に優れたものが得られる。すなわち。

グラファイト粉末はその９０重量％以上が粒径１０／７
１１以下の微粉であれば、１．３Ｘ１×１０３ｃＰとい
った低粘度の水溶液でも均一分散が保たれ１週間放置可
能であることがわかる。また、被圧延材であるステンレ
ス鋼の表面品質に対してグラファイト粉末が悪い影響を
及ぼさないようにする点からも出来るだけ微粒子を使用
するのがよく、これらを総合的に勘案すれば平均粒径が
ｌμ−以下のグラファイト微粒子を使用するのがよい。

次にグラファイト粉末を混合した水溶液（混合液と呼ぶ
）のロールへの付着性に及ぼす液の粘度の影響について
調べた結果を述べる。試験は第１図に示すように回転し
ている圧延ロールに該混合液を吹き付けて付着量を測定
することで行なった。

第１図において、Ｉは直径３５０ｓ＋ｓでバレル長３０
０−一の圧延ロールであり３０ｒｐｍで回転している。

２は混合液の供給装置であり、　１００ｋｇ／ｃ−ｔの
圧力のポンプで分散液をノズル３からロールｌの表面に
噴霧するものである。４は水の供給装置であり。

３　ｋｇ７ｃｍ”の圧力のポンプで水をノズル５からロ
ール２の表面にへ噴霧するものである。この水の供給は
熱間圧延におけるロール冷却水に相当するものである。

混合液中のグラファイト粉末は平均粒径１．１μｍ、最
大粒径６μ曙のグラファイトの粉末を用゛い、粘性水溶
液としては、アクリル酸重合体の水溶性増粘剤の添加量
を変えて粘度を変化させたものを用いた。これらを混合
した液は、前記の条件で水を同時に噴霧しながら、混合
液供給袋ｒＩ１２を用いてロールに１０秒間噴霧された
。混合液および水を停止後、ロールに付着した混合液を
採取し。

そこに含まれるグラファイト粉末の重量を測定した。試
験結果を第２表に示す。

第２表の結果に見られるように、ロールへのグラファイ
トの付着量は混合液の粘度によって大きく影響を受ける
ことがわかる。混合液の粘度が小さすぎるとグラファイ
ト粉末がロール冷却水に希釈されて流失してしまって付
着率が悪くなり、粘度が高すぎると圧延ロールに吹付け
る吐出エネルギーが大きくなって適切な噴霧ができなく
なる。

本発明に従うグラファイト粉末含有の潤滑剤は。

混合液中のグラファイト粉末の重量％が１〜３０重量％
の範囲となるようにグラフ１イト粉末の量を調整したう
え、増粘剤の適量の添加によって混合液の粘度をｌＸｌ
×１０３〜５×１０５ｃＰに調整されていることが実際
の操業のうえで必要であることを第２表は示している。

このような粘性をもつ粘性水溶液を作るための増粘剤と
しては特に限定する必要はないが、アクリル酸重合体や
カルボキシビニールポリマー等の高分子増粘剤は微量添
加で安定した増粘性を示すので適している。また、使用
の態様によっては潤滑剤が飛散した場合の圧延設備に対
する腐食性も考慮することが必要となる。このためには
潤滑剤を中性ないし弱アルカリ性にｐＨ３ｌｌ整してお
くのがよい、このようなｐＨ調整を行なった場合にも粘
度が安定している増粘度剤を選ぶことも重要である。

このようにして構成された本発明の潤滑剤によると後記
の実施例に示すようにステンレス調熱間圧延時の焼付き
の問題が回避される。本発明の潤滑剤は水とグラファイ
ト粉末そしてごく微量の水溶性高分子増粘剤とから構成
されているのでその廃液処理にあたっても油のような配
慮はいらないし、粘性水溶液であるがこれを水で希釈す
ると粘度は急激に低下するので排水管が詰る等のトラブ
ルもなく、既述の本発明の目的が効果的に達成できる。

なお、その使用にあたっては９例えばステンレス鋼熱間
圧延時の粗圧延機ならびに仕上げ前段の３スタンド等で
好適に適用でき、圧延機入口側のロールバイトに噴霧状
で供給することができる。これによって潤滑剤に含まれ
ているグラファイト粉末がロールバイト内に導入されて
ロール表面を被覆し、ロールと被圧延材とのメタル−メ
タルの直接接触を抑制し、ロール焼付きが防止される。

異鋼種交互圧延においては９本発明の潤滑剤はステンレ
ス鋼の圧延時に効果的に作用するが。

その際に普通調圧延時に使用された潤滑油が作用してい
ても或いは作用していなくても焼付き防止効果に大きな
変化はない。

以下に実施例を挙げて本発明の潤滑剤の効果を具体的に
示す。

実施例１ 厚さ２０ｍｍ、　　幅５０ｍｍ、　　長１５０ｓ＋ｗの
５ＵＳ４３０ＬＸ（７）　ステンレス鋼（化学成分値：
　０．０２χＣ，０，５１χＳｉ、０．２８χＭｎ。

０．０１７ＸＰ、０．００４！Ｓ、　１７．２３χＣ，
０，１１χＮ１．０．４１ＸＮｂ）　（７）被圧延材を
、熱間工具鋼（ＳＫＤ６１）からなるロール径が１５０
ｍｍのロールで熱間圧延した。圧延温度は９００°Ｃ９
圧下率は７０％の１パス圧延であり、また被圧延材の加
熱は不活性ガスを導入した炉中で短時間で行ない１表面
に生成するスケールの量をできるだけ少なくした（スケ
ール厚さ約１μｍ）ｓ熱間圧延のさいに、　１００ｋｇ
／ｃ＋＊”の圧力のポンプを用いて潤滑剤をロールに噴
射した。同時に３ｋｇ７ｃｍｇの圧力のポンプを用いて
ロール冷却水をロールに噴射した。

使用した潤滑剤は、平均粒径１．１μ謂、最大粒径５μ
−以下のグラファイト粉末を、増粘剤としてアクリル酸
重合体を使用した粘性水溶液に混合した液であり、グラ
ファイト粉末の含有量と混合液の粘°度を種々変化させ
た。圧延後にロール表面と被圧延材表面の形態を観察す
ることにより、潤滑剤の各条件での焼付の発生の有無を
調べた。その結果を第３表に示した。

第３表 第３表の結果から明らかなように１本発明に従う潤滑剤
はステンレス鋼の熱間圧延時のロールへの焼付防止に有
効に作用することがわかる。

より具体的に説明すると、比較例１の潤滑剤を供給しな
い条件では、被圧延材表面がロールに焼付を生じること
によってむしれたような状態になっており、金属面が露
出した部分が観察された。

これに対して本発明に係る潤滑剤を用いた場合には焼付
が発生していない、これは被圧延材表面がグラファイト
粉末で覆われたからであると考えることができる。なお
グラファイト粉末と粘性水溶液の混合液を潤滑剤に用い
た場合でも、比較例２および３に示されるように、グラ
ファイト粉末の含有量が少ないか、或いは混合液の粘度
が低いと焼付を防止するに至っていない。またグラファ
イト粉末の含有量が多いか、増粘側の添加量が多いため
に混合液の粘度が過大となった比較例６や７の場合は、
ノズル詰まり等の理由によって混合液のロールへの吹き
付けが十分に行なえず、その結果として焼付の防止が行
えない。

実施例２ 厚さ２００ｍｍ、　　幅１０３０〜１１２０ｍｍ、　　
単重約１３ｔｏｎの５ＵＳ４３０のステンレス鋼（化学
成分値：　０．０３〜０．０７χＣ，０，４１〜０．５
４χＳ　ｔ、　０．２１〜０．２３％Ｎｉ、　０．０１
５〜０．０２５％Ｐ、　０．００２〜０．０１６％Ｓ、
　１６．４０〜１６．５６％Ｃｒ、　　０．０９〜０．
１２％Ｎ　＋）、　および５ＵＳ４３０ＬＸのステンレ
ス鋼（化学成分値：　０．００３〜０．０４％Ｃ，０，
４５〜０．５６％Ｓ　ｉ、　　０．２２〜０．３０％Ｎ
ｉ、　　０．０１６〜０．０２４％Ｐ、　０．００３〜
０．０１４％Ｓ、　１６．５１Ｓ−１７，２２％Ｃｒ、
　ｏ、ｏｓ〜０．１１％Ｎｉ、　　０．３５〜０．５２
％Ｎｂ）の各スラブを。

各々１２００°Ｃに加熱し厚さ２５１Ｉ１１のラフバー
に粗圧延したのち、６スタンドからなる仕上圧延機群で
厚さ３．２〜３．８ｍ−のホットコイルに圧延した。

仕上げ圧延機群の第１〜第３スタンドのワークロールに
は高クロムロールを使用した。またこれらのスタンドに
は、従来の圧延潤滑油をウォクーインジェクションで供
給する通常の圧延潤滑油供給系とは別個に９本発明に係
る潤滑剤をロールに噴霧供給する系を設けた。このよう
にして従来の圧延潤滑油を用いた場合と１本発明の潤滑
剤を用いて圧延した場合の、被圧延材の表面疵（焼付き
に起因した疵）の発生状況を調べた。圧延したスラブの
本数は各潤滑剤の条件に対して各々５ＵＳ４３０の場合
２１本、　５１１Ｓ４，３０ＬＸの場合７本である。

結果を第４表に示すが１本発明の潤滑剤は従来の圧延潤
滑油に比べてロール焼付き防止の効果が大きく現れてい
ることが判る。すなわち従来の圧延潤滑油の場合、圧延
時の面圧の高いコイルエツジ近傍を主体に、ロール焼付
きが生じて被圧延材表面に押し込み状の疵が発生したの
に対し９本発明の潤滑剤を用いた場合、　５ＵＳ４３０
では全２１本にって、　５ＩＩＳ４３０ＬＸでは全スラ
ブ８本中７本について。

いずれのコイルにも焼付きに起°囚した表面疵は発生し
なかった。

以上に説明したように２本発明に係る潤滑剤はステンレ
ス調圧延におけるロール焼付きの防止に効果があり、製
品品質の向上は言うにおよばず。

ロール原単位の低減や熱延作業能率の向上等ステンレス
鋼の製造において多大の貢献をなし得るものである。な
お、熱間圧延という塑性加工の手段を中心に述べてきた
が１本発明に係る潤滑剤は押し出し等の他の塑性加工方
法にとっても有効に作用し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は潤滑材のロールへの付着性を調べるために使用
した試験機の略系統図である。 ｌ・・圧延ロール、２・・潤滑剤供給装置。 ３・・潤滑剤噴霧ノズル、　　　・・水供給装置。 ５・・水噴霧ノズル。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）粘性水溶液中にグラファイト粉末を１〜３０重量
   ％の量で分散させてなるステンレス鋼の熱間圧延用潤滑
   剤。
2. （２）粘性水溶液は、水溶性高分子増粘剤を水に溶解し
   た液である特許請求の範囲第１項記載の潤滑剤。
3. （３）グラファイト粉末は、その９０重量％以上が粒径
   １０μｍ以下の微粉である特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の潤滑剤。
4. （４）潤滑剤の粘度は、１×１０＾３〜５×１０＾５ｃ
   Ｐ（センチポアズ）である特許請求の範囲第１項、第２
   項または第３項記載の潤滑剤。