JPH02197302A - 温間圧延油およびそれを用いた圧延方法 - 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） 本発明は温間圧延油及びそれを用いた圧延方法に関し、
特に、ステンレス鋼と低融点の非鉄金属とのクラッド鋼
を形成する際に用いる温間圧延油及びそれを用いた圧延
方法に関する。

（従来の技術） 一般に、ステンレス鋼は表面光沢が優れていることが要
求される。優れた表面光沢は、表面に油溜まり（オイル
ビット）を発生させないこと、及び焼付疵やスリップ疵
を発生させないことにより実現される。

オイルビットはロールと圧延材との間に多量の圧延油が
導入されることにより発生するものであり、圧延油の粘
性を下げること及び低速で圧延することにより低減する
ことができる。

焼付疵は局部的に高血圧が発生した際に、あるいは摩擦
発熱により油膜切れを生じた際に発生するものであり、
それを防ぐには一般に、■高粘度油とすること、■油膜
強度を高めること、■圧延速度を下げて摩擦発熱を抑え
ること、■圧下率を下げること、等が有効である。

しかし、ステンレス鋼は表面が安定な不働態被膜に覆わ
れているため潤滑油の吸着や反応が起こり難く、従って
油膜強度を高めることは期待できない。

そこで、ステンレス鋼板の圧延は、鉱油に少量のアルコ
ールや合成エステルを添加した低粘度の圧延油を用いて
低速且つ軽圧下で行われている。

一方、近年、ステンレス鋼に熱伝導性の良いアルミニウ
ムや銅等の低融点の非鉄金属を圧着してクラッド鋼とし
た多機能材が開発され、その需要が増えて来た。これら
のクラッド鋼板も従来のステンレス鋼板と同様に優れた
表面光沢が要求される。

（発明が解決しようとする課題） ところが、クラッド形成はある程度高温でないと圧着さ
れ難いため、圧延は温間で行われる（被圧延材の温度は
通常、３００〜ｓ　ｏ　ｏ　０ｏである）。

そのため、従来の低粘度圧延油では油膜切れを発生し焼
付疵となる。そこで、その対策として高粘度潤滑油を使
用すると冷間接触となるワークロールとバックアップロ
ールとの間でロール間スリップが発生し、ロールのスリ
ップ疵が圧延材に転写される。また、固体潤滑剤を添加
した潤滑剤（例えば、特開昭６２−１９７４９３及び特
開昭６２−１５６１９９）を用いることが考えられるが
、この場合、固体潤滑剤の粒子が圧延材表面に押し込ま
れてできる押込み疵が発生したり、圧延後の洗浄工程に
おいて固体粉末が除去されず、光沢の優れた鋼板を容易
に得ることはできない。

また、鋼板の光沢は使用されるロールの表面の粗さによ
っても変わる。光沢の優れた鋼板表面を得るにはロール
の表面粗さが小さいほうが有利である。しかし、表面粗
さが小さいとロールと圧延材との間あるいはワークロー
ルとバックアップロールとの間の摩擦が小さくなってス
リップが発生し、安定した圧延ができなくなるばかりで
なくスリップ疵によって表面光沢が低下する。一方、ス
リップを防止するべくロールの表面粗さを大きくすると
、圧延後の光沢が低下する。

以上に説明したように、優れた表面光沢を得るには、油
膜の厚さを小さくした際の焼付きを防止し且つ表面粗さ
が小さいロールを用いた際のロール間スリップを防止し
なければならない。しかし、焼付きを防止するには油膜
をある程度厚くする必要があり、また、厚くなり過ぎる
とロール間スリップが発生する。更に、ロール間スリッ
プを防止するにはロールの表面粗さを大きくすることや
油膜を薄くすることが効果的であるが、この場合は表面
光沢が低下したり油膜切れを発生し易くなって焼付きが
発生する。

このように、相反する性質を同時に満足させる技術の開
発が必要である。

特に、ステンレス鋼と低融点の非鉄金属とを重ね合わせ
るクラッド鋼を形成する圧延は、温間で行われるため、
潤滑条件が従来の冷間圧延以上に苛酷であり、スリップ
と焼付きという相反する性質を同時に満足させる技術の
開発は非常に困難である。

本発明は斯る従来の課題を解決すべくなされたものであ
り、ステンレス鋼と低融点の非鉄金属、特にステンレス
鋼とアルミニウム又は銅とを重ね合わせて圧着させる温
間圧延において、圧延後の表面光沢が優れたクラッド鋼
をスリップ疵や焼付疵を発生させることなく製造するこ
とが可能となる温間圧延油及びその際の圧延方法を提供
することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、上記目的を達成するために、次に示す考え
方に基づいて種々検討した。

（１）温度上昇による油膜切れから発生する焼付きを防
ぐために、 ■高温において熱分解等を生じにくい耐熱性に優れた潤
滑油を基油とする、 ■固体潤滑剤を添加する、 ■固体潤滑剤を摩擦面に均一に供給し且つ押込み疵を生
じさせないように固体潤滑剤の粒子径を微細にする。

（２）ロール間スリップを防止し且つ光沢を高めるため
に、ワークロールとバックアップロールの表面粗さを両
者の合成粗さで整理して最適な組合わせとする。

その結果、本発明においては、ネオペンチルポリオール
と脂肪酸とのトリエステル又はテトラエステルを基油と
し、これに分子量が３５０〜８００のアルキル又はアリ
ールジウレアを５〜２０ｗｔ％添加して半固体状のクラ
ッド鋼温間成形用温間圧延油を形成し、更に、被圧延材
の温度が３００℃以上の温間圧延において、各々の粗さ
が式（１）の条件を満たし且つ合成粗さが式（２）を満
たすように調整したバックアップロール及びワークロー
ルを組み合わせてなるロールを用い且つ該圧延油を供給
して成形する温間圧延を行っている。

０．５≦Ｒ＜１．５、　　Ｒ１１≧Ｒｗ　−ｍ−（＋）
Ｒ＝ｐ正Ｗ”　　　　　−−−（２） 式中、 Ｒは合成粗さ（μｍ　Ｒｒｍｓ）、 Ｒ８はバックアップロールの粗さ（μｍ　Ｒｒｍｓ）、
Ｒｗはワークロールの粗さ（μｍ　Ｒｒｍｓ）、を表す
。

（作用） 第１の発明である圧延油は、ネオペンチルポリオールの
脂肪酸エステルを基油としたものである。

ネオペンチルポリオールとは、ニオペンチルグリコール
、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ト
リメチロールブタン、トリメチロールヘキサン、ペンタ
エリスリトールなどであり、これらの化合物は共通して
分子構造においてａ位に水素を持たないペンタン骨格を
有しているため、熱分解し難い性能を有する。そのため
、ペンタエリトールやトリメチロールエタン、トリメチ
ロールブタン、トリメチロールヘキサン、トリメチロー
ルプロパンと脂肪酸とのエステルやテトラエステルは分
子量が大きく、熱安定性に優れていることが桜井俊男著
「潤滑の物理化学」昭和４９年５月１日、幸書房発行、
などの公知文献に記載されている。

本発明の特徴は、この公知の特性を有効に活用するため
、次に述べる分子量３５０〜８００のジウレア化合物を
５〜２０ｗｔ％添加して耐焼付性を飛躍的に向上させた
ことにある。ジウレア化合物とは、分子中に２個のウレ
ア結合［−Ｎｌｌ−Ｃｏ−ＮＨ−］を有する化合物であ
り、次の一般式で示されるアルキルジウレア、アリール
ジウレア、アルキルアリールジウレアなどがある。

アルキルジウレア：　　Ｒ＋−ＮＨＣＯＮＨ−１ｔ−Ｎ
ＨＣＯＮＩＩ−Ｒａアリールジウレア：　ぐ＝＝〉−Ｎ
　ＨＣＯＮ　Ｈ−Ｒ−Ｎ　ｉＩ　ＣＯＮ　ＩＩ　−（＝
＝）フル＊に７’Ｊ−に’ｉ’）し７：　　〈＝＝）−
ＮＩＩＩＣＯＮＲ−Ｒ−ＩＪＨＣＯＮＨ−Ｒｒ式中、Ｒ
はインシアネート基を、Ｒ１及びＲ３はアルキル基（好
ましくは炭素数４〜１８のアルキル基）を示す。

上の一般式において、フェニル基はナフチル、置換フェ
ニルなどの別のアリール基でもよく、またＲ１、Ｒ２の
アルキル基はシクロアルキル基であってもよい。

ジウレア化合物の分子量を３５０〜８ｏｏと限定した理
由は、３５０未満では耐焼付性が飛躍的に向上しないた
めであり、また、８００を超えるとスリップの発生や光
沢を低下させるからである。

また、これらジウレア化合物を添加する基油をネオペン
チルポリオールの脂肪酸エステルに限定した理由は、他
の基油、例えば鉱油、天然油脂類、合成エステル類に添
加してもその耐焼付性の向上はわずかであり、飛躍的な
向上がみとめられないｔ；めである。

なお、これらのジウレア化合物は、粒径が２μｍを超え
ると、圧延油中に均一に分散されなくなるばかりでなく
圧延した際に材料表面に押し込まれて凹疵となり光沢が
低下するため好ましくない。

より好ましい粒径は１．０μｍ以下である。

更に、ジウレア化合物の添加量は５〜２０ｖｔ％未満で
且つ添加後の圧延油の稠度は２５℃で１５０〜３５０と
することが好ましい。これはネオペンチルポリオール脂
肪酸エステル（基油）との相乗作用による飛躍的な耐焼
付性の向上が認められなくなるからであり、また、２０
ｖｔ％を超えると稠度が高くなり過ぎて潤滑膜が厚くな
りロール間のスリップや圧延材に潤滑油溜まりが発生し
て光沢が低下するからである。

第２の発明は、第１の発明の圧延油の性能を効果的に発
揮させるための圧延方法に関するものである。バックア
ップロールの表面粗さとワークロールの表面粗さとの合
成粗さを０．５〜１．５μｍの範囲内とし且つバックア
ップロールがワークロールより粗い組合わせにして圧延
することにより、優れた光沢が得られ且つスリップの発
生もなく、圧延油の優れた耐焼付性と相まって本発明の
目的が達成されるのである。バックアップロールの表面
粗さとワークロールの表面粗さとの合成粗さが０．５７
１ｍ未満ではスリップが発生し、逆に１．５μｍを超え
ると圧延後の圧延材の光沢が低下したり部分的な油膜切
れを生じ易くなり、焼付きが発生する。また、ワークロ
ールがバックアップロールより粗いと圧延材の光沢が低
下したり、部分的な油膜切れを生じ易くなり焼付きが発
生する。

なお、本願第２の発明において被圧延材の温度を３００
℃以上としたのは３００℃未満においてはステンレス鋼
と低融点金属との密着が十分でなく、目的とするクラッ
ド鋼が成形できないためである。

また、被圧延材の温度の上限は、（特に限定しないが）
低融点金属の融点以下であること及び高温になる程被圧
延材表面に酸化被膜が形成され成形時の密着性や表面光
沢が低下することから５００℃程度が望ましい。

以上のように、本発明の目的を達成するには、第１の発
明の圧延油を第２の発明の圧延方法により使用すること
がより好ましい。

（実施例） 次に、実施例によって本発明をより詳細に説明する。

本発明による種々の圧延油を作成し、これらと従来の圧
延油及び本発明に含まれない比較例とを比較実験するこ
とにより本発明の評価を行った。

実験１ 本発明の圧延油を用いた場合の摩擦面の焼付発生状況を
従来の圧延油の場合と比較するためにバウデン式摩擦試
験機を用いて摩擦試験を実施した。

実験に供する試料として本発明の圧延油として下記の実
施例を作成した。また、比較のための従来の圧延油とし
ては第１表に示すものを使用した。

実施例１ ペンタエリスリトールテトラデシルを基油とし、これに
分子量４００〜５００であり且つ粒子径が０．６〜１．
２μｍのアルキルジウレアを１０ｗｔ％添加混合して実
施例１を作成した。

比較例１ 牛脂を基油とし、これに分子量３５０〜４００であり且
つ粒子径が０．５〜１．０μｍのアルキルジウレアを１
０ｗｔ％添加混合して比較例１の圧延油を作成した。

実施例２〜４ トリメチロールプロパントリオレイルを基油とし、これ
に分子量４００〜５００であり且つ粒子径が０．６〜１
．２μｍのアルキルジウレアを各々５ｖｔ％、１０ｖｔ
％、２０ｖｔ％添加混合して実施例２〜４を作成した。

比較例２ 更に、トリメチロールプロパントリオレイルを基油とし
、これに分子量４００〜５００であり且つ粒子径が０．
６〜１．２μｍのアルキルジウレアを２ｖｔ％添加混合
して比較例２を作成した。

比較例３ 同じくトリメチロールプロパントリオレイルを基油とし
、これに分子量２５０〜３００であり且つ粒子径が０．
５〜１．０μｍのアルキルジウレアを１０ｖｔ％添加混
合して比較例３も作成した。

試験条件 試験条件は下記の通りであり、往復１０回の摺動を実施
した。

圧子形状　：　３／１６４７チ球（表面粗さ：■ｍａｘ
　Ｏ，２μｍ以下）圧子材質：　５ＵＪ−２（焼入−焼
戻材）平板寸法：厚さＱ、５ｆｆｉｍｘ巾１５１１　ｍ
　Ｘ長さ１００”（表面粗さ：Ｂｍａｘ０．５．ｇｍ） 平板材質：　ＳＵＳ　４３Ｇ−２Ｂ 摺動巾　：　１０　ｍｍ 摺動速度二４“／１．。

押付荷重：　３　ｋｇｌ 試験温度＋　１００．１２５．１５０．１７５．２００
．２２５．２５０゜２７５、３００℃の各温度 試験の結果を第１表に示す。

表から明らかなように、ジウレア化合物を添加しない従
来の圧延油において耐焼付性が維持されるのはいずれも
２００　’０までであり、２００℃を超えると焼付きが
著しい。

一方、ペンタエリスリトールやトリメチロールプロパン
などのネオペンチルポリオールの脂肪酸エステルにジウ
レア化合物を添加した本願発明による圧延油においては
、２５０℃でも焼付きが発生しない。特に、分子量が３
５０以上のジウレア化合物を５〜２０ｗｔ％添加した場
合に飛躍的な耐焼付性の向上が認められる。

実験■ 次に、４段圧延機を用いて上記実施例及び比較例につい
て下記の条件で圧延実験を行い、圧延時のロール間スリ
ップ発生状況及び圧延後の材料表面の光沢、焼付疵の有
無を観察し、耐スリップ性、耐焼付性、光沢性を評価し
た。

実験に供する試料として下記の圧延油を使用した。

実施例５ トリメチロールプロパンやし油脂肪酸トリニスチルを基
油とし、分子量３５０〜４００であり且つ粒子径が０．
５〜１．０μｍのアルキルジウレアを５ｖｊ％添加混合
した本発明の圧延油を作成した。

実施例６ 同じくトリメチロールプロパンやし油脂肪酸トリエステ
ルを基油とし、分子量４００〜５００であり且つ粒子径
が０．６〜１．２μｍのアルキルジウレアを１０ｗｔ％
添加混合した本発明の圧延油を作成した。

実施例７ 同様にトリメチロールプロパンやし油脂肪酸トリエステ
ルを基油とし、分子量６００〜６５０であり且つ粒子径
が０．５〜１．０μｍのアルキルジウレアを２０ｖｔ％
添加混合した本発明の実施例１０の圧延油も作成した。

比較例４ 鉱油（３０ｃｓＬ／４０℃）とステアリン酸オイレル３
０Ｗ【％とからなる潤滑油。

比較例５ トリメチロールプロパンやし油脂肪酸トリエスチルのみ
からなる潤滑油。

比較例６ トリメチロールプロパンやし油脂肪酸トリエステルを基
油とし、分子量３５０〜４００であり且つ粒子径が０．
５〜１．０２ｍのアルキルジウレアを２ｖｔ％添加混合
した圧延油を作成した。

比較例７ トリメチロールプロパンやし油脂肪酸トリエステルを基
油とし、分子量６００〜６５０であり且つ粒子径が０．
５〜１．０Ｊｍのアルキルジウレアを２５ｗｔ％添加混
合した圧延油を作成した。

比較例８ トリメチロールプロパンやし油脂肪酸トリエステルを基
油とし、分子量８５０〜１０００であり且つ粒子径が０
．５〜１．ｏＪｍのアルキルジウレアを１５ｖｔ％添加
混合した圧延油を作成した。

比較例９ トリメチロールプロパンやし油脂肪酸トリエステルを基
油とし、分子量４００〜５００であり且つ粒子径が２．
５〜５μｍのアルキルダウレアｔ−１５ｖｔ 圧延試験条件 ワークロール径：　１００Φ ワークロール表面粗さ　：　ＲｒＩｍｓ　０．３μｍバ
ックアップロール径＝３５ｏΦ バックアップロール表面粗さ　：　Ｒｒｍｓ　１．ＯＪ
ｍ圧延材： ■ＳＵＳ　４３０厚さ９　、　５　１１１″Ｘ巾３００
ｆｆｌｌＩＸ長さ２００ｍ■　アルミニラＡ　　１１１
２４　　厚さ２．Ｑ１１Ｔｌ＋ｙ巾３００”ｘ長さ２０
０１１圧延材温度：３５０〜４００℃（入側温度）圧下
率：２８％０５ｙＦ材とした後の板厚り．Ｓ′″つ圧延
速度：　２０ｍ／ｍｉｎ 圧延油供給：第２表に示す圧延油を１０％エマルジョン
として出側からワーク口 ールへ供給 圧延試験結果を第２表に示す。光沢性の判定は光沢度計
によって測定したものであり、光沢度６００以上を○（
良）、５００〜５９９をΔ、５００未満を×（不良）と
して示した。

第２表 表から明らかなように、本発明の圧延油は、スリップや
焼付きの発生がなく且つ光沢性も良好であり、従来の圧
延油（比較例４及び５）や本発明の範囲から外れる圧延
油（比較例６〜９）より優れた性能を示すことが判る。

例えば、ジウレア化合物の添加量が２０ｗｔ％を超える
とスリップが発生し且つ光沢が低下する（実施例７と比
較例７との比較）。また、ジウレア化合物の分子量が８
００を超えた場合にもスリップが発生し易くなる。更に
、粒子径が２μｍを超えると光沢性が悪くなることが判
る。

実験■ 実験■と同様の条件であるが、ワークロール及びバック
アップロールの表面粗さを第３表に示すように組み合わ
せて圧延実験を行った。

実験に資する試料として下記の実施例８〜ＩＩを作成し
、これらを第３表に示すようなワークロール及びバック
アップロールの表面粗さと組合わせて使用した。また、
これらの圧延油の供給は１０％のエマルジョンとして供
給した。

実施例８ トリメチロールプロパントリオイレルを基油とし、分子
量が４５０〜５５０であり且つ粒子径が０、３〜０．８
μｍであるアルキルアリールジウレアを１２ｗｔ％添加
混合して本発明の圧延油を作成した。

実施例９ トリメチロールブタントリイソステアリル油とし、分子
量が５００〜６００であり且つ粒子径が０．８〜１．２
μｍであるアルキルアリールジウレアを１ｏｖ１％添加
混合して本発明の圧延油を作成した。

実施例１０ トリメチロールヘキサントリデシルを基油とし、分子量
が６５０〜７００であり且つ粒子径が０．８〜１．５μ
ｍであるアルキルアリールジウレアを１５Ｗ【％添加混
合して本発明の圧延油を作成しＩこ　。

実施例１１ ペンタエリスリトールテトラオクチルを基油とし、分子
量が４５０〜５５０であり且つ粒子径が０．３〜０．８
μｍであるアルキルアリールジウレアを８ＷＬ％添加混
合して本発明の圧延油を作成しＩこ。

実験結果を第３表に示す。

Ｎｏ、ｌ〜６はロール粗さが本発明の範囲内の組合わせ
によるものであり、いずれもスリップや焼付きの発生は
なく、光沢性も優れる。

一方、Ｎｏ、７〜１１は本発明の範囲を外れる組合わせ
によるものであり、耐スリップ性、耐焼伺性、光沢性の
いずれかがかなり劣る。例えば、Ｎ１１．７は合成粗さ
が本発明の粗さ範囲の下限であるＲｒｍｓＯ１５μｍ未
満であり、スリップが発生している。また、Ｎｏ、Ｉｌ
及びＮｏ、９は合成粗さが本発明の粗さ範囲の上限であ
るＲｒｍｓ　１．５μｍを超えており、耐焼付性や光沢
性が悪い。更に、Ｎｏ、ＩＯ及びＮｏ、ｌｌはワークロ
ールの粗さがバックアップロールの粗さより大きい場合
であり、光沢性や耐スリップ性が悪い。

以上の実験結果より、ネオペンチルポリオールの脂肪酸
トリエステル又はテトラエステルを基油とし、これに分
子量３５０〜８００のジウレア化合物を５〜２０Ｗ（％
添加することにより、耐焼付性が飛躍的に向上し且つ耐
スリップ性、光沢性に優れることが明らかである。

また、斯る圧延油を用い、更に、ワークロール及びバッ
クアップロールの合成粗さをＲｒｍｓ　Ｏ，５〜１゜５
μｍの範囲とし且つワークロールの粗さをバックアップ
ロールの粗さより細かくすることにより、焼付きやスリ
ップを発生させることなく光沢性の優れたクラッド鋼を
製造することができることが解る。

（発明の効果） 以上に述べたように、木ＷＲ発明においては、ネオペン
チルポリオールと脂肪酸とのトリエステル又はテトラエ
ステルを基油とし、これに分子量が３５０〜８００のア
ルキル又はアリールジウレアを５〜２０ｖｔ％添加して
半固体状のクラッド調温開成形用温間圧延油を形成し、
更に、被圧延材の温度が３００℃以上の温間圧延におい
て、各々の粗さが式（１）の条件を満たし且つ合成粗さ
が式（２）を満たすように調整したバックアップロール
及びワークロールを組み合わせてなるロールを用い且つ
該圧延油を供給して成形する温間圧延を行っているので
、 Ｏ，Ｓ≦Ｒ≦１．５．　　Ｒ１２１ｗ　−−−（＋）Ｒ
＝ｆ；納ｇｗ”　　　　　−−−（Ｄ式中、 Ｒは合成粗さ（Ｊｌｍ　Ｒｒｍｓ）、 ＲＢはバックアップロールの粗さ（μｍ　Ｒｒｍｓ）、
ＲＷはワークロールの粗さ（μｍ　Ｒｒｍｓ）、ステン
レス鋼と低融点の非鉄金属の組合わせ、特に、ステンレ
ス鋼とアルミニウムとを重ね合わせて圧着させる温間圧
延において、表面光沢の優れたクラッド鋼をスリップ疵
や焼付き疵を発生させることなく製造することができる
。

７一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ネオペンチルポリオールと脂肪酸とのトリエステル
   又はテトラエステルを基油とし、これに分子量が３５０
   〜８００のアルキル又はアリールジウレアを５〜２０ｗ
   ｔ％添加した半固体状のクラッド鋼温間成形用温間圧延
   油。 ２、被圧延材の温度が３００℃以上の温間圧延において
   、 各々の粗さが式（１）の条件を満たし且つ合成粗さが式
   （２）を満たすように調整したバックアップロール及び
   ワークロールを組み合わせてなるロールを用い且つ第１
   請求項記載の圧延油を供給して成形する圧延方法。 ０．５≦Ｒ≦１．５、Ｒ＿Ｂ≧Ｒ＿Ｗ−−−（１）Ｒ＝
   √（Ｒ＿Ｂ＾２＋Ｒ＿Ｗ＾２）−−−（２）式中、 Ｒは合成粗さ（μｍＲｒｍｓ）、 Ｒ＿Ｂはバックアップロールの粗さ（μｍＲｒｍｓ）、
   Ｒ＿Ｗはワークロールの粗さ（μｍＲｒｍｓ）、を表す
   。