JPH03100096A - 熱間管圧延用潤滑剤およびその塗布方法 - 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〕 本発明は熱間管圧延、特に継目無管の製造に用いる傾斜
穿孔圧延に対して優れた適性を示す潤滑剤およびその塗
布方法に関する。

（従来の技術） 継目無管の製造に使用される傾斜圧延機においては、傾
斜ロールで穿孔圧延される被圧延材の外径が必要以上に
膨らむのを防ぐために、傾斜ロールに対し管通過中心線
回りに９０°位相をずらせて一対のガイドシューが対向
配置されている。このガイドシューとしては、通常はプ
レート型のもの又はデイスクロール型のものが用いられ
るが、いずれの形式のガイドシューを用いても、被圧延
材はその回転によりガイドシューに対して管周方向に摺
動し、プレート型のガイドシューを用いた場合はガイド
シューが管軸方向固定であることから管軸方向の摺動も
加わることになる。このような摺動に伴う被圧延材の焼
付きを防ぐために、被圧延材の接触面に対しては潤滑処
理を行うのが通例となっており、そのための技術として
は次の３つが公知である。

■　被圧延材とガイドシューの接触摺動部に砂、ミルス
ケールといった粉粒体を介在させる（特公昭５Ｂ−３４
４４号、特開昭５７−１６５１０６号）。

■　デイスクロール型ガイドシューの周面に潤滑剤を供
給する（特開昭６０−２１１１１’ｔ）。

■　圧延前の被圧延材表面に潤滑剤を塗布する（特開昭
６０−１８４４１０号）。

これらの従来技術を比較すると、■の技術は使用材料が
粉粒体、すなわち固体であるので、被圧延材、ガイドシ
ューのいずれに対しても密着性がなく、被圧延材の回転
により摺動部外にはねとばされ、被圧延材の全外表面に
対して効果があるとは言えない。特に上ガイドシュー側
では効果が少ない。■の技術はガイドシュー表面に常時
連続して潤滑剤を供給するので、■の技術よりは安定な
効果が得られる。しかし、ガイドシューが被圧延材に接
触するのは被圧延材の管周方向の一部であり、■の技術
すなわち被圧延材そのものに潤滑剤を塗布する技術に比
べれば、全表面均一潤滑の点で劣る。また、■の技術は
デイスクロール型のガイドシューを対象とし、そのロー
ル回転を利用して摺動部に潤滑剤を供給することから、
ガイドシューの回転がないプレート型のものに対しては
適用できない制約がある。

以上のことから、被圧延材とガイドシューとの間に対す
る潤滑処理としては、■の技術、すなわち被圧延材に直
接潤滑処理を施す技術が最も好適と言える。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、■の技術で使用されている潤滑剤は、特開昭
６０−１８４４１０号公報によれば、ＥＨコート（商品
名、アイコー株式会社製）である。

こ（７）ＥＨコートはＡｌ１０３　、Ｓ　ｉ　０１等の
耐火物を主成分とするもので、使用に際しては金属アル
ミニウムに強アルカリ性溶液を混合する必要がある。と
ころが、混合してから乾燥までに時間がかかり、また混
合量の調節にも手間がかかる。

更に金属アルミニウムは人体に対して有害であるので混
合時、塗布時に保護具等の安全対策を必要とする。この
ようなことから、この潤滑剤は取り扱い性が悪い。その
上、この潤滑剤は被圧延材に強固に付着するため、穿孔
圧延後も被圧延材の表面に局部的に残り、後工程の例え
ば延伸圧延、成形圧延の工程で被圧延材の表面に押え込
まれて、いわゆる押え込み疵を発生させる原因にもなっ
ている。

こうした事情を背景として、本出願人は酸化鉄にＡ　Ｒ
，ｚ　Ｏ＊　、　Ｍ　ｇ　Ｏ，Ｓ　ｉ　Ｏ□を混合した
潤滑剤を特願昭６３−６１１９６号にて先に出願した。

この潤滑剤は水ガラス等の汎用バインダーの使用により
、圧延に先だ力ロ熱前の被圧延材に節単に常温付着させ
ることができ、使用性に優れる。また、圧延温度に加熱
された状態で優れた密着性及び潤滑性を示す。しかしな
がら、これらの利点の一方では多種類の酸化物を決めら
れた配合比で混合する必要があり、潤滑材としての製造
工数が多いという問題があった。また、常温塗布の場合
は乾燥までに約３時間を要し、取り扱い性も未だ十分と
は言えなかった。

本発明は斯かる状況に鑑みなされたものであり、その目
的は配合作業が簡単かつ安全で、常温付着も容易であり
、しかもその乾燥時間が短く、常温での密着性にも優れ
、更に加熱時の安定性にも優れた熱間圧延用潤滑剤を提
供することにある。

本発明の別の目的は上記・潤滑剤の合理的な塗布方法を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 本発明の潤滑剤は、酸化クロム１００重量部に対し、Ｓ
ｍＯ２を２〜１０重量部の割合で混合したものである。

本発明の潤滑剤は、バインダーを別にすれば２ｍｍの物
質の配合により製造できる。従って、潤滑剤としての製
造が容易である。また、２種類の物質はいずれも無害で
安全性に優れる。

更に、水ガラス等の汎用バインダーを使用して、被圧延
材に簡単に常温付着されることができる。

また、その場合の乾燥時間が短く、乾燥後は優れた密着
性を示す。従って、圧延に先たつ加熱の前に潤滑剤を簡
単に塗布することができ、また、そうしたとしても加熱
炉への転送時等に潤滑剤が剥離するおそれがない。

更に又、圧延温度に加熱されることにより一層優れた密
着性を示し、加熱下での潤滑性が優れることとあいまっ
て被圧延材に対して優れた潤滑効果を与えることができ
る。

本発明の塗布方法は、上記潤滑剤にバインダーを混合し
た後、これを圧延に先だつ加熱前の被圧延材表面に塗布
するもので、塗布作業が容易で、塗布後の乾燥時間も短
く、乾燥後は潤滑剤に優れた密着性を与えることができ
る。

〔作　　用］ 本発明の潤滑剤は金属クロムとＳｉＯ□とを構成物質と
している。

金属クロムは潤滑剤としての基本成分であり、粉粒状を
呈している。この金属クロムは常温では被圧延材に対す
る密着性はないが、水ガラス等の汎用バインダーの使用
により被圧延材の表面に強固に付着させることができる
。その場合の接着に必要な乾燥時間は、本出願人が先に
出願した酸化鉄を主成分とする潤滑剤と比べて約１７３
（＃１時間）に短縮される。その理由は、乾燥が不十分
であっても金属Ｃｒが加熱中に酸化・焼結付着するため
、酸化鉄を主成分とする潤滑剤に比べて優れた接着力が
得られるのである。すなわち、酸化鉄を主成分とする潤
滑剤のように急速加熱による剥離が生じないのである。

被圧延材の表面に付着した金属クロムは加熱によりその
表面に酸化物（ＣｒｚＯ：＋）として強固に焼結付着す
る。また、Ｃｒの酸化物標準生成自由エネルギーは次式
に示すように、Ｆｅ　　Ｎｉよりも低く、そのためにＣ
ｒ、０．は加熱下で掻めて安定な状態で存在し、圧延終
了まで優れた潤滑性を示す。

２　Ｆｅ＋０２−＋２Ｆｅ＋ＥｅＯΔＧｏ＝　−２４１
００＋２９．９０Ｔ４／３Ｃｒ　＋０ｚ−２／３Ｃｒｚ
Ｏｓ　　ΔＧＯ＝−７８５０１４１．４０Ｔ２Ｎｉ　＋
Ｏ□→２Ｎ　ｉＯΔＧ０−−１１５００＋１８．２０Ｔ
ただしΔＧＯ＝標準生成自由エネルギー（ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌｅ）↑：絶対温度 金属クロムに通常混在する酸化クロムは除去する必要は
ないが、その含有量は１０％未満として９０％以上の金
属クロム純度を確保することが望まれる。また、ＡＩ！
　　Ｆｅ　　Ｌｉ　　Ｎａ　　Ｋ　　ＣａＭｇ等の不純
物が含有されていてもよい。

金属クロムの粒径は特に限定するものではなく、通常の
０．５μ階程度で問題はない。

ＳｊＯ，はＦｅＯおよびＦｅ２Ｏ，と共存して１１５０
°Ｃ付近でＦＡＹＡＬ　ＩＴＥになる。ＦｅＯおよびＦ
ｅ、Ｏ，は被圧延材表面に常温で存在すると共に、加熱
によっても生成する。ＦＡＹＡＬＩＴＥは安定な三元系
化合物で、１１５Ｑ’Ｃ以上で１容融状態になり、潤滑
剤の被圧延材に対する密着性を高める。高温でのみ密着
性を高めるので、穿孔圧延後は潤滑剤の剥離を促進し、
後工程で押え込み疵が発生するのを防止する。

５ｉＯｚの混合量は金属クロム１００重量部に対し２〜
１０重量部とする。２重量部未満では加熱されても被圧
延材に対する密着性が不足し、穿孔圧延までの材料搬送
、転送中に潤滑剤が剥離したり穿孔圧延中に被圧延材と
ガイドシューとの摺動部で局部的に潤滑剤の存在しない
箇所を生じる。

逆に１０重量部を超えると過剰のＦＡＹＡＬＩＴＥが生
成され、被圧延材表面に付着残存することから、押え込
み疵の原因になる。

Ｓｉｎｇの粒径は混合作業を容易ならしめ、かつ粉粒体
単体として被圧延材表面に残存した場合の押え込み疵の
発生を防止する意味から、１０μ程度以下とするのがよ
い。

本発明の潤滑剤は、穿孔圧延に先だっ力［１熱の前に被
圧延材表面に塗布してもよいし、加熱後穿孔圧延までの
間に塗布を行ってよい。また、穿孔圧延中に被圧延材表
面またはガイドシュー表面に適用してもよい。

しかし、ガイドシュー表面に適用するよりも被圧延材表
面に適用するほうが全表面均一潤滑の点で優れることは
前述のとおりであり、また被圧延材表面に塗布する場合
も、加熱後穿孔圧延までの間に塗布するよりも加熱前に
塗布するほうが作業能率の点で優れる。すなわち、加熱
後に被圧延材表面に潤滑剤を塗布しようとすると、この
間材料が停滞し、材料温度が低下する上、加熱材料に均
一塗布するのは作業上の困難を伴い作業時間を延長させ
、全体として作業能率が低下するのである。

以上の理由から、本発明の潤滑剤は穿孔圧延に先たつ加
熱の前に被圧延材表面に直接塗布するのがよい。本発明
の潤滑剤は常）、ｕでは被圧延材に対する密着性を事実
１有しないので、加熱前の被圧延材に塗布を行う場合は
バインダーによる粘着力の調整が必要となる。

バインダーとしては、硅酸ソーダ（Ｎａ、５ｉＯ１）を
水で薄めたもの（通称水ガラス）が適する。

バインダーの混合量はバインダー自体の粘度にも影響さ
れるが、基本的には混合量が少ないとバインダーとして
の機能が発揮されず、逆に多いと潤滑効果を低下させる
。したがって、バインダーの粘度に応じ適宜その混合量
が決定され、珪酸ソーダを使用する場合は前記潤滑剤に
対し重量比で２０〜１３０％の混合とするのがよい。

ただし、潤滑剤の粘度が常温で８００００センチポイズ
（ｃｐ）を超えると、潤滑剤が硬すぎ塗布が困難になる
ので、常温で８００００センチポイズ（ｃｐ）以下にな
るよう粘度調節を行うのが望ましく、潤滑剤をハケ等で
被圧延材表面に塗布する場合は１００〜７００００セン
チボイズ（ｃｐ）の液状またはペースト状とし、ノズル
等から滴下、噴射する場合は５０００センチボイス（ｃ
ｐ）以下の液状とするのがよい。

本発明の潤滑剤を使用すれば、圧延時には固体のＣｒｔ
Ｏｓを含んだ半溶融状態の潤滑被膜が被圧延材表面に形
成される。潤滑被膜の最表層は穿孔ロール、ガイドシュ
ーとの接触により冷却されて薄い殻状となるが、内部は
固体のＣｒ、Ｏｌを含んだ半溶融状態が維持される。そ
して、殻状の最表層は穿孔圧延中に剥離するが、内部の
半溶融部は穿孔圧延に伴い引き延ばされ、引き延ばされ
た半溶融部の最表層に新たな殻が形成され、これが繰り
返されて穿孔圧延を終了する。被圧延材の穿孔圧延にお
ける加工度、加工時間、温度によっても異なるが、この
ような作用を得るためには加熱前の被圧延材表面に０．
２〜１．５価の厚さに潤滑剤を塗布するのが良い。

加熱後あるいは穿孔圧延中に潤滑剤を供給する場合は、
材料熱あるいはこれに加工熱が加わって潤滑剤が被圧延
材に対する密着性を保有するようになるので、バインダ
ーは特に必要としな龜い。

［実施例］ 次に実施例を説明する。

２２Ｃｒ−５Ｎｉ−３Ｍｏの二相ステンレス鋼からなる
外径２１３ＭＸ長さ２５００ｎｎのビレットを穿孔圧延
するにあたり、加熱前のビレット外周面に、第１表の魔
２〜１０に示された９種類の潤滑剤を潤滑剤１種類につ
きビレシト１０本の割合で塗布した。

Ｎｏ、　１は潤滑剤なし、Ｎα２はＥＨコートを使用し
た従来例である。ＥＨコートの組成はＡ１ｇｏ＊：５ｉ
Ｏｚ　：ＣａＯ：Ａｊ！＝１０　：２　：　１　：　ｌ
であり、バインダーは必要としない。Ｎ０１３は本出願
人が先に出願した酸化鉄系の潤滑剤を使用した例で、そ
の組成はＦｅＯ：Ａｌｔ　Ｏ３：５ｉＯｚ　＝１００：
２：５である。Ｎｏ、　４〜８は本発明の潤滑剤を使用
した本発明例、距９．１０はその比較品を使用した比較
例である。Ｎｏ、　３〜１０では潤滑剤の塗布にバイン
ダー−（水ガラス）を使用した。

塗布はいずれもはけ塗りとし、大気中で乾燥後更に重ね
塗りして、潤滑剤層厚さを０．３ｍｍに調整した。

潤滑剤の塗布が終ると、潤滑剤を乾燥させ、しかる後、
ビ、レットを加熱炉で１２５０〜１２８０°Ｃに加熱し
く在炉時間約４時間）、引き続きプレート型ガイドシュ
ーを備えたピアサ−で穿孔した。

Ｖ　７Ｌ　＆更にマンドレルミル、レデューサ−にかけ
、外径１７７．８ｍｍＸ肉厚１１ｍｍｘ長さ１５３００
　ｍｍの管に仕上げた。

ビレットに塗布した潤滑剤について塗布時の安定性、乾
燥時間、加熱時の安定性、転送時の密着性、圧延直前の
剥離状況を調査した結果と、仕上げられた管に対してガ
イドシュー疵、押え込み疵を調査した結果を第１表に示
す。調査結果は下記の判定基準により示している。なお
、圧延直前の剥離状況はピアサ−途中止め材を作成して
、穿孔圧延直前の被圧延材の表面を観察することにより
確認した。

塗布時安定性 Ｏは均一に塗布できたもの。

Δは均一に塗布できたが流失し易いもの。

×は硬すぎて塗布困難なもの。

乾燥時間 ０１時間以内 Δ１〜３時間 ×３時間以上 加熱時安定性 Ｏは全面に残存しているもの。

×は溶融流失したもの。

転送中密着性、圧延直前剥離状況 ○は剥離なし。

△は５０％未満剥離。

×は５０％以上剥離。

ガイドシュー疵 ○は発生なし。

Δは２０％以上５０％未満発生。

×は５０％以上発生。

押さえ込み疵 ○は目視にて発生なし。

×は目視にて発生比められたもの。

第１表から明らかなように、ＥＨコートを使用したＮα
２は乾燥時間が長く、また加熱時安定性が悪いためにガ
イドシュー疵も十分に抑制されていない。更に、押さえ
込み疵の発生も見られる。従って、総合評価は低い。

酸化鉄系の潤滑剤を使用したＮα３は潤滑効果がかなり
改善され、押さえ込み疵は完全に防止されている。しか
し、乾燥時間が長（、また構成物質はバインダーを除い
ても３種類と多い。

これらに対し、Ｎα４〜８は構成物質がバインダーも含
めても３種類であり、それにもかかわらず優れた密着性
、潤滑性が得られている。また、乾燥時間も短い。

Ｎｏ、　９はＮｏ、　４〜８と同じ物質で構成されるも
のの、ＳｉＯ□が過多であるために、過剰のＦ’ＡＹＡ
ＬＩＴｕが生成し、圧延後にも被圧延材表面に潤滑剤が
残存して押さえ込み疵を発生させている。

逆に、Ｎα１０は５ｉｎ２が過少であるために密着性が
不足し、潤滑性を不足させている。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の潤滑剤は構成
物質が少なく、その配合が容易である。

また、バインダーで簡単に付着させることができ、その
場合の乾燥時間も短い。従って、取り扱い性も著しく優
れる。更に、バインダーで付着させた場合の密着性に優
れ、その密着性は加熱により一層強固なものになる。従
って、剥離による潤滑不良がなく、潤滑剤自体の潤滑性
能が高いこととあいまって、被圧延材の摺動面全体に優
れた潤滑性を付与し得る。更に又、圧延後に被圧延材表
面に潤滑剤が残存することがないので、被圧延材に押さ
え込み疵を発生させるおそれもない。

本発明の潤滑剤塗布方法は、常温で簡単に前面塗布を行
うことができ、塗布作業の簡素化、潤滑効果の改善に寄
与し得る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化クロム１００重量部に対し、ＳｉＯ＿２を２
   〜１０重量部混合してなる熱間管圧延用潤滑剤。
2. （２）請求項１に記載の熱間管圧延用潤滑剤にバインダ
   ーを混合し、その潤滑剤を圧延に先だつ加熱の前に被圧
   延管表面に塗布する熱間管圧延用潤滑剤の塗布方法。