JPH04130194A - 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、特に高負荷でステンレス鋼を熱間圧延する際
、圧延ロールに対する焼付きを抑制した熱間圧延用潤滑
剤に関する。

［従来の技術］ ステンレス鋼製品は、優れた表面肌が要求されることか
ら、その製造工程で鋼板表面に疵が発生することが徹底
して嫌われる。ところが、従来のタンデムミル等の熱間
圧延設備によってステンレス鋼を熱間圧延するとき、圧
延ロールに対する焼付きに起因した疵が鋼板表面にしば
しば発生していた。表面疵が発生した場合、疵がたとえ
軽度なものであっても、鏡面仕上げ用途には不適合にな
る。その結果、得られた鋼板の用途が制約を受けること
になる。また、表面疵のあるステンレス鋼板を研磨工程
で表面手入れする必要が生じる。更に、疵の程度が著し
いものにあっては、製品として出荷することができず、
スクラップとなる。したがって、歩留りの低下を来し、
製造コストを上昇させる原因となる。

焼付きに起因した表面疵がステンレス鋼表面に発生する
ことを抑制するため、従来から種々の手段が検討されて
きた。たとえば、圧延ロールに対する負荷の軽減、圧延
条件の選択、ロール材質の選定、潤滑剤の改良等によっ
て、表面疵の発生を抑制できることが報告されており、
なかでもグレンロールが焼付き防止に有効であるとされ
ている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、最近の傾向として、熱間圧延ラインの生産性
を高め、また材質の改善を図る１手段として、大きな圧
延負荷が採用されるようになってきている。また、従来
の圧延条件においても、たとえばタンデムミルにおいて
は仕上げ圧延記群の第１〜３スタンドに相当する仕上げ
前段階での圧延負荷は、大きく設定されている。

圧延負荷の大きなスタンドでグレンロールを採用すると
、ロールの摩耗量が太き（、最近の圧延技術で不可欠な
幅逆転圧延の自由度が失われる。

また、ロール焼付きの問題が解消された場合にあっても
、ステンレス鋼と普通鋼とのミックス圧延を行うシステ
ムでは、普通鋼製品の表面肌グレードが若干低下する欠
点がある。このようなことから、グレンロールの採用は
、スケジュールフリー圧延や異鋼種ミックス圧延等を前
提とした最近の圧延技術における十分な表面疵防止対策
とはなっていない。

また、潤滑剤の改良によって表面疵発生防止を図ること
も、従来から種々検討されている。潤滑剤は、圧延ロー
ルと圧延材との間に介在し摩擦係数を低下させる作用を
呈することから、普通鋼の圧延分野で各種のものが開発
されている。同様の作用は、ステンレス鋼の熱間圧延で
も期待され、焼付き防止に有効であると考えられる。し
かし、既存の動物性或いは植物性油脂類、鉱物系或いは
合成系潤滑油等では、十分な焼付き防止効果が得られて
いないのが現状である。

そこで、本発明は、これら従来の潤滑剤に代わるものと
して、ステンレス鋼と圧延ロールとの間のメタル−メタ
ル接触を阻止し且つ潤滑作用も備えた物質を使用するこ
とによって、圧延ロールに対する焼付きがなく、表面性
状の優れたステンレス熱延鋼板を製造することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ 本発明の熱間圧延用潤滑剤は、その目的を達成するため
、Ｍ　ｏ　Ｓ　２　、　Ｂ　Ｎ　、　Ｐ　ｂ　Ｏ、Ｐ　
ｂ　Ｓ　、　ＣａＦ２．アルミナ、チタニア、酸化ニッ
ケル、酸化クロム、無機質ケイ酸塩から選ばれた１種又
は２種以上の無機質微粒子を１〜３０重量％の割合で粘
性水溶液中に分散させたことを特徴とする。

ここで、９０重量％以上が粒径１０ＬＬｍ以下の微粉と
した無機質微粒子を使用することが好ましい。また、粘
性水溶液に水溶性高分子増粘剤を添加し、粘度をｌＸｌ
×１０３　〜５Ｘ１０’　ｃＰに調整することが好まし
い。

［作　用］ 異鋼種ミックス圧延、スケジュールフリー圧延等にあっ
ては、圧延負荷が大きな仕上げ前段でのワークロールと
して、高Ｃｒロールが使用されている。しかし、高Ｃｒ
ロールは、圧延されるステンレス鋼と類似の成分系であ
り、被圧延材に対する馴染が強い。そのため、ステンレ
ス鋼の熱間圧延時に焼付きが生じ易い欠点をもっている
。

熱間圧延時にステンレス鋼に表面疵が発生する原因は、
被圧延材が圧延ロールに焼き付き、被圧延材に対する焼
付きの転写が繰り返されることにある。このため、鋼種
を切り替えて圧延する作業を自由に行うことができず、
生産能率が抑えられる。また、焼付きが生じた圧延ロー
ルは、表面性状の良好なロールと交換しなければならず
、ロール原単位の上昇や、圧延休止時間の増加等による
稼動効率の低下を余儀なくされる。

本発明者等は、長年にわたってステンレス鋼の熱間圧延
におけるロール焼付きの研究を行ってきた。その間、ロ
ール焼付きは、スラブの大型化に伴う高圧下での高速圧
延時に現れ易く、また特にステンレス鋼に顕著にみられ
ることを経験した。

これは、ステンレス鋼が耐酸化性に優れ、スケール生成
速度が遅く、多段圧延において新生面が生じたとき新生
面を保護するスケール層が形成するための十分な時間が
ないこと等に起因するものであることが判った。特に圧
延速度が大きなタンデムミルで問題が多発し、ステツケ
ルミル等では表面疵発生の事例が少ないことも、スケー
ルによる保護作用の重要さを示している。

そこで、本発明者等は、この不足するスケールに代わる
ものを外部から補給し、被圧延材と圧延ロールとのメタ
ル−メタル接触を防止することによって、焼付き防止を
図ることを検討してきた。

そして、この一連で、酸化鉄粉末を粘性水溶液中に分散
させたものを潤滑剤として使用することを特開昭６４−
８３３０９号公報で紹介し、グラファイト粉末を同様に
粘性水溶液中に分散させたものを潤滑剤として使用する
ことを特開平１−１６７３９６号公報で紹介した。

この種の潤滑剤を使用するとき、高Ｃｒロールをワーク
ロールとして使用した場合にあっても、また９００〜１
２００℃の高温で１０〜５０ｋｇｆ　／　ｍ　ｍ　”の
高負荷を与えながら熱間圧延する場合にあっても、ステ
ンレス鋼のロール焼イ」きを防止することができる。

本発明者等は、その後、更にメタル−メタル接触を避け
ることにより焼付き防止を図るものとして、酸化鉄粉末
、グラファイト以外の物質を調査・研究した。その結果
、ＭｏＳ、、ＢＮ、Ｐｂ０Ｐ　ｂ　Ｓ　、　Ｃａ　Ｆ　
２＋アルミナ、チタニア、酸化ニッケル、酸化クロム、
無機質ケイ酸塩等が、同様に有効な潤滑剤成分として働
くことを解明し、本発明に至ったものである。なお、こ
れら無機質微粒子は、単独で或いは複数種類を併用して
粘性水溶液中に分散させても良い。

粘性水溶液中の無機質微粒子の分散量は、１〜３０重量
％に維持することが必要である。この分散量が１重量％
未満であると、無機質微粒子添加による焼付き防止効果
が小さい。逆に、３０重量％を超える量で無機質微粒子
を分散させた粘性水溶液にあっては、その水溶液を圧延
ロールに吹き付けるときの吐出エネルギーを著しく大き
くすることが要求される。そのため、経済性を損なうば
かりでなく、無機質粒子の沈殿・堆積に起因した導管の
閉塞等のトラブルが発生し易くなる。

また、無機質微粒子の粒径は、水溶液中で均質な分散状
態を維持する上から、９０重量％以上が粒径１０μｍ以
下であることが好ましい。９０重量％以上を粒径１０μ
ｍ以下にするとき、無機質微粒子を分散させた水溶液を
１週間放置した後でも、均質な分散状態が保たれている
。また、粒径を小さくすることで、比較的低粘度の水溶
液中においても良好な分散状態が得られる。更に、粒径
を小さくすると、ステンレス鋼表面に無機質微粒子が悪
影響を与えることも抑えられる。

無機質微粒子が分散される粘性水溶液は、水溶性高分子
増粘剤の添加によって、その粘度を１×１×１０３〜５
Ｘ１×１０３　ｃＰ　（センチポアズ）に調整すること
が好ましい。粘度をこの範囲に維持するとき、圧延ロー
ルに対する付着性が適切なものとなる。

無機質微粒子のうち二硫化モリブデンＭ　ｏ　Ｓ　＊は
、剪断され易い層状構造をもつ固体潤滑剤として知られ
ている。これを熱延ロールに供給するとき、潤滑性を利
用しつつ、ヌクルーメタル間の接触が抑制される。その
結果、焼付き防止作用が呈せられる。

窒化硼素ＢＮは、六万品系の層状結晶構造をもち、二硫
化モリブデンと同様な潤滑効果を有する物質として知ら
れている。また、融点が３０００℃と高く、安定な物質
である。そのため、被圧延材と圧延ロールとの間のメタ
ル−メタル接触に対して、大きな抑制効果を発揮する。

酸化鉛ＰｂＯ及び硫化鉛ＰｂＳは、比較的融点が低く、
ステンレス鋼の熱間圧延温度域では溶融又は半溶融状態
にある。この融液が圧延ロールの表面を覆うことにより
、メタル−メタル接触が避けられ、焼付き防止が図られ
る。

フッ化カルシウムＣａ　Ｆ　２は、融点が１３７３℃と
高く、高温で優れた潤滑性を呈すると共に、メタル−メ
タル接触を防止し、圧延ロールに対する焼付きを抑制す
る。

アルミナＡＪ２．Ｏ，，チタニアＴｉｏｉ、酸化ニッケ
ルＮ　１０　＋酸化クロムＣｒａ○８等は、何れも高温
で安定な硬質酸化物である。これら酸化物は、潤滑作用
を向上させる上では、前述のＭ　ｏ　Ｓ　ｚ、　ＢＮ、
ＰｂＯ，ＰｂＳ等よりも若干劣る。しかし、被圧延材と
圧延ロールとの間に安定した酸化物フィルムを形成させ
両者のメタル−メタル接触を防ぎ、焼付き防止に与える
影響が大きい。また、潤滑剤として被圧延材表面に供給
される量が少量であるため、硬質酸化物であるにも拘ら
ず、被圧延材表面に残存するような場合にあっても、圧
延ロルの摩耗を促進させる虞れは小さい。しかも、安定
した酸化物であるため、被圧延材内部に浸透することが
なく、後続する酸洗工程で容易に除去され、酸洗性に悪
影響を及ぼすこともない。

無機質ケイ酸塩は、シリカと金属酸化物との複合酸化物
であり、代表的なものに雲母、ガラス等がある。無機質
ケイ酸塩は、ステンレス鋼の熱延温度１２５０〜８５０
℃の領域では、溶融状態にあるものが多（、融液として
圧延ロールの表面にフィルムを形成し、被圧延材との直
接接触が避けられる。

また、粘性水溶液の粘度を調節するために添加される水
溶性高分子増粘剤は、特にその種類が限定されるもので
はない。しかし、潤滑剤が飛散して周囲の圧延設備に付
着したときの腐食性を考慮するとき、中性或いは弱アル
カリ性のものが望ましい。また、潤滑剤のｐＨを調整し
たときにも、安定した粘度を発現する増粘剤を使用する
ことが好ましい。このような増粘剤としては、アクリル
酸重合体、カルボキシビニールポリマー等が掲げられる
。

［実施例〕 以下、図面を参照しながら、実施例によって本発明を具
体的に説明する。

！血丞ユニ 板厚２０ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのステンレ
ス厚板５ＵＳ４３０ＬＸを被圧延材として、圧延温度９
００℃で圧下率７０％の１パス圧延によって熱間圧延し
た。このとき、圧延ロールとしては、熱間工具鋼５ＫＤ
６１で作製されたロールを使用した。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い、膜
厚が約ＩＬＬｍになるように被圧延材の表面に生成する
スケールの発生量をできるだけ抑えた。

直径３５０ｍｍ及びバレル長さ３００ｍｍの圧延ロール
の表面に、熱間圧延時に潤滑剤を吹き付けた。すなわち
、第１図に示すように、潤滑剤容器ｌに収容されている
潤滑剤を、１００ｋｇｆ／ｃｍ”圧力のポンプを使用し
て、供給導管２を介して噴射ノズル３に送り、噴射ノズ
ル３から微細な潤滑剤液滴４として４０ｒｐｍで回転し
ている圧延ロール５の周面に噴射させた。噴射幅は２０
０ｍｍであり、噴射時間は３秒に設定した。

これによって、圧延ロール５の周面に、総重量５ｇの潤
滑剤が供給された。この量は、約２０μ工程度の膜厚を
もつ液膜を形成したことに相当する。

また、圧延ロール５の周面に、潤滑剤を噴射した後、高
圧水容器６に収容されている水をノズル７から圧力３　
ｋ　ｇ　ｆ　／　ｃ　ｍ　”で水滴８として噴射させた
。この水の供給は、熱間圧延機のロール冷却水の供給に
相当する。水滴８は、噴霧される状況下において、潤滑
剤の粘度が適当であれば、流れ落ちる割合が少なくなり
、圧延ロール５に対する潤滑剤の付着率を高めることに
なる。

潤滑剤としては、第１表に示すように、平均粒径１．１
μｍで最大粒径５μｍ以下の各種無機質微粒子及び増粘
剤としてアクリル酸重合体を配合した粘性水溶液を使用
した。そして、圧延後に圧延ロール５及び被圧延材の表
面を観察し、焼付き発生の有無を調査した。その結果を
、第１表に示す。

第１表から明らかなように、本発明に従ったＭｏ５ａ、
ＢＮ、ＰｂＯ，ＰｂＳ、ＣａＦｚ等を含有する潤滑剤は
、先願で提案している酸化鉄粉末やグラファイト粉末等
を分散させた潤滑剤に比較して、何ら遜色のない焼付き
防止作用を呈するものであることが判かる。また、潤滑
性も、十分なものであった。

（以下、このページ余白） 夫五±ユニ 粘性水溶液に分散させるＢＮ、Ａｌ２−　Ｏａ等の無機
質微粒子の量及び粘性水溶液の粘度を変えて調製した潤
滑剤において、微粒子分散の安定性を調べた。分散安定
性は、潤滑剤を調合した後、ビーカー内に入れて静置し
、１週間後の微粒子の分散状況により判定した。調査方
法としては、ビーカー上層部から潤滑剤サンプルを採取
し、サンプル液内に含まれる微粒子の含有量を測定し、
調合初期の含有量との比を求めた。

なお、無機質微粒子の粒径としては、実施例１と同様に
平均粒径１．１μｍで最大粒径５μｍ以下のものを使用
した。また、粘性水溶液に用いる増粘剤として、アクリ
ル酸重合体を使用した。

微粒子分散性の調査結果を、第２表に示す。

（以下、このページ余白） 第２表から明らかなように、無機質微粒子の分散量を１
〜３０重量％に維持する限り、また粘性水溶液の粘度を
１×１０３〜５Ｘ１０’ｃＰにする限り、１週間放置し
た後でも、ビーカー上層部の粘性水溶液に含有される無
機質微粒子の分散量は、調合初期とほぼ同じであった。

すなオつち、微粒子の沈降が生じず、安定した分散状態
が得られていることが判かる。

この安定した分散状態は、潤滑剤の供給導管や供給ノズ
ル等に沈降、閉塞等のトラブルを生じることなく、長期
間にわたり安定した条件下で潤滑剤を圧延ロールに供給
できることを示している。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明の潤滑剤を使用するとき
、圧延ロールの周面に安定した潤滑剤膜が形成され、圧
延ロールと被圧延材との間のメタル−メタル接触が避け
られる。その結果、圧延ロル周面に被圧延材が焼き付く
ことが防止され、表面疵等の欠陥がない熱延鋼板が得ら
れる。この熱延鋼板は、優れた表面性状のため、鏡面仕
上げ用を含む各種用途に使用される。また、後続する工
程での表面手入れの作業負担も緩和されるので、製造コ
ストの軽減も図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延ロールに潤滑剤を吹き付ける機構を示した
該略図である。 １：潤滑剤容器　　　　２：供給導管 ３：噴射ノズル　　　　４：潤滑剤液滴５：圧延ロール
　　　　６：高圧水容器７；ノズル　　　　　　８：水
滴

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＭｏＳ＿２、ＢＮ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＣａＦ＿２
   、アルミナ、チタニア、酸化ニッケル、酸化クロム、無
   機質ケイ酸塩から選ばれた１種又は２種以上の無機質微
   粒子を１〜３０重量％の割合で粘性水溶液中に分散させ
   てなることを特徴とするステンレス鋼の熱間圧延用潤滑
   剤。
2. （２）請求項１記載の無機質微粒子は、９０重量％以上
   が粒径１０μｍ以下の微粉であることを特徴とするステ
   ンレス鋼の熱間圧延用潤滑剤。
3. （３）請求項１記載の粘性水溶液に水溶性高分子増粘剤
   を添加し、粘度を１×１０＾３〜５×１０＾５ｃＰに調
   整したことを特徴とするステンレス鋼の熱間圧延用潤滑
   剤。