JPH05315A - 熱間潤滑方法 - Google Patents
熱間潤滑方法Info
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- JPH05315A JPH05315A JP15492691A JP15492691A JPH05315A JP H05315 A JPH05315 A JP H05315A JP 15492691 A JP15492691 A JP 15492691A JP 15492691 A JP15492691 A JP 15492691A JP H05315 A JPH05315 A JP H05315A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、鉄鋼材料を熱間加工を施すときに
発生する焼付きを防止することが可能な潤滑皮膜を形成
させる方法を提供する。 【構成】 アルカリ金属酸化物などの固体粉末を熱間加
工を施す前に、熱間加工材料の表面に供給して、熱間加
工材料の表面に形成されているスケール層と固体粉末と
の反応・溶融させて溶融皮膜を形成し、これを潤滑皮膜
として用いる。この潤滑皮膜は、材料としての反応性や
付着性が従来の潤滑剤よりも優れているため、焼付き防
止効果が従来の潤滑剤よりも高い。
発生する焼付きを防止することが可能な潤滑皮膜を形成
させる方法を提供する。 【構成】 アルカリ金属酸化物などの固体粉末を熱間加
工を施す前に、熱間加工材料の表面に供給して、熱間加
工材料の表面に形成されているスケール層と固体粉末と
の反応・溶融させて溶融皮膜を形成し、これを潤滑皮膜
として用いる。この潤滑皮膜は、材料としての反応性や
付着性が従来の潤滑剤よりも優れているため、焼付き防
止効果が従来の潤滑剤よりも高い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄板、厚板、条鋼、鋼
管などの鉄鋼材料（普通鋼、極低炭鋼、ステンレス鋼な
ど）を、潤滑剤を用いて熱間で圧延や穿孔などの加工を
行う熱間潤滑方法に関するものである。
管などの鉄鋼材料（普通鋼、極低炭鋼、ステンレス鋼な
ど）を、潤滑剤を用いて熱間で圧延や穿孔などの加工を
行う熱間潤滑方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、熱間加工に用いられる潤滑剤とし
ては、鉱油、合成エステル、グリースなどを１種類もし
くは２種類以上混合した液体潤滑剤が知られている（特
開昭６３−３０９５９０号公報）。また、前記鉱油、合
成エステル、グリースなどのような液体潤滑剤に固体粉
末（黒鉛、珪酸塩、BN、酸化鉄など）を混合した潤滑剤
も知られている（特開昭６３−２３０７９６号公報，特
開昭６３−２５４１９５号公報）。
ては、鉱油、合成エステル、グリースなどを１種類もし
くは２種類以上混合した液体潤滑剤が知られている（特
開昭６３−３０９５９０号公報）。また、前記鉱油、合
成エステル、グリースなどのような液体潤滑剤に固体粉
末（黒鉛、珪酸塩、BN、酸化鉄など）を混合した潤滑剤
も知られている（特開昭６３−２３０７９６号公報，特
開昭６３−２５４１９５号公報）。
【０００３】熱間潤滑剤の供給方法としては、ウォータ
ーインジェクション法、スチームアトマイズ法、エアー
アトマイズ法を用いて、熱間加工を施す摩擦面の入口も
しくは、圧延ロールや穿孔用プラグなどの加工工具に付
着させて供給する方法が知られている。
ーインジェクション法、スチームアトマイズ法、エアー
アトマイズ法を用いて、熱間加工を施す摩擦面の入口も
しくは、圧延ロールや穿孔用プラグなどの加工工具に付
着させて供給する方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】熱間加工を行うときに
潤滑剤を用いる目的は、主として、加工工具と熱間加工
鋼材の摩擦面で発生する焼付きを防止することと、加工
工具の摩耗を低減することが挙げられる。焼付きは、鋼
材の表面品質に大きな影響を及ぼすため、完全に防止す
ることが望まれている。この焼付きは、熱間加工鋼材を
加工すると、表面積が増加することによって発生する新
生面と加工工具が接触することによって生じると一般に
いわれている。この新生面と加工工具の接触を防ぐこと
によって焼付きを防止するために熱間潤滑剤が用いられ
ている。
潤滑剤を用いる目的は、主として、加工工具と熱間加工
鋼材の摩擦面で発生する焼付きを防止することと、加工
工具の摩耗を低減することが挙げられる。焼付きは、鋼
材の表面品質に大きな影響を及ぼすため、完全に防止す
ることが望まれている。この焼付きは、熱間加工鋼材を
加工すると、表面積が増加することによって発生する新
生面と加工工具が接触することによって生じると一般に
いわれている。この新生面と加工工具の接触を防ぐこと
によって焼付きを防止するために熱間潤滑剤が用いられ
ている。
【０００５】しかしながら、従来の熱間加工用の潤滑剤
もしくは潤滑剤の供給方法では、加工工具と熱間加工鋼
材の間の摩擦面で加工中に発生する焼付きが完全に防止
できていない。これは、従来の液体潤滑剤では、熱間加
工を施す温度域で焼けて消失してしまい。本来の潤滑効
果が発揮できないためである。こうした欠点を補うため
に、液体潤滑剤に固体粉末を混合した潤滑剤も使用され
ている。ところが、このような潤滑剤でも、発生する新
生面のところに潤滑皮膜を安定に形成させることができ
ないため、十分な潤滑効果を発揮できず、焼付けを完全
に防止することはできていない。そこで、本発明は加工
中に発生する新生面のところに安定な潤滑皮膜を形成さ
せうる潤滑剤および潤滑剤の供給方法を提供するもので
ある。
もしくは潤滑剤の供給方法では、加工工具と熱間加工鋼
材の間の摩擦面で加工中に発生する焼付きが完全に防止
できていない。これは、従来の液体潤滑剤では、熱間加
工を施す温度域で焼けて消失してしまい。本来の潤滑効
果が発揮できないためである。こうした欠点を補うため
に、液体潤滑剤に固体粉末を混合した潤滑剤も使用され
ている。ところが、このような潤滑剤でも、発生する新
生面のところに潤滑皮膜を安定に形成させることができ
ないため、十分な潤滑効果を発揮できず、焼付けを完全
に防止することはできていない。そこで、本発明は加工
中に発生する新生面のところに安定な潤滑皮膜を形成さ
せうる潤滑剤および潤滑剤の供給方法を提供するもので
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用】本発明
は、上記課題を解決するために、熱間加工を施す前に、
熱間鋼材の表面に潤滑皮膜を形成させてから加工を施す
ことを特徴とする。熱間加工鋼材の表面には、材料温度
に応じてスケール層（酸化物層）が形成されている。こ
の酸化物層は、加工摩擦域に入ると加工工具に疵をつけ
たり、熱間加工鋼材に押し込まれて疵になったりするこ
ともある。このため、熱間加工を施す前にスケールブレ
ーカーでスケールを除去してから熱間加工を行う場合も
ある。本発明では、Ｌｉ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏ，Ｎａ2 Ｏ，Ｃａ
Ｏ，Ｂ2 Ｏ3 ，ＣａＦ2 ，ＳｉＯ2 ，ＭｎＯ2 の固体粉
末を１種類以上、熱間加工鋼材の表面に供給して、鋼材
表面のスケールと供給した固体粉末を反応させることに
よって、鋼材表面のスケールを融点の低い溶融酸化物に
改質し、この溶融酸化物を潤滑皮膜として使用しようと
するものである。
は、上記課題を解決するために、熱間加工を施す前に、
熱間鋼材の表面に潤滑皮膜を形成させてから加工を施す
ことを特徴とする。熱間加工鋼材の表面には、材料温度
に応じてスケール層（酸化物層）が形成されている。こ
の酸化物層は、加工摩擦域に入ると加工工具に疵をつけ
たり、熱間加工鋼材に押し込まれて疵になったりするこ
ともある。このため、熱間加工を施す前にスケールブレ
ーカーでスケールを除去してから熱間加工を行う場合も
ある。本発明では、Ｌｉ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏ，Ｎａ2 Ｏ，Ｃａ
Ｏ，Ｂ2 Ｏ3 ，ＣａＦ2 ，ＳｉＯ2 ，ＭｎＯ2 の固体粉
末を１種類以上、熱間加工鋼材の表面に供給して、鋼材
表面のスケールと供給した固体粉末を反応させることに
よって、鋼材表面のスケールを融点の低い溶融酸化物に
改質し、この溶融酸化物を潤滑皮膜として使用しようと
するものである。
【０００７】このようにして形成させたスケール溶融物
は、従来の潤滑剤よりも耐熱性に優れているため、焼け
て消失することはない。ここで供給する固体粉末は、熱
間加工鋼材の表面に形成される酸化物の種類によって、
供給する粉末の種類や配合比の適正値が変わる。鉄系
（ステンレス鋼も含む）の熱間加工鋼材の表面に形成さ
れるスケール層は、鉄酸化物を主成分としたものであ
り、添加元素の種類や添加量によって、酸化物の組成や
膜厚が異なる。例えば、ステンレス鋼では、鉄酸化物と
クロム酸化物が混在したものか、もしくは鉄とクロムの
複合酸化物であることが多いが、炭素鋼では、炭素の含
有量に応じて鉄酸化物の価数や膜厚が異なる。
は、従来の潤滑剤よりも耐熱性に優れているため、焼け
て消失することはない。ここで供給する固体粉末は、熱
間加工鋼材の表面に形成される酸化物の種類によって、
供給する粉末の種類や配合比の適正値が変わる。鉄系
（ステンレス鋼も含む）の熱間加工鋼材の表面に形成さ
れるスケール層は、鉄酸化物を主成分としたものであ
り、添加元素の種類や添加量によって、酸化物の組成や
膜厚が異なる。例えば、ステンレス鋼では、鉄酸化物と
クロム酸化物が混在したものか、もしくは鉄とクロムの
複合酸化物であることが多いが、炭素鋼では、炭素の含
有量に応じて鉄酸化物の価数や膜厚が異なる。
【０００８】こうした酸化物と反応して溶融させる固体
粉末としては、アルカリ金属の酸化物が有効に働くが、
それに限ったものではなく、場合によっては酸化ホウ素
でもよいし、フッ化物や塩でもよい。いずれにしてもス
ケールを構成している酸化物と反応して、熱間加工を行
おうとしている温度以下の融点の化合物を形成するよう
な固体粉末の組み合わせであればよく、供給する固体粉
末の種類や配合比は任意に選定することが出来る。選定
する方法としては、２元系もしくは３元系の状態図を参
考にして、加工する材料の表面のスケール構成物と反応
する元素の種類や配合比を決定することが出来る。ま
た、固体粉末は鋼材表面に直接供給する必要はなく、供
給しやすいように液体潤滑剤に混合した状態で供給して
もよい。
粉末としては、アルカリ金属の酸化物が有効に働くが、
それに限ったものではなく、場合によっては酸化ホウ素
でもよいし、フッ化物や塩でもよい。いずれにしてもス
ケールを構成している酸化物と反応して、熱間加工を行
おうとしている温度以下の融点の化合物を形成するよう
な固体粉末の組み合わせであればよく、供給する固体粉
末の種類や配合比は任意に選定することが出来る。選定
する方法としては、２元系もしくは３元系の状態図を参
考にして、加工する材料の表面のスケール構成物と反応
する元素の種類や配合比を決定することが出来る。ま
た、固体粉末は鋼材表面に直接供給する必要はなく、供
給しやすいように液体潤滑剤に混合した状態で供給して
もよい。
【０００９】一方、こうした潤滑剤を熱間加工鋼材の表
面に供給して、スケールと反応させた溶融潤滑皮膜を安
定に形成するためには、スケールと供給した固体粉末が
完全に反応してから加工を施さなければならない。つま
り、固体粉末とスケールが完全に反応・溶融するための
時間を、供給してから加工を施すまでの間に確保しなけ
れば、本発明は十分な効果を発揮することができない。
また、供給する固体粉末の量が少なすぎても、熱間加工
鋼材の表面のスケールと反応して十分な潤滑皮膜を形成
することができない。そこで、熱間加工鋼材の表面のス
ケールと固体粉末との反応の度合いおよび反応・溶融時
間と固体粉末の供給量との関係を調査した。
面に供給して、スケールと反応させた溶融潤滑皮膜を安
定に形成するためには、スケールと供給した固体粉末が
完全に反応してから加工を施さなければならない。つま
り、固体粉末とスケールが完全に反応・溶融するための
時間を、供給してから加工を施すまでの間に確保しなけ
れば、本発明は十分な効果を発揮することができない。
また、供給する固体粉末の量が少なすぎても、熱間加工
鋼材の表面のスケールと反応して十分な潤滑皮膜を形成
することができない。そこで、熱間加工鋼材の表面のス
ケールと固体粉末との反応の度合いおよび反応・溶融時
間と固体粉末の供給量との関係を調査した。
【００１０】図１は、過剰に供給した固体粉末とスケー
ルとの反応量（固体粉末と反応・溶融した分に相当する
スケールの膜厚）と供給してからの時間との関係を、図
２は、熱間加工鋼材の表面のスケール膜厚とそれを完全
に溶融させるのに必要な固体粉末の供給量との関係を示
したものである。図１から明らかなように、スケールと
の反応時間に１秒とれば、潤滑皮膜として機能するのに
十分な溶融皮膜を得ることができる。また、図２から明
らかなように、鋼材表面１cm2 あたり０．５ｇ以上の固
体粉末を供給すると、必要な潤滑皮膜を得ることができ
る。従って、固体粉末を主成分とする潤滑剤を供給して
から１秒以上経過させてから加工を施すように、熱間加
工鋼材の移動速度や潤滑剤の供給場所を規定する。例え
ば、速度ｖ（m/sec ）で移動している熱間加工鋼材であ
れば、加工を施す場所からｖ（ｍ）手前に本発明の潤滑
剤（固体粉末もしくは固体粉末を混合した液体潤滑剤）
の供給装置を設置して、潤滑剤を供給するようにすれば
よい。また、潤滑剤を供給してから鋼材を加工する前に
１秒以上移動を止めてから加工部に鋼材を送り込む方法
でも良い。
ルとの反応量（固体粉末と反応・溶融した分に相当する
スケールの膜厚）と供給してからの時間との関係を、図
２は、熱間加工鋼材の表面のスケール膜厚とそれを完全
に溶融させるのに必要な固体粉末の供給量との関係を示
したものである。図１から明らかなように、スケールと
の反応時間に１秒とれば、潤滑皮膜として機能するのに
十分な溶融皮膜を得ることができる。また、図２から明
らかなように、鋼材表面１cm2 あたり０．５ｇ以上の固
体粉末を供給すると、必要な潤滑皮膜を得ることができ
る。従って、固体粉末を主成分とする潤滑剤を供給して
から１秒以上経過させてから加工を施すように、熱間加
工鋼材の移動速度や潤滑剤の供給場所を規定する。例え
ば、速度ｖ（m/sec ）で移動している熱間加工鋼材であ
れば、加工を施す場所からｖ（ｍ）手前に本発明の潤滑
剤（固体粉末もしくは固体粉末を混合した液体潤滑剤）
の供給装置を設置して、潤滑剤を供給するようにすれば
よい。また、潤滑剤を供給してから鋼材を加工する前に
１秒以上移動を止めてから加工部に鋼材を送り込む方法
でも良い。
【００１１】本発明によるところの方法を用いて形成さ
せた潤滑皮膜は、従来の方法で形成させた潤滑皮膜より
も、熱間加工鋼材を加工したときに発生する新生面との
反応性や付着性が強いため、新生面の発生と同時に加工
摩擦域に供給された潤滑膜が優先的に新生面発生部に補
填され、加工工具と熱間加工鋼材との直接接触を有効に
防止するため、焼付きを効果的に防止することができ
る。
せた潤滑皮膜は、従来の方法で形成させた潤滑皮膜より
も、熱間加工鋼材を加工したときに発生する新生面との
反応性や付着性が強いため、新生面の発生と同時に加工
摩擦域に供給された潤滑膜が優先的に新生面発生部に補
填され、加工工具と熱間加工鋼材との直接接触を有効に
防止するため、焼付きを効果的に防止することができ
る。
【００１２】
【実施例】４Ｈｉ圧延機（ワークロール径：φ１５０m
m，胴長：３００mm）を用いて、ＳＵＳ ４３０鋼材を
９００℃で圧延を行った。鋼材の大きさは、幅２００m
m，長さ５００mm，厚さ１５mmのものを用いた。これを
加熱炉に入れて材料の中心部まで均一温度になるまで保
持した。そして、この材料を加熱炉から取り出し、この
材料の表面（表裏両面）に、Ｌｉ2 ＯとＢ2 Ｏ3 を重
量比で１対１の割合で混合した粉末（平均粒径：５０μ
m ）、Ｎａ2 Ｏ（平均粒径：１００μm ）、Ｎａ2
ＯとＳｉＯ2 を重量比で３：１の割合で混合した粉末
（平均粒径：４０μm ）をポリブテン（粘度７０cSt ）
に強制撹拌にて分散させた液体潤滑剤の３種類の潤滑剤
について、熱間鋼材１cm2 あたり２ｇの量で供給し、そ
れを供給してから３秒たった後に圧延を行った。また、
比較として、従来の鉱油をベースとした潤滑剤と、酸化
鉄を混合した潤滑剤を加工中に供給した場合についても
同じ材料を用いて圧延を行った。
m，胴長：３００mm）を用いて、ＳＵＳ ４３０鋼材を
９００℃で圧延を行った。鋼材の大きさは、幅２００m
m，長さ５００mm，厚さ１５mmのものを用いた。これを
加熱炉に入れて材料の中心部まで均一温度になるまで保
持した。そして、この材料を加熱炉から取り出し、この
材料の表面（表裏両面）に、Ｌｉ2 ＯとＢ2 Ｏ3 を重
量比で１対１の割合で混合した粉末（平均粒径：５０μ
m ）、Ｎａ2 Ｏ（平均粒径：１００μm ）、Ｎａ2
ＯとＳｉＯ2 を重量比で３：１の割合で混合した粉末
（平均粒径：４０μm ）をポリブテン（粘度７０cSt ）
に強制撹拌にて分散させた液体潤滑剤の３種類の潤滑剤
について、熱間鋼材１cm2 あたり２ｇの量で供給し、そ
れを供給してから３秒たった後に圧延を行った。また、
比較として、従来の鉱油をベースとした潤滑剤と、酸化
鉄を混合した潤滑剤を加工中に供給した場合についても
同じ材料を用いて圧延を行った。
【００１３】その結果、本発明によるところの３種類の
潤滑剤をもちいた潤滑方法では、圧下率を大きくとって
も、ロールへの焼付き並びに材料表面の疵は見あたらな
かったが、従来の潤滑剤ではロール焼付きが発生し、そ
れに伴う材料表面の疵も発生した。また、圧延負荷を比
較すると、従来の潤滑剤を用いて圧延したときよりも、
本発明による圧延を行ったときの方が、圧延荷重が１５
％以上低下し、圧延トルクも１０％以上小さくなった。
潤滑剤をもちいた潤滑方法では、圧下率を大きくとって
も、ロールへの焼付き並びに材料表面の疵は見あたらな
かったが、従来の潤滑剤ではロール焼付きが発生し、そ
れに伴う材料表面の疵も発生した。また、圧延負荷を比
較すると、従来の潤滑剤を用いて圧延したときよりも、
本発明による圧延を行ったときの方が、圧延荷重が１５
％以上低下し、圧延トルクも１０％以上小さくなった。
【００１４】
【発明の効果】本発明を用いることにより、従来の潤滑
方法よりも、加工工具と熱間加工鋼材との焼付きや、そ
れにともなって発生する製品の疵、そして、加工に必要
な負荷を低下させることによって加工工具の摩耗も低減
することができる。
方法よりも、加工工具と熱間加工鋼材との焼付きや、そ
れにともなって発生する製品の疵、そして、加工に必要
な負荷を低下させることによって加工工具の摩耗も低減
することができる。
【図１】過剰に供給した固体粉末とスケールとの反応量
（固体粉末と反応・溶融した分に相当するスケールの膜
厚）と供給してからの時間量との関係を示す。
（固体粉末と反応・溶融した分に相当するスケールの膜
厚）と供給してからの時間量との関係を示す。
【図２】熱間加工鋼材の表面のスケール膜厚とそれを完
全に溶融させるのに必要な固体粉末の供給量との関係を
示す。
全に溶融させるのに必要な固体粉末の供給量との関係を
示す。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所
// Ｃ１０Ｎ 10:02
10:04
10:14
30:06
30:08
40:24 Ｚ 8217−4Ｈ
50:08
80:00
(72)発明者 山本 普康
千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式
会社中央研究本部内
Claims (4)
- 【請求項１】 鉄鋼材料を熱間で加工するプロセスにお
いて、固体粉末もしくは固体粉末を含んだ液体潤滑剤
を、熱間加工鋼材の表面に供給し、熱間加工鋼材の表面
に存在するスケール（酸化物）と反応、溶融させて、熱
間加工鋼材の表面に潤滑皮膜を形成させることを特徴と
する熱間潤滑方法。 - 【請求項２】 供給する固体粉末としてＬｉ2 Ｏ，Ｋ2
Ｏ，Ｎａ2 Ｏ，ＣａＯ，Ｂ2 Ｏ3 ，ＣａＦ2 ，Ｓｉ
Ｏ2 ，ＭｎＯ2 を、１種類もしくは２種類以上混合した
ものを用いることを特徴とする請求項１記載の熱間潤滑
方法。 - 【請求項３】 熱間加工鋼材の表面に供給する固体粉末
の量を、熱間加工鋼材表面１cm2 あたりに０．５ｇ以上
供給することを特徴とする請求項１または２記載の熱間
潤滑方法。 - 【請求項４】 固体粉末を熱間加工鋼材の表面に供給し
てから熱間加工を施すまでの時間を、１秒以上とること
を特徴とする請求項１〜３項のいずれか１項記載の熱間
潤滑方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15492691A JPH05315A (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 熱間潤滑方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15492691A JPH05315A (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 熱間潤滑方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315A true JPH05315A (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=15594970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15492691A Withdrawn JPH05315A (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 熱間潤滑方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05315A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6547849B2 (en) | 2001-04-02 | 2003-04-15 | Nucor Corporation | Ladle refining of steel |
| US7204111B2 (en) * | 2003-06-06 | 2007-04-17 | Nippon Steel Corporation | Lubricated hot rolling method |
-
1991
- 1991-06-26 JP JP15492691A patent/JPH05315A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6547849B2 (en) | 2001-04-02 | 2003-04-15 | Nucor Corporation | Ladle refining of steel |
| US7204111B2 (en) * | 2003-06-06 | 2007-04-17 | Nippon Steel Corporation | Lubricated hot rolling method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980903 |