JPH0762381A

JPH0762381A - 冷間圧延油

Info

Publication number: JPH0762381A
Application number: JP21434293A
Authority: JP
Inventors: Keiji Matsumoto; 圭司松本; Hideo Yamamoto; 秀男山本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-08-30
Filing date: 1993-08-30
Publication date: 1995-03-07

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】Ｃ６以下の多価アルコールの１種以上（〔Ｉ〕
の成分＝増粘剤）の含有量が５重量％以上、Ｃ４〜18の
直鎖チオ酸のアンモニウム塩もしくはアミン酸、および
一般式（Ａ）または（Ｂ）のりん酸化合物、そのアミン
塩もしくはそのアンモニウム塩の中の１種以上（〔II〕
の成分＝潤滑性向上剤）の含有量が１重量％以上で、か
つ〔Ｉ〕と〔II〕の含有量の和が60重量％以下であるよ
うに〔Ｉ〕と〔II〕を水に溶解した冷間圧延油。ＲはＣ４〜18のアルキル基、アルケニル基、アリール
基、アラルキル基、アルキルアリール基を示し、ｎは１
〜７の整数。増粘剤としてエチレングリコールおよび／
またはグリセリンを用いれば圧延油の粘度を高める作用
は特に顕著である。【効果】高速圧延を行っても焼付きを生じず、板破断時
における引火等による火災の危険性もなく、表面光沢も
良好な鋼板を製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷間圧延油、特にステ
ンレス鋼の冷間圧延において高速圧延時にも圧延製品の
優れた光沢を維持し、かつ良好な潤滑性、ロール冷却性
を有する冷間圧延油に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属の冷間圧延油に要求される最も重要
な性能は潤滑性であるが、実機での使用に際しては、そ
れ以外に、製品品質やメンテナンスの観点から様々な性
能が要求される。例えばステンレス鋼板の冷間圧延で
は、製品表面の光沢が最も重要視される。これは、ステ
ンレス鋼が耐食性に優れるため表面処理を施すことなく
装飾用など、直接目に触れる部分に使用されるためであ
る。

【０００３】光沢は圧延時の潤滑状態に大きく影響され
る。圧延時にロールと鋼板の間（一般に「ロールバイト
内」と称される）に生じた油膜の油圧によってオイルピ
ットと呼ばれるくぼみが生じるが、油膜厚が厚い場合、
あるいは圧延油の高圧力下での粘度、すなわち高圧粘度
が高い場合にこのオイルピットの発生量が多く、鋼板表
面の光沢は低下する。

【０００４】この状況を詳しく説明すると、圧延中にお
いてはロールと鋼板の界面では圧延材の変形抵抗以上の
高圧状態になっており、その中に存在する圧延油も当然
高圧状態になっていると考えられるが、この状態におい
て、圧延油の高圧粘度が高い場合、高圧状態での流動性
が低いので、圧延油はロールバイト内でロールと鋼板表
面の粗さ、即ち鋼板表面に存在する凹凸との間に生じる
空間（間隙部）に容易に封じ込められてしまい、この圧
延油の圧力で鋼板表面に微小くぼみ、即ちオイルピット
が形成される。一方、圧延油の高圧粘度が低い場合は、
高圧状態でも流動性が高いので、圧延油はこの空間（間
隙部）に封じ込められる前に圧力の低い方へ流出し、オ
イルピットは形成されにくい。但し、高圧粘度が極端に
低い場合は、流動性が高すぎるため、圧延油はロールと
鋼板の間に生じる前記の間隙部からロールバイト外へ流
出してしまい、ロールバイト内に油膜が形成されないの
で、潤滑不足となってしまう。

【０００５】従って、高光沢度を要求されるステンレス
鋼板の冷間圧延では、高圧粘度が低く、ロールバイト内
へ引き込まれる油量が比較的少ない圧延油が使用され
る。

【０００６】この条件を満たす圧延油として低粘度の鉱
油がある。この低粘度の鉱油は高圧粘度は低いが潤滑性
に乏しいので、耐焼付性を向上させるために合成エステ
ルや脂肪族アルコールなどを油性剤として添加して用い
られる。しかし、油は比熱が小さいのでロールおよび鋼
板に対する冷却性能が悪く、高速圧延時にロールおよび
鋼板表面の温度が上昇するので、油性剤が熱分解した
り、あるいはロールおよび鋼板表面から脱離し、潤滑性
が低下して焼付きを生じる。冷却性能は冷間圧延油の粘
度を更に低下させて流動性を上げることにより向上させ
ることができるが、鉱油は粘度の低下に伴って引火点が
下がるので、圧延中に鋼板が破断した場合の火花で火災
が生ずる危険性があり、極端な低粘度化はできない。

【０００７】これに対して、難燃性で、優れた冷却性能
を有する冷間圧延油として、従来から普通鋼の圧延に用
いられている水中油滴分散（Ｏ／Ｗ）型エマルションの
冷間圧延油があるが、Ｏ／Ｗ型エマルションの冷間圧延
油は成分の大半が水であるため、冷却性能には優れる一
方、ロールおよび鋼板表面に付着する油分量が均一にな
り難く、光沢むらを生じ易い欠点がある。また、特公平
３−80199 号公報では、冷間圧延油中に10％以上の水分
を油中水滴分散（Ｗ／Ｏ）型エマルション状態で可溶化
したものが提案されているが、主成分が油であるためＯ
／Ｗ型エマルションの冷間圧延油のように大きくは冷却
性能は向上せず、またＷ／Ｏ型エマルションを安定に維
持するには多量の乳化剤すなわち界面活性剤を必要とす
るため排水処理上の問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みてなされたもので、高速圧延を行っても焼付き
を生じず、板破断時における引火等による火災の危険性
がなく、また、優れた表面光沢を有する鋼板を製造し得
る冷間圧延油を提供することを課題としてなされたもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、水に特定
の水溶性の増粘剤と潤滑性向上剤を所定量添加した冷間
圧延油が、水と同等の高い冷却性能を有し、潤滑性も良
好であることを見出した。本発明はこの知見に基づいて
なされたもので、その要旨は、下記の冷間圧延油にあ
る。

【００１０】(1) 〔Ｉ〕炭素数６以下の多価アルコール
の中の少なくとも１種（増粘剤）の含有量が５重量％以
上、〔II〕炭素数４〜18の直鎖チオ酸のアンモニウム塩
もしくはアミン酸、および下記の一般式（Ａ）または
（Ｂ）で表されるりん酸化合物、そのアミン塩もしくは
そのアンモニウム塩の中の少なくとも１種（潤滑性向上
剤）の含有量が１重量％以上で、かつ、〔Ｉ〕と〔II〕
の含有量の和が60重量％以下であるように〔Ｉ〕と〔I
I〕が水に溶解されてなる冷間圧延油。

【００１１】

【数２】

【００１２】(2) 〔Ｉ〕の増粘剤がエチレングリコール
および／またはグリセリンである前記(1) に記載の冷間
圧延油。

【００１３】前記の「水に溶解されてなる冷間圧延油」
とは、界面活性剤などを用いて水に分散させたエマルシ
ョンの状態や、微粒子を水に懸濁させたサスペンジョン
の状態とは異なり、水に完全に溶解して単一相をなして
いることを意味する。

【００１４】

【作用】本発明（以下、断らない限り(1) の発明をい
う）の冷間圧延油は、水、増粘剤（前記〔Ｉ〕の成分）
および潤滑性向上剤（前記〔II〕の成分）により構成さ
れ、水をベースにしているため難燃性である。また、比
熱が水並みに高く、油をベースにした従来の冷間圧延油
に比べて冷却性能がかなり良好であり、エマルションタ
イプの冷間圧延油と比較しても同等以上の冷却性能を有
する。これは、エマルションタイプの冷間圧延油を用い
た場合はロール、鋼板に付着した油膜が伝熱抵抗となっ
て冷却性能を低下させてしまうが、本発明の冷間圧延油
は、完全に水溶性の物質のみを水に溶解しているため、
ロール、鋼板に成分の一部が付着し伝熱抵抗になるとい
う問題が生じないためである。また、本発明の冷間圧延
油は均一な一相の流体であり、油膜厚さが不均一になる
という問題も生じることがなく、従って、光沢むらなど
も生じない。

【００１５】本発明の冷間圧延油は、上述したように潤
滑性向上剤と増粘剤の両者が組み合わされた完全水溶性
油である点に一つの特徴がある。

【００１６】例えば、本発明の冷間圧延油に含まれる潤
滑性向上剤のみを水に溶解した冷間圧延油は、成分の大
半が水であり、冷間圧延油全体としての高圧粘度が極端
に低いため、圧延時に非常に高圧となったロールバイト
内では、冷間圧延油がロールと鋼板表面に存在する凹凸
との間に生じる間隙部から流出してしまい、ロールバイ
ト内に潤滑性向上剤を十分保持することができない。一
方、本発明の冷間圧延油中に含まれる増粘剤のみを水に
溶解した冷間圧延油の場合は、高圧粘度は鉱油並みに上
がるが、圧延により生じる鋼板の新たな表面（新生面）
に吸着する潤滑性向上剤が含まれていないので、圧延時
に焼付きを生じ易い。

【００１７】しかし、本発明の冷間圧延油は潤滑性向上
剤のみならず増粘剤を５〜60重量％弱含有しており、こ
れによって冷間圧延油全体としての高圧粘度が低粘度の
鉱油並みになり、圧延時のロールバイト内においても、
冷間圧延油がロールと鋼板間に生じる間隙部から流出せ
ずにロールバイト内に保持される。従って、圧延によっ
て生じる鋼板の新生面に対しても保持されている冷間圧
延油中の潤滑性向上剤が吸着して焼付きを防止する。ま
た、本発明の冷間圧延油は増粘剤の含有量が５〜60重量
％弱であるため、オイルピットが発生し過ぎて鋼板の光
沢が低下するという問題も生じない。

【００１８】本発明の冷間圧延油に含有される増粘剤と
しては、炭素数６以下の多価アルコールが挙げられる。
炭素数が７以上の多価アルコールは、水に対する溶解度
が低く使用できない。１価アルコールで増粘効果を生じ
させようとすると、高級アルコールを用いるか、低級ア
ルコールを多量に使用しなければならないが、高級アル
コールは水に対する溶解度が低く、また、ミセル等の分
子集合体を形成するので好ましくない。低級アルコール
を多量に使用すると、冷間圧延油を構成する水の割合が
減るので冷却性能が低下する。

【００１９】好適な増粘剤としては、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサン
ジオール、ジエチエレングリコール、ネオペンチルグリ
コール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタ
エリスリトール等が挙げられる。

【００２０】これらの多価アルコールには、分子中の水
酸基が水中で水素結合することにより粘度を高める作用
がある。また、潤滑性向上剤として添加されるりん酸化
合物の加水分解により生じるりん酸をエステル化し、中
和する作用を有しており、りん酸による圧延機や鋼板の
腐食を防止する。この作用は、上記の多価アルコール中
でエチレングリコールおよびグリセリンにおいて特に顕
著であり、増粘剤としてエチレングリコールおよび／ま
たはグリセリンが用いられているのが前記の(2) の発明
の冷間圧延油である。

【００２１】本発明で用いる増粘剤の含有量は、５％未
満では高圧粘度が低すぎてロールバイト内での冷間圧延
油の保持が不十分なので、５重量％以上とする。

【００２２】本発明の冷間圧延油に含有される潤滑性向
上剤としては、炭素数４〜18の直鎖チオ酸のアンモニウ
ム塩、もしくはアミン塩、または前記の一般式（Ａ）も
しくは（Ｂ）で表されるりん酸化合物、そのアンモニウ
ム塩もしくはアミン塩が挙げられる。

【００２３】チオ酸の炭素数を４〜18に限定するのは、
炭素数が４未満では鋼板表面における吸着分子膜の厚み
が薄いため耐焼付き性が十分ではなく、19以上になると
アンモニウム塩やアミン塩の水への溶解度が小さくな
り、使用できないからである。

【００２４】また、チオ酸に側鎖があると、鋼板表面に
吸着するチオ酸のアンモニウム塩やアミン塩の密度が立
体障害によって小さくなり、極圧性が低下するので、直
鎖のチオ酸が用いられる。なお、チオ酸には、ジチオ酸
も含まれる。

【００２５】このような条件を満たすチオ酸としては、
ラウリルチオカルボン酸、パルミチルチオカルボン酸、
ステアリルチオカルボン酸、オレイルチオカルボン酸が
好適である。

【００２６】一般式（Ａ）もしくは（Ｂ）で表されるり
ん酸化合物の炭化水素Ｒの炭素数は、チオ酸のアンモニ
ウム塩やアミン塩の場合と同様に、４〜18とする。３以
下では吸着分子膜の厚みが薄いため耐焼付き性が十分で
はなく、19以上では、水への溶解を容易にするエチレン
オキサイドの付加モル数ｎを大きくしても、このりん酸
化合物やそのアンモニウム塩、アミン塩を水に溶解する
ことが困難になるからである。なお、一般式（Ａ）もし
くは（Ｂ）におけるＲとは、アルキル基、アルケニル基
（エチレン系炭化水素から水素一原子を除いた原子団
（基））、アリール基、アラルキル（アリール−アルキ
ルの順に結合された）基およびアルキルアリール（アル
キル−アリールの順に結合された）基を意味する。

【００２７】また、この４〜18の炭素数の範囲でりん酸
化合物やそのアンモニウム塩、アミン塩を水に均一に溶
解できるエチレンオキサイドの付加モル数ｎの範囲は１
〜７である。ｎが０、すなわちエチレンオキサイドを付
加しない場合は、このりん酸化合物やそのアンモニウム
塩、アミン塩は水に溶解せず、８以上ではりん酸化合物
や、そのアンモニウム塩、アミン塩がミセルを形成し、
鋼板表面への吸着性が極端に低下する。更に、圧延油が
発泡し易くなるなどの問題も生じる。

【００２８】このような条件を満たすりん酸化合物とし
ては、以下のものが好適である。

【００２９】一般式（Ａ）で表されるもの：ポリオキシ
エチレンラウリルホスフェート（エチレンオキサイドの
ｎ数：１〜７）、ポリオキシエチレンステアリルホスフ
ェート（エチレンオキサイドのｎ数：１〜７）、ポリオ
キシエチレンオレイルホスフェート（エチレンオキサイ
ドのｎ数：１〜７）、ポリオキシエチレンフェニルホス
フェート（エチレンオキサイドのｎ数：１〜７）、ポリ
オキシエチレンベンジルホスフェート（エチレンオキサ
イドのｎ数：１〜７）、ポリオキシエチレンノニルフェ
ニルホスフェート（エチレンオキサイドのｎ数：１〜
７）、一般式（Ｂ）で表されるもの：ジ（ポリオキシエチレン
ラウリル）ホスフェート（エチレンオキサイドのｎ数：
１〜７）、ジ（ポリオキシエチレンステアリル）ホスフ
ェート（エチレンオキサイドのｎ数：１〜７）、ジ（ポ
リオキシエチレンオレイル）ホスフェート（エチレンオ
キサイドのｎ数：１〜７）、ジ（ポリオキシエチレンフ
ェニル）ホスフェート（エチレンオキサイドのｎ数：１
〜７）、ジ（ポリオキシエチレンベンジル）ホスフェー
ト（エチレンオキサイドのｎ数：１〜７）、シ（ポリオ
キシエチレンノニルフェニル）ホスフェート（エチレン
オキサイドのｎ数：１〜７）、これらの潤滑性向上剤
は、チオ酸のアンモニウム塩やアミン塩では硫黄（Ｓ）
が含まれているため、硫黄系の極圧剤として作用し、一
般式（Ａ）もしくは（Ｂ）で表されるりん酸化合物やそ
のアンモニウム塩、アミン塩ではりん（Ｐ）が含まれて
いるので、りん系極圧剤として作用することにより焼付
きを防止する（例えば「潤滑の物理化学」（桜井著、幸
書房）など参照）。

【００３０】上記の潤滑性向上剤の含有量は、１重量％
未満では、ロールバイト内に冷間圧延油が保持されてい
ても、圧延により生じる鋼板の新生面の全面に吸着して
これを覆うことはできず、焼付きを生じ易いので、１重
量％以上とする。

【００３１】更に、本発明に係る増粘剤と潤滑性向上剤
の総量は60重量％以下とすることが必要である。これ
は、60重量％を超えると、圧延油中の水の含有量が少な
くなりすぎ、冷却性能が急激に低下するからである。

【００３２】

【実施例】表１に示す本発明例１〜24と、表２および表
３に示す比較例１〜10の34種類の冷間圧延油について、
表４に示す４段式圧延機により、表５に示す条件でコイ
ル圧延を行い、耐焼付き性および圧延後の鋼板の表面光
沢を調査した。表３に示す比較例10はＯ／Ｗ型エマルシ
ョンタイプの冷間圧延油であり、ホモミキサーで平均粒
径を約４μｍに調整した。被圧延材（コイル）はフェラ
イト系ステンレス鋼(SUS 430）および低炭素鋼（SPCC−
SB）で、いずれも厚さ 1.0mm、幅40mm、長さ800ｍであ
る。なお、冷間圧延油は、圧延機の入側でロールおよび
鋼板に対し圧力５kgf/mm²、流量３リットル／分で供給
した。

【００３３】調査結果を表６に示す。この表において、
耐焼付き性に関しては１コイル(800ｍ）を圧延し、全く
焼付きが生じなかったときのみ良好と評価して○印で、
焼付きが生じた場合は×印で表した。また、鋼板の表面
光沢に関しては、光沢度 (Gs45°700)が 800以上の場合
◎印、 700以上 800未満の場合○印、 700未満の場合×
印で表した。母材の光沢度 (SUS 430 、SPCC−SBのいず
れについても、Gs45°700 である）と同等以上のとき良
好と評価した。

【００３４】この結果から、本発明の冷間圧延油を用い
ることによって、SUS 430 、SPCC−SBのいずれについて
もロールおよび鋼板の温度上昇を抑制することができ、
焼付きの発生を完全に防止できることがわかる。また、
本発明の冷間圧延油では光沢も良好であることが確認で
きた。さらには、本発明の冷間圧延油では、エマルショ
ンタイプの冷間圧延油（比較例10）を用いた場合に見ら
れるような光沢むらも全く発生しなかった。

【００３５】上記の結果は、フェライト系ステンレス鋼
(SUS 430）および炭素鋼（SPCC−SB）についてのもので
あるが、オーステナイト系ステンレス鋼(SUS 304) でも
同様の結果が得られた。また、通常、冷間圧延に使用さ
れるいずれの圧延用ロールについても、同様の結果が得
られた。

【００３６】

【表１（１）】

【００３７】

【表１（２）】

【００３８】

【表１（３）】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】

【表４】

【００４２】

【表５】

【００４３】

【表６（１）】

【００４４】

【表６（２）】

【００４５】

【発明の効果】本発明の冷間圧延油を用いれば、高速圧
延を行っても焼付きを生じず、板破断時における引火等
による火災の危険性もなく、表面光沢も良好な鋼板を製
造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｎ 30:02 30:06 30:08 40:24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】〔Ｉ〕炭素数６以下の多価アルコールの中
の少なくとも１種の含有量が５重量％以上、〔II〕炭素
数４〜18の直鎖チオ酸のアンモニウム塩もしくはアミン
酸、および下記の一般式（Ａ）または（Ｂ）で表される
りん酸化合物、そのアミン塩もしくはそのアンモニウム
塩の中の少なくとも１種の含有量が１重量％以上で、か
つ、〔Ｉ〕と〔II〕の含有量の和が60重量％以下である
ように〔Ｉ〕と〔II〕が水に溶解されてなる冷間圧延
油。【数１】
【請求項２】〔Ｉ〕がエチレングリコールおよび／また
はグリセリンである請求項１に記載の冷間圧延油。