JPH08218087A - 耐ノズル閉塞性に優れたステンレス鋼熱間圧延用潤滑剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステンレス鋼熱間圧延時のロール焼付き防止
用潤滑剤を圧延中のロールに噴射するさいに，ノズル閉
塞トラブルが発生しない潤滑剤を得る。 【構成】 粘性水溶液中に１０〜３０重量％の潤滑剤粒
子を分散させてなるステンレス鋼熱間圧延用潤滑剤にお
いて，前記の潤滑剤粒子として粒径５０μｍ以下の粒子
を使用し，分散液中に発生するフロックの粒径を１００
μｍ以下に抑制したことを特徴とする耐ノズル閉塞性に
優れたステンレス鋼熱間圧延用潤滑剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，ステンレス鋼の熱間圧
延用潤滑剤に関する。より詳しくは，ステンレス鋼の熱
間圧延の際に，ノズルから固体潤滑剤の分散液を被圧延
材と圧延ロールとの間に供給する場合のノズル閉鎖トラ
ブルを防止し且つ良好な表面性状を有するステンレス鋼
板製品を得るのに適したステンレス鋼熱間圧延用潤滑剤
に関する。

【０００２】

【従来の技術】タンデムミル等の熱間圧延設備におい
て，ステンレス鋼特にフェライト系ステンレス鋼を熱間
圧延する場合，圧延ロールに対するステンレス鋼の焼付
きに起因した疵が鋼板表面に発生し易い。いったん表面
疵が発生すると，たとえ軽度な疵であっても，鏡面仕上
げ用途には不適合になり，その用途に制約を受けること
になる。また表面疵のあるステンレス鋼板は研磨して表
面手入れするか再度酸洗することが必要となる。疵の程
度が著しいものは製品として利用できずにスクラップと
なる。したがって，熱延ロールへの焼付きに起因した鋼
板表面の疵は，製品の歩留り低下や工程日数の増加によ
り製品コストを上昇させる原因となる。

【０００３】以上のような表面疵の発生を抑制するた
め，圧延ロールに対する負荷の軽減策を講じたり，圧延
条件の選択やロール材質の選定，更には潤滑剤の改良等
の各種の手段が試みられている。このうち潤滑剤につい
ては，動物性油脂類，植物性油脂類，鉱物系潤滑油また
は合成系潤滑油等の各種の油脂系潤滑剤を圧延ロール表
面に供給する方法が検討されている。また，圧延油に潤
滑性を有する粉体を分散混合し，これをノズルを用いた
インジェクション方式により圧延ロール表面に噴射供給
する方法も検討されている。

【０００４】ところが，ノズルによるこれらの供給方法
では，長期使用のうちには噴射ノズル穴の閉塞は免れ
ず，圧延前のノズルの交換作業時間の延長や圧延中のノ
ズル閉塞によって表面疵が発生するという問題がある。

【０００５】そこで，本発明者らは特開昭６４−８３３
０９号公報やその関連出願ににおいて，粘性水溶液中に
酸化鉄を分散させたステンレス鋼熱間圧延用潤滑剤を提
案した。この潤滑剤は送液性が良好で且つ酸化鉄粒子の
均一分散性が得られる点で，前掲のものにはない利点を
有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし，特開昭６４−
８３３０９号公報他に提案した粘性水溶液中に酸化鉄を
分散させた潤滑剤は，水溶液に酸化鉄粉末を混合した直
後は均一な分散が得られるが，潤滑剤を長時間保存する
と貯槽内で酸化鉄粉末の沈降が生じ，安定した酸化鉄粉
末の分散保持が得られない場合があった。この分散保持
が不安定であると熱間圧延の際に圧延ロール表面に安定
して酸化鉄粉末の供給ができなくなる。またノズル閉塞
の発生原因となり，さらには潤滑剤を供給する導菅の継
ぎ目部分などに酸化鉄が堆積し，管の詰りや潤滑剤の供
給不足といったトラブルが生じることが明らかになっ
た。

【０００７】したがって，本発明は，粘性水溶液中に潤
滑剤粒子を分散させてなる潤滑剤分散液をノズルで噴射
する場合，圧延中，圧延前後にノズル閉塞が起きないよ
うに改善すること，またこれによってノズル交換作業を
皆無にすること，更には圧延される帯鋼についても良好
な表面性状をもつ製品を得るのに適したステンレス鋼熱
間圧延用潤滑剤を得ることを目的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば，粘性水
溶液中に１０〜３０重量％の潤滑剤粒子を分散させてな
るステンレス鋼熱間圧延用潤滑剤において，前記の潤滑
剤粒子として粒径５０μｍ以下の粒子を使用し，分散液
中に発生するフロックの粒径を１００μｍ以下に抑制し
たことを特徴とする耐ノズル閉塞性に優れたステンレス
鋼熱間圧延用潤滑剤を提供する。

【０００９】

【作用】粘性水溶液中に分散させる潤滑剤粒子として，
粒径が５０μｍを越えるものが存在すると，粒径が１０
０μｍを越えるフロックを形成しやすくなる。ここでい
うフロックとは，粘性水溶液中に潤滑剤粒子が良好に分
散懸濁してはいても粒子同士がなんらかの要因で引き合
って互いに隣接している状態を指し，この凝集した擬似
粒子が粘性水溶液中に分散懸濁した状態にあるものを言
う。

【００１０】このフロックの大きさとノズル閉塞性とに
は密接な関係があることがわかった。たとえ分散状態が
良好でも粒径が１００μｍを越えるフロックが分散して
いるとノズル閉塞が発生しやすくなるのである。したが
って，ノズル閉塞を防止するには分散液中に発生するフ
ロックの粒径を管理することが重要である。フロック粒
径を１００μｍ以下にするには，粘性水溶液に分散させ
る潤滑剤粒子（固体潤滑剤とも呼ぶ）の個々が５０μｍ
以下であること，すなわち５０μｍを越える粒子が実質
上存在しないことである。後記の実施例に示すように，
粒度分布のうえで５０μｍを越える粒子が存在すると，
生成するフロックの粒径も１００μｍを越えるようにな
る。

【００１１】またフロックの発生挙動は粘性水溶液を作
るのに使用する増粘剤の種類や，使用する固体潤滑剤の
種類や形態更にはその粒度分布によっても異なってくる
が，前記のように最大粒径のものが５０μｍを越えない
ような粒度の固体潤滑剤を使用することが先ず第一に肝
要であり，必要に応じて界面活性剤等の分散剤や流動化
剤などを添加してフロックの生成を抑制する。

【００１２】〔発明の詳述〕以下に，本発明の潤滑剤の
構成と作用を具体的に説明する。なお，以下の説明にお
いて粘性水溶液中に分散させる潤滑剤粒子を「固体潤滑
剤」と呼ぶ。また単に「潤滑剤」と呼ぶときは粘性水溶
液に固体潤滑剤を分散させたあとの状態のものを指す。
そして，潤滑剤中のフロックの大きさを「分散粒径」と
呼ぶ。

【００１３】本発明者らは，ノズル閉塞防止のために，
ノズル閉塞の実態を調査しまた潤滑剤の沈降・凝集挙動
について研究を重ねたが，高粘性水溶液に固体潤滑剤を
分散させた場合の分散粒径がノズル閉塞性に大きく影響
し，ロール焼付きについても重要な原因であることを突
き止めた。すなわち，潤滑剤中の分散粒径が大きくなる
とノズル先端穴に固体潤滑剤が集積し，これが圧延待機
中に被圧延材の輻射熱で乾燥して凝塊化するためであ
る。したがって，ノズルに取り付けられたフィルター部
あるいはノズル先端の穴径より小さい分散粒径ならびに
柔らかい凝集粒にしなければならない。このためには粘
性水溶液中の固体潤滑剤の分散粒径を微細にすることが
最も重要である。

【００１４】[潤滑剤中の分散粒径]潤滑剤中の分散粒径
は，ノズル噴射性，ロール表面への均一散布性にとって
きわめて重要な管理点である。潤滑剤中の分散粒径が小
さければ小さいほどノズル閉塞は起き難い。潤滑剤中の
分散粒径は固体潤滑剤の粒径が大きいほど，ほぼ対応し
て大きくなるので固体潤滑剤の粉体自体の粒径は小さい
ほど良い。

【００１５】一般に，固体潤滑剤の粒子が０.１μｍ以
下になるとブラウン運動によってアグリゲートまたはフ
ロキュレートして２次凝集する。また，粒度分布が広い
場合などでは比較的大きな粒子に吸着・凝集することが
ある。このため，固体潤滑剤の平均粒径は１μｍ以下，
好ましくは０.２μｍ以上がよい。すなわち，後記の実
施例１に示されるように，固体潤滑剤粒子の最大粒径が
５０μｍを越えると潤滑剤の最大分散粒径も１００μｍ
を越えるようになり，沈降も発生するようになる。した
がって，沈降防止すなわちノズル閉塞や配管詰り防止に
は，すべての固体潤滑剤粒子が５０μｍ以下，望ましく
は１０μｍ以下とし，その粒度の分布も０.２〜１μｍ
程度の粒子量が５０％を越えるようなものがよい。

【００１６】このような粒径の固体潤滑剤を使用するこ
とによって，潤滑剤中の分散粒径を小さくすることがで
きるが，分散粒径が１００μｍを越えると前記のように
導管の継ぎ目部等に沈降・堆積し易くなり，配管詰りや
ノズル閉塞を発生させるのですべての分散粒径を１００
μｍ以下，より望ましくは４０μｍ以下とする。

【００１７】また，必要に応じて超音波振動装置を使用
したり，通常の分散剤例えばピロリン酸ナトリウムを適
量添加して，分散粒径が１００μｍを越えないように調
整する。

【００１８】[固体潤滑剤の種類]粘性水溶液に分散させ
る固体潤滑剤としては，ステンレス鋼の熱間圧延におい
て焼付き防止機能を有するものであれば，その種類は問
わずに使用可能であるが工業的使用できるものとして,
またステンレス鋼圧延に使用され且つ排水処理されるこ
と等を考えると鉄系の固体潤滑剤であるのが好ましい。

【００１９】鉄系物質としてはＦｅＯ（ＯＨ），Ｆｅ
（ＯＨ）₂，Ｆｅ（ＯＨ）₃，ＦｅＯ，Ｆｅ₂Ｏ₃，Ｆｅ₃
Ｏ₄等が挙げられるが，Ｆｅ₂Ｏ₃では硬さが高く，ロー
ルの摩耗，ノズル穴の摩耗等に悪影響を及ぼす。ＦｅＯ
は工業的に安定して得るのが困難である。またＦｅ（Ｏ
Ｈ）₂やＦｅ（ＯＨ）₃はＦｅＯ（ＯＨ）を製造する工程
中に存在できるものであるため，工業的には使用不可で
ある。硬さについてみると, Ｆｅ₃Ｏ₄＞ＦｅＯ＞ＦｅＯ
（ＯＨ）の順に柔らかい。このような理由から鉄系固体
潤滑剤のもののうちでも，ＦｅＯ（ＯＨ）が最も好まし
く，実用的である。

【００２０】[固体潤滑剤の配合量]潤滑剤中の固体潤滑
剤の配合量は，安定したノズル噴射性と配管送液性を得
るために制限される。３０重量％を越える含有量では見
掛け上の粘度増加を招き，圧延ロールへ吹き付けて供給
する上で過大な吐出エネルギーを必要とし，実用上ノズ
ル閉塞が発生する。この粘度増加を抑制するために増粘
剤の量を少なくすると固体潤滑剤の分散粒径が大きくな
り，また保持安定性の面で劣化して送液管内で詰ったり
する。そして含有量の増加はコスト的にも不利である。
他方，固体潤滑剤の含有量が１０重量％未満では安定し
た焼付き防止効果が得られない。このため固体潤滑剤の
含有量は重量％で１０〜３０％とする必要がある。

【００２１】[粘性水溶液]本発明の潤滑剤は，粘性水溶
液中に固体潤滑剤を分散させたものであり，粘性水溶液
を媒体とするものである。この粘性水溶液は水に増粘剤
を添加して得る。増粘剤としては各種のものが使用でき
るが，後記の実施例に示したように，ポリアクリル酸系
のもの例えば架橋型アクリル酸重合体やポリアクリル酸
ソーダ，セルロース誘導体類等，通常の水溶性増粘剤が
使用でき，これらを使用して固体潤滑剤配合後の潤滑剤
の粘度を１×１０³ 〜５×１０⁵ センチポアズ程度とす
るのがよい。

【００２２】[潤滑剤の使用態様]本発明に係る潤滑剤を
用いてステンレス鋼熱間圧延を行う場合, 水, 増粘剤お
よび固体潤滑剤を混合して得た本発明の潤滑剤をいった
ん槽に貯蔵し，この槽からポンプを通じて圧延ロール近
傍のノズルに導管を経て送液する。使用するポンプは適
宜選定すればよいが，単純な水に比べると粘度が高いこ
とから通常数１０ｋｇｆ／ｃｍ²程度以上の圧力が必要
となり，プランジャータイプ等のポンプを用いるのが適
している。導管によって送られる潤滑剤は先端のノズル
から圧延スタンド内のロールに吹き付けられる。

【００２３】本潤滑剤を用いる圧延スタンドは特に限定
されるものではなく，ホットストリップミルにおける粗
圧延スタンドおよび仕上圧延スタンドの中から適宜選定
される。潤滑剤を吹き付ける圧延ロールの位置として
は，その効果の度合いを勘案しながら適宜選定すればよ
い。圧延材と接する幅全域に本潤滑剤を吹き付けても良
いし，粗圧延時の幅方向圧延での塑性変形挙動に関して
酸化スケールの剥離が顕著なことが関与して比較的焼付
きが発生し易いと考えられる圧延材エッジ部近傍に選択
的に吹き付けてもよい。

【００２４】圧延ロールに供給される本潤滑剤の量は，
送液の圧力と導管先端のノズルを選定することにより，
圧延ロールの速度等を勘案しながら調節することができ
る。このときの潤滑剤の量としては，圧延ロールが圧延
材と接触する面積に対して，０.１リットル／ｍ²程度か
ら数リットル／ｍ²程度が好ましい。なお，ステンレス
鋼の熱間圧延においても通常の圧延潤滑油が用いられる
ことがあるが，本発明に係る潤滑剤を用いる上で，潤滑
油の併用を妨げるものではなく，圧延荷重の低減等を目
的として潤滑油を併用しても構わない。

【００２５】

【実施例】

〔実施例１〕固体潤滑剤として，表１に示した５種類の
粒度分布のＦｅＯ（ＯＨ）粉体を使用し，増粘剤として
はいずれも架橋型アクリル酸重合体（日本純薬株式会社
製の商品名ジュンロン）を使用して，表１のＡ〜Ｅの潤
滑剤を作製した。いずれも固体潤滑剤濃度は１０重量％
であり，潤滑剤粘度が３０００センチポアズとなるよう
に増粘剤をほぼ０.１５重量％配合した。固体潤滑剤，
水および増粘剤の混合時間はいずれも３０分である。

【００２６】得られた各潤滑剤Ａ〜Ｅの分散粒径（平均
粒径と最大粒径）をレーザー回折・散乱式粒度分布測定
装置によって測定した。また，潤滑剤に混合後に分離し
た水の容積を測定することにより各潤滑剤の沈降度（分
離した水の容積／全体容積の百分率）を求めた。これら
の結果を表１に併記した。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１に見られるように，各潤滑剤は粒度分
布以外は同一条件で作製されたものであるが，分散粒径
が相違している。すなわち，５０μｍを越える固体潤滑
剤粒子が存在すると，分散粒径の最大粒径が１００μｍ
を越えるようになる。そして分散粒径が大きいものほど
沈降度が大きくなる。潤滑剤ＡとＢは５０μｍを越える
固体潤滑剤が存在しないので分散粒径も１００μｍ以下
となり沈降度も低い。したがって本発明の潤滑剤として
好ましい。本例より，ノズル閉塞や配管詰り防止には，
すべての固体潤滑剤粒子が５０μｍ以下，好ましくは１
０μｍ以下である必要があることがわかる。

【００２９】〔実施例２〕潤滑剤の作製に当って，まず
水に所定量の固体潤滑剤を攪拌しながら添加して固体潤
滑剤の懸濁液を得，これに所定の増粘剤と混合し攪拌
し，苛性ソーダを添加してＰＨ７に調整した。用いた固
体潤滑剤の種類とそれらの含有量および増粘剤の種類を
表２に示した。増粘剤としては，架橋型アクリル酸重合
体（日本純薬株式会社製の商品名ジュンロン），ポリア
クリル酸ソーダ（日本純薬株式会社製の商品名レオジッ
ク），および水溶性セルロース誘導体（信越化学株式会
社製の商品名メトローズ）を用いた。得られた各潤滑剤
の最大分散粒径を実施例１と同様にして測定し，その結
果を表２に記した。

【００３０】これらの潤滑剤を実際のステンレス鋼圧延
に適用した。熱間圧延においては，まずＳＵＳ４３０ス
テンレス鋼スラブを１２００〜１２５０℃に加熱し，粗
圧延機で厚さ２５ｍｍのラフバーに粗圧延し，その後７
スタンドからなる仕上げ圧延機群にて，厚さ３.０ｍｍ
のホットコイルに圧延した。これらにおいては，仕上げ
圧延機群のワークロール替え（研削仕上げしたロールへ
の交換）を行った後，２０本のスラブを同一ワークロー
ルで連続的に熱間圧延し，この２０本スラブの１サイク
ル間では潤滑条件は一定とした。

【００３１】潤滑剤の供給は，仕上げ圧延機群の第１〜
３スタンドのワークロールに潤滑剤を供給する系を設置
し，上下それぞれ５個のノズルからロールに潤滑剤を吹
き付けた。各ノズルに対しては，潤滑剤貯蔵槽よりプラ
ンジャータイプのポンプにて４０ｋｇｆ／ｍｍ²の圧力
で導管で潤滑剤を送液した。そしてロール面に対してノ
ズル径０.５×１ｍｍの穴から約０.３リットル／ｍ²の
供給量となるように噴射した。なお，バックアップロー
ルには従来から用いられている圧延油をウォーターイン
ジェクションにより供給した。また第１〜３の仕上げ圧
延機のワークロールの材質はハイスとした。

【００３２】圧延後のノズル閉塞の有無およびロール焼
付きの有無を調べ，その結果を表２に示した。表示のノ
ズル閉塞本数は，ノズル点検本数（３０本）に対する比
で示した。ノズル点検本数は第１〜第３の各スタンドで
１０本（上下各５本）のものが３スタンドあるから，総
数３０本である。

【００３３】

【表２】

【００３４】表２の結果に見られるように，最大分散粒
径が１００μｍ以下の潤滑剤Ｎo.３，５および６を使用
した場合には閉塞したノズルは一本もなく，ロール焼付
きも発生しなかった。これに対し最大分散粒径が１００
μｍを越えるものではノズル閉塞が発生し，その粒径に
応じて発生数も増し，ロール焼付きも認められた。

【００３５】

【発明の効果】以上に説明したように，本発明の潤滑剤
は耐ノズル閉塞性に優れ，安定したロール表面への噴射
が可能となる。また圧延ロールの損傷も少なくなり，ロ
ール原単位も低減させることができる。そして，製造さ
れるステンレス鋼板は綺麗な表面性状を有することか
ら，表面研削を省略することができ，生産性が良く，鏡
面仕上げ用途等の付加価値が高いステンレス鋼板を製造
することが可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── 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 30:06 40:24

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粘性水溶液中に１０〜３０重量％の潤滑
   剤粒子を分散させてなるステンレス鋼熱間圧延用潤滑剤
   において，前記の潤滑剤粒子として粒径５０μｍ以下の
   粒子を使用し，分散液中に発生するフロックの粒径を１
   ００μｍ以下に抑制したことを特徴とする耐ノズル閉塞
   性に優れたステンレス鋼熱間圧延用潤滑剤。
2. 【請求項２】 潤滑剤粒子はＦｅＯ（ＯＨ）単独または
   これと他の酸化物粒子の複合物からなる請求項１に記載
   のステンレス鋼熱間圧延用潤滑剤。