JPH10273689A - ステンレス鋼板用水溶性冷間圧延油剤及び圧延方法 - Google Patents

ステンレス鋼板用水溶性冷間圧延油剤及び圧延方法

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JPH10273689A
JPH10273689A JP9077636A JP7763697A JPH10273689A JP H10273689 A JPH10273689 A JP H10273689A JP 9077636 A JP9077636 A JP 9077636A JP 7763697 A JP7763697 A JP 7763697A JP H10273689 A JPH10273689 A JP H10273689A
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rolling
oil
stainless steel
water
rolling oil
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JP9077636A
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Inventor
Masayoshi Sakakibara
正義 榊原
Isao Oikawa
勲 及川
Hideo Yamamoto
秀男 山本
Satoru Matsushita
哲 松下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYODO YUSHI KK
Kyodo Yushi Co Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
KYODO YUSHI KK
Kyodo Yushi Co Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 粘度が低く、付着量を少なくできるととも
に、潤滑性に優れ、焼き付き(ヒートスクラッチ)を発
生することなく、高速圧延が可能で、良好な光沢性を有
するステンレス鋼板を得ることができるステンレス鋼板
用水溶性冷間圧延油剤、及びこれを用いたステンレス鋼
板の圧延方法を提供すること。 【解決手段】 基油と、二級アミンと、亜燐酸エステル
と、界面活性剤とを含む、ステンレス鋼板用水溶性冷間
圧延油剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステンレス鋼板用
水溶性冷間圧延油剤及びそれを用いた冷間圧延方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】ステンレス鋼板は、光沢性が良好で、か
つ錆びにくい特性を有することから、建築資材や機械の
外板など、目に触れやすい部分に多く使用されている。
そのため、常に高い光沢性を有するステンレス鋼板が求
められている。粘度の高い圧延油をステンレス鋼板の冷
間圧延時に使用すると、オイルピットと呼ばれる油溜ま
りが材料表面に多数発生し、光沢性を損なう。光沢性の
高いステンレス鋼板を得るためには、ロール径の小さい
圧延機を用いて、粘度が低く、引火点の比較的高い鉱物
油をベースにした圧延油を水で希釈しないでそのままロ
ールや材料表面に給油し圧延していた。この方法によ
り、ロールと材料の間に引き込まれる圧延油は、均一で
薄いものとなり、材料の表面に発生するオイルピットと
呼ばれる油溜まりがなくなり、良好な光沢性を有するス
テンレス鋼板の製造が可能であった。
【0003】しかし、このような従来のステンレス鋼板
用不水溶性冷間圧延油では、粘度が低いため、油膜厚さ
が薄く、摩擦による発熱が多い。また冷却効果も低いた
め、圧延により材料の表面温度が200℃近くに達し、
圧延油の引火点を越えることがあり、その場合には火災
の危険がある。さらに、1000m/分近くの高速で圧
延すると材料表面の温度はさらに高くなり、それに伴っ
て火災の危険性も一層高くなるため、ロール径が小さく
高速圧延が可能な圧延機(例えば、クラスターミル)で
も600m/分前後で圧延しているのが現状である。ま
た圧延時の火災の危険性を低くするためには、タンデム
圧延機で用いられるような水溶性冷間圧延油を用いると
効果がある。しかし、タンデム圧延機で用いられる水溶
性冷間圧延油は、冷却効果に優れているが、エマルショ
ンの粒径が3〜10μmと大きく、圧延油の粘度が低く
ても、油剤がロールや材料に過大に付着するため、満足
できる表面性状(光沢性に優れ、光沢むらがない)を有
するステンレス鋼板を得ることはできなかった。さら
に、水溶性圧延油を用いて光沢性を維持するためには、
付着量を少なくかつ均一に保持することが必要である
が、油膜が薄くなると、材料表面の焼き付き(ヒートス
クラッチ)が発生し易くなるという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、粘度が低く、付着量を少なくできるとともに、潤滑
性に優れ、焼き付き(ヒートスクラッチ)が発生しない
ステンレス鋼板用水溶性冷間圧延油剤を提供することで
ある。本発明の他の目的は、高速圧延が可能で、良好な
光沢性を有するステンレス鋼板を得ることができるステ
ンレス鋼板用水溶性冷間圧延油剤を提供することであ
る。本発明のさらに他の目的は、上記水溶性冷間圧延油
剤を用いたステンレス鋼板の圧延方法を提供することで
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、基油
と、二級アミンと、亜燐酸エステルと、界面活性剤とを
含む、ステンレス鋼板用水溶性冷間圧延油剤により達成
される。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明に使用する基油は、好まし
くは、鉱物油、合成エステル、及び合成炭化水素油から
なる群から選ばれる少なくとも1種を含んでいる。鉱物
油としては、例えば、スピンドル油、マシン油等があ
り、初留温度と終了温度の差が30℃以下の精製度の高
いものが好ましい。
【0007】合成エステルとしては、全炭素数が15〜
30、さらに好ましくは15〜25のものが好ましい。
さらに具体的には、炭素数22以下(例えば10〜1
4)の脂肪族カルボン酸又は芳香族カルボン酸又は炭酸
と、炭素数が4〜12、好ましくは10以下の脂肪族ア
ルコールとのエステル(モノエステル、ジエステル、ト
リエステル等)である。例えば、オレイン酸メチル、オ
レイン酸エチル、オレイン酸ブチル、ラウリン酸ブチ
ル、ラウリン酸2−エチルヘキシル、ステアリン酸ブチ
ル、ステアリン酸2−エチルヘキシル、パルミチン酸ブ
チル、パルミチン酸2−エチルヘキシル、コハク酸ジオ
クチル、炭酸ジオクチル、セバシン酸ジ−2−エチルヘ
キシル、アゼライン酸ジ−2−エチルヘキシル、フタル
酸ジ−2−エチルヘキシル、ペンタエリスリトールジオ
レート、トリメチロールプロパントリオレート等が挙げ
られる。
【0008】合成炭化水素としては、例えば、低分子の
ポリα−オレフィン(PAO)、低分子のポリブテン、
アルキルベンゼン等が挙げられる。これらの基油のう
ち、40℃の粘度が10mm2/s 以下の鉱物油は、従来か
ら不水溶性の圧延油の成分として用いられてきた。本発
明の水溶性圧延油剤の基油としては、好ましくは、40
℃の粘度が200mm2/s 以下のもの、さらに好ましくは
50mm2/s 以下のものが望ましい。特に好ましいもの
は、鉱物油、合成エステル、及び合成炭化水素油からな
る群から選ばれる少なくとも1種を含み、40℃の粘度
が15mm2/s 以下、好ましくは10mm2/s 以下、さらに
好ましくは7mm2/s 以下、最も好ましくは4〜6mm2/s
のものである。4mm2/s 未満のものを用いると、油膜の
厚さが薄くなりすぎ、焼き付きが発生しやすくなる。
【0009】本発明に使用する二級アミンは、圧延油剤
を水で希釈して得られるエマルションのpHをアルカリ
領域にする作用を有するものである。好ましい二級アミ
ンの例としては、下記の式(1)で表されるものが挙げ
られる。 (1) NHR1 2 式中R1 及びR2 は、同一でも異なっていてもよく、飽
和又は不飽和の、直鎖又は分岐、アルキル基(好ましく
は炭素数1〜20のもの)、飽和又は不飽和の、シクロ
アルキル基(好ましくは炭素数5〜18)、又はアリー
ル基(好ましくは炭素数6〜18)を示す。特に好まし
いものは、炭素数6〜20の二級アミンである。
【0010】好ましい二級アミンの具体例としては、ジ
イソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジ−n−ヘキシ
ルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジシクロヘキシル
アミン、ジ−2−エチルヘキシルアミン、ジアリルアミ
ンが挙げられる。炭素数が5以下のものは沸点の低いも
のが多く、循環使用中に蒸発し、圧延油剤エマルション
のpHが低下しやすく、炭素数が21以上になると、p
Hを高くする効果が不充分になりやすい。また一級アミ
ンやアルカノールアミンは、亜燐酸エステルと反応して
基油への溶解性が低くなり、また三級アミンは、pHを
高くする効果が不充分である。二級アミンの使用量は、
圧延油剤(水で希釈する前のもの)中、好ましくは0.
1〜10重量%、さらに好ましくは1〜5重量%であ
る。
【0011】本発明の圧延油剤エマルションの粒子は、
水中で安定に存在し、混入する摩耗粉の影響を受けにく
くするために、摩耗粉の表面電位(ゼータ電位)と同じ
符号になるように調整しておくことが望ましい。pH7
以上の水溶液中では、摩耗粉も圧延油剤エマルション粒
子も負に帯電し、互いに反発しあってエマルションが安
定化する。従って、本発明の圧延油剤エマルションは2
級アミンを用いてpHを7以上、好ましくは7〜10、
より好ましくは8〜9に調整する。
【0012】pHをアルカリ側にすることにより、圧延
油剤粒子の表面電位(ゼータ電位)が−20mV以下と
なり、摩耗粉の表面電位も負に帯電することから、摩耗
粉と圧延油剤粒子が反発しあって凝集せずに均一な状態
を保つことができる。これにより、ステンレス鋼板表面
の光沢性が向上するとともに光沢むらを防止することが
できる。圧延油剤エマルションのpHが7未満では摩耗
粉の表面電位が正に帯電するため、摩耗粉と圧延油剤粒
子の凝集が起こりやすく、均一なエマルションを得るこ
とが困難になる。
【0013】本発明に使用する亜燐酸エステルは、以下
の式(2)、(3)又は(4)で表されるものが好まし
い。 (2) (R3 O)(R4 O)PH(=O) (3) (R3 O)(R4 O)POH (4) (R3 O)(R4 O)(R5 O)P 式中R3 、R4 及びR5 は、同一でも異なっていてもよ
く、飽和又は不飽和の、直鎖又は分岐、アルキル基(好
ましくは炭素数1〜20のもの)、飽和又は不飽和の、
シクロアルキル基(好ましくは炭素数5〜18)、又は
アリール基(好ましくは炭素数6〜18)を示す。亜燐
酸エステルは、反応性の低いステンレス鋼板の表面に迅
速に反応し、薄い油膜でも強い極圧膜を形成する。一
方、正燐酸エステルは、反応性が高いが、水中で分解し
やすく、効果がない。
【0014】本発明に使用する亜燐酸エステルの好まし
い例としては、ジアルキルハイドロジェンホスファイト
(例えば、ジラウリルハイドロジェンホスファイト、ジ
ステアリルハイドロジェンホスファイト)、ジアリール
ハイドロジェンホスファイト(例えば、ジフェニルハイ
ドロジェンホスファイト)、トリエチルホスファイト、
トリブチルホスファイト、トリオクチルホスファイト、
トリクレジルホスファイト、トリステアリルホスファイ
ト、トリ−デシルホスファイト、トリス−トリデシルホ
スファイト、ジフェニル−モノデシルホスファイト、ト
リフェニルホスファイト)等が挙げられ、これらのうち
リン分が5重量%以上のものが特に好ましい。亜燐酸エ
ステルの使用量は、圧延油剤(水で希釈する前のもの)
中、好ましくは0.1〜10重量%、さらに好ましくは
1〜5重量%である。
【0015】本発明の圧延油剤は、水で希釈してエマル
ションとするために、界面活性剤を必須成分として含ん
でいる。これらの界面活性剤は基油を乳化することがで
きるものであればいずれでも良いが、好ましくは、ノニ
オン系界面活性剤、及びアニオン系界面活性剤であり、
とりわけ、エマルション粒子の粒径を0.5〜3μm程
度にできるものが好ましい。より好ましくは、ノニオン
系界面活性剤である。ノニオン系界面活性剤のHLBは
10以上が好ましく、より好ましくは13以上である。
HLBが13以上のノニオン系界面活性剤又はアニオン
系界面活性剤を3重量%以上使用すると、圧延油剤粒子
を細かく安定に保持することができ、付着量を均一にか
つ少なく維持することができる。
【0016】本発明に使用できるノニオン系界面活性剤
の例としては、ポリオキシエチレンソルビタンエステ
ル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンア
ルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノー
ルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリ
オキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキ
シエチレングリセライド脂肪酸エステル等が挙げられ
る。アニオン系界面活性剤としては、基油に溶解するも
の、例えば、石油スルホン酸ナトリウム、芳香族スルホ
ン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム
等が好ましい。界面活性剤の使用量は圧延油剤(水で希
釈する前の圧延油剤)中、好ましくは5〜30重量%、
さらに好ましくは10〜30重量%、最も好ましくは1
5〜25重量%である。
【0017】本発明の圧延油剤には、必要により、フェ
ノール系やアミン系の酸化防止剤、脂肪族カルボン酸や
脂肪族アルコール等の油性剤、脂肪族カルボン酸のアミ
ン塩、コハク酸系等の防錆剤、硫化油脂、ポリサルファ
イド等の硫黄系極圧剤等を添加しても良い。これらの添
加剤の使用量は圧延油剤(水で希釈する前の圧延油剤)
中、0.1〜10重量%程度である。本発明の圧延油剤
は、基油にその他の成分を加え、50〜60℃程度に加
熱溶解し、攪拌することにより容易に製造できる。本発
明の圧延油剤は、1〜10重量%、例えば5重量%程度
となるように水で希釈して圧延油剤エマルションとし、
例えば、ノズル等により、圧延ロール及び/又はステン
レス鋼板材料表面に供給される。供給量は、1000〜
6000m3/分程度が適当である。
【0018】本発明の圧延油剤は、5重量%となるよう
に水で希釈した際のエマルション粒子の平均粒径が3μ
m以下、特に0.5〜3μmであることが好ましい。よ
り好ましくは1.0〜2.5μmである。このようにエ
マルション粒子の平均粒径を小さくすることにより、高
速(例えば800m/分以上)で圧延しても、良好な表
面性状(光沢性)と潤滑性を得ることができる。エマル
ション粒子の平均粒径が大きいと、圧延油剤の付着量が
多くなり、付着むら等の原因となり、ステンレス鋼板の
光沢性を低下させることがある。本発明の圧延油剤は、
フェライト系ステンレス鋼板及びオーステナイト系ステ
ンレス鋼板にも適用可能である。
【0019】
【実施例】以下実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。 〔実施例1〜11及び比較例1〜6〕表1〜3に示す基
油に、各成分(重量比)を添加し、加熱溶解し、攪拌混
合して圧延油剤を調製した。この圧延油剤を水で5重量
%となるように希釈し、この希釈液を使用して各種の特
性を調べた。また市販の不水溶性ステンレス鋼板用冷間
圧延油剤を比較例6とした。pHは、圧延油剤を5重量
%となるようにイオン交換水で希釈したエマルションの
50℃における値である。平均粒径は、上記圧延油剤
を、イオン交換水で5重量%となるように希釈し、特殊
機化工業株式会社製T.K.ホモミクサーMARKII
2.5により8000rpmで3分間攪拌した後、コー
ルターマルチサイザー(コールター社製)を用い、30
μmのオリフィス径で測定した。ゼータ電位は、圧延油
剤を5重量%となるようにイオン交換水で希釈したエマ
ルション(400ml、特殊機化工業株式会社製T.K.
ホモミクサーMARKII2.5にて8000rpmで3
分間攪拌)をコールター社製DELSA440sxにて
25℃でpHを試験油剤のpHに調整して測定した値で
ある。
【0020】光沢性、圧延性は、フェライト系ステンレ
ス鋼板のSUS430材酸洗コイルを用いて、以下の条
件で圧延し、光沢度、圧延荷重、焼き付き限界圧下率で
評価した。 圧延条件 供試材:SUS430 熱延、酸洗材、厚さ3.2 mm、板幅50mm、荷重280kg 圧延ロール:材質・硬度 SUJ−2、Hs=91〜93 寸法 φ 100mm×200mmW(2Hi:BURφ250mm) 表面粗さ Ra: 0.13μm 圧延条件:9パス圧延後 仕上げ板厚 0.38mm 圧下率 各パス22% 圧延速度 1〜2パス 400m/分 3〜5パス 600m/分 6〜7パス 800m/分 8〜9パス1000m/分 比較例6の市販不水溶性圧延油剤は、3〜9パス 600m
/分で圧延した。
【0021】 焼き付き限界圧下率:5パス目での圧下率を25%、2
7.5%、30%として焼き付き状態を観察し、焼き付
きを発生しない圧下率を焼き付き限界圧下率とした。 光沢度、圧延荷重、焼き付き限界圧下率は、市販の不水
溶性圧延油剤と同等以上の性能が必要である
【0022】
【表1】 実施例 1 2 3 4 5 6 基油 鉱物油 VG5 − 60 60 59 39 39 ステアリン酸ブチル − 20 20 20 − − ステアリン酸2−エチルヘキシル 78 − − − 40 40 二級アミン ジブチルアミン 2.0 2.0 − − − 3.0 ジシクロヘキシルアミン − − 3.0 3.0 2.0 − 亜燐酸エステル 亜燐酸エステル 1 3.0 − 2.0 − 3.0 3.0 トリブチルホスファイト − 2.0 − 2.0 − − 界面活性剤 ソルビタンモノオレート 3.0 4.0 3.0 3.0 4.0 3.0 POEソルビタンモノオレート 4.0 4.0 3.0 3.0 3.0 3.0 POEソルビタントリオレート 6.0 5.0 4.0 5.0 4.0 4.0 POEアルキルフェノールエーテル 2.0 1.0 3.0 3.0 3.0 3.0 BHT 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 アルケニルコハク酸(C−15) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 5%エマルションのpH 8.5 8.9 9.2 8.7 8.6 9.3 エマルションの平均粒径(μm) 2.3 2.1 1.9 2.0 1.9 1.8 油剤のゼータ電位(mV) -40 -43 -50 -40 -46 -50 試験圧延時の圧延油剤濃度(重量%) 5 5 5 5 5 5 圧延材の光沢度 ○ ○ ○ ○ ○ ○ 圧延荷重(9パス計) ○ □ □ □ ○ ○ 焼付限界圧下率(%) 30 27.5 27.5 27.5 30 30
【0023】
【表2】 実施例 7 8 9 10 11 基油 鉱物油 VG5 44 − − − − ステアリン酸ブチル − 20 20 − − パルミチン酸2−エチルヘキシル 40 − − 40 40 ポリα−オレフィン − 56 58 37 36 二級アミン ジブチルアミン 0.5 4.5 2.0 − 3.0 ジシクロヘキシルアミン − − − 3.0 − 亜燐酸エステル 亜燐酸エステル 1 0.5 4.5 2.0 − − トリブチルホスファイト − − − 3.0 3.0 界面活性剤 石油スルホン酸ナトリウム − − − 4.0 3.0 ソルビタンモノオレート 3.0 3.0 4.0 − − POEソルビタンモノオレート 3.0 3.0 4.0 − − POEジオレート 4.0 4.0 5.0 7.0 8.0 POEアルキルフェノールエーテル 3.0 3.0 3.0 4.0 5.0 BHT 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 アルケニルコハク酸(C−15) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 5%エマルションのpH 7.9 8.2 8.6 8.7 9.1 エマルションの平均粒径(μm) 2.3 1.2 0.9 2.6 1.3 油剤のゼータ電位(mV) -22 -27 -36 -50 -47 試験圧延時の圧延油剤濃度(重量%) 5 2 10 1 10 圧延材の光沢度 ○ ○ ○ ○ ○ 圧延荷重(9パス計) ○ □ □ □ □ 焼付限界圧下率(%) 25 30 27.5 25 25
【0024】
【表3】 比較例 1 2 3 4 5 基油 鉱物油 VG5 60 64 38 41 − ステアリン酸ブチル 20 20 − − − ステアリン酸2−エチルヘキシル − − − − − パルミチン酸2−エチルヘキシル − − 40 40 − ポリα−オレフィン − − − − − 二級アミン ジブチルアミン − − 6.0 − − ジシクロヘキシルアミン − − − 2.0 − 亜燐酸エステル 亜燐酸エステル1 6.0 − − − − トリブチルホスファイト − 2.0 − − − 界面活性剤 ソルビタンモノオレート 3.0 2.0 4.0 4.0 − POEソルビタンモノオレート 4.0 3.0 3.0 4.0 − POEソルビタントリオレート 3.0 3.0 2.0 2.0 − POEアルキルフェノールエーテル 2.0 4.0 5.0 5.0 − BHT 1.0 1.0 1.0 1.0 − アルケニルコハク酸(C−15) 1.0 1.0 1.0 1.0 − 5%エマルションのpH 4.2 5.9 10.2 9.3 − エマルションの平均粒径(μm) 3.2 4.1 2.6 2.2 − 油剤のゼータ電位(mV) +0.5 +7.3 -43 -41 − 試験圧延時の圧延油剤濃度(重量%) 3 3 5 5 − 圧延材の光沢度 × × ○ ○ ○ 圧延荷重(9パス計) ○ ○ × × □ 焼付限界圧下率(%) 30 25 22 22 25
【0025】亜燐酸エステル1:ジラウリルハイドロジ
ェンホスファイト ソルビタンモノオレート(HLB=4.7) POE(ポリオキシエチレン)ソルビタンモノオレート
(HLB=15.0) POEソルビタントリオレート(HLB=10.5) POEジオレート(HLB=10.4) POEアルキルフェノールエーテル(HLB=10.
5) BHT:ジブチルヒドロキシトルエン
【0026】
【発明の効果】本発明の圧延油剤は、付着量を少なくで
きるとともに、潤滑性に優れ、焼き付き(ヒートスクラ
ッチ)を発生することなく、高速圧延が可能で、良好な
光沢性を有するステンレス鋼板を圧延することができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C10M 133:04 137:02 129:16 129:68) C10N 30:02 30:04 30:06 30:08 40:24 (72)発明者 山本 秀男 大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金 属工業株式会社内 (72)発明者 松下 哲 大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金 属工業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基油と、二級アミンと、亜燐酸エステル
    と、界面活性剤とを含む、ステンレス鋼板用水溶性冷間
    圧延油剤。
  2. 【請求項2】 基油が、鉱物油、合成エステル、及び合
    成炭化水素油からなる群から選ばれる少なくとも1種を
    含む、請求項1記載の油剤。
  3. 【請求項3】 二級アミンが、下記の式(1)で表され
    る、請求項1又は2記載の油剤。 (1) NHR1 2 式中R1 及びR2 は、同一でも異なっていてもよく、ア
    ルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基を示す。
  4. 【請求項4】 亜燐酸エステルが、以下の式(2)、
    (3)又は(4)で表されるものである請求項1〜3の
    いずれか1項記載の油剤。 (2) (R3 O)(R4 O)PH(=O) (3) (R3 O)(R4 O)POH (4) (R3 O)(R4 O)(R5 O)P 式中R3 、R4 及びR5 は、同一でも異なっていてもよ
    く、アルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基を
    示す。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項記載の油剤
    をエマルションとし、該エマルション粒子の平均粒径を
    0.5〜3μmとして使用することを特徴とするステン
    レス鋼板の圧延方法。
JP9077636A 1997-03-28 1997-03-28 ステンレス鋼板用水溶性冷間圧延油剤及び圧延方法 Pending JPH10273689A (ja)

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