JPH11293270A

JPH11293270A - 高温塑性加工用潤滑剤およびこれを用いた熱間圧延方法

Info

Publication number: JPH11293270A
Application number: JP10280998A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Araya; 省一荒谷; Shuichi Hamauzu; 修一濱渦; Hide Uchida; 秀内田; Takeshi Inoue; 剛井上
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】噛込み不良を起こすことなく、全スタンドで
摩擦係数０．１５以下の低摩擦熱延を実現すると同時に
ロールの肌荒れを抑制することを可能とする高温塑性加
工用潤滑剤とそれを用いる熱間圧延方法を提供するこ
と。【解決手段】基グリースに炭酸カルシウム粉末を添加
分散してなり、炭酸カルシウムの含有量が１０〜５０重
量％、炭酸カルシウム粉末が２０μｍ以下の粒径で、潤
滑剤のちょう度がＮＬＧＩちょう度番号でＮｏ．００グ
レード以下である高温塑性加工用潤滑剤。及び、粗圧延
設備と仕上げ圧延設備との間で先行圧延材の尾端部と後
行圧延材の先端部を接合連結し、仕上げ圧延機列の各ス
タンドにおいてハイスロールで高温塑性加工を行うにあ
たり、上記の高温塑性加工用潤滑剤を圧延ロールに５ g
/m²以上塗布し、ロール肌荒れを防止し、かつ圧延時の
摩擦係数を０．１５以下にする鋼の熱間圧延方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の熱間圧延に際
し、粗圧延設備と仕上げ圧延設備との間で先行圧延材の
尾端部と後行圧延材の先端部を接合連結し、仕上げ圧延
機列の各スタンドにおいて耐摩耗鋳鉄製圧延ロールを用
いた場合のロール表面肌荒れを防止し、かつ摩擦係数を
０．１５以下にすることを目的とした熱間圧延方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の薄板熱間圧延工程では、圧延材は
加熱炉から一本づつ抽出され、粗圧延で所定の厚さまで
圧延され、更に連続的に配置された複数の仕上圧延機で
逐次圧延された後、巻取機に巻取られてホットコイルと
なる。仕上圧延工程では、圧延材の先端部は各仕上圧延
機のワークロールに順次噛み込まれる。この時、圧延材
の先端部とロールとの間で、例えばスリップが発生し
て、ロールが圧延材の先端部を噛み込まない湯合は、そ
の後の圧延ができないために圧延材はミスロールとなり
屑化される。

【０００３】圧延ロールと圧延材との間の摩擦係数が大
きい場合は噛み込み不良が発生しにくいため、大圧下圧
延や高速圧延が容易となる。しかし、圧延材と圧延ロー
ル間の摩擦係数が大きいと、圧延ロールと圧延材との間
は滑りが存在しない、いわゆる固着摩擦状態となり、圧
延材はせん断変形によって加工され、厚さ方向に不均一
変形を受ける。このような厚さ方向に不均一変形を受け
て製造された圧延材は、深絞り性に乏しいという欠点を
有する。ところが、十分な潤滑を行って圧延ロールと圧
延材間の摩擦係数を小さくすると、圧延材はせん断変形
をほとんど受けない、いわゆる均一変形され、その結果
として深絞り性に優れた圧延材が得られる。しかし、高
潤滑を行うことによって、噛込み不良が発生し易くなる
という欠点がある。

【０００４】このような欠点を解決するため、例えば特
開平１−２５８８０２号公報や特開平５−７９０２号公
報等に、粗バーの後端と後続する粗バーの先端とを順次
接合して仕上げ圧延を行うことによって、高潤滑を行っ
ても噛込み不良を発生させない方法が記載されている。
しかし、これらの方法では粗バーを接合して連続的に圧
延するため、噛込み不良は減少するものの、摩擦係数を
規定値以下にするための具体的な潤滑方法、即ち用いる
潤滑剤の種類、塗布量、塗布方法等については触れられ
ていない。

【０００５】さらに、従来、鋼の熱間圧延には、アダマ
イト鋳鋼、高クロム鋳鉄、およびニッケルグレン鋳鉄か
らなる３種類の圧延ロールが主に使用されてきたが、近
年、特開平５−１６９２１６号、同５−１６９２１７
号、同５−１６９２１９号、同５−１６９２２０号各公
報などに開示されているような高速度鋼（以下ハイスと
記す）系の耐摩耗性に優れる圧延ロールが開発され、圧
延ロールの主流となってきている。

【０００６】このハイス系圧延ロールには、金属組織中
に高温硬度の高いＣｒ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ等の炭化物
が晶析出しているので、熱間耐摩耗性に非常に優れてい
る。しかし、従来ロールと同様に、鋼の熱間圧延時に、
ロール表面に黒皮と呼ばれるＦｅ₂Ｏ₃とＦｅ₃Ｏ₄を
主成分とする酸化皮膜が生成する。圧延の進行によっ
て、この酸化皮膜が剥離することがある。その場合、酸
化皮膜が剥離した部分は酸化皮膜が残存した部分と段差
を生じることによりロール肌荒れとなる。このロール肌
荒れが、圧延材に転写され表面品位を低下させる、ある
いは剥離した酸化皮膜が圧延材に押し込まれ酸化皮膜を
巻き込んだ表面疵を発生させる。そのため、圧延ロール
の交換や研磨が必要となり、ハイス系熱延ロールが有し
ている高耐摩耗性を享受しきれないでいる。

【０００７】この課題を解決する手段としては、特許第
２５８１８８１号に記載されているように、圧延ロール
と圧延材との間に高塩基性アルカリ土類金属スルホネー
ト、例えば高塩基性カルシウムスルホネートを供給する
方法がある。高塩基性カルシウムスルホネートは、Ｃａ
ＣＯ₃を含有しており、このＣａＣＯ₃は圧延ロールに
付着後、高温の圧延材と接触してＣａＯに分解する。こ
のようなアルカリ土類金属の酸化物は圧延材表面に存在
するスケールと反応し、表面スケールをＣａＯとＦｅＯ
の固溶体を主成分としたスケールに改質する作用を有す
る。このＣａＯとＦｅＯの固溶体を主成分としたスケー
ルは圧延ロール表面に付着しないので、ロール黒皮の生
成を抑制することが可能になり、その結果としてロール
黒皮の剥離が抑制される。しかし、このような高塩基性
アルカリ土類金属スルホネートを含有する潤滑剤は、従
来熱間圧延で用いられているエステル系の潤滑油に比べ
て潤滑効果が小さいことから、熱間圧延時に低摩擦係数
を達成するためには非常に大量の潤滑剤を必要とする欠
点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】粗圧延設備と仕上げ圧
延設備との間で先行圧延材の尾端部と後行圧延材の先端
部とを接合連結し、連続的に熱間圧延を行う方法では、
噛込み不良が発生する問題は無くなるが、摩擦係数を目
標値まで低減させるための具体的方法、すなわち潤滑剤
の種類、塗布量、塗布方法等を明確にする必要がある。
また、従来のスラブ１本づつの熱間圧延とは異なり、連
続的に熱間圧延が行われるため、そのワークロールには
耐摩耗性を有するハイス系ロールの使用が見込まれる
が、ロール表面に生成する黒皮に起因する肌荒れの問題
がある。この肌荒れが生じた場合の対策としては、肌荒
れが生じた圧延ロールを直ちに研磨済みの圧延ロールと
交換することが行われている。しかし、圧延ロールの交
換は長時間の圧延作業の中止を余儀なくし、生産性が大
幅に低下するため、非常に大きな問題である。

【０００９】本発明の目的は、所定の摩擦係数まで低下
させた高潤滑圧延を行っても噛込み不良を発生させず、
かつ圧延ロールの肌荒れを防止しうる高温塑性加工用潤
滑剤とそれを用いる熱間圧延方法を提供するものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するためには、粗圧延設備と仕上げ圧延設備と
の間で先行圧延材の尾端部と後行圧延材の先端部とを接
合連結し、耐摩耗性に優れるハイス系熱間圧延ロールを
用いると同時に、低摩擦係数を達成し、かつロール黒皮
の生成を抑制する潤滑剤を用いて連続的に熱間圧延を行
う方法が望ましいと考えた。この理由は、粗圧延設備と
仕上げ圧延設備との間で先行圧延材の尾端部と後行圧延
材の先端部とを接合連結することによって、スラブ先端
の噛込みが無くなるため、高潤滑圧延を行っても噛込み
不良が無くなるためである。また、連続的に熱間圧延が
継続するためには、圧延ロールには耐摩耗性に優れるハ
イス系ロールが望ましいと考えた。

【００１１】一方、耐摩耗性に優れるハイス系ロールを
用いた場合に生じるロール黒皮の剥離に起因する肌荒れ
の問題、および低摩擦係数圧延の実現のためには、グリ
ース系潤滑剤に炭酸カルシウムを含有させた潤滑剤が望
ましいと考えた。すなわち、グリース系潤滑剤は潤滑効
果が優れるため、摩擦係数の低減に効果があり、また炭
酸カルシウムは高温の圧延材と接触後、ＣａＯとＣＯ₂
に分解し、分解したＣａＯは圧延材表面スケールをＣａ
ＯとＦｅＯとの固溶体に変化させ、圧延ロール表面の黒
皮の生成を抑制するためである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。図１は、本発明の形態を示す図である。本発明に
おいては、粗圧延機１と仕上げ圧延機２との間で先行圧
延材の後端部３と後行圧延材の先端部４とを接合する。
この接合はさらに継続する圧延材についても順次行う。
この接合によって、後行材は先行材と一体化するため、
従来のスラブ１本毎に噛み込んでいた圧延と異なり、ス
ラブ先端での噛込みが無くなる。そのため、高潤滑を行
った圧延においても、噛込み不良による圧延スリップを
発生させることがない。先行材の後端部３と後行材の先
端部４は、例えばレーザ溶接法やアップセット溶接法
（先行材の後端部と後行材の先端部とが接合できるもの
であれば、この方法のみに限定されない）によって接合
される。また、必要があればコイルボックス６を設置し
ても良い。

【００１３】この熱間圧延方法では、圧延材を連続的に
圧延し、生産性を極限まで追求するため、圧延ロールの
交換頻度を極力低減させる必要がある。そのため、用い
る圧延ロールには耐摩耗性が優れていることが要求され
る。このような要求に答える圧延ロールとしては、ハイ
ス系ロール５が望ましい。ハイス系ロールとは、少なく
ともロール表層部の材質がハイス（高速度鋼）からなる
ロールのことであり、連続鋳掛け法、遠心鋳造法、粉末
焼結法等の各種製法によって製造される。その多くは、
ロール表層部のみが高速度鋼であるが、ロール全体が高
速度鋼からなる一体ロールでも良い。

【００１４】このハイスロール５においても、従来ロー
ルと同様に圧延の進行に伴い、ロール表面にＦｅ₂Ｏ₃
とＦｅ₃Ｏ₄を主成分とする酸化皮膜、いわゆる黒皮が
生成する。この黒皮が剥離した場合、剥離部と非剥離部
との間には段差が生じるため、ロール肌荒れとなる。こ
れを回避するためには、アルカリ土類金属のスルホネー
ト、例えばＣａスルホネートを含有した潤滑剤を各スタ
ンドの入側で、潤滑ノズル７から圧延ロールに噴射すれ
ばよい。Ｃａスルホネート中の炭酸カルシウムは高温の
圧延材と接触後、ＣａＯとＣＯ₂に分解し、分解したＣ
ａＯは圧延材表面スケールをＣａＯとＦｅＯとの固溶体
に変化させ、圧延ロール表面の黒皮の生成を抑制する効
果があるためである。しかし、このＣａスルホネートを
含有した潤滑剤は摩擦係数が低下しにくいため、摩擦係
数を低下させるためには大量の圧延油を必要とするとい
う欠点を有する。

【００１５】一方、潤滑効果および潤滑剤の付着効率に
優れる熱延潤滑剤としては、グリース系潤滑剤が考えら
れる。そのため、グリースに炭酸カルシウムを含有させ
ることによって、十分な潤滑効果を得つつも黒皮の生成
を抑制することが可能になる。グリース系潤滑剤の種類
は特に限定しないが、炭酸カルシウムの粒子を安定的に
分散させ、ロールへの付着性を維持するためには、その
ちょう度がＮＬＧＩちょう度番号でＮｏ．００グレード
以下であることが望ましい。また、本発明者らは種々の
検討の結果、炭酸カルシウムを安定して分散させるため
には炭酸カルシウムの粒度が２０μｍ以下であることが
必要であり、さらに黒皮の抑制効果を得つつ、潤滑効果
を得るためには、炭酸カルシウムを１０から５０％添加
させることが有効であることを見いだした。

【００１６】また図２は、熱間圧延実験を行ったときの
摩擦係数と炭酸カルシウムを５０％含有したグリ−ス系
潤滑剤の噴射量の関係である。ここで、噴射量は“毎分
あたりのグリース潤滑剤の供給量（g/min)／（圧延材の
幅（ｍ）×圧延速度（m/min)）”で定義される。この g
/m²という指数は、単位時間あたりに通過する板面積に
どの程度の潤滑剤が供給されるかを意味する。図２から
わかるように、潤滑剤を５g/m ²以上供給することによ
って０．１５以下の摩擦係数を得ることが可能になる。

【００１７】また、本発明を適用すれば熱間圧延工程に
おいて、全スタンドにおいて摩擦係数を０．１５以下に
しつつ噛込み不良が無く、肌荒れを引き起こすことな
く、例えば特公平１−３８８５５号公報に記載されてい
るような、成形性にすぐれた熱延鋼板の製造を高効率で
行うことが可能になる。

【００１８】

【実施例】（実施例１）本発明の実施例１として、表１
にしめす圧延条件で、ＣａＣＯ₃含有率、ＣａＣＯ₃粒
度、基グリースちょう度、および潤滑剤供給量を表２に
示す条件で熱間圧延を行い、摩擦係数、黒皮の生成状
況、黒皮の剥離による肌荒れ状況を調査した。摩擦係数
は、１９７８年第２９回塑性加工連合講演会論文集Ｐ．
１３９に記されている圧延解析モデルを用いて、実験で
求めた先進率と圧延荷重が解析結果と一致するようにし
て求めた。肌荒れの程度は目視により判断し、肌荒れの
ない良好な場合を○、若干の肌荒れをΔ、顕著な肌荒れ
の発生を×で評価した。表３に調査結果を示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】

【表３】

【００２２】表３から、発明例１〜１２は、ＣａＣＯ₃
の含有率が適正であり、またその粒度も細かいことから
黒皮の抑制効果を発揮し、その結果肌荒れの発生がみら
れない。さらに、潤滑剤供給量も十分なことから摩擦係
数が全て０．１５以下になっており、ちょう度がグレー
ド００であることからノズル詰まりも無く、安定した低
摩擦熱延が実現できている。

【００２３】比較例１〜３では、ノズル詰まりはなく、
ＣａＣＯ₃添加による黒皮の抑制効果によって肌荒れも
発生しなかったが、潤滑剤の供給量が不足しているた
め、摩擦係数が０．１５以上になっている。比較例４
は、摩擦係数は０．１５以下になっているものの、発明
例に比べて、ＣａＣＯ₃含有率が少なかったため、黒皮
の抑制効果がみられず、顕著な肌荒れが発生した。比較
例５は、発明例に比べて、ＣａＣＯ₃含有率が多すぎた
ため、潤滑剤の付着効率が低下し、黒皮抑制効果が無く
なり、この場合も肌荒れが発生した。比較例６、７は、
潤滑剤のちょう度が高かったため、安定して潤滑剤を供
給することが困難であったため、摩擦係数が０．１５以
上になり、さらに肌荒れの発生もみられた。

【００２４】比較例８、９では、ＣａＣＯ₃の粒度が大
きく、潤滑剤中に安定して分散しなかったため、圧延ロ
ール表面に黒皮が均一に生成せず、部分的に顕著な肌荒
れを起こした。比較例１０は、潤滑剤供給量が少なく、
ＣａＣＯ₃の含有率も低かったので摩擦係数が０．１５
以上になり、さらにロール全体に肌荒れが発生した。比
較例１１は、ちょう度を高くして、潤滑剤供給量を少な
くしたが、ノズル詰まりを引き起こし、安定した圧延が
できず、摩擦係数が高く肌荒れが発生した。比較例１２
は、ＣａＣＯ₃含有率を低減させ、粒度を大きくした場
合であるが、摩擦係数は０．１５と低いものの、潤滑剤
中にＣａＣＯ₃が安定して分散せず、ロール黒皮が均一
に生成しなかったため、肌荒れが発生した。

【００２５】（実施例２）次に実施例２として、７スタ
ンドからなる熱延仕上げタンデム圧延機を用いて表４に
示す圧延条件および潤滑条件で熱間圧延を行った。な
お、毎分あたりの潤滑剤の供給量は、圧延速度の変化と
板幅に対応させて、所定の量（単位：cc/m²）が各スタ
ンド上下ロール各々に供給されるように設定した。さら
に、ちょう度がグレード００を越えるとノズル詰まりが
発生することが懸念されることから、潤滑剤の基剤がグ
リースということを考慮して、確実に潤滑剤が供給され
るように、潤滑剤の供給方法としては、エアーアトマイ
ズ法を用いた。

【００２６】

【表４】

【００２７】表５は、この時の調査結果を示す。圧延ロ
ールの肌状況は、圧延終了後に圧延ロールをスタンドか
ら引き出し、目視にて調査し、肌荒れのない良好な場合
を○、若干の肌荒れをΔ、激しい肌荒れの発生を×で評
価した。また、この時の摩擦係数は、実施例１と同様の
方法にて算出した。

【００２８】

【表５】

【００２９】表５からわかるように、本発明例では摩擦
係数が０．１５以下の低摩擦熱延が実現できており、黒
皮に起因する肌荒れの発生も全くみられなかった。一
方、比較例１では、黒皮の抑制ができたため、Ｆ１から
Ｆ４スタンドでは肌荒れはみられなかった。しかし、潤
滑剤供給量が少なかったため、摩擦係数を低減できなか
った。さらに、これに起因して、Ｆ５からＦ７スタンド
では若干の梨地状の肌荒れが発生した。比較例２では、
摩擦係数は低くできたものの、ＣａＣＯ₃の含有率が低
かったため、Ｆ１からＦ４スタンドで黒皮の剥離に起因
した肌荒れが発生した。比較例３では、ＣａＣＯ₃の含
有率が低く、さらに潤滑剤供給量も少なかったため、全
スタンドで摩擦係数が０．１５より大きくなり、またＣ
ａＣＯ₃による黒皮の抑制効果も乏しかったため、黒皮
の剥離に起因した肌荒れがＦ１〜Ｆ４スタンドに発生し
た。Ｆ５〜Ｆ７スタンドでは梨地状の肌荒れを起こして
いた。

【００３０】

【発明の効果】本発明による熱間圧延方法を用いること
によって、噛込み不良を起こすことなく、全スタンドで
低摩擦熱延が効率的に可能になり、さらにロール肌荒れ
を起こすことが無くなるので、生産性の向上、ロール原
単位、電力原単位等が低減でき、大幅なコスト削減が可
能になる。さらに、熱間圧延中の摩擦係数を大幅に低減
できることから深絞り性に優れた熱延鋼板などの新商品
を創出することも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱間圧延方法の圧延設備の概要を示す
図である。

【図２】熱間圧延における摩擦係数と潤滑剤供給量の関
係を示す図である。

【符号の説明】

１粗圧延機２仕上げ圧延機３先行圧延材後端部４後行圧延材先端部５仕上げスタンドのハイス系圧延ロール６コイルボックス７潤滑ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ１０Ｎ 20:00 20:06 40:24 50:10 (72)発明者井上剛千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基グリースに炭酸カルシウム粉末を添加
分散してなり、炭酸カルシウムの含有量が１０〜５０重
量％、炭酸カルシウム粉末が２０μｍ以下の粒径であ
り、潤滑剤のちょう度がＮＬＧＩちょう度番号でＮｏ．
００グレード以下であることを特徴とする高温塑性加工
用潤滑剤。
【請求項２】粗圧延設備と仕上げ圧延設備との間で先
行圧延材の尾端部と後行圧延材の先端部を接合連結し、
仕上げ圧延機列の各スタンドにて耐摩耗性鋳鉄ワークロ
ールで高温塑性加工を行うにあたり、請求項１記載の高
温塑性加工用潤滑剤を圧延ロールに５ g/m²以上塗布
し、ロール表面の酸化皮膜の生成を抑制し、かつ圧延時
の摩擦係数を０．１５以下にすることを特徴とする鋼の
熱間圧延方法。