JPS6023147B2 - 鋼材用熱間圧延潤滑剤組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼材の熱間圧延に際して、ロールと被圧延材と
の接触部に作用せしめる潤滑剤の改良された組成物に関
するものである。

鋼材の熱間圧延においてはワークロールと被圧延材の接
触する摩擦部分の温度はきわめて高く、多量の冷却水が
高圧噴射され冷却されているものの、ワークロール表面
の高温部では５００℃ないし６０ぴＣにも達している。

かような高温であり、かつ多量の冷却水がかかる潤滑個
所に作用して効果がある潤滑剤としては、まず耐熱性の
優れていることが必要であり、さらに付着性が優れてい
ることが必要である。本発明は耐熱性が良好であり、か
つ特に付着性が優れた特長を有する鋼材用熱間圧延潤滑
剤組成物である。本発明者等はさきに特願昭５１一１２
３４５５号（特閥昭５３−５２５１１号）において基油
に炭酸カルシウムを微細に分散させた潤滑剤を鋼材の熱
間圧延に使用すると５００ｑｏなし、し６００午０で比
較的安定な炭酸カルシウムがロール表面において高温用
固体潤溶剤として作用し、また炭酸カルシウムは１００
０ＣＯ程度の高温では分解し吸熱し冷却剤として作用す
るので何等かの原因で異常な高温となり焼付の危険が生
じた時には炭酸カルシウムが分解し吸熱して温度を下げ
暁付をまぬがれるような作用を有するので高温度の潤滑
においてはきわめて適切な潤滑剤であることを述べた。

また本発明者等は特願昭５２−４２０５１号（特関昭５
３−１２７３５２号）において基油に炭酸カルシウムを
分散させた潤滑剤にさらに親油性粘土を加えると鋼材の
熱間圧延の高温の潤滑個所において炭酸カルシウムは高
温潤滑剤としてまた高温時の冷却剤として作用し親油性
粘土は強い付着性増強作用がありこの両作用の相乗効果
により熱間圧延潤滑剤としての所期の目的を達成するこ
とを見出した。

本発明はこの特願昭５１−１２３４５５号（特開昭５３
一５２５１１号）と、特磯昭５２一４２０５１号（袴関
昭５３一１２７３５２号）についてさらに改良したもの
である。本発明者等はその後さらに研究をすすめ、高温
のロールおよび圧延材に対する油剤の付着について検討
した結果、基油に炭酸カルシウムと親油性粘土を添加し
た潤滑剤は鋼材表面の付着油膜が不連続になり易い欠点
があることが判明した。この点につき実験をくりかえし
研究をすすめた結果、潤滑性を有する基油に特定比率の
炭酸カルシウムを加え、さらに特定比率に長鎖の炭化水
素基を有するダィマー酸を添加することにより、この欠
点が完全に解消し鋼材表面の付着油膜が連続なものが得
られ潤滑剤の付着性が著るしく増強されていることを見
出した。この付着性増強効果は炭酸カルシウムと長鎖の
炭化水素基を有するダィマー酸との共存する場合に発揮
され、炭酸カルシウムと親油性粘土両者のみの共存する
潤滑剤の場合には認められない新しい効果である。

また、この効果は炭酸カルシウムと長鎖の炭化水素基を
有するダィマー酸との二成分に加え親油性粘土を添加し
た三成分の共存する潤滑剤の場合にも同様に認められる
。

すなわち本発明は潤滑性を有する基油４９．５〜２０重
量％と、炭酸カルシウム５０〜７の重量％とダィマ−酸
０．５〜１０重量％とを主成分とする鋼材用熱間圧延潤
滑剤組成物であって、高温における優れた潤滑性、冷却
性と強力な付着性とを併有するものであって前出願の２
発明よりさらに改良された効果を有する潤滑剤である。

本発明に使用する基油はスピンドル油、マシン油、ダイ
ナモ油、モーター油、シリンダー油、ブライトストック
油等の中質、車質鉱油、牛脂、ラード、鯨油、パーム油
、ヤシ油、ナタネ油、米糠油、大豆油等の動植物油脂、
８ないし２２個の炭素原子を有する脂肪酸と１価および
多価アルコールとのェステル等およびこれらの混合油が
あげられる。炭酸カルシウムは粉末状のものを用いる。

粉末状炭酸カルシウムの市販品としてはその製造方法に
より重質炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウムがあり、
沈降炭酸カルシウムの中では反応条件の異つた軽質炭酸
カルシウム、コロイド性炭酸カルシウム、バテラィト系
炭酸カルシウム等の各種のものがあるが、そのいずれも
使用できる。ただし製造工程の容易さの点でなるべく微
粉状で竪質のものが好ましい。また分散を容易にするた
めに脂肪酸、界面活性剤等で表面処理した炭酸カルシウ
ムが分散の容易な点で使用し易く、好ましい。

表面処理炭酸カルシウムには各種のものが知られている
が、基油中に分散し易く処理されたものならばいずれも
使用できる。比較的分散性がよく使用し易いものの一例
をあげるとドデシルベンゼンスルホン酸、ラウリル硫酸
ヱステル、縮合ナフタレンスルホン酸、硫酸化油または
これらの塩など耐硬水性のある硫酸ェステル型またはス
ルホン酸型の陰イオン界面活性剤と脂肪酸石けん、樹脂
酸石けん、ナフテン酸石けんなど耐硬水性の無いカルボ
ン酸型の陰イオン界面活性剤の２種のタイプの界面活性
剤の１種または２種以上を選びこれらにより表面処理し
たものである。

炭酸カルシウムの粒子の大きさは１０〃以下が最も好ま
しいが、それ以上でも給油ノズルにつまらない大きさで
あれば使用できる。

本発明に使用するダィマー酸は乾・性油、半乾性油から
得られる精製脂肪酸を熱重合して合成したもので、最も
普通のものはＨＯＯＣ−Ｃ３４−ＣＯＯ日の分子式を有
する最鎖二塩基性カルポン酸である。

本発明の目的には上記のＣ３６ダィマー酸のみでなくＣ
４ｏ、Ｃ４４等の長鎖の炭化水素基を有するダィマー酸
も使用して得るが現在一般に市販され入手し易いものは
Ｃ３６酸のみであるのでＣ３６酸を使用するのが実用上
便宜であり実施例にもＣ＄酸を用いているが範囲を限定
している訳ではない。

ダィマ−酸の炭化水素基の分子構造については熱重合温
度、触媒により異つたものが得られ環状構造のもの、線
状構造のものがあるが構造が完全に解明されている訳で
はなく本発明の目的にはそのいずれでもかまわない。

すなわち本発明にはＣ３６〜Ｃ４４のダィマー酸が適当
でありＣ聡ダィマー酸が実質的に好適といえる。

その他の付着剤として親油性粘士、高分子系付着剤、金
属石けん、脂肪酸等を併用するのも好適である。

親油性粘士はモンモリロナィト、マグネシウムモンモリ
ロナィト、ゼオラィトのような粘土の粒子を有機アミン
やカチオン界面活性剤で処理してその表面の大部分を被
覆した改質粘土であって、マグネシウムモンモリロナイ
トをＮーヘキシルアミン等の有機アミンで被覆したもの
（親油性粘土Ａ）、モンモリロナィト、ゼオライト等を
ジメチルジオクタデシルアンモニウムクロライドと水中
で被覆反応させたジメチルジオクタデシルアンモニウム
モンモリロナィト（親油性粘士Ｂ）等があるがそのいず
れも使用できる。

高分子系付着剤にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リイソブチレン、ポリブテン、ポリブタジェンおよびこ
れらの共重合体のような合成ポリマー、酸化ポリオレフ
ィン、ェポキシ化ポリオレフィンのようなポリマー誘導
体、ェポキシ化大豆油、ェポキシ化ナタネ油、ェポキシ
化ラード油、．ェポキシ化ヒマシ油のような油脂誘導体
、脱水重合ヒマシ油、重合大豆油、重合アマニ油のよう
な重合油脂、アスファルト、石油樹脂のような石油系ピ
ッチ等のものが使用され、金属石けんとしては【１｝ラ
ウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸
、オレィン酸、リノール酸、１・２−ヒドロキシステア
リン酸などの高級脂肪酸単独またはこれらの混合酸のカ
ルシウム、アルミニウム、亜鉛、鉛、バリウム、リチウ
ム、ストロンリチゥム等の各種金属塩、｛２）、‘１｝
の高級脂肪酸またはこれらの混合酸と、酢酸、酪酸、カ
プロン酸、カプリル酸、カプリン酸、安息香酸等の低分
子酸とのカルシウム、アルミニウム、亜鉛、鉛、バリウ
ム、ストロンチウム等の各種複合金属塩、（３’、ｍと
【２｝の混合物等の金属石けんが使用される。

またオレィン酸、リノール酸、リノレン酸等の不飽和高
級脂肪酸も付着剤として使用できる。その他の添加剤と
して脂肪アミン脂肪酸塩、石油スルホン酸金属塩、脂肪
アルコール燐酸ェステル等を防錆剤として加えまた水分
散性を良好ならしめるため非イオン界面活性剤、アニオ
ン界面活性剤を加えることも好適である。本発明は前述
のように潤滑性を有する基油に炭酸カルシウムを分散せ
しめさらに長鏡の炭化水素基を有するダィマー酸を添加
し、そのうえ必要に応じてその他の付着剤、防錆剤、水
分散剤を添加し均一に分散した鋼用熱間圧延潤滑剤組成
物であるが長鎖の炭化水素基を有するダィマ−酸の添加
により薯るしく付着性を向上せしめたことが本発明の要
点である。

このダイマー酸の添加による付着性の向上の理由につい
ては未だ十分解明されてはいないが大略次のように考え
ている。

基油中に分散している炭酸カルシウムとダィマ−酸と反
応してカルシウム石鹸をつくる。このダィマー酸カルシ
ウム石鹸は炭化水素基がＣ３４程度の長鎖のものである
ため基油中でＷ／Ｏ型乳化剤として作用し、水を包含し
、また炭酸カルシウム粉末も包含しＷ／Ｏ型ヱマルジョ
ンを形成する。つまり油相の部分では炭酸カルシウム粉
末とカルシウム石鹸がミセル構造をつくりこのカルシウ
ム石鹸のＣａの部分に水が徴粉子状で吸着し極性基のＣ
ａ同志が結びつき一方長鎖の炭化水素基は基油中でゆる
やかに配置している。

従ってＷ／０ェマルジョンの表面には炭化水素部分が現
われカルシウム同志の結合は内部に於て水徴粉子を介し
て行われる。従って金属表面にはダィマー酸カルシウム
石鹸の最鎖炭化水素基部分が接触して付着する。この付
着におけるぬれ易さ、連続被膜のつくり易さの点でダィ
マー酸の炭化水素基はＣ３４で親油性粘土の炭化水素基
のＣ６へキシル、Ｃ，８オクタデシルに比較して２倍以
上の長鎖であることが有効に作用し強力な被覆力を発揮
するものと考えている。また油膜の内部においては熱に
強いカルシウム同志の結合が骨格となって油膜を構成し
ているので高温による擾乱に抵抗して油膜を強固に維持
する。かような点がダィマ−酸添加による付着性向上の
主な原因と考えている。

本発明におけるこれら成分の添加量については炭酸カル
シウムの添加量を多くすればより高温冷却性は増大する
。

またダィマー酸も添加量を多くすれば付着性は増大する
。

しかし両性質のバランスを失することは好ましくないし
、極端に添加量を増大すると潤滑剤が流動性を失って取
扱い難くなる。そこで本発明者等は種々実験を重ねた結
果、前記本発明の目的を効率よく達成するのに必要な条
件として、潤滑剤組成物中の主成分割合を、基油４９．
５〜２０重量％、炭酸カルシウム５０〜７の重量％、ダ
ィマー酸０．５〜１の重量％の範囲と設定した。本発明
の潤滑剤の製造方法は、基油に炭酸カルシウムとダィマ
ー酸を均一に分散すればよく製造装置、配合順序を特定
する必要はないが、一例をあげれば、加熱装置つき蝿梓
槽に基油を入れる。

もし基油が半固体、固体であれば加熱して液状にしてお
くことが好ましい。この液状の基油に炭酸カルシウム粉
末を加え燈拝して分散し、次にダィマー酸を加えて燈拝
し均一に分散しさらにその他の添加剤を加えて必要に応
じて加熱しつつ蝿拝し均一な製品とする。親油性粘土を
加える場合はアセトンまたはプロピレンカーボネートを
分散剤として加えることが好ましい。

本発明品を圧延工場現場で実際に圧延機に適用するに当
っては各種の給油方法があるが、油剤を冷却水に分散さ
せバックアップロールに噴射し給油するウオーターィン
ジェクション方式および油剤を加熱蒸気で霧化させ、こ
の油霧をワークロールに噴射し給油するスチームアトマ
ィズ方式、油剤を圧縮空気で霧化させこの油霧をワーク
ロールに噴射し給油するェアアトマィズ方式等の諸方式
が現在多用されており、これらの方式が好ましい。

しかし他の給油方式でも給油は可能である。つぎに実施
例について説明する。第１表に実施例１〜６、比較例１
〜１６について成分および試験成績を示す。

各例について熱間潤滑性能評価のために付着性試験、熱
間潤滑性能試験機による摩擦係数および耐焼付試験等の
試験を行つた。その試験方法は次の通りである。

１ 付着性試験： 試験片として鋼板ＳＰＣＣＩＯＯ×１００×１．０の′
のを溶剤洗浄後温エタノールで洗浄したものを用い、こ
れを垂直におき、水平においたノズルより次の条件、方
法により給油、給水した後、その鋼板試験片に付着した
油分の付着量を測定する。

試験液：試験油の２．甥容量％、ディスパーミル分散水
溶液、液温５０ｏｏ給水（水洗水）：水温５０００ 給油および水洗条件 ｏ試験方法 【１１ 水を噴射し鋼板上に水膜を形成させる。

｛２｝ 水を噴射させながら同時に試験液を５秒間噴射
する。【３｝ つぎに水のみ５秒間噴射する。■ 鋼板
を乾燥し水分を除去する。

■ 鋼板の重量を測定し油分付着量雌／１００ｃ髭を算
出する。

２ 熱間潤滑性能試験 熱間潤滑性能試験機の原理は加熱したテストピースを回
転する上下２段。

ールではさみ、両端を固定して、所定の荷重をかけスリ
ップさせながら給油し、その時の摩擦係数、耐焼付性能
を算出しこの両者により高温度条件下における潤滑性の
総合評価を行うものである。ｏ試験条件 ロール寸法：８０の／肌×１２４仇／仇？ロール材質：
アダマイトロール ロール表面粗さ：０．２〜０．３ｒ テストピース材質および寸法：ＳＳ−４１、２０ｍ／肌
Ｘ２０肌／肌Ｘ５８０の／仇ロール周速度：６仇ｈｐｍ ロール温度：１００ｏｏ 負荷荷重：１のｎ 給油量：１０ｃｃ′ｍｉｎ テストピース温度：１０００００および８００００ｏ摩
擦係数測定方法エアーアトマィズ方式給油装置によりテ
ストピースのかみ込み側の上下ロール表面に給油する。

つぎに給油しつつ荷重をかけて１の砂後のトルクと負荷
荷重を測定し摩擦係数を次式により算出する。

仏＝Ｔ／Ｒ・Ｗ ただし Ｔ：トルク Ｒ：ロール径 Ｗ：負荷荷重 ｏ耐焼付性能測定方法 ‘１｝ 給油を開始し数秒後に給油しつつ加圧する。

【２ー 加圧したまま１現砂間給油する。

‘３｝ その後給油せず回転トルクの急上昇する時点ま
で加圧をつづける。

この点を煉付とする。

【４１ 給油を停止してから暁付くまでの時間を測定し
この時間の秒数をもって耐焼付性能とする。

聡 船 第１表より次のことが認められた。

【ィ｝ 本発明に係る鋼材用熱間圧延潤滑剤組成物は、
特定割合の炭酸カルシウムおよび長鎖の炭化水素基を有
するダィマー酸の共存により鍵油系、油脂系、合成油系
共、比較例に比し付着性が著しく良好であることが認め
られた。

【ｏ｝ 熱間潤滑性能試験において摩擦係数、耐焼付性
能共良好であることが認められた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 潤滑性を有する基油４９．５〜２０重量％と、炭酸
   カルシウム５０〜７０重量％と、ダイマー酸０．５〜１
   ０重量％とを主成分とする鋼材用熱間圧延潤滑剤。 ２ ダイマー酸が炭素数３６個の２塩基酸である特許請
   求の範囲第１項記載の鋼材用熱間圧延潤滑剤組成物。 ３ 炭酸カルシウムが沈降炭酸カルシウム粉末をラウリ
   ル硫酸ソーダとステアリン酸ソーダの混合物で処理した
   表面処理炭酸カルシウムである特許請求の範囲第１項記
   載の鋼材用熱間圧延潤滑剤組成物。