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Title:
HOT ROLLING OIL FOR STEEL MEMBER AND METHOD FOR HOT ROLLING STEEL MEMBER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/096784
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a hot rolling oil which enables to reduce a rolling cost by effectively decreasing a rolling load when a steel member is heated and rolled within a temperature range of 200-1200˚C. Also disclosed is a method for hot rolling a steel member by using such a hot rolling oil. Specifically disclosed is a hot rolling oil containing a base oil and at least one polymer selected from the group consisting of isobutylene homopolymers and isobutylene copolymers having a number average molecular weight of 8,000-100,000. Also specifically disclosed is a method for hot rolling a steel member, which is characterized in that the hot rolling oil is fed by a water injection system.

Inventors:
IHARA HAJIME (JP)
SHIMOTOMAI NAOSHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/051942
Publication Date:
August 14, 2008
Filing Date:
February 06, 2008
Export Citation:
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Assignee:
KYODO YUSHI (JP)
IHARA HAJIME (JP)
SHIMOTOMAI NAOSHI (JP)
International Classes:
C10M143/06; B21B27/10; B21B29/00; C10N20/04; C10N30/00; C10N40/24
Foreign References:
JPS5352511A1978-05-13
JPH1180768A1999-03-26
JP2005225957A2005-08-25
Other References:
SAKAI I., JOURNAL OF JAPAN SOCIETY OF LUBRICATION ENGINEERS, vol. 15, no. 6, 1970, pages 332
Attorney, Agent or Firm:
KUMAKURA, Yoshio et al. (Shin-Tokyo Bldg.3-1, Marunouchi 3-chome,Chiyoda-k, Tokyo 55, JP)
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Claims:
 基油と、数平均分子量が8000~100000の範囲にあるイソブチレンホモポリマー及びイソブチレンコポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1種のポリマーを含有する鋼材用熱間圧延油。
 イソブチレンコポリマーがイソブチレンとブチレンのコポリマーである請求項1記載の鋼材用熱間圧延油。
 基油100質量部に対してポリマーを0.05~15.0質量部含有する請求項1又は2記載の鋼材用熱間圧延油。
 鋼材を圧延する4段圧延機のバックアップロールに、請求項1~3のいずれか1項記載の鋼材用熱間圧延油を、ウォーターインジェクション方式により給油することを特徴とする鋼材の熱間圧延方法。
 さらにワークロールに、請求項1~3のいずれか1項記載の鋼材用熱間圧延油を、ウォーターインジェクション方式により給油することを特徴とする請求項4記載の鋼材の熱間圧延方法。
Description:
鋼材用熱間圧延油及び鋼材の熱 圧延方法

 本発明は、鋼材用熱間圧延油及び鋼材の 間圧延方法に関する。特に、鋼材を200~1200 に加熱し行われる熱間圧延加工に際し、ロ ルと鋼材間の摩擦係数を無給油時と同等ま はさらに高くし、圧延荷重を低減させるこ ができる鋼材用熱間圧延油及び鋼材の熱間 延方法に関する。

 近年、炭素鋼、ステンレス鋼、工具鋼、 イ素鋼等の鋼材を温間又は熱間圧延する際 は、ロール表面の肌荒れ防止を目的に、高 用潤滑剤が使用され効果をおさめている。 の潤滑剤としては、高温で潤滑効果のある 鉛、ガラス、窒化ホウ素、雲母、二硫化モ ブデン、酸化鉄、フッ素化黒鉛、炭酸カル ウムなどの固体潤滑剤;硫化油脂、硫化オレ フィン、ジンクジアルキルジチオフォスフェ ート、リン酸エステルなどの極圧潤滑剤;鉱 、油脂、油脂重合体、合成エステルなどの 性向上剤;メタクリレートコポリマーやブチ ンブタジエン共重合体などの付着性向上剤 流動点降下剤を単独で、又は、2種類以上を 組み合わせた物に、場合によってジターシャ リブチルクレゾールやアルファナフチルアミ ンなどの酸化防止剤を加えたものが一般に用 いられている。

 このような高温用潤滑剤は、鋼材の熱間 延において、圧延ロールと圧延材間の摩擦 数を低下させる作用を有する。ロールと圧 材間の摩擦係数を減少させることで、圧延 において同一仕上厚さの材料を生産するに し圧延荷重を下げロールと材料間の接触圧 を下げることができる。このため、圧延材 ロール間の表面の粗度の増大及び部分的な 荒れを抑制し、良好なロール表面に維持す ことで、圧延した鋼材の表面品質が良好な 材の圧延できる。しかし、熱間圧延油をロ ル表面に効率的に付着させることは、ワー ロールに強力に噴射される冷却水によって い流されるため、非常に難しい。

 この冷却水の影響を防止するために、ワ クロールに水切り板が設置されている。水 り板は、ワークロール胴長方向に隙間なく しロール冷却水が圧延油エマルションを噴 するロール表面に流れ込むことを防止して る。すなわち、熱間圧延油の一般的給油方 であるワークロール給油では、水きり板で ロール表面の冷却水の水膜を除去すること 、ワークロールへ噴射される圧延油エマル ョンを効率良くロール表面に付着する条件 なる。しかし、高速で回転するワークロー に水切り板が完全に追従することは難しく 水切板とワークロール間に隙間が生じ、ロ ル冷却水がワークロール表面に水膜となっ 流れ込むことで、圧延油の付着を低下させ ひいては、十分な圧延荷重減少効果が実現 きない。一方熱間圧延油には、バックアッ ロールに噴射する方法もあるが、ワークロ ルに給油する場合に比較し、ロール表面に 着した圧延油がワークロール表面を介して ロールと圧延材間に達するため、付着量が り、ワークロール給油と比べさらに、荷重 少効果が劣る。

 この問題を解決するため、圧延機ロールの 切り装置が提案されているが(特許文献1)、 速で回転するロールへの追従性が不明確で り、かつ、水切り機構が煩雑であるため実 的ではない。
 高塩基性金属スルホネートを主成分とする 滑剤をロール表面に供給することを特徴と る鋼材の厚板熱間圧延方法(特許文献2)、高 基性金属塩スルホネート、黒鉛、炭酸カル ウム及びホスホン酸エステルを含有する圧 加工用潤滑剤塑性物(特許文献3)、パームオ イン油を主成分とする熱間圧延油及び熱間 延方法(特許文献4)があるが、いずれの潤滑 も焼付き防止性または潤滑性が劣ることか 所期の目的を達成するに至っていない。
 一方、エンドレス圧延を行なうに際しワー ロールとバックアップロールの各々に潤滑 を供給する熱間圧延方法(特許文献5)、上下 ークロールと上下バックアップロールの各 表面に圧延油を噴射する方法(特許文献6)が るが、いずれもロール冷却水の影響が不明 である。

 その中で、分子量200~330のポリブロピレン 、ポリイソブチレン及び少なくとも1種以上 らなる基油80~95%を用いるアルミニウム用水 散性冷間圧延油組成物(特許文献7)、液状成 に高分子化合物添加油である合成エステル+ リアクリレートを用いた熱間圧延加工用潤 剤組成物(特許文献8)、基油と分岐脂肪酸と リイソブチレンを組み合わせた高温塑性加 用潤滑剤(特許文献9)がある。

特開平8-215718号公報

特開平7-62375号公報

特開平9-40998号公報

特開平11-80764公報

特開平11-290903号公報

特開2006-110555号公報

特開平5-98284号公報

特開平7-70576号公報

特開平10-259391号公報

 本発明の目的は、炭素鋼、ステンレス鋼 工具鋼、ケイ素鋼等の材質の板材、管材棒 、線材、形鋼等の鋼材を200~1200℃の範囲で 熱し圧延する際に、圧延荷重を効果的に低 し、圧延コストを低くすることができる鋼 用熱間圧延油及びこれを用いた鋼材の熱間 延方法を提供することにある。

 本発明者らは、上記課題を解決するため 鋭意検討した結果、ワークロール給油は勿 、バックアップロール給油に適用した場合 同一圧延油給油量で、ワークロール給油以 の効果を実現できる圧延油を開発すること 成功した。バックアップロール給油方式は ワークロールに精緻な水切り装置をつける 要がなく、かつ、噴射装置が高温の圧延鋼 の影響を受けることがないため、保守が容 でありワークロール給油装置に比べ優れて るという特徴を有している。

 本発明は、以下に示す鋼材用熱間圧延油及 これを用いた鋼材の熱間圧延方法を提供す ものである。
1.基油と、数平均分子量が8000~100000の範囲に るイソブチレンホモポリマー及びイソブチ ンコポリマーからなる群から選ばれる少な とも1種のポリマーを含有する鋼材用熱間圧 油。
2.イソブチレンコポリマーがイソブチレンと チレンのコポリマーである上記1記載の鋼材 用熱間圧延油。
3.基油100質量部に対してポリマーを0.05~15.0質 部含有する上記1又は2記載の鋼材用熱間圧 油。
4.鋼材を圧延する4段圧延機のバックアップロ ールに、上記1~3のいずれか1項記載の鋼材用 間圧延油を、ウォーターインジェクション 式により給油することを特徴とする鋼材の 間圧延方法。
5.さらにワークロールに、上記1~3のいずれか1 項記載の鋼材用熱間圧延油を、ウォーターイ ンジェクション方式により給油することを特 徴とする上記4記載の鋼材の熱間圧延方法。

 本発明の鋼材用熱間圧延油は、鋼材を圧 する4段圧延機のバックアップロールに、ウ ォーターインジェクション方式により給油す ることにより、圧延荷重を大幅に低減するこ とができ、これにより圧延コストを大幅に低 減することができる。

 以下、本発明を詳細に説明する。
 本発明の鋼材用熱間圧延油において使用す 基油としては、例えば、鉱油(スピンドル油 、マシン油、シリンダー油等)、合成エステ (脂肪酸オクチルエステル、トリメチロール ロパン脂肪酸エステル、ペンタエリスリト ル脂肪酸エステル等)、油脂(なたね油、牛 、ラード、パームオレイン油等)、重合油脂( 大豆重合油、なたね重合油、ヒマシ重合油等 )、硫化油脂(硫化なたね油、硫化ラード等)、 シリコーン油等の1種あるいは2種類以上の混 物が挙げられる。これらのうち、特に好ま いものは、精製鉱油、なたね油、牛脂、ラ ド、パームオレイン油、ペンタエリスリト ルトリ脂肪酸エステル、トリメチロールプ パンイソ脂肪酸エステル、硫化なたね油、 化ラード等である。

 本発明の鋼材用熱間圧延油において使用す ポリマーは、数平均分子量8000~100000のイソ チレンホモポリマー及びイソブチレンコポ マーからなる群から選ばれる少なくとも1種 ポリマーである。本発明者らは既に圧延油 分としてのポロイソブチレンの有効性に着 し、熱間圧延油の成分系として活用してい が(特許文献9)、これは、基油と分岐脂肪酸 添加するという限定した内容であり、その 力も満足するものでなかった。
 本発明は、所定の分子量範囲のものを選定 用することを特徴とするものであり、これ の特定の分子量範囲のポリマーは、特許文 8に記載される高分子化合物であるポリメタ クリレートに比べ、格段に冷却水に対する残 存量が多くなり、圧延荷重の減少に有効に働 く。すなわち、通常はワークロール給油の方 がバックアップロールに比べロール表面への 圧延油付着量が多く、圧延荷重減少量も多く なるが、この所定の分子量範囲にあるイソブ チレンホモポリマー及びイソブチレンコポリ マーからなる群から選ばれる少なくとも1種 ポリマーを使用することで、ロール表面に 着し、油膜となった圧延油のロール冷却水 対する耐水性が従来の圧延油と比べ飛躍的 向上するため、バックアップロール給油で 荷重減少効果が、ワークロール給油と比べ 段に優れる。一方、ワークロール給油の場 、水切り板が有効に働かず、水切板と圧延 ールの間隙からの冷却水の流れ込み、ロー 表面に水膜を形成するため、ノズルから出 エマルションがロール表面へ達することが きないため、ロール表面に十分な量の圧延 が付着しない。

 本発明で使用するポリマーの数平均分子量 、8000~100000という非常に限られた範囲であ 、より好ましくは30000~60000である。数平均分 子量が8000未満では、所期の効果の発現が十 でない傾向があり、100000を超えると、ポリ ーの溶解が十分でなくなる傾向がある。こ で、数平均分子量は、ポリスチレンを標準 質とするゲルパーミッションクロマトグラ ィー法により求めたものである。
 ポリマーとして特に好ましいものは、ポリ ソブチレン及びイソブチレンとブチレンの ポリマーである。ブチレンとしては1-ブチ ンでも2-ブチレンでもよく、イソブチレンと ブチレンのコポリマー中のイソブチレン単位 の含有量は好ましくは5~99質量%、さらに好ま くは20~90質量%である。

 本発明の鋼材用熱間圧延油に使用するイソ チレンコポリマーには、コモノマーとして ブチレン以外のモノマーも使用できる。こ ようなモノマーとしては例えば、エチレン プロピレン、ブタジエン、イソプレン、ジ レフィン等のオレフィン、アクリロニトリ 、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタ リル酸、メタクリル酸エステル(例えば、メ タクリル酸メチル)等が挙げられる。
 本発明の鋼材用熱間圧延油は、基油100質量 に対して、イソブチレンホモポリマー及び/ 又はイソブチレンコポリマーを、好ましくは 0.05~15.0質量部、さらに好ましくは0.50~5.00質量 部含有する。0.05質量部未満では所期の効果 発現が十分でない傾向があり、15.0質量部を えると溶解が十分でなくなり所期の性能が 分に発揮できない傾向がある。

 本発明の鋼材用熱間圧延油は、極圧剤や 体潤滑剤等の添加剤を加えても良い。極圧 の具体例としては、ジンクジアルキルジチ フォスフェート、モリブテンカーバメート オクチル酸コバルト等の亜鉛やモリブデン コバルト等を含有する油溶性有機金属化合 、硫化油脂、ジドデシルポリサルファイド の硫黄系化合物、リン酸エステル、亜リン エステル、酸性リン酸エステル等のリン化 物、高塩基性カルシウムスルホネート、高 基性カルシウムサリシレート等の高塩基性 機酸塩化合物などが挙げられる。また、固 潤滑剤の具体例としては、黒鉛、ガラス、 化ホウ素、雲母、二硫化モリブデン、酸化 、フッ素化黒鉛、炭酸カルシウム、ケイ酸 、リン酸カリウム、ポリフェニレンスルフ イド、タルク、セリサイト、炭水化物など 挙げられる。使用する場合は、この内の1種 あるいは、2種以上を添加分散して使用する これらの添加剤の使用量は特に制限されな が通常、鋼材用熱間圧延油中の1~30質量%であ る。

 本発明の鋼材用熱間圧延油の酸化による 化を防止する目的で、酸化防止剤を添加し も良い。酸化防止剤の具体例としては、ア ファナフチルアミン、ジターシャリブチル ェノール等が挙げられる。また、メタクリ ートコポリマー、ポリオレフィン等の流動 降下剤や付着性向上剤を添加しても良い。

 本発明の鋼材用熱間圧延油は、水で0.1~5.0質 量%程度になるように希釈し、鋼材を圧延す 4段圧延機の上下のバックアップロールの少 くとも一方に好ましくは双方に給油するこ が好ましい。これに加え、上下のワークロ ルの少なくとも一方に好ましくは双方に、 発明の鋼材用熱間圧延油を給油しても良い
 バックアップロールへの供給量は圧延条件 よって異なるが、本発明の鋼材用熱間圧延 (原液)として、好ましくは0.5g/m 2 以上、より好ましくは1.0~5.0g/m 2 である。0.5g/m 2 未満では、効果が十分に得られない場合があ り、10.0g/m 2 以上では、ロール表面への圧延油の付着量が 著しく多くなり、圧延荷重が過大に減少する ため、ロールと圧延材間でスリップが発生し 、正常な圧延が不可能となる場合がある。
 ワークロールへの供給量は圧延条件によっ 異なるが、好ましくは0.3g/m 2 以上、より好ましくは0.5~3.0g/m 2 である。0.3g/m 2 未満では、効果が十分に得られない場合があ り、5.0g/m 2 以上では、バックアップ給油時と同様に、ロ ールと圧延材間でスリップが発生し、正常な 圧延が不可能となる場合がある。

 本発明の鋼材用熱間圧延油は、水を噴射 体として使用する、ウオーターインジェク ョン方式や、空気と圧延油を混合し、噴霧 るエアースプレイ方式や、高圧プランジャ ポンプを用い圧延油をエアレススプレーす エアレススプレー方式、プレミックス方式 より給油することができる。これらの方式 うち、ウオーターインジェクション方式に り給油するのが最も好ましい。

 本発明の鋼材用熱間圧延油は、近年、熱 圧延機のワークロールにおいて使用率が高 りつつあるハイスピードスチールロールに って評価したが、従来より使用されている ハイクロム鋳鉄製、アダマイト鋳鉄製、又 Niグレーンロールを用いても同様な効果を ることができる。

 以下に、本発明を実施例に基づいて具体的 説明する。
実施例
 上下バックアップロール及び上下ワークロ ルを備えた4段式熱間圧延機を用い、表1に す圧延条件で、表2~表7に示す圧延油を、上 バックアップロール及び/又は上下ワークロ ルにウオーターインジェクション方式によ 給油した。圧延機に設置した圧延荷重計に り圧延荷重を測定した。圧延油を給油しな 場合の圧延荷重をX、圧延油を給油したとき の圧延荷重をYとし、下記の式により圧延荷 減少率(%)を求めた。
    圧延荷重減少率(%)=100×(X-Y)/X

ポリマーA:イソブチレン/ブチレンコポリマー (イソブチレン単位含有量60質量%)ポリマーB: ソブチレンホモポリマー
ポリマーC:メタクリレートホモポリマー
TMPTO:トリメチロールプロパントリオレート
TMPIO:トリメチロールプロパンイソステアレー ト/イソオレート

 実施例1~45に示すように、イソブチレンホモ ポリマー又はイソブチレンコポリマーを含む 鋼材用熱間圧延油をバックアップロールに供 給すると、圧延荷重が顕著に低減する。
 これに対して、比較例1~8に示すように、イ ブチレンホモポリマー又はイソブチレンコ リマーを含まない鋼材用熱間圧延油をバッ アップロールに供給しても、圧延荷重は殆 低減しない。