(57)【要約】【課題】  鋼材の高温塑性加工用処理剤、特に鋼材を２００〜１２００℃の範囲で加熱し圧延する際に材料全長への潤滑剤給油や、大圧下圧延を可能とし、従来の潤滑剤使用時とくらべ、摩擦係数をより高く維持し、かつ、ロールと材料間の焼付き防止性に優れた、鋼材の温間又は熱間圧延用潤滑剤、これを用いた圧延方法、鋼材及び／又は鉄系工具の酸化抑制剤及びこれを用いた酸化抑制方法を提供すること。【解決手段】  オルガノポリシロキサンを含有する鋼材の塑性加工用処理剤又は表面酸化抑制剤、特に温間又は熱間圧延用潤滑剤、これをロール表面及び／又は鋼材表面に給油することを特徴とする鋼材の温間又は熱間圧延方法、及びこれを鋼材及び／又は鉄系工具の表面に供給し、鋼材及び／又は鉄系工具の表面酸化を抑制することを特徴とする酸化抑制方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
オルガノポリシロキサンを含有する鋼材の塑性加工用処理剤。
【請求項２】
オルガノポリシロキサンが、シリコーンオイル、シリコーンゴム及びシリコーン樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の鋼材の塑性加工用処理剤。
【請求項３】
オルガノポリシロキサンが、シリコーンオイルであることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼材の塑性加工用処理剤。
【請求項４】
さらにチオ硫酸塩を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の鋼材の塑性加工用処理剤。
【請求項５】
グリースであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の鋼材の塑性加工用処理剤。
【請求項６】
温間又は熱間圧延用潤滑剤である請求項１〜５のいずれか１項記載の鋼材の塑性加工用処理剤。
【請求項７】
酸化抑制剤である請求項１〜５のいずれか１項記載の鋼材の塑性加工用処理剤。
【請求項８】
請求項６記載の処理剤を、ロール表面及び／又は鋼材表面に給油することを特徴とする鋼材の温間又は熱間圧延方法。
【請求項９】
請求項７記載の処理剤を、鋼材の高温塑性加工時に工具表面及び／又は鋼材表面に供給し、鋼材及び／又は鉄系工具の表面酸化を抑制することを特徴とする酸化抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材の塑性加工用処理剤、塑性加工方法及び酸化抑制方法に関する。さらに詳細には、本発明は鋼材の温間又は熱間圧延用潤滑剤及びこれを用いた温間又は熱間圧延方法に関し、特に、鋼材を２００〜１２００℃に加熱し行われる圧延加工に際し、ロールと鋼材間の摩擦係数を従来の潤滑剤を使用した場合と比較して高く維持し、かつ、ロール表面の焼付きを防止することで、ロールと材料間でスリップをおこさず材料全長への潤滑剤給油や、大圧下圧延を可能とする鋼材の温間又は熱間圧延用潤滑剤及び鋼材の温間又は熱間圧延方法に関するものである。さらにまた、本発明は、鋼材の酸化抑制剤、及び高温塑性加工時に、鋼材及び／又は鉄系工具の表面酸化を抑制し、製品表面の性状の悪化や傷の生成を抑制するとともに、酸洗い工程の省略または簡略化を可能とする酸化抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鋼材の高温塑性加工、特に、炭素鋼、ステンレス鋼、工具鋼、ケイ素鋼等の鋼材を温間又は熱間圧延する際には、ロール表面の肌荒れ防止を目的に、高温用潤滑剤が使用され効果をおさめている。この潤滑剤としては、高温で潤滑効果のある黒鉛、ガラス、窒化ホウ素、雲母、二硫化モリブデン、酸化鉄、フッ素化黒鉛、炭酸カルシ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、油脂、油脂重合体、合成エステルなどの油性向上剤；メタクリレートコポリマーやブチレンブタジエン共重合体などの付着性向上剤兼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。
【０００３】
このような高温用潤滑剤は、温間又は熱間圧延に使用され、ロール表面の焼付き防止に効果をあげている。但し、上記の潤滑剤は摩擦係数低下作用を有するためロールや圧延する鋼材表面に給油するとロールと圧延材間の摩擦係数を低下させる作用を有する。このため、圧延材の両端を拘束せず圧延されることが一般的な、鋼材の温間又は熱間圧延においては、圧延材の噛みこみ性を悪化させることから、潤滑剤は給油されず、噛みこみが正常に行われた後に、給油が開始される。又、同様に、圧延材の後端部がロールを抜ける前に、潤滑剤の給油は停止される。これは、ロール表面に潤滑剤が残存すると、次圧延材の噛みこみ時に摩擦係数を低下させ、噛みこみ性を悪化させるからである。このように圧延材の噛みこみ部分や、後端部は潤滑剤が給油されないので、ロールと材料間で焼付きが発生し、材料の先端及び後端部の品質が低下するという問題が起こる。さらに、最近では、圧延作業の効率をより向上させることや、加工性に優れた微細粒鋼鈑を圧延することなどを目的に、従来よりさらに、高い圧下率で圧延することが必要とされている。このような場合、材料の噛みこみを可能とするためロールと材料間の摩擦係数が、従来の潤滑剤と比較して高く、かつ、焼付き防止性に優れた潤滑剤が望まれる。しかし、現状の潤滑剤を使用した場合、ロールと材料間の摩擦係数が低くなるため、この目的を達し得ない。
【０００４】
この問題を解決するため、ロール表面にナーリングや、ローレット等の凸凹をあらかじめ付けることや、あるいは圧延中にオンラインでこれらの加工を行ってロール表面に凸凹形状を付与し、ロールと材料の間の摩擦力を高める方法（特許文献１）が従来より行われているが、摩擦係数を高めるには効果があるが、材料にロールの凸凹が転写され、品質が大幅に低下し、また焼付き防止には全く効果がない。従って、摩擦係数が高く且つ焼付き防止性が優れた潤滑剤を用いて上記の問題を解決することが検討されている。
例えば、水溶性高分子化合物の水溶液に繊維状物質を分散させた潤滑剤（特許文献２）、高塩基性金属スルホネートを主成分とする潤滑剤をロール表面に供給することを特徴とする鋼材の厚板熱間圧延方法（特許文献３）、高塩基性金属塩スルホネート、黒鉛、炭酸カルシウム及びホスホン酸エステルを含有する圧延加工用潤滑剤組成物油性向上剤（特許文献４）、酸化硼素や他の酸化物が分散した水または、水を主体とする熱間圧延用潤滑剤（特許文献５）、層状ケイ酸塩鉱物、ワックス、飽和高級脂肪酸から構成された高温用潤滑剤組成物（特許文献６）、膨潤雲母を水に混合した液体（特許文献７、特許文献８）、膨潤雲母を水に混合した液体を主成分とする液体を圧延ロールの噛みこみ前に、材料表面に供給して圧延することを特徴とする方法（特許文献９）、孔形ロールの焼付き及び磨耗が発生する部分に、固形潤滑剤を押し付けて供給することを特徴とする圧延方法（特許文献１０）などがあるが、いずれの潤滑剤も焼付き防止性が劣ることから、所期の目的を達成するに至っていない。
【０００５】
また、炭素鋼、ステンレス鋼、工具鋼、ケイ素鋼等の鋼材を高温加熱し、圧延、鍛造、ダイス加工、プレス加工などを行う高温塑性加工は、低温下での塑性加工と比べ加工に要するエネルギーが低く、加工後も材料に歪が残らないこと等の利点から、広く実施されている。しかし、鋼材の高温塑性加工時には、鋼材表面に酸化スケールと呼ばれる鉄の酸化物が表面に生成することから、表面酸化の起こらない低温下での塑性加工に比べ加工した鋼材製品の表面が悪化し、表面傷が生成するという問題がある。 又、酸化皮膜が生成した場合、そのまま鍍金等の表面処理ができないため、酸化皮膜を硫酸や塩酸等の強酸で除去する酸洗工程が必要となる。一方、高温での鋼材の塑性加工を連続的に行なうと、鋳鉄やハイス鋼やダイス鋼等の鉄系材質の工具を用いると、鋼材と同様に表面が厚く酸化されるが、連続して加工が行われることで、酸化皮膜がさらに厚く成長し、最終的には皮膜が部分的剥離する現象が起こる。 この、表面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が生じるため、工具表面に肌荒れが起こり、これが材料表面に転写され、材料に表面傷が発生する。 この鉄系工具の表面酸化を防止することで、材料表面傷の発生が防止できる。従って、高温塑性加工時に、鋼材及び／又は鉄系工具の酸化を抑制できれば、塑性加工後の表面傷が激減するとともに、従来必要とされた、高温塑性加工後の酸洗いが省略または簡略化でき、大幅な生産効率の向上が可能となる。
【０００６】
この高温塑性加工時の鋼材表面の酸化抑制については、以下に示すような多くの提案がなされている。
アルカリ金属、アルカリ土類金属、ホウ素、Ａｌ、Ｍｎ等を鋼板表面に塗布することを特徴とするスケール抑制方法（特許文献１１）、高塩基性金属塩スルホネートを含有する熱間加工剤を用いたスケール抑制方法（特許文献１２）、脂肪族カルボン酸のアルカノールアミン塩、アンモニウム塩、アルカリ金属塩及び、アルカリ土類金属塩の少なくとも１種を含む水性スケール抑制剤（特許文献１３）、アルカリ土類金属の炭酸塩、水酸化物と糖類とを組み合わせてなる酸化スケール抑制剤（特許文献１４）、鋼帯に合成鱗片状珪酸化合物を主成分とする分散液を撒布して加熱によるスケールの発生を抑制する高温酸化抑制方法（特許文献１５）、鋼材の熱間圧延によるスケールの増加を抑制し、且つ熱延後のスケールを容易に除去するための鋼材の粉状ガラス溶着装置（特許文献１６）、ガラス系無機質耐熱塗料粉末を有機系又は無機系のバインダで混練りしたもの等を用いる酸洗性に優れた熱延鋼帯の製造方法（特許文献１７）、熱間圧延ラインで特定組成の水溶液と特定ガスで生成した泡沫で熱間圧延鋼材を包囲することで鋼材表面に生成するスケールを抑制する方法（特許文献１８）、仕上ロールスタンドとホットランスプレー間の圧延ラインに圧延直後の鋼板上面に向けた酸化防止剤噴射用のノズルと鋼板下面のテーブルローラを含有するシールボックスを設け、前記ノズルとシールボックスに酸化防止剤を注入し、鋼板表裏面塗布するようになした熱延鋼板の酸化防止装置（特許文献１９）、熱間圧延に際し、コイル巻き取り直後にコイル端面、コイルの最内面および、外表面をシリコーン樹脂を主成分とした耐熱塗料にて塗布被覆することを特徴とする酸洗性の優れた熱延鋼板の製造方法（特許文献２０）。
【０００７】
特許文献１１〜１５には、酸洗性の省略または簡略化に効果があるとの記載があるが、特許文献１１〜１５記載の方法では、効果が不十分である。又、特許文献１６〜２０記載の方法ではいずれも、酸化抑制剤等を鋼帯に塗布するために、多大な設備投資を必要とすることや、塗布という新たな工程を追加しなければならないことなど、生産能率を低下させることとなり、実施にあたり問題がある。
一方、高温塑性加工時の鉄系工具表面の酸化を抑制することで、工具表面の肌荒れを防止する方法としては、高塩基性アルカリ土類金属スルホネートを含む耐磨耗鋳鉄性圧延ロールの肌荒れ防止用潤滑剤（特許文献２１）、カルボン酸、ポリカルボン酸、またはその無水物、部分エステルもしくは部分アミド、スルホン酸、ならびにこれらの塩からなることを特徴とするハイスロール表面の酸化抑制方法（特許文献２２）、基油にホウ酸および／またはホウ酸塩のオイルサスペンジョンを１０重量％以上含有させた熱間圧延用潤滑剤組成物（特許文献２３）などがあるが、十分な効果をあげるに至っていない。
【０００８】
【特許文献１】特開平３−７７７０８号公報
【特許文献２】特開２００１−１８１６６９
【特許文献３】特開平７−６２３７５号公報
【特許文献４】特開平９−４０９８８号公報
【特許文献５】特開平１０−３００７９号公報
【特許文献６】特開平８−３１１４７７号公報
【特許文献７】特開昭５４−１１６５６６号公報
【特許文献８】特開昭５５−７１７９５号公報
【特許文献９】特開平７−１１６７１３号公報
【特許文献１０】特開２０００−２０２５０７
【特許文献１１】特開昭５３−１２４１２５号公報
【特許文献１２】特開平８−６６７１１号公報
【特許文献１３】特開平１０−２６５９７８号公報
【特許文献１４】特開昭５９−２３８８３号公報
【特許文献１５】特開昭５４−６４０１１号公報
【特許文献１６】特開昭５１−６０６５６号公報
【特許文献１７】特開昭６２−４４５２７号公報
【特許文献１８】特開平８−１９７１２８号公報
【特許文献１９】特開昭５９−４２１１４号公報
【特許文献２０】特開昭６１−１７２６１０号公報
【特許文献２１】特開平６−２００２８２号公報
【特許文献２２】特開平８−４１４８６号公報
【特許文献２３】特開平８−１４３８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、鋼材の塑性加工用処理剤、塑性加工方法、特に圧延用潤滑剤、これを用いた圧延方法、鋼材の酸化抑制剤、及びこれを用いた鋼材の酸化抑制方法を提供することである。
さらに詳細には、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、棒材、線材、形鋼等の鋼材を２００〜１２００℃の範囲で加熱し圧延する際に材料全長への潤滑剤給油や、大圧下圧延を可能とし、従来の潤滑剤と比較して、摩擦係数をより高く維持し、かつ、ロールと材料間の焼付き防止性に優れた、鋼材の温間又は熱間圧延用潤滑剤及びこれを用いた圧延方法を提供することである。
本発明の他の目的は、鋼材又は、非鉄金属材料の熱間圧延、熱間鍛造、熱間ダイス加工、熱間プレス加工等の高温塑性加工時に、鋼材及び／又は鉄系工具の酸化を抑制することで、加工後の鋼材表面傷が激減するとともに、従来必要とされた、加工後の鋼材の酸洗いを省略または簡略化でき、大幅な生産効率の向上が可能となる、工程の追加を必要としない、現場で容易に実施可能な、鋼材の酸化抑制剤及びこれを用いた鋼材の酸化抑制方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下に示す塑性加工用処理剤、これを用いた鋼材の温間又は熱間圧延方法及び鋼材の高温塑性加工時の酸化抑制方法を提供するものである。
１．オルガノポリシロキサンを含有する鋼材の塑性加工用処理剤。
２．オルガノポリシロキサンが、シリコーンオイル、シリコーンゴム及びシリコーン樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする上記１記載の鋼材の塑性加工用処理剤。
３．オルガノポリシロキサンが、シリコーンオイルであることを特徴とする上記１又は２記載の鋼材の塑性加工用処理剤。
４．さらにチオ硫酸塩を含有することを特徴とする上記１〜３のいずれか１項記載の鋼材の塑性加工用処理剤。
５．グリースであることを特徴とする上記１〜４のいずれか１項記載の鋼材の塑性加工用処理剤。
６．温間又は熱間圧延用潤滑剤である上記１〜５のいずれか１項記載の鋼材の塑性加工用処理剤。
７．酸化抑制剤である上記１〜５のいずれか１項記載の鋼材の塑性加工用処理剤。
８．上記６記載の処理剤を、ロール表面及び／又は鋼材表面に給油することを特徴とする鋼材の温間又は熱間圧延方法。
９．上記７記載の処理剤を、鋼材の高温塑性加工時に工具表面及び／又は鋼材表面に供給し、鋼材及び／又は鉄系工具の表面酸化を抑制することを特徴とする酸化抑制方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の塑性加工用処理剤、例えば、温間又は熱間圧延用潤滑剤は、炭素鋼、ステンレス鋼、工具鋼、ケイ素鋼等の鋼材を、薄板や厚板等に加工する場合や、薄板や厚板をローラレベラやテンションレベラなどを使用し、平坦度を矯正する場合や、温間又は熱間で孔型やユニバーサル圧延機を用い、Ｈ型鋼やレール等の形鋼、線材、棒鋼などに加工する場合や、ピアサーミル、マンドレルミル、プラグミル、エロンゲーターミル、アッセルミル、リーラーミル、ピルガーミル、ストレッチジューサーミル、サイザーミルなどの圧延機を用い、継目無鋼管に加工する場合などの、温間又は熱間圧延時に、ロール表面及び／又は材料表面に供給することで、より高い摩擦係数の状態で圧延し、かつ、ロールと材料間の焼付きを防止する。
【００１２】
また、本発明の酸化抑制剤は、高温下での鋼材の塑性加工時に特に有効である。具体的には、炭素鋼、ステンレス鋼、工具鋼、ケイ素鋼等の鋼材を、スラブ、薄板、厚板、パイプ、形鋼、線材、棒鋼の形で高温圧延や、高温鍛造、高温ダイス加工、高温プレス加工等の塑性加工する際に工具及び／又は材料表面の酸化抑制に顕著な効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において使用する、オルガノポリシロキサンは、無機質のＳi−Ｏ−Ｓi結合と有機基とから構成されている化合物である。 オルガノポリシロキサンは、一般に、炭化水素の塩化物ＲＣｌと金属ケイ素Ｓｉとを高温で直接反応させ、対応するオルガノクロロシランモノマーを合成し、このオルガノクロロシランモノマーを加水分解させて得られるシラノールを脱水縮合した、シロキサン（Ｓi−Ｏ−Ｓi）を出発原料とし、有機基を付加して作られる化合物をいう。本発明に使用するオルガノポリシロキサンはこの製法にとらわれるものではない。
【００１４】
オルガノポリシロキサンとしては、具体的には、シリコーンオイル、シリコーン樹脂、シリコーンゴム等が挙げられる。
シリコーンオイルとしては、メチルシリコーンオイル、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジエンシリコーンオイル、フロロシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アクリル変性シリコーンオイル等が挙げられる。
【００１５】
シリコーンゴムとしては、分子鎖両末端に水酸基が結合したジオルガノポリシロキサン、この水酸基含有ジオルガノポリシロキサンとアルコキシシランもしくは、その部分加水分解縮合物との混合物、分子鎖末端または、主鎖にケイ素原子に結合したビニル基等のアルケニル基を２個以上有するジオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジエンポリシロキサンとの混合物等の加熱により、あるいは室温で有機過酸化物、有機酸の金属塩、白金化合物などの触媒あるいは水分の存在下で架橋硬化するシリコーンゴム等が挙げられる。
【００１６】
シリコーン樹脂は、一般にシリコーンワニスと呼ばれているものであり、三次元構造を有するオルガノポリシロキサンである。これには平均組成式：ＲａＳｉＯ(4-a)/2（式中Ｒは有機基、ａは１．０〜１．８の数である）で示される各種のシリコーン樹脂が含まれる。この有機基Ｒとしては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基、フェニル基などのアリール基、ビニル基、アリル基などのアルケニル基、これら炭化水素基の炭素原子の一部が、ハロゲン原子、シアノ基等で置換された基が挙げられる。このようなシリコーン樹脂は、エポキシ、メラミン、ポリエステル等で変性された変性シリコーン樹脂であってもよい。
以上のオルガノポリシロキサンの処理剤中の含有量は好ましくは５〜１００質量％、より好ましくは１０〜１００質量％である。５質量％未満の場合は、摩擦係数、焼付き防止、酸化抑制等に関して、効果が十分に得られない場合がある。
【００１７】
本発明に使用するチオ硫酸塩としては、チオ硫酸の金属塩、アンモニウム塩、アミン塩、特にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、鉄族金属塩、アンモニウム塩等が挙げられ、具体例としては、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸アンモニウム、チオ硫酸バリウム、チオ硫酸カルシウム、チオ硫酸マグネシウム、チオ硫酸鉄等が挙げられる。これらのチオ硫酸塩はいずれも粉末ないし粒子である。本発明に使用するチオ硫酸塩は無水物でも水和物でもよく、単独でも、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明に使用するチオ硫酸塩の粒径は、好ましくは２０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下の微粉であることが望ましい。その理由は、潤滑剤に添加分散する際、粒径が小さい程、安定に分散することが可能になるからである。
【００１８】
以下、チオ硫酸ナトリウム５水塩を例として説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明に使用するチオ硫酸ナトリウム５水塩は、俗にハイポと略称されている公知物質である。一般に、水酸化ナトリウムの水溶液にイオウ華を加えて熱し、五硫化ナトリウムの溶液を作り、これを冷却したのち硫化物の反応がなくなるまで亜硫酸水素ナトリウムの水溶液を加え、ロ過した溶液を冷却すると五水塩の結晶が得られる。この結晶をボールミル等の粉砕機を用い、粉砕するとチオ硫酸ナトリウム５水塩の粒子が得られる。このチオ硫酸ナトリウム５水塩の粒径は、先に説明したように粒径２０μｍ以下の微粉であることが望ましい。
【００１９】
本発明の処理剤中のチオ硫酸塩の含有量は、好ましくは１質量％以上、さらに好ましくは３質量％以上である。１質量％未満の場合は、添加による効果が十分に発現しない場合がある。又、上限は特に制限されないが、通常は５０質量％以下で十分である。
【００２０】
本発明の処理剤は、基油としてシリコーンオイルを用いたグリースの形態で使用することもできる。例えば、リチウム石けんやアルミニウム石けんなどの金属石けん系増ちょう剤や、ポリウレアや無機粒子の表面を処理した有機ベントナイト、表面処理シリカや表面処理炭酸カルシウム等の非石けん系増ちょう剤の１種あるいは２種以上の混合物を増ちょう剤とし、シリコーンオイルを基油としたものが挙げられる。基油としてはシリコーンオイル以外に、鉱油（スピンドル油、マシン油、シリンダー油等）、合成エステル（脂肪酸オクチルエステル、トリメチロールプロパン脂肪酸エステル、ペンタエリスリトール脂肪酸エステル等）、油脂（なたね油、牛脂、豚脂等）、重合油脂（大豆重合油、なたね重合油、ヒマシ重合油等）等の１種あるいは２種類以上の混合物が挙げられる。これらのグリースは、工具と材料間の摩擦係数を下げることで、界面の温度を低下させ、表面酸化をより抑制することが可能となる。
【００２１】
尚、本発明の処理剤、特に圧延用潤滑剤は、各種の添加剤を加えることによって、摩擦係数の高低を細かく調整することや、より焼付き防止性能を向上させることが可能となる。添加剤の具体例としては、極圧剤（ジンクジアルキルジチオフォスフェート、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やコバルト等を含有する油溶性有機金属化合物、硫化油脂、ジドデシルポリサルファイド等の硫黄系化合物、リン酸エステル、亜リン酸エステル、酸性リン酸エステル等のリン化合物、高塩基性カルシウムスルホネート、高塩基性カルシウムサリシレート等の高塩基性有機酸塩化合物）、固体潤滑剤（黒鉛、ガラス、窒化ホウ素、雲母、二硫化モリブデン、酸化鉄、フッ素化黒鉛、炭酸カルシウム、ケイ酸塩、リン酸カリウム、ポリフェニレンスルファイド、タルク、セリサイト、炭水化物）が挙げられる。具体的にはこの内１種あるいは、２種以上を添加分散し、使用する。これらの添加剤の使用量は特に制限されないが通常、処理剤中の１〜３０質量％である。
【００２２】
本発明の処理剤の酸化による劣化防止を目的に酸化防止剤を含有させることも有効であり、酸化防止剤としては、アルファナフチルアミン、ジターシャリブチルフェノール等が挙げられる。また、付着性向上を目的に、ポリイソブチレン、メタクリレートコポリマー、ポリオレフィン等の付着性向上剤を添加することもできる。
【００２３】
本発明の処理剤、特に温間又は熱間圧延用潤滑剤の、鋼材やロールへの供給量は塑性加工時の加工条件によって異なるが、鋼材とロール間の摩擦係数を高くしかつ、焼付きを防止するためには、鋼材及び、ロールいずれに給油する場合でも、鋼材及び工具表面での合計量が０．１ｇ／ｍ2以上であることが望ましく、より好ましくは１ｇ／ｍ2以上である。０．１ｇ／ｍ2未満では、効果が十分に得られない場合がある。また、鋼材の酸化抑制剤として使用する場合、鋼材や工具への供給量は、塑性加工時の加工条件によって異なるが、鋼材及び工具表面の酸化抑制を十分に行うためには、鋼材及び、工具表面いずれに給油する場合でも、鋼材及び工具表面での合計量が１ｇ／ｍ2以上であることが望ましく、より好ましくは１０ｇ／ｍ2以上である。１ｇ／ｍ2未満では、酸化抑制効果が十分に得られない場合がある。
【００２４】
本発明の処理剤、特に温間又は熱間圧延用処理剤は、ロールに材料が噛みこむ前に、ロール表面または、材料表面もしくは、双方に給油することが好ましい。
本発明の処理剤は、例えば、空気と処理剤を混合し、処理剤を噴霧するエアースプレイ方式や、高圧プランジャーポンプを用い処理剤をエアレススプレーするエアレススプレー方式や、水を噴射媒体として使用する、ウオーターインジェクション方式やプレミックス方式により給油することもできるし、フェルトやゴム製ワイパーや刷毛等で工具に直接塗布する方式など、従来、潤滑剤等を供給するために用いられた方法や設備がそのまま利用可能である。
特にグリース状等の粘度が高い形態で、水を噴射媒体として使用することが難しい場合には、エアースプレイ方式又は直接塗布方式により給油することが好ましい。
【００２５】
本発明にかかる酸化抑制剤の鋼材や工具表面への供給時期は、塑性加工を行う以前からあらかじめ、工具表面に供給することが好ましく、塑性加工が開始された後は、開始時より終了時まで、鋼材や工具表面の双方あるいは、片方に給油することが望ましい。
例えば、鋼材表面及び／又は鉄系工具表面にオルガノポリシロキサンを含有する処理剤を供給するには、一般に使用されている高温塑性加工時の潤滑剤供給方法を使用することができる。この場合、従来の潤滑剤供給装置を用いオルガノポリシロキサンを含有する処理剤をそのまま活用するか、あるいは、専用の供給装置を潤滑剤給油設備と併設することもできる。いずれにしろ、潤滑剤供給装置を活用することで、簡便に供給することが可能であり、かつ、新たな工程の追加を必要としないため、生産効率を低下させない。
【実施例】
【００２６】
以下に、本発明の効果を実施例に基づいて詳細に説明する。
試験例Ａ
表１〜３に示す成分を所定の割合で混合して実施例１〜１３、比較例２〜４の潤滑剤を調製し、その性能を以下の試験方法により評価した。結果を表１〜３に示す。比較例１は市販熱間圧延油であり、比較例５は無給油である。試験方法は以下のとおりである。
試験方法１
オプチモル社SRV摩擦磨耗試験機を用い、摩擦係数と焼付きを評価する。
試験ディスク：２４Φ×厚さ７．９mm  JIS G4805  SUJ２相当品
試験ボール：直径１０mm  JIS G4805  SUJ２相当品
ディスク加熱温度：３００、５００、７００℃
ボール振動数：１００Hｚ
試験荷重：１００N
ボール振動幅：０．５mm
試験時間：１分間
給油法：潤滑剤直接塗布
摩擦係数評価：試験開始後１分後の摩擦係数
焼付き防止性の評価：試験終了後のディスクとボールの接触面の表面を顕微鏡観察で評価する。明らかな、ディスク表面からの材料の剥離が認められ、かつ、ボール表面にディスクからの材料が認められる場合、焼付きあり（×）と判定し、その他の場合を焼付きなし（○）と判定する。
【００２７】
試験方法２
高温潤滑性試験機（Ｅ−１２型熱間潤滑性試験機）を用いて、下記条件にて評価する。
ロール材質：ハイスピードスチール１２４mmφ×８０mm幅
ロール表面温度：試験前に８０℃に加熱
ロール回転数：１００ｒｐｍ（３９．８ｍ／分）
試験片材質：ＳＳ４００（２０×２０×８００mm）
試験片温度：両端を固定し、電気抵抗ヒーターにより１０００℃に加熱
給油方法：直接塗布
摩擦係数：軸トルク／（試験荷重×ロール半径）
焼付き防止性評価：試験荷重４．９ｋＮにて１０秒間テストし、ロール表面に焼付きが生じていることを目視で確認できる場合を（×）、焼付きが目視では確認できないが拡大鏡（倍率１００倍）を用いて観察すると確認できる場合を（○）、拡大鏡（倍率１００倍）を用いて観察しても確認できない場合を（◎）と判定する。
【００２８】
【表１】
2005171151.tif 000002
【００２９】
【表２】
2005171151.tif 000003
【００３０】
【表３】
2005171151.tif 000004
【００３１】
オルガノポリシロキサン１：ジメチルシリコーンオイル（東芝シリコーン製ＴＳＦ４５１−１０００）
オルガノポリシロキサン２：液状シリコーンゴム（東芝シリコーン製ＴＳＪ３１７５）
オルガノポリシロキサン３：シリコーン樹脂（東芝シリコーン製ＴＳＲ１０８）
オルガノポリシロキサン４：メチルフェニルシリコーンオイル（東芝シリコーン
製ＸＦ４０Ａ７９６８）
オルガノポリシロキサン５：ジメチルシリコーンオイル（東芝シリコーン製ＴＳＦ４５１−１００）
オルガノポリシロキサン６：高級脂肪酸変性シリコーンオイル（東芝シリコーン製ＴＳＦ４１０）
オルガノポリシロキサン７：アルキル変性シリコーンオイル（東芝シリコーン製ＴＳＦ４４２１）
精製鉱油１：ＩＳＯＶＧ１００鉱油
Ｌｉ石けんグリース：基油としてＩＳＯＶＧ１００鉱油を用いたＬｉ石けんグリース（増ちょう剤としてのＬｉ石けんを１１質量％含有）
微粒子シリカ：日本アエロジル製アエロジル２００
表面処理炭酸カルシウム：味の素製トップフローＳ
黒鉛：富士黒鉛製Ｇ６Ｍ
無水チオ硫酸ナトリウム：関東化学製試薬一級
【００３２】
本発明の実施例１〜１３の潤滑剤はすべて焼付きがなく、摩擦係数も比較例１（市販熱間圧延油）より高く、噛みこみ性が良好なことがわかる。これに対して比較例２〜４の潤滑剤はＳＲＶ試験ではいずれも焼付きは生じなかったが、摩擦係数が比較例１（市販熱間圧延油）より低く、噛みこみ性が劣ることが分かる。
【００３３】
試験例Ｂ
表４に示すＡ〜Ｆの７種類の製品を準備し、表５に示す高温圧延条件で使用し、酸化抑制性能を評価した。すなわち、炭素鋼鋼材の高温圧延時に本発明の処理剤をロール表面及び／又は材料表面に供給し、ロール表面及び／又は材料表面の酸化状態を観察し、処理剤の酸化抑制効果を評価した。
【００３４】
熱間圧延条件及び処理剤供給方法
圧延ロール  ハイスピードスチールロール  １５０ｍｍΦ×１５０ｍｍＬ 
圧延材      ＳＰＨＣ鋼板 厚さ４ｍｍ 幅２５ｍｍ 長さ１００ｍｍ
同鋼板１０枚をロールの同一個所で連続的に高温圧延する。
圧下率  ４０％、速度  １４ｍ／分
鋼材加熱温度  ４００℃、７００℃、１０００℃の３条件
供給方法  エアースプレー方式（ＡＳ）
ウオーターインジェクション方式（ＷＩ）
フェルトを活用したべた塗り（Ｆ）
【００３５】
評価法
（１）圧延後の材料表面の酸化状態
◎  酸化が認められない。
○  若干の酸化が認められる。
×  酸化している。
（２）材料１０本終了後のロール表面
◎  酸化が認められない。
○  若干の酸化が認められる。
×  酸化している。
【００３６】
【表４】
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精製鉱油２：５００ニュートラル油（出光興産製ＮＴ−５００）
【００３７】
【表５】
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【００３８】
本発明の処理剤を使用した試験例１〜６、８〜１０では、材料表面及び工具表面いずれも酸化が十分に抑制されていることがわかる。
これに対して比較例の処理剤Ｇを使用した試験例７、処理剤を供給していない試験例１１及び市販の酸化抑制剤を使用した試験例１２では材料表面及び工具表面いずれも酸化していることがわかる。