(57)【要約】  本発明は、潤滑性、供給性及び作業性に優れ、製品の耐食性に悪影響を及ぼさない熱間塑性加工用潤滑剤を提供することを目的とする。  本発明は、安定剤を除いた組成物が、無水状態で、酸化鉄５０〜８０質量％、珪酸ナトリウム２０〜５０質量％及び酸化カルシウム１〜２０質量％を含有し、不純物である酸化亜鉛、酸化鉛及び酸化銅のそれぞれの含有量及び合計の含有量が５質量％以下である熱間塑性加工用潤滑剤に関する。この潤滑剤は、例えば高Ｃｒ鋼の穿孔圧延時のガイドシューの潤滑に用いるのに好適である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間塑性加工用潤滑剤であって、その組成物から安定剤を除いた組成物が、無水状態で、酸化鉄５０〜８０質量％、珪酸ナトリウム２０〜５０質量％および酸化カルシウム１〜２０質量％を含有し、不純物である酸化亜鉛、酸化鉛および酸化銅のそれぞれの含有量および合計の含有量が５質量％以下であることを特徴とする熱間塑性加工用潤滑剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間加工装置における被加工材と、これとの接触部材の間の摩擦を軽減し、焼付きを防止する潤滑剤、さらに具体的には、鋼管製造装置の穿孔機のガイドシュー等と被製造物（ビレット、鋼管）との摩擦を軽減し、焼付きを防止する潤滑剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、マンネスマン方式による鋼管の製造において、ビレットが穿孔機（ピアサー）で穿孔される際には、その外面がガイドシューと接触した状態で加工される。したがって、ビレット外面とガイドシューとの間の潤滑が不良であれば、ガイドシュー自体に焼付き疵が発生するだけでなく、穿孔された素管（以下、ホローシェルという）の外面にシューマークと呼ばれる焼付き疵が生じる。【０００３】
ガイドシューには、固定式のプレート型と回転式のディスク型とがある。いずれの場合にも、上記の焼付きを防止するために、潤滑を良好に保つことがきわめて重要である。そして、この潤滑方法について下記のようにいくつかの提案がなされている。【０００４】
特許文献１には、金属酸化物粉体からなる焼付防止剤とバインダーとの混合塗料を塗布する穿孔圧延方法が開示されている。【０００５】
特許文献２には、酸化鉄の粉末、アクリル酸系水溶性高分子および界面活性剤を含むステンレス鋼の熱間圧延用潤滑剤が開示されている。【０００６】
特許文献３には、酸化鉄、珪酸ナトリウム、澱粉類、キサンタンガムを含む熱間加工用潤滑剤が開示されている。【０００７】
しかしながら、これらの文献に開示される潤滑剤は、特に１３％Ｃｒ鋼のような難加工材を穿孔するときに用いる場合には、ガイドシューとホローシェルとの摩擦を十分には軽減できず、焼付き疵の発生を十分に防止できない。【０００８】
【特許文献１】特開昭６０−２１１１１号公報
【特許文献２】特開平７−１２６６８４号公報
【特許文献３】特開平１１−３５９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
熱間塑性加工用の潤滑剤には、焼付きを防止するのに十分な潤滑性が必要とされる。そのうえ、潤滑剤は、使用する際に円滑に必要箇所に供給できるものでなければならない。即ち、供給性が良好であることも求められる。さらに、穿孔圧延においてロールスリップのような作業上の問題を起こすものであってはならない。即ち、作業性にも優れている必要がある。さらにまた、潤滑剤が加工後の製品表面の残留した場合でも、その耐食性等を損なうことがあってはならない。【００１０】
本発明の目的は、潤滑性に優れるのみならず、上記の供給性および作業性に優れ、製品の耐食性に悪影響を及ぼさない熱間塑性加工用潤滑剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の要旨は、下記の熱間塑性加工用潤滑剤にある。【００１２】
熱間塑性加工用潤滑剤であって、その組成物から安定剤を除いた組成物が、無水状態で、酸化鉄５０〜８０質量％、珪酸ナトリウム２０〜５０質量％および酸化カルシウム１〜２０質量％を含有し、不純物である酸化亜鉛、酸化鉛および酸化銅のそれぞれの含有量および合計の含有量が５質量％以下であることを特徴とする熱間塑性加工用潤滑剤。【００１３】
上記各成分の含有量は、無水状態における含有量である。そして、この潤滑剤は、水溶液として使用する。加工条件にもよるが、水１リットルに対して上記の潤滑剤を４００〜１０００グラム程度添加するのがよい。【００１４】
上記の成分のほかに、ナフタリンスルフォン酸ソーダフォルマリン縮合物、スチレン・無水マレイン酸共重合樹脂のソーダ塩、ポリアクリル酸ソーダ塩等、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルキル、フェニルエーテル等のような分散度安定性を向上させる物質を安定化剤として添加してもよい。添加量は、潤滑剤の水溶液１リットル当たり２０〜１００グラム程度がよい。【００１５】
本発明の潤滑剤は、特に８〜２５質量％のＣｒを含有する鋼、例えば、SUS 420JI相当鋼、SUS 304相当鋼、２５Ｃｒ系ニ相ステンレス鋼を素材とする鋼管の製造時に使用するのに好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の潤滑剤は、上記の成分の総合的な作用によって、優れた潤滑性を発揮する。以下、各成分について説明する。【００１７】
(1)酸化鉄：
酸化鉄は、焼付き防止効果を得るための主成分である。酸化鉄は、酸化第一鉄（ＦｅＯ）、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、四三酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）のいずれでもよく、これらの２種以上の混合物でもよい。酸化鉄の量は５０〜８０質量％とする必要がある。５０質量％未満では焼付きを生じる。８０質量％を超えると、潤滑剤中のバインダー（珪酸ナトリウム）含有量と対比して酸化鉄が過多となり、加工摺動界面や工具表面などへ引き込まれ難くなって、潤滑剤に必要な性能の一つである供給性が悪化する。【００１８】
(2)珪酸ナトリウム：
珪酸ナトリウムは、主成分の酸化鉄の粒子を結合して、酸化鉄粒子が摺動界面に引き込まれやすくするバインダーである。その量は、無水物換算で２０〜５０質量％とする。なお、珪酸ナトリウムは水ガラスとして添加してもよい。水ガラスは、水ガラス１号(Ｎａ２Ｏ：ＳｉＯ２＝１：２)、水ガラス３号(Ｎａ２Ｏ：ＳｉＯ２＝１：３)、水ガラス４号(Ｎａ２Ｏ：ＳｉＯ２＝１：４)のいずれでもよい。珪酸ナトリウムは、無水物換算で２０質量％未満の場合、酸化鉄粒子を加工摺動界面や工具表面に引き込み難く、潤滑剤に必要な性能の一つである供給性に劣る。５０質量％を超えると主成分の酸化鉄に対してバインダーの含有量が相対的に過多となり、酸化鉄の焼付き防止効果が薄れる。【００１９】
(3)酸化カルシウム（ＣａＯ）：
酸化カルシウムは、加工摺動界面で液相となり、潤滑剤の粘度を低下させ潤滑性を向上させる。酸化カルシウムの含有量が１質量％未満では摩擦係数低減効果がなく、２０質量％を超えると摩擦係数が低下しすぎてロールスリップなどを誘発しやすくなる。【００２０】
(4)酸化亜鉛、酸化鉛および酸化銅：
酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化鉛（ＰｂＯ）および酸化銅（ＣｕＯ）は、前記の酸化鉄等に付随して潤滑剤に混入する不純物である。例えば、酸化鉄原料として亜鉛メッキラインの酸洗スライムや製鋼スラグを使用すれば、酸化亜鉛等が不純物として混入する。潤滑剤にこれらが多量に含まれていると、潤滑剤が製品表面に残留した場合にその耐食性を劣化させる。これら酸化物は高温で酸化鉄より還元されやすいため、製品表面に残存した場合、製品の鋼自体と反応して、耐食性を劣化させるのである。【００２１】
上記のような現象を詳しく解明した結果、酸化亜鉛、酸化鉛および酸化銅のそれぞれの含有量、または合計の含有量が５質量％以下であれば、耐食性を劣化させる作用は小さいことが判明した。なお、５質量％を超えると潤滑剤の焼付き防止性能も低下する。【００２２】
(5)その他の成分
前記のように、本発明の潤滑剤の水溶液には、ナフタリンスルフォン酸ソーダフォルマリン縮合物、スチレン・無水マレイン酸共重合樹脂のソーダ塩、ポリアクリル酸ソーダ塩等、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルキル、フェニルエーテル等のような分散度安定性を向上させる物質を安定化剤として添加してもよい。【００２３】
本発明の潤滑剤は、水溶液として工具、例えばガイドシューの表面に供給してもとく、また、被加工材、例えばビレットの表面に供給してもよい。要するに工具と被加工材が接触する界面に存在すればよいのである。
【実施例】
【００２４】
表１に示す成分構成の潤滑剤を用いて、マンネスマン−ピアサーによる穿孔圧延を行った。その条件は下記のとおりである。【００２５】
被穿孔ビレット：材質が１３％Ｃｒで直径が225ｍｍ、長さが3000ｍｍの油井管製造用ビレット
穿孔機：傾斜ロール方式のピアサー
ガイドシュー：直径が2800ｍｍ、幅が150ｍｍのディスクロール
穿孔後のホローシェル：外径230ｍｍ、肉厚21.0ｍｍ、長さ9000ｍｍ
潤滑剤の供給：吐出圧力0.5MPaでディスクロール表面にスプレー
なお、表１に示す潤滑剤成分は、その合計量を水１リットル当たり５００グラムの割合で添加し、さらにその水溶液１リットル当たり５０グラムの安定剤（ナフタリンスルフォン酸ソーダフォルマリン縮合物）を添加した。【００２６】
前記の穿孔作業において、潤滑剤の供給性の良否、操業性の良否を観察し、穿孔後にガイドシューの表面を検査して、焼付き疵の発生状況を調査した。その結果を表１に示す。【００２７】
表１の「耐焼付き性」は、５０本の穿孔後の調査結果である。○はガイドシューに焼付き疵がまったく発生していないこと、△は軽微な焼付き疵が発生したこと、×は大きな焼付疵が発生したことを示す。【００２８】
「供給性」の○は、１００本の穿孔において、スプレイノズルの詰まりが皆無であったこと、△は１〜２回の詰まりが生じたこと、×は３回以上の詰まりが生じたことを示す。【００２９】
「操業性」の○は、１００本の穿孔においてミスロールの発生が皆無であったこと、×はロールスリップによるミスロールが１本以上であったことを示す。【００３０】
「耐食性」は、５０本の酸洗後の製品において表面の異常腐食（酸荒れ）の有無を目視観察した結果である。○は酸荒れがまったく発生していないこと、×は目視で酸荒れが確認されたことを示す。【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１に示すとおり、本発明で定める条件を満たすNo.３からNo.６まで、およびNo.１１からNo.１３までは、いずれも優れた性能を有している。これに対して、酸化鉄の含有量が少ないNo.８とNo.１０の潤滑剤は、焼付き防止効果が乏しい。一方、酸化鉄の含有量が多すぎるNo.２とNo.９の潤滑剤は供給性に劣る。また、珪酸ナトリウムの含有量が少なすぎるNo.６は供給性が不十分であり、多すぎるNo.８は焼付き防止効果が劣る。【００３３】
酸化カルシウムを含まないNo.１は、焼付き防止効果が不十分であり、酸化カルシウムが多すぎるNo.７は、スリップによるかみ込み不良を起こし、操業性に問題がある。さらに、酸化亜鉛等の含有量が多いNo.１４、No.１５およびNo.１６は、製品の耐食性に悪影響を及ぼしている。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の潤滑剤は、潤滑性に優れ、焼付き防止に顕著な効果を発揮する。そのうえ供給性および作業性に優れ、製品の耐食性に悪影響を及ぼさない。したがって、各種の熱間塑性加工用の潤滑剤として有効であり、特に８〜25質量％のＣｒを含む鋼のような、難加工材の熱間穿孔において、ガイドシューに焼付き疵が発生するのを防止するのにきわめて好適である。
【国際調査報告】
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