(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉱油、油脂及び合成エステルの１種以上の基油に、イオウ含有量１０質量％以上の硫化エステル及び（又は）ポリサルファイドを組成物全体に対し４０〜９０質量％、及びカチオン界面活性剤を含有せしめたことを特徴とするステンレス鋼用熱間圧延油組成物。
【請求項２】
請求項１において、カチオン界面活性剤を０．０５〜１．５質量％含有せしめたステンレス鋼用熱間圧延油組成物。
【請求項３】
熱間チムケン試験における摩擦係数が０．１２以上である請求項１又は２に記載のステンレス鋼用熱間圧延油組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は熱間圧延油組成物に関し、ステンレス鋼熱間圧延時の圧延材とワークロールの焼付を防止し、ロール肌荒れを抑制すると共に、圧延材とワークロールの摩擦係数を高く維持し、圧延材の安定した噛み込みを確保し得る熱間圧延油組成物を提供せんとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱間圧延油として油脂、脂肪酸、合成エステル、鉱物油等が使用され、ウォーターインジェクション方式によりバックアップロール、ワークロールに塗布され、圧延荷重低減、ロール摩耗抑制、或いはロール肌荒れ防止等を目的として適用されてきた。しかし乍ら、ステンレス鋼の場合、普通鋼と比較して熱間圧延時に生成する表面酸化スケールが非常に薄いため、圧延ロールと金属間接触を起こし易く、焼付きが発生して、ロール肌荒れと圧延材の疵が出易く、この疵が発生した製品は熱間圧延後に２回以上の酸洗や研磨を施す必要があり、その結果、コスト高を招くという難点があった。また上記焼付きを除去するためロールを多量に研削する必要が生じ、ロール原単位が悪化するという問題があった。
【０００３】
従来の熱間圧延油ではこれ等の問題に対処しきれず、焼付きを防止できる熱間圧延油が強く求められ、なお且つ給油方法は従来使用されていたウォーターインジェクション方式が適用できる熱間圧延油が求められていた。
【０００４】
これまで特開平６−１３６３８１号で提案されている「酸化鉄粉末＋炭酸カルシウムの粘性水溶液」では、従来使用されていたウォーターインジェクション方式とは別系統の給油装置が必要であり、また、特公平６−６２９８０号で提案されている「酸化鉄粉＋高分子化合物」は、ウォーターインジェクション方式が適用できるが、共に粉末の分散液のため、沈殿分離してしまうなど安定供給が難しく、混合状態のメンテナンスを必要とし、あまり効果的ではなかった。
【０００５】
特開平５−１７９２７６号によって提案されている圧延油は温間（１５０〜４００℃）圧延において、ポリサルファイドによる耐焼付き効果はあるが、摩擦係数が高いため、亜リン酸エステルを併用している。これを実際に熱間圧延に使用した場合、摩擦係数が低すぎ、その結果圧延材のロールへの噛み込み性を低下させるため使用できなかった。
一方、本発明者は上記課題を解決する為、特開２０００−１７８５７５号公報及び特開２０００−２３０１８７号公報において、イオウ含有量１０質量％以上の硫化エステル及びイオウ含有量２０質量％のポリサルファイドを、それぞれ単独或いは両方を含有せしめた熱間圧延油組成物を提案した。これらの熱間圧延油はステンレス鋼の圧延において優れた耐焼付き性を示すが、最近の更なる生産性向上のニーズから、高圧下圧延、高速圧延の場合にはロールの焼付き防止の点で十分ではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高耐焼付き性を必要とするステンレス鋼の熱間圧延に適用できる高耐焼付き性を有する熱間圧延油を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。通常実機の熱間圧延油は、ウォーターインジェンクション法によりバックアップロール又はワークロールに給油する方法が一般的であるが、この給油方法に於いて、ロールに対し付着効果を上げ、ステンレス鋼熱間圧延時の焼付き防止効果を向上させる事を目的とし、更に研究を行った結果、鉱油、油脂及び合成エステルの一種以上の基油に、組成物全体に対し、イオウ含有量１０質量％以上の硫化エステル及び（又は）イオウ含有量１０質量％以上のポリサルファイドを４０〜９０質量％添加した熱間圧延油に、更にカチオン系界面活性剤（単にカチオン活性剤ともいう）を０．０５〜１．５質量％添加することにより、熱間圧延油の抗乳化性を上げ、即ち乳化分散性を低下させる手段によって、ウォーターインジェクション給油による付着量を大幅に増大させ、熱間圧延時のステンレス鋼の焼付き防止効果を更に向上出来るとの知見を得、上記課題を解決出来る熱間圧延油を開発するに至った。
【０００８】
【発明の実施態様】
本発明に使用するカチオン系界面活性剤の作用は明瞭ではないが、ウォーターインジェクション給油した場合、水中に分散した油滴を凝集する作用を有し、油滴を大きくし、結果的にロールへの付着量を増大させる効果を発揮するものと考えられる。
ここで使用するカチオン系界面活性剤は基油である鉱物油、油脂及び合成エステルのいずれにも可溶で、且つ硫化エステル及びポリサルファイドにも可溶であるものを選択し、これら基油に添加し、溶解させて使用する。この基油に添加すべき量は０．０５〜１．５質量％であり、０．０５質量％未満ではロールに対する付着量が変わらず、１．５質量％を超えて添加すると原液安定性が悪くなり、又ウォーターインジェクション法でのミキシング液の分散安定性が悪くなるため、安定塗布性に欠ける。
カチオン系界面活性剤としてはアミン塩タイプの、例えばオクタデシルアミン酢酸塩、テトラデシルアミン酢酸塩、牛脂アルキルプロピレンジアミン酢酸塩等が挙げられ、アンモニウムクロライドタイプの、例えばオクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、アルキルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等が挙げられ、イミダゾリンタイプのヒドロキシエチルアルキルイミダゾリンクロライドやピリジンタイプのアルキルピリジニウムクロライド、アルキルピリジニウムブロマイド等も挙げられ、キノリンタイプのアルキルイソキノリウムブロマイド、アルキルキノリウムクロライド等も挙げられる。
基油は特開２０００−１７８５７５号公報で示した鉱油、油脂及び合成エステルにイオウ含有量２０質量％以上のポリサルファイド６０〜９０質量％含有せしめた熱間圧延油、特開２０００−２３０１８７号公報で示した鉱油、油脂及び合成エステルにイオウ含有量１０質量％以上の硫化エステルを４０〜９０質量％含有せしめた熱間圧延油の何れも適用出来る。
硫化エステルとしてはＳ分を１０質量％以上含む硫化ラード、硫化オレフィン、硫化菜種油等の不飽和脂肪酸を持つ油脂、エステルやオレフィンの硫化物単体及びそれらの複合物が挙げられる。更に具体的には硫化低融点ラード、硫化大豆油メチルエステル、硫化マッコウ油、硫化大豆油、硫化ヌカ油、硫化鶏油及び硫化オレフィンが例示できる。
【０００９】
本発明に於いて使用されるポリサルファイドとしては、Ｓ分を２０質量％以上含むジドデシルポリサルファイド、ジヘキシルポリサルファイド、等のジアルキルポリサルファイドが挙げられる。
この際のアルキルとしては、炭素数６〜１５のものでも使用することができる。
【００１０】
本発明に於いて使用される基油たる鉱油、油脂及び合成エステルは従来からこの種圧延油組成物に於いて使用されてきたものであり、広く各種のものが夫々使用される。例えば、その代表例を例示すれば以下の通りである。
【００１１】
鉱油としては、例えばスピンドル油、マシン油、モーター油、シリンダー油等の１０〜９００mm2／ｓの粘度（４０℃）のものである。
【００１２】
油脂としては、例えば牛脂、豚脂、パーム油、ヤシ油、ナタネ油、大豆油等である。
【００１３】
合成エステルとしては、通常脂肪酸とアルコールとから合成されるエステルであり、脂肪酸としてはＣ12〜Ｃ36の一塩基酸又は二塩基酸であり、アルコールとしてはＣ1〜Ｃ18の一価又は多価アルコールが挙げられる。
【００１４】
具体例としては、パルミチン酸エチルヘキシルエステル、オレイン酸ブチルエステル、イソステアリン酸ブチルカルビトールエステル、ベヘニン酸ラウリルエステル、ネオペンチルグリコールオレイン酸エステル、トリメチロールプロパンラウリン酸エステル、トリメチロールプロパンイソステアリン酸エステル、ペンタエリスリトールオレイン酸エステル、トリメチロールプロパンダイマー酸エステル等を例示できる。
【００１５】
本発明の組成物を使用する際の圧延材としては、ステンレス鋼が挙げられ、各種グレードのステンレス鋼に広く使用できる。例えば、ＳＵＳ４０３を代表とするマルテンサイト系ステンレス（１３クロム系）、ＳＵＳ３０４を代表とするオーステナイト系ステンレス（ニッケル、クロム系）、ＳＵＳ４３０を代表とするフェライト系ステンレス（１８クロム系）、ＳＵＳ４４４やＳＵＳ４３４を代表とする高純度フェライト系ステンレス及びＳＵＳ３２９の二相ステンレス等を例示できる。
【００１６】
本発明の熱間圧延油は通常熱間圧延にて適用されているウォーターインジェクション法によるバックアップロール又はワークロールへの給油方法に於いて、ロールへの付着効果を大幅に高め、ステンレス鋼熱間圧延時の焼付き防止効果を高める。
【００１７】
【実施例】
本発明を理解し易くするために以下に実施例並びに比較例を示す。
【００１８】
【実施例１〜８】
下記表１に示す所定の成分を所定量配合して、本発明の熱間圧延油組成物を製造した。
【００１９】
【比較例１〜４】
下記表２に示す所定の成分を所定量配合して、比較例のための熱間圧延油組成物を製造した。
【００２０】
上記実施例１〜８及び比較例１〜４の夫々の組成物について、ホモミキサーによる乳化分散後の分離性（抗乳化性）、付着試験機による付着量、熱間チムケン試験による耐焼付き試験及び摩擦係数を測定した。但し、その試験方法は下記の通りである。
【００２１】
（試験１）ホモミキサーによる乳化分散後の分離測定。なお図１に試験装置を示し、その（イ）は乳化分散させる時の、（ロ）は分離油分を観察するときを説明するためのものである。
＜条件＞  ミキシング液    ４００ml（５００mlビーカー）
濃  度          ３％（水＝３８８ml、油＝１２ml）
水  温          ３０℃
撹拌条件        １０，０００ｒｐｍ×１０ｍｉｎ
＜方法および判定＞
図１に示す装置にて、ミキシング液４００mlを１０，０００ｒｐｍ×１０ｍｉｎ撹拌した後ビーカー内にて静置し、３分後の油分の分離状況を観察し、分離性にて判定する。但し図１に於いて１はホモミキサー、２はビーカー、３はミキシング液（油＋水）を示す。
◎：分離性の非常に良いのもの
○：分離性の良いもの
△：少し分離するもの
×：あまり分離しないもの
××：全く分離しないもの
（試験２）付着試験機による付着測定。図２に試験装置を示す。但し図２に於いて４はミキシング装置、５はスプレーノズル、６は圧延油用ポンプ、７は圧延油用タンク、８は水用ポンプ、９は水用タンク、１０はテストピース（ＳＰＣＣ−ＳＤ）、１１は圧力計を示す。
＜条件＞  ノズル  フルコーンノズル  ＫＳＦ０３６５（エバーロイ社製）
給油量      ４０ml／ｍｉｎ
塗布圧力    ０．３ＭＰａ
（濃度）    （０．６７％）
水  温      ３０℃
塗布時間    ５ｓｅｃ
＜方法および判定＞
図２に示す装置にてＳＰＣＣ−ＳＤ（１００×１００×０．８mm）上に噴射塗布させ、エアーガンにより水分除去後、２４時間ドレンし、付着油分量を測定する。
（試験３）熱間チムケン試験による耐焼付き試験及び摩擦係数測定。但し図３に            試験装置を示す。
〈耐焼付試験〉
試験片：ＳＵＳ−４４４
試験片温度：９００℃
ロール：ハイスロール
回転数：６００ｒｐｍ
荷重：２ｍｉｎ毎に４９Ｎずつ上げて焼付くまで荷重を上げる。
（ｍａｘ４９０Ｎ）
給油方法：ウォーターインジェクション、１５０ｍｌ／ｍｉｎ
給油量：３ｍｌ／ｍｉｎ
＜方法及び判定＞
図３に示す装置にて１２の試験片を１３の高周波加熱コイルにより加熱し、その温度は１７の熱電対により測定、記録し、１４のロールと加熱された１２の試験片が接触し、荷重をかけた状態で１５のウォーターインジェクションより給油し、１６のエアー水切りを行って熱間状態での焼付までの最大荷重を測定する。
【００２２】
＜摩擦係数測定試験＞
試験片：ＳＵＳ−３０４
試験片温度：９００℃
ロール：ハイスロール
回転数：１５０ｒｐｍ
荷重：３９２Ｎ
給油方法：ウォーターインジェクション、１５０ｍｌ／ｍｉｎ
給油量：３ｍｌ／ｍｉｎ
摩擦係数：トルク／荷重・ロール半径
＜方法及び判定＞
図３に示す装置にて１２の試験片を１３の高周波加熱コイルにより加熱し、その温度は１７の熱電対により測定、記録し、１４のロールと加熱された１２の試験片が接触し、荷重を３９２Ｎかけた状態で１５のウォーターインジェクションより給油し、１６のエアー水切りを行い、トルクを測定することにより摩擦係数を測定する。
【００２３】
【表１】
0003772326.tif 000002
【００２４】
【表２】
0003772326.tif 000003
【００２５】
但し、表１及び表２に於いて使用した各成分は以下のものである。
硫化エステル１：活性タイプ硫化ラード（Ｓ＝１５質量％）
硫化エステル２：複合硫化エステル（Ｓ＝３０質量％）
ポリサルファイド：ジターシャリードデシルポリサルファイド（Ｓ＝３２質量％）カチオン活性剤１：オクタデシルアミン酢酸塩
カチオン活性剤２：オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド
合成エステル：ペンタエリスリトールオレイン酸フルエステル
油脂：液体ラード
脂肪酸：オレイン酸
鉱物油：モーター油（粘度１５０mm2／ｓ、／４０℃）
【００２６】
上記表１及び表２から次のことが明らかに判る。
１．カチオン界面活性剤の添加により圧延油の乳化分散後の分離性が良くなり、実施例１〜８は共に分離性良好であった。その為、ウォーターインジェクション塗布での付着性も良好となり、比較例１及び２より大幅に付着量が増大した。
２．熱間圧延の潤滑状態をシュミレートさせ、熱間でのステンレス鋼（ＳＵＳ４４４）の耐焼き付荷重を測定した結果、比較例１及び２は１４７Ｎ〜１９６Ｎで焼付いてしまうが、実施例１〜８は付着量が増大したため硫化エステル及びポリサルファイドの５０〜８０質量％添加が有効に作用し、３９２Ｎ以上まで焼付かず、８０質量％添加でカチオン界面活性剤０．５質量％添加したものは４９０Ｎまで焼付かず、大幅に高い耐焼付き性能を示した。合成エステル、油脂にカチオン界面活性剤を添加した比較例３及び４は、乳化分散後の分離性は良くなり、付着量も大幅に増加するが、４９Ｎで焼付いてしまう。
３．同様に熱間チムケンにより摩擦係数を測定した結果、実施例１〜８は０．１２以上であり、比較例３及び４に比較して付着量が増大しても硫化エステル及びポリサルファイドの添加油は摩擦係数がやや高く、通常普通鋼熱間圧延で適用されている合成エステルや油脂より高いため、実機圧延において圧延材のロール噛み込み時のスリップ等の問題もなく通板性良好と判断する。
普通鋼の荷重低減・摩擦係数減少を目的とした熱間圧延油はこの熱間チムケン試験の摩擦係数は０．０８〜０．１０であり、本発明の実施例１〜８は０．１２以上であることから実機熱間圧延にて通板性良好である。
４．比較例１と２は付着量が少ないために、耐焼付き荷重１４７Ｎ〜１９６Ｎと実施例に比較して低く、硫化エステル及びポリサルファイドの効果が充分に発揮されていない。また比較例３及び４はカチオン界面活性剤により付着量は多いが耐焼付き荷重が４９Ｎしかなく、ステンレス鋼の焼付き防止に効果を示さない。更に比較例３及び４は摩擦係数が０．０９と低下を示すため、実機に適用し難い。
それらに比較して実施例１〜８は、組成物に硫化エステル及び（または）ポリサルファイド、更にカチオン界面活性剤を添加しているために、付着量が３．５〜５．９ｇ／m2と大幅に増大し、耐焼付き荷重が３９２Ｎ以上と高く、硫化エステル及び（または）ポリサルファイドの基油にカチオン界面活性剤を添加した熱間圧延油が、ステンレス鋼の焼付き防止性に優れた効果を示すと共に摩擦係数は０．１２以上であるため、安定して実機熱間圧延油に適用出来ると判断する。
【００２７】
更に実施例１、２、４〜７及び比較例１〜３のそれぞれについて熱間圧延試験機による耐焼付き・肌荒れ性及び摩擦係数測定を図４の装置を用いて、下記の方法で行った。その結果を表３（実施例）及び表４（比較例）に示す。
【００２８】
但し、図４に於いて、１８はワークロール（ａは上ロール、ｂは下ロール）、１９はミキシング装置、２０はスプレーノズル、２１はギアーポンプ、２２は水用タンク、２３は水用ポンプ、２４は圧延油用タンク、２５は圧延油用ポンプ、２６は圧延材（ストリップ）を示す。
【００２９】
（試験４）熱間圧延試験機による耐焼付き・肌荒れ試験と摩擦係数測定。
〈耐焼付き・肌荒れ試験〉
圧延材：ＳＵＳ−４４４相当
Ｃ＝０．００３質量％、Ｃｒ＝１８．５質量％
Ｍｏ＝２．０質量％、Ｔｉ＝０．２質量％、残部Ｆｅ
寸法：厚１５×幅１００×長さ５００ｍｍ
加熱温度：９００℃
圧下：１５ｍｍ→７ｍｍまで４パスで圧延
ロール径：２００ｍｍ（バレル長２００ｍｍ）
ロール粗度：１．０μｍＲａ
給油方法：ウォーターインジェクション法
圧延油：３０ｍＬ／ｍｉｎ
温水（４０℃）：３Ｌ／ｍｉｎ
評価：耐焼付きき・肌荒れ性は圧延後の圧延材表面の焼付き面積の割合で評価し        た。
◎：焼付きなし
○：焼付き面積５％以下
△：焼付き面積２０％以下
△×：焼付き面積５０％
×：１００％焼付き
【００３０】
〈熱間摩擦係数測定〉
圧延材：ＳＵＳ−４４４相当
Ｃ＝０．００３質量％、Ｃｒ＝１８．５質量％
Ｍｏ＝２．０質量％、Ｔｉ＝０．２質量％、残部Ｆｅ
及びＳＵＳ−３０４
寸法：厚１５×幅１００×長さ５００ｍｍ
加熱温度：１０００℃
圧下：噛み込み可能な圧下率で圧延（１パス圧延）
ロール径：２００ｍｍ（バレル長２００ｍｍ）
ロール粗度：１．０μｍＲａ
給油方法：ウォーターインジェクション法
圧延油：３０ｍＬ／ｍｉｎ
温水（４０℃）：３Ｌ／ｍｉｎ
評価：噛み込み性を評価するため、圧延可能な噛み込み角度θを用いてμ＝ｔａｎ（θ）にて噛み込み摩擦係数を算出した。図５に噛み込み角度θを示す。  但し、図５の番号は図４と同じことを表す。
【００３１】
【表３】
0003772326.tif 000004
【００３２】
【表４】
0003772326.tif 000005
【００３３】
表３及び表４から次のことが明らかに判る。
（１）熱間圧延の潤滑状態をシュミレートさせ、熱間圧延でのステンレス鋼（ＳＵＳ−４４４）の耐焼付き・耐肌荒れ性を上記条件（焼付き易い条件として圧延材加熱温度９００℃にて行った）で評価した結果、比較例３では圧延材全面に、比較例１及び２でも多くの焼付き疵が発生したが、硫化エステル及びポリサルファイドを５０〜８０質量％添加し、カチオン界面活性剤を添加した実施例１、２、４〜７は良好で、特に８０質量％添加のものは全く焼付き疵が発生しなかった。
（２）同様に噛み込み時の摩擦係数を測定した結果、実施例１、２、４〜７はＳＵＳ−４４４の場合、０．２９以上を示し、ＳＵＳ−３０４でも０．２５〜０．２６と高い摩擦係数を示した。また、比較例３のエステル主成分の圧延油は０．１７と低い摩擦係数を示した。
この噛み込み時の摩擦係数が０．２０以上であれば、圧延材のロールへの噛み込み時のスリップ等の問題がなく、実機の通板性は良好である。
【００３４】
【発明の効果】
ステンレス鋼の熱間圧延時の焼付きを従来油では抑制できなかったが、本発明の熱間圧延油は酸化スケールが非常に薄く、非常に焼付きし易いＳＵＳ−４４４の様な材料でも焼付きを防止出来、又、噛み込み性も良好のため安定して全ステンレス材に塗布できる効果を発揮せしめられる。
ステンレス鋼の熱間圧延の生産性、操業性も向上でき、冷間圧延以後の工程での表面品質も大幅に向上出来る。
基油には鉱油、油脂及びエステル等を使用し、安定な液状タイプのため、作業上の問題もなく、既存のウォーターインジェクションにてロールに塗布でき最大効果を発揮出来るため、新たに給油、塗布設備等を作る必要もなく経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は乳化分散試験の方法を説明するための概略図であり、（イ）は乳化分散させる時を、（ロ）は分離油分を観察するときを説明するための図面である。
【図２】図２は付着試験機の概略説明図である。
【図３】図３は熱間チムケン試験機の概略説明図である。
【図４】図４は熱間圧延試験機の概略説明図である。
【図５】図５は噛み込み角度を示す説明図である。
【符号の説明】
１．ホモミキサー
２．ビーカー
３．ミキシング液（油＋水）
４．ミキシング装置
５．スプレーノズル
６．圧延油用ポンプ
７．圧延油用タンク
８．水用ポンプ
９．水用タンク
１０．テストピース（ＳＰＣＣ−ＳＤ）
１１．圧力計
１２．加熱試験片（３０φ×長さ５０ｍｍ円筒）
１３．高周波加熱コイル
１４．ロール（５０φ×幅８ｍｍのリング）
１５．ウォーターインジェクション塗布
１６．エアー水切り
１７．熱電対
１８．ワークロール
１８ａ．ワークロールの上ロール
１８ｂ．ワークロールの下ロール
１９．ミキシング装置
２０．スプレーノズル
２１．ギアーポンプ
２２．水用タンク
２３．水用ポンプ
２４．圧延油用タンク
２５．圧延油用ポンプ
２６．圧延材（ストリップ）
【図１】
0003772326.tif 000006
【図２】
0003772326.tif 000007
【図３】
0003772326.tif 000008
【図４】
0003772326.tif 000009
【図５】
0003772326.tif 000010