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技術 ハイブリッド供給システムに適した冷間圧延油及び冷間圧延方法

出願人 日本パーカライジング株式会社JFEスチール株式会社
発明者 青木康輔中島和人田中健一小林宏爾
出願日 2012年4月18日 (8年8ヶ月経過) 出願番号 2012-094811
公開日 2013年10月28日 (7年2ヶ月経過) 公開番号 2013-221123
状態 特許登録済
技術分野 圧延ロール・圧延スタンド・圧延機の駆動 潤滑剤
主要キーワード ベースレス 供給地点 耐圧荷重 境界潤滑性 表面炭素 清浄化効果 ニート油 直接式
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年10月28日)のものです。
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図面 (1)

課題

低濃度エマルションでは平均粒径の変化が小さく乳化定性が良好であり、高濃度エマルションでは平均粒径が大きく付着油分量が多くプレートアウト性潤滑性)が良好であり、かつ乳化安定性に優れた冷間圧延油、特に、ハイブリッド供給システムによる冷間圧延時に使用するのに適しているエマルション型の冷間圧延油を提供すること。

解決手段

循環式低濃度圧延油エマルション供給系統直接式高濃度圧延油エマルション供給系統を有するハイブリッド供給システムによる冷間圧延で用いるための冷間圧延油であって、1〜5体積%の低濃度圧延油水性エマルションではpHが5以上で平均粒径が20μm未満となり、6〜30体積%の高濃度圧延油水性エマルションではpHが5未満となり、平均粒径が20μm以上となることを特徴とする冷間圧延油。

概要

背景

薄手硬質材冷間圧延する時に、循環式低濃度圧延油エマルション供給系統とは別に、高濃度圧延油エマルションをストリップ上下面に直接供給して潤滑性を向上させるシステムとしてハイブリッド供給方式が採用されている。この方式では、直接式高濃度エマルションでは大粒径となりストリップへの油付着性を向上させることが求められる一方、循環式の低濃度エマルションでは小粒径に制御して乳化定性を維持することが必要である。この相反する要求を満たすために、圧延油中油溶性の酸成分と乳化剤を配合することにより、高濃度エマルションではpHが低下して大粒径化し、低濃度エマルションではpHが低下せず小粒径が維持可能となっている。ここで、低濃度エマルションでは、例えば、1〜5体積%、好ましくは2〜4体積%の圧延油が含まれており、高濃度エマルションでは、例えば、6〜30体積%、好ましくは8〜15体積%の圧延油が含まれている。
これに対して、特許文献1には、潤滑性を向上させるとともに、循環式圧延油供給タンク混入後も乳化分散安定性を保持できる圧延油供給方法が開示されている。具体的には、冷間圧延におけるエマルション圧延油を循環式に供給する第1の圧延油供給系統と、エマルション圧延油を鋼板上面および下面に供給する第2の圧延油供給系統を設け、第2の圧延油供給系統から、第1の圧延油供給系統のエマルション同一種類でかつ第1の圧延油供給系統よりも低い対油濃度界面活性剤を添加し、第1の圧延油供給系統のエマルションよりも平均粒径が大きくなるように調整したエマルションを、鋼板上面および下面に供給する工程と、この工程で鋼板に付着しなかったエマルションを回収し、第1の圧延油供給系統での界面活性剤の対油濃度と同一となるように界面活性剤を投入し、機械的攪拌を加えた後、第1の圧延油供給系統のエマルションに合流させる工程とを備える方法である。

又、特許文献2には、乳化剤濃度を制御することによって油滴粒径を制御し、圧延ロール圧延される鋼帯の表面との間に適正な潤滑性を付与する方法が開示されている。具体的には、鋼帯の冷間圧延において、圧延に供された圧延油の乳化剤濃度を検出し(a1〜a2)、検出された乳化剤濃度と予め定められる乳化剤濃度範囲の上限値との差を演算し、検出濃度が前記上限値を超えるとき、圧延に供給されるべき圧延油に油を添加し(a3〜a4)、検出濃度が前記上限値以下であるとき、検出濃度と予め定められる乳化剤濃度範囲の下限値との差を演算し、検出濃度が前記下限値未満であるとき、圧延に供給されるべき圧延油に乳化剤を添加し(a5〜a6)、検出濃度が前記下限値以上であるとき、鋼帯の冷間圧延が終了したか否かが判断される方法である。
しかしながら、依然として、低濃度エマルションでは平均粒径の変化が小さく乳化安定性が良好であり、高濃度エマルションでは平均粒径が大きく付着油分量が多くプレートアウト性(潤滑性)が良好であり、かつ乳化安定性に優れた冷間圧延油が求められている。

概要

低濃度エマルションでは平均粒径の変化が小さく乳化安定性が良好であり、高濃度エマルションでは平均粒径が大きく付着油分量が多くプレートアウト性(潤滑性)が良好であり、かつ乳化安定性に優れた冷間圧延油、特に、ハイブリッド供給システムによる冷間圧延時に使用するのに適しているエマルション型の冷間圧延油を提供すること。循環式の低濃度圧延油エマルション供給系統と直接式の高濃度圧延油エマルション供給系統を有するハイブリッド供給システムによる冷間圧延で用いるための冷間圧延油であって、1〜5体積%の低濃度圧延油水性エマルションではpHが5以上で平均粒径が20μm未満となり、6〜30体積%の高濃度圧延油水性エマルションではpHが5未満となり、平均粒径が20μm以上となることを特徴とする冷間圧延油。なし

目的

本発明は、低濃度エマルションでは平均粒径の変化が小さく乳化安定性が良好であり、高濃度エマルションでは平均粒径が大きく付着油分量が多くプレートアウト性(潤滑性)が良好であり、かつ乳化安定性に優れた冷間圧延油、特に、ハイブリッド供給システムによる冷間圧延時に使用するのに適しているエマルション型の冷間圧延油及び冷間圧延方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

循環式低濃度圧延油エマルション供給系統直接式高濃度圧延油エマルション供給系統を有するハイブリッド供給システムによる冷間圧延で用いるための冷間圧延油であって、1〜5体積%の低濃度圧延油水性エマルションではpHが5以上で平均粒径が20μm未満となり、6〜30体積%の高濃度圧延油水性エマルションではpHが5未満となり、平均粒径が20μm以上となることを特徴とする冷間圧延油。

請求項2

高分子ノニオン型乳化剤リン酸酸性物質を含有する請求項1記載の冷間圧延油。

請求項3

高分子ノニオン型乳化剤の平均分子量が4,000〜15,000であり、HLBが5〜9である請求項1又は2記載の冷間圧延油。

請求項4

リン酸系酸性物質が、有機リン酸化合物である請求項2記載の冷間圧延油。

請求項5

有機リン酸化合物が、アルキル基炭素数が1〜22であるモノアルキル酸性リン酸エステルジアルキル酸性リン酸エステル及びこれらの混合物からなる群から選ばれる請求項4項記載の冷間圧延油。

請求項6

アルキル基の炭素数が4〜18である請求項5記載の冷間圧延油。

請求項7

請求項1〜6のいずれか1項記載の冷間圧延油を用い、基油含有量が6〜30体積%の高濃度圧延油水性エマルションを、2対の圧延ロールの間へ供給し、基油の含有量が1〜5体積%の低濃度圧延油水性エマルションを、2対の圧延ロールを構成する第1の一対の圧延ロールの前、並びに第2の圧延ロールの高濃度圧延油水性エマルション供給地点より後の位置に供給しながら、冷間圧延することを特徴とする鋼板冷間圧延方法

技術分野

0001

本発明は、普通鋼ステンレス鋼珪素鋼等をはじめとする金属のハイブリッド供給システムによる冷間圧延時に使用するのに、特に適しているエマルション型冷間圧延油及び冷間圧延方法に関する。

背景技術

0002

薄手硬質材を冷間圧延する時に、循環式低濃度圧延油エマルション供給系統とは別に、高濃度圧延油エマルションをストリップ上下面に直接供給して潤滑性を向上させるシステムとしてハイブリッド供給方式が採用されている。この方式では、直接式高濃度エマルションでは大粒径となりストリップへの油付着性を向上させることが求められる一方、循環式の低濃度エマルションでは小粒径に制御して乳化定性を維持することが必要である。この相反する要求を満たすために、圧延油中油溶性の酸成分と乳化剤を配合することにより、高濃度エマルションではpHが低下して大粒径化し、低濃度エマルションではpHが低下せず小粒径が維持可能となっている。ここで、低濃度エマルションでは、例えば、1〜5体積%、好ましくは2〜4体積%の圧延油が含まれており、高濃度エマルションでは、例えば、6〜30体積%、好ましくは8〜15体積%の圧延油が含まれている。
これに対して、特許文献1には、潤滑性を向上させるとともに、循環式圧延油供給タンク混入後も乳化分散安定性を保持できる圧延油供給方法が開示されている。具体的には、冷間圧延におけるエマルション圧延油を循環式に供給する第1の圧延油供給系統と、エマルション圧延油を鋼板上面および下面に供給する第2の圧延油供給系統を設け、第2の圧延油供給系統から、第1の圧延油供給系統のエマルション同一種類でかつ第1の圧延油供給系統よりも低い対油濃度界面活性剤を添加し、第1の圧延油供給系統のエマルションよりも平均粒径が大きくなるように調整したエマルションを、鋼板上面および下面に供給する工程と、この工程で鋼板に付着しなかったエマルションを回収し、第1の圧延油供給系統での界面活性剤の対油濃度と同一となるように界面活性剤を投入し、機械的攪拌を加えた後、第1の圧延油供給系統のエマルションに合流させる工程とを備える方法である。

0003

又、特許文献2には、乳化剤濃度を制御することによって油滴粒径を制御し、圧延ロール圧延される鋼帯の表面との間に適正な潤滑性を付与する方法が開示されている。具体的には、鋼帯の冷間圧延において、圧延に供された圧延油の乳化剤濃度を検出し(a1〜a2)、検出された乳化剤濃度と予め定められる乳化剤濃度範囲の上限値との差を演算し、検出濃度が前記上限値を超えるとき、圧延に供給されるべき圧延油に油を添加し(a3〜a4)、検出濃度が前記上限値以下であるとき、検出濃度と予め定められる乳化剤濃度範囲の下限値との差を演算し、検出濃度が前記下限値未満であるとき、圧延に供給されるべき圧延油に乳化剤を添加し(a5〜a6)、検出濃度が前記下限値以上であるとき、鋼帯の冷間圧延が終了したか否かが判断される方法である。
しかしながら、依然として、低濃度エマルションでは平均粒径の変化が小さく乳化安定性が良好であり、高濃度エマルションでは平均粒径が大きく付着油分量が多くプレートアウト性(潤滑性)が良好であり、かつ乳化安定性に優れた冷間圧延油が求められている。

先行技術

0004

特開2003−266116号公報
特開2004−136348号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明は、低濃度エマルションでは平均粒径の変化が小さく乳化安定性が良好であり、高濃度エマルションでは平均粒径が大きく付着油分量が多くプレートアウト性(潤滑性)が良好であり、かつ乳化安定性に優れた冷間圧延油、特に、ハイブリッド供給システムによる冷間圧延時に使用するのに適しているエマルション型の冷間圧延油及び冷間圧延方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、1〜5体積%の低濃度圧延油水性エマルションではpHが5以上で平均粒径が20μm未満となり、6〜30体積%の高濃度圧延油水性エマルションではpHが5未満となり、平均粒径が20μm以上となることの両方の要件を満たす冷間圧延油が、上記目的を達成できるとの知見に基づいてなされたものでる。
すなわち、本発明は、循環式の低濃度圧延油エマルション供給系統と直接式の高濃度圧延油エマルション供給系統を有するハイブリッド供給システムによる冷間圧延で用いるための冷間圧延油であって、1〜5体積%の低濃度圧延油水性エマルションではpHが5以上で平均粒径が20μm未満となり、6〜30体積%の高濃度圧延油水性エマルションではpHが5未満となり、平均粒径が20μm以上となることを特徴とする冷間圧延油を提供する。
本発明は、又、上記冷間圧延油を用い、基油含有量が6〜30体積%の高濃度圧延油水性エマルションを、2対の圧延ロールの間へ供給し、基油の含有量が1〜5体積%の低濃度圧延油水性エマルションを、2対の圧延ロールを構成する第1の一対の圧延ロールの前、並びに第2の圧延ロールの高濃度圧延油水性エマルション供給地点より後の位置に供給しながら、冷間圧延することを特徴とする鋼板の冷間圧延方法を提供する。

発明の効果

0007

本発明の冷間圧延油は、低濃度エマルションでは平均粒径の変化が小さく乳化安定性が良好であり、高濃度エマルションでは平均粒径が大きく付着油分量が多くプレートアウト性(潤滑性)が良好であり、かつ乳化安定性に優れている。さらに、高濃度エマルションのプレートアウト量が多く、ニート油境界潤滑性が高いとの優れた特性を有する。

図面の簡単な説明

0008

本発明の鋼板の冷間圧延方法の概略を示す。

0009

本発明で用いる基油は、動植物油脂鉱油及び合成エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種類以上である。このような基油としては、従来から冷間圧延油に用いられているものを使用できる。例えば、牛脂ヤシ油パーム油パーム核油ナタネ油綿実油等の動植物油脂および多価アルコ−ルと脂肪酸との合成エステル;マシン油スピンドル油タービン油等の鉱油が挙げられ、これらの群から選ばれる一種または二種以上を選ぶことができる。これらのうち、トリメチロールプロパントリオレエートなどの合成エステル基油が好ましい。ただし、特に温度が低い時期に起こりやすい圧延油の固化および圧延加工によって発生した金属粉と圧延油の混和による圧延機廻り堆積スカムの生成を防止するためには、流動点が20℃以下の基油を使用するのが好ましい。流動点が20℃より高い動植物油脂や合成エステル等を用いる場合は、流動点が低い別の基油との組み合わせで構成し、圧延油自体の流動点を好ましくは20℃以下に、より好ましくは10℃以下にすることにより、圧延材表面品質および作業環境について大幅に向上することが可能になる。

0010

本発明の冷間圧延油は、高分子ノニオン型乳化剤を含有するのが好ましい。このような高分子ノニオン型乳化剤としては、平均分子量が4,000〜15,000であり、HLBが5〜9であるのが好ましい。このような高分子ノニオン型乳化剤を用いることにより、優れた乳化分散性、乳化安定性、および高いプレートアウト性を冷間圧延油に付与することができる。高分子ノニオン型乳化剤の量は、後述のリン酸酸性物質と共に、1〜5体積%の低濃度圧延油水性エマルションではpHが5以上(好ましくはpH5.5〜7.5)で平均粒径が20μm未満(好ましくは8〜12μm)となり、6〜30体積%の高濃度圧延油水性エマルションではpHが5未満(好ましくはpH4.0〜4.5)となり、平均粒径が20μm以上(好ましくは25〜35μm)となる量で用いるのがよい。具体的には、圧延油中0.2〜2重量%の量で用いるのが好ましい。
高分子ノニオン型乳化剤としては、例えば、ダイマー酸トリマー酸等の多塩基酸ポリエチレングリコールエステルマレイン酸ポリブテン共重合物等のポリカルボン酸のポリエチレングリコールエステル、リノール酸ヒドロキシステアリン酸等の重縮合脂肪酸等のポリエチレングリコールエステル等が挙げられる。

0011

これらの高分子ノニオン型乳化剤のうち、下記式1の化学構造を有するものが好ましい。
R1−O−(EO)x−R2 (1)
(式中、R1およびR2はアルキル基炭素数が90〜140を、EOはエチレンオキシ基を表し、xは45〜90である。)
本発明では、このような高分子ノニオン型乳化剤に、分子量が3000以上でHLBが5〜9の範囲にある低分子ノニオン型乳化剤を併用するのも好ましい。この際、低分子ノニオン型乳化剤を0.2〜2重量%の量で用いるのが好ましい。

0012

本発明では、上記非イオン性界面活性剤と共にリン酸系酸性物質を用いる。
リン酸系酸性物質としては、有機リン酸化合物が好ましく、特に、アルキル基の炭素数が1〜22、好ましくは炭素数が4〜18であるモノアルキル酸性リン酸エステルジアルキル酸性リン酸エステル及びこれらの混合物からなる群から選ばれるものがよい。アルキル基は、分岐鎖でも直鎖でもよいが、直鎖が好ましい。又、ジアルキル酸性リン酸エステルの2つのアルキル基の炭素数は同一でも異なっていてもよい。
好ましい炭素数4〜8の直鎖アルキル基としては、ブチル基、ペンチル基ヘキシル基、ヘプチル基オクチル基があげられる。
好ましいリン酸系酸性物質としては、例えば、モノn−ブチルアシッドホスフェート、モノn−ペンチルアシッドホスフェート、モノn−ヘキシルアシッドホスフェート、モノn−ヘプチルアシッドアシッドホスフェート、モノn−オクチルアシッドホスフェート、ジn−ブチルアシッドホスフェート、ジn−ペンチルアシッドホスフェート、ジn−ヘキシルアシッドホスフェート、ジn−ヘプチルアシッドアシッドホスフェート、ジn−オクチルアシッドホスフェートなどが挙げられる。これらは一種又は2種以上の混合物として用いてもよい。

0013

リン酸系酸性物質は、前述の高分子ノニオン型乳化剤と共に、1〜5体積%の低濃度圧延油水性エマルションではpHが5以上で平均粒径が20μm未満となり、6〜30体積%の高濃度圧延油水性エマルションではpHが5未満となり、平均粒径が20μm以上となる量で用いるのがよい。具体的には、圧延油中0.005〜3質量%の量で用いるのが好ましく、より好ましくは0.01質量%以上である。
本発明の冷間圧延油は、上記の成分を必須とするが、さらに、鉱物油、油脂、合成エステルなどの希釈剤を含有してもよく、他の界面活性剤、油性向上剤酸化防止剤極圧添加剤を含有してもよい。
本発明の冷間圧延油は、上記成分を含有し、水に乳化させた水性エマルションとして用いるのがよい。

0014

本発明の冷間圧延油の使用方法としては、先ず、基油の含有量が6〜30体積%の高濃度圧延油水性エマルションとなるように、水により希釈したものをクーラント液として圧延加工部、例えば、図1に示されるように、2対の圧延ロールの間へ供給するのがよい。希釈に使用する水は、脱イオン水水道水工業用水のいずれでも良く、エマルションの作成方法に特に制限はない。また、本発明の冷間圧延油は循環使用時マグネチックセパレーター、DEMフィルターストレーナーラバルセパレーターやフラットベットフィルター等のフィルター類を併用したときのスカム除去によるクーラント液清浄化効果が大きいので、圧延材の表面品質および作業環境を向上するとともに、圧延油原単位の低減にも寄与できる。
本発明では、圧延工程から回収した高濃度圧延油水性エマルションを水で希釈して1〜5体積%の低濃度圧延油水性エマルションを調製して、例えば、図1に示されるように、2対の圧延ロールを構成する第1の一対の圧延ロールの前、並びに第2の圧延ロールの高濃度圧延油水性エマルション供給地点より後の位置に供給するのがよい。
尚、低濃度圧延油水性エマルションは、回収した高濃度圧延油水性エマルションを水で希釈してする以外に、新しい冷間圧延油を水で希釈して調製してもよい。
次に本発明を実施例及び比較例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。

0015

実施例1〜8及比較例1〜5
下記の成分を用いて冷間圧延油を調製し、表−1及表−2に示す組成の冷間圧延油水性エマルションを調製して、その特性を調べた。
基油:トリメチロールプロパントリオレエート 97.0質量%又は残部
下記の構造を有する高分子ノニオン乳化剤(分子量7000、HLB=8) 0.1〜0.6質量%
R1−O−(EO)x−R2 (1)
(式中、R1およびR2はアルキル基の炭素数が126、EOはエチレンオキシ基を表し、xは70である。)
低分子ノニオン乳化剤(分子量700、HLB=10) 0.5〜3.0質量%
R1−O−(EO)x−R2 (2)
(式中、R1およびR2はアルキル基の炭素数18、EOはエチレンオキシ基を表し、xは70である。)
酸性リン酸エステルI(モノn−ブチルアシッドホスフェート+ジn−ブチルアシッドホスフェート) 0.01〜0.2質量%
酸性リン酸エステルII(モノn−オレイルアシッドホスフェート+ジn−オレイルアシッドホスフェート) 0.5〜2.0質量%
プロピオン酸0.01〜0.2質量%

0016

なお試験において使用した水は工業用水であり、性状は以下の通りである。
pH7.10 EC140μS/cm
Naイオン10.0ppm Kイオン3.5ppm Mgイオン2.0ppm Caイオン12.5ppmClイオン10.0ppm SO4イオン20ppm NO3イオン3ppm
試験1プレートアウト性試験
表−1及び表−2に示す各供試圧延油を下記の条件でエマルション建浴し、ホモミキサー(TKロボミックス)撹拌した。攪拌後に液pHを測定して、エマルション粒子径コールターマルチサイザーIIIで測定して、エマルション中にテストピースを浸漬し、引き上げてからテストピース上の余剰エマルションを湯洗後、表面炭素分析装置LECO)にてテストピース上の付着油分量を測定した。
本試験において3%エマルションでは平均粒径の変化が小さく乳化安定性が良好であり、10%エマルションでは平均粒径が大きく付着油分量が多くプレートアウト性(潤滑性)が良好である圧延油が優れるといえる。

0017

試験条件
圧延油濃度:3体積%および10体積%
建浴量 :1L
浴温度:55℃
撹拌条件;3体積%:ホモミキサー7000rpm×30min
10体積%:ホモミキサー100000rpm×30min
テストピース:SPCC−SB(0.3mm×50mm×100mm)
浸漬時間 :1sec
湯洗条件 :50℃の湯槽に浸漬1sec
付着油分量測定:表面炭素分析装置(LECO)にて500℃×5minでテストピース上の付着炭素量測定後、付着炭素量を1.3倍することで付着油分量に換算

0018

試験2乳化安定性試験
表−1及び表−2に示す各供試圧延油を下記の条件でエマルション建浴し、ポンプ循環した。循環後に浮上油を除く液濃度を測定して、エマルション粒子径をコールターマルチサイザーIIIで測定し乳化安定性を測定した。本試験において粒径が小さく濃度が初期と同等である圧延油が乳化性に優れるといえる。
(試験条件)
圧延油濃度:10体積%
建浴量 :10L
浴温度:55℃
撹拌条件:ベースレスポンプ30Hz

0019

試験3境界潤滑試験
表−1及び表−2に示す各供試圧延油のニート油を下記の条件で試験した。本試験において耐圧荷重が高い圧延油が境界循環津性に優れるといえる。
(試験条件)
試験機シェル四球試験機
圧延油 :ニート油
浴温度:55℃
鋼球:SUJ−2、1/2inch.
試験条件 :ショックロード、1500rpm、1min

0020

表−1

実施例

0021

表−2

表−1及び表−2に示した結果から明らかなように、実施例1〜8の潤滑油組成物は、比較例1〜5と比較して、10%エマルションのプレートアウト量が多く、ニート油の境界潤滑性が高い。また乳化安定試験においていずれも濃度は高位に維持できており、浮上油発生の問題が生じないなど優れた効果を示す。

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