JPH0219877B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は稠密六方晶金属板の冷間圧延方法に関
し、特にオイルピツトが殆んどなく表面品質の良
好な同金属板を生産性良く製造することのできる
方法に関するものである。 本発明で冷間圧延の対象となる稠密六方晶の金
属板とは、Ti、Ti合金、Zr、Zr合金の様に結晶
構造が稠密六方晶である金属板を総称する。 金属板の冷間圧延においては焼付防止の為圧延
油の使用が必須とされるが、反面圧延油を供給し
すぎると、圧延ロールと被圧延材の間が流体潤滑
となり、高圧の圧延油と接する被圧延材の自由表
面に凹凸（所謂オイルピツト）を生じることが知
られている。殊に前記稠密六方晶金属の様に結晶
方位によつて変形抵抗が著しく異なる金属では、
変形抵抗の低い方位の結晶が容易に変形する為オ
イルピツトが発生し易く、例えばTi冷延板にお
いては該ピツトの深さが十数ミクロンに達するこ
とも稀ではない。このオイルピツトは最終製品の
表面精度を著しく阻害するので、圧延工程で発生
するオイルピツトを如何に小さくするかというこ
とが、この種の難加工性金属板の冷間圧延におけ
る重要な課題となつている。そしてこのオイルピ
ツトの許容限界は製品の用途によつて異なる表面
要求精度によつても異なるが、深さにして１〜
2μm以下であることが要求されることも少なくな
い。 ところでオイルピツトは、前述の如く過剰量の
潤滑油がロールと被圧延材との間に介入する為に
生じるものと考えられており、引込まれる潤滑油
量を極限まで少なくし且つ均一にすることができ
ればオイルピツトを極限状態まで浅くなし得るも
のと考えられる。但しこの場合、圧延中に油膜切
れが起こると焼付きの問題が発生するので、特に
TiやZr或はこれらの合金の様に焼付き易い金属
板の圧延においては、必要最小限の量の油を被加
工板の表面全域に均一に付着させることが極めて
重要な課題となる。しかしながら従来の潤滑剤で
は、焼付きを生じない程度の量の潤滑剤を使用す
るとオイルピツトが発生し、一方オイルピツトが
発生しない程度まで潤滑油供給量を減少すると油
膜切れを起こして焼付きの問題が発生し、上記２
つの問題を同時に解消することはできなかつた。 本発明者等はこうした事情に着目し、稠密六方
晶金属板を対象として、潤滑剤の供給量過多によ
るオイルピツトの発生及び潤滑剤の油膜切れによ
る焼付きの発生という２つの問題を同時に解消す
ることのできる様な冷間圧延法を確立しようとし
て、エマルジヨン潤滑剤の粒子径やけん化価、圧
延速度等を主体にして種々研究を進めてきた。本
発明はかかる研究の結果完成されたものであつ
て、その構成は、中心粒径が6μm以下で且つけん
化価が80以上である油性分散質を含むエマルジヨ
ン型潤滑剤を使用し、稠密六方晶金属板を冷間圧
延するところに要旨を有すものである。 本発明では上記の如く特にエマルジヨン型潤滑
剤を構成する分散質の粒径及びけん化価を厳密に
規定しているが、その理由は以下に詳述する通り
である。即ち本発明者等が種々の予備実験を行な
つたところによると、エマルジヨン型潤滑油の潤
滑性能は、エマルジヨン濃度もさることながら、
「分散質のけん化価及び粒子径によつて著しい影
響を受ける」という知見が得られたので、これら
の点を定量的に明確にすべく研究を進めた。そし
てけん化価の異なる種々の牛脂系油を分散質とす
るエマルジヨン型潤滑剤（濃度１％又は0.5％）
を調製し、各潤滑剤を用いて圧延実験を行ない、
圧下率〔εi＝ln（ho／hi）〕と平均圧延圧力（Pm）
の関係を調べた。但し圧延条件は次の通りとしワ
ークロール径254mm、圧延速度12m／minで１パ
スあたりの圧下率を10％とし厚さ1.0mmの純チタ
ン板を厚さ0.5mmまで圧延した。その結果は第１
図に示した通りであり、圧下率の増大に伴なう平
均圧延出力の増加傾向は牛脂系油のけん化価によ
つて著しく異なり、けん化価が零のものでは極く
僅かな圧下率でも圧延圧力は急激に高まり、圧延
操業は実質上困難になると考えられる。そして牛
脂系油のけん化価が高くなるほど圧延圧力の増加
傾向は小さくなるが、圧延圧力はけん化価が80の
潤滑剤を使用したときに観測される圧力が実操業
上の限界であり、80未満のものでは圧延圧力が高
くなりすぎて実操業が困難になる。そして80以上
の牛脂系油を使用したものでは前記増加傾向が比
較的緩慢になると共に、平均圧延圧力は約170
Kg／mm²程度以下で頭打ちの状態となり、圧下率を
高めてもそれ以上に平均圧延圧力が増大すること
はない。これらの結果からも明らかな様に、圧延
時の通板抵抗を抑えて冷間通板を円滑に遂行して
いく為には、エマルジヨン型潤滑剤を構成する油
性分散質としてけん化価が80以上のものを選択す
べきであることが分かる。 次に油性分散質の粒径及び濃度が潤滑性能に与
える影響を明確にする為次の実験を行なつた。但
し本発明に言う油性分散質の中心粒径とは、例え
ば第２図に示す様なエマルジヨン粒径分布におけ
るピーク位置の粒子径を言い、粒径分布はコール
ターカウンター（50μmのアパチヤーチユーブ使
用）によつて測定する。 実験に当つては、油性分散質として牛脂系油
（けん化価は185）を使用し、分散質の中心粒径及
び濃度の異なるエマルジヨン型潤滑剤を調製し、
直径200mmの圧延ロールを用いTi板（結晶粒径：
約5μm）の通板速度を変えて冷間圧延したときの
圧延板とオイルピツト深さを比較した。 結果は第１表に示す通りであり、分散質の中心
粒径が6μm以下であるエマルジヨン型潤滑剤を使
用すると、エマルジヨン濃度や圧延速度に関係な
くオイルピツト深さを１〜2μm以下に抑えること
ができる。これに対し中心粒径が10μmを超える
エマルジヨン型潤滑剤を使用すると、圧延速度を
50m／分まで落とした場合でもオイルピツトを小
さくすることができない。また中心粒径が６〜
10μmのエマルジヨン潤滑剤を使用すると、圧延
速度を低くした場合にはオイルピツトを小レベル
に抑えることができるものの、実際の冷間圧延で
採用される200m／分以上の速度ではオイルピツ
トが極めて深いものとなる。尚中心粒径が6μm以
下であるエマルジヨン型潤滑剤を使用した場合、
オイルピツト深さは200m／分の圧延速度でほぼ
飽和状態に達し、圧延速度をそれ以上に高めても
オイルピツトが深くなることはない。換言すれば
本発明の規定要件を満たすエマルジヨン型潤滑剤
を使用すれば、圧延速度に関係なくオイルピツト
深さを極めて小さくすることができ、圧延速度ア
ツプによる生産性向上という要請にも十分に対応
して行くことができる。 また第３，４図はTi圧延板の表面性状を示す
図面代用顕微鏡写真（何れも400倍）であり、第
３図は牛脂系油を分散質とする中心粒径８〜
10μm、濃度２％のエマルジヨン型潤滑剤を使用
した場合（比較例）、第４図は同じく牛脂系油を
分散質とし中心粒径が２〜3μm、濃度が２％のエ
マルジヨン型潤滑剤を使用した場合（本発明例）
を夫々示している。これらの写真を比較すれば明
らかな様に、中心粒径の大きいエマルジヨン型潤
滑剤を使用した場合の圧延板表面に生じるオイル
ピツトは極めて著しいが（第３図）、本発明の規
定条件を満たす中心粒径の小さいマルジヨン潤滑
剤を用いた場合のオイルピツトは格段に少なく且
つ深さも１〜2μmと浅くなつている（第４図）。

【表】

【表】 尚エマルジヨンの粒度構成を判断する為の他の
基準として、特定粒径のものを境界とし該粒径を
超えるものと該粒径以下の含有量のものに分けそ
れらの含有率比（体積比：E.D.P.I：Emu1−sion
Distribution Profile Index）で比較する方法が
考えられる。そこで本発明者等はこうした判断要
素に基づく好適粒度構成を明確にする為、次の実
験を行なつた。即ちオイルピツトの発生量及び深
さが急変する6μmを基準にして、〔（6μm超のもの
の含有率）／（6μm以下のものの含有率）〕の比
率の異なるエマルジヨン型潤滑剤を色々準備し、
各潤滑剤を使用してTi板の冷間圧延を行ない
（圧延速度：200m／分、エマルジヨン濃度：１
％、圧延ロール：＃320エメリー研磨ロール、200
mmφ）、圧延板表面に形成されるオイルピツトの
深さと前記比率の関係を調べた。結果は第５図
〔図中（ ）書で示した数値は中心粒径を示す〕
に示した通りであり、前記比率が１を超えるとオ
イルピツトは急激に深くなる傾向が見られるが、
１以下のものではオイルピツト深さを１〜2μm以
下に抑えることができる。この様にエマルジヨン
型潤滑剤の判定要素として前記比率を採用するこ
とも有意義である。 以上の様に本発明では、その目的を達成する為
油性分散質のけん化価及び中心粒径が厳密に規定
されるが、その他の要件は格別特殊なものではな
い。例えばエマルジヨン型潤滑剤の濃度は従来か
ら知られたエマルジヨン型潤滑剤の好適濃度と殆
んど同じであり、0.5〜10％、より好ましくは0.5
〜５％の範囲である。また前述の説明では油性分
散質として最も一般的な牛脂系油を用いた例を示
したが、油性分散質は前記好適けん化価を有すも
のである限り牛脂系油に限られるものではなく、
他の油脂や脂肪酸等（具体的にはパーム油、ラー
ド油等の天然油脂或はダイマー酸の様な合成脂肪
酸等）を使用することも勿論可能である。 また上記の様な中心粒径のエマルジヨン潤滑剤
を製造する方法も特に限定されず、例えばアニオ
ン系、カチオン系或は両系の親水基を有する界面
活性剤または非イオン系の界面活性剤（乳化剤）
を油に加えることにより、油粒子のまわりが水に
囲まれて、油粒子が水に均一に分散されたエマル
ジヨンとすることができる。そして乳化剤の種類
や量を変えることにより、またエマルジヨンにし
た後の撹拌条件を適切に選ぶことにより所期のエ
マルジヨン粒子径を得ることができる。 本発明は以上の様に構成されており、その効果
を要約すれば次の通りである。 油性潤滑剤はけん化価が高く金属との親和性
が良好であるので、被加工板の表面に薄い油膜
を形成し易い。従つて微細な中心粒径とも相ま
つて圧延ロールのバイト部で均質な極薄油膜を
確実に形成することができ、潤滑剤過多による
オイルピツトの発生を可及的に抑制することが
できる。しかも油膜切れを起こし難いので焼付
き現象を生じることも少なく、稠密六方晶金属
板の冷間圧延を支障なく遂行することができ
る。 前記第１表でも示した様に、圧延速度を高め
てもオイルピツトは浅いものであり、また高速
圧延のものとで焼付きも一層生じ難くなるの
で、表面精度の良好な冷間圧延板を生産性良く
製造することができる。 Ti板等の冷間圧延においては、これまでは
えば特開昭56−165502号公報にも開示されてい
る様に、オイルピツトを防止する為には圧延ロ
ールを極力小径にしてバイト部を狭くする等の
工夫が必要であり、太径のロールを用いること
は実用上困難であると考えられていたが、本発
明の規定条件を満たすエマルジヨン潤滑剤を使
用すれば、かなり太径の圧延ロールを採用して
も支障なく冷間圧延を行なうことができ、生産
性の向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、濃度及びけん化価の異なる牛脂系エ
マルジヨン潤滑剤を使用した場合における圧下率
〔εi＝ln〔ho／hi）〕と平均圧延圧力（Pm）の関係
を示すグラフ、第２図は中心粒径の意味を説明す
る為の図、第３，４図は冷間圧延実験で得たTi
板の表面性状を示す図面代用顕微鏡写真、第５図
は6μmを基準とするその前後の大きさを有する油
粒子の含有比がオイルピツト深さに与える影響を
示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中心粒径が6μm以下でけん化価が80以上の油
   性分散質を含むエマルジヨン型潤滑剤を使用する
   ことを特徴とする稠密六方晶金属板の冷間圧延方
   法。