JPH0245680B2 - Kozainonetsukanatsuenyoyuzai - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は鋼材の熱間圧延に際して、ロールと被
圧延材との接触部を潤滑する改良された油剤に関
するものである。 鋼材の熱間圧延においてはワークロールと被圧
延材との接触する摩擦部分の温度は極めて高く、
多量の冷却水を高圧噴射して冷却されているもの
ののロール表面の高温部では500℃ないし600℃に
も達している。かような高温でしかも多量の冷却
水のかかる摩擦部分に潤滑効果があり、焼付の発
生を防ぎロールの摩耗を抑制できる潤滑剤として
は、まず高温部分に水の存在下で付着性が優れて
いることが必要で、次に付着した油膜及びロール
表面で化学的に変化生成した潤滑性膜が高圧噴射
される冷却水に洗い流されることなく強固に存在
している事が必要である。 また、ロールと被圧延材との接触する時間は５
ないし150秒程度であるので、油剤には瞬間的に
付着するいわゆる瞬間付着性が必要である。かよ
うな各種の性能を有する油剤として本発明者等は
基油に高温潤滑効果の優れた炭酸カルシウムを分
散させさらに適当な付着性向上剤、および瞬間付
着性向上剤を加えた油剤を提供してきたのである
が、今回さらに潤滑性を向上せしめ、ロール原単
位成品プロフイルを改善しようとして研究をすす
めてきた所、基油に炭酸カルシウムと酢酸カルシ
ウムを共存して分散させた油剤が高温潤滑効果が
著しく増強されることを知り得た。また酢酸カル
シウムを基油中に安定に分散させるためには酢酸
−高級脂肪酸複合カルシウム石けんの形体として
基油中に加えることがきわめて効果的であること
を知り得た。 さらに酢酸−高級脂肪酸複合カルシウム石けん
を基油に加えるとその量が多くなるに従つて粘調
状、半流動状、グリース状になりこれを加熱水、
加熱水蒸気、加熱空気等の媒体に分散させロール
摩擦部分に給油するに当り流動性が悪くなれば分
散性が悪くなるのであるが、複合カルシウム石け
んの酢酸：高級脂肪酸のモル比を特定の値にし、
かつ特定の水分散剤を加える事によりこの複合カ
ルシウム石けんを多量に加えても媒体に対する分
散性の優れた油剤が得られることも知り得た。 本発明はこれらの新規な知見に基いて得られた
ものであつて、基油に炭酸カルシウムおよび複合
カルシウム石けんおよび水分散剤を均一に分散さ
せてなる鋼材の熱間圧延用油剤であつて、潤滑個
所への適用に当つては加熱水、加熱水蒸気、加熱
空気等の媒体に分散させロール摩擦部分に給油す
ることを要旨とするものである。 現在、以上の新知見についてはくり返し実験の
結果得られたものであるが、その理論的な解明は
未だ十分ではない。しかし概ね次のような機構に
よるものと考えている。 基油としては鉱油、油脂、合成油を使用する。
室温において液体、半固体、固体のいずれでも良
くロール摩擦部分において潤滑性を有するものす
べてを包含する。しかし高温の摩擦部分に強力に
付着し水で洗い流されない為には牛脂等の室温で
半固体の油脂、ペンタエリスリトールと高級脂肪
酸とのOH基の残存したエステル等の室温で粘稠
体ないし半固体の合成油が比較的好ましい。しか
し基油のみでは高温潤滑性、付着性、瞬間付着性
共不十分である。そこで炭酸カルシウムを加えて
補強する。 炭酸カルシウムは基油中に分散していると油膜
の機械的、熱的な破断に対する抵抗が強化され、
また高温で分解してCO₂を発生し吸熱し焼付を防
止する作用と共に高温潤滑性が強化される。従つ
て炭酸カルシウムは微粉末のものが油膜を強化す
る性質が強くより好ましく特に微粉末でかつ表面
処理して表面を親油性に改良した表面処理炭酸カ
ルシウムがさらに油中に均一に分散し易くさらに
好ましい。 しかし炭酸カルシウムのみではまだ十分とはい
えず、これと共存して炭酸カルシウムの作用を強
化する物質を研究してきたが、最近になつて炭酸
カルシウムと酢酸カルシウムと共存するときこの
作用が著しく強化されることを知り得たものであ
る。 酢酸カルシウムは２個のメチル基をもつており
基油中には炭酸カルシウムより分散し易い。また
両者は分子構造が似ており互に吸着し易い。それ
で酢酸カルシウムは炭酸カルシウムの分散剤とし
て作用し油中に均一に分散させる。この分散油が
給油され摩擦面に到達した時にアルキル基の作用
で酢酸カルシウムの方が金属面に対する吸着力が
強く、より強く付着する。次に金属すなわち鉄面
上で高温になつた時には酢酸カルシウムは250〜
300℃程度の温度で分解した炭酸カルシウムとな
りこれ以上では炭酸カルシウムとして作用する。
炭酸カルシウムはそれ自体で上述の高温潤滑作用
をなすものであるが、より高温になつた場合には
約825℃で分解が著るしく促進され、酸化カルシ
ウムとなりこの酸化カルシウムと鉄面の酸化鉄と
が反応してカルシウムフエライトの被膜を鉄面上
に生成し、さらにカルシウムフエライトと酸化カ
ルシウムと固溶体をつくりこれらによつて超高温
部の潤滑を行うので焼付きを防ぎ、ロールの摩耗
を軽減すると考えている。 しかし炭酸カルシウムと酢酸カルシウムを基油
中に共存分散させるに当り、酢酸カルシウムはア
ルキル基が小さく油中分散力が不十分であるの
で、アルキル基が大きく油中分散力が強くかつ酢
酸カルシウムと分子構造の似ている高級脂肪酸カ
ルシウム石鹸を分散剤として使用する事が好適で
ある。この場合に高級脂肪酸カルシウム石鹸と酢
酸カルシウムとの混合物を用いるより、高級脂肪
酸と酢酸との混合酸を水酸化カルシウム等の塩基
性カルシウム化合物で中和したカルシウム複合石
けんを用いるが、酢酸カルシウムと分散剤とが均
密に結合しており炭酸カルシウムに対する分散力
もより強化され、最も適当なものである。 ここでいう高級脂肪酸とは炭素数12〜20の一価
カルボン酸であつて、ラウリン酸、パルミチン
酸、ステアリン酸、オレイン酸等およびこれらの
混合物であるヤシ油酸、牛脂酸、魚油酸等および
これらの硬化酸である。 高級脂肪酸カルシウム石けんも高温になれば分
解して酸化カルシウムとなり、酢酸カルシウムと
同じく前述の高温潤滑効果も示すものである。す
なわち本発明はカルシウムの高温潤滑効果を主体
とするものであるから、油剤中のカルシウム含有
量はなるべく多い事が目的にかなうものであり、
複合カルシウム石けんは金属石けんの中で最もカ
ルシウム含量の多いものであり、また酢酸と高級
脂肪酸のモル比を大きくすればカルシウム含量は
より大となつて好適である。グリースの増稠剤と
して複合カルシウム石けんを使用する事は公知で
あるが、この時は普通、高級脂肪酸１モルに対し
て酢酸１〜30モルを使用する。本発明においては
この範囲のものも効果はあるが、油中にグリース
状の降伏点の高いミセル構造が出きる事は分散給
油しにくい事になり好ましくない事である。 むしろ酢酸30モル以上の軟いペースト状の構造
が出来る事が給油上好ましいし、30〜40モルの範
囲のものが潤滑特性が優れミセル構造も安定であ
るので、この範囲が本発明の目的により好適であ
る。40モルを超えると構造が不安定となり基油と
石けんが分離し易くなる。しかし適当な分散剤を
使用すれば安定化させる事は出来る。この目的は
適当な分散剤としては石油スルホン酸カルシウ
ム、アルケニルコハク酸カルシウム、アルキルア
リルスルホン酸カルシウム、蔗糖−高級脂肪酸エ
ステル等およびこれらの混合物をあげることがで
きる。 また微粉末状の酢酸−高級脂肪酸複合カルシウ
ム石けんを別に製造しておき、炭酸カルシウムと
共に冷時、基油に物理的に均一になるように混合
するのみで、油中にミセル構造をつくらせない方
法で行い、これを給油することもできる。この場
合には酢酸対高級脂肪酸のモル比はいかなるもの
でも分散給油することは容易である。そしてこの
方法も使用し得る。組成物中の複合カルシウム石
けんおよび炭酸カルシウムの含有量は多い方がカ
ルシウムの効果はより増大し、この意味では好ま
しい事である。しかしあまり多くなるとかたくな
り給油が不適当となる。 本発明においては油剤を摩擦面に給油するに当
つてはこれを加熱水、加熱水蒸気、加熱空気等の
媒体に分散させてスプレー給油するものである
が、適当に水分散剤を使用することは是非必要な
ことである。ここで水分散剤というのは液体水の
みを対象とするものではなくこれらの媒体すべて
に分散性のある助剤を意味する。 本発明の炭酸カルシウムおよび複合カルシウム
石けんを多量に含有する油剤を媒体に分散するの
に適当な水分散剤としては、カルシウムイオンと
反応しにくい非イオン界面活性剤または陽イオン
界面活性剤が適する。なお、これらの中では水へ
の分散力が大きい、すなわちHLBの大きい非イ
オン界面活性剤が特に好ましい。しかしかような
界面活性剤は基油に分散しにくいのでHLBの小
さい界面活性剤を組み合せ併用して分散させるの
が適当である。また媒体中でカルシウムに対する
安定性の大きい非イオン界面活性剤が良い。 この適当な組み合せにはポリオキシエチレンソ
ルビタントリオレエート（HLB 11.0）にポリオ
キシエチレンノニルフエニルエーテル
（HLB5.7）を組合せた例がある。この比率（重
量比）30：70〜40：60の範囲が目的にかない最も
適当な範囲である。また適当な陽イオン界面活性
剤としては、ラウリルトリメチルアンモニウムク
ロライド等の第四級アンモニウム塩をあげること
が出来る。 水分散剤の添加量はあまり多くなると媒体中で
の分散性は良いが摩擦面への付着性が悪くなるの
で好ましくない。かような各種の観点からいつて
本発明の組成の最も適当な範囲は基油50〜90重量
％、炭酸カルシウム10〜40重量％、複合カルシウ
ム石けん0.1〜10.0重量％、水分散剤0.1〜3.0重量
％である。 この外付着性増強剤として炭素数36〜54のダイ
マー酸〜トリマー酸、親油性粘土、各種金属石け
んおよび複合金属石けん、ポリメタクリレートポ
リイソブチレン等の高分子、重合アマニ油等の乾
油性等防錆剤としてＮ−アルキルトリメチレンジ
アミンジオレエート等のアミン塩石油スルホン酸
カルシウム塩等のスルホン酸塩等を使用すること
も適当である。 製造方法は各成分を混合してミルで均一にすれ
ばよく特定を要しないが、表面処理しない炭酸カ
ルシウムを使用するときは全成分を配合し、混和
してから更にコロイドミルで流動状になる温度に
おいて微粉砕すると安定化して好ましい。 次に第１表の実施例１〜４および比較例１〜３
により構成および効果をより具体的に示す。

【表】 なお水分散性試験方法は次の通りである。 水分散性試験 試料の10重量％エマルジヨン（20000rpm×
30秒間撹拌）100ｇを作る。 のエマルジヨンを100mlの共栓シリンダー
に取り60分間静置する。 60分静置後、上下に強く20回振り再分散する
かどうか調べる。 〇 均一に再分散する × 二層分離し再分散しない

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基油に炭酸カルシウムおよび複合カルシウム
   石けんおよび水分散剤を均一に分散させてなる鋼
   材の熱間圧延用油剤。