专利名称：高铬不锈钢的热轧用润滑剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在热轧Cr含量特多的不锈钢时供入轧辊表面和被轧制钢材之间的、防止烧伤用的润滑剂。
背景技术：
不锈钢的钢带或钢板(本说明书中包括这两种意义简称为钢板)要求有美丽的表面层，因此在其制造工序中必须尽力防止产生表面缺陷。然而，用串列式轧钢机等热轧设备热轧不锈钢时，在钢板表面上每每产生由面对轧辊的不锈钢烧伤而引起的缺陷。
这种烧伤(ゃきつき)，被认为是由于热轧辊的金属面和热轧钢材的金属面紧密接触(金属——金属接触)而引起的。特别是Cr含量越高，越难在表面上生成氧化膜(铁鳞)，即使生成时其生成速度也显著变慢，因此在高Cr不锈钢热轧时，产生上述金属——金属接触的机会很多，往往发生与轧辊烧粘。一旦产生这种烧粘，轧辊表面特性劣化，其劣化的形状被复制到被轧制钢材表面，因此被轧制钢材的表面特性恶化。
如果由于这种与轧辊的烧粘而在不锈钢热轧板表面上产生缺陷，例如即使是轻度的缺陷，对于最终工序中要进行镜面精加工的用途来说，也将成为不适合的产品。而且，另外还需要研磨表面缺陷等进行表面加工使其除去的工序。缺陷程度显著的产品，根据情况而不能作为产品利用，成为废料。因此，这种缺陷会降低钢板制品的制造合格率，成为制造成本上升的原因。
为了防止这类问题，以前就提出过减轻轧辊的压下负荷、选择轧制条件，选定轧辊材质及选定润滑剂等各种改善措施。
例如关于润滑剂，提出过将动物性油脂类、植物性油脂类、矿物类润滑油或合成类润滑油等轧制油供给轧辊表面以防止烧伤的方法的各种建议。还研究过将具有润滑功能的粉体分散混合在轧制油中，以喷射注入方式供给轧辊表面上的方法。然而，用这些方法，尤其是不能完全防止热轧高Cr不锈钢时的烧伤，以致产生表面缺陷是实际情况。
特开昭64-83309号公报中记载了，在粘性水溶剂中以1～30重量％的量分散氧化铁粉末而形成不锈钢热轧用润滑剂。该公报的发明，如该公报中所述，是基于如果在表面难以生成氧化铁磷是不锈钢热轧时轧辊烧伤的原因，那么从外部积极地补给氧化铁粉末就可以消除这种原因的构想。作为使用的氧化铁粉末，可列举Fe2O3及Fe3O4的粒径为10μm以下的粉末；作为粘性水溶液，可列举将丙烯酸聚合物和羧乙烯聚合物等增稠剂溶解于水中的物质。
特开昭63-254195号公报中公开了，使氧化铁粉末悬浮在润滑油中而形成的组合物，或在润滑油中添加溶于润滑油但不溶于水的高分子物质和氧化铁粉末而形成的组合物组成的不锈钢热轧用润滑油，并记载了这种润滑油也可以抑制对轧辊的烧伤。
另一方面，与在轧辊和被轧制钢材之间从外部供给这种氧化铁的考虑方案不相同，是积极地使轧辊表面氧化的方案。例如，特公昭54-35985号公报中记载了，将水作为媒介向轧制中的轧辊表面供给氢氧化铁，在轧辊表面上形成以四氧化三铁为主要成分的覆膜。此种情况下，作为轧辊材质，使用容易氧化的阿达迈特(アダマイト)镍铬耐磨铸铁(轧辊用铸铁的合金名)，对着热轧中的轧辊，从轧辊水冷用喷嘴喷出氢氧化铁的5％的悬浊水的情况和，通过与轧辊表面接触而呈刮水器状设置的毛毡，涂布氢氧化铁为10～20％的悬浊水的情况，都是在轧辊表面上形成人工的黑皮膜。然而，通常都是以普通钢热轧作为对象，关于不锈钢的热轧没有任何记载。
特开昭60～184405号公报中提出了，与上述使轧辊表面氧化的方法不同，用铁的氢氧化物积极地使被轧制材料侧的金属表面氧化的方法，在进行粗轧和精轧的不锈钢的热轧工序中，由于在处于粗轧的道次间或粗轧结束以及精轧最初的道次间的被轧制材料上供给铁的氢氧化物，使得通过前面道次期间被轧制材料表面的氧化铁鳞被剥离而露出金属面的部分上生成氧化铁鳞，以不露出该金属面的状态通过以后轧制道次的方法。此处，将铁的氢氧化物供给被轧制材料表面，采用的是用载体气体喷雾胶体状氢氧化铁的方法和，在水或轧制润滑油中悬浮氢氧化铁后喷雾到被轧制材料表面的方法。于是，记载了如果在被轧制材料表面使氧化铁鳞再生后再通过热轧辊，就可以抑制对轧辊的烧伤，而且被轧制材料的表面也良好。
在特开昭52-142704号公报中公开了一种在以轧制油为基的聚合物乳液中伴随具有润滑功能的物质而形成的热轧用润滑剂。该润滑剂提高摩擦系数从而改进啮入性，但该润滑剂是以Cr含量低的普通钢作为对象，因此没有充分考虑像不锈钢这种Cr含量高的钢。
发明的目的本发明者们对特开昭64-83309号公报中提出的发明，以上述构想为基础在其后继续进行了试验研究，但是该公报中记载的润滑剂，虽然将氧化铁粉末混入粘性水溶液后马上就可达到均匀分散，但在保存它的贮存槽内氧化铁粉末产生沉降，不可能长时间稳定地保持氧化铁粉末呈分散状态，这是本发明者们的经验。如果氧化铁粉末的分散保持不稳定，在实际操作中就不可能在轧辊上稳定地供给氧化铁粉末，也就是，会在将该润滑剂供给轧辊的导管连接部位等上堆积氧化铁以致发生管的堵塞，产生润滑油供给不足的情况。因此有可能完全达不到防止烧伤的目的。尤其是，近年来倾向于将成分中Cr当量高的耐高温氧化性优良的高Cr不锈钢用于汽车用排气部件，而如果Cr当量高，相应地在热轧时被轧制材料表面上生成的铁鳞厚度变薄，因此容易产生烧伤，而使用氧化铁粉的上述润滑剂，即使对Cr含量较低的不锈钢的烧伤防止起着有效作用，但对这种Cr当量高的不锈钢，显然不能说可以完全防止烧伤。因此，本发明的目的之一在于试图解决这个问题。
特公昭54-35985号公报中提出的方案，即使可以使表面容易氧化而且为普通钢热轧所广泛使用的阿达迈特镍铬耐磨铸铁制轧辊表面上，生成Fe3O4覆膜，但也不能认为对于不锈钢热轧中使用的高铬制轧辊或高速钢制轧辊也同样能形成稳定的覆膜。即使可在轧辊表面形成Fe3O4覆膜，但当其厚度薄的情况下，以高速旋转的轧辊在长时间内进行不锈钢热轧时，也不能认为就具有防止烧伤的功能。这一点，如特开昭60-184405号公报所述，也可以说成是在进入轧辊前使被轧制材料表面上积极形成氧化铁覆膜的情况。特别是因为，被轧制材料是高Cr不锈钢时，难以形成氧化铁覆膜，即使形成了也很薄。因此，本发明的一个目的是提供一种润滑油，它可以克服在轧辊侧或被轧制材料侧的表面上形成氧化铁覆膜后再轧制的公知方法的缺点，即使在高Cr不锈钢热轧时也能解决烧伤问题的润滑剂；特别是提供一种具有可在整个轧辊表面上稳定供给的性能，而且即使是在高Cr不锈钢的情况下也具有优良防烧伤效果的润滑剂。
此处，所谓高Cr不锈钢，是指按后述公式所定义的Cr当量为20％以上的不锈钢。
发明的公开按照本发明，提供一种在热轧高Cr不锈钢时，与其被轧制钢材相接触的轧辊表面上，至少在其进行轧制期间连续供给的热轧用润滑剂，它是一种将由水溶性高分子组成的增稠剂溶解于水中而形成的粘性水溶液中，分散平均粒径为0.1μm以上但不足1μm的氢氧化铁粉末10～40重量％而形成的、而且表观粘度为1000～50000cP(厘泊)的高Cr不锈钢热轧用润滑剂。
此处，氢氧化铁优选用通式FeO(OH)表示的氢氧化铁。增稠剂优选水溶性的交联型丙烯酸聚合物或水溶性的生物胶(バイオガム)例如黄原胶(キサンダムガム)。此外，本发明的润滑剂，还可根据要求适量添加非离子型表面活性剂，例如乙二醇脂肪酸酯或丙二醇脂肪酸酯等酯类。
本发明的热轧用润滑剂，即使是在由下式(1)定义的Cr当量为20％以上的高Cr不锈钢热轧的情况下，也能防止对轧辊的烧伤。
Cr当量(％)＝〔Cr〕+2〔Si〕+2.5〔Al〕+1.2〔Mo〕-30〔C〕-15〔N〕-2〔Ni〕-〔Mn〕……(1)式中的〔〕内，表示该成分元素在钢中的含量(重量％)。
发明的详述不锈钢热轧时轧辊烧伤的原因在于，不锈钢的耐氧化性优良，因而表面氧化铁鳞的生成速度慢，因此在多段轧制的前一道次中产生金属原底的新生面时，在下一个道次之前不能生成充分保护该新生面的铁鳞层。这种现象对Cr当量高的耐高温氧化性优良的材料尤其显著。特别是高Cr当量的不锈钢，即使在表面上生成铁鳞，该铁鳞由于Cr2O3浓度和Al2O3浓度高而且厚度薄，而具有容易破裂的性质。因此，在被轧制钢材上容易产生金属的露出部位。该金属与轧辊的金属直接接触而粘附在一起，从而产生对轧辊面的烧粘。
本发明者们发现，如果在正进行轧制的轧辊表面(金属)上供给其中含有分散氢氧化铁粉末的粘性水溶液，即使是高Cr不锈钢，也可以防止上述的烧伤。更具体地说，如果将平均粒径为0.1μm以上1μm以下的极细氢氧化铁粉末，适量分散在溶解有适宜增稠剂的粘性溶液中后，供给轧辊表面或轧辊缝中，如果在它进行轧制期间，使润滑油夹在轧辊和被轧制钢材中间，即使是高Cr不锈钢的热轧也不会产生烧伤。其道理不一定很明确，但认为本发明的润滑剂，如果将它以被涂布在轧辊表面的状态与高温的被轧制钢材接触，润滑剂中的氢氧化铁粉末例如FeO(OH)的细粉，瞬时产生的分解反应，生成的Fe2O3覆盖轧制时产生的被轧制钢材的金属露出部位，从而防止该金属露出部与轧辊金属的直接接触；本发明润滑剂本身的润滑作用而使被轧制钢材和轧辊的摩擦系数降低；而且上述分解反应是吸热反应，由于该分解反应的吸热作用从轧辊表面的极表层部吸取热量从而使其温度降低，由于该温度降低而缓和了金属与金属的粘附，这些现象被认是相互关联的。
以下，对构成本发明润滑剂的各要素分别进行说明。
氢氧化铁的种类本发明之润滑剂按10～40重量％的比例含有实质为0.1μm以上、不足1μm的氢氧化铁粉末。一般，在氢氧化铁中有FeO(OH)，Fe(OH)2及Fe(OH)3等形态。从原理上来说任何一种氢氧化铁都可用于本发明润滑剂，但Fe(OH)2和Fe(OH)3作为固体粉末以工业规模获得是很困难的，而FeO(OH)粉末可以工业规模最稳定地获得，因此将FeO(OH)用作氢氧化铁是实用的。
本发明之润滑剂只要含10～40重量％氢氧化铁粉末就行，除该氢氧化铁外，例如还允许适量含有氧化铁等。氧化铁中有FeO、Fe2O3及Fe3O4形态，但FeO要以工业规模稳定地获得是很困难的。因此，配合氧化铁的情况下，最好使用Fe2O3和/或Fe3O4粉体。
然而，以Cr含量为20％以上的高Cr不锈钢作为对象时，以不混合氧化铁而仅含有氢氧化铁粉末的润滑剂为好。这是因为，氢氧化铁粉末通过上述的分解反应，即使是高Cr不锈钢也可以防止对轧辊的烧伤，具有氧化铁所没有的作用。但是，氢氧化铁实质上只要含10～40重量％就行，其纯度没有必要一定是高纯度。可以使用含有杂质如氧化铁，SiO2、MnO或其它金属和氧化物为通常范围，例如在5重量％以下范围的氢氧化铁。
氢氧化铁粉末的粒径氢氧化铁粉末的粒径，对在粘性水溶液中的均匀分散性和分散状态随时间的稳定性，以及供给轧辊表面时的均匀分散性和进入被轧制钢材和轧辊之间的可夹带性有很大的影响，因此适宜地选择其粒径是极为重要的。氢氧化铁的平均粒径即使在1μm以上时，但只要在10μm以下，混入经过调整而提高粘度的粘性水溶液的情况下，在混合时可以获得均匀的分散。然而，如果长时间保存，氢氧化铁粉末会产生沉降。而且如果粘度高就会给轧辊表面的供给带来问题。发现当粒径不足1μm时这类问题变少，通过选定适宜的增稠剂和粘度调整可以长期维持良好的分散状态。此外，如果氢氧化铁的含量相同，氢氧化铁粒子越细则它覆盖轧辊面的效率越好，氢氧化铁的粒径越小覆盖效率越高。而且，粒径越细小越能确保由上述分解反应生成的氧化铁覆膜的均匀性。因此，使用的氢氧化铁粉末的平均粒径最好规定为不足1μm。
另一方面，如果平均粒径太小，例如平均粒径低于0.1μm时，容易产生聚集，要想在粘性水溶液中混入氢氧化铁粉并使之均匀分散是极困难的。而且粒径小于0.1μm的超细粉末也很难以工业规模制造，导致成本上升。因此，本发明之润滑剂，使用平均粒径为0.1μm以上、不足1μm的氢氧化铁粉末。虽然根据制法而异，但通常多半是氢氧化铁比氧化铁更细，平均粒径为0.1μm以上、不足1μm的氢氧化铁粉末容易获得。于是，如果使用平均粒径为0.1μm以上不足1μm的氢氧化铁细粉，由于它是细粉，因此很容易进入被轧制钢材表面铁鳞的裂缝中，而且夹带到被轧制钢材和轧辊之间的夹带量也增大，有效地起着防止金属——金属接触的作用。
氢氧化铁粉末的含量氢氧化铁粉末在润滑剂中的含量，必须限定在能获得理想的轧辊烧伤防止效果，而且能稳定地向轧辊供给润滑剂的适宜范围内。尤其是对于由式(1)定义的Cr当量为20％以上的不锈钢，氢氧化铁粉末的含量为5重量％以上，才显现烧伤防止效果。然而，实际上，还有可能是由于轧制条件的波动而产生烧伤，为了获得稳定的烧伤防止效果，10重量％以上的含量是必需的，不锈钢的Cr当量越高，氢氧化铁粉末含量高的润滑剂越有利。然而其含量超过40重量％的润滑剂，具有其分散保持性随时间流逝而降低的倾向，而且由于含量多会引起润滑剂的表观粘度增加，这会导致由喷嘴向轧辊表面喷润滑剂时需要过大的喷射能量，在实用上很难进行喷射。因此，润滑剂中氢氧化铁粉末的含量必须为5～40％，较好为10～40％，最好10～30％。
粘性水溶液作为将氢氧化铁粉末供给轧辊表面的供给介质，还可以考虑只用水，但发现只用水作为介质时，不仅氢氧化铁粉末在轧辊表面上的粘附性差，而且在压送该流体的导管中氢氧化铁粉末大量沉积，因此不适于实际使用。此外，将油脂或润滑油作为氢氧化铁粉末的介质使用时，氢氧化铁粉末不一定具有亲油性，因此很难成为均匀分散的流体。与此不同，如果将适宜的增稠剂按适量溶于水中的粘性水溶液，作为氢氧化铁粉末的供给介质，上述这些问题大致就可完全得以解决。
增稠剂的种类许多溶于水而赋予粘性的增稠剂是已知的。作为代表性的水溶性高分子增稠剂，有纤维素醚类和聚丙烯酸类物质。本发明者们将氢氧化铁粉末分散在使用各种这些增稠剂的粘性水溶液中进行了试验。其结果发现，对于使用纤维素醚型物质例如甲基纤维素或羧甲基纤维素等的粘性水溶液来说，如果在其中混入氢氧化铁粉末则未必能获得足够的分散保持性。而且，使用即使是聚丙烯酸类的水溶性高分子直链型的物质时，与纤维素醚类相同，仍然得不到足够的分散保持性。
然而发现，由交联型丙烯酸聚合物组成的水溶性物质，对氢氧化铁粉末通常显示出良好的分散保持性。众所周知，交联型丙烯酸聚合物包括，对聚丙烯酸施以交联反应而形成物质和，使丙烯酸单体与交联剂进行共聚反应而形成的共聚物。它们中的任何一种都和直链型的高分子不相同，通过交联而呈网状立体连结状态的高分子溶于水中，则被认为会对氢氧化铁细粉的分散保持性作出贡献。但是聚丙烯酸钠的情况下，尽管认为具有大量溶于水后而离解的电解基这一点是其原因，但仍发现具有能良好地分散保持氢氧化铁粉末的功能。
此外还发现，将使用水溶性生物胶，尤其是使用黄单胞菌属菌株使碳水化合物发酵而获得的黄原胶溶于水中而获得的粘性水溶液的情况下，氢氧化铁粉末的分散保持性进一步得以改善。特别是在输送润滑剂的导管内等与水混合后润滑剂被水稀释的情况下，该粉末容易产生聚集现象，但将黄原胶作为增稠剂时，很难发生这种现象，喷嘴也不易堵塞。
本发明中使用的交联型丙烯酸聚合物，聚丙烯酸钠，生物胶例如黄原胶等增稠剂，任何一种都可从市场购入。
增稠剂的添加量将氢氢化铁粉末分散在溶解有上述增稠剂的粘性水溶液中的情况下，必须将增稠剂的添加量调节成，使其分散状态的润滑剂的表观粘度在1000～50000cP的范围内。该粘度值是指，使用B型粘度计，在剪切速度为1.2/秒，测定温度为20℃时测定的润滑剂的粘度值。增稠剂的添加量，根据被混合的氢氧化铁的量以及使用的增稠剂的种类，可在0.1～3重量％范围内进行调整，以获得上述那种粘度。
表面活性剂本发明之润滑剂，如果预先适量添加合适的表面活性剂，则可以加大其烧伤防止效果。也就是，通过添加某种表面活性剂，可改善氢氧化铁粉末的分散状态，而且在喷向轧辊时可提高轧辊和润滑剂的润湿性从而增加润滑剂在轧辊上的附着量。其结果，增加了氢氧化铁粉末进入轧辊缝中的量。尤其是使用酯类表面活性剂例如乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯等非离子性表面活性剂为最好。该表面活性剂的添加量如果超过5重量％，则会引起润滑剂粘度降低，使氢氧化铁的保持性降低，因此其添加量必须规定为5重量％以下。
润滑剂的粘度为了能稳定地分散保持氢氧化铁粉末，必须按照上述那样适当地调节氢氧化铁粉末的粒径和含量、增稠剂的种类和添加量，但如果制得的润滑剂的粘度低于1000cP，氢氧化铁粉末在轧辊上的附着性就差，而且在粘性水溶液中的分散性及其保持性也不会好。此外，在贮槽内或由贮槽输送至喷嘴的管道中还会产生沉积或堆积。另一方面，如果润滑剂的表观粘度太高超过50000cP，则难以均匀地使氢氧化铁粉末分散，很难加压输送至喷嘴而且从喷嘴喷射出来也很困难。鉴于上述理由，将润滑剂的粘度规定在1000～50000cP，优选在4000～20000cP的范围内为宜，因此，增加了进入轧辊缝中的氢氧化铁的数量，能够有效地防止金属——金属接触。
如此构成的本发明之润滑剂，最好预先调整pH使其为中性或弱碱性，以致不会对轧制设备及有关的机器产生腐蚀。
润滑剂的施用方法按照本发明的润滑剂，在对不锈钢进行热轧时，最好按以下方法应用。首先，调合该润滑剂，以将其保持为分散状态贮存在槽中。润滑剂用泵通过导管，从该槽泵送至安装在轧辊近傍的喷嘴。该泵送压力通常需要10kgf/cm2左右以上，因此适于采用柱塞型等的泵。
如此泵送至喷嘴的润滑油，至少在进行轧制期间，连续地从该喷嘴喷向轧机机座内正在旋转的轧辊表面上。适于采用本润滑剂的轧机机座，没有特别的限定，但适于从热带钢轧机中的精轧机机座组及粗轧机机座组中选定。向轧辊表面喷润滑剂时，通常最好是与被轧制钢材相接触的轧辊整个范围都能均匀地喷到润滑剂，但被轧制钢材的边缘部分，与粗轧时的塑性变形行为相关而使氧化铁鳞的剥离特别显著，因此根据情况，还可选择性地在这种被轧制钢材的边缘附近喷射润滑剂。
喷到轧辊表面上的本润滑剂的供给量，根据轧制速度进行适宜的调节，与被轧制钢材相接触的每单位轧辊面积，以0.1升/m2～数升/m2，为宜。本润滑剂的特征在于谋求防止高Cr不锈钢对轧辊的烧伤，并对降低摩擦系数也有贡献，但本润滑剂也可与从前以降低不锈钢热轧时的压下荷重作为目的而使用的普通润滑油等组合使用。
以下用实施例表示本发明润滑剂的代表例，但如这些实施例中所示，如果使用本发明润滑剂对高Cr不锈钢进行热轧，就可以提供一种能防止轧辊烧伤，从而获得具有良好表面性能的高Cr不锈钢的新型热轧方法。也就是，按照本发明，则可提供一种高Cr不锈钢的热轧方法，其特征在于，在高Cr不锈钢进行热轧时，至少在被轧制钢材与轧辊接触期间，对着其轧辊表面，从设置在该轧辊附近的喷雾嘴连续喷射，在由水溶性高分子组成的增稠剂溶解于水中而形成的粘性水溶液中使平均粒径为0.1μm以上、不足1μm的氢氧化铁粉末10～40重量％分散而获得的表观粘度为1000～50000cP(厘泊)的润滑剂。此处所说的热轧，是指例如在由粗轧机和精轧机组成的普通高Cr不锈钢的热轧条件下进行的热轧。该方法，由于使用了具有上述构成的润滑剂，尤其当用于上述(1)表示的Cr当量为20％以上的不锈钢热轧时，可发挥很大的效果。
实施例实施例1制备表1中示出的No.1～19润滑剂。作为分散的粉体，使用FeO(OH)、Fe2O3、或Fe3O4中的1种或2种，在表中用重量％表示其粉体组成。表中还示出各粉体的平均粒径(μm)及各粉体在润滑剂中的含量(重量％)。表中还示出各润滑剂中使用的增稠剂的种类和有无使用表面活性剂，以及润滑剂的粘度(cP)。润滑剂的粘度用B型粘度计，于剪切速度(ずり速度)1.2/秒，测定温度为20℃时测定。
在制备各润滑剂时，首先边搅拌边将粉末加入水中，将另外在水中添加所定增稠剂，根据情况还添加了表面活性剂的溶液，加入上述含有粉末的水中后搅拌混合，最终根据需要添加氢氧化钠即获得pH为7的润滑剂。
表中作为交联型丙烯酸聚合物示出的增稠剂，使用日本纯药株式会社制的“ジユンロンPW110”(商品名)。表中示出的聚丙烯酸钠，使用日本纯药株式会社制的“ソオジツク306L”(商品名)。表中示出的水溶性纤维素衍生物，使用信越化学株式会社制的“メトロ-ズ4000”(商品名)。这些增稠剂的添加量，是使最终润滑剂的表观粘度成为表中所示值时所需要的量。使用的表面活性剂，是乙二醇脂肪酸酯类或丙二醇脂肪酸酯类的表面活性剂，前者是在使用“ジユンロン PW110”作为增稠剂时配合使用，后者是在使用“レオジツク306L”作为增稠剂时配合使用。这些表面活性剂的添加量被表示为在润滑剂中的浓度(重量％)。
在高Cr不锈钢进行热轧时，按以下条件使用表1的各润滑剂No.1～19。
首先，热轧，是将厚度200mm、宽1030～1240mm、重量10～14吨的铁素体类不锈钢的扁坯，加热至1200～1250℃后，粗轧成厚度为25mm的粗条钢，其后用由7个机座组成的精轧机组，轧成厚度为3.0mm热轧钢带。
供试验的不锈钢的化学成分值，按重量％，在C0.01～0.06％，Si0.22～0.68％，Mn0.18～0.74％、Cr17.9～22.1％、Ni0.11～0.34％、Mo0.03～2.0％、Nb0～0.49％、Cu0～0.58％、Al0.02～4.0％、Ti0～0.32％、N0.006～0.013％的范围内。按照本文(1)式表示的Cr当量，将这些不锈钢分成Cr量约为20～23％、约23～26％、及约26～29％的3类不锈钢。每类不锈钢各取20个扁钢坯施用各种润滑剂，合计对60个扁钢坯施用各润滑剂进行热轧试验。
实际上，当精轧机组的工作轧辊进行过更换(换成研磨精加工轧辊)后，连续热轧20个扁钢坯对各种润滑剂进行试验，在一个循环期间，润滑剂的种类和数量都是固定的。润滑剂的供给处被选择在精轧机组的第1～3机座的上侧工作轧辊和下侧工作轧辊，在这些上下工作轧辊上各自设有4个(每1个机座共计有8个)喷嘴，用柱塞型泵以40kgf/mm2的压力通过导管将润滑剂由润滑剂贮槽泵送至这些喷嘴中。提供给每个轧辊表面的润滑剂供给量，调节成相对于轧辊表面大约0.3升/m2。第1～3的精轧机工作轧辊的材质为高铬轧辊。
在以上轧制操作过程中，在支承辊上通过水力喷射供给以前用的轧制润滑油。热轧后的钢带送到连续退火和酸洗线，去铁鳞后对获得的钢带进行表面观察，并调查由于烧伤而导致产生表面缺陷的卷数。其结果示于表2中。
各润滑剂的分散保持性、分散性、喷射性及附着性，在试验室中按以下方法评价。其结果也示于表2中。
分散保持性用氢氧化铁粉末的沉降度进行评价。沉降度是制成润滑剂之后放置一周，测定润滑剂的上部液量(分离液体积)，按下式求出。
沉降度％＝(1周后的分离液体积)÷(总体积)×100如表3所示，将沉降度为2％以下的标记为 ，2-10％的标记为○，10～20的标记为△，而20％以上的标记为×，按上述4个等级进行评价。
各润滑剂的分散性(粒子在粘性水溶液中的分散状态)，用激光衍射仪测定分散粒径(分散粒子的最大粒径)，如表3所示，将分散粒径不足40/μm的标记为 ，40～80μm的标记为○，80～160μm的标记为△，而超过160μm的标记为×，按上述4个等级进行评价。
喷射性是根据口径为0.5×1.0mm的椭圆形喷嘴以40kg/cm2的喷射压力供给时的喷射稳定性，以及润滑剂的喷射幅度进行判定，如表3所示按4个等级进行评价。
附着性是用激光驱动的膜厚仪测定在轧辊表面上形成的润滑剂的膜厚，根据其厚度如表3所示按4个等级进行评价。
表2的综合评价栏，是根据润滑剂在实验室的性能评价以及，实际热轧中产生烧伤的状况，综合评价是否适合用作高Cr不锈钢的润滑剂，○表示最适合，△表示效果不够，×表示没有效果。
表1
表2
表3
从表2所示结果可看出，使用润滑剂No.5，10，11，13，15，16及18进行热轧时，即使是Cr当量在高达29％的范围内在更换轧辊后轧制20卷也不会出现表面缺陷，有效地防止了轧辊烧伤，喷嘴也不堵塞，操作稳定。而且，使用这些润滑剂时，Cr当量低于表中所示的例如Cr当量处于16～18％或18～20％水平的，也获得了同样的效果。
与此不相同，不使用润滑剂的No.1的比较例和仅在水中混合氧化铁的No.2的比较例，Cr当量在20～23％的较低的范围内几乎在所有的钢带卷上都已产生缺陷。
添加增稠剂但只有氧化铁的No.3的润滑剂，随着Cr当量的增加，产生缺陷的卷数也增加，Cr当量为26～29％时全部钢带卷上都有表面缺陷。因此，不能用于高Cr当量的不锈钢。
除添加表面活性剂之外，与No.3相同的No.4润滑剂，虽说有一些烧伤防止效果，但不够。
含有氢氧化铁，但增稠剂是水溶性纤维素衍生物的No.6润滑剂，Cr当量为26～29％时产生表面缺陷的为20卷，全部钢带卷都产生起因于轧辊烧伤的表面缺陷。该原因被认为是，如表2中的性能评价所见，是因为润滑剂的保持性差，氢氧化铁粉末分离沉降所致。
使用含有过细氢氧化铁粉的No.7润滑剂进行热轧时，由于氢氧化铁的均匀分散性恶化，热轧后观察喷嘴，发现喷嘴前端产生堵塞。其影响被推定大约从第13盘带卷开始在热轧时不能充分供给润滑剂，在以后的钢带上产生缺陷。
含有氢氧化铁，并添加交联型丙烯酸聚合物和表面活性剂，但粘度很低的No.8润滑剂，对于防止表面缺陷几乎不显示出任何效果。
氢氧化铁含量低的No.9润滑剂，虽有一些防止烧伤效果，但不能充分抑制缺陷的产生。
含有粒径过大的氢氧化铁的No.12润滑剂，如果在热轧后观察喷嘴则发现喷嘴堵塞。因此，该No.12的润滑剂，尽管具有烧伤防止效果，但很难稳定地供给轧辊表面，因此实用性差。
表面活性剂过多的No.14润滑剂，Cr当量在20～26％的范围内则被认为大致是有效的，但Cr当量在26～29％范围内则得不到足够的效果。
粘度过高的No.19润滑剂，由于粘度过高而使喷射状况不稳定，与Cr当量无关，大约从第10盘带卷开始，以后的都产生缺陷。这被认为是由于喷嘴堵塞而引起的。
实施例2按与实施例1同样的方法制备表4中记载的润滑剂No.21～26。使用的增稠剂中，作为表4中记载的“黄原胶”，使用日本纯药株式会社制的ソオジツク100(商品名)。这是一种使用黄单胞菌属的菌株使碳水化合物发酵而得到的杂多糖类而组成的黄原胶。使用琼脂作为“琼脂糖多糖类”，使用淀粉作为“直链淀粉多糖类”。“交联型丙烯酸聚合物”，使用与实施例1相同的日本纯药株式会社制的ジユンロンPW110(商品名)，“水溶性纤维素醚”也与实施例1相同，是信越化学社制的“メトロ-ス”(商品名)。
关于制得的各润滑剂的沉降性，在制成润滑剂后放置1周，测定分离或沉降过的润滑剂的上部体积，按表6中示出的4个沉降率等级进行评价，将其结果示于表5中。
各润滑剂的分散性(在粘性水溶液中粒子呈分散状态)用分散粒径(分散粒子的最大粒径)进行评价。该分散粒径通过激光衍射测定，按表6中示出的4个等级进行评价，其结果示于表5中。
进而，润滑剂一旦由于某种原因被水稀释就会聚集而产生喷嘴堵塞故障，因此对润滑剂的“因水稀释而引起的聚集性”进行了调查。也就是，用光学显微镜测定润滑剂由于水稀释而导致聚集粒子的粒径，按表6中示出的4个等级进行评价，其结果示于表5中。此处，润滑剂的水稀释浓度为4重量％。这种由于水稀释的聚集性，在直至下一次轧制操作的待机期间，在导向喷嘴的导管中混入水的情况下，对该导管中润滑剂由于水而被稀释时的聚集性进行评价。
在不锈钢进行热轧时，按与实施例1相同的方法，将各润滑剂供给轧辊表面。但是供给润滑剂的第1～3机座的轧辊的材质是高速钢。适用的不锈钢的化学或分值，按重量％为C0.01～0.06％，Si0.22～0.68％，Mn0.18～0.74％、Cr17.9～22.1％、Ni0.11～0.34％、Mo0.03～2.0％、Nb0～0.49％、Cu0～0.58％、Al0.02～4.0％、Ti0～0.32％、N0.006～0.013％范围内，将其扁钢坯加热至1200～1250℃后，粗轧成厚度为25mm的粗条钢，其后用由7个机座组成的精轧机组，轧成厚度为3.0mm的热轧钢带。
此时，在更换了精轧机组的工作轧辊之后对10个扁钢坯进行连续热轧，在1个循环期间润滑条件是恒定的。在热轧后，直至下一次轧制机会，喷射设备及贮存槽保持原样再次在相同条件下对10个扁钢坯进行轧制，调查在这些轧制操作前后有无喷嘴堵塞现象。
润滑剂的喷射位置，供给方法及供给量与实施例1相同，在支承轧辊上通过水力喷射供给以前用的轧制润滑油。
调查使用各润滑剂进行轧制时的喷嘴堵塞性和耐烧伤性，其结果示于表5中。喷嘴堵塞性用每次轧制前后的喷嘴点检进行检查。烧伤性通过轧制后的轧辊表面判定和酸洗后的钢板表面判定来调查有无烧伤。喷嘴堵塞性及耐烧伤性的评价，当使用各润滑剂轧制10盘钢带卷时，其中即使1盘发生喷嘴堵塞或产生烧伤时，就以×表示。
按与实施例1相同基准进行综合评价，其结果示于表5中。
表4
表5
表6
由表5可清楚地看出以下的结果。
No.21和22是以水溶性合成高分子作为增稠剂并使用氧化铁的润滑剂，而氧化铁容易沉降，对喷嘴堵塞最有影响的水稀释聚集粒子的粒径也大。因此，结果导致产生喷嘴堵塞，并且不能防止烧伤。此外，使用植物性多糖类作为增稠剂的No.24和No.25润滑剂，产生喷嘴堵塞，No.24润滑剂的粉体含量少，因此没有防止烧伤的效果，而No.25润滑剂由于水稀释聚集粒子的粒径大因而产生烧伤。
与此不同，将生物胶作为增稠剂的No.23和26润滑剂，都不会引起喷嘴堵塞而且还可以抑制烧伤。也就是，使用这些润滑剂，可以抑制由于水稀释而引起的聚集，在润滑剂供给方面可以稳定地进行喷射，在轧制前后全都不会发生喷嘴堵塞现象。在制造1周后也不会有沉降，因此具有优良的长时间保持稳定性，在防止不锈钢烧伤方面也具有稳定的效果。尤其是No.23，使用FeO(OH)作为粉体的润滑剂，完全没有沉降，分散粒子的粒径，水稀释聚集粒子的粒径都很小，耐喷嘴堵塞性和耐烧伤性极优良。
如以上所述，由于使用本发明的润滑剂，在高Cr不锈钢进行热轧时可以稳定地防止轧辊烧伤，从而获得没有表面缺陷的高品质的制品。而且，对轧辊的损伤也少，从而降低了轧辊单位消费资源。如此制得的不锈钢板，具有漂亮的表面特性，因此可以省略表面研磨，能以高效率生产出用于镜面精加工用途等具有高附加价值的不锈钢板。
权利要求
1.高Cr不锈钢的热轧用润滑剂，它是一种在对高Cr不锈钢进行热轧时，在与被轧制钢材接触的轧辊表面上，至少在其进行热轧期间连续供给的热轧用润滑剂，该润滑剂是在由水溶性高分子组成的增稠剂溶于水中而形成的粘性水溶液中，使平均粒径为0.1μm以上但不足1μm的氢氧化铁粉末10～40重量％分散而形成，而且表观粘度为1000～50000cP(厘泊)
2.权利要求1中记载的高Cr不锈钢热轧用润滑剂，其中，氢氧化铁是由通式FeO(OH)表示的氢氧化铁。
3.权利要求1或2中记载的高Cr不锈钢热轧用润滑剂，其中，增稠剂是水溶性的交联型丙烯酸聚合物。
4.权利要求1或2中记载的高Cr不锈钢热轧用润滑剂，其中，增稠剂是水溶性的生物聚合物。
5.权利要求1中记载的高Cr不锈钢热轧用润滑剂，其中高Cr不锈钢，由下式定义的Cr当量为20％以上，Cr当量(％)＝〔Cr〕+2〔Si〕+2.5〔Al〕+1.2〔Mo〕-30〔C〕-15〔N〕-2 〔Ni〕-〔Mn〕式中的〔〕内表示其成分元素在钢中的含量(重量％)。
6.权利要求1中记载的高Cr不锈钢热轧用润滑剂，其中进一步添加5重量％以下的表面活性剂。
全文摘要
本发明提供一种高Cr不锈钢的热轧用润滑剂，它是一种对高Cr不锈钢进行热轧时，在与被轧制钢材接触的轧辊表面上，至少在其进行热轧期间连续供给的热轧用润滑剂，该润滑剂是在由水溶性高分子组成的增稠剂溶于水中而形成的粘性水溶液中，使平均粒径为0.1μm以上但不足1μm的氢氧化铁粉末10～40重量％分散而形成，且其表观粘度为1000～50000cP(厘泊)。
文档编号C10M173/02GK1146778SQ9519277
公开日1997年4月2日 申请日期1995年3月24日 优先权日1994年3月25日
发明者面迫浩次, 山田利郎, 平松昭史 申请人:日新制钢株式会社