JP2013199563A - Lubricant composition for cold pilgering - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、潤滑剤組成物に関し、さらに詳しくは、冷間ピルガ圧延に利用される潤滑剤組成物に関する。 The present invention relates to a lubricant composition, and more particularly to a lubricant composition used for cold pilger rolling.
冷間ピルガ圧延は、ステンレス鋼に代表される金属管の製造に利用される。冷間ピルガ圧延では潤滑剤組成物が使用される。冷間ピルガ圧延に利用される潤滑剤組成物は通常、油性剤や極圧添加剤等を含有する。油性剤はたとえば、油脂、脂肪酸、エステル類等である。極圧添加剤はたとえば、硫黄、塩素系化合物、リン等である。 Cold pilga rolling is used for the production of metal tubes typified by stainless steel. In cold pilger rolling, a lubricant composition is used. The lubricant composition used for cold pilga rolling usually contains an oily agent, an extreme pressure additive, and the like. The oily agent is, for example, fats and oils, fatty acids, esters and the like. The extreme pressure additive is, for example, sulfur, a chlorine-based compound, phosphorus or the like.
塩素系化合物はたとえば、塩素化パラフィン、塩素化脂肪酸エステル等である。塩素系化合物は、他の極圧添加剤と比較して廉価である。塩素系化合物はさらに、潤滑性に優れ、かつ、引火しにくい。したがって、従来の潤滑剤組成物は、塩素系化合物を含有している。 Examples of the chlorinated compound include chlorinated paraffin and chlorinated fatty acid ester. Chlorine-based compounds are less expensive than other extreme pressure additives. Chlorine compounds are further excellent in lubricity and are not easily flammable. Therefore, the conventional lubricant composition contains a chlorine compound.
しかしながら、塩素系化合物は生物及び環境には好ましくない。さらに、塩素系化合物を含有する潤滑剤を焼却処分する場合、塩化水素やダイオキシンが発生する。これらの化合物は、大気汚染の原因となり得る。したがって、塩素系化合物の含有量を抑制した潤滑剤組成物が求められている。 However, chlorinated compounds are not preferred for organisms and the environment. Furthermore, when a lubricant containing a chlorinated compound is incinerated, hydrogen chloride and dioxins are generated. These compounds can cause air pollution. Therefore, there is a demand for a lubricant composition that suppresses the content of chlorine-based compounds.
特開平8−333594号公報(特許文献1)、特開平8−34988号公報(特許文献2)、特開平6−256784号公報(特許文献3)及び特開2006−182809号公報(特許文献4)は、塩素系化合物を含有しない金属加工用潤滑剤組成物を提案する。 JP-A-8-333594 (Patent Document 1), JP-A-8-34988 (Patent Document 2), JP-A-6-256784 (Patent Document 3) and JP-A-2006-182809 (Patent Document 4). ) Proposes a lubricant composition for metalworking that does not contain chlorine compounds.
特許文献1に開示された型鍛造潤滑剤は、高塩基性のアルカリ土類金属塩を含有する。特許文献2に開示された潤滑剤組成物は、高塩基性の石油スルフォネートと、リン酸エステルのカルシウム塩又は硫黄系油脂類等に代表される極圧添加剤とを含有する。特許文献3に開示された潤滑剤組成物は、ZnDTPや硫化ラード等の被膜増強剤と、澱粉誘導体等の炭水化物とを含有する。特許文献4に開示された潤滑剤組成物は、特定の高塩基性の有機金属塩を含有する。 The die forging lubricant disclosed in Patent Document 1 contains a highly basic alkaline earth metal salt. The lubricant composition disclosed in Patent Document 2 contains a highly basic petroleum sulfonate and an extreme pressure additive typified by a calcium salt of a phosphate ester or sulfur-based fats and oils. The lubricant composition disclosed in Patent Document 3 contains a film enhancer such as ZnDTP or sulfide lard and a carbohydrate such as a starch derivative. The lubricant composition disclosed in Patent Document 4 contains a specific highly basic organometallic salt.
冷間ピルガ圧延は、Cr及びNiを多く含有する合金素材の加工に適する。しかしながら、特許文献1〜特許文献4に開示された潤滑剤組成物を冷間ピルガ圧延に用いた場合、合金素材表面に焼付きが発生したり、合金素材表面の耐食性が低下する場合がある。 Cold pilga rolling is suitable for processing an alloy material containing a large amount of Cr and Ni. However, when the lubricant composition disclosed in Patent Literature 1 to Patent Literature 4 is used for cold pilger rolling, seizure may occur on the surface of the alloy material or the corrosion resistance of the surface of the alloy material may be reduced.
本発明の目的は、塩素系化合物の含有量を抑えても、優れた耐焼付き性を有し、合金素材表面の耐食性の低下を抑制できる潤滑剤組成物を提供することである。 An object of the present invention is to provide a lubricant composition that has excellent seizure resistance and can suppress a decrease in corrosion resistance on the surface of an alloy material even when the content of a chlorine-based compound is suppressed.
本発明による潤滑剤組成物は、冷間ピルガ圧延に利用される。潤滑剤組成物は、10〜40質量%の硫黄含有化合物と、20〜60質量%のカルシウム含有化合物とを含有する。硫黄含有化合物では、硫黄原子が3〜5個連続し、その両端に炭素数12〜18の炭化水素が付加される。カルシウム含有化合物は、第1及び第2カルシウムスルフォネートを含有する。第1カルシウムスルフォネートは、炭酸塩の結晶構造がアモルファス型結晶であり、全塩基価が300mgKOH/g以上である。第2カルシウムスルフォネートは、炭酸塩の結晶構造がカルサイト型結晶であり、全塩基価が150mgKOH/g以上である。第1カルシウムスルフォネートの第2カルシウムスルフォネートに対する比率RA/Cは1/4〜4である。 The lubricant composition according to the present invention is used for cold pilger rolling. The lubricant composition contains 10 to 40% by mass of a sulfur-containing compound and 20 to 60% by mass of a calcium-containing compound. In the sulfur-containing compound, 3 to 5 sulfur atoms continue, and hydrocarbons having 12 to 18 carbon atoms are added to both ends thereof. The calcium-containing compound contains first and second calcium sulfonates. The first calcium sulfonate has an amorphous crystal structure and a total base number of 300 mgKOH / g or more. The calcium carbonate sulfonate has a calcite-type crystal structure of carbonate and a total base number of 150 mgKOH / g or more. The ratio RA / C of the first calcium sulfonate to the second calcium sulfonate is 1/4 to 4.
本発明による潤滑剤組成物は、塩素系化合物の含有量を抑えても、優れた耐焼付き性を有し、合金素材表面の耐食性の低下を抑制する。 The lubricant composition according to the present invention has excellent seizure resistance even when the content of the chlorine compound is suppressed, and suppresses a decrease in corrosion resistance of the alloy material surface.
以下、本発明の実施の形態を詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
本発明者らは、塩素系化合物の含有量を抑えても優れた耐焼付き性を有し、合金素材表面の耐食性の低下を抑制できる潤滑剤組成物について調査、検討した。その結果、本発明者らは次の知見を得た。 The present inventors have investigated and studied a lubricant composition that has excellent seizure resistance even if the content of the chlorine-based compound is suppressed and can suppress a decrease in the corrosion resistance of the alloy material surface. As a result, the present inventors obtained the following knowledge.
硫黄系極圧剤は、ステンレス鋼に代表される合金素材に対する吸着性が高いといわれている。しかしながら、本発明者らによる調査の結果、次の事項が明かとなった。従来の硫黄系極圧剤は、冷間ピルガ圧延時に塑性変形により表面に露出したFe基材上、又は、Cr濃度の低いFeリッチな粒界に吸着されやすい。しかしながら、合金素材表面に形成される不活性な酸化被膜(クロミア)上には吸着しにくい。さらに、Cr及びNiへの吸着性も低いため、Cr含有量及びNi含有量の多い合金素材表面には吸着しにくい。 Sulfur-based extreme pressure agents are said to have high adsorptivity to alloy materials typified by stainless steel. However, as a result of the investigation by the present inventors, the following matters have been revealed. Conventional sulfur-based extreme pressure agents are easily adsorbed on Fe base materials exposed on the surface by plastic deformation during cold pilger rolling, or on Fe-rich grain boundaries with low Cr concentration. However, it is difficult to adsorb on an inert oxide film (chromia) formed on the surface of the alloy material. Furthermore, since the adsorptivity to Cr and Ni is low, it is difficult to adsorb on the surface of the alloy material having a large Cr content and Ni content.
また、合金素材表面に塑性変形によりFe基材が露出しても、酸化被膜であるクロミアは速やかにFe基材上に形成される。具体的には、冷間ピルガ圧延で、ピルガミルのロールが1回転するごとに、合金素材が圧延されても、圧延終了後まもなく、合金素材表面にクロミアが形成される。そのため、合金素材表面には硫黄系極圧剤が吸着しにくい。したがって、潤滑剤組成物が従来の硫黄系極圧剤を含有していても、焼付きが発生する場合がある。 Further, even if the Fe base material is exposed by plastic deformation on the surface of the alloy material, chromia that is an oxide film is rapidly formed on the Fe base material. Specifically, in cold pilger rolling, every time the pilga mill roll rotates, even if the alloy material is rolled, chromia is formed on the surface of the alloy material shortly after the end of rolling. Therefore, it is difficult for the sulfur-based extreme pressure agent to be adsorbed on the surface of the alloy material. Therefore, even if the lubricant composition contains a conventional sulfur extreme pressure agent, seizure may occur.
合金素材内のCr及びNi含有量がさらに高まれば、塑性変形により露出された合金素材表面が多量のCr及びNiを含有する。この場合、合金表面にクロミアが形成されていなくても、硫黄系極圧剤が吸着しにくい。そのため、冷間ピルガ圧延時に焼付きが発生しやすい。 If the Cr and Ni contents in the alloy material are further increased, the surface of the alloy material exposed by plastic deformation contains a large amount of Cr and Ni. In this case, even if chromia is not formed on the alloy surface, the sulfur-based extreme pressure agent is difficult to adsorb. Therefore, seizure is likely to occur during cold pilga rolling.
さらに、上述のとおり、従来の硫黄系極圧剤は、Feリッチの粒界に吸着されやすい。したがって、従来の硫黄系極圧剤を含有する潤滑剤組成物により形成される境界潤滑被膜は、合金素材表面の全体を被覆しにくい。したがって、高面圧、高加工度の冷間ピルガ圧延では、焼付きが発生しやすい。また、粒界に吸着した従来の潤滑剤組成物は、化学反応により粒界を浸食して合金素材表面の耐食性を低下させるおそれがある。 Furthermore, as described above, conventional sulfur-based extreme pressure agents are easily adsorbed on Fe-rich grain boundaries. Therefore, the boundary lubricant film formed by the lubricant composition containing the conventional sulfur-based extreme pressure agent is difficult to cover the entire alloy material surface. Therefore, seizure is likely to occur in cold pilger rolling with high surface pressure and high workability. In addition, the conventional lubricant composition adsorbed on the grain boundary may erode the grain boundary by a chemical reaction and reduce the corrosion resistance of the alloy material surface.
本発明者らは、Cr及びNi含有量が多い合金素材の表面にも吸着しやすい硫黄系極圧剤を検討した。その結果、本発明者らは、硫黄原子が3〜5個連続し、その両端に炭素数12〜18の炭化水素が付加された硫黄含有化合物(以下、特定硫黄含有化合物という)は、Cr及びNiを含有する合金のオーステナイト粒内及び/又はフェライト粒内のCr及びNiに対して吸着しやすいことを初めて見出した。この理由は定かではないが、次の事項が推定される。特定硫黄含有化合物の−S−S−S−構造(以下、S連結構造という)に注目する。S連結構造のうち、両端にSが結合されるS(中央のS)の結合エネルギは、C−S結合と比較して低い。そのため、両端にSが結合されるSは、Cr及びNiと反応しやすい。したがって、特定硫黄含有化合物は、Cr及びNiと反応して、有機鎖を有するメルカプチド反応被膜、有機鎖が切れたNi−S系無機境界潤滑被膜、及び、有機鎖が切れたCr−S系無機境界潤滑被膜のいずれかを形成していると考えられる。 The present inventors examined a sulfur-based extreme pressure agent that is easily adsorbed on the surface of an alloy material having a high Cr and Ni content. As a result, the present inventors have found that a sulfur-containing compound in which 3 to 5 sulfur atoms are continuous and a hydrocarbon having 12 to 18 carbon atoms is added to both ends thereof (hereinafter referred to as a specific sulfur-containing compound) is Cr and It has been found for the first time that it easily adsorbs to Cr and Ni in the austenite grains and / or ferrite grains of the alloy containing Ni. The reason for this is not clear, but the following matters are presumed. Attention is paid to the —S—S—S— structure (hereinafter referred to as “S-linked structure”) of the specific sulfur-containing compound. In the S connection structure, the binding energy of S (center S) in which S is bonded to both ends is lower than that of the C—S bond. Therefore, S in which S is bonded to both ends easily reacts with Cr and Ni. Therefore, the specific sulfur-containing compound reacts with Cr and Ni to form a mercaptide reaction coating having an organic chain, a Ni-S inorganic boundary lubricating coating with a broken organic chain, and a Cr-S inorganic with a broken organic chain. It is considered that one of the boundary lubrication films is formed.
これらの吸着は、主としてS連結構造に起因する。しかしながら、S連結構造の両端に連結している炭化水素の鎖長も吸着に影響する。炭化水素鎖は、S分子の合金表面への吸着の際、立体的な障害となる。そのため、炭素鎖には適正な範囲が存在する。なお、引火点が問題となる場合、炭素鎖の適正範囲内であれば、炭化水素鎖の分子量を上げればよい。 These adsorptions are mainly due to the S-linked structure. However, the chain length of the hydrocarbons connected to both ends of the S-linked structure also affects the adsorption. The hydrocarbon chain becomes a steric hindrance when the S molecule is adsorbed on the alloy surface. Therefore, there is an appropriate range for the carbon chain. If the flash point is a problem, the molecular weight of the hydrocarbon chain may be increased within the appropriate range of the carbon chain.
硫黄系極圧剤は高温域(約225℃〜約300℃)で反応する。冷間ピルガ圧延では、ロール出側(ロール1回転後)での合金素材の表面温度は200℃以上である。一方、ロール入側(圧延開始時)での合金素材の表面温度はほぼ常温である。したがって、潤滑剤組成物は広い温度範囲で耐焼付き性を要求される。低温域(約100℃〜約175℃)及び中温域(約175℃〜約225℃)での耐焼付き性を得るために、従来の潤滑剤組成物は油性剤や、高塩基性の有機金属塩を含有する。 The sulfur-based extreme pressure agent reacts in a high temperature range (about 225 ° C. to about 300 ° C.). In cold pilger rolling, the surface temperature of the alloy material on the roll exit side (after one roll rotation) is 200 ° C. or higher. On the other hand, the surface temperature of the alloy material on the roll entry side (at the start of rolling) is approximately room temperature. Therefore, the lubricant composition is required to have seizure resistance in a wide temperature range. In order to obtain seizure resistance in a low temperature range (about 100 ° C. to about 175 ° C.) and a medium temperature range (about 175 ° C. to about 225 ° C.), the conventional lubricant composition is an oily agent or a highly basic organic metal. Contains salt.
カルシウムスルフォネートに代表される有機金属塩は、炭酸カルシウムの微粒子を含んでいる。炭酸カルシウム微粒子は、(冷間ピルガ圧延時の)合金素材表面に吸着して、ロール表面と合金素材表面との金属接触を抑制する。そのため、低温域及び中温域で焼付きが発生しにくい。特に、アモルファス構造の炭酸カルシウムからなるカルシウムスルフォネート(以下、Aカルシウムスルフォネートという)は、他のカルシウムスルフォネートよりも粒径の小さい炭酸カルシウム微粒子を含む。Aカルシウムスルフォネートを高塩基化すれば、上述の炭酸カルシウム微粒子の含有量が増加し、耐焼付き性が高まる。 Organometallic salts represented by calcium sulfonate include fine particles of calcium carbonate. The calcium carbonate fine particles are adsorbed on the surface of the alloy material (during cold pilger rolling) to suppress metal contact between the roll surface and the surface of the alloy material. Therefore, seizure hardly occurs in a low temperature range and a middle temperature range. In particular, calcium sulfonates composed of amorphous calcium carbonate (hereinafter referred to as A calcium sulfonates) include fine calcium carbonate particles having a smaller particle size than other calcium sulfonates. If the A calcium sulfonate is basified, the content of the above-mentioned calcium carbonate fine particles is increased, and the seizure resistance is enhanced.
しかしながら、アモルファス構造の炭酸カルシウムの場合、粒子が脆いため粉砕されやすく、非常に微細な炭酸カルシウム微粒子が形成されやすい。このような微細な炭酸カルシウム微粒子は、合金素材表面のうち、Cr濃度の低い粒界を選択的に研削する。粒界は粒内よりも削られやすいためである。このような選択的な研削は、合金素材の耐食性を低下する。 However, in the case of calcium carbonate having an amorphous structure, since the particles are brittle, they are easily pulverized, and very fine calcium carbonate particles are easily formed. Such fine calcium carbonate fine particles selectively grind grain boundaries having a low Cr concentration in the alloy material surface. This is because the grain boundaries are more easily cut than in the grains. Such selective grinding reduces the corrosion resistance of the alloy material.
カルサイト型の結晶構造の炭酸カルシウムを含有するカルシウムスルフォネート(以下、Cカルシウムスルフォネートという)では、炭酸カルシウムがAカルシウムスルフォネートの炭酸カルシウム微粒子よりも大きい。また、Cカルシウムスルフォネートの炭酸カルシウムは鱗片状の層状構造を有し、Aカルシウムスルフォネートのように、微細化しにくい。そのため、Cカルシウムスルフォネートの炭酸カルシウムは、Aカルシウムスルフォネートと比較して、粒界を研削しにくく、合金素材表面の耐食性の低下を抑制しやすい。しかしながら、Cカルシウムスルフォネートの炭酸カルシウムは、Aカルシウムスルフォネートの炭酸カルシウムよりも大きく、形状も鱗片状である。そのため、耐焼付き性は、Aカルシウムスルフォネートの方が、Cカルシウムスルフォネートよりも優れる。 In calcium sulfonates containing calcium carbonate having a calcite type crystal structure (hereinafter referred to as C calcium sulfonate), the calcium carbonate is larger than the calcium carbonate fine particles of A calcium sulfonate. In addition, calcium carbonate of C calcium sulfonate has a scaly layered structure, and is unlikely to be refined like A calcium sulfonate. Therefore, the calcium carbonate of C calcium sulfonate is less likely to grind grain boundaries than the A calcium sulfonate, and it is easy to suppress a decrease in corrosion resistance of the alloy material surface. However, the calcium carbonate of the C calcium sulfonate is larger than the calcium carbonate of the A calcium sulfonate and the shape is scale-like. Therefore, the seizure resistance of A calcium sulfonate is superior to that of C calcium sulfonate.
したがって、合金素材表面の耐食性を高め、かつ、低温域及び中温域の耐焼付き性を高めるには、AカルシウムスルフォネートとCカルシウムスルフォネートとを特定の比率で含有することが有効である。具体的には、潤滑剤組成物内において、全塩基価(Total Base Number:TBN)300mgKOH/g以上のAカルシウムスルフォネートの、TBN150mgKOH/g以上のCカルシウムスルフォネートに対する比率RA/Cが1/4〜4であれば、低温域及び中温域での耐焼付き性が高まり、かつ、合金素材表面の耐食性を高める。 Therefore, it is effective to contain A calcium sulfonate and C calcium sulfonate in a specific ratio in order to increase the corrosion resistance of the alloy material surface and increase the seizure resistance in the low temperature range and the medium temperature range. . Specifically, in the lubricant composition, the ratio R A / C of A calcium sulfonate having a total base number (Total Base Number: TBN) of 300 mgKOH / g or more to C calcium sulfonate having a TBN of 150 mgKOH / g or more. If it is 1/4 to 4, the seizure resistance in the low temperature range and the medium temperature range is enhanced, and the corrosion resistance of the alloy material surface is enhanced.
本発明の潤滑剤組成物はさらに、脂肪酸エステルを含有してもよい。脂肪酸エステルは油性剤の一種である。油性剤はカルシウムスルフォネートと同様に、低温域及び中温域で表面に吸着して焼付きを抑制する。油性剤は分子内に極性基を有する。油性剤の中でも脂肪酸エステルは、Cr及びNiを多く含有する合金の表面にも強固に吸着して耐焼付き性を抑制する。 The lubricant composition of the present invention may further contain a fatty acid ester. Fatty acid esters are a type of oily agent. Similar to calcium sulfonate, the oil-based agent is adsorbed on the surface in a low temperature region and a medium temperature region to suppress seizure. The oily agent has a polar group in the molecule. Among the oily agents, fatty acid esters are firmly adsorbed on the surface of an alloy containing a large amount of Cr and Ni to suppress seizure resistance.
しかしながら、脂肪酸エステルは、加工熱の影響を受けS連結構造の特定硫黄含有化合物と反応して高分子化し、潤滑油全体の粘度を経時的に高めてしまう場合がある。 However, fatty acid esters may be polymerized by reacting with a specific sulfur-containing compound having an S-linked structure under the influence of processing heat, and may increase the viscosity of the entire lubricating oil over time.
脂肪酸エステルのうち、脂肪酸の炭素数が14〜18であり、アルコール部の炭素数が3〜8あり、不飽和結合を有さない脂肪酸モノエステル(以下、特定脂肪酸エステルという)は、特定硫黄含有化合物と併用しても高粘度化しにくい。 Among the fatty acid esters, fatty acid monoesters having 14 to 18 carbon atoms in the fatty acid and 3 to 8 carbon atoms in the alcohol part and having no unsaturated bond (hereinafter referred to as specific fatty acid esters) contain specific sulfur. It is difficult to increase viscosity even when used in combination with a compound.
以上の知見に基づいて、次に示す本実施の形態の潤滑剤組成物が完成した。 Based on the above knowledge, the following lubricant composition of the present embodiment was completed.
本実施の形態による潤滑剤組成物は、冷間ピルガ圧延に利用される。潤滑剤組成物は、10〜40質量%の硫黄含有化合物と、20〜60質量%のカルシウム含有化合物とを含有する。硫黄含有化合物は、硫黄原子が3〜5個連続したS連結構造を有し、S連結構造の両端に炭素数12〜18の炭化水素を付加する。カルシウム含有化合物は、第1カルシウムスルフォネートと、第2カルシウムスルフォネートとを含有する。第1カルシウムスルフォネートは、炭酸塩の結晶構造がアモルファス型結晶であり全塩基価(TBN)が300mgKOH/g以上である。第2カルシウムスルフォネートは、炭酸塩の結晶構造がカルサイト型結晶であり全塩基価(TBN)が150mgKOH/g以上である。第1カルシウムスルフォネートの第2カルシウムスルフォネートに対する比率RA/Cは1/4〜4である。 The lubricant composition according to the present embodiment is used for cold pilger rolling. The lubricant composition contains 10 to 40% by mass of a sulfur-containing compound and 20 to 60% by mass of a calcium-containing compound. The sulfur-containing compound has an S-linked structure in which 3 to 5 sulfur atoms are continuous, and adds a hydrocarbon having 12 to 18 carbon atoms to both ends of the S-linked structure. The calcium-containing compound contains a first calcium sulfonate and a second calcium sulfonate. Ferrous calcium sulfonate has a crystal structure of an amorphous crystal and a total base number (TBN) of 300 mgKOH / g or more. The calcium carbonate sulfonate has a calcite crystal structure and a total base number (TBN) of 150 mgKOH / g or more. The ratio RA / C of the first calcium sulfonate to the second calcium sulfonate is 1/4 to 4.
本実施の形態による潤滑剤組成物は、塩素系化合物の含有量が抑制されても、優れた耐焼付き性を有し、合金素材表面の耐食性の低下を抑制する。 The lubricant composition according to the present embodiment has excellent seizure resistance even when the content of the chlorine-based compound is suppressed, and suppresses a decrease in the corrosion resistance of the alloy material surface.
上述の潤滑剤組成物はさらに、脂肪酸モノエステルを含有してもよい。本明細書において、脂肪酸モノエステルは、脂肪酸の炭素数が14〜18であり、アルコール部の炭素数が3〜8であり、不飽和結合を有する脂肪酸エステルが10質量%以下のものである。不飽和結合を有する脂肪酸エステルとは、不飽和脂肪酸エステル、及び、飽和又は不飽和脂肪酸を有するジエステル、トリエステル、ポリオールエステル等である。 The above-described lubricant composition may further contain a fatty acid monoester. In the present specification, the fatty acid monoester has 14 to 18 carbon atoms in the fatty acid, 3 to 8 carbon atoms in the alcohol part, and 10% by mass or less of the fatty acid ester having an unsaturated bond. The fatty acid ester having an unsaturated bond is an unsaturated fatty acid ester and a diester, triester, polyol ester or the like having a saturated or unsaturated fatty acid.
この場合、潤滑剤組成物の耐焼付き性が高まる。 In this case, the seizure resistance of the lubricant composition is increased.
冷間ピルガ圧延される合金素材はたとえば、Cr及びNiを合計で12質量%以上含有するCr合金、Ni合金又はNi基合金である。 The alloy material to be cold pilger rolled is, for example, a Cr alloy, a Ni alloy, or a Ni-based alloy containing 12 mass% or more of Cr and Ni in total.
上述の潤滑剤組成物は、上述の合金に有効である。 The above-described lubricant composition is effective for the above-described alloy.
本実施の形態による金属管の製造方法は、Cr及びNiを合計で12質量%以上含有する合金素管を準備する工程と、上述の潤滑剤組成物を利用して、合金素管を冷間ピルガ圧延する工程とを備える。 The method for manufacturing a metal pipe according to the present embodiment includes a step of preparing an alloy base pipe containing 12 mass% or more of Cr and Ni in total, and using the above-described lubricant composition, And pilga rolling.
この場合、焼付きが抑えられ、耐食性に優れた合金管が製造される。 In this case, seizure is suppressed and an alloy pipe excellent in corrosion resistance is manufactured.
以下、本実施の形態による潤滑剤組成物の詳細を説明する。 Hereinafter, the details of the lubricant composition according to the present embodiment will be described.
[潤滑剤組成物の構成]
本実施の形態による潤滑剤組成物は、特定硫黄含有化合物と、特定カルシウム含有化合物とを含有する。
[Composition of lubricant composition]
The lubricant composition according to the present embodiment contains a specific sulfur-containing compound and a specific calcium-containing compound.
[特定硫黄含有化合物]
特定硫黄含有化合物は、硫黄元素が3〜5個連続して配列された構造(S連結構造という)と、その構造の両端に付加される、炭素数12〜18の炭化水素とを含有する。特定硫黄含有化合物は、高温域において合金素材表面に吸着する。そのため、主として高温域における合金素材の耐焼付き性及び合金素材表面の耐食性を高める。
[Specific sulfur-containing compounds]
The specific sulfur-containing compound contains a structure in which 3 to 5 sulfur elements are continuously arranged (referred to as S-linked structure) and a hydrocarbon having 12 to 18 carbon atoms added to both ends of the structure. The specific sulfur-containing compound is adsorbed on the surface of the alloy material in a high temperature range. For this reason, the seizure resistance of the alloy material and the corrosion resistance of the surface of the alloy material are mainly enhanced at high temperatures.
炭化水素の炭素数の上限は、物質選択の容易さの観点から18が好ましい。一方、炭素数の下限は12である。炭素数が12未満の場合、分子量が小さくなる。分子量が小さければ、蒸発又は揮発しやすくなる。そのため、潤滑剤組成物が初期の組成を保持できなくなり、潤滑性が低下する。 The upper limit of the carbon number of the hydrocarbon is preferably 18 from the viewpoint of easy substance selection. On the other hand, the lower limit of the carbon number is 12. When the number of carbon atoms is less than 12, the molecular weight becomes small. If the molecular weight is small, it tends to evaporate or volatilize. Therefore, the lubricant composition cannot maintain the initial composition, and the lubricity is lowered.
炭化水素の好ましい炭素数は、16〜18である。この場合、硫黄含有化合物の引火点を高めることができる。 The preferred carbon number of the hydrocarbon is 16-18. In this case, the flash point of the sulfur-containing compound can be increased.
特定硫黄含有化合物のS連結構造におけるS元素数が3未満であれば、特定硫黄含有化合物が合金素材表面に吸着しにくい。特定硫黄含有化合物の構造中にエネルギの弱い結合が欠如するためと推定される。一方、S連結構造におけるS元素数が5を超えると、S−S結合が不安定になり分子内から排除されやすくなる。その結果、硫黄結晶が析出されやすくなる。したがって、特定硫黄含有化合物のS連結構造におけるS元素数は3〜5である。 When the number of S elements in the S-linked structure of the specific sulfur-containing compound is less than 3, the specific sulfur-containing compound is difficult to adsorb on the alloy material surface. This is presumed to be due to the lack of weak energy bonds in the structure of the specific sulfur-containing compound. On the other hand, when the number of S elements in the S-linked structure exceeds 5, the S—S bond becomes unstable and is easily excluded from the molecule. As a result, sulfur crystals are likely to be precipitated. Therefore, the number of S elements in the S connection structure of the specific sulfur-containing compound is 3-5.
潤滑剤組成物中の特定硫黄含有化合物の含有量は、10〜40質量%である。特定硫黄含有化合物の含有量が少なすぎれば、高温域において、焼付きが発生しやすくなる。一方、硫黄含有化合物の含有量が多すぎれば、合金素材表面の耐食性が低下する。 The content of the specific sulfur-containing compound in the lubricant composition is 10 to 40% by mass. If the content of the specific sulfur-containing compound is too small, seizure is likely to occur at high temperatures. On the other hand, if there is too much content of a sulfur containing compound, the corrosion resistance of the alloy raw material surface will fall.
特定硫黄含有組成物の含有量が10〜40質量%であれば、潤滑剤組成物は、特に高温域において、優れた耐焼付き性を示し、合金素材表面の耐食性を維持する。 When the content of the specific sulfur-containing composition is 10 to 40% by mass, the lubricant composition exhibits excellent seizure resistance, particularly in a high temperature range, and maintains the corrosion resistance of the alloy material surface.
特定硫黄含有化合物はたとえば、ジタシャリードデシルトリスルフィド、ジタシャリードデシルペンタスルフィド、ジヘキサデシルテトラスルフィド、ジオクタデシルテトラスルフィドである。 The specific sulfur-containing compound is, for example, ditashalide decyl trisulfide, ditashalide decyl pentasulfide, dihexadecyl tetrasulfide, dioctadecyl tetrasulfide.
[特定カルシウム含有化合物]
特定カルシウム含有化合物は、低温域〜中温域での耐焼付き性を高め、かつ、合金素材表面の耐食性を高める。特定カルシウム含有化合物は、Aカルシウムスルフォネートと、Cカルシウムスルフォネートとを含有する。
[Specific calcium-containing compounds]
The specific calcium-containing compound increases the seizure resistance in a low temperature range to a medium temperature range, and increases the corrosion resistance of the alloy material surface. The specific calcium-containing compound contains A calcium sulfonate and C calcium sulfonate.
[Aカルシウムスルフォネート]
Aカルシウムスルフォネートの炭酸塩(炭酸カルシウム)の結晶構造はアモルファス型の結晶構造であり、全塩基価(TBN)は300mgKOH/g以上である。Aカルシウムスルフォネート内の炭酸塩は、微細な粒子である。炭酸塩は、摩擦表面(冷間ピルガ圧延時の合金素材表面)に吸着して、ロール表面と合金素材表面との金属接触を抑制する。そのため、Aカルシウムスルフォネートは、焼付きの発生を抑制する。Aカルシウムスルフォネートの耐焼付き性は、Cカルシウムスルフォネートよりも優れる。
[A calcium sulfonate]
The crystal structure of A calcium sulfonate carbonate (calcium carbonate) is an amorphous crystal structure, and the total base number (TBN) is 300 mgKOH / g or more. The carbonate in A calcium sulfonate is a fine particle. The carbonate adsorbs on the friction surface (the surface of the alloy material at the time of cold pilger rolling) and suppresses metal contact between the roll surface and the surface of the alloy material. Therefore, A calcium sulfonate suppresses the occurrence of seizure. The seizure resistance of A calcium sulfonate is superior to C calcium sulfonate.
Aカルシウムスルフォネートの好ましいTBNは400mgKOH/g以上である。Aカルシウムスルフォネートは、周知の製造方法により製造される。Aカルシウムスルフォートの製造方法はたとえば、「石油製品添加剤の開発」岡部平八郎ら著、株式会社シーエムシー出版に開示されている。 The preferred TBN of the A calcium sulfonate is 400 mg KOH / g or more. A calcium sulfonate is produced by a known production method. A method for producing A calcium sulfate is disclosed in, for example, “Development of petroleum product additives” by Heihachiro Okabe et al., CMC Publishing Co., Ltd.
Aカルシウムスルフォネートはたとえば、Chemtura Corporation製Hybase C-311(TBN 305mgKOH/g)、Hybase C-401(TBN 418mgKOH/g)、Hybase C-500(TBN 495mgKOH/g)、Afton Chemical製HiTEC611(TBN300mgKOH/g)、Lubrizol Corporation製LUBLIZOL 5347(TBN400mgKOH/g)、SOLTEX製AmorCalTM 400M(TBN400mgKOH/g)、AmorCalTM800(TBN400mgKOH/g)、PCAS製ARCOT 642N(TBN 380mgKOH/g)、ARCOT 644(TBN 410mgKOH/g)等である。 A calcium sulfonate is, for example, Hybase C-311 (TBN 305 mgKOH / g), Hybase C-401 (TBN 418 mgKOH / g), Hybase C-500 (TBN 495 mgKOH / g) manufactured by Chemtura Corporation, HiTEC611 (TBN300 mgKOH) manufactured by Afton Chemical / L), Lubrizol Corporation LUBLIZOL 5347 (TBN400mgKOH / g), SOLTEX AmorCal TM 400M (TBN400mgKOH / g), AmorCal TM 800 (TBN400mgKOH / g), PCAS ARCOT 642N (TBN 380mgKOH / g), ARCOT 644 (TBN 410 mg KOH / g).
[Cカルシウムスルフォネート]
Cカルシウムスルフォネートの炭酸塩(炭酸カルシウム)の結晶構造はカルサイト型の結晶構造であり、TBNは150mgKOH/g以上である。Cカルシウムスルフォネートの炭酸塩は、Aカルシウムスルフォネートの炭酸塩よりも大きい。Cカルシウムスルフォネートの炭酸塩はさらに、鱗片状の層状構造を有する。そのため、Cカルシウムスルフォネートの炭酸塩は、Aカルシウムスルフォネートの炭酸塩と比較して、合金素材表面の粒界を研削しにくい。したがって、合金素材の耐食性の低下を抑制できる。
[C calcium sulfonate]
The crystal structure of carbonate of C calcium sulfonate (calcium carbonate) is a calcite type crystal structure, and TBN is 150 mgKOH / g or more. Carbonate of C calcium sulfonate is larger than carbonate of A calcium sulfonate. Carbonate of C calcium sulfonate has a scaly layered structure. Therefore, the carbonate of C calcium sulfonate is harder to grind the grain boundaries on the surface of the alloy material than the carbonate of A calcium sulfonate. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in the corrosion resistance of the alloy material.
Cカルシウムスルフォネートの好ましいTBNは200mgKOH/g以上である。Cカルシウムスルフォネートの製造方法は周知である。Cカルシウムスルフォネートの製造方法はたとえば、米国特許第3242079号、米国特許第3376222号、米国特許第4560489号、米国特許第4597880号、米国特許第4824584号及び米国特許第5338467号等に開示されている。 The preferred TBN of C calcium sulfonate is 200 mg KOH / g or more. Methods for producing C calcium sulfonate are well known. The production method of C calcium sulfonate is disclosed in, for example, US Pat. No. 3,420,279, US Pat. No. 3,376,222, US Pat. No. 4,560,489, US Pat. No. 4,597,880, US Pat. ing.
Cカルシウムスルフォネートはたとえば、Chemtura Corporation製Hybase C-231(TBN 285mgKOH/g)、Calcinate C-400W(TBN 385mgKOH/g)、PCAS製ARCOT 645(TBN170mgKOH/g)、ARCOT 649(TBN250mgKOH/g)等である。 C calcium sulfonate is, for example, Hybase C-231 (TBN 285 mgKOH / g), Calcinate C-400W (TBN 385 mgKOH / g) manufactured by Chemtura Corporation, ARCOT 645 (TBN170 mgKOH / g), ARCOT 649 (TBN250 mgKOH / g) manufactured by PCAS Etc.
[特定カルシウム含有化合物の含有量]
本実施形態による潤滑剤組成物における特定カルシウム含有化合物の含有量は20〜60質量%である。特定カルシウム含有化合物の含有量が少なすぎる場合、低温域及び中温域において、焼付きが発生しやすい。一方、特定カルシウム含有化合物の含有量が多すぎる場合、Aカルシウムスルフォネート及びCカルシウムスルフォネートにより合金素材表面の粒界が削られ、合金素材表面の耐食性が低下しやすい。
[Content of specific calcium-containing compound]
Content of the specific calcium containing compound in the lubricant composition by this embodiment is 20-60 mass%. When the content of the specific calcium-containing compound is too small, seizure is likely to occur in a low temperature range and a middle temperature range. On the other hand, when the content of the specific calcium-containing compound is too large, the grain boundaries on the surface of the alloy material are scraped off by the A calcium sulfonate and the C calcium sulfonate, and the corrosion resistance on the surface of the alloy material tends to decrease.
特定カルシウム含有化合物の含有量が20〜60質量%であれば、潤滑剤組成物は、低温域及び中温域において、優れた耐焼付き性を示し、かつ、合金素材表面の耐食性を維持する。 When the content of the specific calcium-containing compound is 20 to 60% by mass, the lubricant composition exhibits excellent seizure resistance in the low temperature range and the medium temperature range, and maintains the corrosion resistance of the alloy material surface.
上述のとおり、Aカルシウムスルフォネートは耐焼付き性に優れ、Cカルシウムスルフォネートは合金素材表面の耐食性の低下を抑制する。合金素材表面の耐食性を高め、かつ、低温域及び中温域の耐焼付き性を高めるには、AカルシウムスルフォネートのCカルシウムスルフォネートに対する比率RA/Cを特定の比率で含有することが有効である。具体的には、比率RA/Cは、1/4〜4である。 As described above, A calcium sulfonate is excellent in seizure resistance, and C calcium sulfonate suppresses a decrease in corrosion resistance on the surface of the alloy material. In order to increase the corrosion resistance of the alloy material surface and to enhance the seizure resistance in the low temperature range and the medium temperature range, the ratio R A / C of the A calcium sulfonate to the C calcium sulfonate may be contained at a specific ratio. It is valid. Specifically, the ratio RA / C is 1/4 to 4.
比率RA/Cが1/4未満である場合、特定カルシウム含有化合物中におけるAカルシウムスルフォネートの割合が少なすぎる。この場合、耐焼付き性が低下する。 When the ratio RA / C is less than 1/4, the ratio of A calcium sulfonate in the specific calcium-containing compound is too small. In this case, seizure resistance is reduced.
比率RA/Cが4を超える場合、特定カルシウム含有化合物中におけるAカルシウムスルフォネートの割合が多すぎる。この場合、合金素材表面の粒界が削られ、合金素材表面の耐食性が低下する。 When ratio RA / C exceeds 4, the ratio of A calcium sulfonate in a specific calcium containing compound is too much. In this case, the grain boundary on the surface of the alloy material is scraped, and the corrosion resistance of the surface of the alloy material is reduced.
比率RA/Cが1/4〜4であれば、低温域及び中温域における耐焼付き性に優れ、合金素材表面の耐食性の低下も抑制される。 If ratio RA / C is 1 / 4-4, it will be excellent in the seizure resistance in a low temperature range and a middle temperature range, and the fall of the corrosion resistance of the alloy raw material surface will also be suppressed.
[潤滑剤組成物のその他の添加剤]
本実施の形態による潤滑剤組成物は、上述の特定硫黄含有化合物、特定カルシウム含有化合物の他に、従来の塑性加工油剤に含有される周知の添加剤を含有してもよい。周知の添加剤はたとえば、鉱油、ポリαオレフィン等の基油、油脂、ヒンダートエステル、アルキルアミン等の油性剤、ポリスルフィド、硫化油脂等の有機硫黄化合物や(亜)リン酸エステルや酸性(亜)リン酸エステル等の有機リン化合物等の極圧添加剤(ただし、塩素系のものは除く)、ジチオリン酸亜鉛、ジチオカルバミン酸モリブデン等の有機金属塩、黒鉛、二硫化モリブデン、ナノ炭素粒子等の固体潤滑剤、酸化防止剤、防錆剤、防食剤等である。
[Other additives for lubricant composition]
The lubricant composition according to the present embodiment may contain well-known additives contained in conventional plastic working fluids in addition to the above-described specific sulfur-containing compound and specific calcium-containing compound. Known additives include, for example, mineral oils, base oils such as poly-alpha olefins, oils and fats, hindered esters, alkylamines and other oily agents, polysulfides, sulfurized fats and other organic sulfur compounds, (sub) phosphate esters and ) Extreme pressure additives such as organophosphorus compounds such as phosphate esters (excluding chlorine-based ones), organic metal salts such as zinc dithiophosphate and molybdenum dithiocarbamate, graphite, molybdenum disulfide, nanocarbon particles, etc. Solid lubricants, antioxidants, rust inhibitors, anticorrosives, and the like.
なお、本実施形態による潤滑剤組成物は、塩素系化合物を含有しない、塩素系化合物を含有しなくても、本実施形態による潤滑剤組成物は、優れた耐焼付き性を有し、合金素材表面の耐食性の低下を抑制する。 Note that the lubricant composition according to this embodiment does not contain a chlorine compound, and even if it does not contain a chlorine compound, the lubricant composition according to this embodiment has excellent seizure resistance and is an alloy material. Suppresses surface corrosion resistance.
[特定脂肪酸エステル]
潤滑剤組成物はさらに、特定の脂肪酸エステルを含有してもよい。特定の脂肪酸エステルとは、具体的には、脂肪酸の炭素数が14〜18であり、アルコール部の炭素数が3〜8であり、不飽和結合を有する脂肪酸エステルが10質量%以下のもの(以下、特定脂肪酸エステルという)である。
[Specific fatty acid ester]
The lubricant composition may further contain a specific fatty acid ester. Specifically, the fatty acid ester has 14 to 18 carbon atoms in the fatty acid, 3 to 8 carbon atoms in the alcohol part, and 10% by mass or less of the fatty acid ester having an unsaturated bond ( Hereinafter, the specific fatty acid ester).
上述のとおり、特定脂肪酸エステルは、Cr及びNiを多く含有する合金素材表面に強固に吸着して耐焼付き性を高める。さらに、不飽和結合を有する脂肪酸エステルが10質量%以下であるため、上述の特定硫黄含有化合物と併用しても、潤滑剤組成物が高粘度化しにくい。 As described above, the specific fatty acid ester is strongly adsorbed on the surface of the alloy material containing a large amount of Cr and Ni to enhance the seizure resistance. Furthermore, since the fatty acid ester having an unsaturated bond is 10% by mass or less, even when used in combination with the above-described specific sulfur-containing compound, the lubricant composition is difficult to increase in viscosity.
潤滑剤組成物中の特定脂肪酸エステルが少しでも含有されれば、上述の効果が得られる。一方、特定脂肪酸エステルの含有量が多すぎれば、他の添加剤の吸着および反応を阻害する場合がある。好ましい特定脂肪酸エステルの下限は5%である。好ましい特定脂肪酸エステルの上限は40%である。 If the specific fatty acid ester in the lubricant composition is contained even a little, the above-described effects can be obtained. On the other hand, if the content of the specific fatty acid ester is too large, the adsorption and reaction of other additives may be inhibited. The lower limit of the preferred specific fatty acid ester is 5%. A preferable upper limit of the specific fatty acid ester is 40%.
特定脂肪酸エステルはたとえば、ステアリン酸ブチル、パルチミン酸オクチル、ミリスチン酸ブチル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸2−エチルヘキシル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸2−エチルヘキシル、イソステアリン酸イソプロピル等である。 Specific fatty acid esters are, for example, butyl stearate, octyl palmitate, butyl myristate, isopropyl myristate, 2-ethylhexyl palmitate, butyl stearate, 2-ethylhexyl stearate, isopropyl isostearate and the like.
[金属管の製造方法]
本実施の形態による潤滑剤組成物は、冷間ピルガ圧延による金属管の製造に利用される。以下、冷間ピルガ圧延による金属管の製造方法について説明する。
[Metal tube manufacturing method]
The lubricant composition according to the present embodiment is used for manufacturing a metal tube by cold pilger rolling. Hereinafter, the manufacturing method of the metal pipe by cold pilger rolling is demonstrated.
[合金素材の準備]
初めに、圧延対象となる合金素材を準備する。合金素材は、Cr含有量及びNi含有量の合計が質量%で12%以上である、Cr合金、Cr−Ni合金又はNi基合金である。合金素材はたとえば、SUS201、SUS202、SUS304、SUS316等のオーステナイト系ステンレス鋼、SUS430,SUSxm8等のフェライト系ステンレス鋼、SUS403、SUS410、SUS416、SUS420J2、SUS431等のマルテンサイト系ステンレス鋼、SUS630、SUS631等に代表される析出硬化型ステンレス鋼、NCF600、NCF690等のニッケル超合金等である。
[Preparation of alloy material]
First, an alloy material to be rolled is prepared. The alloy material is a Cr alloy, a Cr—Ni alloy, or a Ni-based alloy in which the total of the Cr content and the Ni content is 12% by mass or more. Alloy materials include, for example, austenitic stainless steels such as SUS201, SUS202, SUS304, and SUS316, ferritic stainless steels such as SUS430 and SUSxm8, martensitic stainless steels such as SUS403, SUS410, SUS416, SUS420J2, and SUS630, SUS631, etc. And nickel superalloys such as NCF600 and NCF690.
本実施形態の潤滑剤組成物は、Cr含有量及びNi含有量の合計が25%以上のCr合金、Cr−Ni合金及びNi基合金の冷間ピルガ圧延に好適である。 The lubricant composition of this embodiment is suitable for cold pilger rolling of a Cr alloy, a Cr—Ni alloy, and a Ni-based alloy having a total of Cr content and Ni content of 25% or more.
[合金素管の製造]
準備された合金素材から、合金素管を製造する。合金素管は、周知の方法で製造される。たとえば、ユジーン・セジュルネ法に代表される熱間押出加工により、合金素管を製造する。丸棒の合金素材から、機械加工により合金素管の中心部に貫通孔を形成して、合金素管を製造してもよい。
[Manufacture of alloy pipes]
An alloy pipe is manufactured from the prepared alloy material. The alloy pipe is manufactured by a known method. For example, an alloy pipe is manufactured by hot extrusion represented by the Eugene Sejurune method. An alloy base tube may be manufactured by forming a through hole in the center of the alloy base tube by machining from an alloy material of a round bar.
[冷間ピルガ圧延]
製造された合金素管を用いて、冷間ピルガ圧延を実施して金属管を製造する。冷間ピルガ圧延は周知の圧延方法である。冷間ピルガ圧延には、ピルガミルを使用する。ピルガミルは、特殊な孔型形状を有する一対のロールと、マンドレルと、推進機とを備える。
[Cold Pilga Rolling]
Using the manufactured alloy base pipe, cold pilger rolling is performed to manufacture a metal pipe. Cold pilga rolling is a well-known rolling method. For cold pilga rolling, a pilga mill is used. The pilgamill includes a pair of rolls having a special hole shape, a mandrel, and a propulsion device.
合金素管にマンドレルを挿入する。その後、一対のロールに合金素管を挟む。一対のロールを1回転すると、合金素管のうち、ロールの孔型と接触する領域が圧延される。一対のロールを1回転したとき、合金素管はロールの孔型から離れる。推進機は、孔型から離れた合金素管を一定距離前進する。このとき、推進機は、マンドレル及び合金素管を中心軸周りに60度〜90度回転する。その後、一対のロールに合金素管を再び挟み、再びロールを1回転して合金素管を圧延する。1回転ごとのロール圧延を繰り返し、合金素管を冷間圧延して金属管を製造する。 Insert the mandrel into the alloy tube. Thereafter, the alloy pipe is sandwiched between a pair of rolls. When the pair of rolls are rotated once, a region of the alloy base tube that is in contact with the hole mold of the roll is rolled. When the pair of rolls are rotated once, the alloy base tube is separated from the hole mold of the rolls. The propulsion device advances the alloy base pipe away from the hole mold by a predetermined distance. At this time, the propulsion device rotates the mandrel and the alloy base tube 60 to 90 degrees around the central axis. Thereafter, the alloy base pipe is sandwiched again between the pair of rolls, and the roll is rotated once again to roll the alloy base pipe. Roll rolling for each rotation is repeated, and the alloy tube is cold-rolled to produce a metal tube.
冷間ピルガ圧延中、本実施形態の潤滑剤組成物を合金素管の内外面に供給する。たとえば、スプレーを用いて、潤滑剤組成物を合金素管の内外面に散布する。潤滑剤組成物は回収され、ピルガミル周辺に配置された大型タンクを介して循環して使用される。 During cold pilger rolling, the lubricant composition of the present embodiment is supplied to the inner and outer surfaces of the alloy pipe. For example, the lubricant composition is sprayed on the inner and outer surfaces of the alloy base pipe using a spray. The lubricant composition is recovered and circulated through a large tank arranged around the Pilgamil.
合金素管の表面に、熱間押出加工後に生成される酸化スケールが付着したまま、冷間ピルガ圧延を実施してもよい。冷間ピルガ圧延前の合金素管の表面に付着した酸化スケールを除去した後、冷間ピルガ圧延を実施してもよい。合金素管の表面に対してショットブラストを実施して、合金素管表面に鉄分を付与した後、冷間ピルガ圧延を実施してもよい。この場合、潤滑剤組成物が合金素管表面に保持されやすくなり、潤滑剤組成物と合金素管表面とが反応しやすくなる。合金素管表面の粗度を高めて潤滑剤組成物が合金素管表面に保持されやすくしてもよい。好ましい合金素管表面の粗度は、JIS B0601(2001)で規定された算術平均粗さRaで0.01μm〜3μmである。この場合、潤滑剤組成物が保持されやすく、かつ、ロールと合金素管表面との間に引き込まれやすい。 Cold pilger rolling may be performed while the oxide scale generated after the hot extrusion process is adhered to the surface of the alloy tube. Cold pilger rolling may be performed after removing the oxide scale attached to the surface of the alloy tube before cold pilger rolling. Shot blasting may be performed on the surface of the alloy base pipe to give iron to the surface of the alloy base pipe, and then cold pilger rolling may be performed. In this case, the lubricant composition is easily held on the surface of the alloy base tube, and the lubricant composition and the surface of the alloy base tube are easily reacted. The roughness of the alloy base pipe surface may be increased to facilitate the retention of the lubricant composition on the alloy base pipe surface. The preferable roughness of the alloy base tube surface is 0.01 μm to 3 μm in terms of arithmetic average roughness Ra defined by JIS B0601 (2001). In this case, the lubricant composition is easily held and is easily drawn between the roll and the surface of the alloy base tube.
合金素管に蓚酸塩化成処理やホウ酸塩化成処理を実施してもよい。この場合、合金素管の潤滑性が高まる。 The alloy base tube may be subjected to oxalate conversion treatment or borate conversion treatment. In this case, the lubricity of the alloy base tube is increased.
表1に示す試験番号1〜21の潤滑剤組成物を準備した。 Lubricant compositions with test numbers 1 to 21 shown in Table 1 were prepared.
表1を参照して、「構造」欄には、「成分」欄に記載された成分(化合物)の構造が記載されている。各試験番号欄の数値は質量%を意味する。たとえば、「30」は30%を意味する。「−」は、対応する成分が含有されていないことを意味する。 Referring to Table 1, the “structure” column describes the structure of the component (compound) described in the “component” column. The numerical value in each test number column means mass%. For example, “30” means 30%. “-” Means that the corresponding component is not contained.
[潤滑性評価試験]
潤滑剤組成物の潤滑性(耐焼付き性)については、ボールオンディスク摩耗試験で評価した。ボールオンディスク摩耗試験は、次の方法により実施した。ボールオンディスク摩耗試験の試験片であるディスクは、直径110mm、厚さ10mmとした。ディスクの材質は、JIS規格のSUJ420J、SUS304、SUS329J4L、NCF690の4種類を準備した。ボールは、3/4インチ径であって、材質はSUJ2であった。
[Lubricity evaluation test]
The lubricity (seizure resistance) of the lubricant composition was evaluated by a ball-on-disk wear test. The ball-on-disk wear test was performed by the following method. The disk as a test piece for the ball-on-disk wear test had a diameter of 110 mm and a thickness of 10 mm. Four types of disc materials were prepared: JIS standard SUJ420J, SUS304, SUS329J4L, and NCF690. The ball was 3/4 inch diameter and the material was SUJ2.
試験番号1〜21の潤滑剤組成物を、試験30秒前の各ディスクの試験面に塗布し、以降は塗布しなかった。ディスクにおける摩耗部分はディスク中心から45mmの位置とした。荷重は200kgfとし、試験時間は60秒とした。試験中のディスクに掛かるトルクをトルクメータで測定し、測定値と荷重とから摩擦係数を算出した。高周波誘導加熱により、ディスクを150℃(低温域想定)、200℃(中温域想定)、250℃(高温域想定)にそれぞれ保持して試験を実施した。 The lubricant compositions of Test Nos. 1 to 21 were applied to the test surface of each disk 30 seconds before the test, and were not applied thereafter. The worn part of the disk was 45 mm from the center of the disk. The load was 200 kgf and the test time was 60 seconds. The torque applied to the disk under test was measured with a torque meter, and the friction coefficient was calculated from the measured value and the load. The test was carried out by holding the disk at 150 ° C. (assuming a low temperature region), 200 ° C. (assuming a medium temperature region), and 250 ° C. (assuming a high temperature region) by high frequency induction heating.
試験後のディスクの試験面を目視観察し、焼付きの発生有無を調査した。上記4種類の材質及び3つの温度域での試験(各試験番号ごとに、4種類の材質×3つの温度域=12個の条件)のいずれか1つ以上の条件において焼付きが発生した場合、耐焼付き性が低いため、「不可」と判断した。いずれの条件においても焼付きが発生しなかった場合、全条件の摩擦係数の平均(以下、平均摩擦係数という)を求めた。平均摩擦係数が0.15よりも大きい場合、「可」と判断した。平均摩擦係数が0.10〜0.15である場合、「良」と判断した。平均摩擦係数が0.10未満である場合、「優」と判断した。「可」、「良」、「優」の場合、耐焼付き性が高いと判断した。 The test surface of the disc after the test was visually observed to investigate the occurrence of seizure. When seizure occurs in one or more of the above four types of materials and tests in three temperature ranges (4 types of materials x 3 temperature ranges = 12 conditions for each test number) Since the seizure resistance is low, it was judged as “impossible”. When no seizure occurred under any of the conditions, the average of the friction coefficients under all conditions (hereinafter referred to as the average friction coefficient) was obtained. When the average coefficient of friction was larger than 0.15, it was judged as “possible”. When the average coefficient of friction was 0.10 to 0.15, it was judged as “good”. When the average coefficient of friction was less than 0.10, it was judged as “excellent”. In the case of “possible”, “good”, “excellent”, it was judged that the seizure resistance was high.
[耐食性評価試験]
潤滑性評価試験後のディスク(各試験番号ごとに、4種類の材質×3種類の温度域=12個のディスク)を用いて、耐食性評価試験を実施した。潤滑性評価試験後のディスクから、摩耗部を含む10mm角のブロック試験片を採取した。ブロック試験片を用いて、JIS G0571(2003)に規定された蓚酸エッチング試験方法に準拠して試験を実施した。試験後のエッチング組織の評価は、上記JIS規格中の結晶粒界の状態を示す分類表に基づいて判断した。具体的には、各試験番号のディスク(12個)のうち、少なくとも1つ以上のエッチング組織が溝状組織(JIS規格の表中の記号C)である場合、耐食性が低く、「不可」と判断した。12個のディスクのいずれのエッチング組織も溝状組織ではなく、かつ、少なくとも1つ以上が混合組織(JIS規格の表中の記号B)である場合、耐食性が「良」と判断した。12個のディスクのいずれもが段状組織(JIS規格の表中の記号A)である場合、耐食性が「優」と判断した。「良」又は「優」である場合、耐食性が高いと判断した。
[Corrosion resistance evaluation test]
Using the discs after the lubricity evaluation test (for each test number, 4 types of materials × 3 types of temperature ranges = 12 discs), a corrosion resistance evaluation test was performed. From the disc after the lubricity evaluation test, a 10 mm square block test piece including a worn part was collected. Using the block test piece, the test was conducted in accordance with the oxalic acid etching test method defined in JIS G0571 (2003). The evaluation of the etching structure after the test was judged based on the classification table indicating the state of the grain boundary in the JIS standard. Specifically, of at least one of the test number disks (12), when at least one etching structure is a grooved structure (symbol C in the table of JIS standard), the corrosion resistance is low, and “impossible” It was judged. When none of the etching structures of the 12 disks was a groove structure and at least one was a mixed structure (symbol B in the JIS standard table), the corrosion resistance was judged as “good”. When any of the 12 discs had a stepped structure (symbol A in the JIS standard table), the corrosion resistance was judged as “excellent”. When it was “good” or “excellent”, it was judged that the corrosion resistance was high.
[試験結果]
表1に試験結果を示す。表1を参照して、試験番号1〜13の潤滑剤組成物は、耐焼付き性及び耐食性が高かった。
[Test results]
Table 1 shows the test results. Referring to Table 1, the lubricant compositions of test numbers 1 to 13 had high seizure resistance and corrosion resistance.
試験番号3及び5は、AカルシウムスルフォネートのTBNが400mgKOH/g以上であり、CカルシウムスルフォネートのTBNが200mgKOH/g以上であった。そのため、潤滑性及び耐食性共に、試験番号1及び2よりも高かった。 In test numbers 3 and 5, the TBN of A calcium sulfonate was 400 mgKOH / g or more, and the TBN of C calcium sulfonate was 200 mgKOH / g or more. Therefore, both lubricity and corrosion resistance were higher than those of test numbers 1 and 2.
試験番号4の比率RA/Cは、1/3〜3の範囲内であった。そのため、潤滑性及び耐食性共に、試験番号1及び2よりも高かった。 The ratio RA / C of test number 4 was in the range of 1/3 to 3. Therefore, both lubricity and corrosion resistance were higher than those of test numbers 1 and 2.
試験番号6の潤滑剤組成物は、特定脂肪酸エステルを含有した。そのため、潤滑性及び耐食性共に、試験番号1及び2よりも高かった。 The lubricant composition of test number 6 contained a specific fatty acid ester. Therefore, both lubricity and corrosion resistance were higher than those of test numbers 1 and 2.
試験番号7は、特定脂肪酸エステルであるパルミチン酸オクチルを40質量%含有した。そのため、潤滑性が「優」であった。 Test No. 7 contained 40% by mass of octyl palmitate, which is a specific fatty acid ester. Therefore, the lubricity was “excellent”.
試験番号8〜13の潤滑性組成物は、特定脂肪酸エステルを含有し、かつ、AカルシウムスルフォネートのTBNが400mgKOH/g以上であり、CカルシウムスルフォネートのTBNが200mgKOH/g以上であった。さらに、比率RA/Cは、1/3〜3の範囲内であった。そのため、潤滑性及び耐食性共に「優」であった。 The lubricating compositions of Test Nos. 8 to 13 contain a specific fatty acid ester, and the TBN of A calcium sulfonate is 400 mgKOH / g or more, and the TBN of C calcium sulfonate is 200 mgKOH / g or more. It was. Furthermore, the ratio RA / C was in the range of 1/3 to 3. Therefore, both lubricity and corrosion resistance were “excellent”.
一方、試験番号14〜21の潤滑剤組成物は、本発明の範囲外であったため、潤滑性又は耐食性が低かった。具体的には、試験番号14は、特定硫化物含有化合物を含有しなかった。そのため、潤滑性が「不可」であった。 On the other hand, since the lubricant compositions of test numbers 14 to 21 were outside the scope of the present invention, the lubricity or corrosion resistance was low. Specifically, Test No. 14 did not contain a specific sulfide-containing compound. Therefore, the lubricity was “impossible”.
試験番号15の特定硫化物含有化合物の含有量は、本発明の上限を超えた。そのため、耐食性が「不可」であった。 The content of the specific sulfide-containing compound of test number 15 exceeded the upper limit of the present invention. Therefore, the corrosion resistance was “impossible”.
試験番号16の特定硫化物含有化合物の炭化水素の炭素数は12未満であった。そのため、潤滑性が「良」であった。しかしながら、3時間経過後に再び潤滑性評価試験を実施した結果、潤滑性が「不可」となった。分子量が小さいため、蒸発又は揮発しやすく、潤滑剤組成物が初期の組成を保持できなくなったためと推定される。 The carbon number of the hydrocarbon of the specific sulfide-containing compound of test number 16 was less than 12. Therefore, the lubricity was “good”. However, as a result of performing the lubricity evaluation test again after 3 hours, the lubricity became “impossible”. It is presumed that because the molecular weight is small, it easily evaporates or volatilizes, and the lubricant composition can no longer maintain the initial composition.
試験番号17の特定カルシウム含有化合物の含有量は、本発明の下限未満であった。そのため、潤滑性が「不可」であった。 Content of the specific calcium containing compound of the test number 17 was less than the minimum of this invention. Therefore, the lubricity was “impossible”.
試験番号18の特定カルシウム含有化合物の含有量は、本発明の上限を超えた。そのため、耐食性が「不可」であった。 The content of the specific calcium-containing compound of test number 18 exceeded the upper limit of the present invention. Therefore, the corrosion resistance was “impossible”.
試験番号19の比率RA/Cは4を超えた。そのため、耐食性が「不可」であった。 The ratio R A / C of test number 19 exceeded 4. Therefore, the corrosion resistance was “impossible”.
試験番号20の比率RA/Cは1/4未満であった。そのため、潤滑性が「不可」であった。 The ratio R A / C of test number 20 was less than ¼. Therefore, the lubricity was “impossible”.
試験番号21の潤滑剤組成物は、特定硫化物含有化合物及び特定カルシウム含有化合物を含有しなかった。そのため、潤滑性及び耐食性共に「不可」であった。 The lubricant composition of Test No. 21 did not contain the specific sulfide-containing compound and the specific calcium-containing compound. Therefore, both lubricity and corrosion resistance were “impossible”.
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。 While the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.
本実施の形態における潤滑剤組成物は、金属加工に広く適用可能である。特に、冷間ピルガ圧延による金属加工に好適である。 The lubricant composition in the present embodiment is widely applicable to metal processing. In particular, it is suitable for metal processing by cold pilga rolling.
Claims (6)
10〜40質量%の硫黄含有化合物と、20〜60質量%のカルシウム含有化合物とを含有し、
前記硫黄含有化合物は、硫黄原子が3〜5個連続し、その両端に炭素数12〜18の炭化水素が付加された硫黄含有化合物であり、
前記カルシウム含有化合物は、炭酸塩の結晶構造がアモルファス型結晶であり全塩基価が300mgKOH/g以上である第1カルシウムスルフォネートと、炭酸塩の結晶構造がカルサイト型結晶であり全塩基価が150mgKOH/g以上である第2カルシウムスルフォネートとを含有し、第1カルシウムスルフォネートの第2カルシウムスルフォネートに対する比率RA/Cが1/4〜4である、潤滑剤組成物。 A lubricant composition used for cold pilga rolling,
10 to 40% by mass of a sulfur-containing compound and 20 to 60% by mass of a calcium-containing compound,
The sulfur-containing compound is a sulfur-containing compound in which 3 to 5 sulfur atoms are continuous and hydrocarbons having 12 to 18 carbon atoms are added to both ends thereof.
The calcium-containing compound includes a first calcium sulfonate having a carbonate crystal structure of an amorphous type crystal and a total base number of 300 mgKOH / g or more, and a carbonate crystal structure of a calcite type crystal having a total base number. Containing a second calcium sulfonate having a ratio R A / C of the first calcium sulfonate to the second calcium sulfonate of 1/4 to 4 .
脂肪酸の炭素数が14〜18であり、アルコール部の炭素数が3〜8であり、不飽和結合を有さない脂肪酸モノエステルを5〜40質量%含有する、潤滑剤組成物。 The lubricant composition of claim 1, further comprising:
A lubricant composition containing a fatty acid monoester having a carbon number of 14-18, a carbon number of an alcohol part of 3-8, and having no unsaturated bond.
前記第1カルシウムスルフォネートの全塩基価は350mgKOH/g以上であり、前記第2カルシウムスルフォネートの全塩基価は200mgKOH/g以上である、潤滑剤組成物。 The lubricant composition according to claim 1 or 2, wherein
The total base number of the first calcium sulfonate is 350 mgKOH / g or more, and the total base number of the second calcium sulfonate is 200 mgKOH / g or more.
前記比率RA/Cは1/3〜3である、潤滑剤組成物。 The lubricant composition according to any one of claims 1 to 3, wherein
The lubricant composition, wherein the ratio RA / C is 1/3 to 3.
前記冷間ピルガ圧延される合金素管は、Cr及びNiを合計で12質量%以上含有するCr合金、Ni合金又はNi基合金である、潤滑剤組成物。 The lubricant composition according to any one of claims 1 to 4, wherein
The alloy pipe to be cold pilger-rolled is a lubricant composition that is a Cr alloy, a Ni alloy, or a Ni-based alloy containing 12 mass% or more of Cr and Ni in total.
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の潤滑剤組成物を利用して、前記合金素管を冷間ピルガ圧延する工程とを備える、金属管の製造方法。 Preparing an alloy pipe containing 12% by mass or more of Cr and Ni in total;
The manufacturing method of a metal pipe provided with the process of carrying out the cold pilger rolling of the said alloy base pipe using the lubricant composition of any one of Claims 1-4.
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- 2012-03-23 JP JP2012067995A patent/JP5689088B2/en active Active
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