ステンレスH形鋼の熱間圧延ロール表面への反応被膜形成による潤滑技術の開発

摘要

鉄鋼材料の熱間圧延において，製品あるいは工具表面に発生する焼付きや摩耗といったトライボロジー問題は，製品品質や製造コストに重大な影響を及ぼすことから，重要な開発課題である．このような背景から，種々の高性能潤滑剤や熱間工具材が開発されているが，摩擦条件が過酷な場合には，焼付きや摩耗を完全に防止するのは困難である．このような摩擦条件か過酷な例として，熱間H形鋼圧延か挙げられる．H形鋼を熱間圧延により製造する際，ユニバーサル圧延機の水平ロールとH形鋼フランジ内面との問では滑り速度や面圧が局部的に高くなるために焼付きが生じやすく，特に圧延材がステンレス鋼等の難加工材になると焼付きの発生は顕著になる．焼付きが発生すると，水平ロール側面に圧延材か移着·成長し，これがH形鋼フランジ内面を引っ掻いて三日月状の凹きずが発生する．本研究では，熱間圧延ロールと被圧延材との焼付き防止を図るために，ロール材側に反応被膜を形成し，さらに固体潤滑粒子を摩擦界面に供給する複合潤滑法を提案した．具体的には，まず，冷間の化成被膜処理方法であるしゅう酸第一鉄（以下，しゅう酸鉄と呼ぶ）被膜に着目して，鉄基ロール材表面への反応被膜形成能について検討した．次に，配管·ノズル詰まりや製品への浸炭の問題のない固体潤滑法として，ロールバイト直近で二液の反応によりしゅう酸カルシウム粒子を生成させて摩擦界面に供給する方法を考案し，その粒子の生成挙動を調査した．さらに，これら潤滑法を単独および併用して適用した際の熱間摩擦特性を評価し，提案した複合潤滑法の効果を確認した．最後に，提案した潤滑法をステンレスH形鋼の実機圧延に適用し，その効果を実証した．