TWI275641B - Cold-drawn lubricating oil, lubrication film and method of producing cold-drawn steel tube - Google Patents

Description

1275641 (2) 的各種方法。 舉例來說’在日本特開平1 0-2 8 6 6 1 6號公報中，揭示 一種在拉伸加工過程中經由中空心軸將潤滑油塗佈於管內 面的裝置’該管內面塗佈潤滑油的裝置，在供殘留於前述 中空心軸內之油料回流至儲槽的配管流路設有安全閥。 此外，在日本特開昭6 2 - 2 3 6 8 9 6號公報中揭示一種潤 滑方法’該潤滑方法是當冷拉加工使截面減少率爲3 〇 % 以上時，採用由1 〇〜60重量％的基礎油（base oil )、和 10〜60重量％的硫磺系耐高壓添加劑、及35重量％的增 黏劑混合而成，且4(TC時黏度爲100〜5000百分泊（ centi-P〇ise )的潤滑油。 同樣地，在日本特公平4-4 8 8 3 9號公報中也揭示一種 潤滑處理方法，該潤滑處理方法是在對碳鋼或合金鋼的線 材、棒材或管材進行酸洗處理之後，在材料的表面塗佈： 在2 0 °C時黏度爲1 〇 〇〜3 〇 〇 〇百分泊的潤滑油。 上述所揭示的潤滑油成分，是由：硫磺成分占3 0 % 以上的二烷基具硫化合物5〜4〇% ;和2〇〜7〇%之油脂與烯 煙的化合物’該化合物是由含有1 5 %以上之硫磺成分的 化合物中所選出；和由油脂、合成油、礦物油及高級脂肪 酸中選出1種或2種以上的基礎油；及至少由聚異丁烯、 ^ @共聚合物系增黏劑與聚酯系增黏劑中選出1種以上的 增黏劑所構成。 另外在日本特開2002- 1 92220號公報中揭示一種冷拉 銅I管的製造方法，該冷拉鋼管的製造方法是將管材浸漬於 1275641 (3) 含有金屬鹽的水溶液中，使該管材的內外面形成硼酸的鹼 性金屬鹽、或硼酸的鹼性金屬鹽與脂肪酸之鹼性金屬鹽的 覆膜，並於該覆膜上塗佈液態潤滑劑。 由結構構件的輕量化觀點來看，近年來，以汽車業爲 首之各種機械結構構件所採用的機械結構用鋼管均要求高 強度。 爲了因應上述的需求，有時會採用於冷拉後以較低溫 度執行退火，使因冷拉加工所造成的加工歪斜（skewness )殘存於成品鋼管中，以確保鋼管之高強度的方法。 此外，退火後的鋼管表面爲了確保其平滑性與表面特 性，最好抑制退火時所產生的銹皮，並降低形成於鋼管表 面之銹皮的厚度。因此，機械結構用鋼管的退火，多半是 採用將爐內氣相環境調整成非氧化性的輝面退火。 除此之外，由降低成本的觀點來看，許多冷拉後之鋼 管的內外面可不經硏磨，而直接當作結構用構件使用。在 上述的狀態下，於形成前述化合覆膜的方法中，部分的磷 酸鋅與有機金屬鹽將燒焦於冷拉後之鋼管的表面，將影響 冷拉鋼管的金屬光澤。 由於上述的狀況，使得冷拉加工的前置處理，也就是 指在鋼管母材的表面形成化合覆膜的處理變得困難。 此外，相較於化合覆膜處理，可淸楚地得知在冷拉前 將潤滑油塗佈鋼管母材之油潤滑處理的處理過程則較爲簡 易，且工序與運轉成本可大幅地降低。因此，冷拉加工的 前置處理多半採用油潤滑處理。 -7- 1275641 (4) 誠如以上所述，用於汽車製造等機械結構用鋼管不僅 要求高強度，更由於表面不經硏磨地直接使用，所以冷拉 後必須在低溫環境下的調整爐內進行退火。 當執行上述退火時’如何藉由促進潤滑油的熱分解， 進而充分地揮發去除潤滑油’以達成退火殘渣的減少便成 爲欲解決的新課題。 倘若採用前述日本特開平1 0-2 8 6 6 1 6號公報所揭示的 裝置，於特定的內面塗佈油料之後，由等待拉伸之中空心 軸前端所洩漏的潤滑油將從擠壓口部流入另一端，進而解 決在稍後熱處理過程中因形成碳化導致內面污染的問題。 但由於並非針對潤滑油本身進行改善，因此並無法解決退 火殘渣的新課題。 此外，在日本特開昭62-23 6 8 96號及日本特公平4-48839號公報中，是意圖藉由採用硫擴（s)系耐高壓添 加劑來確保冷拉時的潤滑性，並防止燒焦及附著的情形產 生，而日本特開2002- 1 92220號公報，其目的則是在鋼管 母材的內外面形成鹼性金屬鹽的覆膜，以抑制冷拉時發生 燒焦的同時，防止冷拉後之熱處理過程中產生滲磷。 因此，倘若採用上述日本特開昭62-236896號公報、 曰本特公平4-4 8 8 3 9號公報及日本特開2002- 1 92220號公 報等3件專利文獻所揭示的方法，雖然可防止在冷拉過程 中燒焦與附著的產生，並抑制不規則震動的形成，並無法 解決上述退火殘渣的新課題。 據此，採用上述3件專利文獻所揭示的方法對冷拉後 -8 - 1275641 (5) 的鋼管進行退火’譬如在65〇t以下實施輝面熱處理，由 於在添加S/IL·細（S )系耐局壓添加劑的狀態下潤滑油無法 充分地揮發，將導致退火殘渣大量地形成。 【發明內容】 本發明的目的是以解決上述新課題，也就是在低溫壤 境的爐內進行低溫退火爲前提，在採取油潤滑處理執行冷 拉加工時’確保潤滑性並防止燒焦與附著產生的同時，不 致在鋼管表面產生「黑化」與「污物附著」等退火殘渣， 並可同時使用潤滑油與潤滑覆膜之冷拉鋼管的製造方法。 爲了因應機械結構用鋼管的高強度需求、及省略鋼管 表面硏磨的需求，本發明團隊經各種討論後，發現了以下 (a )〜（C )的重要技術事項。 (a )烏了獲得良好的外觀，並須抑制退火所產生的 錄皮’以降低鋼管表面之銹皮的厚度。具體來說，是於執 行冷拉且退火之後，將鋼管表面的銹皮厚度控制爲〇 . 5〜】〇 β m 〇 (b )爲了有效率地確保高強度，而採用低溫退火使 冷拉所形成的加工歪斜殘留於鋼管。進行低溫退火之際， 根據後述的理由，加熱的溫度爲6 5 0 °C以下。 (c )爲了確保良好的外觀及表面品質，鋼管表面不 能因附著或殘留退火殘渣而形成髒污。具體的目標，·是將 退火殘渣的附著量訂爲3g/m2以下。 除此之外’在確保潤滑性以防止燒焦的同時，爲了達 冬 1275641 (6) 成退火殘渣的減量，本案的發明團隊更針對潤滑油中之S 系耐高壓添加劑與退火殘渣間的關連性進行硏究。 在一般的潤滑處理中，爲了提高潤滑性多半採用耐高 壓添加劑’即使在管材與工具（栓塞、壓膜）的臨界處形 成沒有油料的狀態，也能確保其潤滑性。 根據以上的硏究，當欲提高潤滑性執行安定的冷拉時 ，潤滑油中將添加大量的S系耐高壓添加劑。但是，s系 耐高壓添加劑本身容易形成退火殘渣而殘留，進而妨礙基 礎油之潤滑油的熱分解，而有損潤滑油的揮發性。 此外’由於機械結構用鋼管要求高強度，而必須在冷 拉過程中執行強度的加工，使得油膜產生剝離，而容易形 成燒焦。爲了防止上述情形的產生，可於進行冷拉加工之 前，在管材的表面形成具有良好潤滑油保持性之硼酸鹼性 金屬鹽覆膜，以實施良好的表面處理。 而上述的表面處理，可採用磷酸的鹼性金屬鹽取代硼 酸的鹼性金屬鹽形成覆膜，可獲得相同的效果。此外，亦 可形成硼酸之鹼性金屬鹽與磷酸之鹼性金屬鹽的覆膜。 本發明團隊，是以上述的硏究結果作爲前提，並根據 不同的著眼點，朝開發出「即使是具有不同潤滑特性的潤 滑油’皆能適用於製造出具有良好表面特性之冷拉鋼管的 製造」的方向前進。 (1 )第1潤滑油 如上所述，在油潤滑處理過程中，爲了提高潤滑性而 -10- (7) 1275641 添加於潤滑油的S系耐高壓添加劑，由於其本身除了容易 形成退火殘渣而殘留之外，更因爲會妨礙基礎油之潤滑油 的熱分解，因此盡量降低S系耐高壓添加劑的使用。

雖然抑制潤滑油中硫磺的低含有量，將導致油膜剝離 極並容易產生燒焦，爲了防止該情形的產生，可於執行冷 拉之前’在管材的表面形成具有優良潤滑油保持性之硼酸 的鹼性金屬鹽皮膜，並進一步提高潤滑油的黏度。而採用 磷酸的鹼性金屬鹽來取代硼酸的鹼性金屬鹽形成皮膜亦可 獲得相同的效果。 換言之，第1著眼點的前提爲：實施「可在管材表面 塗佈具有良好高黏度潤滑油之潤滑油保持性的覆膜」的表 面處理，並且爲了減少鋼管表面的退火殘渣，選擇盡量減 少S系耐高壓添加劑。

本發明的第1潤滑油，是基於上述第i著眼點所完成 的潤滑油，其特徵爲：S含量爲3質量％以下，黏度爲5 XlO 4 〜lXl〇-3m2/s ( 4〇〇 〜i〇〇〇cst) 0 (2 )第2潤滑油 爲了確保潤滑性，而被添加於潤滑油的s系耐高壓添 加劑’會在執行冷拉的管材表面形成低剪斷力的Fes、 F e 2 S等’進而抑制燒焦的情形產生。如上所述地，雖然 潤滑油中的s本身將形成退火殘渣，並將妨礙潤滑油的揮 發性，卻發現形成F e S、F e2 S的S不會妨礙潤滑油的熱分 解及揮發。 -11 - 1275641 (8) 因此，第2著眼點爲：爲了確保潤滑性，積極地使管 材表面含有可形成低剪斷力之FeS、Fe2S等的S。 第1圖爲顯示冷拉後鋼管表面之殘餘油量與S檢測強 度間的關係圖。由於冷拉過程中的油量及膜厚與潤滑油的 黏度成一定比例，因此調整潤滑油的黏度使冷拉後之殘存 油量（g/m2 )產生變化，並藉由螢光X射線分析來檢測鋼 管表面的S量（Kcps )。所使用的潤滑油中S的含量形成 5質重％ 、20質量％及30質量％ 3種。

FeS、Fe2S等的形成，由於是在管材界面產生反應， 因此只能與潤滑油中所含的部分S產生反應。由於此一緣 故，如第1圖所示地，即使增加附著於管材表面的油量， 所形成之FeS、Fe2S等的數量也不會有所變化。相對於此 ，S的檢測強度，則與潤滑油中S的含量有著相當大的依 附關係。 也就是說，形成於管材表面之FeS、Fe2S等的數量， 係仰賴潤滑油中的S含量，受油量與油膜厚度的影響甚少 。因此，爲了有效地在管材表面形成用來確保潤滑性的 FeS、Fe2S等，必須採用具有一定S含量的潤滑油。 其次，當形成FeS、Fe2S等之後，爲了降低潤滑油內 所殘留的S量（絕對量），可降低附著於管材的油量，或 者減少油膜的厚度。

冷拉過程中的油量與油膜厚度，由於與潤滑油的黏度 呈一定比例，故可對應潤滑性適當地選擇潤滑油的S含量 ，並藉由選擇適當的黏度，可確保管材表面之FeS、Fe2S -12- 1275641 (9) 等的形成量，並降低殘留於潤滑油內的S量。 如上所述地，藉由積極地使潤滑油內含有S的方式， 可確保潤滑性並將退火殘渣降低爲3g/m2以下。 本發明的第2潤滑油，是基於上述第2著眼點而成的 潤滑油’其特徵爲：S含量爲10〜30質量％以下，黏度爲 5x1 (Γ5 〜2xl〇-4m2/s ( 50 〜200cSt ) 〇 (3 )使用第1、2潤滑油的潤滑覆膜、及冷拉鋼管的製造 方法 誠如以上所述，當於油潤滑處理後進行冷拉加工時， 爲了防止油膜剝離及燒焦的情形產生，乃於進行冷拉加工 之前，在管材的表面形成具有良好潤滑油保持性之硼酸鹼 性金屬鹽覆膜，以實施良好的表面處理。 上述的表面處理，可採用磷酸的鹼性金屬鹽取代硼酸 的鹼性金屬鹽形成覆膜，並能獲得相同的效果。 據此，本發明之潤滑覆膜的特徵爲：是由形成於被浸 漬之管材表面的硼酸之鹼性金屬鹽覆膜；及被塗佈於前述 覆膜表面的第1或第2潤滑油所構成。 而，本發明的潤滑覆膜，亦可在管材的內外面形成磷 酸的鹼性金屬鹽覆膜，或亦可在管材的內外面形成硼酸的 鹼性金屬覆膜及磷酸的鹼性金屬覆膜。 此外，本發明之冷拉鋼管的製造方法，其特徵爲：將 管材浸漬於含有硼酸之鹼性金屬鹽的水溶液中，使前述管 材的內外面形成硼酸的鹼性金屬鹽覆膜，當將第】或第2 -13- 1275641 (10) 潤滑油塗佈於前述覆膜表面經冷拉之後 給含有c 0之氣體，一邊在6 5 0 °C以下 行退火。 此外，在本發明之冷拉鋼管的製造 有磷酸之鹼性金屬鹽的水溶液取代含有 的水溶液，而在管材的內外面形成磷酸 。除此之外，亦可使用含有硼酸之鹼性 性金屬鹽的水溶液來取代含有硼酸之鹼 ，而在管材的內外面形成硼酸之鹼性金屬 金屬鹽的覆膜。 根據本發明的冷拉用潤滑油及潤滑覆 拉的過程中確保潤滑性，並將退火殘渣降 。據此，只要採用本發明的冷拉用潤滑油 油潤滑處理並製造冷拉鋼管，可提供最適 汽車製造業爲首之各種機械結構構件使用 本發明中所謂的「冷拉鋼管」，是指 與鉻鉬鋼之類的合金鋼、及不鏽鋼等管材 的鋼管，也就是指在汽車業與其他產業領 構用構件使用的鋼管。 又，本發明之冷拉鋼管的製造方法中 c 〇的氣體」，是指爲了促進大氣環境內 供應的氣體，譬如體積％爲 CO : 0.1 10·0〜14.0% 、H2 : 0.1〜1.5%而剩餘部分赁 體。 在一邊對爐內供 丨爐內氣相環境進 •法中，可使用含 丨酸之鹼性金屬鹽 鹼性金屬鹽覆膜 屬鹽及磷酸之鹼 金屬鹽的水溶液 鹽及磷酸之鹼性 膜，可於執行冷 低爲3gy^m2以下 及潤滑覆膜實施 當的鋼管作爲以 〇 對碳鋼、和鉻鋼 施以冷拉所獲得 域中作爲機械結 所規定之「含有 的循環、換氣而 〜3 · 0 % 、C 0 2 · 丨N所構成的氣 -14- (11) 1275641 【實施方式】 本發明的製造方法，其特徵爲：於進行冷拉之際，預 先將管材浸潰於水溶液中，而在管材的內外面形成硼酸的 鹼性金屬鹽或/及磷酸的鹼性金屬鹽之覆膜，並在該覆膜 上塗佈潤滑油，形成2層構造的潤滑覆膜後經冷拉加工， 一邊將含有C 〇的氣體供給至爐內氣相環境的低溫環境下 進行退火。

接下來’將本發明的內容分成鹼性金屬鹽之覆膜的形 成（表面處理）、潤滑油及低溫退火來加以說明。 1、鹼性金屬鹽之覆膜的形成 潤滑油的表面處理，是將管材浸漬於含有硼酸之鹼性 金屬鹽的水溶液中，於前述管材的內外面形成硼酸之鹼性 金屬鹽的覆膜。

硼酸的鹼性金屬鹽，與管材之間的密著性良好，此外 ’當覆膜表面塗佈潤滑油時，具有良好的保持性。 據此，藉由使管材的表面形成硼酸之鹼性金屬鹽的覆 膜’並於該覆膜上塗佈潤滑油的方式，可降低冷拉過程中 管材與拉伸工具（栓塞、壓模）間的摩擦力，可防止管材 與拉伸工具之間的燒焦。 硼酸之鹼性金屬鹽的覆膜厚度，最好是形成〇·4〜20 从111。一旦覆膜厚度超過2 0 // m將變的容易剝離。而且， 潤滑油殘留於鋼管的表面，當退火後有時會變成退火殘渣 而殘留。另外，當覆膜厚度未達0 ·4 ^ m時，將使管材表 -15- (12) 1275641 面與拉伸工具形成直接的接觸，並且由於潤滑油的保持力 下降，而導致潤滑性降低。 所謂硼酸的鹼性金屬鹽，譬如硼酸鋰、硼酸鉀及硼酸 鈉。其中又以硼酸鉀最爲合適。 爲了使管材的內外面形成硼酸之鹼性金屬鹽的覆膜’ 首先，必須將管材浸漬於含有硼酸之鹼性金屬鹽的水溶液 中。覆膜的厚度可根據浸漬時間及水溶液溫度等進行調整 ，處理後的覆膜厚度最好是形成0.4〜2.0// m。 此外，水溶液中硼酸之鹼性金屬鹽的濃度，可依覆膜 的厚度及浸漬的時間等決定，舉例來說’以2〜1 0質量％ 的範圍最爲適當。而水溶液的溫度則以7〇〜1〇〇的範圍最 佳。 接下來，對浸漬後的管材進行乾燥。藉此，可此管材 的內外面形成硼酸之鹼性金屬鹽的覆膜。而經浸漬之管材 的乾燥，可藉由一般放入1 5 0 t左右之乾燥室內的方法進 行。 適用於本發明的其他表面處理，可使用含有磷酸之鹼 性金屬鹽的水溶液取代含有硼酸之鹼性金屬鹽的水溶液’ 使管材的內外面形成磷酸之鹼性金屬鹽的覆膜，可獲得相 同的效果。換言之，由於上述覆膜與管材間的密著性良好 ，並具有絕佳的潤滑油保持性，故可抑制冷拉加工過程中 管材與拉伸工具間的燒焦。 此外，在上述的場合中，硼酸之鹼性金屬鹽與磷酸之 鹼性金屬鹽的作用效果有著若干的差異。前者可提高管材 -16- 1275641 (13) 與覆膜的密著性，進而提高塗佈於覆膜上之潤滑油的保持 性，具有防止管材與拉伸工具間之燒焦得效果。 相對於此，後者除了可提高塗佈於覆膜表面之潤滑油 的保持性之外，其本身就具有可防止管材與拉伸工具間的 直接接觸、及防止燒焦的效果。 當採用含有磷酸之鹼性金屬鹽的水溶液所形成的覆膜 厚度’與硼酸之鹼性金屬鹽所形成的覆膜相同，皆爲 〇 · 4 〜2 · 0 // m。 所謂的磷酸之鹼性金屬鹽，譬如第2磷酸鈉、第3磷 酸鈉、焦磷酸鈉等。其中又以第2磷酸鈉最爲合適。 管材內外面的磷酸之鹼性金屬鹽覆膜的形成，也與硼 酸之鹼性金屬鹽覆膜的形成方式一樣，採用浸漬法即可。 水溶液中磷酸之鹼性金屬鹽的濃度，舉例來說，以 〇 · 1〜5 · 0質量％的範圍最爲合適，水溶液的溫度只要是 60〜100 °C的範圍內即可。而浸漬後的管材乾燥，採用與硼 酸之鹼性金屬鹽相同的方式即可。 除此之外’適用於本發明之其他不同的表面處理，可 採用含有硼酸之鹼性金屬鹽及磷酸之間性金屬鹽的水溶液 取代含有硼酸之鹼性金屬鹽的水溶液，使管材的內外面形 成硼酸之鹼性金屬鹽與磷酸之鹼性金屬鹽的覆膜，獲得相 同的效果。 採用上述方式所獲得的效果，是介於採用硼酸之鹼性 金屬鹽與採用磷酸之鹼性金屬鹽間之中間値的作用效果。 採用含有硼酸之鹼性金屬鹽及磷酸之鹼性金屬鹽的水 -17- 1275641 (14) 溶液所形成的覆膜厚度、覆膜 使用硼酸之鹼性金屬鹽時所採 水溶液中兩種鹼性金屬鹽的濃 度範圍是合計濃度0.1〜3.0 ® 如上所述地，本發明的潤 形成硼酸之鹼性金屬鹽或/及 爲表面處理，並藉由在該覆膜 層結構的方式，無論是碳鋼、 加工，都能發揮良好的潤滑性 2、潤滑油 本發明的第1潤滑油，S 度爲 5xl(T4 〜lxl0*3m2/s ( 400 〜 第1潤滑油中s含量爲3 當潤滑油中添加S系耐高壓添 %時，將導致退火殘渣的數量 解之故。 據此，由抑制退火殘渣產 中的S含量最好是儘可能地降 是，由於含有些許的S，將具 此在實際使用上，S含量最好 第1潤滑油的黏度（動i (400〜lOOOcSt)。的原因，I ，將導致冷拉過程中流入管材 及形成方式及乾燥方式，與 用的方法相同。此外，前述 度，舉例來說，最合適的濃 ΐ量％ 。 滑覆膜，是在管材的內外面 磷酸之鹼性金屬鹽的覆膜作 上圖布後述的潤滑油形成2 合金鋼或者是不鏽鋼的冷拉 含有量爲3質量％以下，黏 ]OOOcSt) ° 質量％以下的理由，是由於 加劑而使S含量超過3質量 大增，並妨礙潤滑油的熱分 生的觀點來看，第1潤滑油 低，即使不含S亦無妨。但 有不易形成燒焦的效果，因 爲1 .5〜3質量％ 。 S 度）爲 5 X 1 0·4〜1 X 1 (T3m2/s I由於一旦黏度低於5 X 1 (Γ4 與拉伸工具間之潤滑油的量 -18- 1275641 (15) 不足’使管材與拉伸工具形成直接接觸而造成管材的瑕疵 ’此外’一旦黏度超過1 X 1 (T3m2/s，將增加附著於管材 之潤滑油的數量，而不利於成本的考量。 其次’本發明所採用的第2潤滑油，S含量爲1 〇〜3 〇 質量 ％ 以下’黏度爲 5χ1〇.5 〜2xl(r4m2/s(5〇 〜2〇〇cSt)。 一旦第2潤滑油的S含量低於1 〇質量％ ，將使管材 表面的F e S、F e 2 S等的形成量減少而無法確保潤滑性。此 外’倘若S含量高於30質量％ ，雖然可確保FeS、Fe2S 等的形成量，卻也使潤滑油中的S量增加而導致退火殘渣 的數里大增’並妨礙潤滑油的熱分解。故，潤滑油的含 量爲10〜30質量％ 。 而第2潤滑油的黏度（動黏度）爲5x 1 (Γ5〜2 X 1 0·4 m2/s ( 5 0〜200cSt )的原因，是爲了在以上述潤滑油之S 含量作爲前提的條件下，藉由調節附著於管材表面的油量 與油膜厚度，確保管材表面之FeS、Fe2S等的形成量，以 降低殘留於潤滑油內之S量的方式，確保潤滑性並降低退 火殘渣的產生。 換言之，一旦黏度低於5xl(T5m2/s時，將使附著於 管材表面的油量減少，以致冷拉過程中流入管材與拉伸工 具間之潤滑油的量不足，使管材與拉伸工具形成直接接觸 而造成燒焦的產生。 此外，一旦第2潤滑油的黏度超過2 X l(T4m2/s，將 增加附著於管材的油量與油膜厚度，以致殘留於潤滑油內 的S量大增，而無法將退火殘渣的數量降低爲3 g/m2以下 -19- (16) 1275641 本發明所採用的潤滑油，並沒有特別限制其基礎油， 除了可採用豬油、牛油、鯨油、棕櫚油、椰子油及菜子油 (rapeSeed οΠ )等動植物油脂，亦可採用合成油或礦物 油。 本發明中用來將潤滑油塗佈於鹼性金屬鹽之覆膜表面 的方法’只需採用傳統的方法即可。譬如由配置於管材外 周的噴嘴將潤滑油供應至管材外面的方法，或利用設成插 入管材內部的中空心軸將潤滑油供給至管材內面的方法均 適用。 本發明的製造方法中，是在管材表面形成2層結構之 潤滑覆膜後執行冷拉。本發明的冷拉加工可採用一般慣用 的方式’沒有特別限定的必要。 3、退火 本發明中的退火，是以確保冷拉鋼管的強度爲目的， 而保留因冷拉所形成的加工歪斜。當退火溫度過高將使加 工歪斜的情形復原，而無法獲得加工硬化的效果。經冷拉 加工後的鋼管，可藉由在65 0 °C以下的溫度進行退火，以 獲得加工硬化的效果。 此外，爲了維持爐內的安定燃燒，退火溫度的下限最 好爲3 5 0 °C。爲了冷拉鋼管的強度一致，冷拉鋼管保持於 爐內的時間最好爲5分鐘以上。 再者，爲了抑制退火所產生的銹皮，以便將冷拉鋼胃 -20- (17) 1275641 表面之銹皮厚度控制爲Ο . 5〜1 Ο // m，因此退 成非氧化性的環境。 退火時所使用的爐，可爲批量式（bat( 閉爐，或者是利用滾子型的爐將被處理材的 部分離的連續爐。在本發明中，最好是採用 退火爐。 本發明的退火，由於是在非氧化性的環 此潤滑油中的炭成分將不會形成氧化，再加 6 5 0 °C以下的低溫，容易使附著於冷拉鋼管 形成黑化或污物（污物附著）而殘留。因此 供應含有CO的氣體並充分地連續換氣以防 的而殘留。 供給至爐內之含有C Ο的氣體量，最好 積的〇 · 5倍以上。倘若低於爐容積的0 · 5倍 分解後的潤滑油產生黑化，容易再次附著於 面。 另外，倘若上述的氣體供應量過多，對 而言將花費過多的成本，由於不具經濟性， 爐容積的4倍以下。 在上述的說明中，所謂的「每小時供應 氣體」，是指對爐內緩緩地供應氣體之外， 數量相同的氣體，而在1小時內所供應之氣 的4倍。 接下來，根據實施例說明本發明的效果 火爐內必須形 :h type )的密 裝入部及裝出 連續型的輝面 境中進行，因 上處理溫度爲 表面的潤滑油 ，必須充分地 止黑化或污物 每小時爲爐容 以下，將使熱 冷拉鋼管的表 所獲得的效果 供給量最好爲 爐容積4倍的 也由爐內排出 體量爲爐容積 。[實施例1 ] -21 - 1275641 (18) 及[實施例2]，是說明採用本案第1潤滑油時所 果，而[實施例3]則是說明採用本案第2潤滑油 效果。 [實施例1 ] 在實施例1中，是以日本JIS G 3 445 (機械 鋼鋼管）所規定的S TKM 1 3 A作爲測試材料，採 第1潤滑油及比較用潤滑油進行冷拉。 具體來說，是採用外徑7〇.〇mm X 厚度4. 材，執行冷拉使其形成外徑6 0.0 m m x 厚度3 對非氧化性氣相環境的爐內，以每小時供給相當 容積的量，供給含有2 · 1體積％之C Ο的氣體 5 6 0 °C或7 0 0 °C的溫度執行2 0分鐘的退火後獲得 〇 接下來對上述退火過程中是否形成燒焦及退 數量進行調查，並測量所製成之冷拉鋼管的拉伸 表1中，詳細顯不出：所採用之潤滑油的s含有 '和塗佈潤滑油前之表面處理所採用的鹼性金屬 及是否進行表面處理等油潤滑處理的條件。 表1的「燒焦」欄中，「4/5」是表示在採 所製成的5支冷拉鋼管中，有4支產生燒焦之意 果爲「0/5」、「1/5」或「2/5」，便可獲得良好 同樣地，在「退火殘渣」的欄中，〇表示退 爲3g/m2以下，△表示退火殘渣量超過3g/m2至 獲得之效 所獲得之 結構用碳 用本案的 0 m m的管 • 4 m m，並 於2倍爐 ，同時以 冷拉鋼管 火殘渣得 強度。在 量與黏度 鹽種類、 相同條件 。只要結 的評價。 火殘渣量 5 g / ηα2 以 -22 ‘ (19) 1275641 下，x則表示退火殘渣量超過5g/m2以上，倘若是〇，便 可獲得良好的評價。 此外，當「拉伸強度」欄中的結果爲5 1 0 MPa以上， 便可獲得良好的評價。 在「綜合評價」欄中，◎表示極佳，〇表示良好，而 △與X雖然有著程度上的差異，但兩者均表示不佳之意。 倘若獲得◎，即表示評價良好之意。

-23- (20) 1275641

評價 潤滑油的S含量 潤滑油黏度 表面處理 退火溫度 拉伸強度 綜合 (質量％ ) [m2/s (cSt)] (°C) 燒焦 退火殘渣 (MPa) 評價 本 1 0 6χ]〇-4 ( 600) 硼酸鹽 560 0/5 〇 595 ◎ 2 2 6x1 Ο*4 ( 600) 硼酸鹽 560 0/5 〇 583 ◎ 1 氺5 6x10.4 ( 600) 硼酸鹽 560 0/5 △ 588 △ 比 較 例 2 氺】0 6x1 Ο*4 ( 600) 硼酸鹽 氺700 0/5 〇 442 X 3 氺20 6x1 Ο·4 ( 600) 硼酸鹽 560 0/5 X 592 X 本 3 0 6x1 Ο·4 ( 600) 磷酸鹽 560 0/5 〇 590 〇 4 0 6χ]〇·4 ( 600) 氺無 560 5/5 〇 583 X it 較 例 5 2 6x1 Ο*4 ( 600) 氺無 氺700 4/5 〇 449 X 6 氺5 6χ1〇·4 ( 600) 氺無 560 1/5 △ 594 △ 7 氺]0 6χ]〇'4 ( 600) 氺無 560 0/5 X 591 X (注）本：表示本實施例 「表面處理」中，硼酸鹽：硼酸鉀，磷酸鹽：第2磷酸鈉 *:代表脫出本發明所規定的範圍 -24- 1275641 (21) 由表1的結果可淸楚地得知，當潤滑油之S含量在本 發明所規定之「第1潤滑油」的範圍內，形成硼酸或磷酸 之鹼性金屬鹽覆腠時（本發明例1〜3 )，可獲得良好的結 果。 相對於此’當潤滑油的S含量超出本發明所規定之Γ 第1潤滑油」的範圍時，即使形成鹼性金屬鹽的覆膜，雖 然未發現燒焦的情形’卻產生大量的退火殘渣（比較例 1〜3 )，倘若沒有形成鹼性金屬鹽的覆膜，有時會產生燒 焦的狀況（比較例6〜7 )。 此外’退火溫度高於本案所規定之溫度的比較例2， 其拉伸強度不彰。 再者，即使潤滑油的S含量符合本發明所規定之「第 1潤滑油」的範圍’倘若沒有鹼性金屬鹽的覆膜，雖然退 火殘渣的量不多’卻會產生燒焦的情形（比較例4〜5 )。 最後’退火溫度高於本案所規定之溫度的比較例2， 其拉伸強度不彰。 [實施例2] 在貫5也例2中’是以含有質量％爲c:〇.、si: 0·2 0% 、Μη=(Κ71% 、Cr : 〇〇6% (其餘爲以及雜質） 的碳鋼鋼管作爲測試材料，採用本案的第1潤滑油及比較 用潤滑油進行冷拉。 與實施例1相同’利用冷拉使外徑70 0mm χ厚度 4.0mm的管材形成外徑60.0mm χ厚度3.4mm，並採用 -25- 1275641 (22) 與實施例1相同的條件在非氧化性氣相環境的爐內進行退 火，以獲得冷拉鋼管。 接下來對上述退火過程中是否形成燒焦及退火殘渣得 數量進行調查，並測量所製成之冷拉鋼管的拉伸強度。詳 細的結果如下頁的表2所示。

•26- (23) 1275641

潤滑油的S含量 (質量％ ) 潤滑油黏度 [nr/s ( cSt)] 表面處理 退火溫度 (°C) 評價 燒焦 退火殘渣 拉伸強度 (MPa) 綜合 評價 本 4 0 6x10'4 ( 600) 磷酸鹽 560 2/5 〇 590 〇 5 2 6χ]〇*4 ( 600) 磷酸鹽 560 1/5 〇 585 〇 比 較 例 8 氺5 6x10'4 ( 600) 磷酸鹽 560 0/5 X 580 X 9 氺]0 6x10'4 ( 600) 磷酸鹽 氺700 0/5 〇 452 X 10 氺】0 όχΙΟ*4 (600) 磷酸鹽 560 0/5 X 593 X 本 6 0 6x10'4 ( 600) 硼酸鹽 560 1/5 〇 595 〇 7 2 6xl〇-4 ( 600) 硼酸鹽 560 0/5 〇 583 ◎ 比 較 例 11 2 6x1 Ο*4 ( 600) 硼酸鹽 氺700 0/5 〇 440 X 12 2 6x10'4 ( 600) 硼酸鹽 560 4/5 〇 590 X 】3 氺5 *2xlO*J (200) 硼酸鹽 560 0/5 △ 588 △ 14 氺10 6x1 Ο·4 ( 600) 硼酸鹽 560 0/5 X 591 X 15 氺10 6xl〇·4 ( 600) 硼酸鹽 氺700 0/5 〇 442 X 本 8 2 4.5χ10*4 (450) 磷酸鹽 560 1/5 〇 591 〇 比 16 2 *3χ1〇·4 ( 300) 磷酸鹽 560 4/5 〇 588 X 本 9 2 4·5χ10·4 ( 450) 硼酸鹽 560 0/5 〇 589 ◎ 10 2 8χ]0·4 ( 800) 硼酸鹽 560 0/5 〇 591 ◎ 比 】7 2 *3χ]Ο·4 ( 300) 硼酸鹽 560 4/5 〇 580 X 本 Π 0 6x1 Ο·4 ( 600) 硼酸鹽+ 磷酸鹽 560 2/5 〇 580 〇 12 2 6x1 (Τ4 ( 600) 硼酸鹽+ 磷酸鹽 560 0/5 〇 584 ◎ 比 18 氺5 6χ】0·4 ( 600) 硼酸鹽+ 磷酸鹽 560 0/5 Δ 584 Δ (注）本：表示本實施例，比：表示比較例 「表面處理」中，硼酸鹽：硼酸鉀，磷酸鹽：第2磷酸鈉 *:代表脫出本發明所規定的範圍 -27- 1275641 (24) 表2「燒焦」與「退火殘渣」欄中之結果的表示方法 與實施例1相同。「拉伸強度」倘若爲5 1 Ο Μ P a以上’則 可獲得良好的評價。 此外，「綜合評價」欄中之記號的涵義與實施例1相 同，倘若是◎或◦，則表示爲良好的評價。 由表2的結果可淸楚地得知，當潤滑油之S含量及黏 度符合本發明所規定「第1潤滑油」的範圍，且形成硼酸 或/及磷酸之鹼性金屬鹽覆膜時（本發明例4〜1 2 )，可獲 得良好的結果。 相對於此’當潤滑油之S含量脫離本發明所規定「第 1潤滑油」的範圍時，即使形成有鹼性金屬鹽的覆膜，也 將形成大量的退火殘渣（比較例8、1 〇、1 3、14及18) ’倘右退火溫度局於本發明所規定的溫度時（比較例 4〜1 2 )，雖然可減少退火殘渣的數量，卻導致拉伸強度的 下降（比較例9及1 5 )。 此外，即使潤滑油之S含量符合本發明「第1潤滑油 」所規定之範圍，且形成有鹼性金屬覆膜，但只要退火溫 度高於本發明所規定的溫度時，將導致拉伸強度下降（比 較例1〇 ’當黏度低於本發明所規定的範圍時，將產生 燒焦（比較例1 2、1 6及1 7 )。 [實施例3] 在實施例3中，是以日本：nS G 3 44 5 (機械結構用碳 鋼鋼it )所規定的S TKM 1 3 A作爲測試材料，並採用本案 -28- 1275641 (25) 的第2潤滑油及比較用潤滑油進行冷拉。 而作爲冷拉之前置處理的油潤滑處理，是利用形成鹼 性金屬鹽覆膜的表面處理（包含不進行處理）及藉由塗佈 潤滑油形成2層結構。 具體來說，與實施例1相同，利用冷拉使外徑 70.0mm χ 厚度 4.0mm的管材形成外徑 60.0mm x 厚 度 3 · 4 m m。

於冷拉之後，對非氧化性氣相環境的爐內，以每小時 供給相當於2倍爐容積的量，供給含有2. 1體積％之CO 的氣體，同時以560°C或7〇〇°C的溫度執行20分鐘的退火 後獲得冷拉鋼管。 接下來對上述退火過程中是否形成燒焦及退火殘渣得 數量進行調查，並測量所製成之冷拉鋼管的拉伸強度。詳 細的結果如下頁的表3所示。

此外，所謂油潤滑處理的條件，是指所採用之潤滑油 S含量與黏度、塗佈潤滑油前之表面處理所採用的鹼性金 屬鹽種類、及是否形成鹼性金屬鹽覆膜。 表3「燒焦」與「退火殘渣」欄中之結果的表示方法 與實施例I相同。「拉伸強度」倘若爲5 1 OMPa以上，則 可獲得良好的評價。 此外’ 「合評價」欄中之記號的涵義與貫施例1相 同，倘若是◎或〇，則表示爲良好的評價。 -29- 1275641 (26) 表3

潤滑油的S含量 (質量％ ) 潤滑油黏度 [m2/s ( cSt)] 表面處理 退火溫度 (°C) 評價 燒焦 退火殘渣 拉伸強度 (MPa) 綜合評價 本 發 明 例 21 ]〇 lx]0·4 ( 100) 硼酸鹽 560 0/5 〇 588 〇 22 20 IxlO·4 ( 100) 硼酸鹽 560 0/5 〇 582 ◎ 23 30 lxl〇·4 ( 100) 硼酸鹽 560 0/5 〇 582 〇 24 20 lxl〇·4 ( 100) 磷酸鹽 560 0/5 〇 590 〇 25 20 IxlO'4 ( 100) 硼酸鹽+磷酸鹽 560 0/5 〇 579 〇 26 10 6x1 Ο·5 (60) 硼酸鹽 560 1/5 〇 580 〇 27 20 6x10'5 (60) 硼酸鹽 560 0/5 〇 585 ◎ 28 】0 】.8χ】0·4 ( 180) 硼酸鹽 560 0/5 〇 581 〇 29 20 ].8χ]〇·4 (180) 硼酸鹽 560 0/5 〇 591 〇 30 30 1.8χ1〇·4 (180) 硼酸鹽 560 0/5 〇 588 〇 3】 】0 6x10'5 (60) 磷酸鹽 560 1/5 〇 587 〇 32 30 1.8x1 Ο*4 (180) 磷酸鹽 560 0/5 〇 581 〇 33 10 6x10'5 (60) 硼酸鹽+磷酸鹽 560 1/5 〇 585 〇 34 30 1.8χ1〇·4 (180) 硼酸鹽+磷酸鹽 560 0/5 〇 586 〇 比 較 例 35 10 6x1 Ο*5 (60) *無 560 5/5 〇 588 X 36 30 ].8χ1〇·4 (180) *無 560 4/5 〇 580 X 37 氺5 6x10'5 (60) 硼酸鹽 560 5/5 〇 579 X 38 氺5 2x1 Ο*4 ( 200) 硼酸鹽 560 3/5 〇 582 X 39 氺35 6x10'5 (60) 硼酸鹽 560 0/5 △ 591 △ 40 氺5 *3χ1〇·5 (30) 硼酸鹽 560 5/5 〇 587 X 4] 30 氺 3χ]0·5 (30) 硼酸鹽 560 4/5 〇 583 X 42 10 氺4χ】0·4 ( 400) 砸酸鹽 560 0/5 X 588 X 43 20 1χ】0·4 ( 100) 硼酸鹽 氺700 0/5 〇 455 X (注）「表面處理」中，硼酸鹽：硼酸鉀，磷酸鹽：第2磷酸鈉 「退火殘渣」中，◦表示退火殘渣量爲3g/m2以下，△表示退火殘渣量超過3g/m2〜5g/m2，>(則表示退火殘渣量超過 5g/m2 *:代表脫出本發明所規定的範圍 -30- 1275641 (28) 法可提供一種：即使冷拉後不對表面進行硏磨，也能充分 地降低退火殘渣及燒焦，並進一步確保高強度的冷拉鋼管 【圖式簡單說明】 第1圖：爲顯示冷拉後鋼管表面之殘餘油量與S檢測強 度間的關係圖。 -32-

Claims (1)

1275641 (1) 月0(曰修(齡，替換頁 拾、申請專利範圍 第92 1 3 65 60號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國95年11月9日修正 1 · 一種冷拉用潤滑油，其特徵爲··爲了抑制利用低溫 環境爐對冷拉後的鋼管執行退火的步驟所產生的退火殘渣 ’硫（S)含量爲3質量％以下，黏度爲5χ1(Γ4〜1χ 1 〇-3m2/s ( 400〜1 OOOcSt ) 〇 2. —種冷拉用潤滑覆膜，其特徵爲：是由形成於經浸 漬之管材內外面的硼酸之鹼性金屬鹽覆膜；及塗佈於該覆 膜表面，硫（S)含量爲3質量％以下，黏度爲5xl(T4〜1χ l(T3m2/S ( 400〜lOOOcSt )的潤滑油所構成。 3 .如申請專利範圍第2項所記載的冷拉用潤滑覆膜， 其中在管材的內外面形成磷酸的鹼性金屬覆膜，來取代上 述的硼酸之鹼性金屬鹽覆膜。 4.如申請專利範圍第2項所記載的冷拉用潤滑覆膜， 其中在管材的內外面形成硼酸的鹼性金屬鹽及磷酸的鹼性 金屬鹽覆膜。 5 · —種冷拉鋼管的製造方法，其特徵爲：將管材浸漬 於含有硼酸之鹼性金屬鹽及/或磷酸之鹼性金屬鹽的水溶 液中，使前述管材的內外面形成硼酸之鹼性金屬鹽及/或 磷酸之鹼性金屬鹽的覆膜，於該覆膜表面塗佈硫（S)含 量爲3質量％以下，黏度爲5x 10_4〜1 X l(T3m2/s ( (2) (2)1275641 400〜lOOOcSt)的潤滑油經冷拉之後，一邊對爐內氣相環 境供給含有C0之氣體，一邊以650°C以下的溫度進行退 火。 6·—種冷拉用潤滑覆膜，其特徵爲：是由形成於經浸 漬之管材內外面的硼酸之鹼性金屬鹽覆膜；及塗佈於該覆 膜表面，硫（S)含量爲10〜30質量％，黏度爲5x 10_5〜2xl0_4m2/s ( 5 0〜200cSt )的潤滑油所構成。 7. 如申請專利範圍第6項所記載的冷拉用潤滑覆膜， 其中在管材的內外面形成硼酸的鹼性金屬鹽及磷酸的鹼性 金屬鹽覆膜。 8. —種冷拉鋼管的製造方法，其特徵爲：將管材浸漬 於含有硼酸之鹼性金屬鹽的水溶液中，使前述管材的內外 面形成硼酸之鹼性金屬鹽的覆膜，於該覆膜表面塗佈硫 (S)含量爲10〜30質量％，黏度爲5xl0·5〜2xl(T4m2/s ( 5 0〜2 00cSt)的潤滑油經冷拉之後，一邊對爐內氣相環境 供給含有CO之氣體，一邊以65(TC以下的溫度進行退火 〇 9. 如申請專利範圍第5或8項所記載的冷拉鋼管的製 造方法，其中於前述熱處理後形成於冷拉鋼管表面的殘渣 爲3 g/m2以下。