JP2732935B2 - 粉粒体充填管の製造方法 - Google Patents

粉粒体充填管の製造方法

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JP2732935B2 JP2161398A JP16139890A JP2732935B2 JP 2732935 B2 JP2732935 B2 JP 2732935B2 JP 2161398 A JP2161398 A JP 2161398A JP 16139890 A JP16139890 A JP 16139890A JP 2732935 B2 JP2732935 B2 JP 2732935B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は炭素鋼,ステンレス鋼,銅合金,アルミニ
ュウム合金その他の金属管に粉粒体を充填した粉粒体充
填管の製造方法に関する。ここで、粉粒体とは溶接用フ
ラックスや酸化物超電導材などの粉体、粒体または粉体
と粒体との混合物をいう。
この発明は溶接用フラックス入りワイヤ、酸化物超電
導材入りワイヤその他の粉粒体充填管の製造に利用され
る。
[従来の技術] 粉粒体充填管の一つとして、溶接用フラックス入りシ
ールレスワイヤがある。このシームレスワイヤの製造で
は、帯鋼を所要の幅でスリッティングし、スリット後の
帯鋼を成形ロールによりU字形からO字形に漸次成形す
る。この成形途中で、U字形帯鋼の長手方向に沿った開
口からフィーダによりフラックスを帯鋼谷部に供給す
る。ついで、O字形に成形すると同時に、開口の相対す
るエッジ面を溶接により接合し、引き続いて縮径する。
さらに、必要に応じて焼鈍したのちフラックスが充填さ
れた管を所望の直径に伸線し、巻き取って製品とする。
上記粉粒体充填管の製造における溶接法として、低周
波溶接、高周波誘導溶接法または高周波抵抗溶接法が広
く用いられている。これらの溶接法は、いずれもほぼO
字形に成形したところで、低周波電流、高周波電流によ
り開口のエッジ面を溶融温度まで加熱し、相対するエッ
ジ面を一対のスクイズロールにより圧接する。
ところで、上記粉粒体充填管の製造において、溶接部
の内面側にビードが大きく垂れ下がることがある。溶接
部の外面側のビードは、切削により削り取ることができ
るが、粉粒体を充填した管では内面ビードを削り取るこ
とはできない。内面ビードが大きいと、管を縮径する際
に溶接接合部近傍で割れが発生し、あるいは伸線の際に
断線するという問題があった。
このような問題を解決するものとして、特開昭62−24
0199号公報で開示された「フラックス入り溶接用ワイヤ
の製造方法」が知られている。この公報で開示された製
造方法では、管内面側ビード幅、管内面側ビード高さお
よび管内面ビード根元部と管内周とのなす角度を所定の
範囲内とする溶接接合管を予め用意し、この溶接接合管
に特公昭45−30937号公報で知られる振動充填等により
フラックス粉末を充填したのち、所定の線径に伸線す
る。ビード幅などが所定の範囲内にあれば、伸線時の変
形に際して、管内面側ビードが管肉圧方向に押し込まれ
ようなことはなく、またビード根元部の切欠効果もな
く、溶接接合部近傍の割れ発生を防止することができ
る。
[発明が解決しようとする課題] 溶接接合部の開先が逆Vであって、開先角度がある範
囲内であり、適切な入熱量であれば、良好な形状および
大きさの内面ビードが得られることを発明者らは知見し
ている。
上記開先角度は、管の成形スケジュールによって変
る。また、オーブン管はエッジ面が突き合されて連続的
に溶接されて行くので、突合せ溶接位置での開先角度の
測定は実際上不可能で、管の成形スケジュールに基づい
て推定するしかない。特に、この発明が対象とする粉粒
体充填管では、突合せ溶接時において溶接管が小径(た
とえば、外径21.7mm)かつ薄肉(たとえば、肉厚2.2m
m)であるため、開先角度の変動は大きく、開先角度の
推定は一層困難となる。さらに、良好な内面ビードが形
成されるに適切な入熱量は、開先角度によっても変化す
る。したがって、推定した開先角度に基づいて入熱条件
を求めたとしても誤差が大きく、内面ビードの形状およ
び大きさに大きなばらつきを生じていた。
前記特開昭62−240199号公報には、逆V開先の例(た
だし、開先角度15゜の1点のみ)が示されている。しか
し、開先形状も含めてどのような溶接条件であれば、良
好な内面ビードが得られるかについては、何も開示ある
いは示唆していない。
そこで、この発明は良好な内面ビードを形成し、伸線
時に割れあるいは断線が生じることのない粉粒体充填管
の製造方法を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] この発明の粉粒体充填管の製造方法は、金属帯板をこ
れの長手方向に送りながら成形ロールによりオープン管
に成形し、この成形途中でオープン管の開口部から粉粒
体を供給し、開口部の相対するエッジ面を突合せ溶接
し、溶接により得られた管を縮径して粉粒体充填管を連
続的に製造する。そして、上記エッジ面で管軸に対して
傾斜角度θ(20゜≦θ≦85゜)で傾斜するほぼ直線状に
延びる線(以下、溶接終了線という)に沿って管外周側
から管内周側に向って溶融接合が終了するように、逆V
開先角度αとアスペック角度βとを調節し、予め決定し
た成形スケジュールに従って管を成形する。
第1図は溶接終了線lを示している。溶接接合開始点
Pは必ずしも管外周面でなくてもよく、肉厚の中心線C
より上方にあればよい。この場合には、逆V開先の上部
形状が小さなV形となる。溶接終了線lの傾斜角度θ
は、逆V開先の開先角度が大きくなれば小さくなり、ま
たアペックス角度が小さくなれば小さくなる。傾斜角度
θが90゜を超えると、開先はV開先となる。
傾斜角度が10゜以下であれば、管内面側で冷接が生じ
るために伸線中に断線を生じる虞れがある。また、傾斜
角度が90゜以上であれば、内面のビードが過大となり、
伸線中の断線を生じる虞れがある。このため、傾斜感度
θは20゜≦θ≦85゜とする。
溶接終了線の傾斜角度θが管軸に対して20゜≦θ≦85
゜となるような成形スケジュールおよび傾斜角度に応じ
た入熱条件は、実験で求めておく。溶接終了線の傾斜角
度は、溶接管の一部について押広げ試験を行って求め
る。押広げ試験方法について第4図(a),(b),
(c)により説明すると、(a)は製造工程中における
スクイズロール10の部分を示す図であり、まず溶接を停
止して、オープン管(未溶接管)1aと溶接された管1bの
両方にまたがる長さL=50mm程度の試験片16を切断して
取り出す。(b)に示すとおりこの試験片16は未溶接部
を残して途中まで、管外面に余盛ビードが延びている
(管内面も同様)。次に(c)に示すように常温のまま
試験片16の未溶接部側の管端を角度60゜円錐形の工具17
にプレス(10t程度)で押しつけて試験片16をラッパ形
に押広げる。得られた試料の破面には溶接終了線が肉眼
で観察でき、その角度を測定する。
成形スケジュールに従って帯板が成形されていく過程
を模式的に示した第5図により、成形スケジュールにつ
いて説明すると、 成形スケジュールを決定する場合、 イ 予成形ロールによる帯板の両エッジ部分Aの端曲げ
度合、 ロ 成形ロール群による成形度合、 ハ フィンバスロールのフィンによるオープン管1aの開
先面の整形度合、 ニ スクイズロールによるアップセット度合、 等を調整し、オープン管1aの外周長を内周長より長くし
て逆V状の開先を形成させ、かつアペックス角度β(溶
接位置Bにおけるオープン管の開き角度)を調節し、こ
れにより所望の溶接終了線の傾斜角度θを決める。なお
逆V状の開先角度αすなわちオープン管1aの内外周長の
差は主として上記イによりまたアペックス角度βは主と
してニを調整して決める。
[作用] エッジ面は管外周側から管内周側に向って溶融接合が
進むので、溶融金属が管内周面から大きく垂れ下がるこ
とはない。溶接終了線の傾斜角度θが20゜≦θ≦85゜で
あれば、良好な形状で適切な大きさの内面ビードが得ら
れる。
溶接終了線の傾斜角度は実測可能であるので、傾斜角
度に基づいて成形スケジュールを決定することができ、
さらに入熱条件を決定することができる。これにより、
内面ビードの形状および大きさのばらつきは小さくな
り、良好な内面ビードを得ることができる。
[実施例] 以下、溶接用フラックス入りシームレスワイヤの製造
を実施例として説明する。
第2図は溶接用フラックス入りシールレスワイヤ製造
装置の主要部の構成図である。
第2図に示すように、帯鋼1の送り方向に沿って成形
ロール2、サイドロール3およびフラックス供給装置4
が配置されている。成形ロール2の上流側には、帯鋼1
の両エッジ部分を端曲げする予成形ロール(図示しな
い)が設けられている。サイドロール3とサイドロール
3との間5より成形途中のオープン管1aにフラックスF
が供給される。フラックスFを供給されたオープン管1a
は、フィンパスロール6、シームガイドロール7を通過
し、溶接ゾーンに入る。高周波誘導溶接装置8はワーク
コイル9およびスクイズロール10を備えている。ワーク
コイル9には電源11から520kHzの高周波溶接電流が供給
される。これら装置はいずれも既設のものである。溶接
された管1bは切削バイト12により外面側の余盛りビード
13が切削され、圧延ロール群14で圧延され、さらに焼鈍
装置を含む伸線装置(いずれも図示しない)により製品
サイズまで縮径される。
第3図は、溶接中のスクーズロール10とエッジ面の突
合せ形状の拡大図である。溶接終了線の傾斜角度θが20
゜≦θ≦85゜になるように成形スケジュールを調整する
と、開先15の形状は図面に示すように逆Vとなる。開先
角度αは適切な範囲内にならなければならないが、前述
のようにこの開先角度αを測定することは実際上不可能
あるいは困難である。
ここで、以上のように構成された装置により製造した
溶接用フラックス入りワイヤの製造結果について説明す
る。
板厚の鋼帯を、溶接終了線の傾斜角度が種々の値をと
るように成形スケジュールを調整してして、外径21.7m
m、内径17.3mmの管に成形した。成形途中でフラックス
を充填率12%±1%で充填した。入熱量140kVA、周波数
520kHz,溶接速度30m/分で、オープン管を連続的に突合
せ溶接した。溶接した管を圧延ロール群により外径12.5
mmまで縮径し、コイルに巻き取った。ついで、焼鈍後さ
らに伸線し、製品サイズまで縮径した。
伸線結果を第1表に示す。
第1表から明らかなように、傾斜角度が10゜以下のと
き、伸線中に断線を生じている。これは、管内面側で冷
接が生じるためである。また、傾斜角度が90゜,100゜の
とき、伸線中の断線を生じている。これは、管内面のビ
ードが大きすぎることによる。これに対して、傾斜角度
が20〜85゜の範囲内では、内面ビード割れおよび伸線中
の断線は全く発生していない。
[発明の効果] この発明によれば、エッジ面は管外周側から管内周側
に向って溶融接合が進むので、溶融金属が管内周面から
大きく垂れ下がることはない。また、実測可能な溶接終
了線の傾斜角度、したがって成形スケジュールに基づい
て適切な入熱条件を決定することができる。これによ
り、良好な内面ビードを得ることができる。この結果、
粉粒体を充填した管を伸線するときに管の断線はなく、
粉粒体充填管の製造における作業能率および歩留りの向
上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は溶接終了線の説明図、第2図はこの発明の方法
を実施する装置例を示すもので、溶接用フラックス入り
シームレスワイヤの製造装置の主要部の構成図、第3図
はスクイズロールと逆V開先を示す正面図、第4図は押
広げ試験方法の説明図、および第5図は帯板の成形過程
を示す模式図である。 1……管、2……成形ロール、3……サイドロール、4
……フラックス供給装置、6……フィンパスロール、7
……シームガイドロール、8……高周波誘導溶接装置、
9……ワークコイル、10……スクイズロール、11……電
源、12……切削バイト、14……圧延ロール群、15……逆
V開先、C……管肉厚中心線、F……フラックス、P…
…溶融接合開始点、l……溶接終了線、α……開先角
度、θ……溶接終了線の傾斜角度。
フロントページの続き (72)発明者 山田 巖 東京都中央区築地3丁目5番4号 日鐵 溶接工業株式会社内 (72)発明者 橋本 晴次 東京都中央区築地3丁目5番4号 日鐵 溶接工業株式会社内 (72)発明者 上野 修一 東京都中央区築地3丁目5番4号 日鐵 溶接工業株式会社内 (72)発明者 石川 泰 神奈川県相模原市淵野辺5―10―1 新 日本製鐵株式会社第2技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−240199(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属帯板をこれの長手方向に送りながら成
    形ロールによりオープン管に成形し、この成形途中でオ
    ープン管の開口部から粉粒体を供給し、開口部の相対す
    るエッジ面を突合せ溶接し、溶接により得られた管を縮
    径して粉粒体充填管を連続的に製造する方法において、
    前記エッジ面で管軸に対して傾斜角度θ(20゜≦θ≦85
    ゜)で傾斜するほぼ直線状に延びる線に沿って管外周側
    から管内周側に向かって溶融接合が終了するように、逆
    V開先角度αとアペックス角度βを調節し、予め決定し
    た成形スケジュールに従って管を成形することを特徴と
    する粉粒体充填管の製造方法。
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PCT/JP1991/000836 WO1991019590A1 (en) 1990-06-21 1991-06-21 Method of manufacturing tube filled with powder and granular material
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