JP2732936B2

JP2732936B2 - 粉粒体充填管の製造方法

Info

Publication number: JP2732936B2
Application number: JP16139990A
Authority: JP
Inventors: 信男荒木; 巖山田; 晴次橋本; 竹司福居; 洋司茶谷; 伸雄水橋
Original assignee: NITSUTETSU YOSETSU KOGYO KK; Nippon Steel Corp
Current assignee: NITSUTETSU YOSETSU KOGYO KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-06-21
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1998-03-30
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JPH0455088A

Description

【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
ームレスワイヤがある。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、フラックスを充填し、溶接した管を圧延、
伸線などにより縮径する際に、管が断線することがあ
る。そして、この断線の原因として、次のように考えら
れている。

溶接時に管状体の開口縁部に、酸化物やけい酸物など
のフラックスの一部が付着する。すなわち、溶接位置で
は、走行してきた管状体が持ち込む空気と縮径により逆
流してきた空気との衝突および溶接熱による空気の膨張
によって、管状体の開口部から空気が管外に流出する。
この結果、空気の流れによってフラックスの一部が舞い
上がり、管状体の開口縁部に付着する。また、走行する
管状体の振動によってフラックスが跳ね上って管状体の
開口縁部に付着することもある。さらに、溶接位置で
は、溶接電流によって発生した磁場により管状体の開口
縁部は磁極となる。したがって、フラックスのうちの強
磁性成分は、磁力により開口縁部に吸着される。このと
き、非磁性成分も強磁性成分に伴われて開口縁部に付着
する。これら開口縁部に付着したフラックスは、接合溶
接部に溶け込み、非金属介在物となり、溶接欠陥とな
る。そして、この溶接欠陥により縮径時に割れや断線が
発生する。

このような問題を解決する技術の一つに特開昭60−23
4795号公報で開示された「フィラーワイヤの製造方法お
よび装置」がある。この技術は、前記管内に生じる空気
流れを溶接またはロールプレスゾーンの上流側近傍で吸
引して、粉体の舞上りを防止する。他の技術として、特
開昭60−234792号公報の「フィラーワイヤの製造方法」
があり、上層に非磁性材料を下層に強磁性材料またはフ
ェライト系材料を層状に散布し、上層の非磁性材料層に
より強磁性材料またはフェライト系材料が開口縁部に吸
引されるのを抑制する。さらに他に、特開昭60−234794
号公報で開示された「溶接用複合ワイヤ」があり、比透
磁率が1.10以下の粉末原料の実質的に非磁性の粉体を充
填し、粉体が磁力により開口縁部に吸着するのを防止す
る。また、他の技術として、特開昭54−109040号公報で
開示された「粉体が充填された管を製造する方法」があ
る。この技術は、管状体いっぱいに充満されないように
して粉体を供給し、接合溶接部と供給された粉体表面と
の間に空隙すなわち距離を設け、粉体が舞い上っても開
口縁部に至らないようにしている。

なお、上記公知技術の他に、特開昭52−125436号公報
で開示された「粉体入りワイヤの製造方法」がある。こ
の技術は、粉体のうち250メッシュより細かい粒度の粉
体の全部または一部を適宜バインダーを添加して造粒す
る。この技術は造粒によりシトロン性（供給性）の改善
を図るものであり、粉体充填管の接合溶接部に非金属介
在物が介在するのを防止しようとするものではない。し
かし、造粒により粒体原料粉末の粒子径が大きくなるの
で、空気流れによる粉体の舞上りを防止する効果がある
ものと考えられる。

［発明が解決しようとする課題］しかし、上記従来技術によって接合溶接部の改善を図
っても、管縮径時に依然として前述のような断線が発生
し、作業能率および製品歩留りの低下を招いていた。断
線は伸線の加工度が大きくなるほど、また、縮径サイズ
が小さくなるほど顕著に現れる。特に最終径つまり製品
サイズが1.6mm以下と細径の場合に頻繁に断線してい
た。

そこで、この発明は管縮径時に断線が発生することの
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］発明者らは、管縮径時の断線は溶接時に生じたスパッ
タが管内に充填された粉粒体中に混入することによるも
のであることを見出した。スパッタは硬度が高く、圧延
あるいは伸線によっても粉砕されない。この結果、管は
スパッタの存在により変形が妨げられ、断線を発生す
る。そして、スパッタの混入がない場合であれば、断線
が生じないことも見出された。この発明は、これら知見
に基づいてなされたものである。

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、300μｍの大きさのスパッタ
が発生する入熱量をスパッタ発生の最小入熱量として予
め実験により求め、求めたスパッタ発生の最小入熱量未
満の入熱量で突合せ溶接を行う。

スパッタ発生の最小入熱量は、次のようにして求める
ことができる。入熱量を徐々に増して行くと、接合溶接
部にスパッタが発生するようになる。スパッタ発生開始
点をより定量的に観測するには、溶接機の出力（kVA）
を徐々に上げていったときの出力に対応する接合溶接部
またはその近傍の温度（放射温度計で測定）、輝度等の
測定量あるいはそのときの周波数変動パターンを測定す
る。そして各出力で溶接したときに溶接終了後の管内に
存在するスパッタの有無、個数を実験により測定すれば
スパッタ発生開始点が容易に判断できるから、このスパ
ッタ発生開始点に対応する溶接機の出力、温度、輝度等
の測定量あるいは周波数変動パターンを限界値、パター
ンとして予め求めておき、各測定量、パターンを観測し
て上記限界値以上にならないようにする。

入熱量の下限は特に限定しないが、入熱量が小さすぎ
ると接合溶接部に冷接割れが発生する。冷接割れが発生
する入熱量は溶接機の出力（kVA）として実験により容
易に決定することができるので、これを下限とするよう
にしてもよい。この場合も上記と同様に、この下限に対
応する温度、輝度等の測定量や周波数変動パターンを予
め求めておき、各測定量、パターンを観測して下限値以
下にならないようにする。

なお、冷接割れが発生する入熱量の上限はスパッタ発
生の最小入熱量の90％未満であることが実験的に確認さ
れているので、入熱量がスパッタ発生の最小入熱量の90
％以上となるようにしてもよい。

［作用］入熱量がスパッタ発生の最小入熱量を超えると、スパ
ッタの発生個数は入熱量の増加に伴って急激に多くな
る。この発明では、スパッタ発生の最小入熱量未満の入
熱量で突合せ溶接を行うので、高入熱に起因するスパッ
タの発生はなくなる。したがって粉粒体中にスパッタが
混入することはなく、管縮径時に断線を発生することは
ない。

［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１図は溶接用フラックス入りシームレスワイヤ製造
装置の主要部の構成図である。

第１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、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。

つぎに、上記装置により入熱量（kVA）の大きさを種
々に変えて製造した溶接用フラックス入り溶接管の割れ
試験および伸線結果について説明する。

板厚2.2mmの鋼帯を、外径21.7mm、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、オープン管を連続的に突合せ溶接した。溶接速
度は30m/min、ワークコイル〜溶接点距離は25mm、アペ
ックス角は７度であった。溶接した管を圧延ロール群に
より外径12.5mm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、外径1.2mmの製品サイズまで
縮径した。

割れ試験および伸線結果を第１表に示す。

表中、（入熱量）は溶接機の出力としての入熱量（kV
A）であり、（測定温度）は溶接点から約10mm下流の溶
接部の温度を放射温度計で測定した値であり、〈冷接割
れの発生率〉は外径21.7mm、長さ50mmの試料、100本に
ついて値であり、〈管内のスパッタ個数〉は試料外径1
2.5mm、長さ10m当りの管中に存在する大きさ300μｍ以
上のスパッタの個数である。

第２図は上記結果を線図で表したものである。第２図
から明らかなように、入熱量が145kVAを超えるとスパッ
タの個数が急激に増加している。また、スパッタ発生開
始点（この例では入熱量145kVAの点）を容易に判断する
ことができる。

［発明の効果］この発明によれば、スパッタが管内の粉粒体中に混入
することはない。この結果、粉粒体を充填した管を縮径
するときにスパッタの混入に起因する管の断線はなく、
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、および第２図は入熱量に対する冷接
割れと管内スパッタ個数との関係を示す線図である。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、Ｆ……フ
ラックス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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)発明者福居竹司東京都中央区築地３丁目５番４号日鐵溶接工業株式会社内 (72)発明者茶谷洋司東京都中央区築地３丁目５番４号日鐵溶接工業株式会社内 (72)発明者水橋伸雄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)参考文献特開平６−238486（ＪＰ，Ａ) 特公平７−108475（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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、
300μｍの大きさのスパッタが発生する入熱量をスパッ
タ発生の最小入熱量として予め実験により求め、求めた
スパッタ発生の最小入熱量未満の入熱量で突合せ溶接を
行うことを特徴とする粉粒体充填管の製造方法。
【請求項２】入熱量が前記スパッタ発生の最小入熱量の
90％以上である請求項１記載の粉粒体充填管の製造方
法。