JP2920431B2 - 溶接用フラックス入りワイヤの製造方法 - Google Patents

溶接用フラックス入りワイヤの製造方法

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JP2920431B2
JP2920431B2 JP4387991A JP4387991A JP2920431B2 JP 2920431 B2 JP2920431 B2 JP 2920431B2 JP 4387991 A JP4387991 A JP 4387991A JP 4387991 A JP4387991 A JP 4387991A JP 2920431 B2 JP2920431 B2 JP 2920431B2
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政男 鎌田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軟鋼製外皮内にフラッ
クスを充填して伸線加工を施して得られる溶接用フラッ
クス入りワイヤを生産性良く製造する方法に関し、特に
軟化焼鈍を行わず、減面率99%以上の伸線加工を高速
で実施可能にさせた溶接用フラックス入りワイヤの製造
方法(以下溶接ワイヤの製造方法という)に関する。
【0002】
【従来の技術】溶接ワイヤの製造方法には大別して次の
3種類がある。 約10〜13mmφの溶接鋼管や鍛接
鋼管の内部にフラックスを充填した後、伸線加工する方
法、帯鋼を管状に湾曲成形しながら内部へフラックス
を充填し、帯鋼の両側縁突合せ部を抵抗溶接、TIG溶
接、レーザー溶接等によってシーム溶接し突合せ部の隙
間を塞ぎ、約10mmφの複合ワイヤとしてから伸線加工
する方法、 前記の方法において、帯鋼の両側縁を
シーム溶接しないまま伸線加工する方法がある。
【0003】上記,,に示したいずれの方法にし
てもフラックスの充填作業性の向上や量産化を行うため
には、フラックス充填時の外皮材径を大きくしておく方
が有利である。しかし、,の方法で10mmφから最
終ワイヤ径が1.0mmφ以下に伸線加工する場合は、伸
線加工の総減面率は99%以上となるため伸線の中間に
少なくとも1回以上の軟化焼鈍を入れるか、伸線速度を
極端に落とすかしなければならない。さらに、軟化焼鈍
後の伸線前には必ず酸洗処理工程が入るので、複合ワイ
ヤの製造はコスト高となる工程となっており、軟化焼鈍
省略化が要望されている。
【0004】この様な事情に対して、特開昭62−24
891号公報では、Al、N、Ti量と、Al/N、T
i/Nの比を特定した軟鋼性外皮材を使用することで、
伸線加工性を向上せしめ、これにより軟化焼鈍の省略化
を図っている。しかし、前記技術によっても、減面率が
99%以上となる場合は、軟化焼鈍の省略は困難であり
解決されていない。
【0005】さらに、生産性の向上により細径溶接ワイ
ヤの需要が多くなり、生産性向上にはより太径の時にフ
ラックスを充填し、1mmφかそれよりも細径溶接ワイヤ
を製造するには、今まで以上に伸線性の高い溶接ワイヤ
用外皮材が要求されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は溶接ワイヤを
製造するに当り、軟化焼鈍を行わなくとも減面率が99
%以上の高速伸線加工を連続して実施することができる
溶接ワイヤの製造方法を提供することを目的とするもの
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、軟鋼製外皮内
にフラックスを充填し、伸線加工を施して溶接用フラッ
クス入りワイヤを製造するに当り、軟鋼製外皮材として Mn:0.02%以上0.4%未満、 S:0.002%以上0.025%未満、 Mn/S:10以上(重量比)、 酸可溶Al:0.003%以上0.035%未満、 N:0.005%未満、 酸素:0.03%未満、 を含む軟鋼を使用し、伸線工程において軟化焼鈍を行わ
ないことを特徴とする溶接用フラックス入りワイヤの製
造方法を要旨とするものである。
【0008】
【作用】以下、本発明を詳細に説明する。軟鋼製外皮を
使用して溶接ワイヤの伸線性を良好にさせるには、軟鋼
を低炭素化させることが行われている。本発明者等は、
軟化焼鈍なしで減面率99%以上の高速伸線加工ができ
る溶接ワイヤ外皮材用軟鋼の研究を進めてきた。そして
種々の基礎研究を重ね、軟鋼製外皮材としてふさわしい
成分系を見出した。
【0009】以下、本発明が対象とする溶接用ワイヤの
軟鋼製外皮材の成分範囲の限定理由を述べる。Mnは脱
酸元素であるとともに鋼を固溶強化し、鋼の強度を高め
る元素であり、加工硬化を低くするためには低い方が望
ましいが、鋼中の不可避不純物であるSと組合せて鋼中
に添加させると、伸線速度をやや落とすものの軟化焼鈍
なしで減面率99%以上で伸線加工が可能になるという
知見を得た。そのためにはMn:0.02%以上0.4
%未満、S:0.002%以上0.025%未満、Mn
/S:10以上とする必要がある。
【0010】Mnは0.02%未満ではSと結合させる
のに不足であり、0.4%以上ではMnが多量に固溶す
るため強度が上昇し、伸線加工自体が困難となる。Sは
0.002%未満ではMnと結合してMnSとして固溶
するには不足であり、0.025%以上ではSの絶対量
が多く、鋼中に濃化偏析しやすくなり伸線加工性が劣化
する。
【0011】次にMn/Sを10以上としたのは、以下
の調査に基づくものである。即ち、図1に、Mnが0.
05〜0.35%、Sが0.006〜0.020%であ
って、Mn/Sの異なる軟鋼製帯鋼(厚さ2.0mm、幅
50mm)を使用して、軟鋼製帯鋼を管状に湾曲成形しな
がらフラックスを充填し、帯鋼の両側縁突合せ部を抵抗
溶接によって突合せ部の隙間を塞いだ。その後フラック
スが管状パイプの中で移動しない程度まで圧延して10
mmφの溶接ワイヤとし、軟化焼鈍を施さないで伸線加工
を行い、縦軸に限界減面率、横軸にMn/Sをとり両者
の関係を調査した。なお、充填フラックスはチタニア系
で充填率は12%、伸線速度は600m/min とした。
【0012】図1に示した通り、Mn/Sが10以上で
軟化焼鈍なしに減面率99%以上の伸線加工が可能とな
る。このような傾向を示す理由は明かではないが、鋼中
にMnSが存在すると伸線中に伸線方向にMnSが容易
に延ばされて、加工硬化による転位の増殖をMnSがく
い止めるため、伸線加工時の加工硬化を抑制しているも
のと推測される。
【0013】この効果は、Mn/Sが10未満であると
上記のような効果が十分に発揮されず軟化焼鈍なしでは
減面率99%以上の伸線加工が困難である。しかしなが
ら、さらに生産性を高めるためには伸線速度を上げて伸
線加工を行う必要がある。これを解決するためには、M
n、Sに加え酸可溶Alを鋼中に適量添加すと共に、
N、酸素を極力抑える。その適正量は、酸可溶Al:
0.003%以上0.035%未満、N:0.005%
未満、酸素:0.03%未満である。
【0014】酸可溶Alは鋼中の不可避不純物であるN
を固定しAlNとして鋼中に分散せると、非時効化でき
る。また、鋼中の酸素量を低減し介在物を減少させるこ
とができる。そのためには、0.003%以上添加す
る。酸可溶Alが0.003%未満では鋼中に不可避不
純物として存在するNを固定するのに十分でなく、Nに
よる時効を生じるため鋼の強度が高くなり、伸線速度を
高めて伸線加工を行うことができない。他方、酸可溶A
lが0.035%以上では、鋼の強度が高くなり伸びが
得られず、軟化焼鈍なしに減面率99%以上の伸線加工
を行うことができない。
【0015】なお、酸可溶Alとは金属状Alと窒化物
状Al(AlN)として鋼中に含まれるものを言い、こ
の金属状Alと窒化物状Al(AlN)のトータル量が
実質的に軟鋼材の伸びと関係があり、本発明では鋼中の
全Al量とは特に区別するものである。Nは不可避不純
物であり低い方が良いが、酸可溶Alと積極的に結合さ
せてAlNとして鋼中に固定させると鋼の時効を防止で
きる。そのためには、Nを0.005%未満とする。N
が0.005%以上鋼中に含まれると、析出するAlN
の体積分率が大となり結晶粒が微細化しすぎて延性が低
下し、伸線加工性が劣化する。また、溶接金属中のN量
が増加し、衝撃靱性が劣化するので好ましくない。
【0016】酸素はやはり伸線加工性の観点から低い方
がよく、0.03%未満とした。0.03%以上では酸
素系介在物が多くなり、MnSのような硫化物系のよう
に容易に伸びないため伸線加工性が劣化する。以上の成
分範囲を付加した軟鋼を用いて限界伸線速度を調査し
た。なお、限界伸線速度とは軟化焼鈍なしに減面率99
%以上で伸線できる伸線速度を言う。即ち、表1に示す
成分の全Al、酸可溶Al、N、酸素でMnが0.28
%、Sが0.020%、Mn/Sが14の軟鋼製帯鋼
(厚さ2.0mm、幅50mm)を管状に湾曲成形しながら
フラックスを充填し、帯鋼の両側縁突合せ部を抵抗溶接
によって突合せ部の隙間を塞いだ。その後フラックスが
管状パイプの中で移動しない程度まで圧延して10mmφ
の溶接ワイヤとし、軟化焼鈍を施さないで伸線速度を変
えて1.0mmφまで伸線加工を行った。なお、充填フラ
ックスはチタニア系で充填率は12%とした。表1から
酸可溶Al、N、酸素が本発明の範囲であるNo.1、
No.2、No. 3は本発明以外のNo. 4〜No. 6
にくらべ限界伸線速度が大幅に向上することがわかる。
なお、全Alと酸可溶Alとの差は表1の結果から明か
であり、限界伸線速度の向上には酸可溶Alが関係して
いることがわかる。このようにMn、S、Mn/S、酸
可溶Al、N、酸素を規定すれば、限界伸線速度が向上
し軟化焼鈍をしなくとも減面率99%以上の伸線加工が
可能となった。
【0017】
【表1】
【0018】
【実施例】表2、表3(表2のつづき)は10mmφの溶
接ワイヤにおける軟鋼製外皮の化学成分と軟化焼鈍なし
で伸線加工できる限界線径、減面率、限界伸線速度、溶
接金属性能について表したものである。なお、溶接ワイ
ヤの製造方法は表2に示す軟鋼製帯鋼(厚さ2.0mm、
幅50mm)を使用して、軟鋼製帯鋼を管状に湾曲成形し
ながらフラックスを充填し、帯鋼の両側縁突合せ部を抵
抗溶接によって突合せ部の隙間を塞ぎ、その後フラック
スが管状パイプの中で移動しない程度まで圧延し、10
mmφの溶接ワイヤとした。また、充填フラックスはチタ
ニア系とし、フラックス充填率は12%とした。
【0019】なお、限界線径とは軟化焼鈍を施さないで
伸線加工できる最小ワイヤ径(断線前のワイヤ径)であ
り、溶接金属性能はJIS Z 3111の溶着金属の
衝撃試験方法に準拠し、吸収エネルギー値47J未満を
×、47J以上を○とし判定した。記号No. 1〜N
o. 6は本発明の要件を全て満足するものであり、焼鈍
なしで減面率99%以上の伸線加工が可能であり、かつ
高速で伸線加工が可能であった。なおNo. 5は全Al
が多量に含まれるものの、酸可溶Alが本発明の範囲内
であるため良好な結果を示した。
【0020】記No. 7〜No. 15は比較例であり、
記号No. 7はMn/Sが低い例、記号No. 8はSが
高い例、記号No.9はSが低い例、記号No. 10は
Mnが高い例、記号No. 11はMnが低い例であり、
減面率、限界伸線速度ともに満足するものではない。記
号No. 12は酸可溶Alが低い例で減面率は99%以
上であるが、伸線速度を落とさなければ伸線加工ができ
ない。記号No. 13は酸可溶Alが高い例であり、記
号No. 12と同様、高速で伸線加工ができない。記号
No. 14はNが高い例で記号No. 12,No. 13
と同様、高速で伸線加工できないばかりか溶接金属の性
能も劣る。
【0021】記号No. 15は酸素が高い例で減面率は9
9%以上で伸線加工可能だが、伸線速度を落とさなけれ
ばならない。
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】
【発明の効果】本発明に従い、軟鋼製外皮材中のMn、
S、Mn/S、酸可溶Al、N、酸素を規定すれば、軟
化焼鈍をしなくとも減面率99%以上の伸線加工が高速
で可能となり、溶接ワイヤの生産性を大幅に向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は軟鋼製外皮材のMn/Sと減面率との関
係を示す図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−24891(JP,A) 特開 昭62−176697(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 35/40 B23K 35/30

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軟鋼製外皮内にフラックスを充填し、伸
    線加工を施して溶接用フラックス入りワイヤを製造する
    に当り、軟鋼製外皮材として Mn:0.02%以上0.4%未満、 S:0.002%以上0.025%未満、 Mn/S:10以上(重量比)、 酸可溶Al:0.003%以上0.035%未満、 N:0.005%未満、 酸素:0.03%未満、 を含む軟鋼を使用し、伸線工程において軟化焼鈍を行わ
    ないことを特徴とする溶接用フラックス入りワイヤの製
    造方法。
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