JP3199929B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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。
【0002】ここで粉粒体とは溶接用フラックス、酸化
物超電導材、溶鋼用添加剤等の粉粒体をいう。
【0003】
【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。溶接用フラックス
入りシームレスワイヤ(以下、シームレスワイヤと呼
ぶ)は、自動及び半自動溶接用材料として、各種溶接構
造物の製作現場で多用されている。
【0004】このシームレスワイヤの製造は、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
て焼鈍した後、フラックスが充填された管を所望の径に
伸線し、巻き取って製品とする。
【0005】上記粉粒体充填管の製造における溶接法と
して、高周波誘導溶接法、高周波抵抗溶接法等の高周波
溶接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、高周波電流により発
生するジュール熱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。
【0006】管状体の開口部に供給する粉粒体は、粉粒
体充填管の使用目的に合せて各種の原料粉末を選択し、
造粒して使用する。例えば溶接用フラックス入りワイヤ
の充填フラックスにはスラグ生成剤としてルチールサン
ド、マグネシアクリンカー等、アーク安定剤としてケイ
酸ソーダ、チタン酸カリ等、脱酸剤・合金添加剤として
低C−Fe−Si,Fe−Si−Mn,Al−Mg等を
用い、また溶着速度の向上、フラックス充填率の調整、
溶接作業性の改善のために鉄粉、酸化鉄等の強磁性成分
を配合している。充填するフラックス中にはトータルの
Fe成分として少なくとも5%以上含み、通常は0.5
9mm(28メッシュ)以下の物を使用しているが、外皮
割れ防止の観点から1.7mm(10メッシュ)以下にし
た粗粒子径のものを製造して使用している。造粒する場
合には、全てのフラックス粒子中に、原料粉末の鉄合
金、鉄粉、酸化鉄等の粒子中に強磁性成分のFe分が含
まれている場合もある。また、原料粉末中に原料精製時
にあるいは粉砕時に機械の磨耗粉、すなわち不可避的に
鉄粉、酸化鉄の様な磁性体及び微粉等が混入することも
ある。
【0007】ところで、フラックスを充填し、溶接した
管を圧延、伸線等により縮径する際に、管外皮に割れが
発生することがある。そして、この割れの原因として、
次のように考えられている。溶接時に管状体の開口エッ
ジ面に酸化物やケイ酸物等の微粒のフラックスが舞い上
がり、その一部が付着するものと、誘導電流によって発
生した磁場は管状体の開口エッジ面から磁極となり、フ
ラックスの内微粒子フラックス磁性成分は、磁力により
開口エッジ面に吸着される。この時、弱磁性成分も強磁
性成分に伴われて開口エッジ面に吸着する。これら開口
エッジ面に吸着したフラックスは、接合溶接部の介在物
となり、溶接欠陥となる。そして、この溶接欠陥により
縮径時に割れが発生する。縮径時の割れはそのまま製品
すなわち溶接用フラックス入りワイヤに持ち込まれ、溶
接作業性を劣化させる。
【0008】このような問題を解決する技術の一つに特
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
口エッジ面に吸着するのを防止する。特開昭63−58
97号公報で開示された「複合管の製造方法」があり、
粉体の供給時に48メッシュより細かい微粉末を除去
し、微粉末が開口エッジ部に付着するのを防止する方法
がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】充填フラックスが作ら
れる過程で、原材料は混合機、攪拌機、乾燥機等を通過
する際に接触摩擦が生じて、微量ではあるが粉化され、
微粉体が発生する。また、各機械の磨耗粉が混在した状
態でフラックスは充填されている。従って、上記従来技
術によって接合溶接部の改善を図っても、開口エッジ面
への粉粒体粒子の吸着を回避することに限界があること
から管縮径時に依然として前述のような割れが発生し、
製品歩留りの低下を招いていた。
【0010】割れは一度発生すると、最初は微小な割れ
でも、管の縮径サイズが小さくなるに従って管長手方向
に延び、製品サイズではもはや無視できない程度の長さ
となる。
【0011】そこで、この発明は、健全な接合溶接部を
得ることにより管外皮に割れのない粉粒体充填管を提供
することを目的とする。
【0012】
【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、金属帯板を管状体に成形する途中で管状
体に粉粒体を電磁フィーダで供給し、管状体の両エッジ
面を高周波溶接により接合し、粉粒体が充填された溶接
管を縮径する粉粒体充填管の製造方法において、電磁フ
ィーダのトラフ上に設けた少なくとも1枚の篩で粉粒体
を分級して複数の粒度範囲にグループ分けすること、お
よび粒度の小さいグループの粉粒体から順次管状体に供
給する。
【0013】分級する粒子径の大きさ及び網目の大きさ
は、供給する粉粒体の種類によって適宜決定する。2枚
以上の篩を使用する場合には、細かい目の篩の上に適当
な間隔をおいて粗い目の篩を配置する。
【0014】電磁フィーダは、粉粒体を貯蔵した容器と
U型に成形した管状体との間に配置する。粒度の小さい
グループの粉粒体から順次管状体に供給するには、異な
るグループの粉粒体を案内板で仕切り、グループごとに
排出口を電磁フィーダに管状体移動方向に沿って設け
る。そして、管状体移動方向について上流側から順次粒
度の小さいグループの粉粒体の排出口とする。電磁フィ
ーダの振動と同一になるように補助板を篩の中央部に設
けて、細粒品と粗粒品の通過速度を一定にするようにし
てもよい。
【0015】
【作用】この発明では、粒度の小さいグループの粉粒体
から順次管状体に供給するので、管状体内の粉粒体は上
層が粗粒に、下層が細粒となる。上層の粗い粉粒体は下
層の細かい粉粒体を押さえ、細粒から発生する微粒フラ
ックスの舞い上がりを防止する。したがって、微粉体が
エッジ面に付着することはない。
【0016】
【実施例】以下、溶接用フラックス入りワイヤの製造を
実施例として説明する。表1にサイズ及び帯鋼の化学成
分を示し、表2に造管に使用した充填するフラックスの
配合比を示す。
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】表3はフラックス供給装置から、供給され
たフラックスが多段式の電磁フィーダで分級されたフラ
ックスの粒度分布と粗粒品及び通常品の粒度分布を示
す。なお、表3中で フラックス記号 A:歩留り改良したフラックスを多段
式の電磁フィーダで分級されたフラックス フラックス記号 B:歩留り改良した造粒フラックス フラックス記号 C、D:通常の造粒フラックス である。
【0019】
【表3】
【0020】図1は、この発明の方法を実施する装置の
一例を示すもので、溶接用フラックス入りワイヤ製造装
置に設けた多段式電磁フィーダの斜視図である。図1に
示すように、多段式電磁フィーダはフラックス供給機2
1の供給口22から充填フラックス23が切り出され
る。トラフ26上に取り付けた粗粒篩24と細粒篩25
は電磁振動体27によって振動され、フラックスが分級
される。トラフ26上に取り付けた篩24、25は電磁
振動体27によって振動される際、篩24、25の中央
部が大きく振動するため、縦型補助板32と横型補助板
33を取り付けている。
【0021】分級された粉末はそれぞれの排出口に取り
付けたフラックス案内板34よりU字に加工された鋼帯
にダスト品30、細粒品29、粗粒品28の順に供給さ
れる。供給されたフラックスは上層側に粗粒品、細粒
品、ダスト品の順となる。
【0022】図2は、溶接用フラックス入りワイヤ製造
装置の主要部の構成図を示している。図2に示すよう
に、オープン管(管状体)1の送り方向に沿って成形ロ
ール群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7との間より成形途中のオープン管1
にフラックス6が供給される。フラックスを供給したオ
ープン管1は、サイドロール7、フィンパスロール8、
シームガイドロール9を通過し、溶接ゾーンに入る。高
周波誘導溶接装置はワークコイル10およびスクイズロ
ール12を備えている。ワークコイル10には電源11
から、高周波溶接電流が供給される。溶接された管13
は切削バイト14により外面側の余盛りビード15が切
削され(内面ビード16は管内に残留する)、圧延ロー
ル群17で圧延され、さらに焼鈍を施しながら圧延装置
および伸線装置(いずれも図示しない)により外径1.
0〜2.0mmの製品サイズまで縮径される。。
【0023】このような高周波誘導溶接により、幅w=
30〜150mm、厚さt=1〜5.mm程度の鋼帯を外径
D0 =10〜50mm程度の管に造管する。このときの溶
接条件として 高周波電流の周波数 f=200〜600kH
z 入熱(電力量) P= 50〜400kV
A ワークコイルと溶接点間の距離 l=10〜100mm アペックス角(V収束角) θ=3〜10° 程度のものが採用され、溶接速度(造管速度)V=10
〜200m /min 程度の速度で造管が行われる。
【0024】つぎに上記装置により製造した溶接用フラ
ックス入りワイヤの割れ発生結果について説明する。板
厚2.5mm、幅68.0mm、の鋼帯(SPHC,C=
0.04%)を、外径21.3mm、内径16.9mmの間
に成形した。成形途中でフラックスを充填率10〜15
%で充填し、オープン管を連続的に突き合わせ接合し
た。この時ワークコイルに供給した高周波電流の周波数
は540kHz,溶接速度Vは30 m/min、ワークコイ
ル〜溶接点の距離は25mm、アペックス角は7°であっ
た。溶接した外径21.3mmの管を圧延ロール群により
途中1回の焼鈍を施して外径3.2mmまで縮径し、焼
鈍、めっきを施してコイルに巻き取って、更に仕上伸線
し、管外径1.2mm、内径0.6mmの製品サイズまで縮
径して製品ワイヤの割れ発生状況を調べた。
【0025】割れ発生結果を表3に示す。割れの評価は
伸線後の外径1.2mmφの製品ワイヤ100km(ワイヤ
20kg巻スプール×37)の全長にわたってワイヤ外皮
の渦流探傷試験(ECT)を実施して割れの有無と位置
を確認し、割れ信号が出たとき該当部分を拡大鏡で観察
してワイヤ長手方向の割れの存在を確認することにより
実施した。割れの存在が全く確認できないとき、これを
良好とした。また、割れがあるとその割れの開口から表
面処理中あるいは伸線中に処理液がワイヤ中に浸入して
製品の品質を劣化させる傾向にあることから、割れの発
生を1箇所でも確認した場合にはこれを不良とした。
【0026】
【発明の効果】この発明によれば、上層の粗い粉粒体は
下層の細かい粉粒体を押さえ、細粒から発生する微粒フ
ラックスの舞い上がりを防止する。したがって、微粉体
がエッジ面に付着することはなく、粉粒体が管状体のエ
ッジ面に付着及び磁着することに起因する管の割れは実
質的になくなる。この結果、製品歩留りの向上を図るこ
とができ、しかも品質良好な粉粒体充填管を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の方法を実施する装置の一例を示すも
ので、溶接用フラックス入りワイヤ製造装置に設けた多
段式電磁フィーダの斜視図である。
【図2】この発明の粉粒体充填管を製造するための装置
例を示すもので、溶接用フラックス入りワイヤの製造装
置の主要部の構成図である。
【符号の説明】
1 オープン管 2 成形ロール群 3 サイドロール 4 フラックス供給装置 6 供給フラックス 7 サイドロール 8 フィンパスロール 9 シームガイドロール 10 ワークコイル 11 電源 12 スクイズロール 13 溶接管 14 ビードカッター 15 カットした余盛りビード 16 内面ビード 17 圧延ロール群 21 フラックス供給装置 22 フラックス供給口 23 充填フラックス 24 粗粒篩 25 細粒篩 26 トラフ 27 電磁振動体 28 粗粒篩の分級後粉末 29 細粒篩の分級後粉末 30 ダスト粉末 31 U字に成形されたフープ 32 縦型補助板 33 横型補助板 34 フラックス案内板
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−217197(JP,A) 特開 昭62−289398(JP,A) 特開 昭60−148694(JP,A) 特公 平2−37840(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 35/40 B23K 35/368

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属帯板を管状体に成形する途中で管状
    体に粉粒体を電磁フィーダで供給し、管状体の両エッジ
    面を高周波溶接により接合し、粉粒体が充填された溶接
    管を縮径する粉粒体充填管の製造方法において、電磁フ
    ィーダのトラフ上に設けた少なくとも1枚の篩で粉粒体
    を分級して複数の粒度範囲にグループ分けすること、お
    よび粒度の小さいグループの粉粒体から順次管状体に供
    給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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