JPH02151395A

JPH02151395A - 溶接用フラックス入りワイヤの製造方法

Info

Publication number: JPH02151395A
Application number: JP30400988A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Tabata; 和文田畑; Fumio Hayashi; 林　文雄; Masato Shima; 志満　眞人; Toshiharu Yokozawa; 横澤　稔治
Original assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority date: 1988-12-02
Filing date: 1988-12-02
Publication date: 1990-06-11
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPH0647194B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コこの発明は溶接用フラックス入りワイヤの製造方法に関
する。

［従来の技術］溶接用フラックス入りワイヤは、シームレスワイヤおよ
びオーブンワイヤの２種類が市販されている。シームレ
スワイヤ１は、第１図に示すように金属管２中にフラッ
クス３を充填した継目無しワイヤである。また、オーブ
ンワイヤ５は第２図（ａ）および（ｂ）に示すように金
属帯を丸型６や折り込み型７に成形し、その内側にフラ
ックス３を充填した開口有りワイヤである。

、シームレスワイヤの製造工程の概略を第３図をもとに
説明すると、フラックスの各種原料粉末を目的とする品
質特性に合せて配合比を決定し、混合する。混合後のバ
ッチは水ガラスなどの結合剤を用いて造粒後、乾燥し、
充填フラックスとする。−・方、原管を線引きしてフラ
ックスを充填する管を準備する。この管にフラックスを
振動法により充填する。ついで、フラックスが充填され
た管を伸線し、焼鈍し、めっきする。そして、更に伸線
し、巻き取りで製品とする。

オーブンワイヤの製造工程は、第４図に示すように充填
フラックスをシームレスワイヤの場合と同様に製造する
。しかし、混合後のバッチの流動性および通気性がよい
場合は、造粒、乾燥およびふるいを省略することがある
。一方、目標とする充填率と充填フラックスのカサ密度
を考慮して金属帯の肉厚および幅を決める。そして、冷
延フーブを上記幅でスリッティングし、スリット後のフ
ープをＵ字型フープに成型する。Ｕ字型フープの谷部に
充填フラックスを′ＷＬ磁フィーダにより供給したのち
、丸型に成型する。折り込みを与える場合は、丸型に成
型する前に折り込みを実施する。丸型に成型したのち、
伸線し、巻き取って製品とする。造粒している充填フラ
ックスを使用する場合は、丸型成型したのちに実施する
。

つきに、この発明はフラックス充填に係るものであるか
ら上記充填工程を詳しく説明する。

まず、シームレスワイヤの場合の充填方法を説明する。

第５図に示すように、金属管２を巻装したボビン１１を
振動テーブル１３に固定する。振動テーブル１３はコイ
ルばね１２に支持されている。、そして、金属管２の始
端末をエアー抜き用技管付き塩ビパイプ１７を介してフ
ラックスホッパ１５に接続する。フラックス３は重力に
よりフラックスホッパ１５から金属管２の始端末まで満
たされる。このような状態で、振動テーブル１３に固定
された一対の振動モータ１４により振動テーブル１３に
ら旋振動を与えると、振動テーブル１３は振動中心軸の
周りに水平等角速度運動を生じる。振動角度方向のベク
トル成分と相まって金属管２内のフラックス３は終端末
へと搬送されていく。順次、フラックス３は重力により
フラックスホッパ１５から金属管２の始端末に供給され
る。金属管２の終端末は塩ビバイブ１８に接続されてい
る。搬送されたフラックス３は終端末に達すると堆積を
始め、金属管２内の空隙を順次溝たしていく。この充填
路Ｙ部分は終端末から始端末方向へ拡大し、遂には始端
末に到達し、充填が終了する。ところが、終端末にフラ
ックス３が堆積を始め、始端末に達する間、管内残存空
気は圧力が−Ｌ昇するとともに、始端末から逆流してく
る。充填フラックス３の通気性が悪いと、逆流して来た
空気が管内に残存し、空気溜りができる。その結果、局
所的に未充填部が発生したり、充填率のバラツキが生じ
る。極端に通気性が悪いと、管内残存空気圧が高圧にな
り、フラックス３を金属管２内に供給できなくなったり
、始端末側にフラックス３が吹き出すなどの現象が生じ
る。また、フラックス３の流動性が悪いと、フラックス
ホッパ１５から金属管２の始端末までの重力によるフラ
ックス３の移動が阻害される。

オーブンワイヤの場合の充填方法を第６図に基づいて説
明すると、フラックスホッパ２１から切り出されて来た
フラックス３を定速で移動しているＵ字型フープ９の谷
部に電磁フィーダ２６により供給する。フラックスホッ
パ２】から電磁フィーダ２６への切出しは、フープ速度
を決めている駆動ローラ２８と同調して作動するテーブ
ルフィーダ２３によって行われる。切出し量の調整はフ
ラックス高さ調整板２４によって行う。充填フラックス
３の流動性が悪いと、テーブルフィーダ２３からの切出
し量が不安定となるとともに、電磁フィーダ２６かの切
出し量も不安定になる。通気性が悪いフラックス３は塊
りとなって落下する傾向が強く、Ｕ字型フープ９上に間
欠的に落下する。この結果、局所的な未充填部の発生や
充填率のバラツキを生じる。

上記のような局所的なフラックス未充填部やフラックス
充填率のバラツキが生じると、後の縮径工程において金
属外皮の流れ速度が瞬時に変化して引抜き力が安定せず
、断線が発生する。また、縮径時にフラックスに適切な
通気性がないと、フラックスが含有している空気の流れ
が悪くなり、結果として金属外皮とフラックスの流れ速
度のバランスが崩れる。萌記バランスの崩れが激しい場
合には、金属管の端末あるいはオーブンワイヤの継目部
からフラックスが吹き出すという現象が生じる。さらに
、これらの欠陥はそのまま製品に持ち込まね、溶接作業
性および溶接全屈の機械的性質を劣化させる。

これらの問題に対し、特開昭号５２−１２５４３６号公
報で開示された「造粒によるシントロン性改善」の方法
や、特開昭５６−１５４３００号公報で開示された「原
料粉末の最大粒径規制」などが提示されているが、有効
な手段ではない。すなわち、前者は充填時にはシントロ
ン性・流動性は改善できるものの５縮径工程において造
粒された粒は破壊され、原料粉末に戻ってしまう。した
がって、通気性のないことに起因する縮径時の断線を防
止し、安定して良好な溶接作業性および溶接金属の機械
的性質を得ることはできなかった。また、後者は原料粉
末のかみ込み断線防止はできるが、通気性・流動性の面
からの断線発生はむしろ逆の悪い結果をもたらす。

［発明が解決しようとする課題］そこで５この発明は溶接用フラックス入りワイヤの製造
に際し、充填フラックスの通気性および流動性か悪いこ
とに起因する断線発生を防止し、溶接用フラックス入り
ワイヤの安定した製造方法を提供することを目的とする
ものである。

［課題を解決するための手段］フラックス入りワイヤの製造工程において金属外皮の内
側にフラックスを充填する工程と、内側に充填されたフ
ラックスを締めることおよび生産性を考慮すると縮径工
程は不可欠である。この充填工程および縮径工程は溶接
用フラックス入りワイヤの製造特性および品質を決定す
る重要な工程であることは前述の通りである。これは充
填フラックスの通気性および流動性の面から適切なもの
であることが必要である。

この発明では、充填フラックスはフラックスの比表面積
を指標として通気性と流動性を総合評価する。そして、
この発明の溶接用フラックス入すワイヤの製造方法では
、金属外皮に比表面積０．００４〜２０ｍ２／ｇのフラ
ックスを充填するようにしている。

フラックスの流動性は比表面積が３０＋ｎ２／ｇ以下で
あれば実用上問題はないが、通気性は２ｏｍ２／ｇ以下
でなければ良好とはならない。したがって、良好な流動
性および通気性を得るには比表面積は２０ｔｏ’／ｇ以
下でなければならない。しかし、比表面積が０．００４
ｍ２／ｇ以下のフラックスは原料粉末粒度が粗すぎて混
合が均一にならない。

フラックスの比表面積を０．００４〜２０ｍ２／ｇの範
囲に調整するには、フラックスを充填する前に予めふる
いにより分級しておき、上記範囲となるフラックスを採
用する。分級したフラックスを適当に混合して比表面積
を調整するようにしてもよい。また、粉砕を含む原料粉
末の製造工程では、粉砕条件を変えて比表面積を調整す
ることもできる。さらに、原料粉末の製造工程において
湿式析出を採用している場合は、析出条件を調整すれば
よい。

ワイヤはシームレスワイヤまたはオーブンワイヤの何れ
であってもよい。したがって、フラックスは振動法によ
り金属管の一端から、またはＵ字型フープの開口部から
充填する。

［作用］比表面積と通気性および流動性との間に相関性があるこ
とがわかった。したがって、比表面積を調整することに
より、所要の通気性および流動性をもったフラックスを
得ることができる。

比表面積を２０ｍ２／ｇ以下に小さく制限しているので
、気体がフラックス表面から受ける摩擦力は小さくなり
、通気性が向上する。また、フラックスの粒径はある程
度の大きさとなるので、凝集しにくくなる。したがって
、フラックスが塊となってホッパから間欠的に落下した
り、電磁フィーダ上での移動速度にムラか生じたりする
ことはない。

さらに、フラックスの比表面積が０．００４ｍ２／ｇ以
上であるので、フラックス粒子の大きさもある程度以下
に抑えられる。したがって、フラックスの大きな粒子に
よって伸線が妨げられたり、あるいは管内でフラックス
成分が不均一に分布したりすることはない。

［実施例］比表面積がそれぞれ異なる９種類のフラックスを調合し
、通気性および流動性を調査した。また、調合したフラ
ックスを充填したシームレスワイヤおよびオーブンワイ
ヤをそれぞれ製造し、製造特性（伸線中の断線頻度）、
溶接作業性および溶接金属の機械的性質を調査した。

第１表はフラックスに用いる原料と原料の配合比を示し
ている。上記原料の粉末を２０．３２．４８゜６５．１
００，１５０，２００，２５０，３２５メツシユに分級
した。第２表は各原料の粒度分布を示している。第１表
に示す配合比で、かつ比表面積が互いに異なるようにし
て原料粉末を混合し、９種類の供試材Ａ〜夏を準備した
。各原料粉末について適当な粒度を選択し、供試材ごと
に比表面積を違えた。比表面積はＢＥＴの方法により測
定した。すなわち、試料を液体窒素で冷却し、試料表面
に吸着生成する窒素量を測定する。そして、ＢＥＴ式の
勾配および切片から単分子膜形成にようする窒素量を算
出し、試料の表面積を求め、試料重量で除して比表面積
を算出する。第３表は供試フラックスの比表面積と使用
した原料粉末の板間を示している。

つぎに、供試材Ａ〜Ｉについて通気性と流動性とを測定
した。ここで、フラックスの通気性および流動性の測定
方法について簡単に説明する。

第７図および第８図は通気性を測定する装置を示してい
る。これら図面に示すように通気性測定装置は水槽３１
内にベル３２が浮べである。Ｕ字形通気試験管３６の一
端がベル３２内に空気管３４を介して連通しており、他
端寄りは２００メツシユの金網３７で塞がれている。供
試フラックスを通気試験管３６内に５０　ｍｍ目盛の高
さまで充填し、高さが安定するように軽いタップを与え
る。ついで、通気試験管３６の一方から　１００　ｍｍ
Ａｑの一定圧力で空気を供給する。そして、通気試験管
３６の入口側および出口側にそれぞれ取り付けたマノメ
ータ　（図示しない）の読みが；定差　（圧力差一定）
となって安定したときに測定を開始する。通気量が５０
０ｃｃになる時間をもって通気時間とし、単位時間当り
流量（ｃｃ／ｍ１ｎ）により通気性を評価する。一定圧
力はベル３２の重量により調整し、また通気量はベル３
２の降下量によって測定する。

第９図は流動性を測定する装置を示している。

図面に示すようにフラックスホッパ４１の直下に電磁フ
ィーダ４２が配置されており、さらに電磁フィーダ４２
の下方にシュート４４およびベルトフィーダ４５が配置
されている。ベルトフィーダ４５はロードセル４７上に
載置されている。ベルトフィーダ４５上に供給されたス
ラックス３の重量はロードセル４７により検出され、重
量の時間的変化が記録計４９に記録される。流動性を測
定するには、まず５分間で　１５００ｇのフラックス３
が流れるように電磁フィーダ４２の振動を調整する。ま
た、ベルトフィーダ４５上に２０ｇのフラックス３が堆
積するようにベルトフィーダ４５の速度を調整する。そ
して、５分間フラックス３を流し、最大重量変動幅／　
２０ｇｘ＋００９６をもって流動性を評価する。

各供試材について通気性および流動性を測定した結果を
第３表に示している。そして、比表面積と通気性との関
係を第１０図に、また比表面積と流動性との関係を第１
１図にそれぞれ示す。

実作業の経験によれば、閉塞後の排気速度が２０ｃｃ／
ｍｉｎ以上でないと、管内圧が上昇する。したがって、
第１Ｏ図に示す結果によれば、フラックスの通気性の点
から比表面積が２０ｍ２／ｇ以下であることが必要であ
る。また、フラックス充填率の許容変動幅は実用上±２
木であり、それに対応する流動性の許容変動幅は１２％
であることが経験上知られている。したがって、第１１
図によれば、フラックスの流動性の点からスラックスの
比表面積は３０ｔｈ２／ｇ以下であわばよい。

これらの供試フラックスを充填したシームレスワイヤお
よびオーブンワイヤを製造し、その断線頻度を調査した
。その結果を第４表に示す。なお、供試フラックスのカ
サ密度か異なるため、シームレスワイヤの場合は管引抜
き後の直径を変化させることにより、オーブンワイヤの
場合はフープ幅を変化させて充填率か　１４＊になるよ
うに調整した。製品ワイヤ径は　１．２＋ｎｍとした。

またここで、充填率は　（フラックス／全ワイヤ重ｆｆ
１）　Ｘ１００　％を意味する。

以上の結果を総合すると、フラックスの比表面積が２０
ｍ２／ｇ以下の範囲がフラックスの流動性、通気性が良
好で、安定した製造が可能なことが分る。

つぎに、第２表の供試材のうちフラックスＥを用いてシ
ームレスワイヤおよびオーブンワイヤをそれぞれ製造し
、溶接金属の機械的性質および溶接作業性を調査した。

この結果は下記の通りであった。

シームレスワイヤフラックス：Ｅ鋼管：外径１０．３ｍｍ　、肉厚２ｍ＋ｎ＋外径１．２
ｍｍ（中間焼鈍有り）充填率：Ｉ４９６溶接条件＝２８〇八、２９Ｖ　、　３０ｃｍ／ｍｉ口、
ＣＯ□ガスシールド溶着金属の機械的性質引張強度：　６０．９ｋｇｆ／ｍｍ２伸び率：　　２９．８！！２ｍｍＶｉ撃値：　０℃；　１２．８．　＋２．６．１
２．４（ｋｇｆｍ）　　−２０℃；　　７．６．　７．
９．　７．８＝４０℃；　　４．６．　４．５．　４．
６溶接作業性：アーク状態、スパッタ、スラグの流動性
とも良好であった。

オーブンワイヤフラックス：Ｅ鋼フープ：板幅２５＋ｎｍ　、板厚０．７５ｍｍ　　（
中間焼鈍無し）充填率：１４９６溶接条件＋　２８ＯＡ、２９Ｖ　、　３０ｃｍ／ｍｉｎ
、　ＣＯ２ガスシールド溶着金属の機械的性質引張強度：　５９．３ｋｇｆ／１ｎｎ２伸び率＋　　２
９．１９６２ｍｍＶ衝撃値：　０℃、　１１．９．１１．７．１１
．５（ｋｇｆＩＩ＋）、　　−２０℃；　　７．４．　
７．６．　７．３−４０℃；　　４．２．　４．２．　
４．４溶接作業性：アーク状態、スパッタ、スラグの流
動性とも良好であった。

以上のように、シームレスワイヤおよびオープンワイヤ
ともに溶接金属の機械的性質および溶接作業性は満足で
きるものであった。

［発明の効果］この発明によれば、局所的な未充填部および充填率のバ
ラツキを生じることなくフラックスを管またはＵ字型フ
ープに充填することができる。これにより、フラックス
を充填した管を縮径するときに管の断線はなく、フラッ
クス入りワイヤ製造の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図はシームレスワイヤの断面図、第２図はオーブン
ワイヤの断面図、第３図はシームレスワイヤの製造工程
図、第４図はオーブンワイヤの製造工程図、第５図はシ
ームレスワイヤにフラックスを充填する装置の概略図、
第６図はオーブンワイヤにフラックスを充填する概略図
、第７図はフラックスの通気性を測定する装置の概略図
、第８図は第７図に示す装置の一部拡大図、第９図はフ
ラックスの流動性を測定する装置の概略図、第１０図は
比表面積と通気性との関係を示すグラフおよびに第１１
図は比表面積とフラックスの流動性との関係を示すグラ
フである。１・・・シームレスワイヤ、２・・・金属管、３・・・
フラックス、５・・・オーブンワイヤ、６・・・丸型、
７・・・折り込み型、９・・・Ｕ型フープ、１１・・・
ボビン、！３・・・振動テーブル、１４・・・振動モー
タ、１５・・・フラックスホッパ、２Ｉ・・・フラック
スホッパ、２３・・・切り出しテーブル、２６・・・電
磁フィーダ、２８・・・駆動ロール、３１・・・水槽、
３２・・・ベル、３６・・・通気試験管、４１・・・フ
ラックスホッパ、４２・・・振動フィーダ、４５・・・
ベルトフィーダ、４７・・・ロードセル。

Claims

【特許請求の範囲】

１、管状の金属外皮にフラックスを充填した中間材を伸
線して溶接用フラックス入りワイヤを製造する方法にお
いて、比表面積０．００４〜２０ｍ＾２／ｇのフラック
スを金属外皮に充填する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。