JPH023679B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ステンレス鋼用フラツクス入りワイ
ヤの伸線加工々程で表面に付着した潤滑油等の油
脂分や水分を、通電加熱によつて効率良く除去
し、溶接時の送給性が良好で且つ優れた性能の溶
接金属を与えるフラツクス入りワイヤを生産性良
く製造する方法に関するものである。

ステンレス鋼のシールドガス溶接には、一般に
第１図に示す様なソリツドワイヤ又は第２図に示
す様なフラツクス入りワイヤが使用されている
が、ソリツドワイヤはビード表面の酸化及びＸ線
性能の低下等の問題があるので適用箇所が制限さ
れる。これに対してフラツクス入りワイヤは上述
の様な欠点がなく、しかもフラツクスの配合によ
つて多品種のワイヤを製造することができ、母材
の種類等に応じて使い分けできるという利点があ
る。

ところでこれらのワイヤは、矯正ローラや送給
ローラを経てコンジツト内へ送られ、溶接チツプ
の部分で通電され母材との間にアークを発生させ
ながら溶接を行なうが、安定した溶接を行ない且
つ高品質の溶接金属を得る為には、ワイヤを常に
一定の速度で送給しなければならない。従つて伸
線加工々程でワイヤ表面に付着された潤滑剤等の
油脂分や水分は最終仕上段階で完全除去する必要
があり、熱処理が不可欠となる。

線材の熱処理法としてはバツチ式とストランド
式がある。このうち現在主流を占めているのはバ
ツチ式であり、この方式は、線材をコイル状に束
取りして加熱炉に装入し、数時間〜数十時間不活
性雰囲気中で加熱する方法であるが、不活性ガス
の対流が不十分である為に雰囲気ガスとの接触度
合いに差ができ易い。その為特にフラツクス入り
ワイヤでは局部的にフラツクスの変質を生じると
いう問題がある。また上記処理条件の下では焼鈍
効果も受けるが、炉内温度がかならずしも均一に
ならない為に焼鈍効果が不均一となつて引張強度
にばらつきができ易く、且つ束取りによる曲げぐ
せが生じる為に、溶接時に送給ローラ出口部等で
ワイヤが座屈するという問題も指摘される。

一方ストランド方式はパイプ中にワイヤを通し
て間接的に加熱する方式であるから、熱効率が悪
く生産性が極端に低下する。

本発明者等は上記の様な事情に着目し、上記の
様な問題を生じることなくフラツクス入りワイヤ
を効率良く熱処理し得る様な方法を開発すべく鋭
意研究を進めてきた。本発明はかかる研究の結果
完成されたものであつて、その構成は、フエライ
ト系ステンレス鋼フープにフラツクスを充填して
ステンレス鋼用フラツクス入りワイヤを製造する
に当り、前記フラツクス入りワイヤを製品径まで
伸線加工した後、複数個の給電ローラに通して通
電し、電極間を通過中のワイヤを500〜750℃の加
熱下に0.08〜2.0秒間保持して通電加熱するとこ
ろに要旨が存在する。

本発明ではフラツクス入りワイヤの加熱に通電
加熱法を採用しており、これはワイヤをその軸方
向に走行させながら給電ローラと接触させて通電
加熱し、ワイヤ内部に発生するジユール熱によつ
て必要温度まで昇温させるものであり、数秒とい
う極めて短い時間で連続的に加熱することができ
るから、生産性が高い。しかもワイヤはその軸心
方向に走行しながら均一に加熱されるので、局部
加熱や曲げぐせ等を生じることがなく、高品質の
製品ワイヤを得ることができる。

第３図は本発明の実施例を示す概念図で、製品
径まで伸線加工されたフラツクス入りワイヤＷの
熱処理工程を示している。即ち処理装置はワイヤ
繰出し部Ａ、熱処理部Ｂ、ワイヤ引取り部Ｃとで
構成され、繰出し部Ａでは送り出し機１から引き
出されたワイヤＷは矯正器２を経て熱処理部Ｂに
導かれる。

熱処理部Ｂは給電部B₁と冷却部B₂に分かれて
おり、給電ローラａ，ｂ，ｃと、ワイヤ振れを抑
制するガイドローラｄ，ｅ，ｆが夫々配置され、
第４図に示す方法によつて給電される。尚給電ロ
ーラ及びガイドローラの数や配置及び通電加熱時
の電圧・電流調整等は、ワイヤＷ（フープ及びフ
ラツクス）の組成や直径等に応じて適当に設定す
ればよい。また第４図の例であれば、給電ローラ
ａ−ｂ間及びｂ−ｃ間の供給電力P₁、P₂を調整
することにより、ワイヤＷの熱処理温度をコント
ロールすることができる。冷却器B₂には２重管
３が配置されており、外管側に冷水を流すことに
よつて内管中を通過するワイヤＷを冷却する様に
なつており、出口部におけるワイヤＷの温度が約
300℃以下となる様２重管３の長さ及び内径を設
定する。但し冷却法自体は勿論これに限定される
訳ではなく、間接冷却であればどの様な方法でも
よく、例えば空冷法が挙げられる。

冷却されたワイヤＷは引取り部Ｃに送られ、引
取り機４を経て巻取り機５に巻取られる。

上記熱処理工程におけるヒートパターンは例え
ば第５図に示す通りであるが、このパターンは上
記の様な通電制御を行なうことによつて任意に変
更することができ、要はワイヤ表面に付着した油
脂分等の種類や付着量等に応じて、これらを燃焼
又は蒸発させるうえで最適の加熱条件が得られる
様に調整すればよい。

ところで本発明者等がフエライト系ステンレス
鋼フープを用いたフラツクス入りワイヤを対象に
して、ガスシールドアーク溶接時の送給抵抗を調
べたところ劣悪条件のもとでは約3.0Kg程度であ
り、これを基準にしてワイヤ強度の設計を行なう
ことが推奨される。またフラツクス入りワイヤの
引張強度と座屈強度の関係は第６図に示した通り
であり、ワイヤ引張強度が45Kg／mm²以下になると
溶接ワイヤの座屈強度が最大抵抗（上記の約3.0
Kg）を下まわり、座屈等を起こして送給不良を生
じ易くなることが分かる。更に第７図は各種通電
加熱温度における加熱保持時間がワイヤ引張強度
に与える影響を示した実験グラフであり、熱処理
温度が高くなると短時間の保持でも引張強度が急
激に低下するのでその調整が困難になる。従つて
45Kg／mm²以上の引張強度を安定的に得る為には、
ワイヤの通電加熱温度を750℃以下とし且つ保熱
時間を2.0秒以下に設定しなければならない。

一方第８図はワイヤの保熱時間と保熱温度によ
つてワイヤ中の前記潤滑油や水分等に由来する水
素量が変化する状況を示す実験結果グラフであ
る。ワイヤ中の水素量はプローホールやピンホー
ル等の溶接欠陥と密接に関係しており、上記水素
量が100ppmを越えると上記の様な溶接欠陥を生
じ易くなることが確認されている。この様な観点
から第８図を見ると、水素含有量を100ppm以下
にする為には、加熱温度を500℃以上とし且つ保
熱時間を0.08秒以上にすべきであることが理解さ
れる。

即ち本発明における通電加熱時のヒートパター
ンは前述の如く特に制限されないが、ワイヤの座
屈強度に関連する引張強度の観点から保熱温度及
び保熱時間の上限は夫々750℃及び2.0秒に制約さ
れ、一方溶接欠陥に直結する水素量の観点から保
熱温度及び時間の下限は夫々500℃及び0.08秒に
制約される。換言すれば通電加熱条件を上記好適
温度及び時間内に設定することによつて、高品質
のフエライト系ステンレス鋼用フラツクス入りワ
イヤを安定して生産性良く得ることができる。

本発明の基本的な構成は以上の通りであるが、
フラツクス入りワイヤの品質を更に高める為に
は、下記の様な問題点も考慮した対策を講ずるこ
とが望まれる。即ちフラツクス入りワイヤは第２
図に示した如く合せ目を有しているから伸線工程
でねじれが生じ易く、ソリツドワイヤに比べて直
進性が悪い。また加熱処理に先立ち潤滑剤等を粗
除去する為に洗浄を行なうこともあるが、フープ
の合せ目に入つた潤滑剤は十分に除去することが
できないので、通電加熱を長時間継続する段階で
導電性の悪い潤滑剤等が給電ローラに付着して堆
積する。そして給電ローラとワイヤの接触が悪く
なつてスパークを起こし、ワイヤ表面にスパーク
疵が発生し、時に断線を招くことすらある。この
スパーク疵がワイヤ表面に突出した形で形成され
ると、ワイヤの安定送給が阻害されてアーク長が
変動し、プローホール等の溶接欠陥を引き起こし
たり時には送給不能に陥ることもある。

しかしながら上記の様な問題は、以下に示す方
法によつて容易に解消することができる。

即ちスパーク対策としては、第１の手段として
第３図に示した如く通電加熱部の手前に矯正器２
を配置し、ワイヤＷのねじれ及びボビン由来の大
きな曲りぐせを矯正することによつて通電加熱炉
内におけるワイヤＷの直進性を高め、また矯正器
２内に潤滑剤除去部材を内装することによつてワ
イヤ合せ目の潤滑剤を可及的に除去し、通電不良
を抑制する。また第２の手段としては、通電加熱
炉内のガイドローラｄ，ｅ，ｆによつて高速運転
時のワイヤ振れを防止し、ワイヤ振れに起因する
通電不良を防止する。更に第３の手段としては、
第４図に示した如く給電ローラ間の供給電力P₁，
P₂についてP₁＞P₂となる様に調整し、給電ロー
ラａ，ｂ間の導電性を妨げるワイヤ表面の潤滑剤
を早めに焼失させ、給電ローラｂとワイヤＷとの
なじみを良くすることによつて接触安定性を高め
る。即ち通電加熱工程では、電流ｉは給電ローラ
ｂで給電ローラａ方向の電流i₀と給電ローラＣ方
向への電流i₁に分割されるので、給電ローラｂを
流れる電流が最も多く、スパークが最も発生し易
いのはローラｂ部分であるから、上記の手段で給
電ローラｂ部分におけるスパークを抑制すること
ができれば通電加熱系全体のスパークは実質的に
解消される。この様に本発明では上記３つのスパ
ーク防止対策を講ずることによつて、通電加熱を
一層安定に且つ効率良く行なうことができる。

本発明は概略以上の様に構成されており、伸線
後の加熱処理を通電によるジユール熱で行なうよ
うにしたので、処理自体が連続化されると共に潤
滑油等がほぼ完全に且つ効率良く除去され、又座
屈強度に優れると共に水素含有量の少ないフエラ
イト系ステンレス鋼用フラツクス入りワイヤを製
造し得ることになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図はソリツドワイヤの横断面図、第２図は
フラツクス入りワイヤの横断面図、第３図は本発
明の実施例を示す説明図、第４図は好ましい通電
加熱法を示す説明図、第５図は通電加熱のヒート
パターンを例示する図、第６図はワイヤの座屈強
度とワイヤの引張強度の関係を示すグラフ、第７
図はワイヤの引張強度と保熱時間の関係を示すグ
ラフ、第８図は保熱時間及び保熱時間がワイヤ中
の水素含有率に与える影響を示すグラフである。 １……ワイヤ送り出し機、２……矯正器、３…
…冷却用２重管、４……引取り機、５……巻取り
装置、Ｗ……ワイヤ、ａ，ｂ，ｃ……通電ロー
ラ、ｄ，ｅ，ｆ……ガイドローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フエライト系ステンレス鋼フープにフラツク
   スを充填してステンレス鋼用フラツクス入りワイ
   ヤを製造するに当り、前記フラツクス入りワイヤ
   を製品径まで伸線加工した後、複数個の給電ロー
   ラに通して通電し、電極間を通過中のワイヤを
   500〜750℃の加熱下に0.08〜2.0秒間保持して通
   電加熱することを特徴とするステンレス鋼用フラ
   ツクス入りワイヤの製造法。