JPH0275497A - フラックス入リワイヤの製造方法 - Google Patents

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） 本発明は溶接に使用されるフラックス入りワイヤの製造
方法に係り、特に線材から圧延した帯鋼をフラックス入
すワイヤのさや材として使用するフラックス入りワイヤ
製造方法に関するものである。

（従来の技術） 一般に自動、半自動溶接に使用されるフラックス入りワ
イヤは０．０１〜Ｏ，Ｌｗｔ％Ｃ程度の低炭素鋼を熱間
または冷間圧延した広幅の帯鋼を目的に合った幅にスリ
ットし、この帯鋼を幅方向に溝状から管状に成形する途
中または管状に成形した後、その内側空所に合金材、脱
酸材、スラグ形成材、アーク安定材、ガス発生材および
鉄粉などからなる溶接用フラックスを充填し、目的の寸
法まで伸線加工することによって製造している。

さらに、この様な帯鋼を管状に成形した両端部の合せ目
は製造中のフラックスの漏出、表面処理および製造後の
処理、錆など溶接用ワイヤとしての性能を損なうので合
せ目の間隙を小さくしたり、合せ目を種々の接合方法例
えば高周波、アーク。

ＴＩＧ　、プラズマ、　ＭＩＧ、　ＭＡＧなどの溶接方
法を用いて接合して製造する技術も近年種々開発されて
いる。

広幅の帯鋼を目的に応じた幅にスリットしてフラックス
入りワイヤのさや材に使用することは少品種で多量に生
産される軟鋼、５０キロ級鋼クラスのフラックス入りワ
イヤの製造には能率も上りコストも安くできるメリット
があり、現在はほとんどこの方法で占められている。通
常、溶接用フラックス入りワイヤのさや部はワイヤ重量
の９０〜７０％を占めているので、さや相成分のフラッ
クス入りワイヤ成分に及ぼす影響は大きい。

そこでさや材は極力合金成分の低い低炭素鋼などを使用
し、フラックス入りワイヤの性能を決定づける脱酸、合
金、スラグ材など各種成分の調整はワイヤ全重量の１０
〜３０％の充填フラックスによって行っている。しかし
、特に溶接金属のわれ性能、機械的性質などに影響を及
ぼすＰ、ｓなどの不純成分レベルはワイヤ全重量の９０
〜７０％を占めるさや材により決定してしまう。

しかも、広幅の帯鋼は主にリムド鋼から圧延して得るた
めＰ、Ｓなど不純物の多いコア部と不純物の少ないリム
部が輻方向に広がっている。従ってこれを長さ方向にス
リットしたさや材用帯鋼の間にはインゴットのリム、コ
アと同様の範囲で不純物のばらつきがランダムにあられ
れることが知られている。この様なばらつきは連続鋳造
技術で製造した帯鋼でも圧延され偏析帯が幅方向に広が
るため避けることができない。

また、一般の熱間および冷間みかき帯鋼の成分はＪＩＳ
で参考値として規格化されているが成分範囲が広く現状
ではフラックス入りワイヤのさや材として適合する成分
のものを選択して使用するため、安定人手が困難である
。

更に低温靭性を要求される低温鋼および耐割れ性を要求
される高張力鋼、耐熱鋼、耐候性鋼およびステンレス鋼
などより高品位のフラックス入すワイヤのさや材として
は、ＪＩＳで規格化されている以外の成分が必要となり
、成分量もより厳密にコントロールする必要があり、一
般の広幅帯鋼から選択使用することはより困難となる。

一方、目的に応じてスリットしたフラックス入りワイヤ
さや材用帯鋼の幅は普通１５ｍｎ＋前後で多量に巻取る
と搬送中コイルが崩れるため、１００−程度の小重量と
しなければならない。そのためフラックス入りワイヤ製
造時帯鋼を頻繁に接合することになり設備の稼働率を低
下させるという問題もある。

上記問題を解決する手段として被覆アーク溶接棒用線材
を使用する方法がある。線材は鋼塊を長さ方向に伸長し
たもので断面方向にリム、コア部の偏析は内在するが、
長さ方向の成分変動は緩慢でほぼ均質となっている。そ
のためレードル分析値が線材成分をほぼ代表しており品
質管理面でも利点がある。これは線材を使用している溶
接材料。

すなわち溶接棒、潜弧溶接ワイヤおよびガスシールド溶
接用鋼ワイヤが広く普及している一因でもある。

線材を圧延して帯材を製造する技術は昭和１３年頃から
文献、資料などで見受けられ、傘の骨。

ホッチキスの針などで代表されるように種々実施されて
いる。さらにフラックス入りワイヤのさや材として使用
する技術は特公昭５０−１６７４６号公報および特許第
１０４２２９３号などで公知である。本発明者らは、よ
り高品質で性能の安定したフラックス入りワイヤを製造
するため長さ方向に成分変動の少なく、管理容易な溶接
材料用線材をさや材として有効に使用するため種々検討
を行った結果、前述技術は単に線材を圧延するよりは効
率的であるが、さらに種々成分のさや材を使用して高品
質の各種径のフラックス人すウイヤを効率よく製造しよ
うとした場合、次のような問題のあることが分った。

（発明が解決しようとする課題） フラックス入りワイヤを精度よくかつ高能率に製造しよ
うとした場合、加工度増加による硬化断線を考慮しなけ
れば極力大きなサイズの帯鋼を溝状または管状に成形し
、溶接用フラックスを充填し、高速で所要径まで伸線し
た方が有利である。

しかし、従来の線材圧延では一般に素線の直径りと圧延
後の帯材幅Ｗと厚さもの間に２Ｄ＝　（ｗ＋ｔ）（０，
９〜１．１）の関係が知られている。

例えば＠４０＋ｎｍ、厚さ２−の帯材を得るには第２図
（ｂ）に示す様に幅広がり比が小さいため約２１■１径
の素線が必要となる。これから総減面率は約７７％とな
ることから、長さ方向に４倍強引伸ばされるが幅は素線
径の２倍弱としかならない事が分る。従って成形後のフ
ラックス入りワイヤ径は素線径２１ｍｍよりかなり小な
１３ｍ＋ｎ径前後となり効率的でない。

また、素線径が大となるので目的寸法を得るまでの加工
度が大となる。圧延の様な塑性加工の場合、加工度は重
要なファクタである。特に線材を通常の方法で圧延し帯
材とする場合、線材の化学成分にもよるが、圧下率や圧
、延回数が不適当であると帯材に加工中でも幅中央に縦
われや両端部に微小な割れを生じる事がある。これは線
材の最も厚い中央部の塑性変形量が両端部より大となり
、長さ方向の伸びが両端部より大となる。従って中央部
では両端部から幅方向へ引張られ、両端部では長さ方向
へ引伸される様な歪が生じる。そのため１回の圧下率が
大き過ぎると中央に縦割れが発生し易く、圧延回数があ
まり多いと両端部に横割れが発生し易くなる。

この様な状態にある通常のＬ方向のみによる圧延で得ら
れた帯材をフラックス入りワイヤのさや°材として使用
した場合、溝形または管状に成形中。

もしくは伸線中にさや材の幅中央部に縦割れが発生した
り、過大に引伸されたさや材の両端部に発生した横割れ
を起点とした断線を引き起し易いということが分った。

この様な現象は線材を圧入してさや材としてフラックス
入りワイヤを製造する前述発明による方法によっても同
様で極端な場合は縦割れや、断線が発生することが分っ
た。

本発明は上記問題、すなわち溶接材料用線材を圧延して
フラックス人すワイヤさや材として用いた場合に生じる
縦割れ、横割れおよび伸線時の断線を防止し、より高品
質で安定した溶接用フラックス人すワイヤを効率的に製
造し、提供することを目的としたものである。

（課題を解決するための手段） そこでこれらの課題を解決するため種々研究を行った結
果、線材を帯状に圧延する際に従来、線材の長さ方向と
平行にのみ圧延（以後り方向圧延）していたのを１例え
ば第３図に示すような方法で長さ方向と交差する方向に
圧延（以後Ｃ方向圧延）すれば第２図（ａ）に示すよう
に長さ方向の伸びが抑えられ、帯幅方向の伸びが得られ
るため目的寸法の帯鋼を得るための素線径を小さく取れ
、総圧下率を小さくできるという知見を得た。さらに、
Ｃ方向の圧延では中央部と両端部の伸びの差がほとんと
生じないので１回の圧下率を大きく取ることができると
いう利点のあることも分った。本発明はこれらの知見を
フラックス入りワイヤさや材として溶接材料用線材を使
用した製造法と組合せることにより、より高品質で安定
した溶接用フラックス人すワイヤを効率的に製造するこ
とに成功したものである。

本願発明の構成は直径１〜２０ｍｍの溶接材料用線材を
圧延して得られた帯鋼を幅方向に溝形に成形し、その内
側に溶接用フラックスを充填した後、管状に成形し、ま
たは管状に成形した後、その内側空所に溶接用フラック
スを充填し、目的の径まで伸線加工して得られる溶接用
フラックス入すワイヤの製造方法において、前記帯鋼は
線材から圧延される過程で１回以上線材の長さ方向と交
差する方向に次式で示す範囲に圧延することを特徴とす
るものである。

８≦ｗ／ｔ≦５０ ここでＷは圧延後の帯鋼の幅（Ｉ＋１）、　ｔは圧延後
の帯鋼の厚さ（、）とする。

（作用） 第１図は本発明をおこなうためのフラックス入りワイヤ
製造装置の１例を示したものである。

以下、本発明の構成を第１図に基づき詳細に説明する。

先づ、溶接材料用原綿は通常熱間伸線されたものである
ため線径の変動があるので、通常所要径より３〜２０％
大径の線材コイルを入手し、供給スタンド１より供給し
、伸線機２で所要径に冷間で整径伸線を行なう。この段
階の線材を素線と呼ぶ。次いで線材の長さ方向とロール
軸を平行に配置した圧延ロールを持つＣ方向圧延機５に
より線材の長さ方向と交差するように帯状に圧延する。

Ｃ方向圧延方法および装置としては第３図に例示した様
に基本的には素線送り方向と平行に軸を配置したＣ方向
圧延ロール１２と非圧延時に所定長さ素線１１を間欠的
にＣ方向圧延ロールに送り込む欠円ロール１３で構成さ
れている。素線は所要角だけ正逆運動するＣ方向圧延ロ
ールとＣ方向圧延ロールの動きに合せて欠円ロールによ
り間欠的に送入されることにより、Ｃ方向圧延ロールの
右、左に移動しながら連続的に圧延される。素線径が小
さく、ｗ／を比の小さい場合はＬ方向のみ圧延の様な問
題がないので圧下率を大きく取れるので１回Ｃ方向圧延
するだけでも目的の形状に近い寸法まで圧延することが
出来るが、通常は２回。

４回でＣ方向圧延する、更に必要に応じてパス数を増し
て圧延することもできる。公知技術としては特公昭５８
−３７６１号公報、特開昭５７−１４４３８号公報およ
び特公昭６２−４５００７号公報などがあり、既に実用
化されているものもある。

特公昭５Ｂ−３７６１号公報の技術は丸線または角線か
らリボン線を製造するに際し、絞り性を向上させる目的
で線材の送り方向と平行に圧延ロール軸を配し、所定角
だけ正逆回転させ、かつ送入すべき素材を圧延ロールの
回転と同期させながら左右に動かさせると共に非圧延時
に間欠的に送入するようにしてＣ方向の圧延を連続して
行う方法である。

特公昭６２−４７００７号公報の技術は同一出願人によ
る前記技術を改良したもので、素材送入方向と直角に往
復平行移動しつつ正逆回転する圧延ロールと固定したア
ンビル間で線材を左右動させることなく連続的にＣ方向
圧延する装置が開示されている。本願では前述した方法
、装置と組合せてフラックス入りワイヤ用さや材を製造
しようとするものであるが、この目的に沿うＣ方向圧延
技術であれば全く異なった方法、装置でも組合せて製造
することができる。

Ｃ方向圧延時はＬ方向の移動はほとんどないので、この
前後でＬ方向に連続的に動いている伸線。

圧延成形機との速度調整のためダンシングロール３を配
置している。引続きＬ方向圧延装置および成形装置６で
帯材の厚さ、幅の精度を出すため通常のＬ方向の圧延を
行った後、フラックスの充填に都合の良い溝形に成形し
、この溝部にフラックスホッパ７より供給されたフラッ
クスを充填する。

充填後成形装置８で管状に成形、伸線する。さらに伸線
機９で所要径まで伸線し１巻取機１０で巻取る。必要に
応じて別工程で熱処理、表面処理後、スプールまたはコ
イル状、にユーザの使用できる形に巻替え、包装を行っ
て製品とする。

ところで原線が冷間伸線材であったり、所要径よりかな
り大で整径伸線時に大きな減径を行ない加工硬化が激し
く、圧延以降の工程に支障を来たす場合、または成形後
の伸線による総減面率が高くなる場合がある。このよう
な場合は必要に応じて整径伸線機２の後に図に示されな
い加熱装置を配置して焼鈍軟化させることができる。こ
の場合の方法としては例えば高周波加熱など線材が移動
中に加熱できるものであればいかなる装置でも使用でき
る。

°　また、第１図では溝形に成形した後フラックスを充
填し、管状のワイヤとする方法を例示したが、勿論必要
に応じて合せ目を接合したり、管状に成形後フラックス
を充填し伸線、熱処理、メツキなどの処理を施すことも
できる。第１図は原線から製品ワイヤまでの一貫製造工
程の例を示したが、必要に応じて各工程を分離して製造
することも出来る。例えばＣ方向圧延の前、成形の前ま
たは伸線工程の前などである。勿論Ｃ方向圧延工程を前
後の工程から分離した場合は他工程との速度を調整する
ための第１図のダンシングロール３は不要となる。

ここで溶接材料用線材とはＪＩＳ　Ｇ　３５０３被覆ア
ーク溶接捧心線用線材、　ＪＩＳ　Ｚ　３３１１鋼サブ
マージアーク溶接材料のワイヤ用線材、　ＪＩＳ　Ｚ　
３３１２炭酸ガスアーク溶接用鋼ワイヤ用線材、ＪＩＳ
　Ｚ　３３２１溶接用ステンレス鋼捧およびワイヤ用線
材など溶接材料用に特に成分を規定した線材を使用する
。

次に本発明で素線径を１．０〜２０ｎｎに限定した理由
は本発明に至る過程で最適素線径の範囲を検討した結果
、１．０■径より小さいと本発明の方法でも帯幅は溝状
あるいは管状に成形した時、過小となり充填フラックス
の安定充填が困難となる。また線材径を２０ａｍより大
とすると圧延後帯幅が広くなりすぎフラックス入りワイ
ヤに成形した時の径が大きく、比較的大径の３．２，２
．４ｍｎ＋ワイヤに仕上げる場合でも総減面率が９５％
以上の過大となり断線や折れが発生する。そのため本発
明では線材径を１．０〜２０ｍ＋に限定する。

さらに、フラックス入りワイヤのさや材として溝形もし
くは管状に成形した内側空所に溶接用フラックスは通常
１０〜３０ｗｔ％の範囲で充填する必要がある。

ｗ／を比が８より小さいと溶接用フラックスを効果のあ
る程充填できないため、スラグ生成量が不足し、スラグ
がビードを完全に覆わない。また脱酸不足によるビット
などの溶接欠陥が生じるなどフラックス入すワイヤとし
ての性能を維持できない。

ｗ／ｌが５０を越えると、さや材の厚さがワイヤ径に対
し薄くなり伸線中断線、くびれなどを引起す、そのため
本発明では帯材幅Ｗと厚さｔの比は８≦ｒ≦５０の範囲
に限定する。本願ではさや材寸法をｗ／ｌで限定してい
るが、さや材を管状に成形した後のワイヤ径Ｄ２とさや
材厚さｔで表現すれば、ｗ＝πＤ、から　２．５＜Ｘ２
ユ〈１６となす る。

（実施例） 第１図に示す装置で第１表に示す３種の線材について目
的の帯材寸法に合せて素線径を決定し圧延した。引続き
第２表に示す様に成形し、ルチール系炭酸ガスシールド
アーク溶接用フラックスを充填し、ｉｇ品径まで伸線を
行ない各々１トンづつ製造した。その結果、第１表より
従来のし方向のみ圧延の比較例ＮＬ１１では１．６ｎｏ
径で断線し、１．２鵬径ワイヤはできなかった。また、
Ｎａ３も伸線中くびれができ１．６ｍ径で断線により１
．２ｍ　ワイヤはできなかった０本発明によるＮａ４ワ
イヤはフラックス充填率が高いため最終径で２回断線し
たが、＆２．　Ｎ１１５〜７ワイヤは全て製品径　１．
２園まで断線なしに製造できた。Ｎａ８は充填後、合せ
口部を高周波溶接し、シームレス状にしたもので、４０
．０ｍ径で１回焼鈍することで１．２ｍ径まで仕上げる
ことができた。

またＮα９とＮα１０はステンレスフラックス入りワイ
ヤの例で１本発明によるワイヤＮａ　１０では帯材まで
の加工率が低いため焼鈍回数を１回減らすことができる
。

溶接作業性はフラックス充填率の高いＮα３および低い
Ｎα６ワイヤを除き良好で特に有害な欠陥は認められな
かった。

（発明の効果） 以上述べたように本発明では溶接材料用線材をさや材と
して使用するため、布状に圧延する時Ｃ方向の圧延を１
回または２回以上行うことを組合せることにより（１）
素線径を従来のＬ方向のみ圧延より小さく取れるため、
総圧下率が小さい。また（２）線材長さ方向の中央部と
両端部の加工度の差による歪が少ないため、１回の圧下
率を大きく取れ、圧延回数を少なくでき、成形、伸線時
割れ。

断線を少なくできるので効率的に細径ワイヤの製造がで
き、成分的にも安定した高品質のフラックス入りワイヤ
の製造が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の１例を示す概要
図、第２図は従来法と本発明に組合せたＣ方向圧延時の
圧下率と線材の幅広がり比を示す図、第３図はＣ方向圧
延の１例を示す側面図と正面図である。 ｌ・・・原線供給スタンド　２・・・整径伸線機３・・
・ダンシングロール ４・・・素線間けつ送りロール ５・・・Ｃ方向圧延機 ６・・・Ｌ方向圧延および成形装置 ７・・・フラックス供給装置 ８・・・成形装置 ９・・・伸線機　　　　　１０・・・巻取装置１１・・
・素、ｓ、　　　　　１２・・・Ｃ方向ロール１３・・
・欠円ロール 第２図 圧下率（Ｚ）ｑと一’−Ｘ１００ １１３図 手続補正書 昭和６３年／／月１２日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直径１〜２０ｍｍの溶接材料用線材を多段圧延し
   て得られた帯鋼を幅方向に溝形に成形し、その内側に溶
   接用フラックスを充填した後、管状に成形し、目的の径
   まで伸線加工して得られる溶接用フラックス入りワイヤ
   の製造方法において、前記帯鋼は線材の長さ方向と交差
   する方向に１回以上圧延され、最終圧延後の帯鋼の厚さ
   に対する幅の比が下式の範囲であることを特徴とするフ
   ラックス入りワイヤの製造方法。 ８≦ｗ／ｔ≦５０ ここでｗ：圧延後の帯鋼の幅（ｍｍ） ｔ：圧延後の帯鋼の厚さ（ｍｍ）
2. （２）目的の径まで伸線加工して得られる溶接用フラッ
   クス入りワイヤの製造方法において、までの前の工程を
   、直径１〜２０ｍｍの溶接材料用線材を多段圧延して得
   られた帯鋼を幅方向に管状に成形し、その内側に溶接用
   フラックスを充填した後、とすることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のフラックス入りワイヤの製造方
   法。