JPH03207598A - 粉体入りワイヤの製造方法 - 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］ この発明は粉体入りワイヤ、特にシームレスの粉体入り
ワイヤの製造方法に関する。

この発明は、溶接用フラックス入りワイヤ、溶鋼用添加
剤入りワイヤなどの製造に利用される。

［従来の技術］ アーク溶接ではアークの安定化、溶接ビートの美麗化、
脱酸、合金添加その他の目的のためにフラックス入りワ
イヤが広く用いられている。フラックス（粉体）は目的
に応して選ばれた各神原料粉末、たとえば鉄粉、ニッケ
ル粉、ルチールサント、マグネシアクリンカ、チタン酸
カリ、アルミマグネシュウム、フエロマンガン、シリコ
ンマンガンなどからなっている。また、これら原料粉末
は強磁性のものもあれば、非磁性のものちある。

、シームレスの溶接用フラックス入りワイヤの製造Ｔ程
の概略を説明すると、各種原料粉末を１１的とする品質
特性に合せて配合し、混合してフラソクスを調製する。

一方、フラックス入リワイヤの外皮管となる銅帯を準備
する。そして，第１図に示すように成形ロール１により
銅帯を管状体（オープンバイブ）Ｔに成形し、成形途中
でフラックス供給装置２からフラックスＦを管状体内に
供給する。ついで、フラックスＦが供給された管状体Ｔ
の対向する開口縁部Ｅおよびその近傍を、加熱コイル４
により高周波誘導加熱し、スクィーズロール５により加
圧、接合する。引き続き、縮径ロール７により絞り圧延
し、コイル状に巻き取る。さらに、フラックスが充填さ
れた管は伸線、焼鈍し、めっき、伸線し、巻き取って製
品とする。開口縁部を接合する溶接は、上記高周波誘導
溶接の他に抵抗溶接、プラズマ溶接あるいはＴＩＧ溶接
などが用いられる。

ところで、上記フラックスが充填された管　（以下、フ
ラックス充填管という）の溶接接合部に、酸化物やけい
酸物などの非金属介在物よる溶接欠陥か発生ずることか
ある。これは、溶接時に管状体の開［」縁部に、酸化物
やけい酸物なとのフラックスの一部が付着するためてあ
る。すなわち、溶接位置Ｗ　（第１図参照）ては、走行
してきた管状体か持ち込む空気と縮径により逆流してき
た空気との衝突および溶接熱による空気の膨張によって
、管状体の開口部から空気か管外に流出する。

この結果、空気の流れによってフラックスの一部が舞い
上がり、管状体の開口縁部に付着する。また、走行する
管状体の振動によってフラックスか跳ね上って管状体の
開口縁部に付着することもある。さらに、溶接位置ては
、溶接電流によって発生した磁場により管状体の開口縁
部は磁極となる。したかって、フラックスのうちの強磁
情瓜分は、磁刀により開「１縁部に吸着される。このと
き、非磁性成分も強磁性成分に伴われて開口縁部に付着
する。これら開口縁部に付着したフラックスは、接合溶
接部に溶け込み、非金属介４物となり、溶核欠陥となる
。

接合溶接部に非金属介在物か介在すると、フラックス充
填管を縮径する際に接合溶接部に割れか発生し、また伸
線の際に断線するこどもある，，さらに、これらの欠陥
はそのまま製品ずなオっち溶接用フラックス入リワイヤ
に持ち込まれ、溶接作業性および溶接金属の機械的性質
を劣化させることもある。

これらの問題を解決しようとする技術の−っに特開昭６
０−　２３４７９５号公報で開示された「フィラーワイ
ヤの製造方法および装置」がある。この技術は、前記管
内に生しる空気流れを溶核またはロルブレスゾーンの上
流側近傍で吸引して、粉体の舞七つを防止する。他の技
術として、特開昭８０−２３４７９２号公報の「フィラ
ーワイヤの製造方法」があり、上層に非磁性材料を下層
に強磁性材籾またはフエライト系材料を層状に散布し、
上層の非磁性材料層により強磁性材料またはフエライト
系材料が開口縁部に吸引されるのを抑制する。さらに他
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、比透磁率か１．１０以ドの粉
未原料の実質的に非磁ＰＬの粉体を充填し、粉体が磁力
により開口縁部に吸着するのを防止する。

また、他の技術として、特開昭５４−　１０９０４０号
公報て開示された「粉体が充填された管を製造する方法
」がある。この技術は、管状体いっぱいに充満されない
ようにして粉体を供給し、接合溶接部と供給された粉体
表面との間に空隙すなわち距離を設け、粉体か舞いＪ＝
っても開口縁部に至らないようにしている。

なお、上記公知技術の他に、特開昭５２−１２５４３５
号公報で開示された「粉体入リワイヤの製造方法」かあ
る。この技術は、粉体のうち　２５０メッシュより細か
い粒度の粉体の全部または一部を適宜ハインターを添加
して造粒する。この技術は造粒によりシントロン性　（
供給性）の改善を図るものであり、この発明が問題とす
る粉体充填管の接合溶接部に非金属介在物が介在するの
を防止しようとするものではない。しかし、造粒により
粉体原料粉末の粒子径が大きくなるので、空気流れによ
る粉体の舞上りを防止する効果があるものと尤えられる
。

［発明か解決しようとする課題］ しかし、−Ｊ二記いーづ”れの技術も粉休充填管の接合
溶接部に非金属介在物か発生するのを十分に防止するこ
とはてきなかった。

すなわち、前記管内に生しる空気流れを吸引する技術で
は、吸引による空気流れのためにかえって粉体か舞いＬ
つ、逆効果となる場合がある。七層に非磁性材料を下層
に強磁性材料またはフエライト系材料を層状に散和する
技術、および実質的に非磁性の粉体を充填する技術では
、ともに非磁性の粉体が舞い上りあるいは管状体の振動
により跳ね上る。また、粉体は管断面積に対して所要の
量を管状体に供給しなければならない。したがって、接
合溶接部と粉体表面との間に空隙を設ける技術では、前
記空気流れ、管状体の振動および開口縁部の磁力に対し
て、粉体が開口縁部に達しないほど十分な空隙をとれな
い場合がある。さらに、粉体原料粉末のうち細かい粒度
の粉休を造粒する技術では、造粒した粉休粒子中の強磁
性成分か開口縁部に吸引される。したがって、その粒子
中の非金属介在物を形成する非磁性成分か強磁性成分と
ともに開口縁部に付着する。

そこで、この発明は粉体充填管の接合溶接部に非金属介
在物が介在することなく、粉体入りワイヤを製造するこ
とができる方法を提供しようとするものである。

［課題を解決するための千段］ この発明の粉体入リワイヤの製造方法は、粉体の原料粉
末のうち接合溶接部に非金属介在物を生成する、実質的
に非磁性の原料粉末を造粒した粉体を管状体に供給する
。ここで、実質的に非磁性の原料粉末とは、比透磁率が
１．１０以下のものをいう。

造粒しなければならない粉体原料粉末は、たとえばルチ
ールサンド、マグネシアクリン力、ジルコンサント、チ
タン酸カリ、アルミマグネシュウム、シリコンマンガン
、一部の鉄合金、ニッケル合金、コバルト合金などがあ
る。たとえば、−Ｅ記部の鉄合金として次のようなもの
がある。

ＡＩ成分を　１８％以上含むＦｅ−ＡＩ合金Ｏｒ成分を
４０亀以Ｅ含むＦｅ−Ｃｒ合金Ｍｎ成分を　晴以上含む
Ｆｅ−Ｍｎ合金ＭＯ成分を４關以上含むＦｅ−Ｍｏ合金
Ｎｂ成分を　２％以上含むＦｅ−Ｎｂ合金Ｓｉ成分を３
３９６以上含むＦｅ−Ｓｉ合金Ｔｉ成分を２３’４以上
含むＦｅ−Ｔｉ合金■成分を３５本以上含むＦｅ−Ｖ合
金 Ｗ成分を３３９６以上含むＦｅ−Ｗ合金Ｂ成分を３３９
６以上含むＦｅ−Ｂ合金これらは鉄合金であるが、非磁
性を示す。なお、上記鉄合金のうちＡＩなとの成分が−
Ｅ記下限の値未満のものは強磁性を示し、また非金属介
在物を生成する虞れがあるので、含有量にもよるが使用
しないことか望ましい。

粉体原料粉末のうち粒度の小さい、たとえば】４５メッ
シュ（１０５μｍ）よりも細かい粉末のみを造粒するよ
うにしてもよい。造粒方法は周知の方法、たとえばパン
方式が用いられる。造粒した原料粒子は、処理温度４０
０〜５００℃て水分０．１％以下となるように焼成して
もよい。

造粒した粒１−の粒度は、　１４５メッシュ（１０５μ
ｍ）〜２０メッシュ（８４（ｂ＋ｍ）程度てあることが
好ましい。　１４５メッシュよりも細かいと、原料粉末
が空気の流れなどで舞い上がりやすく、また分子間力あ
るいはクーロンカ　（原料粒子は摩擦あるいは破壊によ
り帯電する）により強磁性の原料粉末に付着しやすくな
る。２０メッシュよりも粗いと、粉体供給時に造粒した
粒子が壊れやすく、ワイヤ内の粉体成分の分布が不均−
・になり、さらには造粒および焼成の歩留および能率が
低下し、コストが高〈なる。

粉体原料粉末中の強磁性金属成分は造粒しなくてもよい
が、造粒してもよい。造粒する場合、上記非金属介在物
を生成する原料粉末とは別に造粒しなければならない。

両者を混合したものを造粒すると、粉体粒子は磁力によ
り開口縁部に吸着され、非金属介在物を生成する成分ま
でも接合溶接部に持ち込まれる。粉休の強磁性金属成分
は、２００メッシュ（７４μｍ）〜８０メッシュ（１７
７μｍ）程度であることが好ましい。２００メッシュよ
りも細かいと、磁力および空気の流れにより開口縁部に
付着する強磁性金属成分が多量になり、接合溶接部のビ
ード形状が悪くなったり、充填した粉休の組成が不均一
になる。８０メッシュよりも粗いと、接合溶接部に完全
溶融しなかったり、またワイヤ内の粉体成分の分布が不
均一になることがある。

［作用］ 造粒により原料粉末は粒体となり、粒体−個当りの重量
が増大ずる。この結果、粉休の粒子が開口縁部に達する
ほど空気の流れにより舞い上ったり、あるいは管の振動
により跳ね上ったりすることはない。また、造粒により
原料粉末は球状の滑らかな粒体となるので、粉体の強磁
性成分に付着しにくい。したかって、強磁性成分に伴わ
れて開１］縁部に付着することはない。また、粉体を管
状体に供給する際に壊れることもない。

なお、粉体中の強磁性成分は開「１縁部に付着するもの
もあるか、これらは接合溶接部に溶け込んでも非金属介
在物を発生することはない。

［実胞例］ ５ｘ図に示ず久置により外径ＩＯ〜２５ｍｍのフラック
ス充填管を造管し、さらにこれを伸線して溶接用フラッ
クス入りシームレスワイヤを製造した。

製造条件は次の通りである。

銅帯およびフラックスの成分を第１表に示す。

フラックス原料粉末を造粒したものの粒度は第２表およ
び第３表に示す。

第２表および第３表て遣粒と表示されたものは、粉休原
料粉末をバン方式により造粒した。固着剤はＩＸ２モル
けい酸ソーダ＋３×３モルけい１１ 酸カリである。乾燥温度は　１５０℃てあり、水分は０
．２〜０．５　！ｌｔｉてあった。また、同表中で焼成
と表ボされたものは、造粒粒子を連続式焼成装置により
　４００〜［ｉ０Ｉ］”Ｃの温度で焼成した。焼成後の
永分は０．１ｔ以下であった，， 粉体は定容積切出しフィータにより、（｛０〜１４０ｇ
　／　Ｓ　Ｑ　Ｃの供給量て管状体に供給した。粉体充
填率は、１０．０〜＋５．ｏ　ｗ侍であった。管状体の
開「二１緑部は高周波誘導溶桜により溶接した。込管速
度は２０”−７０　ｍ／ｍｉｎてあり、人熱（Ｅｐｌｐ
）は　１４０　〜＋６０　ｋＶ八であった。

上記のようにし゛Ｃ造管した粉体充填管について密着扁
平試験を行ｈつた。その結果を第２表および第３表に示
す。密着扁平試験は、造竹後の管から連続してそれぞれ
長さ　１５０ｍｍに切り出し、粉体を取り出した１０本
のデストビースについて行なった。デストビースをプレ
スで接合溶接部に吋し１｛０度方向から管の内壁が密着
するま゜Ｃ押圧して接合溶接部の割れ発生の有無を拡大
鏡で観察し・た。

さらに、粉体充填管を伸線した際の断線頻度な１　２ 調査した。外径２２ｍｍの粉体充填管を製品サイズ（外
径１．２ｍｍ）まで縮径加工したもの１０トンについて
調査した。その結果を第２表および第３表に示す。

第２表および第３表から明らかなように、非金属介在物
を生成する、実質的に非磁性の原料粉末を造粒したもの
のみてあっても、失用−］二差支えない程度の微小欠陥
または断線しか発生しない。また、非金属介在物を生成
する原料粉末を１４５メッシュ以上に粗く造粒すると、
密着扁平試験あるいは断線回数の結果は向上する。さら
に、造粒したものを焼成することにより、上記結果は一
層向上する。

また、この発明により製造した溶接用フラックス入りシ
ームレスワイヤを用いた溶接ては、溶接金属の機械的性
質および溶接作業性はともに満足てきるものであった。

第 １ 表 グループＡ：強磁性の金属戊分 クルーブＢ：接合溶接部に非金属介在物を生Ｊ友ずる実
質的に非磁性の原料粉末 特開平３ ２０７５９８　（５） 卯綻 Ｐ　４ｎ綻 ＊ｇ　　　　　　　　　　　　　イ５　　・・　　くｎ
卓Ｆ！Ｂ値閣蛇唾口吟 降　：　：　ミ　：：ｚ ４口くωＯロωばω 鍵 Ｎ　＠ ＊　働 ○ 賽 ベｒ：１謹 翳　十 Ｑ糞 跨摺 Ｌ　＊　渚 区　　　凝 も ２　＠ ｄ＋｝６ ◎ ○ × セ ヰ 特開平３ ２０７５９８　（６） 如坊 Ｙノ　　くロ　窄≧ 羽ｑ　　　　　　　　　４　　　・・　くＤ準！！！！
領園始速ロ跨 綬←　　：　　　：　　　ｉｉｉ２ ４ロく中０ロωく（４） 舞 寸 祐　　　漏　◎　○　× ２　＠　直 ４　＠ ＾　Ｑ ）賓 ＝ ヰ ［発明の効果］ この発明では、充填する粉体の原料粉末のうち接合溶接
部に非金属介在物を生成する原料粉末は造粒する。した
がって、非金属介在物を生成する原料粉末の粒子は、粒
子一個当りの重量が増大ずる。これにより、非金属介在
物を生成する粒子が、開口縁部に達するほど空気の流れ
により舞い−Ｌつたり、あるいは管の振動により跳ね上
ったりすることはない。また、造粒により原料粉末は球
状の滑らかな粒子となるのて、粉体中の強磁性成分に付
着しに〈〈、強磁性成分に伴われて管状体の開口縁部に
付着することはない。また、粉体を管状体に供給する際
に壊れることもない。この結果、粉体充填管の接合溶接
部に非金属介在物が発生することはない。

これにより、粉体充填管を縮径する際に接合溶接部に割
れが発生することはなく、また粉体充填管を伸線すると
きに管が断線することもない。ひいては、粉体入りワイ
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。

１　７

【図面の簡単な説明】

第１図はフラックス充填管製造装置の主要部の概略図あ
る。 １・・・成形ロール、２・・・粉体供給装置、４・・・
加熱コイル、５・・・スクイーズロール、７・・・縮径
ロール、Ｅ・・・管状体の開口縁部、Ｆ・・・フラック
ス、Ｔ・・・管状体、Ｗ・・・溶接位置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、鋼帯を連続的に管状体に成形しながら管状体にこれ
   の開口部から粉体を供給し、管状体の対向する開口縁部
   を突き合わせて溶接する粉体入りワイヤの製造方法にお
   いて、前記粉体の原料粉末のうち接合溶接部に非金属介
   在物を生成する、実質的に非磁性の原料粉末を造粒した
   粉体を管状体に供給することを特徴とする粉体入りワイ
   ヤの製造方法。