JPH0472640B2

JPH0472640B2 -

Info

Publication number: JPH0472640B2
Application number: JP61279569A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Nagano; Yasushi Ishikawa; Yoshinori Takemoto; Hitoshi Matsukuma
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-11-26
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1992-11-18
Also published as: JPS63132797A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は自動又は半自動アーク溶接に用いるに
適したフラツクス入りワイヤ、特に被覆管が電縫
溶接管であるフラツクス入りワイヤの製造方法に
関するものである。（従来の技術）一般に、ワイヤ長さ方向の接合部が溶接された
フラツクス入りワイヤを製造する技術としては、
金属帯板をＵ断面およびＯ断面に連続的に成形し
て管状体（オープンシーム管）とし、この成形過
程において金属粉や脱酸剤等の所望の成分を有す
るフラツクスをオープンシーム管内部へ供給充填
した後、オープンシーム管の対向する長手方向両
縁部を突合せ溶接し、引き続き管径を縮小する圧
延を行つてフラツクス入りワイヤを製造する方法
が知られている。上記オープンシーム管の突合せ溶接としては、
高周波誘導抵抗溶接、高周波接触抵抗溶接あるい
は低周波バツトシーム溶接などの電縫溶接が用い
られている。このため溶接部の電流によつて発生
する誘導磁界によりフラツクス中に含まれる磁性
体が溶接しようとする管の両縁部に吸引され、溶
接部に巻込まれ正常な溶接部が得られない問題が
ある。また、フラツクスが溶接熱を受けて変質
し、溶接材料としての特性を損なうという問題も
ある。そこで、このような問題を解決するため、従来
では次の如き方法を採用している。フラツクスを管内に供給するための供給パイ
プの先端を、オープンシーム管の溶接終了後の
下流側に位置させてフラツクスを供給するか、
或いは遮蔽物を設けてフラツクスが直接溶接さ
れている管の縁部へ吸着されることを防止する
方法。（例えば、特開昭58−44993、61−56794、
58−112694、58−184099、58−187300、60−
68193号公報参照）フラツクスの組成として磁性材料を避け、磁
性を制限する方法。（例えば、特開昭60−
234794号公報参照）管内にフラツクスを充填する際に、シーム部
に位置する管内のフラツクス表面中央部を陥没
させる方法、或いはフラツクス供給量を管の内
容積より少なくして溶接線との接触を避ける方
法。（特開昭60−148694、58−184098号公報参
照）フラツクスを磁性材料と非磁性材料に分離
し、管内下層には磁性材料、上層には非磁性材
料という如く二層に供給する方法。（特開昭60
−234792、60−234795号公報参照）（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記の従来方法には次のような
問題点がある。の方法には、フラツクス供給パイプのサイズ
がフラツクスの供給量を決定することになり、供
給量を増加させようとすると成形管サイズは必然
的に大きくなる。しかし、供給管サイズは成形管
のサイズに制限され、フラツクス供給量には限界
があり、この限界値が生産性を阻害することにな
る。一方、供給管サイズの大きさに対応して成形
管サイズを大きくすると、所望のフラツクス充填
率を維持するためには成形管の肉厚を増大しなけ
ればならず、後段の圧延工程の負荷が大きくな
り、圧延機段数の増加が必要になり経済的には得
策ではない。の方法においては、溶接材料として使用する
場合に溶接金属の脱酸や合金成分添加のため、フ
ラツクス中に添加する磁性材料の使用を避けるこ
とは工業的には不可能である。の方法には、フラツクスが管内に充満してい
ないため、連続的製造工程の中でフラツクスが管
内を移動し、成分の偏析が起こり、均質な溶接材
料が得られない問題がある。の方法では、二層になつているため、管内の
フラツクス成分が不均質であり、溶接材料として
は工業的に利用できるものが得られない問題があ
る。本発明は、このような従来方法における問題点
を解消して、フラツクス組成や充填方法に何等の
制約を受けることなく、溶接部におけるフラツク
スの吸着を防止し、併せて全工程をすべて水平設
備配置にて連続的に効率良くフラツクス入りワイ
ヤを製造することが可能な方法を提供することを
目的とする。（問題点を解決するための手段・作用）この目的を達成するための本発明の構成は、金属帯板を連続的に管状体に成形し、この成形
工程にて所望のフラツクスを水平状態の管状体内
に供給し、管状体の対向する両縁部を溶接して溶
接管とし、引き続きこの溶接管を所望の径に圧延
することよりなるフラツクス入りワイヤの連続的
製造方法において、前記フラツクス供給段階では
管状体の内径を16〜25mmとし、かつフラツクスは
管状体の内部全断面積の50％以下で、さらにフラ
ツクスの堆積面と溶接点との間〓を10mm超とした
状態で溶接管と成し、引き続き圧延段階で管の内
径を前記管状体の内径の1/√2〜1/10までに圧延
加工し、圧延管の内部全断面積をフラツクスが充
満した状態とすることを特徴とする。これにより本発明においては、溶接すべきオー
プンシーム管の両縁部とフラツクスとの間に10mm
を超える間〓を確保するので、フラツクスが誘導
磁界により吸着されず、また絞り圧延により管の
全断面積をフラツクスが適正状態にて占めるよう
にしたので、後続する各工程でフラツクスが管内
を移動することがなくなる。以下図面にしたがつて本発明を詳細に説明す
る。第１図は本発明方法を説明するための簡略化し
た設備配置例を示すもので、図において、１は巻
戻機に巻かれた所定幅の金属（鋼）帯板、２は該
帯板１を断面Ｕ及びＯ形状に成形するための成形
装置、３は該成形装置２の途中にて成形された管
状体１Ａ（断面はほぼＯ形状であるが、まだ対向
縁部が溶接されていないので、以下オープンシー
ム管という）内に供給シユート４を介して成形途
中の断面ほゞＵ形の管内へ所望成分のフラツクス
を供給するためのフラツクス供給装置、５はフラ
ツクスを供給されたオープンシーム管の対向する
長手方向縁部を突き合せ溶接する溶接機、６は溶
接後の管１Ｂを所望の管径まで縮小するための圧
延機、７は圧延後巻取られたコイルを示す。これ
らの各装置は、水平状態に連続して配列され、各
工程は中断することなく連続的に実施される。成形装置２は、通常の電縫鋼管を製造する場合
に、帯板を断面円形状に成形するために用いる公
知の成形ロール群を備えた方式のものである。ま
た、フラツクス供給装置３は、所望の成分に調整
されたフラツクスを収容するホツパー及び供給シ
ユート４へ所要量送給するための供給量調整機構
を備えたものとする。さらに、溶接機５は、例え
ば高周波コイル、スクイズロールを有し、連続し
て送られてくるオープンシーム管１Ａの対向両縁
部を突合せ溶接するものである。なお、図示して
いないが、溶接機の後部には、外面ビードカツタ
等の必要な装置が設けられる。また、溶接機５に引き続き設置される圧延機６
は、フラツクスを供給された溶接管１Ｂを所望の
管径に精度良く縮小するため、複数段の圧延ロー
ルを備えたもので、２ロール或いは３ロールタイ
プのものを採用している。図示していないが、圧
延機と巻取機との間には例えば矯正装置等が配置
されても良い。以下上記の設備を用いた実際のフラツクス入り
ワイヤの製造工程を本発明にしたがつて説明す
る。巻戻されてくる帯板１は成形装置２において断
面ＵおよびＯ形状に曲げ成形され、オープンシー
ム管１Ａとなる。次いで、溶接機５の前の適宜の
位置にてオープンシーム管１Ａ内に、該管の上部
の開口部を通して所要成分のフラツクスが供給シ
ユート４を介して供給される。このオープンシー
ム管の内径は16〜25mmで、かつフラツクスが充満
した圧延管の内径の√２〜10倍とすることが必須
の条件である。オープンシーム管の内径が16mm未
満、または管内径比が√２倍未満では、オープン
シーム管内のフラツクスと管両縁部が接近し、溶
接電流による誘導磁界によつてフラツクスが管両
縁部に吸引されて溶接部に巻込まれ、正常な溶接
部が得られない。このため溶接後の圧延において
溶接部が破断しやすくなり、良好な圧延管が得ら
れなくなる。一方、オープンシーム管の内径が25
mmを超えた場合、または管内径比が10倍を超えた
場合には、上記現象による溶接部へのフラツクス
の巻込みの問題は起らないが、フラツクスが管内
全断面を充満した状態まで圧延するための圧下率
が大きくなり、そのために金属管の加工硬化が大
きくなつて圧延途中で金属管が破断しやすくな
り、連続的な圧延を行なうことが不可能である。なお、溶接と圧延の中間で溶接管を加熱し、温
間ないしは熱間で圧延を行なうことも可能である
が、この場合も管内径比が10倍以上では圧延段数
が増加し、工業的には設備コストが高くなる。このフラツクス供給に際し、本発明ではフラツ
クスがオープンシーム管１Ａの内部断面積の50％
以下を占めるように送給することが必要とされ
る。すなわち、第２図のフラツクス供給段階位置
におけるオープンシーム管１Ａの断面に示す如
く、フラツクス８のレベルは管の半分以下とすべ
きで、このフラツクスレベルの制御は、フラツク
ス供給量、オープンシーム管の断面積と送給速度
等を考慮して行えばよい。本発明においてフラツクスがオープンシーム管
１Ａの内部断面積の50％以下を占め、かつ、フラ
ツクスの堆積面と溶接点との間〓を10mm超とした
のは、後につづく溶接工程にて発生する誘導磁界
によるフラツクス、特にフラツクス内の磁性体の
吸着を防止するためで、フラツクスが50％以下と
し、かつフラツクスの堆積面とオープンシーム管
１Ａの溶接する両縁部との間〓を10mm超とすれ
ば、溶接部へのフラツクスの吸着が起こり難いた
めである。なお、フラツクスのオープンシーム管
１Ａに対する占有率の下限は、後工程の絞り圧延
の縮小率により決められるが、大体５％程度とす
る。このようにフラツクスを内包したオープンシー
ム管１Ａは、さらに溶接機５の位置に達し、例え
ば高周波コイルにより加熱されかつスクイズロー
ルにより対向する両縁部が突き合わされ圧接され
る。なお、溶接法としては、高周波誘導抵抗溶
接、高周波接触抵抗溶接あるいは低周波バツトシ
ーム溶接のいずれかを採用すればよく、また溶接
に際しては、管内にフラツクスが存在することか
ら、通常の電縫溶接で用いるインピーダは使用し
ないことが好ましい。この溶接後の管１Ｂの断面
状態は第３図に示す。溶接後は図示していない
が、外面ビードをカツターにて削り取り、次の冷
間圧延工程へと送られる。また、溶接法としてアーク溶接やレーザー溶接
などを用いることもできる。この場合、誘導磁界
によるフラツクスの吸収現象は起らないが、一方
溶接熱によるフラツクスの加熱の問題があり、本
発明の方法によれば、この問題を解決できる。冷間圧延機６において溶接管１Ｂは、複数スタ
ンドの２ロールあるいは３ロールによつて形成さ
れる孔型を通して設定した管径に圧延される。本
発明においては、この圧延工程で少くともフラツ
クスが溶接管１Ｂの内部断面積を充満する状態ま
で、溶接管を圧延し、圧延管１Ｃを得るものであ
る。この状態は第４図に示すが、フラツクス８は
圧延管１Ｃ内に充満してることがわかる。なお、本発明の後工程の圧延伸線工程から圧延
管の径を小さくする必要がある場合には、フラツ
クスが管内を充満した後さらに圧延を行なう。こ
れは本発明の工程と後工程の間を圧延管を移送す
る際に管内のフラツクスが移動することを防止す
る効果がある。圧延工程を経て得られた圧延管１Ｃは、図示し
ていないが、矯正機を通つた後巻取機にてコイル
状に巻き取られる。尚、矯正機にて必要に応じ軽
い絞り圧延（外径比で３〜10％程度）を施しても
よく、これにより本発明の工程から溶接ワイヤと
して仕上げる後工程への圧延管の移送過程におい
て管内をフラツクスが移動し、フラツクス充填量
が管の位置によつて変動することを防止する利点
が得られる。巻取つたコイルは、別途焼鈍工程及び／又はダ
イス線引き加工工程へと送られて所望の最終径に
されて製品とされるか、あるいは線引き加工後洗
浄工程およびメツキ工程を経て製品とされる。本
発明においては、これら後続の工程を絞り圧延工
程の後部に連続的に接続し、一貫したラインとし
て構成することもできる。（発明の効果）以上説明した如く、本発明方法によれば、オー
プンシーム管の溶接時にはフラツクスの吸着の問
題が起らず、また溶接に引き続いて行う圧延にお
いては管の破断の問題も起らず、さらには、所望
の溶接ワイヤに仕上げるための後工程、例えば焼
鈍、酸洗、メツキ、伸線工程などにおいてフラツ
クスが管内にて移動しない。その結果溶接部の不
良、フラツクスの変質、およびフラツクスの粒度
や成分偏析などが防止され、品質の優れた溶接ワ
イヤを得ることができる。しかも、本発明はすべての設備配置を水平状態
にして連続化し得ることから、生産性の向上、操
業の容易さを図ることができ、製造コストを低減
することが可能となる。（実施例）自動溶接用フラツクス入りワイヤの製造を例に
とつて、本発明の方法を具体的に説明する。まず、溶接ワイヤとしての性能から必要とさ
れるワイヤ重量に対するフラツクスの重量比Ｙ
（フラツクス充填率）を決める。また、溶接ワ
イヤとしての後工程から定まる本発明の工程の
圧延管の外径d_pを決める。このＹとd_pから、(1)
式によつて圧延管の肉厚ｔを求め、(2)式によつ
て圧延管の内径d_Iを求める。 d_I＝d_p−2t ……(2) Ｙ：フラツクス充填率＝フラツクス重量／金属管重量＋フラツクス重
量 ×100（％） d_p、d_I：圧延管の外径と内径（cmφ） ρ_n：金属管の密度（ｇ／cm³） ρ_f：圧延管内のフラツクス嵩密度（ｇ／cm³）ｔ：圧延管の肉厚（cm）溶接管内径D_Iを(3)式によつて求める。 10d_I≧D_I≧√２d_I、D_I＝1.6〜2.5 ……(3) 圧延条件から定まつている管肉厚増加率γか
ら溶接管（即ち、金属帯板）の肉厚Ｔを(4)式に
よつて求める。Ｔ＝ｔ−Ｔ・γ ……(4) (5)式の関係を満足するようにフラツクス供給
速度Ｆあるいは溶接管速度V_Wを制御する。Ｙ＝Ｆ／π／４ρ_n（D_p ²−D_I ²）・V_W×１／10＋Ｆ……(
5) D_p：溶接管外径（cm）Ｆ：フラツクス供給速度（Kg／min） V_W：溶接管速度（ｍ／min） (6)式の関係を満足するようにフラツクス供給
速度Ｆあるいは圧延出口速度V_Rを制御しても
よい。Ｙ＝Ｆ／π／４ρ_n（d_p ²−d_I ²）・V_R×１／10＋Ｆ……(
6) 以下、具体的な実施例を第１表に示す。

【表】

【表】 ※ 比較例
(注) フラツクスの堆積面と溶接点との間隙である。
No.２、４、５、６、７、９、10が本発明の実施
例であつて、No.１、３、８は比較例である。No.１
の比較例では圧延終了時にまだ管内にフラツクス
が充満していないため、次工程に移る時にフラツ
クスの移動が生じて、良好なフラツクス入りワイ
ヤとすることができなかつた。またNo.３の比較例
ではオープンシーム管と圧延管の内径比が10.9と
大きいため、圧下率が大きくなり、圧延の途中で
パイプに割れが生じた。更にNo.８の比較例ではオ
ープン管時の管内容積に占めるフラツクスの面積
比率が54％と本発明より高いためフラツクスが誘
電磁界によつて管の縁部に吸引され溶接不良とな
り、圧延中に割れが発生した。これに対し、本発明の場合はいずれもフラツク
スの管縁部への吸引がなく、フラツクスの移動、
圧延工程での割れといつた問題点もなく、良好な
状態で圧延が行なわれ、1.2mmφの溶接ワイヤと
することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を説明するための製造設備
例を示す全体概略図、第２図、第３図および第４
図は夫々第１図のＡ，Ｂ，Ｃ位置における管断面
を示す拡大図である。１……金属帯板、１Ａ……オープンシーム管、
１Ｂ……溶接管、１Ｃ……圧延管、２……成形装
置、３……フラツクス供給装置、４……供給シユ
ート、５……溶接機、６……圧延機、７……コイ
ル、８……フラツクス。

Claims

【特許請求の範囲】

１金属帯板を連続的に管状体に成形し、この成
形工程にて所望のフラツクスを水平状態の管状体
内に供給し、管状体の対向する両縁部を溶接して
溶接管とし、引き続きこの溶接管を所望の径に圧
延することよりなるフラツクス入りワイヤの連続
的製造方法において、前記フラツクス供給段階で
は管状体の内径を16〜25mmとし、かつ、フラツク
スは管状体の内部全断面積の50％以下で、さらに
フラツクスの堆積面と溶接点との間〓を10mm超と
した状態で溶接管と成し、引続き圧延段階で管の
内径を前記管状体の内径の1/√2〜1/10にまで圧
延加工し、圧延管の内部全断面積をフラツクスが
充満した状態とすることを特徴とするフラツクス
入りワイヤの連続的製造方法。