JPH0584595A

JPH0584595A - 粉粒体充填管の製造方法

Info

Publication number: JPH0584595A
Application number: JP3249794A
Authority: JP
Inventors: Yoji Chatani; 洋司茶谷; Akio Fukada; 昭夫深田; Koji Tamaru; 光次田丸; Haruji Hashimoto; 晴次橋本; Toru Ono; 徹小野
Original assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1993-04-06

Abstract

(57)【要約】【目的】安定した粉粒体充填率で粉粒体を管に充填す
る。【構成】金属帯板をこれの長手方向に送りながら成形
ロール９により連続的にオープン管１に成形し、この成
形の途中でオープン管１の開口部から管１に沿って空隙
を残すようにして粉粒体３を供給し、オープン管１の対
向する開口エッジ面を突合せ溶接し、溶接により得られ
た管１に縮径と焼鈍を実施して粉粒体充填管を製造する
方法において、前記粉粒体３の供給に続いてテープ３８
をオープン管１内に供給し、該テープ１により粉粒体表
面を覆ってから管１の溶接と冷間圧延を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は炭素鋼、ステンレス
鋼、銅合金、アルミニウム合金その他の金属管に粉粒体
を充填した粉粒体充填管の製造方法に関する。ここで、
粉粒体とは溶接用フラックスや酸化物超電導材などの粉
体、粒体または粉体と粒体との混合物をいう。

【０００２】この発明は溶接用フラックス入りワイヤ、
酸化物超電導材入りワイヤその他の粉粒体充填管の製造
に利用される。

【０００３】

【従来の技術】粉粒体充填管の一つとして、溶接用フラ
ックス入りワイヤがある。このワイヤの製造では鋼帯を
成形ロールによりオープン管に成形する。この成形途中
でオープン管の長手方向に沿った開口からフィーダによ
り鉄粉等の金属粉や脱酸剤およびアーク安定剤等の所望
の成分を有するフラックスをオープン管の内部に供給す
る。ついで、Ｏ字形に成形すると同時に、開口の相対す
るエッジ面を突合せ溶接により接合し、引き続いて冷間
圧延により管径を縮小する。さらに焼鈍したのちフラッ
クスが充填された管を所望の径に伸線し、巻き取って製
品とする（例えば特開昭６３−１３２７９７号公報、特
開昭５４−１０９０４０号公報、特開昭６０−２３４７
９５号公報参照）。

【０００４】上記突合せ溶接として、低周波溶接、高周
波誘導溶接または高周波抵抗溶接が広く用いられてい
る。これらの溶接法は、いずれも金属帯板をほぼＯ字形
の管状体に成形したところで低周波電流、高周波電流に
より、開口のエッジ面を溶融温度まで加熱し、相対する
エッジ面を一対のスクイズロールにより圧接して溶接す
る。

【０００５】そして、溶接直後にフラックスを内部に充
填した管を冷間圧延する工程では、連続する複数段の圧
延スタンドに組み込まれた２ロールまたは３ロールの孔
型ロール列により順次管の外径圧下をはかり所望の径に
縮径する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記粉粒体
充填管の製造では、以下の問題点がある。図５に示すよ
うに突合せ溶接に続く冷間圧延工程で、管１がロール２
により縮径される際に管内でエアーが管の進行方向とは
逆の方向に流れる状態を呈する。これは、管の縮径によ
り管内断面積が減少し、これにより圧縮されたエアーが
管の開口部へと逆流するからであるが、このエアーの逆
流７は管内のフラックス３を巻き上げあるいはその表層
部を不規則に移動させるため、フラックス３の表面５は
凹凸の激しい波を打った状態となる。

【０００７】また管の縮径圧延により管内断面積が減少
してフラックスの管内断面積占有率が次第に大きくな
り、ついにロール２の位置で傾斜した管内壁天面４にフ
ラックス３の表面５が接触すると、該天面４によりフラ
ックスが押し戻されるいわゆる波返し現象を呈するよう
になる。この波返しによりフラックス３の表面５は凹凸
の激しい波を打った状態となる。

【０００８】上記管内におけるエアーの逆流によりある
いは、管内天面に接触することによりフラックス３が管
内において不安定な収容状態を余儀なくされ、その表面
に凹凸を形成すると、この凹凸はエアー溜り６となって
管内に残存する。このエアー溜り６は冷間圧延工程に続
く焼鈍工程での加熱により急激に膨張するからフラック
ス３の収容状態はさらに乱れる。結局、フラックス表面
に凹凸が生成すると、これはフラックス充填率のバラツ
キとなって製品に現れて溶接用フラックス入りワイヤに
致命的な欠陥をもたらす。そこで、この発明は管の溶接
に続く縮径圧延時に、管内部に収容された粉粒体がエア
ーの逆流あるいは管内天面との接触により乱れて、その
表面に凹凸を形成することを防止し、もって粉粒体充填
率の安定した粉粒体充填管の製造方法を提供しようとす
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の粉粒体充填管
の製造方法は、金属帯板をこれの長手方向に送りながら
成形ロールにより連続的にオープン管に成形し、この成
形の途中でオープン管の開口部から管に沿って空隙を残
すようにして粉粒体を供給し、オープン管の対向する開
口エッジ面を突合せ溶接し、溶接により得られた管に冷
間圧延による縮径と焼鈍を実施して粉粒体充填管を製造
する方法において、前記粉粒体の供給に続いてテープを
オープン管内に供給し、該テープにより粉粒体表面を覆
ってから管の溶接と冷間圧延を施すことを特徴とする。

【００１０】テープとして、紙テープ、ビニールテー
プ、布テープ、セロハンテープ、ガラス繊維テープその
他が用いられる。テープの幅はオープン管の内径の０．
５〜１．０倍程度が適当である。テープの材質として
は、焼鈍時に炭化するものが好ましい。

【００１１】

【作用】縮径される管内の粉粒体がエアー流等の外圧の
影響でその表面に凹凸を形成するのは、表面部の粉体が
外圧に直接接触しその影響をまともに受けて不規則に移
動し易い状況下にあることが原因である。この発明では
図４に示すように管１内の粉粒体３表面をテープ３８で
覆って外圧に対して非接触状態にすることにより外圧に
よる影響を緩和する。冷間圧延工程で管１の縮径にとも
なうエアーの逆流７はテープ３８上の空隙８を流れるた
め、管１に収容された粉粒体は乱れることはなく、その
表面に凹凸を形成せず従って従来の図５に示すエアー溜
り６は発生しない。

【００１２】また、粉粒体上に敷設されたテープは、管
の縮径が進行するにつれて次第に管内壁に沿って曲り粉
粒体を包み込み、後続する焼鈍での高温加熱から粉粒体
を保護する。

【００１３】

【実施例】以下、溶接用フラックス入りワイヤの製造を
実施例として説明する。図１は本発明にかかわるワイヤ
製造装置の主要部の構成図である。図１に示すように、
管１の送り方向に沿って成形ロール群９、サイドロール
１０、フィンパスロール１１、シームガイドロール１
２、高周波誘導溶接装置１３およびビードカッター１４
が順次配列されている。１対のサイドロール１０の間に
はフラックス供給装置１５が配置されている。またフラ
ックス供給装置１５の下流側でフィンパスロール１１の
手前には紙テープ供給装置１８が配置されている。高周
波誘導溶接装置１３はワークコイル１６およびスクイズ
ロール１７を備えている。ワークコイル１６には電源１
６ａから４００〜６００kHzの高周波溶接電流が供給さ
れ、幅５０〜１００mm、厚さ１．５〜２．５mm程度の鋼
帯を外径１６〜３３mm程度のオープン管に成形してその
開口エッジ面を高周波誘導溶接する。高周波誘導溶接装
置１３に続いて第１の冷間圧延機１９が配置されてい
る。この工程では連続する複数段の圧延スタンド２０，
２０…に組み込まれた３ロールの孔型ロール２１，２１
…の列によりトータル管外径減少率４０〜６０％程度で
順次管１の外径圧下をはかり、少なくとも管内に供給さ
れたフラックス３を管内で自由に移動できなくなるまで
圧密化、すなわち少なくともタップ密度（ＤＩＮ５３１
９４）でフラックスが管内に充満した状態にする。冷間
圧延機１９で縮径された管１は軟化のために第１の焼鈍
炉２２に通される。この工程では連続式加熱炉、この例
では直接通電加熱炉２２により管を６５０〜７５０℃程
度に加熱して管を軟化し以後の縮径に備える。

【００１４】図２はフラックス供給装置と紙テープ供給
装置の斜視図、図３はフラックスの供給状態を示す説明
図である。図２に示すようにフラックス供給装置１５に
おいて、フラックス３を収容するホッパー２３はその底
部に回転軸２４を鉛直にして駆動モータ２５により回転
するロータリーディスク２６を設けている。ロータリー
ディスク２６は断面Ｌ形の環状溝２７を有し、この環状
溝２７の一部がホッパー２３外に露出する状態に配置さ
れている。ホッパー２３内のフラックス３はホッパー底
部で環状溝２７に入りロータリーディスク２６の回転に
より移動して切出し位置２８でホッパー壁部に取り付け
られたカッター２９によりすり切られてホッパー外へと
切出される。ホッパー２３外のフラックス掻出し位置３
０にはスクレーパ３１がロータリーディスク２６の段差
部３２の略接線方向に沿って設けられている。切出され
たフラックス３はこのスクレーパ３１にあたって環状溝
２７から水平方向に掻出されて下方に落下する。落下し
たフラックス３はシュート３３を介して掻出し位置下方
を所定の速度で走行する成形途中のオープン管１（溶接
位置での外径１６〜３３mm程度）の谷部へと供給され
る。

【００１５】なお切出されるフラックス３の外周面３４
の傾斜角αがフラックス３の安息角θ以下になるように
カッター２９の刃を傾斜して取付けている。このように
すると切出されたフラックス３は不規則に崩れることな
く所定の掻出し位置３０まで運ばれてから安定して掻出
される状態を呈する。また切出し位置２８における切出
し条件で決まるフラックスの供給速度（単位時間当りの
フラックスの供給重量）Ｗ_vはＷ_v＝Ｓ×Ｖ×ρ（ｇ／sec) Ｓ：切出し断面積（cm²）…ロータリーディスクの回転
中心を通る鉛直面内の断面積Ｖ：切出し速度（cm／sec)…Ｖ＝ｆ・（２πｒ）＝回転
数×円周長ｆ＝ロータリーディスクの回転数ｒ＝ロータリーディスクの回転中心と切出し断面の重心
との距離 ρ：切出し時のフラックス嵩密度で表わされる。従ってこのフラックスの供給速度Ｗ_v＝
Ｓ×Ｖ×ρを一定にした上で切出されるフラックスの外
周面の傾斜角度αをフラックスの安息角θ以下にして切
出すと瞬時（例えば１／１００秒）にフラックスの供給
精度を高めることができる。

【００１６】従来、フラックスと溶接との相互干渉、つ
まり溶接点において溶接熱でフラックスが変質すること
とフラックスが溶接電流により発生する磁場により舞い
上ってオープン管の開口エッジ面に付着し溶接部を劣化
させることを回避するためにオープン管いっぱいに充満
しないようにしてフラックスを供給し、溶接点と供給さ
れたフラックス表面との間に空隙を設けている。前記し
たとおりこの管の空隙に存在するエアーは溶接に続く冷
間圧延工程で管の縮径にともなって矢印７のように逆流
してくるからフラックスは掻き乱されて凹凸状態を呈す
ることになる。従って上記のようにしてフラックス供給
位置におけるフラックス供給精度を高めたとしても冷間
圧延工程における管内のフラックスの収容状態を安定さ
せない限りフラックス充填率の安定化は望めない。この
発明では管内へのフラックスの供給に続いて紙テープを
供給し、先に供給されたフラックス上に敷設することに
より冷間圧延工程で生じるエアーの逆流からフラックス
を保護してフラックスの乱れを防止する。図２に示すよ
うに紙テープ供給装置１８は水平軸３６に回転自在に装
着した紙テープ供給リール３７と供給リール３７から繰
り出され管１内に引き込まれる紙テープ３８をガイドす
るガイド部材３５から構成されている。紙テープ３８は
管内のフラックス表面幅以下の幅とし厚さは特に限定し
ないが逆流するエアーによりフラックス表面から離れな
い程度の厚さとし、焼鈍により炭化する程度の薄さとす
ることが望ましい。

【００１７】供給リール３７から繰り出されガイド部材
３５を経て管１内に引き込まれ、フラックス上に敷設さ
れた紙テープ３８は、冷間圧延工程において管の縮径が
進行するにつれて次第に管内壁に沿って曲がりフラック
ス３を包み込むようになる。冷間圧延工程の出側におけ
るフラックス充填管は管外被、紙テープおよび紙テープ
に包まれたフラックスと３相構造をしており、紙テープ
は引き続く焼鈍炉２２内での高温加熱から内部のフラッ
クスを保護する。焼鈍炉２２を通過したフラックス充填
管はさらに縮径、焼鈍、めっきおよび仕上伸線と各工程
を経たのち細径（例、０．８〜２．０mm）の溶接用フラ
ックス入りワイヤとしてスプールに巻き取られて製品と
なる。なお、冷間圧延後に管内壁部に残存する紙テープ
３８は引き続く焼鈍工程で加熱により炭化し、後続する
第２回の縮径工程で管長手方向に均一に分散することに
なる。又同時に加熱により発生する水素、酸素は、管外
被成分あるいは粉粒体成分と結合して管内に一部残留し
又さらに後続の第２回の焼鈍工程の加熱で管外被から外
部に一部排出される。

【００１８】ここで以上のように構成された図１および
図２の装置により溶接用フラックス入りワイヤを製造し
た結果について説明する。

【００１９】リールから巻き戻した鋼帯を、これの長手
方向に送りながら成形ロールによりＵ断面からＯ断面の
オープン管に成形し、この成形の途中でオープン管の開
口部からフラックスを供給し、続いて紙テープを供給す
る。使用した鋼帯は炭素鋼の鋼帯（ＪＩＳＳＰＨＣ）
で、幅６２．９mm，厚さ２．２mmでこれを外径２１．７
mmの管に成形して開口の相対するエッジ面を高周波誘導
溶接（溶接速度３０ｍ／分，入熱量１４５kVA)により接
合した。フラックスはルチール系の非造粒フラックス
で、粒度：３２メッシュ×Ｄｕｓｔ（１００メッシュ
下、６０％）、安息角θ＝４６．３°のものを使用し、
目標充填率１２．０±１．０％でオープン管内に供給し
た。フラックスの供給速度Ｗ_vは、Ｗ_v＝Ｓ×Ｖ×ρ＝７４．０６ｇ／sec＝０．７４ｇ／０．０１sec である。フラックスの切出し断面形状は傾斜角α＝４
０．０°（＜θ）の三角形とした。

【００２０】紙テープはタイプライター用のロールペー
パーで厚さ０．０７４mmのものを幅１５mm（＝（オープ
ン管内径：１７．３mm）×０．８７）に切断して使用し
た。従来例では紙テープを供給しない。

【００２１】溶接後の冷間圧延工程では、３ロール型、
８スタンド構成の圧延機により管を外径２１．７mmから
１０．７mmへと冷間圧延（１次）し、管内のフラックス
が圧密化したフラックス充填管を得た。次にこの外径１
０．７mmの管に直接通電加熱焼鈍（７００℃×２秒）・
冷却を施したのちさらに冷間圧延（２次）を実施した。
この冷間圧延では３ロール型、１０スタンド構成の圧延
機によりオーバル、ラウンドの繰返しによる冷間圧延を
施し、管外径１０．７mmから３．２mmまで縮径した。引
き続いて２次焼鈍（７５０℃×５分）・冷却ののち銅め
っきを行って最後にワイヤ外径１．２mmの製品サイズま
で仕上伸線により縮径してスプールに巻き取った。

【００２２】図６は製品ワイヤ１．２mmのフラックス充
填率のバラツキの実測結果を示している。サンプリング
方法は製品１スプール（２０kg巻）から本発明例（図
４）、従来例（図５）とも各１ｍ×２０本をランダム採
取した。図６から明らかなように本発明例ではすべて目
標充填率１２．０±１．０％の範囲に入っているのに対
して従来例では１２．０±２．０％のバラツキ範囲であ
り目標充填率を大きく外れていた。

【００２３】

【発明の効果】この発明によれば、テープにより粉粒体
の表面を覆うので、管に収容された粉粒体が逆流するエ
アーによって乱されることはない。この結果、粉粒体の
表面に凹凸は発生せず、管全長にわたって均一に粉粒体
を充填することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の粉粒体充填管の製造方法を実施する
装置の一例を示す概略図である。

【図２】図１に示す装置のフラックス供給装置および紙
テープ供給装置の斜視図である。

【図３】フラックス供給状態を説明する図面である。

【図４】従来法において、フラックス表面に凹凸が発生
する状態を説明する図面である。

【図５】この発明の方法において、フラックス表面に発
生する凹凸が防止される状態を説明する図面である。

【図６】この発明の方法と従来法とを比較して、製品の
フラックス充填率のバラツキを示すグラフである。

【符号の説明】

１管１８紙テープ供給
装置２ロール１９冷間圧延機３フラックス２３ホッパー６エアー溜り２６ロータリーデ
ィスク７エアーの逆流２７環状溝８空隙２９カッター９成形ロール群３１スクレーパー１３高周波誘導溶接装置３７紙テープ供
給リール１５フラックス供給装置３８紙テープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本晴次東京都中央区築地三丁目５番４号日鐵溶接工業株式会社内 (72)発明者小野徹東京都中央区築地三丁目５番４号日鐵溶接工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属帯板をこれの長手方向に送りながら
成形ロールにより連続的にオープン管に成形し、この成
形の途中でオープン管の開口部から管に沿って空隙を残
すようにして粉粒体を供給し、オープン管の対向する開
口エッジ面を突合せ溶接し、溶接により得られた管に縮
径と焼鈍を実施して粉粒体充填管を製造する方法におい
て、前記粉粒体の供給に続いてテープをオープン管内に
供給し、該テープにより粉粒体表面を覆ってから管の溶
接と冷間圧延を施すことを特徴とする粉粒体充填管の製
造方法。