JPH06238486A - Production of powder and granular material filled pipe - Google Patents

Production of powder and granular material filled pipe

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JPH06238486A
JPH06238486A JP5032192A JP3219293A JPH06238486A JP H06238486 A JPH06238486 A JP H06238486A JP 5032192 A JP5032192 A JP 5032192A JP 3219293 A JP3219293 A JP 3219293A JP H06238486 A JPH06238486 A JP H06238486A
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JP
Japan
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heat input
powder
welding
input amount
tubular body
Prior art date
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Pending
Application number
JP5032192A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Araki
信男 荒木
Toru Ono
徹 小野
Nobuo Mizuhashi
伸雄 水橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a manufacture for production of the powder and granular material filled pipe which is free from cracking in a pipe sheath by obtaining a defectless joined weld zone. CONSTITUTION:This manufacturing method for the powder and granular material filled pipe consists in supplying the powder and granular material into a tubular body in the process of molding a metallic strip to the tubular body and joining both edge surfaces of the tubular body by high-frequency welding and diametrally reducing the welded pipe filled with the powder and granular material. While the edge surfaces near the upstream side at a V converging point are irradiated with a laser beam, these edge surfaces are high-frequency welded at the heat input quantity over the permissible lower limit heat input quantity PELN which is the max. heat input quantity to generate cold crack and below the permissible upper limit heat input quantity PEUN which is the min. heat input quantity to generate spatters of grain sizes above the inside diameter of the final finished pipe.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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、酸化物超電導材、溶鋼用
添加剤等の粉粒体をいう。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a powder / granule-filled tube in which carbon steel, stainless steel, copper alloy, aluminum alloy or other metal tube is filled with the powder / granular material. here,
The granular material refers to a granular material such as a welding flux, an oxide superconducting material, and an additive for molten steel.

【0002】[0002]

【従来の技術】粉粒体充填管の一つとして、溶接用フラ
ックス入りシームレスワイヤがある。このシームレスワ
イヤの製造では、帯鋼を所要の幅でスリッティングし、
スリット後の帯鋼を成形ロールによりU字形からO字形
に漸次成形する。この成形途中で、U字形帯鋼の長手方
向に沿った開口からフィーダによりフラックスを帯鋼谷
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溶接により接合し、引き続いて
縮径する。さらに必要に応じて焼鈍したのち、フラック
スが充填された管を所望の径に伸線、巻き取って製品と
する。
2. Description of the Related Art A flux-cored seamless wire for welding is one type of powder-filled tube. In the production of this seamless wire, the strip steel is slit to the required width,
The strip steel after slitting is gradually formed from a U-shape to an O-shape by a forming roll. During this forming, flux is supplied from the opening along the longitudinal direction of the U-shaped strip steel to the valley portion of the strip steel by the feeder. Then, while forming into an O-shape, the opposite edge surfaces of the opening are joined by welding, and the diameter is subsequently reduced. Further, after annealing if necessary, the tube filled with the flux is drawn into a desired diameter and wound to obtain a product.

【0003】上記粉粒体充填管の製造における溶接法と
して、高周波誘導溶接法、高周波抵抗溶接法等の高周波
溶接が広く用いられている。これらの溶接法は、いずれ
もほぼO字形に成形したところで、高周波電流により発
生するジュール熱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
り圧接する。
High frequency welding such as high frequency induction welding and high frequency resistance welding is widely used as a welding method in the manufacture of the above-mentioned powder-filled tube. In all of these welding methods, when formed into a substantially O shape, the Joule heat generated by the high frequency current heats the edge surface of the opening to the melting temperature and presses the opposing edge surfaces with a pair of squeeze rolls.

【0004】ところで、フラックスを充填し、溶接した
管を圧延、伸線等により縮径する際に、管外皮に割れが
発生することがある。そして、この割れの原因として、
次のように考えられている。溶接時に管状体の開口エッ
ジ面に酸化物やケイ酸物等のフラックスの一部が吸着す
る。すなわち溶接位置では溶接電流によって発生した磁
場により管状体の開口エッジ部は磁極となる。したがっ
てフラックスのうちの強磁性成分は、磁力により開口エ
ッジ部に吸着される。このとき、非磁性成分も強磁性成
分に伴われて開口エッジ部に吸着する。これら開口エッ
ジ部に吸着したフラックスは、接合溶接部の介在物とな
り、溶接欠陥となる。そして、この溶接欠陥により縮径
時に割れが発生する。縮径時の割れはそのまま製品すな
わち溶接用フラックス入りワイヤに持ち込まれ、溶接作
業性を劣化させる。
By the way, when a pipe filled with flux and welded is reduced in diameter by rolling, wire drawing or the like, cracks may occur in the outer skin of the pipe. And as the cause of this crack,
It is considered as follows. During welding, part of the flux such as oxides and silicates is adsorbed on the opening edge surface of the tubular body. That is, at the welding position, the opening edge of the tubular body becomes a magnetic pole due to the magnetic field generated by the welding current. Therefore, the ferromagnetic component of the flux is attracted to the opening edge portion by the magnetic force. At this time, the non-magnetic component is also attracted to the opening edge portion along with the ferromagnetic component. The flux adsorbed on the edge portions of the openings becomes inclusions in the welded joint, resulting in welding defects. Then, due to this welding defect, cracking occurs when the diameter is reduced. The cracks when the diameter is reduced are directly introduced into the product, that is, the flux-cored wire for welding, and deteriorate the welding workability.

【0005】このような問題を解決する技術の一つに特
開昭60−234794号公報で開示された「溶接用複
合ワイヤ」があり、非透磁率が1.10以下の粉末原料
の実質的に非磁性の粉体を充填し、粉体が磁力により開
口エッジ部に吸着するのを防止する。特開昭63−58
97号公報で開示された「複合管の製造方法」があり、
粉体の供給時に48メッシュより細かい微粉末を除去
し、微粉末が開口エッジ部に付着するのを防止する。ま
た他の技術として、特開昭54−109040号公報で
開示された「粉末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層表面
との間に空隙すなわち距離を設け、粉体が舞い上って開
口エッジ部に至らないようにしている。
One of the techniques for solving such a problem is "composite wire for welding" disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-234794, which is a powder raw material having a non-permeability of 1.10 or less. Is filled with a non-magnetic powder to prevent the powder from being attracted to the opening edge by magnetic force. JP-A-63-58
There is a "composite pipe manufacturing method" disclosed in Japanese Patent Publication No. 97,
Fine powder finer than 48 mesh is removed when the powder is supplied to prevent the fine powder from adhering to the opening edge portion. Further, as another technique, there is a "method for producing a tube filled with powder" disclosed in JP-A-54-109040. This technique supplies powder so that it does not fill the tubular body, and creates a gap or distance between the joint weld and the surface of the powder layer that has been supplied. I try not to reach.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
によって接合溶接部の改善を図っても、管縮径時に依然
として前述のような割れが発生し、製品歩留りの低下を
招いていた。割れは一度発生すると、最初は微小な割れ
でも、管の縮径サイズが小さくなるに従って管長手方向
に延び、製品サイズではもはや無視できない程度の長さ
となる。
However, even if the joint welding portion is improved by the above-mentioned conventional technique, the cracks as described above still occur when the diameter of the pipe is reduced, and the product yield is lowered. Once the cracks occur, even if the cracks are minute at first, the cracks extend in the longitudinal direction of the pipe as the reduced diameter size of the pipe becomes smaller, and the length becomes a length that cannot be ignored in the product size.

【0007】そこで、この発明は、健全な接合溶接部を
得ることにより管外皮に割れのない粉粒体充填管を提供
することを目的とする。
[0007] Therefore, an object of the present invention is to provide a powder-and-granule-filled pipe having no cracks on the outer shell of the pipe by obtaining a sound joint weld.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】発明者らは、管縮径時の
割れは溶接時に管状体の開口エッジ部に粉粒体粒子が磁
力により磁着することに基づく溶接欠陥であることを再
認識し、これを防止するための手段を鋭意検討した。そ
の結果、管状体内に発生する磁場の強さを低減すれば粉
粒体粒子のエッジ部への磁着を減少もしくは回避するこ
とが可能になること、また粉粒体粒子がエッジ面に磁着
した場合にはこれを溶融状態にするとほぼ完全に管内外
にスクイズアウトすることが可能になることを確認し
た。そして高周波電流のみでエッジ部を加熱する単独加
熱方式によりこれを達成するのは困難であり、新たな加
熱手段を付加する必要があることを見出した。この発明
は、これらの知見に基づいてなされたものである。
The inventors have reiterated that cracks when the pipe diameter is reduced are welding defects due to magnetic particles magnetically adhering to the opening edge portion of the tubular body during welding. Recognizing this, we diligently studied measures to prevent this. As a result, if the strength of the magnetic field generated in the tubular body is reduced, it becomes possible to reduce or avoid the magnetic sticking of the granular particles to the edge part, and the magnetic particles stick to the edge surface. In this case, it was confirmed that it is possible to squeeze out into and out of the pipe almost completely when it is melted. It has been found that it is difficult to achieve this by the single heating method of heating the edge portion only with the high frequency current, and it is necessary to add new heating means. The present invention was made based on these findings.

【0009】この発明の粉粒体充填管の製造方法は、金
属帯板を管状体に成形する途中で管状体に粉粒体を供給
し、管状体の両エッジ面を高周波溶接により接合し、粉
粒体が充填された溶接管を縮径する粉粒体充填管の製造
方法において、V収束点の上流側近傍のエッジ面にレー
ザビームを照射してエッジ面を加熱すること、冷接割れ
が発生する最大入熱量である許容下限入熱量を超えかつ
最終仕上管内径以上の粒径のスパッタが発生する最小入
熱量である許容上限入熱量未満の入熱量で高周波溶接す
ることを特徴としている。
In the method for manufacturing a powder-filled tube according to the present invention, the powder is supplied to the tubular body during the forming of the metal strip into the tubular body, and both edge surfaces of the tubular body are joined by high frequency welding, In a method for manufacturing a powder-filled tube for reducing the diameter of a welded tube filled with powder, the edge surface near the upstream side of the V convergence point is irradiated with a laser beam to heat the edge surface, cold welding cracking Is characterized by performing high-frequency welding with a heat input amount that exceeds the allowable lower limit heat input amount, which is the maximum heat input amount, and that is less than the allowable upper limit heat input amount, which is the minimum heat input amount that generates spatter with a particle size equal to or larger than the final finish tube inner diameter. .

【0010】また、スパッタリングが観測される最小入
熱量未満の入熱量で高周波溶接することを特徴としてい
る。
Further, it is characterized in that high-frequency welding is performed with a heat input amount less than the minimum heat input amount at which sputtering is observed.

【0011】さらに、高周波溶接電流によって管内に発
生する磁場により、管状体内の粉粒体粒子が舞い上がる
溶接入熱未満の入熱量で高周波溶接することを特徴とし
ている。
Further, the present invention is characterized in that high-frequency welding is performed with a heat input amount less than the welding heat input at which powder particles in the tubular body soar due to the magnetic field generated in the pipe by the high-frequency welding current.

【0012】本発明においてV収束点の上流側近傍のエ
ッジ面とは、高周波電流が流れるエッジ面を含み、高周
波溶接により発生する磁場により粉粒体中の磁性粒子を
磁気吸引する可能性を有するエッジ面全体をいう。そし
て、該エッジ面内におけるレーザビームの照射位置およ
び範囲は、最も本発明の効果を発現すると判断される位
置および範囲とし、これは個々の事例に応じて決定され
る。
In the present invention, the edge surface near the upstream side of the V convergence point includes an edge surface through which a high frequency current flows, and has a possibility of magnetically attracting the magnetic particles in the granular material by the magnetic field generated by the high frequency welding. The entire edge surface. The irradiation position and range of the laser beam in the edge plane are the positions and ranges where it is judged that the effects of the present invention are most exerted, and this is determined according to each case.

【0013】また本発明において入熱量とは、高周波溶
接機の出力としての入熱量PE =EpIp(kVA)であ
る。許容下限入熱量、許容上限入熱量、およびスパッタ
リングが観測される最小入熱量は、実験的に求めること
ができる。一例として高周波溶接のみにより鋼帯を外
径:10〜50mm、肉厚:1〜5mm程度の小径鋼管
に造管する場合について、上記各入熱量を実験的に求め
た結果について説明する。適正入熱量は溶接速度V、板
厚t等によって変る。図1は溶接速度V(m/min)を変
数として適正入熱量の範囲を示している。図1におい
て、曲線PELの下側の領域I は冷接割れが発生する領域
を示している。曲線PEL近似的にPEL=4.70V0.6
1.6 と表わされる。線PEUの上側の領域III は最終仕
上管の内径以上の直径のスパッタが発生する領域を示し
ている。溶接速度Vが限界溶接速度Vo(曲線PELおよ
び直線PEMが交わる点Oでの溶接速度)以下の範囲で
は、線PEUは近似的にPEU=4.70V0.6 1.6 (=
EL)+2.97V0.6 0.6 と表わされる。また、溶
接速度Vが限界溶接速度Vo を超える範囲では、線PEU
は近似的にPEU=0.97Vt2 (=PEM)+0.61
Vtで表わされる直線となる。曲線PELと線PEUとで挟
まれた領域IIは、冷接割れおよび最終仕上管の内径以上
の直径のスパッタ、いわゆる伸線時に断線を頻発させる
大粒のスパッタが発生しない領域である。また直線PEM
はスパッタリングが観測される最小入熱量を表わしてお
り、近似的にPEM=0.97Vt2 である。曲線PEL
直線PEMで挟まれた領域IIaは、冷接割れおよびスパッ
タリングが観測されないスパッタレス領域である。この
スパッタレス領域IIaで溶接することが好ましい。限界
溶接速度Vo はこの領域IIaが消滅する限界の速度であ
る。溶接速度は速いほど生産性は上がるが、管状体への
粉粒体の供給速度からの制限、造管設備や後続する圧延
設備の能力その他によって制限される。一方、入熱量は
少ない方がエネルギの節約となるが、電源電圧その他の
造管条件の変動のために上記適正領域内で余裕をもって
選ぶのが望ましい。
In the present invention, the heat input amount is the heat input amount P E = EpIp (kVA) as the output of the high frequency welding machine. The allowable lower limit heat input amount, the allowable upper limit heat input amount, and the minimum heat input amount at which sputtering is observed can be experimentally obtained. As an example, in the case of forming a steel strip into a small-diameter steel pipe having an outer diameter of 10 to 50 mm and a wall thickness of about 1 to 5 mm by only high-frequency welding, the results of experimentally obtaining the heat input amounts will be described. The appropriate heat input amount changes depending on the welding speed V, the plate thickness t, and the like. FIG. 1 shows the range of appropriate heat input with the welding speed V (m / min) as a variable. In FIG. 1, a region I below the curve P EL indicates a region where cold weld cracking occurs. Curve P EL Approximately P EL = 4.70 V 0.6
Expressed as t 1.6 . A region III above the line P EU indicates a region where spatter having a diameter equal to or larger than the inner diameter of the final finishing tube is generated. In a range in which the welding speed V is equal to or lower than the limit welding speed V o (the welding speed at the point O where the curve P EL and the straight line P EM intersect), the line P EU is approximately P EU = 4.70 V 0.6 t 1.6 (=
It is expressed as P EL ) + 2.97V 0.6 t 0.6 . Further, in the range where the welding speed V exceeds the limit welding speed V o , the line P EU
Is approximately P EU = 0.97Vt 2 (= P EM ) +0.61
It becomes a straight line represented by Vt. A region II sandwiched between the curve P EL and the line P EU is a region in which cold welding cracking and spatter having a diameter equal to or larger than the inner diameter of the final finished pipe, that is, so-called large-scale spatter that frequently causes disconnection during wire drawing do not occur. Also the straight line P EM
Represents the minimum heat input for which sputtering is observed, and is approximately P EM = 0.97 Vt 2 . A region IIa sandwiched between the curve P EL and the straight line P EM is a spatterless region in which cold welding cracking and sputtering are not observed. It is preferable to weld in this spatterless region IIa. The limit welding speed V o is the limit speed at which this region IIa disappears. The higher the welding speed, the higher the productivity, but it is limited by the supply speed of the granular material to the tubular body, the capacity of the pipe forming equipment and the subsequent rolling equipment, and the like. On the other hand, the smaller the amount of heat input is, the more energy is saved. However, it is desirable to select with a margin within the above appropriate range because of fluctuations in the power supply voltage and other pipe making conditions.

【0014】本発明ではこのような高周波電流によるエ
ッジ部の加熱に加えて、V収束点の上流側近傍のエッジ
面に向けてレーザビームを照射するから、このレーザビ
ームの照射によってもエッジ面が加熱され、その結果高
周波溶接を単独で実施する場合に必要な入熱量Pの一部
をレーザビームの入力PL が負担する。即ち P=PE +f(PL ) 但し、P … 高周波溶接としての必要入熱量 PE … 高周波電流による入熱量 PL … レーザビームの入力 f(PL )… レーザビームの入力PL による入熱量 高周波溶接による入熱負担がf(PL )だけ軽減する
と、それに伴って管状体内の磁場が減少する。この高周
波電流により発生する管状体内の磁場は粉粒体粒子を舞
い上げエッジ面に付着させる原因となるものであるか
ら、高生産性が可能という高周波溶接のメリットを損な
わない範囲で出来るだけ上記必要入熱量Pをレーザビー
ムからの入熱量f(PL )に置換することが好ましい。
例えばこの入熱置換により管状体内の粉粒体粒子が舞い
上がる最小入熱量PEF未満の入熱量になるまで高周波電
流による入熱量PE を下げることが望ましい。最小入熱
量PEFは管状体内に供給する粉粒体の磁気感受性要因
(磁化率、強磁性成分含有量、質量、粒径等)、エッジ
面−粉粒体表面間の空隙距離等によって決まり、具体的
には個々の事例毎に実験によって求める。
In the present invention, in addition to the heating of the edge portion by the high frequency current, the laser beam is irradiated toward the edge surface in the vicinity of the upstream side of the V convergence point. Therefore, the edge surface is also irradiated by the irradiation of the laser beam. As a result, the laser beam input P L bears a part of the heat input P that is required when the high frequency welding is carried out independently. That is, P = P E + f (P L ) where P ... Required heat input for high-frequency welding P E ... Heat input due to high-frequency current P L ... Laser beam input f (P L ) ... Laser beam input P L Heat input When the heat input load due to high-frequency welding is reduced by f (P L ), the magnetic field inside the tubular body decreases accordingly. The magnetic field in the tubular body generated by this high-frequency current causes powder particles to adhere to the edge surface, so the above-mentioned requirements are required as far as possible without impairing the advantage of high-frequency welding that high productivity is possible. It is preferable to replace the heat input amount P with the heat input amount f (P L ) from the laser beam.
For example, it is desirable to reduce the heat input amount P E due to the high-frequency current until the heat input amount is less than the minimum heat input amount P EF at which the powder particles in the tubular body float up by this heat input replacement. The minimum heat input amount P EF is determined by the magnetic susceptibility factors (susceptibility, content of ferromagnetic component, mass, particle size, etc.) of the granular material supplied into the tubular body, the gap distance between the edge surface and the granular material surface, Specifically, it is determined by experiment for each individual case.

【0015】レーザビームを併用した場合の高周波電流
による入熱量PE の適正領域を図1に限界線PEUN 、P
EMN 、PELN (それぞれ限界線PEU、PEM、PELに対応
する細線)で示し、また上記O点をON 点、限界溶接速
度VO をVONで示す。これから明らかなように、O点
(Vo 、Po )はレーザビームの照射に伴って斜め左下
方向(原点方向)に移動してON 点(Vo −ΔV、Po
−ΔP)となる。O点の移動量、すなわち ((ΔP)2 +(ΔV)2 1/2 のP軸、V軸方向成分ΔP、ΔVは、個々の事例に応じ
て実験により適宜求める。
[0015] limit line in FIG. 1 the proper region of the heat input P E by the high-frequency current when a combination of laser beams P EUN, P
EMN, indicated by P ELN (each limit line P EU, P EM, thin lines correspond to the P EL), also indicating the point O O N points, the limit welding speed V O at V ON. As is apparent from this, the O point (V o , P o ) moves diagonally to the lower left (origin direction) with the irradiation of the laser beam, and the O N point (V o −ΔV, P o).
−ΔP). The movement amount of the point O, that is, the P-axis and V-axis direction components ΔP and ΔV of ((ΔP) 2 + (ΔV) 2 ) 1/2 are appropriately obtained by experiments according to individual cases.

【0016】一方、管状体の開口部に供給される粉粒体
は、粉粒体充填管の使用目的に合せて各種の原料粉末が
選択され、そのままの状態であるいは造粒して使用され
る。例えば溶接用フラックス入りワイヤではスラグ生成
剤としてルチールサンド、マグネシアクリンカー等、ア
ーク安定剤としてケイ酸ソーダ、チタン酸カリ等、脱酸
剤・合金剤として低C−Fe−Si,Fe−Si−M
n,Al−Mg等が用いられ、また鉄粉、酸化鉄等の強
磁性成分が溶着速度の向上、フラックス充填率の調整、
溶接作業性の改善のために配合されることもある。いず
れにしても充填されるフラックス中にはトータルのFe
成分として少なくとも5%以上含み、しかもその粒度分
布は32メッシュ(0.5mm)〜Dust の微細粒子群を少な
くとも50%以上含むのが通例である。造粒する場合に
はすべてのフラックス粒子中に、また非造粒の場合には
原料粉末の鉄合金、鉄粉、酸化鉄等の粒子中に強磁性成
分のFe分が含まれている。また原料粉末中に原料精製
時にあるいは粉砕時に不可避的に鉄分、酸化鉄等が混入
することもある。従って充填フラックス中に鉄粉、酸化
鉄等の強磁性成分を積極的に配合する場合は勿論のこ
と、いわゆる弱磁性成分だけでフラックスを構成する場
合であっても磁極化した開口エッジ面にフラックス粒子
が吸着する危険性は充分存在する。特に粒子に作用する
吸引力とこれに抗する重力がバランスする平衡粒径に満
たない微細粒子では吸引力支配を直接的に受ける。これ
に加えて造粒フラックスではある程度の成分偏析は避け
えず、Fe分の偏析が微細粒子に集中すると上記平衡粒
径が引き上げられる結果、吸引力支配を受ける微細粒子
が増加するとともに[吸引力/重力]比が増大するので
極めて危険である。
On the other hand, for the powder or granular material supplied to the opening of the tubular body, various raw material powders are selected according to the purpose of use of the powder or granular material filling tube, and used as they are or after being granulated. . For example, for flux-cored wires for welding, rutile sand, magnesia clinker, etc. as slag generator, sodium silicate, potassium titanate, etc. as arc stabilizer, low C-Fe-Si, Fe-Si-M as deoxidizer / alloying agent.
n, Al-Mg, etc. are used, and ferromagnetic components such as iron powder and iron oxide improve the welding speed, adjust the flux filling rate,
It may be added to improve welding workability. In any case, the total Fe is contained in the flux to be filled.
It is customary to contain at least 5% or more as a component, and to have a particle size distribution of at least 50% or more of a fine particle group of 32 mesh (0.5 mm) to Dust. In the case of granulating, all the flux particles contain Fe, and in the case of non-granulating, the Fe component of the ferromagnetic component is contained in the particles of the raw material powder such as iron alloy, iron powder and iron oxide. Further, iron content, iron oxide, etc. may be unavoidably mixed in the raw material powder during the purification of the raw material or during the pulverization. Therefore, not only when the ferromagnetic components such as iron powder and iron oxide are positively mixed in the filled flux, but also when the flux is composed only of so-called weak magnetic components, the flux is formed on the opening edge surface of the magnetic pole. There is a full risk of particle adsorption. In particular, fine particles that are less than the equilibrium particle size in which the suction force acting on the particles and the gravity against it are balanced are directly subject to the suction force. In addition to this, a certain degree of component segregation is unavoidable in the granulation flux, and if the segregation of Fe is concentrated in the fine particles, the above equilibrium particle size is raised, and as a result, the number of fine particles subject to suction force increases and / Gravity] ratio is increased, which is extremely dangerous.

【0017】これまで、磁極化した開口エッジ面にフラ
ックス粒子を磁着させないための様々な工夫(特開昭6
0−234794、特開昭63−5897、特開昭54
−109040等)が提案されてきたが、上記したよう
に磁場の影響を受けやすいというフラックス自身の特質
から依然として満足する成果は得られていないのが実情
である。
Up to now, various measures have been taken to prevent magnetic flux particles from being magnetically attached to the opening edge surface that has been made into a magnetic pole (Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 6-62).
0-234794, JP-A-63-5897, JP-A-54.
However, the actual situation is that satisfactory results have not yet been obtained due to the characteristic of the flux itself that it is susceptible to the magnetic field as described above.

【0018】ところで開口エッジ面に磁着するフラック
ス粒子には構成成分として、Feの他に各種の成分すな
わちTi,Si,Zr,Mn,Mg,Al等が、含まれ
ている。フラックス粒子が磁着するV収束点近傍(約6
0mm以内)のエッジ面において瞬時(約0.5秒以内)
にフラックス粒子つまりTi,Si,Zr,Mn,M
g,Al等を溶融するには、高周波電流により発生した
ジュール熱で加熱溶融した管状体の開口エッジ面からの
熱伝導による間接的な加熱方式では困難である。その理
由はこれらの成分と管の素材である鋼との融点、比熱、
融解熱、熱伝導率等の違いに基づくと考えられる。例え
ばTi(融点:1675℃),Zr(融点:1852
℃)等ではその融点が鋼の融点(1535℃)よりも高
いので溶融しにくい。
By the way, the flux particles magnetically attached to the opening edge surface contain various components such as Ti, Si, Zr, Mn, Mg and Al in addition to Fe as constituent components. Near the V convergence point where the flux particles are magnetically attached (about 6
Instantaneous (within 0.5 mm) within the edge surface of 0 mm)
Flux particles such as Ti, Si, Zr, Mn, M
It is difficult to melt g, Al, etc. by an indirect heating method by heat conduction from the opening edge surface of the tubular body heated and melted by Joule heat generated by a high frequency current. The reason is the melting point of these components and the steel that is the material of the pipe, the specific heat,
It is considered to be based on differences in heat of fusion, thermal conductivity, etc. For example, Ti (melting point: 1675 ° C.), Zr (melting point: 1852)
(.Degree. C.), the melting point is higher than that of steel (1535.degree. C.), so that it is difficult to melt.

【0019】この発明ではV収束点の上流側近傍のエッ
ジ面、例えば高周波誘導溶接ではV収束点〜ワークコイ
ル前後のエッジ面にレーザービームを照射するので、エ
ッジ面にフラックス粒子が磁着した場合にはフラックス
粒子の溶融が促進し流動性が向上する。その結果エッジ
面上のフラックス粒子は溶融金属と共に高周波電流の電
磁力あるいはスクイズロールの圧接力により接合溶接面
から良好に排出される。
In the present invention, since the laser beam is applied to the edge surface near the upstream side of the V convergence point, for example, in the high frequency induction welding, the edge surface before and after the V convergence point to the work coil is irradiated with the laser beam. In addition, the flux particles are melted and the fluidity is improved. As a result, the flux particles on the edge surface are satisfactorily discharged from the welded surface together with the molten metal due to the electromagnetic force of the high frequency current or the pressure contact force of the squeeze roll.

【0020】[0020]

【作用】ワークコイルに流れる高周波電流を増加させ
て、高周波溶接機の出力としての入熱量PE を上げる
と、それにともない磁場が増大するので管内に供給され
た粉粒体に対する影響力もより強力なものとなるととも
にスパッタリングが発生しやすくなる。
When the high-frequency current flowing in the work coil is increased to increase the heat input P E as the output of the high-frequency welding machine, the magnetic field is increased accordingly, so that the influence on the powder particles supplied to the pipe is also stronger. As a result, sputtering is likely to occur.

【0021】この発明では、V収束点の上流側近傍のエ
ッジ面にレーザビームを照射するのでエッジ面が加熱さ
れる。この外部入熱により高周波電流による入熱負担が
軽減され入熱量PE を下げることができる。その結果と
して管内磁場が減少し管内の粉粒体に対する影響力が軽
度なものになり開口エッジ面に磁着する粉粒体粒子数が
減少する。また、このレーザビームの照射による入熱置
換により高周波溶接電流によって管内に発生する磁場に
より管状体内の粉粒体粒子が舞い上がる最小入熱量PEF
未満の入熱量になるまで高周波電流による入熱量PE
下げることも可能であり、この場合開口エッジ面に磁着
する粉粒体粒子は皆無となる。
In the present invention, since the laser beam is applied to the edge surface near the upstream side of the V convergence point, the edge surface is heated. Due to this external heat input, the heat input load due to the high frequency current is reduced, and the heat input amount P E can be reduced. As a result, the magnetic field in the tube decreases, the influence on the particles in the tube becomes light, and the number of particles of the particles that magnetically adhere to the opening edge surface decreases. Also, the minimum heat input amount P EF in which powder particles in the tubular body are soared by the magnetic field generated in the pipe by the high-frequency welding current due to the heat exchange by the irradiation of the laser beam.
It is also possible to reduce the heat input amount P E due to the high-frequency current until the heat input amount becomes less than less, and in this case, there is no powdery or granular particles magnetically attached to the opening edge surface.

【0022】この発明では、高周波電流により発生した
ジュール熱で加熱されて半溶融〜溶融状態、あるいはそ
の直前状態にあるV収束点の上流側近傍のエッジ面にレ
ーザビームを照射することにより瞬時に多量の熱を局部
的に供給する。これによりエッジ面に磁着した粉粒体粒
子はビーム吸収により溶融が促進され流動性が向上する
ので、溶融金属と共に高周波電流の電磁力あるいはスク
イズロールの圧接力により接合溶接面から良好に排出さ
れることになる。
According to the present invention, the edge surface near the upstream side of the V-converging point in the semi-molten to molten state or in the state immediately before being heated by the Joule heat generated by the high-frequency current is irradiated with the laser beam to instantly. Provides a large amount of heat locally. As a result, the powder particles that are magnetically adhered to the edge surface are melted by beam absorption and the flowability is improved. Will be.

【0023】このようにして、この発明では粉粒体が管
状体のエッジ面に磁着することに起因する管の割れはな
くなる。また比較的低入熱(低電力量)域での安定した
スパッタレス溶接が実現できる。
In this way, in the present invention, the cracking of the tube due to the magnetic particles being magnetically attached to the edge surface of the tubular body is eliminated. Further, stable spatterless welding can be realized in a relatively low heat input (low power amount) region.

【0024】[0024]

【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2は溶接用フラックス入りワ
イヤ製造装置の主要部の構成図である。図2に示すよう
に、オープン管(管状体)1の送り方向に沿って成形ロ
ール群2、サイドロール3およびフラックス供給装置4
が配置されている。成形ロール2の上流側には、予成形
ロール(図示しない)が設けられている。サイドロール
3とサイドロール3との間5より成形途中のオープン管
1にフラックス20が供給される。フラックス20を供
給されたオープン管1は、フィンパスロール6、シーム
ガイドロール7を通過し、溶接ゾーンに入る。高周波誘
導溶接装置8はワークコイル9およびスクイズロール1
0を備えている。ワークコイル9には電源12から、高
周波溶接電流が供給される。溶接された管11は切削バ
イト13により外面側の余盛りビード14が切削され、
圧延ロール群16で圧延され、さらに焼鈍を施しながら
圧延装置および伸線装置(いずれも図示しない)により
外径1.0〜2.0 mm の製品サイズまで縮径される。
なお内面側の余盛りビード15はそのまま製品サイズま
で残留する。
EXAMPLES The manufacturing of flux-cored wires for welding will be described below as examples. FIG. 2 is a configuration diagram of a main part of the welding flux-cored wire manufacturing apparatus. As shown in FIG. 2, the forming roll group 2, the side rolls 3, and the flux supply device 4 are arranged along the feeding direction of the open pipe (tubular body) 1.
Are arranged. A preforming roll (not shown) is provided on the upstream side of the forming roll 2. The flux 20 is supplied from the space 5 between the side rolls 3 to the open tube 1 in the middle of molding. The open pipe 1 supplied with the flux 20 passes through the fin pass roll 6 and the seam guide roll 7 and enters the welding zone. The high frequency induction welding device 8 includes a work coil 9 and a squeeze roll 1.
It has 0. A high frequency welding current is supplied to the work coil 9 from a power source 12. The welded pipe 11 has an extra bead 14 cut on the outer surface side by a cutting tool 13,
The product is rolled by a group of rolling rolls 16 and further annealed to reduce the product size to an outer diameter of 1.0 to 2.0 mm by a rolling device and a wire drawing device (neither is shown).
The extra bead 15 on the inner surface side remains as it is up to the product size.

【0025】このような高周波誘導溶接により幅w=3
0〜150mm、厚さt=1.0〜5.0mm程度の鋼帯を
外径D0 =10〜50mm程度の管に造管する。このとき
の溶接条件として 高周波電流の周波数 f=300〜800kH
z 入熱(電力量) PE =50〜500KV
A ワークコイル〜溶接点間の距離 L=10〜100mm アペックス角(V収束角) θ=3〜15° 程度のものが採用され、溶接速度(造管速度)V=10
〜200m/min 程度の速度で造管が行われる。
With such high frequency induction welding, the width w = 3
A steel strip having a thickness of 0 to 150 mm and a thickness t of about 1.0 to 5.0 mm is formed into a pipe having an outer diameter D0 of about 10 to 50 mm. As welding conditions at this time, the frequency of the high frequency current f = 300 to 800 kH
z Heat input (electric energy) P E = 50 to 500 KV
A Distance between work coil and welding point L = 10 to 100 mm Apex angle (V convergence angle) θ = 3 to 15 ° is adopted, welding speed (pipe forming speed) V = 10
Pipe forming is performed at a speed of about 200 m / min.

【0026】この発明の方法を実施するための製造装置
は、このような図2に示すワイヤ製造装置において高周
波誘導溶接装置8にレーザビーム照射手段を付設した構
造となっている。すなわち図3はこの発明において使用
する溶接装置の構成図を示し、レーザビーム照射手段1
7はYAGレーザ用のレーザ発振器18、入射レンズ1
9、ビーム伝送用の光ファイバケーブル21および集光
レンズ22から構成されている。レーザ発振器18から
出力されたレーザビームは入射レンズ19、光ファイバ
ケーブル21、集光レンズ22を経てターゲット位置で
ある開口エッジ面23のV収束点25もしくはその上流
側近傍のエッジ面に照射される。集光レンズ22は開口
エッジ面23の上方に配置されターゲット位置に向かう
レーザビーム24が所定の照射角度θをもって照射する
ようになっている。この照射角度θは小さくなるほどV
収束点25に向かうレーザビーム24がV収束点25近
傍のエッジ面23を照射する面積が増えるのでエネルギ
ー効率が向上する。従って照射角度θは小さい方が望ま
しく、例えばθ≦30°に設定する。ビーム形状は円形
のほか矩形状にすることもできる。
The manufacturing apparatus for carrying out the method of the present invention has a structure in which a laser beam irradiation means is additionally provided to the high frequency induction welding apparatus 8 in the wire manufacturing apparatus shown in FIG. That is, FIG. 3 is a block diagram of the welding apparatus used in the present invention, in which the laser beam irradiation means 1 is used.
Reference numeral 7 is a laser oscillator 18 for YAG laser, and an incident lens 1
9, an optical fiber cable 21 for beam transmission and a condenser lens 22. The laser beam output from the laser oscillator 18 passes through the incident lens 19, the optical fiber cable 21, and the condenser lens 22 and is applied to the V convergence point 25 of the opening edge surface 23 at the target position or the edge surface near the upstream side thereof. . The condenser lens 22 is arranged above the opening edge surface 23 and irradiates the laser beam 24 toward the target position with a predetermined irradiation angle θ. As this irradiation angle θ becomes smaller, V
The laser beam 24 heading for the convergence point 25 irradiates the edge surface 23 in the vicinity of the V convergence point 25 with an increased area, so that the energy efficiency is improved. Therefore, it is desirable that the irradiation angle θ is small, and for example, θ ≦ 30 ° is set. The beam shape can be circular or rectangular.

【0027】図4は図3のIV−IV線断面図であり、エッ
ジ面23上へのレーザビーム24の照射状態を示してい
る。フラックス20の表層部に存在する磁性粒子26は
磁化されたエッジ面23に吸引されて上昇し磁着する。
このときレーザビーム24がV収束点25近傍のエッジ
面23に照射すると、エッジ面上に磁着した磁性粒子2
6は急速に加熱され瞬時に溶融する。即ちエッジ面23
はすでに高周波電流によるジュール熱で加熱され半溶融
〜溶融状態、あるいはその直前状態にあるから磁性粒子
26はこのエッジ面23からの熱伝導による加熱に加え
てレーザビーム24の照射を受けるのでそのエネルギー
を吸収して瞬時に溶融温度に達する。このようにレーザ
ビームの照射は、高周波溶接の入熱負担に寄与するのみ
でなくエッジ面に磁着した磁性粒子の溶融を促進する波
及効果をもたらす。
FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3, showing the irradiation state of the laser beam 24 on the edge surface 23. The magnetic particles 26 existing on the surface layer of the flux 20 are attracted to the magnetized edge surface 23 and rise to be magnetized.
At this time, when the laser beam 24 irradiates the edge surface 23 near the V convergence point 25, the magnetic particles 2 magnetically attached to the edge surface
6 is heated rapidly and melts instantly. That is, the edge surface 23
Is already heated by Joule heat due to high-frequency current and is in a semi-molten to molten state, or in a state immediately before that, the magnetic particles 26 are irradiated with the laser beam 24 in addition to being heated by heat conduction from the edge surface 23, and therefore the energy To reach the melting temperature instantly. As described above, the irradiation of the laser beam not only contributes to the heat input load of the high frequency welding, but also has a ripple effect of promoting melting of the magnetic particles magnetically attached to the edge surface.

【0028】図5は加熱用レーザビーム照射手段の他の
例を示す構成図であり、不連続線の左側はレーザビーム
照射手段の配置状態を示す管縦断面図、また右側は開口
エッジ面23へのレーザビームの照射状態を示す平面図
である。レーザビーム照射手段37はCO2 レーザ用の
レーザ発振器38、ビーム形状調整用の光学系39およ
び反射鏡40から構成されている。レーザ発振器38か
ら出力されたレーザビームは、光学系39によりビーム
の断面形状、幅(径)等を照射する開口エッジ面に合わ
せて調整され、反射鏡40に入・反射ののちエッジ面に
沿って照射角度θ=0°で直進する。レーザビーム41
は例えば断面 L×2L (L=エッジ厚) の矩形状にする。レ
ーザビーム41が開口エッジ面に沿ってその間隙を直進
してV収束点25の上流側近傍のエッジ面つまり磁着ゾ
ーンに接近し、ビーム両端部41e がエッジ面に到達す
ると該位置からV収束点25にかけてのエッジ面全域を
照射するようになる。この場合図示するように、レーザ
ビーム41は両エッジ面の各点で入・反射を繰り返して
やがてV収束点25に収束する状態を呈する。すなわち
ビームが一方のエッジ面に当たると一部が吸収されて反
射し、また他方のエッジ面に当たるとそこで一部が吸収
されて反射することを繰り返すいわゆる多重反射モード
となる。従って本例はその波長特性(10.6μm)から反射
率の高いCO2 レーザを使用する場合に適する実施例と
いえる。なおビームがエッジ面圏外へ反射することによ
るエネルギー効率の低下を防ぐために、エッジ面の開先
形状を極力I形(エッジ面が平行)にすることが望まし
い。
FIG. 5 is a constitutional view showing another example of the heating laser beam irradiating means. The left side of the discontinuous line is a longitudinal sectional view of the tube showing the arrangement state of the laser beam irradiating means, and the right side is the opening edge surface 23. It is a top view showing the irradiation state of the laser beam to the. The laser beam irradiation means 37 includes a laser oscillator 38 for CO 2 laser, an optical system 39 for beam shape adjustment, and a reflecting mirror 40. The laser beam output from the laser oscillator 38 is adjusted by the optical system 39 in accordance with the cross-sectional shape, width (diameter), and the like of the opening edge surface, and enters / reflects at the reflecting mirror 40 and then along the edge surface. And go straight at the irradiation angle θ = 0 °. Laser beam 41
Is, for example, a rectangular shape with a cross section L × 2L (L = edge thickness). When the laser beam 41 goes straight through the gap along the edge surface of the aperture and approaches the edge surface near the upstream side of the V convergence point 25, that is, the magnetic attachment zone, and when both ends 41e of the beam reach the edge surface, the V beam converges from that position. The entire edge surface up to the point 25 is irradiated. In this case, as shown in the drawing, the laser beam 41 repeatedly enters and reflects at each point on both edge surfaces, and eventually converges to the V convergence point 25. That is, when the beam hits one edge surface, a part is absorbed and reflected, and when the beam hits the other edge surface, a part is absorbed and reflected there, which is a so-called multiple reflection mode. Therefore, this example can be said to be an example suitable for the case where a CO 2 laser having a high reflectance is used because of its wavelength characteristic (10.6 μm). In order to prevent a decrease in energy efficiency due to the reflection of the beam out of the edge surface area, it is desirable that the groove shape of the edge surface is I-shaped (the edge surfaces are parallel) as much as possible.

【0029】つぎに、上記装置により製造した溶接用フ
ラックス入りワイヤの割れ発生結果について説明する。
板厚(t)2.2mm、幅(w)65.5mmの鋼帯(SP
HC,C=0.05%)を、外径22.4mm、内径1
8.0mmの管に成形する。成形途中でフラックスを充填
率15%で供給し、オープン管を連続的に突合せ接合し
た。このときワークコイルに供給した高周波電流の周波
数は510kHz 、溶接速度(V)は30 m/min 、ワー
クコイル〜溶接点距離は25mm、アペックス角は6°で
あった。溶接後の管を圧延ロール群により途中1回の焼
鈍を施して外径3.2mmまで縮径し、焼鈍、めっきを施
してコイルに巻き取った。ついで、仕上伸線し、管外径
1.2mm、内径0.6mmの製品サイズまで縮径して製品
ワイヤの割れ発生状況を調べた。
Next, the result of cracking of the flux-cored wire for welding manufactured by the above apparatus will be described.
Steel strip with a plate thickness (t) of 2.2 mm and a width (w) of 65.5 mm (SP
HC, C = 0.05%), outer diameter 22.4 mm, inner diameter 1
Mold into 8.0 mm tube. Flux was supplied at a filling rate of 15% during molding, and open pipes were continuously butt-joined. At this time, the frequency of the high-frequency current supplied to the work coil was 510 kHz, the welding speed (V) was 30 m / min, the work coil-welding point distance was 25 mm, and the apex angle was 6 °. The tube after welding was annealed once with a group of rolling rolls to reduce the outer diameter to 3.2 mm, annealed and plated, and wound into a coil. Then, finish drawing and reducing the diameter to a product size of 1.2 mm in outer diameter and 0.6 mm in inner diameter were examined for crack occurrence in the product wire.

【0030】このときの高周波溶接の適正入熱範囲を高
周波溶接単独の場合(従来)とレーザビーム照射手段を
併用する場合(本発明)とに分けて説明する。 高周波溶接単独の場合(従来) 限界溶接速度Vo =51.8t-1 =23.5 m/min(<V=30 m/min) であるから、 O点の位置…VO =23.5 m/min 、PO =110 k
VA 適正入熱の下限、上限は、 下限 PEL=4.70V0.6 1.6 V=128 kVA(図
1のa点) 上限 PEU=0.97Vt2 +0.61Vt=181 k
VA(図1のc点) すなわち適正入熱PE は、 PE =128〜181 kVA(図1のβ域) となる。 またPEM=0.97Vt2 =141kVA (図1のb点)
であるから、この場合 PEL〜PEM=128〜141 kVA(図1のγ域) の入熱範囲(スパッタレス領域:IIa幅=13kVA )で
は冷接割れおよびスパッタリングが観測されず、PEM
EU=141〜181kVA (図1のα域)の入熱範囲で
は、スパッタリングが観測されるが最終の仕上伸線工程
において断線を誘発する程度の大粒のスパッタが発生し
ない。
The appropriate heat input range of the high frequency welding at this time will be described separately for the case of the high frequency welding alone (conventional) and the case of using the laser beam irradiation means (the present invention). In case of high frequency welding alone (conventional) Since the limit welding speed V o = 51.8 t −1 = 23.5 m / min (<V = 30 m / min), the position of point O ... V o = 23.5 m / min, P O = 110 k
The lower and upper limits of VA proper heat input are: lower limit P EL = 4.70 V 0.6 t 1.6 V = 128 kVA (point a in FIG. 1) upper limit P EU = 0.97 Vt 2 +0.61 Vt = 181 k
VA (point c in FIG. 1), that is, the appropriate heat input P E is P E = 128 to 181 kVA (β region in FIG. 1). Also, P EM = 0.97Vt 2 = 141kVA (point b in FIG. 1)
Therefore, in this case, cold weld cracking and sputtering were not observed in the heat input range (spatterless region: IIa width = 13 kVA) of P EL to P EM = 128 to 141 kVA (γ region in FIG. 1), and P EM ~
Sputtering is observed in the heat input range of P EU = 141 to 181 kVA (α region in FIG. 1), but large-scale spattering that causes wire breakage does not occur in the final finish drawing process.

【0031】この適正入熱範囲の入熱により高周波誘導
溶接を実施すれば、突合されるエッジ面がクリーンであ
る限り良好な溶接を実施できる。しかし前記したように
この溶接では溶接位置で強力な磁場が発生し、フラック
ス中の磁性粒子が舞い上がってエッジ面に磁着し易いた
めに必ずしもクリーンな状態ではない。そのため欠陥の
ない接合溶接部を得にくい。
If high-frequency induction welding is carried out with heat input within this proper heat input range, good welding can be carried out as long as the abutting edge surfaces are clean. However, as described above, in this welding, a strong magnetic field is generated at the welding position, and the magnetic particles in the flux float up and easily attach to the edge surface, so that it is not always in a clean state. Therefore, it is difficult to obtain a joint weld having no defects.

【0032】 レーザビーム照射手段を併用する場合(本発明) この実施例では図3に示すレーザビーム照射手段を使用
した。照射条件は次の通りである。 (レーザビーム照射条件) 種類 … YAGレーザ 波長 … 1.06μm 発振波形 … パルス発振 パルス幅 … 1 パワー(平均)… 0.8kW ビーム径 … 2.2mmφ(V収束点の位置) 照射角度 … 25° (高周波溶接の適正入熱範囲)…本発明例1 前記したように、このレーザビームの照射により図1に
示すO点がON 点に移動する。この場合のV軸、P軸方
向の移動量成分ΔV、ΔPは、 ΔV=2 m/min 、ΔP=30 kVA ON 点の位置…VON=21.5 m/min 、PON=80 k
VA このとき新しい限界線PELN 、PEMN 、PEUN は近似的
にそれぞれ次式で表される。 PELN =3.61V0.6 1.6 EMN =0.77Vt2 EUN =3.61V0.6 1.6 (=PELN ) …(V<VON) +2.86V0.6 0.6 EUN =0.77Vt2 (=PEMN )+0.61Vt …(V≧VON) また、限界溶接速度VONは 限界溶接速度VON=Vo −2=21.5 m/min(<V=
30 m/min) であるから、V=30 m/min のときの適正入熱の下
限、上限は、 下限 PELN = 98 kVA 上限 PEUN =152 kVA すなわち適正入熱PE は、 PE =98〜152 kVA となる。またPEMN =112kVA であるから、この場合 PELN 〜PEMN =98〜112kVA の入熱範囲(スパッタレス領域)では冷接割れおよびス
パッタリングが観測されず、PEMN 〜PEUN =112〜
152kVA の入熱範囲では、スパッタリングが観測され
るが最終の仕上伸線工程において断線を誘発する程度の
大粒のスパッタが発生しない。これを上記高周波溶接単
独の場合と比較すると冷接割れが発生する最大入熱量で
ある許容下限入熱量がPEL=128kVA からPELN =9
8kVA に低減したことがわかる。
When Laser Beam Irradiating Means is Used in Combination (Invention) In this embodiment, the laser beam irradiating means shown in FIG. 3 was used. The irradiation conditions are as follows. (Laser beam irradiation conditions) Type: YAG laser wavelength: 1.06 μm Oscillation waveform: Pulse oscillation pulse width: 1 power (average): 0.8 kW Beam diameter: 2.2 mmφ (V convergence point position) Irradiation angle: 25 ° (Appropriate heat input range of high frequency welding) Inventive Example 1 As described above, the irradiation of this laser beam moves the point O shown in FIG. 1 to the point O N. V axis in this case, P-axis direction of the moving weight component [Delta] V, [Delta] P is, ΔV = 2 m / min, ΔP = 30 kVA O position of N points ... V ON = 21.5 m / min , P ON = 80 k
VA At this time, new limit lines P ELN , P EMN , and P EUN are approximately expressed by the following equations, respectively. P ELN = 3.61V 0.6 t 1.6 P EMN = 0.77V t 2 P EUN = 3.61V 0.6 t 1.6 (= P ELN ) ... (V <V ON ) + 2.86V 0.6 t 0.6 P EUN = 0.77Vt 2 (= P EMN ) +0.61 Vt (V ≧ V ON ) Further, the limit welding speed V ON is the limit welding speed V ON = V o −2 = 21.5 m / min (<V =
30 m / min), the lower and upper limits of the proper heat input when V = 30 m / min are the lower limit P ELN = 98 kVA and the upper limit P EUN = 152 kVA, that is, the proper heat input P E is P E = It becomes 98-152 kVA. Since P EMN = 112 kVA, cold weld cracking and sputtering are not observed in the heat input range (sputterless region) of P ELN to P EMN = 98 to 112 kVA, and P EMN to P EUN = 112 to
In the heat input range of 152 kVA, spattering is observed, but large-scale spattering that causes wire breakage does not occur in the final finish drawing process. Comparing this with the case of high frequency welding alone, the allowable lower limit of heat input, which is the maximum heat input that causes cold welding cracking, is P EL = 128 kVA to P ELN = 9.
It can be seen that it has been reduced to 8 kVA.

【0033】このようにこの発明では、高周波電流のジ
ュール熱で加熱され高温状態にあるV収束点の上流側近
傍のエッジ面にレーザビームを照射することによりさら
に加熱する。これにより、比較的低入熱の高周波溶接が
可能となるから管内磁場を減少出来、その結果磁性粒子
の舞い上がりが抑制される。なおエッジ面に磁性粉粒体
粒子が磁着した場合には、この粉粒体粒子は瞬時に溶融
しその結果流動性が向上するので溶融金属と共に高周波
電流の電磁力あるいはスクイズロールの圧接力により接
合溶接面から良好に排出されることになる。
As described above, according to the present invention, the edge surface near the upstream side of the V convergence point which is heated by the Joule heat of the high frequency current and is in the high temperature state is irradiated with the laser beam for further heating. This enables high-frequency welding with a relatively low heat input, so that the magnetic field in the tube can be reduced, and as a result, the rising of magnetic particles is suppressed. When magnetic powder particles are magnetically adhered to the edge surface, the powder particles are instantly melted and as a result, the fluidity is improved, so the electromagnetic force of high frequency current or the pressure contact force of the squeeze roll together with the molten metal It will be discharged well from the welded surface.

【0034】また、エッジ面に磁着した粉粒体粒子に対
するレーザビームの照射漏れが懸念される場合は、レー
ザビームの照射による入熱置換により高周波溶接電流に
よって管内に発生する磁場により管状体内の粉粒体粒子
が舞い上がる最小入熱量PEF未満の入熱量になるまで高
周波電流による入熱量PE を下げることも出来る。前記
したようにこの最小入熱量PEFは管状体内に供給する粉
粒体の磁気感受性要因(磁化率、強磁性成分含有量、質
量、粒径等)、エッジ面−粉粒体表面間の空隙距離等に
よって決まり、上記管状体に下記のフラックスを供給充
填するこの実施例では実験の結果、PEF=87 kVAであ
った。この場合のレーザビーム照射パワー(平均)は
1.6kW、また高周波溶接の適正入熱範囲は次の通りで
ある。
When the leakage of the irradiation of the laser beam to the granular particles magnetically adhered to the edge surface is concerned, the magnetic field generated in the tube by the high-frequency welding current due to the heat input displacement by the irradiation of the laser beam causes the inside of the tubular body. It is also possible to lower the heat input amount P E due to the high-frequency current until the heat input amount is less than the minimum heat input amount P EF at which the powder particles are soared. As described above, this minimum heat input amount P EF is the magnetic susceptibility factor (susceptibility, ferromagnetic component content, mass, particle size, etc.) of the powder particles supplied into the tubular body, and the gap between the edge surface and the powder particle surface. P EF = 87 kVA as a result of an experiment in this example in which the above-mentioned tubular body is supplied and filled with the following flux depending on the distance and the like. The laser beam irradiation power (average) in this case is 1.6 kW, and the appropriate heat input range for high-frequency welding is as follows.

【0035】 (高周波溶接の適正入熱範囲)…本発明例2 レーザビームの照射により図1に示すO点がON 点に移
動する。この場合のV軸、P軸方向の移動量成分ΔV、
ΔPは、 ΔV=5 m/min 、ΔP=60 kVA ON 点の位置…VON=18.6 m/min 、PON=50 k
VA このとき新しい限界線PELN 、PEMN 、PEUN (図1に
細線で示す)は近似的にそれぞれ次式で表される。 PELN =2.48V0.6 1.6 EMN =0.56Vt2 EUN =2.48V0.6 1.6 (=PELN ) …(V<VON) +2.69V0.6 0.6 EUN =0.56Vt2 (=PEMN )+0.61Vt …(V≧VON) また、限界溶接速度VONは 限界溶接速度VON=Vo −5=18.6m/min(<V=
30m/min) であるから、V=30m/min のときの適正入熱の下
限、上限は、 下限 PELN = 67 kVA(図1のaN 点) 上限 PEUN =122 kVA(図1のcN 点) すなわち適正入熱PE は、 PE =67〜122 kVA(図1のβN 域) となる。またPEMN =81kVA (図1のbN 点)である
から、この場合 PELN 〜PEMN =67〜81kVA (図1のγN 域) の入熱範囲(スパッタレス領域)では冷接割れおよびス
パッタリングが観測されず、PEMN 〜PEUN =81〜1
22kVA (図1のαN 域)の入熱範囲では、スパッタリ
ングが観測されるが最終の仕上伸線工程において断線を
誘発する程度の大粒のスパッタが発生しない。これを上
記高周波溶接単独の場合と比較すると冷接割れが発生す
る最大入熱量である許容下限入熱量がPEL=128kVA
からPELN=67kVA に低減したことがわかる。
(Appropriate heat input range for high-frequency welding) Inventive Example 2 Point O shown in FIG. 1 moves to point O N due to laser beam irradiation. In this case, the movement amount component ΔV in the V axis and P axis directions,
[Delta] P is, ΔV = 5 m / min, ΔP = 60 kVA O position of N points ... V ON = 18.6 m / min , P ON = 50 k
VA At this time, new limit lines P ELN , P EMN and P EUN (shown by thin lines in FIG. 1) are approximately represented by the following equations. P ELN = 2.48V 0.6 t 1.6 P EMN = 0.56V t 2 P EUN = 2.48V 0.6 t 1.6 (= P ELN ) ... (V <V ON ) + 2.69V 0.6 t 0.6 P EUN = 0.56Vt 2 (= P EMN ) +0.61 Vt (V ≧ V ON ) Further, the limit welding speed V ON is the limit welding speed V ON = V o −5 = 18.6 m / min (<V =
30 m / min), the lower and upper limits of proper heat input when V = 30 m / min are: Lower limit P ELN = 67 kVA (point a N in FIG. 1) Upper limit P EUN = 122 kVA (c in FIG. 1) N point) That is, the proper heat input P E is P E = 67 to 122 kVA (β N range in FIG. 1). Further, since P EMN = 81 kVA (point b N in FIG. 1), in this case P ELN to P EMN = 67 to 81 kVA (γ N region in FIG. 1), the heat input range (spatterless region) causes cold welding cracking and No sputtering was observed, P EMN ~ P EUN = 81 ~ 1
Sputtering is observed in the heat input range of 22 kVA (α N range in FIG. 1), but large-scale spattering that causes wire breakage does not occur in the final finish drawing process. Comparing this with the case of the above high frequency welding alone, the allowable lower limit heat input which is the maximum heat input causing cold welding cracks is P EL = 128 kVA
It can be seen from the above that P ELN = 67 kVA.

【0036】この実施例では高周波溶接の入熱量PE を ・高周波溶接単独の場合(従来例) 入熱量PE =135kVA ・レーザビーム照射手段を併用する場合(本発明例) 照射パワー:0.8kWのとき入熱量PE =105kVA 1.6kWのとき入熱量PE = 75kVA で突き合わせ溶接を行った。供給したフラックスの組成
を表1に示す。原料粉末を混合したあと、固着剤(水ガ
ラス)を添加して造粒し、分級してフラックスを準備し
た。
In this embodiment, the heat input amount P E of high frequency welding is as follows: When high frequency welding is used alone (conventional example) Heat input amount P E = 135 kVA When laser beam irradiation means is used together (example of the present invention) Irradiation power: 0. Butt welding was performed with a heat input P E = 105 kVA at 8 kW and a heat input P E = 75 kVA at 1.6 kW. Table 1 shows the composition of the supplied flux. After mixing the raw material powders, a binder (water glass) was added, granulated, and classified to prepare a flux.

【表1】 [Table 1]

【0037】割れ発生結果を表2に示す。割れの評価は
伸線後の外径1.2mmφの製品ワイヤ100km(ワイヤ
20kg巻スプール×37)の全長にわたってワイヤ外皮
の渦流探傷試験(ECT)を実施して割れの有無と位置
を確認し、割れ信号が出たとき該当部分を拡大鏡で観察
してワイヤ長手方向の割れの存在を確認することにより
実施した。割れの存在が全く確認できないとき、これを
良好とした。また、割れがあるとその割れの開口から表
面処理中あるいは伸線中に処理液がワイヤ中に浸入して
製品の品質を劣化させる傾向にあることから、割れの発
生を1箇所でも確認した場合にはこれを不良とした。
The results of cracking are shown in Table 2. The crack was evaluated by conducting an eddy current flaw detection test (ECT) on the wire sheath over the entire length of 100 km of the product wire having an outer diameter of 1.2 mmφ after wire drawing (20 kg winding spool × 37) to confirm the presence and position of the crack, It was carried out by observing the corresponding portion with a magnifying glass when a cracking signal was output and confirming the presence of cracks in the longitudinal direction of the wire. When the presence of cracks could not be confirmed at all, this was regarded as good. Also, if there is a crack, the treatment liquid tends to infiltrate into the wire during surface treatment or wire drawing from the opening of the crack and deteriorate the quality of the product. I made this a defect.

【表2】 [Table 2]

【0038】表2において、実験 No.1、2はレーザビ
ーム照射手段を使用した本発明の実験例であり、これら
の実験例では管外皮の割れは確認されず、製品ワイヤと
しての品質は良好で、この溶接用フラックス入りワイヤ
を用いて溶接を行ったところ良好な溶接作業性が実現で
きた。
In Table 2, Experiment Nos. 1 and 2 are experimental examples of the present invention using the laser beam irradiating means. In these experimental examples, cracking of the tube outer skin was not confirmed, and the quality as a product wire was good. When welding was performed using this flux-cored wire for welding, good welding workability was realized.

【0039】これに対して、実験 No.3は従来例であっ
て、レーザビーム照射手段を使用していない。この従来
例では、フラックス表層部に存在する磁性粒子が磁場に
より舞い上り管状体のエッジ部に磁着した結果、割れが
発生し、製品歩留りを下げた。
On the other hand, Experiment No. 3 is a conventional example and does not use the laser beam irradiation means. In this conventional example, as a result of the magnetic particles existing in the flux surface layer rising up by the magnetic field and magnetically adhering to the edge portion of the tubular body, cracks occurred and the product yield was reduced.

【0040】[0040]

【発明の効果】この発明によれば、金属帯板を管状体に
成形する途中で管状体に粉粒体を供給し、管状体の両エ
ッジ面を高周波溶接により接合し、粉粒体が充填された
溶接管を縮径する粉粒体充填管の製造方法において、V
収束点の上流側近傍のエッジ面にレーザビームを照射し
ながら、冷接割れが発生する最大入熱量である許容下限
入熱量を超えかつ最終仕上管内径以上の粒径のスパッタ
が発生する最小入熱量である許容上限入熱量未満の入熱
量で高周波溶接するので、 ・高周波電流による入熱負担が軽減され入熱量(電力
量)PE を下げることができる。その結果、管内磁場が
減少し管内の粉粒体に対する影響力が小さくなり開口エ
ッジ面に磁着する粉粒体粒子数が減少する。
According to the present invention, powder particles are supplied to the tubular body while the metal strip is formed into the tubular body, both edge surfaces of the tubular body are joined by high frequency welding, and the powder particles are filled. In a method for producing a powder-filled tube for reducing the diameter of a welded pipe
While irradiating the edge surface near the upstream side of the convergence point with the laser beam, the minimum heat input that exceeds the allowable lower limit heat input that is the maximum heat input that causes cold welding cracks and that spatter with a particle size that is equal to or larger than the final finish pipe inner diameter Since high-frequency welding is performed with a heat input amount that is less than the allowable upper limit heat input amount, which is the heat amount, the heat input load due to the high-frequency current is reduced, and the heat input amount (power amount) P E can be reduced. As a result, the magnetic field in the tube is reduced, the influence on the powder in the tube is reduced, and the number of powder particles magnetically attached to the opening edge surface is reduced.

【0041】・エッジ面に磁性粉粒体粒子が磁着した場
合には、磁着した粉粒体粒子の溶融が促進されて流動性
が向上する。その結果、溶融金属と共に高周波電流の電
磁力あるいはスクイズロールの圧接力により接合溶接面
から良好に排出される。従って粉粒体がオープン管のエ
ッジ面に磁着することに起因する管の割れは実質的にな
くなる。
When magnetic powder particles are magnetically adhered to the edge surface, melting of the magnetic powder particles adhering to the edge surface is promoted and the fluidity is improved. As a result, the molten metal is satisfactorily discharged from the welding surface by the electromagnetic force of the high frequency current or the pressure contact force of the squeeze roll. Therefore, the cracking of the tube due to the magnetic particles being magnetically attached to the edge surface of the open tube is substantially eliminated.

【0042】この結果、製品歩留りの向上を図ることが
でき、しかも品質良好な粉粒体充填管を得ることができ
る。
As a result, the product yield can be improved and a powder-filled tube of good quality can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】高周波溶接の適正入熱量(電力量)の範囲を溶
接速度を変数として示す線図である。
FIG. 1 is a diagram showing a range of an appropriate heat input amount (electric power amount) of high frequency welding with a welding speed as a variable.

【図2】溶接用フラックス入りワイヤの製造装置の主要
部の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a main part of an apparatus for manufacturing a flux-cored wire for welding.

【図3】この発明の粉粒体充填管を製造するための装置
例を示す構成図である。
FIG. 3 is a constitutional view showing an example of an apparatus for manufacturing the powder / granule-filled tube of the present invention.

【図4】エッジ面へのレーザビームの照射状態を示す図
3のIV−IV線断面図である。
FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3 showing a laser beam irradiation state on the edge surface.

【図5】この発明の粉粒体充填管を製造するための他の
装置例を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing another example of a device for producing the powder-particles filling tube of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 オープン管(管状体) 2 成形ロール群 3 サイドロール 4 フラックス供給装置 6 フィンパスロール 7 シームガイドロール 8 高周波溶接装置 9 ワークコイル 10 スクイズロール 11 溶接された管 12 電源 16 圧延ロール群 17 加熱用のレーザビーム照射手段 18 レーザ発振器 19 入射レンズ 20 フラックス 21 光ファイバケーブル 22 集光レンズ 23 エッジ面 24 レーザビーム 25 V収束点 26 磁性粒子 37 加熱用のレーザビーム照射手段 38 レーザ発振器 39 光学系 40 反射鏡 41 レーザビーム 1 Open Pipe (Tubular Body) 2 Forming Roll Group 3 Side Roll 4 Flux Supply Device 6 Fin Pass Roll 7 Seam Guide Roll 8 High Frequency Welding Device 9 Work Coil 10 Squeeze Roll 11 Welded Pipe 12 Power Supply 16 Rolling Roll Group 17 For Heating Laser beam irradiation means 18 Laser oscillator 19 Incident lens 20 Flux 21 Optical fiber cable 22 Condenser lens 23 Edge surface 24 Laser beam 25 V Convergence point 26 Magnetic particles 37 Laser beam irradiation means for heating 38 Laser oscillator 39 Optical system 40 Reflection Mirror 41 laser beam

フロントページの続き (72)発明者 水橋 伸雄 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内Front Page Continuation (72) Inventor Nobuo Mizuhashi 20-1 Shintomi, Futtsu City, Chiba Nippon Steel Co., Ltd. Technology Development Division

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属帯板を管状体に成形する途中で管状
体に粉粒体を供給し、管状体の両エッジ面を高周波溶接
により接合し、粉粒体が充填された溶接管を縮径する粉
粒体充填管の製造方法において、V収束点の上流側近傍
のエッジ面にレーザビームを照射しながら、冷接割れが
発生する最大入熱量である許容下限入熱量を超えかつ最
終仕上管内径以上の粒径のスパッタが発生する最小入熱
量である許容上限入熱量未満の入熱量で高周波溶接する
ことを特徴とする粉粒体充填管の製造方法。
1. A powdery or granular material is supplied to the tubular body in the course of forming a metal strip into a tubular body, both edge surfaces of the tubular body are joined by high frequency welding, and a welded tube filled with the granular material is compressed. In a method of manufacturing a powder-filled granular tube having a diameter, while irradiating a laser beam to an edge surface near the upstream side of a V convergence point, a maximum heat input amount that causes cold welding cracking exceeds an allowable lower limit heat input amount and final finish A method of manufacturing a powder-filled tube, characterized in that high-frequency welding is performed with a heat input amount less than an allowable upper limit heat input amount, which is a minimum heat input amount for generating spatter having a particle size equal to or larger than a pipe inner diameter.
【請求項2】 スパッタリングが観測される最小入熱量
未満の入熱量で高周波溶接する請求項1記載の粉粒体充
填管の製造方法。
2. The method for producing a powder / granular filled tube according to claim 1, wherein the high frequency welding is performed with a heat input amount less than the minimum heat input amount at which sputtering is observed.
【請求項3】 高周波溶接電流によって管内に発生する
磁場により管状体内の粉粒体粒子が舞い上がる最小入熱
量未満の入熱量で高周波溶接する請求項1記載の粉粒体
充填管の製造方法。
3. The method for producing a powder-granule-filled pipe according to claim 1, wherein the powder-granule-filled pipe is subjected to high-frequency welding with a heat input amount less than the minimum heat input amount at which powder particles in the tubular body are soared by a magnetic field generated in the pipe by the high-frequency welding current.
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