JPH08290296A

JPH08290296A - 溶接用フラックス入りシームレスワイヤの製造方法

Info

Publication number: JPH08290296A
Application number: JP9472095A
Authority: JP
Inventors: Iwao Yamada; 巖山田; Haruji Hashimoto; 晴次橋本
Original assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1995-04-20
Publication date: 1996-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】鉄粉入り充填フラックスの流動性を改善して
圧延、伸線時に断線することのない、溶接用フラック入
りスシームレスワイヤの製造方法を提供する。【構成】金属帯板を管状体１に成形する途中で管状体
１にフラックスＦ1 、Ｆ2 を供給し、管状体１の両エッ
ジ面を高周波溶接で接合し、フラックスＦ1 、Ｆ2 が充
填された溶接管を縮径する溶接用フラックス入りシーム
レスワイヤの製造方法において、フラックスＦ1 、Ｆ2
が６ wt % 以上の鉄粉および鉄粉含有量の０．０３〜
０．２０% の滑剤を含有し、鉄粉の粒度が１２５μm 以
下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、溶接用フラックス入
りシームレスワイヤの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶接用フラックス入りシームレスワイヤ
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し、巻き取って製品とす
る。

【０００３】上記溶接用フラックス入りワイヤの製造に
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。

【０００４】管状体内に供給されるフラックスは、フラ
ックス充填管の使用目的に合わせて各種の原料粉が選択
され、そのままの状態すなわち非造粒のまま使用される
場合と、あるいは造粒して使用される場合がある。溶接
用フラックス入りワイヤに使用されるフラックスとして
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−Ｍｎ、Ａｌ−Ｍｇ等の原料粉が性能剤として配合される。また、溶着速度の
向上、フラックス充填率の調整、あるいは溶接作業性改
善のために、鉄粉や酸化鉄等の強磁性原料粉が調整剤と
して配合される。溶接性能剤または調整剤として選択さ
れた各種原料粉、およびこれら原料粉のフラックス中の
配合率は、所望の溶接用フラックス入りワイヤの目的に
合わせて予め設計されている。

【０００５】高周波誘導溶接法、高周波抵抗溶接法等の
高周波溶接法では、高周波電流による磁場が管状体の開
口エッジ周りに発生する。この磁場により、フラックス
粒子中の強磁性成分が開口エッジに吸引される。このと
き、フラックス粒子中の弱磁性成分も強磁性成分に伴わ
れて開口のエッジ面に吸着される。吸着されたフラック
ス粒子は、相対するエッジ面が圧接接合されるときに、
両エッジ面間にかみ込まれて溶接部の介在物となり、溶
接欠陥となる。これを防止するため、強磁性原料粉と弱
磁性原料粉を所定の配合比で構成したフラックスを基本
処方とし、その基本処方を強磁性原料粉と弱磁性原料粉
とに分け、下層側に強磁性原料粉を、上層側に弱磁性原
料粉を供給する技術が知られている（特開平７−５１８
９１号公報参照）。

【０００６】また、フラックス充填管が圧延、伸線によ
って縮径されて行く過程で、フラックス中の鉄粉は管外
皮の伸びに比例して移動する。圧延、あるいは伸線中に
フラックスの移動が不均一となると、鉄粉の多い部分と
鉄粉の少ない部分に分かれる。この不均一部分の所にフ
ラックス外皮肉厚の薄い部分と厚い部分ができ、薄い部
分から断線する。断線すれば圧延あるいは伸線工程が中
断され、その回復には相当な時間を要し、生産歩留りが
著しく低下する。また、外皮肉厚に変動が起きると溶接
作業性にバラツキが生じる。すなわち、部分的なアーク
の不安定や立向溶接においてスッパタの異状発生や被包
性等の溶接異常が認められ、品質不安定な製品となる。

【０００７】このような問題を解決する技術の一つに、
特開昭６０−３６３６０号公報で開示された「アーク溶
接用フラックス入りワイヤの製造法」がある。この製造
法では、充填されたフラックス粉体粒子の最大径が、最
終仕上げワイヤの外皮内径に対し１／２以下であるワイ
ヤ素材を用いる。また、特開昭５６−１５１１９８号公
報には、水素源を有しない合成雲母をワイヤ重量比で、
０．０１〜２．０％になるように添加したフラックスを
外皮材に充填したワイヤ素材を用いてフラックスの流動
性を改善する方法が提案されている。

【０００８】しかし、上記フラックスを２層にして充填
する方法、フラックス粉粒体粒子の大きさを制限する方
法、あるいは合成雲母を添加する方法を用いても、依然
として実用的に満足する成果が得られていないのが実情
である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は鉄
粉入り充填フラックスの流動性を改善して圧延、伸線時
に断線することのない、溶接用フラックス入りシームレ
スワイヤの製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明の溶接用フラ
ックス入りシームレスワイヤの製造方法は、金属帯板を
管状体に成形する途中で管状体にフラックスを供給し、
管状体の両エッジ面を高周波溶接で接合し、フラックス
が充填された溶接管を縮径する溶接用フラックス入りシ
ームレスワイヤの製造方法において、フラックスが６ w
t % 以上の鉄粉および鉄粉含有量の０．０３〜０．２０
% の滑剤を含有し、鉄粉の粒度が１２５μm 以下である
ことを特徴としている。

【００１１】第２の発明の溶接用フラックス入りシーム
レスワイヤの製造方法は、弱磁性原料粉と少なくとも鉄
粉を含む強磁性原料粉とを所定の配合比で構成したフラ
ックスを基本処方とし、その基本処方のフラックスを弱
磁性原料粉からなる第１フラックスと強磁性原料粉を含
む第２フラックスとに分け、金属帯板を管状体に成形す
る途中で少なくとも第２フラックスが下層、第１フラッ
クスが上層となるように第１および第２フラックスを管
状体に供給し、管状体の両エッジ面を高周波溶接で接合
し、フラックスが充填された溶接管を縮径する溶接用フ
ラックス入りシームレスワイヤの製造方法において、基
本処方のフラックスが６ wt % 以上の鉄粉および鉄粉含
有量の０．０３〜０．２０% の滑剤を含有し、鉄粉の粒
度が１２５μm 以下であることを特徴としている。

【００１２】フラックス中の鉄粉含有量が６ wt % 以上
となると、伸線性が悪くなり、断線が多発する。一方、
溶着速度の向上、フラックス充填率の調整、あるいは溶
接作業性改善のために、６ wt % 以上の鉄粉含有量を必
要とするフラックスがある。この発明は、本来伸線性の
悪いフラックス入りの溶接用ワイヤについて伸線性を改
良しようとするものであるから、フラックス中の鉄粉含
有量を６ wt % 以上に限定している。鉄粉含有量の上限
は、溶接用フラックス入りワイヤに要求される仕様によ
って決められた量である。

【００１３】上述のように、鉄粉添加によって伸線性が
阻害される。発明者たちは、鉄粉添加量に対する所定の
比でマイカ等の滑剤を添加配合すれば、鉄粉含有フラッ
クスにおいてもフラックスの流動性が良好となり、伸線
性が向上することを究明した。その滑剤添加量は鉄粉含
有量の０．０３〜０．２０% でなければならない。滑剤
が鉄粉含有量の０．０３% 未満であると、フラックスの
流動性が損なわれ、外皮肉厚の内面側に凹凸を作り断線
発生頻度が高くなる。一方、鉄粉含有量の０．２０% を
超えるとフラックスの流動性は良好となるが、溶接作業
性の調整が困難となる。本発明における滑剤とは、潤滑
性をもち、かつフラックスとして有害でなく、充填され
るフラックスに所定量添加することでフラックスの流動
性を高めて伸線性を向上させる物質である。滑剤とし
て、たとえばマイカ、タルクなどがある。

【００１４】この発明で、鉄粉の粒度を１２５μm 以下
に限定する理由は次のとおりである。細径まで縮径され
たフラックス充填管内のフラックス中に１２５μm を超
える粒度の鉄粉があると、フラックスは流動性が悪くな
る。この結果、管外皮の伸びと並行してフラックスが移
動しにくくなり、管内でフラックスが凸凹となる。凸状
となった部分のフラックスは外皮肉厚を押し上げ、管外
皮の内面側は凹凸が生じる。伸線時に、凹凸によって生
じた管外皮の薄い部分が断線する。

【００１５】第２の発明で、フラックスを２層にして管
状体に供給する場合、下層側のフラックスに鉄粉を配合
するとともに、鉄粉の粒度を１２５μm 以下とする。

【００１６】

【作用】この発明では、鉄粉の粒度を１２５μm 以下と
し、鉄粉含有量に対し０．０３〜０．２０% の割合で滑
剤を添加している。このため、圧延、伸線中に鉄粉は均
一に分散し、充填フラックスの流動性が向上する。ま
た、鉄粉等の強磁性成分のフラックス粒子は焼結しない
ので、塊状とならず、縮径時に管外皮が局部的に薄肉と
なることはなく、断線は生じない。

【００１７】第２の発明では、弱磁性原料粉からなる第
１フラックスが強磁性原料粉を含む第２フラックスを覆
うようにして管状体に供給されている。したがって、高
周波電流によって生じた磁気吸引力で開口エッジ部へと
舞い上がる第２フラックス粒子は、磁気吸引力の影響を
受けない第１フラックス層で抑えられ、フラックス粒子
の開口エッジ部への付着が防止される。

【００１８】

【実施例】図１は、この発明の方法を実施する溶接用フ
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１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、５が配置されている。成形ロール３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。成形途中のオープン管１内にはまずフラックス供
給装置４から下層側を形成する強磁性原料粉が供給さ
れ、引き続きフラックス供給装置５から上層側を形成す
る弱磁性原料粉が供給される。フラックスＦ1 、Ｆ2 を
供給されたオープン管１は、フィンパスロール７、シー
ムガイドロール８を通過し、溶接ゾーンに入る。図２は
弱磁性原料を供給した直後の状態を示しており、図示の
ように上層側の弱磁性原料Ｆ1 は下層側の強磁性原料Ｆ
2 を覆った状態になるようにして層状に供給される。

【００１９】高周波誘導溶接装置９はワークコイル１０
ａおよびスクイズロール１１を備えている。ワークコイ
ル１０ａには電源１０ｂから、高周波溶接電流が供給さ
れる。溶接された管１６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（内面ビード１５は管内
に残留する）、圧延ロール群１７、１８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 程度の製
品サイズまで縮径される。

【００２０】このような高周波誘導溶接により幅ｗ＝３
０〜１５０ mm 、厚さｔ＝１〜５ mm 程度の鋼帯を外径
ｄo ＝１０〜５０ mm 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＝３００〜６００ kHz 入熱量（EpIp）Ｐ＝５０〜４００ kVA ワークコイルから溶接点間の距離Ｌ＝１０〜９０ mm アペックス角（Ｖ収束角） θ＝３〜１２゜程度のものが採用され、溶接速度（造管速度）Ｖ＝１０
〜１５０m/min 程度の速度で造管が行われる。

【００２１】第２の発明では、鉄粉等の強磁性原料粉を
配合した分割処方フラックスを下層側に供給し、次に弱
磁性原料粉だけを配合した分割処方フラックスを上層側
に供給することにより、そのままでは磁気吸引力により
開口エッジ部へと舞い上がる強磁性原料粉フラックス
を、吸引力の影響を受けない上層側フラックスの遮蔽作
用により抑える（図２）。

【００２２】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断線発生結果について説明する。
板厚２．５ mm 、幅７５．０ mm の鋼帯（ＳＰＨＣ、Ｃ
＝０．０５ %）を、外径２５．５ mm 、内径２０．５ m
m の管に成形した。成形途中でフラックスを充填率１０
〜２０％で充填し、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５００ kHz、入熱量（EpIp）Ｐ＝１６０ kVA、溶接
速度Ｖは３５m/min であった。また、ワークコイルから
溶接点間の距離は３０ mm であり、アペックス角は７゜
であった。

【００２３】溶接した外径２５．５ mm の管を圧延ロー
ル群により１２．０ mm まで縮径後、連続焼鈍（５００
〜７００℃）を施して外径４．０ mm まで縮径し、管外
皮の焼鈍および充填フラックスの脱水素のための加熱処
理（５５０〜７５０℃）、めっき処理を施してコイルに
巻き取った。ついで孔ダイスまたはローラダイス等によ
り仕上伸線し、管外径１．２ mm 〜１．６ mm の製品サ
イズまで縮径して製品ワイヤの断線発生状況を調べた。

【００２４】使用した基本処方フラックスの原料粉（強
磁性原料粉＋弱磁性原料粉）とその配合率を表１に示
す。表１中の主要成分の構成は、ＴｉＯ₂を約５０ wt
% 含み、他はＳｉＯ₂、Ｚｒ₂Ｏ、Ｓｉ、Ｍｎ等からな
っている。表１に示す１６種類の基本処方を分割し、造
粒フラックスを作り、その粒度は５００μm 以下とし、
強磁性原料粉（鉄粉Ａ、Ｂ、Ｃ、）の３種類を使用し
た。その使用した鉄粉Ａ、Ｂ、Ｃの粒度分布をロジンラ
ムラーの粒度分布で表したのが図３である。

【表１】

【００２５】実験Ｎｏ．１〜９は鉄粉を１０% 添加した
ところの比較例である。断線と溶接作業性の評価は圧
延、伸線後の外径１．２ mm φの製品ワイヤまで伸線し
た時の溶接作業性評価と断線発生回数（回／トン）を示
し、総合判定は溶接作業性評価と断線発生回数から勘案
して総合判定した。実験Ｎｏ．１０〜１６は鉄粉３０%
のところの比較例である。断線の評価は鉄粉１０% の場
合と同じく溶接作業性評価と断線発生頻度の総合評価を
した。鉄粉Ｃはマイカを添加することにより断線するこ
となく、溶接作業性に大きな変化を与えなかった。

【００２６】更に図４は鉄粉１５% の基本処方フラック
スの原料粉〔強磁性原料粉＋弱磁性原料粉〕を使用して
鉄粉の粒度５００μm 以下、３００μm 以下、１７７μ
m 以下、１２５μm 以下、１０６μm 以下の鉄粉を使用
し、マイカ量２．０% 添加した時の断線発生回数を示
す。図４は、マイカを添加し、鉄粉の粒度が１２５μm
以下の場合、断線が発生しないことを示している。

【００２７】

【発明の効果】この発明では、圧延、伸線中に鉄粉は均
一に分散し、充填フラックスの流動性が向上するので、
管外皮肉厚の変動および断線は生じない。この結果、生
産歩留りおよび製品の品質向上を図ることができる。

【００２８】第２の発明では、管状体の相対するエッジ
面に付着するフラックス粒子による溶接欠陥が防止され
る。この結果、製品の一層の高品質化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法を実施する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】図１のII−II線断面図である。

【図３】鉄粉の粒度分布をロジンラムラーの粒度分布で
示す線図である。

【図４】鉄粉の粒子径と断線発生回数との関係を示す線
図である。

【符号の説明】

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５フラックス供給装置７フィンパスロール８シームガイドロール９高周波誘導溶接装置１１スクイズロール１３切削バイト１７圧延ロール群Ｆ1 弱磁性原料粉フラックスＦ2 強磁性原料粉フラックス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属帯板を管状体に成形する途中で管状
体にフラックスを供給し、管状体の両エッジ面を高周波
溶接で接合し、フラックスが充填された溶接管を縮径す
る溶接用フラックス入りシームレスワイヤの製造方法に
おいて、フラックスが６ wt % 以上の鉄粉および鉄粉含
有量の０．０３〜０．２０% の滑剤を含有し、鉄粉の粒
度が１２５μm 以下であることを特徴とする溶接用フラ
ックス入りシームレスワイヤの製造方法。
【請求項２】弱磁性原料粉と少なくとも鉄粉を含む強
磁性原料粉とを所定の配合比で構成したフラックスを基
本処方とし、その基本処方のフラックスを弱磁性原料粉
からなる第１フラックスと強磁性原料粉を含む第２フラ
ックスとに分け、金属帯板を管状体に成形する途中で少
なくとも第２フラックスが下層、第１フラックスが上層
となるように第１および第２フラックスを管状体に供給
し、管状体の両エッジ面を高周波溶接で接合し、フラッ
クスが充填された溶接管を縮径する溶接用フラックス入
りシームレスワイヤの製造方法において、基本処方のフ
ラックスが６ wt % 以上の鉄粉および鉄粉含有量の０．
０３〜０．２０% の滑剤を含有し、鉄粉の粒度が１２５
μm 以下であることを特徴とする溶接用フラックス入り
シームレスワイヤの製造方法。