JPS62160230A - 複合管の製造方法 - 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】 （技術分野） 本発明は、複合管の製造方法に係り、特に金属帯の幅方
向の両端部を突き合わせて一体的に接合せしめ、所定太
さのパイプと為す一方、かかるパイプ内に所定の粉粒体
を充填せしめて成る複合管を製造する方法に関するもの
である。

（従来技術とその問題点） 従来から、連続したパイプの一つの製造手法として、走
行する金属帯をロール成形して、その幅方向の両端部を
突き合わせ、連続した管状体と為した後、適当な溶接手
段を用いて、かかる管状体の突合せ部を連続的に溶着す
るようにした方法が知られている。

ところで、上記した製管手法にて、溶接用フラックス入
りワイヤの如き、内部に所定の粉粒体を充填せしめた複
合管を製造するに際しては、先ず、金属帯を開口した溝
形状に成形し、そしてその内側に、電磁フィーダの如き
振動フィーダ（振動式供給装置）にて上記粉粒体を落と
し込み、充填せしめた後、更に成形操作を行なって、該
金属帯の幅方向の両端部を突き合わせて管状体となし、
これに所定の溶接操作が施されることとなるが、かかる
充填される粉粒体は、一般に、複数種の粉粒状原料にて
構成されているところから、得られる複合管の長手方向
における充填物、即ち粉粒体の組成を均一と為すことは
極めて困難であったのである。

例えば、溶接用フランクス入すワイヤの製造に際して用
いられるフラックスの原料としては、主として、脱酸或
いは合金添加用として用いられる金属、合金粉末や、ス
ラグ生成剤として用いられる酸化物粉末や、アーク安定
剤として用いられるフッ化物等があり、それら原料が粉
粒状態で混合されて、フラックスが調製され、それが上
記金属帯の成形体内に充填せしめられることとなるが、
このような各種の粉末を混合せしめてなる粉粒体として
のフラックス原料混合物にあっては、それら原料粉末が
何れも密度、粒子形状において異なり、その添加量も種
々異なるものであるところから、均一な組成のフラック
スを充填せしめることは極めて難しかったのである。

このため、特開昭５２−１２５４３６号公報には、上記
の如きフラックス原料混合物を造粒して所定の粉粒体と
した後、それを充填せしめることにより、充填フラック
ス組成の均一化を図る対策が明らかにされている。また
、特開昭５８−８１５９４号公報には、フラックスをベ
レット状と為し、そして該ペレット状フラックスを電縫
管内に供給して充填する方策も明らかにされている。

しかしながら、そのような造粒によって得られた溶接用
フラックス等の造粒物を用いて、それを振動フィーダに
て供給し、所定の溝形状に成形された金属帯内に落とし
込み、その長手方向に連続的に充填せしめて、溶接を行
なうことにより、目的とする複合管を形成する場合にお
いて、更にはそれを伸線加工する場合において、各種の
問題を惹起することが、本発明者等の検討によって明ら
かとなったのである。

即ち、そのような粉粒体は、振動フィーダによって金属
帯の所定の成形体内に送給、充填せしめられることとな
るが、その際に、かかる充填粉粒体が粉化し、そしてそ
の粒子の強度により、得られる複合管内の粉粒体組成が
、管軸方向において不均一となる問題を惹起するのであ
る。このため、得られる複合管の品質が、その製造過程
において変動し、例えば、上側の如き溶接用フランクス
入すワイヤにあっては、溶接作業性や溶着金属の品質に
大きな影響をもたらすことが明らかとなったのである。

（解決手段） ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その特徴とするところは、金属帯を
開口した溝形状に成形しつつ、その内側に所定の粉粒体
を充填した後、更に成形を行ない、該金属帯の幅方向の
両端部を突き合わせて管状体と為し、その突合せ部を一
体的に接合せしめることにより、該粉粒体が内部に充填
された複合管を製造するに際して、前記充填粉粒体とし
て、１５分間の分級処理に対して１００メツシュ篩上の
ものを７０重量％以上与え且つ更なる１分間の分級処理
に対する１００メツシュ篩上のものの粉化率が５０重量
％／分以下である粉粒体を用い、これを、振動フィーダ
にて前記成形された溝形状の金属帯内に供給、充填せし
めるようにしたことにあり、これによって、得られる複
合管の長手方向における粉粒体組成を効果的に安定化せ
しめ、また溶接用フラックス入すワイヤの製造に際して
は、その溶接作業性、更には溶着金属の品質を効果的に
改善せしめ得たのである。

ところで、かかる本発明手法に用いられる金属帯として
は、従来から溶接管、更には複合管の管材料として用い
られているストリップの全てが対象とされるものである
が、本発明に従って溶接用フラックス人すワイヤを製造
する場合にあっては、特に炭素鋼や低合金鋼等の材料が
好適に用いられることとなる。また、この金属帯の板幅
や板厚は、目的とする複合管に従って適宜に決定される
こととなる。

そして、この所定厚さの連続した金属帯は、よく知られ
ているように、ロール成形手法等によって、走行せしめ
られつつＵ字形状の如き溝形状に成形された後、その内
側（内部）に、本発明に従う所定の粉粒体が振動フィー
ダにて連続的に落とし込まれ、供給されて、充填せしめ
られることとなるのである。

すなわち、本発明は、このように所定の溝形状に成形さ
れた金属帯に供給、充填せしめられる粉粒体に関して、
１５分間の分級処理に対して１００メツシュ篩上のもの
を７０重量％以上与え且つ更なる１分間の分級処理に対
する１００メツシュ篩上のものの粉化率が５０ｆｆ！Ｉ
％／分以下である粉粒体を用いるようにしたことにある
。なお、粉粒体の粉化率の測定は、先ず、１００のメツ
シュ篩を含む複数の篩を複数段に重ねて、打数：１４０
回／分９回転数：２６０ｒｐｍの条件下に、１５分間の
分級操作を施し、各メツシュ毎の粒度分布を測定した後
、全量を更に１分間分級して、（１５＋１）分間分級し
た場合の粒度分布測定を行ない、１００メツシュにおけ
るそれぞれの累計百分率の差をもって、充填粉粒体の粉
化率（ΔＰ）とするものある。

因みに、第１図には、２４メツシュ、４８メツシュ、１
００メツシュ及び２００メツシュの篩を、上方となるに
従って目が粗くなるようにして、四段重ねとし、分級を
行なった結果の一例が示されており、そこにおいては、
白丸にて示される１５分間の分級後における１００メツ
シュ篩上のものの累計百分率Ｐ１と、黒丸にて示される
（１５＋１）分間の分級による１００メツシュ篩上のも
のの累計百分率（Ｐ２）との差（Ｐ＋−Ｐｇ）を以て、
充填粉粒体の粉化率（ΔＰ）とされているのである。

なお、かかる粉化強度を満たす粉粒体は、それを構成す
る複数種の粉粒状原料に対して、例えば適当な造粒・整
粒操作を施すことによって得ることが可能である。また
、かかる粉粒体を構成する複数種の粉粒状原料に対する
造粒操作は、一般に、有機質若しくは無機質の粘結剤の
存在下において行なわれて、均一な粉粒体組成からなる
所定粒径の粉粒体とされることとなるが、本発明では、
特にかかる粘結剤を先ず水溶液とし、そして得られた粘
結剤水溶液を、粉粒状原料組成物に湿式混練せしめる手
法が好適に採用されるのである。

また、ここで用いられる粘結剤としては、公知のものが
適宜に選択され、例えばアルギン酸ソーダ、ＣＭＣ等の
有機質のものや、珪酸カリウム、硅酸ナトリウム等の無
ｉｆのものが用いられることとなる。また、そのような
粘結剤の使用量としては、目的とする造粒物の結合強度
に応じて適宜に決定されることとなるが、一般に、造粒
すべき粉粒状原料に対して、重量で０．５〜５．０％程
度の割合で用いられることとなる。更に、そのような粘
結剤水溶液と粉粒状原料とを混練せしめて成る混練物中
における水分率にあっても、得られる造粒物の品質を損
なわない範囲において、粒子の強度が増大せしめられる
ように適宜に決定されることとなるが、一般に強度を高
めたい場合には、水分は少なくされる。

次いで、このようにして得られた粉粒状原料と粘結剤水
溶液との混練物は、適当な押出式造粒機、例えばピスト
ンや回転体等の加圧力（押出力）により細孔から押し出
して、造粒せしめる装置を用いて、押出造粒せしめられ
るが、その際の加圧力（押出力）としては、０．２〜１
００ｋｇｆ　７ｃｍ”の範囲に設定することが好ましい
。けだし、混練物に対する加圧力が余りにも低いと良好
な形状の造粒物を得ることが困難となるからである。ま
た、圧力をかけ過ぎると、装置の、細孔を設けた部材（
パンチプレート）の変形を惹起する等の、装置上の問題
を生じる他、混練物中の水分のみが押し出される等の問
題を惹起することとなるからである。

そして、かかる造粒装置を用いた粉粒状原料混練物の押
出造粒において、かかる造粒装置のパンチプレート等の
細孔（ノズル）から線状乃至は棒状に押し出される押出
物は、適宜の長さにおいて折れ、粒状化することとなる
。尤も、そのような押出物に対して適当な粗砕操作を施
して、適当な大きさのものに調整せしめられる場合もあ
る。

また、このようにして得られた粉粒状原料の造粒物は、
そのままの状態で用いられると、充填不良等の問題を惹
起せしめるものであるところから、本発明にあっては、
好適には、一般に湿式造粒法に従って得られた粉粒状原
料造粒物に対して、更に整粒操作が施され、これによっ
て大略球形状乃至は楕円形状に粉粒体粒子形状を調えて
、その長径／短径比（ｆ／ｄ）が式＝１≦１！／ｄ≦４
を満足するように、且つ粒子の最大長径（１□Ｘ）が式
：Ｉ！、□≦Ｄ／４　（但し、Ｄ＝管状体の内径）を満
足するように為した整粒化粉粒体を用い、これを、必要
な残余の粉粒状原料と共に、所定の溝形状に成形された
金属帯内に供給、充填するようにするのである。

なお、ここで、β／ｄの値が余りにも大きくなると、粉
粒体充填率の均一性が損なわれるところから、かかる１
／ｄの値が４以下の、造粒整粒化した粉粒体（整粒物）
を用いることが望ましい。

また、同様に、ｌ□８がＤ／４よりも大きくなると、充
填物間の空隙が多くなり、このために管軸方向における
充填率が変化するようになる他、得られた複合管が伸線
せしめられた場合において、管軸方向における充填物の
不均一、換言すれば充填率の変化を惹起して、その安定
性が悪くなる等の問題を発生する。

特に、本発明に従って、上記のような整粒化粉粒体の如
き特定の粉化強度を有する粉粒体を用いて、金属帯の所
定形状の成形体内に充填せしめることにより、得られる
複合管の長手方向における粉粒体の充填品質が効果的に
安定化せしめられることとなることは勿論、従来の如き
、粉粒体の造粒物の角が欠けて粉末化し、そしてそのよ
うな粉末の存在によって、複合管の途中で粉粒体がトラ
ップされて節となり、その部分が伸線工程において断線
する等の問題が有利に解消せしめられ得るのである。ま
た、上記の如き７！／ｄや’ｉ！　ＩＩＩＩＩＸの範囲
内の球状乃至は楕円形状の整粒化粉粒体を用いることに
よって、金属帯の成形体内への充填速度を高めることが
可能となり、生産能率を向上せしめることが出来る等の
利点も、享受することが出来るのである。

なお、かかる粉粒状原料の造粒物の整粒操作は、一般に
食品や薬品の分野において良く知られている整粒装置を
用いて整粒することが可能であり、具体的には表面がヤ
スリ状の凹凸面とされたディスクを高速回転せしめ、そ
の上に前記押し出して得られた造粒物を落下せしめて回
転処理し、ががる造粒物の角を丸めることによって実施
される。

また、その際、粉粒状原料の造粒物は、前記の如き湿式
造粒法に従って得られたままの湿潤状態にある間のもの
が好適に用いられ、そのようなウェットな状態の造粒物
を用いて整粒することにより効果的に、球状化乃至は楕
円形状化した粉粒体整粒物を得ることが出来る。

また、前記した如き本発明において好適に用いられる特
定粒子形状の整粒化粉粒体は、前記の如くして得られた
整粒物を篩分は等の手段によって、選別することによっ
て容易に取得することが可能である。

さらに、かかる粒径の整粒化粉粒体には、その造粒工程
によって用いられる粘結剤水溶液から必然的に水分が持
ち込まれることとなるところから、本発明にあっては、
かかる粉粒体に対して適当な加熱乾燥操作が好適に施さ
れることとなり、それによってその残留水分量が１重量
％以下となるように調整せしめられる。このような残留
水分量の低減によって、得られた複合管が溶接用フラッ
クス入りワイヤとして用いられる場合において、その溶
接作業性、なかでもアークの安定性を効果的に高め得て
、アーク電圧の変動、更にはアーク切れ等の問題を有利
に解消せしめることが出来、また溶接金属中の拡散性水
素量が効果的に低減され得て、溶接部品質の向上も効果
的に達成せしめられるのである。

そして、このようにして得られる有効な粉化強度を有す
る粉粒状原料の整粒物などの粉粒体は、必要な残余の粉
粒状原料と共に、所定の溝形状に成形された金属帯内に
公知の振動フィーダ、例えば電磁フィーダを用いて供給
、充填せしめられた後、かかる金属帯に対して、ロール
成形等の所定の成形操作が施されて、かかる金属帯の幅
方向の両端部が突き合わされ、以て所定外径を有する管
状体（オープンパイプ）が形成された後、適当な溶接手
法、例えば低周波溶接、高周波溶接、バットシーム溶接
、ＴＩＧ溶接、レーザ溶接等によって、かかる管状体の
突合せ部が一体的に接合せしめられて、目的とする粉粒
体が内部に充填された複合管が形成される。

なお、このようにして得られた複合管には、その後、適
宜の加工が施されることとなるが、本発明が有利に適用
される溶接用フラックス入りワイヤの製造工程において
は、本発明に従う所定の粉粒体が充填された複合管（溶
接管）には、更に伸線加工が施されて、目的とする外径
の製品（溶接ワイヤ）とされることとなる。特に、この
ような伸線加工が施される場合において、複合管内に充
填された粉粒体の充填特性の均一性は優れた特徴を発揮
するのであり、また得られる溶接用フラックス入りワイ
ヤ等の製品の品質を著しく向上せしめるのである。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明は、粉粒体が内
部に充填された複合管を製造するに際して、複数種の粉
粒状原料から構成される粉粒体の粉化強度、大きさを整
えることにより、かかる粉粒状原料からなる粉粒体の複
合管長手方向における充填組成を均一化せしめ、またか
かる複合管を伸線加工するに際して、その断線等の問題
を効果的に抑制せしめ、更には溶接用フラックス入りワ
イヤへの適用において、それを用いた溶接作業性の向上
、溶着金属組成の改善をも図ったものであって、そこに
、本発明の大きな工業的意義が存するものである。

（実施例） 以下に、本発明を更に具体的に明らかにするために、本
発明の実施例を示すが、本発明が、そのような実施例の
記載のもののみに限定して解釈されることを意図するも
のではないことは、言うまでもないところである。

また、本発明が、以下に例示の具体例以外にも、本発明
の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づ
き、種々なる変更、修正、改良等を加えた形態において
実施され得るものであり、本発明が、そのような実施形
態のものをも含むものであることが理解されるべきであ
る。

先ず、溶接用フラックス入りワイヤを得るべく、下記組
成の溶接用ルチール系フラックス原料（粉粒状）を用い
て、常法に従って造粒・整粒操作を施し、第１表に示さ
れる如き各種の崩壊特性並びに粉化率を有する充填粉粒
体を形成した。

フラックス組成 ルチール（Ｔ　ｉ　Ｏｚ　）　　・・・５０重量％ジル
コン　・・・・・・・・１（ｌｆｆｉ％Ｆ　ｅ−Ｍｎ　
　・・・・・・・２５重量％Ｆｅ−３ｔ　　・・・・・
・・１０重量％長石　・・・・・・・・・・・５重量％
なお、上記の充填粉粒体の製造に際しての造粒には、所
定のバインダ（粘結剤）の水溶液を粉粒状原料乃至はそ
の混合物に混練せしめ、フラックス原料混練物を調製し
、次いで、この得られたフラックス原料混練物を、シリ
ンダ型押出造粒機を用いて１０〜２０ｋｇｆ／ｃｍ”の
範囲内の押出圧力の下に、押出造粒を行なう方法が採用
された。そして、その押出造粒物に対して、それが湿潤
状態にある間に、高速回転せしめられるディスク上にて
回転処理することにより整粒を行なう整粒装置を用いて
、所定の整粒操作を加え、更に必要な篩分は操作を加え
ることによって、それぞれｌ／ｄが２．１□８がＤ／６
程度のフラックス粉粒体を得た。

かくして得られた各種のフラックス粉粒体を用いて、そ
れぞれに所定の乾燥操作を施して、その水分率を１重量
％以下とした後、電磁フィーダを用いて、走行せしめら
れつつ常法に従って連続的にＵ字形状にロール成形せし
められた所定の金属体（軟鋼ストリップ：５ＰＨＣ，板
厚＝１．６１）内に、供給、充填せしめ、次いでロール
成形手法によって外径が１０１の管状体と為した後、通
常の高周波溶接手法によって、かかる管状体の幅方向の
両端部の突合せ部を溶着せしめ、内部に所定のフラック
ス粉粒体が充填された複合管を、それぞれ１００　ｋｇ
づつ製造した。そしてその後、溶接用フラックス入りワ
イヤを得るために、それら複合管をそれぞれ伸線して、
外径が１．２Ｉの製品ワイヤとした。

そして、この得られた各種のフラックス入りワイヤの両
端部分及び中央部分のものを用いて、下記の溶接条件の
下に、それぞれ肉盛溶接を行なって、溶接された溶着金
属の組成をＪＩＳ−Ｚ−３３１３−８２に従って調べ、
その結果を、溶接部の引張強さ並びに衝撃特性（ｖＥｏ
）の評価結果と共に、下記第１表に併わせ示した。なお
、溶接母材としては軟調板が用いられ、また溶接姿勢と
しては下向き溶接が採用された。

箪促条往 溶接ワイヤ径・・・・・・・１．２鶴φ溶接電流・・・
・・・・・・３００Ａ アーク電圧・・・・・・・・３２Ｖ 溶接速度・・・・・・・・・３０ｃｔｎ／分シールドガ
ス流量・・・・・２０１／分（ＣＯ，） かかる第１表から明らかなように、本発明に従って、フ
ラックス粉粒体として、１５分間の分級処理に対して１
００メツシュ篩上のものを７０重量％以上与え、且つ更
なる１分間の分級によって１００メツシュ篩上のものの
粉化率が５０重量％／分以下である粉粒体を用いること
により、溶着金属の組成のバラツキがワイヤの長手方向
において殆どなく、従って品質の良好な溶接部が得られ
ることが認められるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、充填粉粒体の１５分間の分級操作及び（１５
＋１）分間の分級操作によってそれぞれ生じた粉粒体の
累計百分率を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属帯を開口した溝形状に成形しつつ、その内側
   に所定の粉粒体を充填した後、更に成形を行ない、該金
   属帯の幅方向の両端部を突き合わせて管状体と為し、そ
   の突合せ部を一体的に接合せしめることにより、該粉粒
   体が内部に充填された複合管を製造するに際して、 前記充填粉粒体として、１５分間の分級処理に対して１
   ００メッシュ篩上のものを７０重量％以上与え且つ更な
   る１分間の分級処理に対する１００メッシュ篩上のもの
   の粉化率が５０重量％／分以下である粉粒体を用い、こ
   れを、振動フィーダにて前記成形された溝形状の金属帯
   内に供給、充填せしめるようにしたことを特徴とする複
   合管の製造方法。
2. （２）前記充填粉粒体が、下式： １≦ｌ／ｄ≦４、ｌｍａｘ≦Ｄ／４ （但し、ｌ：長径、ｄ：短径、ｌｍａｘ：最大長径、Ｄ
   ：管状体の内径）を満足する粒子形状の造粒・整粒物で
   ある特許請求の範囲第１項記載の製造方法。