JPS63132797A - フラツクス入りワイヤの連続的製造方法 - 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】 （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
ラックス入りワイヤ、特に被覆管が電縫溶接管であるフ
しツクス入す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ック
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０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ッ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
延を行ってフラッ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ット
シーム溶接などの電縫溶接が用いられている。このため
溶接部の電流によって発生する誘導磁界によりフラック
ス中に含まわる磁性体が溶接しようとする管の両縁部に
吸引さゎ、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、フラッ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。

■フラックスを管内に供給するための供給バイブの先端
を、オープンシーム管の溶接終了後の下流側に位置させ
てフラックスを供給するか、或いは遮蔽物を設けてフラ
ッ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　。

５８−１８４０９９．５８−１８７３００．６０−６８
１９３号公報参照）■フラッ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） ■管内にフラックスを充填する際に、シーム部に位置す
る管内のフラックス表面中央部を陥没させる方法、或い
はフラッ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）■フラックスを磁性材
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、フラックス供給パイプのサイズがフラッ
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、フラッ
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、所望のフラックス充填
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、フラックス中に添
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、フラックスが管内に充満していないため
、連続製造工程の中でフラッ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、二層になっているため、管内のフラック
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・ン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ッ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
くフラッ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ックスを水平状
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ックス入りワイヤの連続的製造方
法において、前記フラックス供給段階では管状体の内径
なフラックスが充満した圧延管の内径の１７〜１０倍と
し、かつ管状体の内部全断面積の５０％以下をフラック
スか占めるようにし、また圧延段階では圧延管の内部全
断面積をフラッ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ックスとの間に距離があるので、フ
ラッ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・シークスか適正状態にて占め
るようにしたので、後続する各工程でフラックスが管内
を移動することがなくなる。

以下図面にしたがって本発明の詳細な説明する。

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０
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ＩＡ（ｌｊ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）内に供給シュート４を介して成形
途中の断面はｆ［Ｊ形の管内へ所望成分のフラックスを
供給するためのフラックス供給装置、５はフラックスを
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ＩＢ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１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、フラックス供給量
ご３は、所望の成分に調整されたスラックスな収容する
ホッパー及び供給シュート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ｌ＾の対向両縁部な突
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、外面ビードカッ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４１１６は、
フラッ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
、２０−ル或いは３０−ルタイプのものを採用している
６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ックス入りワイヤの
製造工程を本発明にしたがって説明する。

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０形状に曲げ成形され、オープンシーム管ＩＡ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ＩＡ内に、該管の上部の開口部を通して所要成分の
フラックスが供給シュート４を介して供給される。この
オープンシーム管の内径はフラックスが充満した圧延管
の内径のｆｌ〜１０倍とすることが必須の条件である。

この管内径比が１１倍以下では、オーブンシーム管内の
フラックスと管周縁部が接近し、溶接電流による誘導磁
界によってフラックスが管周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、管内径比を１０倍以上とし
た場合には、上記現象による溶接部への７ラツクスの巻
込みの問題は忍らないが、スラッ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って圧延途中で金
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。

このフラックス供給に際し、本発明ではスラックスがオ
ープンシーム管ＩＡの内部断面積の５ｏｚ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図のフラックス供給段階位置におけるオ
ープンシーム管ＩＡの断面に示す如く、フラックス８の
レベルは管の半分以下とすべきで、このフラックスレベ
ルの制御は、フラックス供給量、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ックスがオープンシーム管ＩＡの内
部断面積の５０％以下を占めるようにしたのは、後につ
づく溶接工程にて発生する誘導磁界によるフラックス、
特にフラックス内の磁性体の吸着を防止するためで、フ
ラックスが５０％以下であればオープンシーム管ＩＡの
溶接する両縁部とフラックスとの間に十分な距離が存在
することから、吸着が起こり難いためである。なお、フ
ラックスのオープンシーム管ＩＡ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。

このようにフラックスを内包したオープンシーム管ＩＡ
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
波バッ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、管内にフラックスが存在することから
１通常の電縫溶接で用いて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ＩＢの断面状態は第３
図に示す、溶接後は図示していないが、外面ビートをカ
ッターにて削り取り、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ック
スの吸収現象は起らないが、一方溶接熱によるフラック
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ＩＢは、複数スタンドの２
０−ルあるいは３０−ルによって形成される孔型な通し
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ックスが溶接管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ＩＣを得
るものである。この状態は第４図に示すが、フラックス
８は圧延管ＩＣ内に充満していることがわかる。

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、フラックスが管内を充
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ックスが移
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、矯正機を通っ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〜ＩＨ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ックスが移動し、フラックス
充填量が管の位置によって変動することを防止する利点
か得られる。

巻取ったコイルは、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ッキ工
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、−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ッ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、メッキ、伸線工程などに
おいてフラックスが管内にて移動しない。その結果溶接
部の不良、フラックスの変質、およびフラックスの粒度
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） 自動溶接用フラックス入りワイヤの製造を例にとって、
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ックスの重量比Ｙ（フラックス充填
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ｄ０を決める。このＹ
とｄｏから、（１）式によって圧延管の肉厚ｔを求め、
（２）式によって圧延管の内径ｄ、を求める。

ｄ　Ｉ＝　ｄ、　　　２　ｔ　　　　　　　　　　　　
　”・”・（２）Ｙ：フラックス充填率 ｄ、、ｄ＋：圧延管の外径と内径　（ｃｍφ）ρ、ａ：
金属管の密度　（ｇ／ｃｍ３）ρｆ　：圧延管内のフラ
ックスの嵩密度（ｇ／ｃｍ’） ｔ：圧延管の肉厚　（ｃｍ） ■溶接管内径ＤＩを（３）式によって求める。

１０ｄ１≧Ｄ１≧ｆｌ　ｄ　、　　　　　　−−−−−
−（３）■圧延条件から定まっ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）式によっ
て求める。

Ｔ＝ｔ−ｔ・γ Ｘ　１００　（％） ■（５）式の関係を満足するようにフラックス供給速度
Ｆあるいは溶接管速度ｖｗを制御する。

ｘｌｏｏ　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・（
５）Ｆニアラックス供給速度　　　（に８１層１ｎ）ｖ
ｖ：溶接管速度　　　　　　（−／■ｉｎ）■（６）式
の関係を満足するように７ラツクス供給速度Ｆあるいは
圧延出口速度ｖ８を制御してもよい。

「 ×１００　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・（
６）以下、具体的な実施例を第１表に示す。

Ｎｏ２，４，５，６，７，９．１０が本発明の実施例て
あって、Ｎｏｌ、３．８は比較例である。Ｎｏｌの比較
例では圧延終了時にまた管内にフラックスか充満してい
ないため、次工程に移る時にフラックスの移動が生じて
、良好なフラックス入りワイヤとすることができなかっ
た。またＮｏ３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Ｎｏ８の比
較例ではオーブン昔時の管内容積に占めるフラックスの
面積比率か５４１と本発明より高いためフラックスが誘
導磁界によっ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ックスの管縁
部への吸引がなく、フラックスの移動、圧延工程での割
れといった問題点もなく、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
。 ｌ・・・金属帯板、ＩＡ−・・オープンシーム管、ＩＢ
・・・溶接管、ＩＣ−・・圧延管、２・・・成形装置、
３・・・フラックス供給装置、４−・・供給シュート、
５・・・溶接機、６・・・圧延機、７・・・コイル、８
・・・フラックス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 金属帯板を連続的に管状体に成形し、この成形工程にて
   所望のフラッ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ックス
   入りワイヤの連続的製造方法において、 前記フラックス供給段階では管状体の内径をフラックス
   が充満した圧延管の内径の√２〜１０倍とし、かつ管状
   体の内部全断面積の５０％以下をフラックスが占めるよ
   うにし、また圧延段階では圧延管の内部全断面積をフラ
   ックスが充満した状態とすることを特徴とするフラック
   ス入りワイヤの連続的製造方法。