JPS63224898A - ア−ク溶接用鋼ワイヤの製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は送給性および耐スパツタ性に優れたアーク溶接
用鋼ワイヤの製造方法に関し、さらに詳しくはワイヤ表
面に施された銅メッキ層に酸化層を形成させることによ
り、酸素量として５０〜２００ｐ　ｐ　ｍを富化させた
鋼ワイヤの製造方法に係るものである。

（従来の技術） アーク溶接、特にＣＯ２溶接において、近年とみにその
作業が高速化、複雑化および広範囲化しつつあり、送給
性および耐スパツタ性に優れた鋼ワイヤが要望されてい
る。

従来、アーク溶接に用いられている０、８〜２．４ｍ＋
ｎφの溶接用鋼ワイヤを製造する場合の工程の該略を記
すと、■表面スケール除去］二程、■荒引伸線工程、■
軟化焼鈍工程、■メッキ前（酸洗）処理工程、■メッキ
工程、■巻取」二程などがあげられる。

溶解、鍛造、熱延の各工程を経て、５〜８ｍｍφ程度の
線径に加工されるワイヤの表面には多量のスケールが残
存している。このスケールは荒引伸線工程におけるダイ
ス荒れの主原因となり、その生産性を極度に低下させる
ばかりでなく、線引によってスケールがワイヤ内部に楔
状にくいこみ、これがメッキ密着性を阻害する等の問題
となる。

従ってスケール除去工程は、製造工程上重要であって、
機械的１こ剥離除去した後、さらに酸洗による化学的な
除去手段が取られている。

焼鈍は、製品ワイヤの引張強度を調整する目的で行なわ
れるものであるから、焼鈍を施す線径は、目標とする製
品引張強度、製品径あるいは素材の化学的組成（線引加
工によって受ける硬化の度合）なとの諸条件を考７１　
して選択されるのが普通である。

焼鈍の手段として通常実施されでいるものは、定置型炉
で工程と分離して行なうものや、製造工程中の加熱炉あ
るいは電気通電などによって連続的に行なわれるものが
ある。このときの加熱雰囲気は大気中で行なわれる場合
が多い力ｆ１大気中での酸化スケール生成によるロスを
防ぐ目的や、メッキ後に焼鈍する場合は酸化防止の意味
から、窒素ガス、水素ガス等の非酸化性ガスが使用され
ることもある。

大気中焼鈍によるスケールはもとより、非酸化性ガス雰
囲気による場合でもワイヤ表面には伸線工程中に付着し
た潤滑剤やその煉鈍残物質が少なからず残存している。

これらスケールや残存（＝１着物は、メッキ工程のメッ
キ仕上りに多大の影響を及ぼすために、メッキ工程前に
酸洗工程を配している。

銅ワイヤ表面のＣｕメッキは、製品ワイヤの防食、溶接
時の通電性向上およびワイヤ送給性向上などを目的とし
て施されるものであるから、均等で緻密かつ充分な厚さ
のメッキ品質が要求される。

主なＣｕメッキ方法としては、ワイヤ表面のＦｅとＣｕ
とを置換するタンパンメッキと呼ばれる化学的方法、ワ
イヤ素線とＣｕ電極間に電位をかけておこなう電気メツ
キ方法に大別されるが、タンパンメッキ法はワイヤ素地
表面状態に敏感であり、また厚メッキが難しい等の問題
点から、通常は電気メツキ法が行なわれている。

メッキ後のワイヤは所定の線径に線引加工したのち巻取
られ、実用に供される。

以上、従来のアーク溶接用鋼ワイヤ製造工程の該略につ
いて述べたが、従来行なわれてきた焼鈍３一 工程は加工硬化したワイヤの軟化のために実施されてお
り、その雰囲気も大気以外に非酸化性雰囲気を用いる場
合でも、ただ単に生成スケールを出来る限り抑える目的
であった。

本発明者らは、このような従来実施されてきた焼鈍工程
の加熱炉の雰囲気組成を制御することによって、軟化焼
鈍と同時に鉄素地に内部酸化層を形成させた溶接作業性
（送給性および耐スパツタ性）にすぐれたアーク溶接用
鋼ワイヤの製造法として特開昭５９−６６９９６号公報
および特願昭５９−８５３９７号の技術を開発してきた
。

（発明が解決しようとする問題、貞） Ｃｕメッキ鋼ワイヤを大気雰囲気で加熱した場合、表面
Ｃｕは酸化され、表面の金属光沢が失われるばかりでな
く、同時に防ｆｉｔｔ、通電性などの特性が損なわれ、
溶接用ワイヤとしての品質を維持できない。このような
品質低下はＨ２、Ａｒｆｆスなどの非酸化性ガス雰囲気
加熱によって防止でき、酸化もほとんどない。このよう
に、ワイヤに酸素を富化すると共にＣｕ　メッキ品質を
維持する目的に対しては上記いずれの雰囲気とも不適当
であり、理論的には雰囲気ガスの酸素ポテンシャルをＣ
ｕの酸化物であるＣｕ２Ｏ／Ｃｕの解離酸性〜ＣｕＯ／
　Ｃｕ酸素解離圧の範囲に保つことによって可能である
。

しかし、このような酸素ポテンシャルの加熱では、充分
な酸素量を得るためには長ｖｊｆｉｌｌの加熱が必要と
なる。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは、少なくとも、熱延によっ
て生成される鋼ワイヤ表面のスケールを除去する工程、
荒引線引工程、Ｃｕメッキ前処理工程、Ｃｕメッキ工程
、仕上げ伸線工程、伸ｍ後の巻取工程よりなる鋼ワイヤ
の製造方法において、ＣｕＯ酸素解離圧の値を下限とし
、該値の１０４倍を上限とする酸素ポテンシャルを有す
る制御雰囲気でワイヤの加熱をおこなう熱処理工程を、
前記Ｃｕメッキ工程または仕上伸線工程のいずれかの後
に挿入して行うことを特徴とするアーク溶接用鋼ワイヤ
の製造方法である。

以下、本発明の詳細な説明する。

（作用） 本発明は前述の技術をベースとして、銅メッキを施した
後のワイヤ表面Ｍ層に酸素を富化する手段を検討した結
果なされたもので、銅メツキ工程後の銅メッキ層を制御
雰囲気で加熱することによって溶接作業性に優れた鋼ワ
イヤを提供するものである。

短時間で充分な酸素富化が得られる雰囲気酸素ポテンシ
ャルについて検討した結果、ＣｕＯの解離酸素圧より高
い酸素ポテンシャルにおいても充分良好な結果が得られ
ることがわかった。

最も好ましい酸素ポテンシャルは、ＣｕＯの解離酸素圧
の１００倍（Ｐ　０２＝　１．３５Ｘ　１０−’ａｔｍ
：ａｔ８００℃）程度に制御した場合であった。工業的
に制御雰囲気の酸素ポテンシャルをコントａ−ルｔ　ル
１．１ｍ　ｌｉ：、ｌ−１２０／　Ｈ２、Ｃｏ２／Ｃｏ
比をｉ＄１整する方法、不活性ガス中に０２をリークさ
せる方法、さらには水の加熱温度を制御し、その飽和水
蒸気分圧を設定する方法などが用いられている。

第１表に７００℃、８００℃、９００℃におけるＣ　ｕ
ｏ　／　Ｃｕの平衡酸素分圧を示す。

Ｃｕ０＝Ｃｕ＋７０２ １ｏＦＩＰｏ２＝−２ｌｏｇＫｐ Ｋｐ　＝８２４７．４／　Ｔ　＋　１．０９５１ｏｉｒ
　Ｔ　　８．０６７第１表から７００℃、８００℃、９
００　”Ｃにおける雰囲気の酸素ポテンシャルの下限値
がわかる６即ち、８００℃では１．３５　Ｘ　１０−’
ａｔｍである。

検討の結果、上限値は各温度においてｍ１表の値の１０
４倍まで許容されることがわかった。この上限値を越え
た酸素ポテンシャルの雰囲気で加熱した場合、ワイヤ表
面Ｃｕｌは非常に脆くなり、着しい場合には剥離が発生
し、第１表の倍未満では充分な酸素量を得るためには長
時間の加熱が必要となる。鋼ワイヤに要求される充分な
酸素を富化させ、かつ密着性の良いＣｕ層を保持させる
ための制御雰囲気条件は第１表の値の１０２程度の酸素
ポテンシャルが好ましい。

Ｃｕメッキそのものの密着性を良く行なうために前処理
として熱延ワイヤの表面に生成されているスケール層を
除去しなければならない。スケールを除去する手段は機
械的方法や酸洗による方法、電解による方法など種々の
方法があるが、いずれの方法でも使用できる。

また加熱工程を仕上げ伸線工程のあとに置く場合には、
伸線工程によってワイヤ表面には潤滑剤が残存するから
、その潤滑剤の種類に応じた手段によってこれを除去す
る必要がある。伸線に使用する潤滑剤が石灰等の固型潤
滑剤であれば除去する必要はないが、液体潤滑剤の場合
にはワイヤ表面に比較的一様かつ多量に残ることから、
脱脂、酸洗等により完全に除去するのが望ましい。しか
し実用上は仕上伸線工程の最終ダイスの減面加工率を少
なくしかつ潤滑剤の代わりに水を使用するいわゆる水引
き程度の処理で充分である。

メッキ直後に加熱する場合のワイヤ表面は、メッキ液が
付着しているだけで他の残存物は存在しないので、メッ
キ液を湯洗、乾燥などで除去する程度で充分である。

仕上伸線工程は、加熱処理によって軟化したワイヤの引
張強さを伸線加工後の所定の線径において好ましい範囲
に調整させる目的で行なわれるものであるから、例えば
２．０φ、１．６φ等の比較的大径ワイヤの製造では、
銅メッキの光沢を増すためにわずかに加工される以外に
ほとんど行なわれない場合が多い。従って実質的に制御
雰囲気による加熱は、巻取り工程前のどこで行なっても
同様の効果が得られるのであるが、形成される酸化層の
厚さは、その後の伸線加工による減面程度に比例して薄
くなるから、出来る限り最終線径に近い位置で実施する
のが効率的である。

（実施例） 次に本発明の製造法を好適に実施しうるワイヤの製造装
置の一例を図面により説明する。

ｆｔ５１図において、１は所菫の径に熱延された後の素
線材を巻戻して供給する供給スタンド、２は線材表面の
スケールを除去するデスケーラ、３は線材表面を清浄化
する前処理槽で、酸洗層、水洗槽および中和槽からｖｔ
成される。４はワイヤ１７を所定の中間径寸法に伸線加
工するための伸ａｆｐｉで、複数のダイスを通して段階
的に減面加工してゆく。５はメッキ前処理槽で、酸洗槽
、水洗槽、中和槽、湯洗槽で構成される。６はＣｕメッ
キを施すためのメッキ相を示す。７ａ、７ｂは制御雰囲
気での加熱工程前後にワイヤを巻取り、巻戻すためのス
タンド、スタンド７ａから取りはずされた巻取りワイヤ
８は定置加熱炉９にセットされる。

所定の酸素ポテンシャルに混合されたＮ２−Ｏ２系雰囲
気ガスタンク１０内のガスは、流量計１１で流量Ｗ４整
された後、バルブ１２ａと管１３ａを介して炉内へ導入
される。炉内に充たされた雰囲気ガスはバルブ１２ｂ１
管１３ｂによって炉外へ排出される。巻取りワイヤ８は
、所定の昇温速度で加熱、保持された後、炉冷される。

この間炉内雰囲気は所定の酸素ポテンシャルに保たれ、
Ｃｕ表面層には酸素が富化される。

この熱処理工程の後、巻取りワイヤ８はスタンド７ｂに
セットされ、巻戻され、その後の工程に供給される。１
４は加熱後のワイヤ１７を最終的な径まで伸線するため
の仕」二げ伸線機、１５は伸線後の矯正ローラー、１６
は巻取り磯である。

以上、第１図は鋼ワイヤ表面の銅メッキ層に酸素を富化
するための加熱工程をメッキ工程後に配した場合の例を
示したものであるが、この加熱工程を仕上げ伸線機１４
の後に配しても良い。

またｍ１図は定置炉を使用するため工程が中断し、生産
能率の点で好ましくない。これを連続的に行なおうとす
る場合は、０′Ｓ１図のメッキ工程後、スタンド７ａを
介さずに炉内にワイヤを連続的に供給し、工程全体を中
断することな〈実施することもできる。

またワイヤの軟化焼鈍を行なう場合には、焼鈍工程の後
に加熱工程を配することによって何等間題な〈実施する
ことができる。

０、０８％Ｃ，Ｏ，Ｓ％Ｓ１．１．５％Ｍｎ、０，０２
％Ｐ１０．０２％Ｓ、０．２％Ｔ　ｉ、　０．００４５
％０の化学組成の試料を真空溶解し、鍛造、熱延、伸線
の各工程を経て２．０＋ｎｍφのワイヤに仕上げた。こ
のワイヤ表面に約０．８μｍの電気銅メッキを施し、約
半量を１．２φに伸線し、各々を第１図に示した定置加
熱炉９のバルブ１２ｂを１７１じ、酸素ポテンシャルが
４．４Ｘ１０−’、１．．３５Ｘ１０−”、２．２９Ｘ
１０−５．４．４Ｘ１０−’、１．３５Ｘ１０−２．２
　、２９　Ｘ　１０　”−’ａｔｍになるように調整し
たＮ２−Ｏ２混合ガスをその都度雰囲気がスタンク１０
に供給し、７００℃、８００°Ｃおよび９００°Ｃに保
定した定置加熱炉９に流し、酸化させた。しがるのち２
　、　Ｏｍｖφのワイヤについては１．２ｍ＋ｎφに伸
線し、溶接作業性を評価した。即ち、酸素量、銅メッキ
の密着性、ワイヤ送給性、スパッタ量を求めた。

ワイヤ送給性はワイヤ送給モータの電機子電流を測定し
、２Ａをこえるときは送給に難があると４！り定し、不
合格とした。スパッタ量はスパッタ４＋ｂ集箱（Ｃｕ製
）で捕集し、３．Ｏｇｒ／ｗｉｎをこえるものは不合格
とした。銅メッキの密着性は、１．２１φのワイヤ表面
を光学顕微鏡で観察し、メッキの剥離が認められるもの
を不合格とした。

溶接条件は第２表に示すとおりであり、得られた結果を
第３表に示す。

第３表において加熱雰囲気の酸素ポテンシャルＰｏ２が
ＣｕＯ解離酸素圧の１０４倍を越えている７００℃ＸＰ
ｏ２＝　１．３５　Ｘ　１０””ａｔｍおよび７００℃
、８００℃ＸＰ０２＝２．２９Ｘ１０−’ａｔｍの条件
ではいずれもメッキ密着性、送給性共に劣化している。

また解離酸素圧以下の条件、８００℃、９００℃ＸＰｇ
２＝４．４Ｘ１０−’ａｔｍおよび９００゛ＣＸ１．３
５Ｘ１０−’ａＬＶｌでは酸素量も少なく、スパックが
多発する不合格の判定であった。

このように酸素ポテンシャルが酸素解離圧の１０°〜１
０４の範囲のものはいずれの項目共に良好で、溶接作業
性に優れた鋼ワイヤが得られた。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば送給性および耐スパツタ
に優れたアーク溶接用鋼ワイヤを製造で終るので、本発
明は産業上益するところが極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する製造装置の一例を示す図であ
る。 １・・・供給スタンド、２・・・デスケ−２，３・・・
前処理槽、４・・・伸線機、５・・・メッキ前処理槽、
６・・・メッキ槽、７ａ、７ｂ−・・スタンド、８・・
・巻取りワイヤ、９・・・定置加熱炉、１０・・・雰囲
気〃スタンク、１１・・・流量計、１２　ａ、　１２　
ｂ−バルブ、１３ａ１１３ｂ・・・管、１４・・・仕上
げ伸＃Ｘ磯、１５・・・矯正ローラー、１６・・・巻取
り磯、１７・・・ワイヤ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも、熱延によって生成される鋼ワイヤ表
   面のスケールを除去する工程、荒引線引工程、Ｃｕメッ
   キ前処理工程、Ｃｕメッキ工程、仕上げ伸線工程、伸線
   後の巻取工程よりなる鋼ワイヤの製造方法において、Ｃ
   ｕＯ酸素解離圧の値を下限とし、該値の１０＾４倍を上
   限とする酸素ポテンシャルを有する制御雰囲気でワイヤ
   の加熱をおこなう熱処理工程を、前記Ｃｕメッキ工程ま
   たは仕上伸線工程のいずれかの後に挿入して行うことを
   特徴とするアーク溶接用鋼ワイヤの製造方法。