JPS6349397A - ステンレス鋼溶接用シ−ムレスフラツクス入りワイヤの製造方法 - 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、ステンレス鋼を外皮とするステンレス鋼溶接
用シームレスフラックス入りワイヤの製造方法に係り、
さらに詳しくは、フラックス充填率のばらつきや１合金
酸分の変動がなく、しかもワイヤの伸線時において断線
することなく線引きが可能で、特に１．２ｍｍφ＊１．
０ＩＩｌｌφ、　０　、８　＋ｏｍφ等の細径ワイヤを
生産性よく容易に得ることのできるステンレス鋼溶接用
シームレスフラックス入りワイヤのｍＷ六方法関するも
のである。

［従来の技術］ 近年、ステンレス鋼の溶接には、フラックス入りワイヤ
によるガスシールドアーク溶接がビード形状が良好で、
ブローホールや融合不良などの欠陥が発生しにくいとい
う特長があるため、従来の手溶接に替り急速に普及して
いる。

フラックス入りワイヤのうち、特にシームレスフラック
ス入りワイヤは、第１図に示すように外皮１の周囲に開
口部がなく、しかも断面形状が円形の対象形で方向性が
ないため、フラックス２の耐吸湿性、ワイヤ送給性、さ
らにはワイヤ直進性にすぐれるなど数々の利点を備えて
おり、その需要が増大している。

特に最近、立向姿勢やより薄板への適用性から１．２ｍ
ａ＋φのみならず１．０ｍｍφあるいは０　、８　ｍｍ
φと言った極細径のワイヤの開発が進み、これら細径の
ステンレス鋼用スラックス入りワイヤの需要が急速に高
まって来ている。

しかしながら、ステンレス鋼溶抜用ブラックスコアード
ワイヤーの場合には、軟鋼用フラツクスコアードワイヤ
にくらべ、外皮として用いるステンレス鋼自体の加工硬
化性が大きい上に、外皮ステンレス鋼成分と目的とする
溶着金属成分との差を調整したり、溶接による合金成分
の消耗を補倦するための合金金属粉をフラックス中に多
量に含有しなければならず、いきおい充填率が高く、外
皮肉厚が薄くなるため必然的に伸線加工性が劣化し、伸
線中にしばしば断線トラブルが生じる結果となっていた
。

ステンレス鋼を外皮とするフラツクスコアードワイヤに
おけるこのような問題点の改善方法として、用いる帯鋼
サイズを特定すると共に最終製品の外皮厚と帯鋼板厚の
比を大きくする技術が特開昭５９−１７８１９８号公報
に、また熱処理を施すことによって外皮のビッカース硬
度を３００以下に維持して伸線を行う技術が特開昭５９
−１３０６９８号公報にそれぞれ開示されている。前者
はシームレスタイプではなく、フラックスを帯鋼内に包
み込む従来タイプのワイヤに関するものであるが、いず
れも加工度を制限しつつ伸線し、断線しないうちに熱処
理を行なうものと解釈され、焼鈍を頻繁に行わねばなら
ず、コスト高になる割には断線防止効果はさほど上らず
、１．Ｏｎ＋ｍφあるいはそれ以下の細径ワイヤ製造時
における断線トラブルを完全に解消することはできない
ものであった。

また、特開昭５６−１３１０９７号公報あるいは特開昭
５６−１５４３００号公報には、充填するフラックス粒
度を細かくし、粗粒源材料粒子の外皮内壁へのくい込み
を減少させることによって断線を防止する方法が開示さ
れている。しかしこのような方法をステンレス鋼を外皮
とするフラックス粒りワイヤに適用する場合には、前に
述べたように充填率が高くしかも外皮ステンレス鋼の加
工硬化性が大きいためより以上に細粒化しないことには
断線防止効果が期待できない反面、そのような細粒フラ
ックスの場合には、フラックス充填工程におけるフラッ
クスの供給性が悪く、フラックスホッパー内やフィーダ
一部でブリ、ツジ現象を生じ定常的な排出ができなくな
って、フラックスの充填むらやフラックス成分の偏在が
生じ、溶接作業性や溶着金属成分の変動が著しくなり、
特に溶着金属成分が厳しく規定されているステンレス鋼
溶接用のワイヤへの適用は困難であった。

さらに特開昭５９−２３２６９７号公報には。

フラックスの粒径が２５０μからパイプ内径の４分の１
の範囲になるよう造粒、焼成してパイプ内に充填するこ
とによって充填速度を上げると共に充填むらを防止する
技術が開示されている。

しかしながら、この方法をステンレス鋼溶接用ワイヤに
適用した場合には次のような問題点が判明した。すなわ
ち、ステンレス鋼用ワイヤに用いるフラックスは先にも
述べたようにＮｉ、Ｃｒ。

ＭＯ等高価な合金剤を５０％以上も多量に含有するため
原材料費が高い上に、合金剤の粒度が細かくしかも含有
量が多いために造粒性が劣り、２５０μ以上に粒度調整
することによってフラックスの歩留が低下し、コストを
引き上げるばかりでなく、Ｎｉ、Ｍｏ等細粒の合金剤が
粒度調整によって細粒側つまり篩下部分に移行しやすく
、実際にパイプに充填されるフラックスと配合原材料の
間に大きな成分差を生じ、篩ロスをも見込んだ合金設計
となるためコストアップとならざるを得ないばかりか、
造粒条件やバインダー成分、斌等の僅かなばらつきによ
って溶接性や溶着金属成分の変動が大きくなることが明
らかとなった。ステンレス鋼溶接材料にとって成分変動
は致命的問題点と言わなければならない。

［発明が解決しようとする問題点コ 本発明はステンレス鋼溶接円シームレスフラックス人す
ワイヤの製造における以上のような問題点を解決すべく
なされたものであって、その１］的とするところは、フ
ラックスの充填むらや成分偏析がなく、しかもワイヤの
伸線時における断線を防止し、生産性向上が可能なステ
ンレス鋼溶接用シームレスフラックス入りワイヤの製造
方法の提供にある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ステンレス鋼溶接用シームレスフラックス入
りワイヤの製造において、充填むらや成分偏在をなくす
ためにはある程度組粒のフラックスを使用しなければな
らないが、バインダーによって造粒されたフラックス粒
は粗粒であっても。

造粒前の配合原材料さえ微粒にしておけば、パイプ内に
いったん充填された後はその後の伸線工程において線引
力によって容易に壊砕されるため、パイプ内壁を損傷す
ることはないという知見と、フラックス原材料はすべて
微粒原材料のみを使用するよりも、それよりやや粗い細
粒粒子をも若干含んだ適度の粒子構成とすることによっ
て造粒性が改善でき、少ないバインダー址でもフラック
ス歩留が向上するという知見に基づきなされたちのであ
って、その要旨とするところは、フラックスを振動によ
ってステンレス鋼パイプ内に充填した後、伸線、焼鈍を
行なうステンレス鋼溶接用シームレスフラックス入りワ
イヤの製造方法において、粒子径が２５０μ以下で、か
つ１０５μ以下の粒子の含有率が８３〜９８％の配合原
料をバインダーを用いて造粒した後、フラックス粒子径
が８４０μ以下で、かつ１４９μ以下の粒子の含有率が
５〜５０％である粒子構成を持つフラックスと成し、該
フラックスをステンレス鋼パイプ内に充填することを特
徴とするステンレス鋼溶接用シームレスフラックス入り
ワイヤの製造方法にある。

［作用コ 以下に本発明を実験例と共に詳細に説明する。

まず、フラックス粒度構成と伸線中の断線頻度との関係
、さらには充填むらの発生傾向について実験的に調査し
た。

すなわち、各種粒度のケイ砂とＣｒ粉を用いて、それぞ
れ３７μ以下、３７〜５３μ、５３〜７４μ、７４〜１
０５μ、１０５〜１４９μ、１４９〜２５０μ、２５０
〜２９７μ、２９７〜５００μの各種粒度範囲に細かく
分級しておき、同一粒度区分のケイ砂とＣ「粉をそれぞ
れ等重量ずつ、第１表に示すように混合して粒度構成の
異なるサンプルフラックス９種を用意した。そしてこれ
らフラックスをＳ　Ｕ　Ｓ　３０４　Ｌパイプ内にワイ
ヤ重斌比で２５％になるように充填し、途中４回の光輝
焼鈍を経て１．２ｍｍφの仕上げ径に到るまでの伸線］
−程における断線の有無を調査した。さらに、断線なく
仕上ったワイヤについては、充填率のばらつきの有無を
調査した。なお調査方法は５Ｋｇのワイヤを２０ｍごと
に１ｍのサンプルを正確にｉｌｌ！１り採り、ワイヤ１
種あたり約３５本捏度得られたサンプルの重量を測定し
、そのばらつき範囲を調べることによって充填率変動の
１１安として評価した。また、サンプルフラックスとし
て、ケイ砂とＣｒ粉を用いたのは、これらがステンレス
鋼溶接用フラックス入りワイヤのスラグ剤および合金剤
として代表的な原材料であり、しかも種々の粒度構成の
ものが比較的容易に入手できることによる。

この結果は、第１表に併せて示すとおりで、サンプルフ
ラックスの粒度構成が粗粒側に偏った場合には断線が発
生するのに対し、微粒すなわち粒子径が２５０μ以下で
、１０５μ以下の粒子の含有率が８５％以上である粒度
構成のフラックスの場合には断線は全く発生しないこと
が判明した。

しかし一方このような微粒の場合には断線こそ発生しな
いものの１ｍ長さ当りのワイヤ重址のばらつきが大きく
、少なくとも充填率のばらつきが発生しているものと考
えられ、断線、ばらつき共に発生しない粒度構成はほと
んど存在しないことが判明した。

そこで次の実験として、これらサンプルフラックスを原
料とし、バインダーによる造粒を検討した。すなわち、
記号Ｉ（およびＩのサンプルフラックスをバインダーに
よって種々の粒度構成となるよう造粒した後、第１表の
場合と同一のパイプ内に充填し、同様に１．２＋ｇｎφ
の仕上り径まで伸線する間の断線の有無および、充填率
のばらつきの有無を第１表の場合と同様に調査した。

なお１粒度構成を変えるには水ガラスの濃度および添加
址、さらには造粒条件を調整することによって、また、
サンプルフラックスエは微粉のためか造粒性が劣るため
Ｈで用いたケイ酸カリ系バインダーにケイ酸ソーダ系バ
インダーを加えて行った・ その結果は第２表に示すとおりで、造粒後のフラックス
の粒度構成にかかわらず、微粒の原材料を用いる限り断
線は発生しないことが確認された。

これは、バインダーによって造粒されたフラックス粒子
は充填後パイプ内で線引力によって容易に破砕されるた
め、パイプ内壁を損傷することがないことによるものと
考えられる。

一方ワイヤ単位長さ当り重址のばらつきは造粒後のフラ
ックス粒度が粗粒あるいは微粒過ぎる場合に認められ、
粗粒粒子がフラックスのパイプ内への定常的な落下の障
害となったり、微粒粒子がホッパー、フィーダーあるい
はパイプ内でブリッジ現象を起したりする結果、充填率
のばらつきが発生したものと考えられる。

さて以上の実験により、微粒原材料を用いて、中間的な
粒度構成に造粒することによって、伸線工程における断
線が発生せず、しかも充填率のばらつきもほとんどない
ことが判明した。

しかしながらこの結果は、ケイ砂とＣｒ粉だけから成る
模擬的なフラックスを用いた結果にすぎず１合金成分の
偏析の有無や、溶接作業性への影響については検討でき
ないものであった。

そこで次に、実際の配合フラックスを用いて、その造粒
性や伸線における断線の有無、充填率のばらつき、さら
には溶接を行なって、溶接作業性や溶着金属成分のばら
つきについて調査することにした。ワイヤは、パイプ成
分と溶着金属成分の差が大きく、成分偏在の問題がより
深刻なＪＩＳ７．３３２３　　ＹＦ３０９Ｌ相当ワイヤ
により調査することにした。

まず、第３表に示すような粒度構成の、ジルコンサンド
、ケイ砂、ルチール、アルミナ、Ｎｉ粉、Ｃｒ粉、脱酸
剤等から成るフラッフ久原材料を混合し、水ガラスを用
いて第４表に示す各粒度構成に造粒した後、各フラック
スの充填かさ密度を測定し、フラックス充填率が２５％
になるようなサイズにした５ＵＳ３０４Ｌパイプ内に充
填し、途中４回の光ｍ焼鈍を経て１．２＋ａ＋＋＋φの
仕上げ径に到るまでの断線の有無を調査した。なお、フ
ラックス原材料粒度の調整は主に、ケイ砂粉、ジルコン
サンド、ルチール、Ｃｒ粉の粒度を変えることによって
行なった。また、造粒フラックスの粒度構成の調整につ
いては第２表の場合と同様、水ガラスの濃度、添加量、
造粒条件の調整によって行うと共に、粗粒部分について
は篩分けによる若干の調整を行った。

断線なく仕上ったワイヤについては、ワイヤの単位長さ
当りの重量比較によるフラックス充填率のばらつきの調
査、および溶接電流２００Ａ、電圧２９ｖ、溶接速度４
０ｃｍ／ｗｉｎの溶接条件でＣ○２溶接を行い溶接作業
性や溶着金属成分の変動の有無を調査した。

その結果は第４表に合せて示すとおりで、フラックス原
材料の粒度が粗いＭｌ、Ｍ２の場合には、造粒後の粒度
構成にかかわらずいずれも断線が発生した。

これに対し、粒度が適度に細かい原材料記号Ｍ３、Ｍ４
２Ｍ５を用いた場合にはいずれも断線は発生せず、良好
な伸線加工性を示したが、造粒後のフラックス粒度構成
が粗粒側に偏ったフラックスＡＭ３−１．ＡＭ４−１お
よび細粒側に偏ったＡＭ５−３では第２表の場合と同様
フラックス充填率のばらつきが生じ、溶着金属成分の変
動も極めて大きいことが判明した。

さらに、最も微粒の原材料記号Ｍ６を用いた場合には、
造粒が困難で、断線や充填率のばらつきが発生しない程
度まで造粒するには、相当址のバインダーが必要で、そ
のために溶接時のアーク状態が劣化し、スパッタの発生
量が極度に増加する結果となった。

一般に、水ガラス添加量が多くなると、また造粒性の良
好なケイ酸ソーダ系バインダーの割合が増す程、溶接作
業性が劣化し、スパッタの発生量が増加する傾向が認め
られている。

逆に、溶接作業性を考慮してバインダー址を少なくした
フラックスＡＭ６−２では実質的にほとんど造粒されて
おらず、伸線の最終工程において断線が発生した。

これは、第２表の場合と異なり実用フラックスでは各原
料粉毎に粒度構成や密度がまちまちであるため、造粒が
不完全な場合には充填時やその後の振動によって各原料
粒子の偏在が顕著となり、パイプ内におけるフラックス
の流動性や線引きによる変形能に部分的な差異が生じる
ため、流動性や変形能に劣る部分からついには断線に到
るものと考えられる。

次に、造粒性に及ぼす原材料粒度構成の影響について調
査した。すなわち、原材料記号Ｍ５とＭ６の間に造粒性
に関する顕著な差があり、これがＭ５中の１０５〜２５
０μの粒子の存在に基づくことに注目し以下の検討を行
った。

第３表における原料フラックス記号Ｍ２の原材料を用い
て、１０５μより粗粒部分と細粒部分に部分した後、そ
れらを適当に混合し１０５μ以」ニの粒子の含有率を順
次変化させたフラックス原料を準備し、バインダー量を
一定にして造粒した場合の造粒フラックス中に占める１
４９μ以下の粒子の含有率を調べ各原材料の造粒性を比
較した。

その結果は第２図に示すとおりで原材料中の１０５μ以
上の粒子の含有址を２％以上とすることによって造粒性
が改善され、比較的少社のバインダーによっても、造粒
後のフラックス中の１４９μ以下の粒子含有率を５０％
以下にすることができ、充填率や溶着金属成分の変動の
防止が可能となることが判明した。これは１０５μ〜２
５０μのやや粗粒の粒子が造粒に際して核となって造粒
性を高めているものと考えられる。

なおこの時バインダーとしてはＳ　ｉ　Ｏａ　／　Ｋ　
２０モル比２．９．３５ボーメのケイ酸カリを用い、フ
ラックス重量に対して８％添加遺粒した。

本発明は以上の実験結果に基づくものであって、フラッ
クスの配合原料の粒子径を２５０μ以下としたのは２５
０μを超えた粒子が混入すると、その粒子がステンレス
鋼外皮内壁を損傷し、伸線加工におけるワイヤの断線が
極めて発生しやすくなることによる。また、１０５μ以
下の粒子の含有率を８５〜９８％としたのは、８５％未
満では原料粉を十分細かくしたことにはならず、粗粒の
含有率が高くやはり断線が発生しやすくなることによる
。さらに′９８％を超えた場合には、原料粒度が細かす
ぎ、核となるべき粒子がないために造粒性が劣化し、フ
ラックス成分偏在や充填率のばらつき、断線等をひき起
す。またバインダー址が多くならざるを得す、アーク状
１ふの劣化、スパッタ発生量の増加等の原因となる。

一方、充填率のばらつき、溶着金属成分の変動は、前述
のように造粒フラックスの粒度構成が細粒側に偏っても
、粗粒側に偏っても発生しやすくなる傾向が認められ、
本発明において造粒後のフラックス粒子径を８４０μ以
下としたのは、８４０μを超えた粒子の存在は円滑なフ
ラックス充填の障害となるばかりでなく、充填時の振動
によって成分偏在の原因となり、充填率のばらつき、溶
着金属成分変動をひき起こす、また１４９μ以下の粒子
の含有率を５〜５０％としたのは、５％未満ではフラッ
クス粒度が全体的に粗粒すぎ、５０％を超えた場合では
逆に細粒すぎることになり、いずれの場合もフラックス
充填率のばらつきや溶着金属成分の変動の原因となるこ
とによる。

なお、本発明において、粒子径とはすべて篩網の目開き
を意味するものであり、例えば２５０μ以下の粒子とは
、目開き２５０μの篩網を通過する粒子を意味する。

以下に、実施例により本発明の効果をさらに具体的に説
明する。

［実施例］ まず第５表に示すような粒度構成のルチール１２％、ケ
イ砂５％、ジルコンサンド７％、アルミナ２％、フッ化
ナトリウム２％、チタン酸カリ２％、Ｎｉ粉１０％、Ｃ
ｒ粉５０％、Ｆｅ−Ｍｏ粉５％、Ｍｎ粉５％から成るフ
ラッグ久原材料を配合、混合し、ケイ酸カリ系水ガラス
を用いて第６表に示す各粒度構成に造粒した後、各フラ
ックスの充填かさ密度に合せ、フラックス充填率が２３
％になるようなサイズに伸線した５ＵＳ３１６Ｌステン
レス鋼パイプ内に振動搬送によってフラックスを充填し
た。

さらに、途中５　、　Ｏ１ｆｆｉφ、３．３ｍ＋＋＋φ
、２．３ｍｍφ、１．６ｉｍφ、１．２ｍｍφにおける
光輝焼鈍（１０５０℃、Ｈ２雰囲気中）を経て、１．０
ＬＩｌｌＩＩφのＪＩＳＺ３３２３　　ＹＦ３０９Ｍｏ
Ｌ相当の製品となるまでの断線の有無、さらにはフラッ
クス充填率のばらつき、溶接作業性、溶着金属成分の変
動の有無等を調査した。

なお、造粒フラックスの粒度調整は水ガラスの濃度、添
加址、造粒条件の調整と共に篩分けによる若干の調整を
も加えた。また溶接はＤＣＲＰ。

１６０　Ａ　　２５　Ｖ、　３５ｃｍ／ｗｉｎの溶接条
件によるＣＯ，溶接により行った。

その結果は第６表に合せて示すとおりで、フラックス原
材料粉が粗粒であるＦｌ、Ｆ２．Ｆ３を用いた比較例Ｗ
１〜Ｗ４のワイヤでは、造粒後のフラックスの粒度構成
の如何にかかわらず、いずれもワイヤの伸線工程におい
て断線が発生した。

また、フラックス原料が微粒すぎるＦ４を用いたＷ５．
Ｗ６のワイヤでは、いずれもスラックスの造粒が困難で
、造粒フラックスの粒度構成が細粒側に偏っているため
、円滑、均一な充填ができず、充填率のばらつきや溶着
金属成分のばらつきが生じ、Ｗ５の場合には断線にまで
到る結果となった。

さらに、フラックス原材料が細粒であっても、比較例Ｗ
７〜Ｗ９のように造粒後の粒度構成が粗粒あるいは細粒
に偏った場合には、断線こそ発生しなかったが、充填率
のばらつき、溶着金属成分の変動が認められ、満足すべ
き結果は得られなかった・ これに対し、適度に微粒のフラックス原材料Ｆ５、Ｆ６
を用いて、適正な粒度構成に造粒した後パイプ内に充填
した本発明例ＷＩＯ−Ｗ１５の場合には、いずれも断線
なく１．０ｍｕ＋φの製品径まで仕上り、充填率や溶着
金属成分の変動もほとんどシ忍められず、口枠どおりの
ワイヤを得ることができた。

［発明の効果］ 以上のように本発明は、ステンレス鋼溶接用シームレス
フラックス入りワイヤの製造に際し、若干の粗粒粒子を
も含む適度な粒度構成を持つ微粒原材料をバインダーに
より適度な粒度構成となるように造粒したフラックスを
充填剤として用いることにより、伸線工程における断線
や溶着金属成分のばらつきの防止を可能としたもので、
特に従来断線が頻発し工業的に採算が合わなかった細径
のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの生産性を
高めることを可能ならしめた。

【図面の簡単な説明】

第１図はシームレスフラックス入りワイヤの断面形状を
示す模式図、第２図はフラックス原材料の造粒性に及ぼ
す、原材料中の１０５μ以上の粒子の含有率の影響を示
す図である。 １ニステンレス鋼外皮、２：スラックス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フラックスを振動によってステンレス鋼パイプ内に充填
   した後、伸線、焼鈍を行うステンレス鋼溶接用シームレ
   スフラックス入りワイヤの製造方法において、粒子径が
   ２５０μ以下で、かつ１０５μ以下の粒子の含有率が８
   ５〜９８％の配合原料をバインダーを用いて造粒した後
   、フラックス粒子径が８４０μ以下で、かつ１４９μ以
   下の粒子の含有率が５〜５０％である粒子構成を持つフ
   ラックスと成し、該フラックスをステンレス鋼パイプ内
   に充填することを特徴とするステンレス鋼溶接用シーム
   レスフラックス入りワイヤの製造方法。