JPH027759B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はステンレス鋼用フラツクス入りワイヤ
の製造法に関し、詳細には、伸線加工々程で硬化
したフラツクス入りワイヤの延性回復及び表面に
付着した油脂分や水分の除去を通電焼鈍によつて
効率良く行ない、溶接時の送給性が良好で且つ高
品質の溶接金属を与えるステンレス鋼用フラツク
ス入りワイヤを生産性良く製造する方法に関する
ものである。

ステンレス鋼のシールドガス溶接には、一般に
第１図に示す様なソリツドワイヤ又は第２図に示
す様なフラツクス入りワイヤが使用されている
が、前者にはビード表面の酸化やＸ線性能の低下
等の問題があるので適用箇所が制限される。これ
に対し後者には上記の様な欠点がなく、しかもフ
ラツクス組成の変更等によつて多品質のワイヤを
製造することができるので、母材の種類等に応じ
て使い分けできるという利点がある。

ところでこれらのワイヤは、ワイヤリールから
矯正ローラや送給ローラを経てコンジツトチユー
ブ内へ送られた後、溶接チツプの部分で通電され
て母材との間でアークを発生しながら溶接部へ供
給されていくが、溶接状態を安定化し且つ高品質
の溶接金属を得る為には、ワイヤを常に一定の速
度で送給しなければならない。その為には伸線加
工々程で硬化したワイヤの延性を回復させて矯正
が容易に行なわれる様にすると共に、スリツプの
原因となるワイヤ表面の油脂分（主に潤滑剤）や
水分を最終仕上げ段階で完全に除去する必要があ
る。特にフラツクス入りワイヤの場合は、ソリツ
ドワイヤに比べてやや剛性が劣ると共に、シーム
に付着した油脂分等を完全に除去することが困難
であるので、送給不良に起因する問題がしばしば
発生している。

この様な問題に対処する為、伸線加工されたフ
ラツクス入りワイヤを熱処理し、焼鈍効果によつ
てケーシングの延性を回復させると共に、油脂分
等を焼失させる方法が行なわれている。この様な
熱処理法としてはバツチ式とストランド式があ
り、現在の主流はバツチ式である。この方法は、
ワイヤをコイル状に束取りして加熱炉に装入し、
数時間乃至数十時間不活性ガス雰囲気中で加熱す
る方式であるが、不活性ガスの対流が不十分であ
る為に雰囲気ガスとの接触度合いに差ができ易
い。その為局部的にフラツクスの変質を生じるこ
とがあり、或いはワイヤ重ね部で油脂分中の炭素
が炭化しこれが溶着金属中に混入して溶接割れを
起こすという問題もある。しかもバツチ式では炉
内温度が必ずしも均一にならないので焼鈍効果が
不均一になつて引張強度にばらつきができ易く、
且つ束取りによる曲げぐせが生じる為に溶接時に
送給ローラ出口部等でワイヤが座屈するという問
題も指摘されている。

一方ストランド式はパイプ中にワイヤを、通し
て間接的に加熱する方式であるから、熱効率が悪
く生産性が極端に低下する。

本発明者等は上記の様な事情に着目し、上記の
様な問題を生じることなくフラツクス入りワイヤ
を効率良く熱処理し得る様な方法を開発すべく鋭
意研究を進めてきた。本発明はかかる研究の結果
完成されたものであつて、その構成は、オーステ
ナイト系ステンレス鋼フープ内にフラツクスを充
填した後伸線加工してステンレス鋼用フラツクス
入りワイヤを製造するに当り、前記フラツクス入
りワイヤを製品径まで伸線加工した後、複数個の
給電ローラに通して通電し、電極間を通過中のワ
イヤを800〜1000℃に0.05〜2.0秒間保持して通電
焼鈍を行なうところに要旨が存在する。

本発明ではフラツクス入りワイヤの加熱に通電
加熱法を採用しており、これはワイヤをその軸方
向に走行させながら給電ローラと接触させて通電
加熱し、ワイヤ内部に発生するジユール熱によつ
て必要温度まで昇温させるものであり、数秒とい
う極めて短い時間で連続的に加熱することができ
るから、生産性が高い。しかも、ワイヤはその軸
心方向に走行しながら均一に加熱されるので、局
部加熱や曲げぐせ等を生じることがなく、高品質
の製品ワイヤを得ることができる。

第３図は本発明の実施例を示す概念図で、製品
径まで伸線加工されたフラツクス入りワイヤＷの
熱処理工程を示している。即ち処理装置はワイヤ
繰出し部Ａ、熱処理部Ｂ、ワイヤ引取り部Ｃとで
構成され、繰出し部Ａでは送り出し機１から引き
出されたワイヤＷは矯正器２を経て熱処理部Ｂに
導かれる。

熱処理部Ｂは給電部B₁と冷却部B₂に分かれて
おり、給電ローラａ，ｂ，ｃと、ワイヤ振れを抑
制するガイドローラｄ，ｅ，ｆが夫々配置され、
第４図に示す方法によつて給電される。尚給電ロ
ーラ及びガイドローラの数や配置及び通電加熱時
の電圧・電流調整等は、ワイヤＷ（フープ及びフ
ラツクス）の組成や直径等に応じて適当に設定す
ればよい。また第４図の例であれば、給電ローラ
ａ−ｂ間及びｂ−ｃ間の供給電力P₁，P₂を調整
することにより、ワイヤＷの熱処理温度をコント
ロールすることができる。冷却部B₂には２重管
３が配置されており、外管側に冷水を流すことに
よつて内管中を通過するワイヤＷを冷却する様に
なつており、出口部におけるワイヤＷの温度が約
300℃以下となる様２重管３の長さ及び内径を設
定する。但し冷却法自体は勿論これに限定される
訳ではなく、間接冷却であればどの様な方法でも
よく、例えば空冷法が挙げられる。

冷却されたワイヤＷは引取り部Ｃに送られ、引
取り機４を経て巻取り機５に巻取られる。

上記熱処理工程におけるヒートパターンは例え
ば第５図に示す通りであるが、このパターンは上
記の様な通電制御を行なうことによつて任意に変
更することができ、要はワイヤ表面に付着した油
脂分等の種類や付着量等に応じて、これらを燃焼
又は蒸発させるうえで最適の加熱条件が得られる
様に調整すればよい。

ところで本発明者等がオーステナイト系ステン
レス鋼フープを用いたフラツクス入りワイヤを対
象にして、ガスシールドアーク溶接時の送給抵抗
を調べたところ劣悪条件のもとでは約3.0Kg程度
であり、これを基準にしてワイヤ強度の設計を行
なうことが推奨される。またフラツクス入りワイ
ヤの引張強度と座屈強度の関係は第６図に示した
通りであり、ワイヤ引張強度が45Kg／mm²以下にな
ると溶接ワイヤの座屈強度が、最大抵抗（上記の
約3.0Kg）を下まわり、座屈等を起こして送給不
良を生じ易くなることが分かる。更に第７図は各
種通電加熱温度における加熱保持時間がワイヤ引
張強度に与える影響を示した実験グラフであり、
熱処理温度が高くなると短時間の保持でも引張強
度が急激に低下するのでその調整が困難になる。
従つて45Kg／mm²以上の引張強度を安定的に得る為
には、ワイヤの通電加熱温度を1000℃以下とし且
つ保熱時間を2.0秒以下に設定しなければならな
い。

一方本発明者等は、フラツクス入りワイヤの引
張強度が115Kg／mm²を越えると、ワイヤがワイヤ
リール部分でばらけを起こして送給不良が生じ易
くなることを確認した。この様な観点から第７図
を見ると、引張強度120Kg／mm²未満にする為には、
加熱温度を800℃以上とし且つ保持時間を0.05秒
以上にすべきであることが理解される。

即ち本発明における通電加熱時のヒートパター
ンは前述の如く特に制限されないが、ワイヤの座
屈強度に関連する引張強度の観点から保熱温度及
び保熱時間の上限は夫々1000℃及び2.0秒に制限
され一方送給不良に直結するワイヤのばらけの観
点から保熱温度及び時間の下限は夫々800℃及び
0.05秒に制約される。換言すれば通電加熱条件を
上記好適温度及び時間内に設定することによつ
て、高品質のオーステナイト系ステンレス鋼用フ
ラツクス入りワイヤを安定して生産性良く得るこ
とができる。

更に第８図はワイヤの保熱時間と保熱温度によ
つてワイヤ中の前記潤滑油や水分等に由来する水
素量が変化する状況を示す実験結果グラフであ
る。ワイヤ中の水素はブローホールやピンホール
等の溶接欠陥と密接に関係しており、上記水素量
が100ppmを越えると上記の様な溶接欠陥を生じ
易くなることが確認されているが、先に述べた通
電焼鈍の温度及び保持時間の範囲内では上記水素
量は100ppm以下となつており、水素量に関して
は問題とならないことが分かる。

本発明の基本的な構成は以上の通りであるが、
フラツクス入りワイヤの品質を更に高める為に
は、下記の様な問題点も考慮した対策を講ずるこ
とが望まれる。即ちフラツクス入りワイヤは第２
図に示した如く合せ目を有しているから伸線工程
でねじれが生じ易く、ソリツドワイヤに比べて直
進性が悪い。また加熱処理に先立ち潤滑剤等を粗
除去する為に洗浄を行なうこともあるが、フープ
の合せ目に入つた潤滑剤は十分に除去することが
できないので、通電加熱を長時間継続する段階で
導電性の悪い潤滑剤等が給電ローラに付着して堆
積する。そして給電ローラとワイヤの接触が悪く
なつてスパークを起こし、ワイヤ表面にスパーク
疵が発生し、時に断線を招くことすらある。この
スパーク疵がワイヤ表面に突出した形で形成され
ると、ワイヤの安定送給が阻害されてアーク長が
変動し、ブローホール等の溶接欠陥を引き起こし
たり時には送給不能に陥ることもある。

しかしながら上記の様な問題は、以下に示す方
法によつて容易に解消することができる。

即ちスパーク対策としては、第１の手段として
第３図に示した如く通電加熱部の手前に矯正器２
を配置し、ワイヤＷのねじれ及びボビン由来の大
きな曲りぐせを矯正することによつて通電加熱炉
内におけるワイヤＷの直進性を高め、また矯正器
２内に潤滑剤除去部材を内装することによつてワ
イヤ合せ目の潤滑剤を可及的に除去し、通電不良
を抑制する。また第２の手段としては、通電加熱
炉内のガイドローラｄ，ｅ，ｆによつて高速運転
時のワイヤ振れを防止し、ワイヤ振れに起因する
通電不良を防止する。更に第３の手段としては、
第４図に示した如く給電ローラ間の供給電力P₁，
P₂についてP₁＞P₂となる様に調整し、給電ロー
ラａ，ｂ間の導電性を妨げるワイヤ表面の潤滑剤
を早めに焼失させ、給電ローラｂとワイヤＷとの
なじみを良くすることによつて接触安定性を高め
る。即ち通電加熱工程では、電流ｉは給電ローラ
ｂで給電ローラａ方向の電流i₀と給電ローラｃ方
向への電流i₁に分割されるので、給電ローラｂを
流れる電流が最も多く、スパークが最も発生し易
いのはローラｂ部分であるから、上記の手段で給
電ローラｂ部分におけるスパークを抑制すること
ができれば通電加熱系全体のスパークは実質的に
解消される。この様に本発明では上記３つのスパ
ーク防止対策を講ずることによつて、通電加熱を
一層安定に且つ効率良く行なうことができる。

本発明は概略以上の様に構成されており、伸線
後の加熱処理を通電によるジユール熱で行なうよ
うにしたので、処理自体が連続化されると共に潤
滑油等がほぼ完全に且つ効率良く除去され、又座
屈強度に優れると共に水素含有量の少ないオース
テナイト系ステンレス鋼用フラツクス入りワイヤ
を製造し得ることになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図はソリツドワイヤの横断面図、第２図は
フラツクス入りワイヤの横断面図、第３図は本発
明の実施例を示す説明図、第４図は好ましい通電
加熱法を示す説明図、第５図は通電焼鈍のヒート
パターンを例示する図、第６図はワイヤの座屈強
度とワイヤの引張強度の関係を示すグラフ、第７
図はワイヤの引張強度と保熱時間の関係を示すグ
ラフ、第８図は保熱時間及び保熱時間がワイヤ中
の水素含有率に与える影響を示すグラフである。 １……ワイヤ送り出し機、２……矯正器、３…
…冷却用２重管、４……引張り機、５……巻取り
装置、Ｗ……ワイヤ、ａ，ｂ，ｃ……通電ロー
ラ、ｄ，ｅ，ｆ……ガイドローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ オーステナイト系ステンレス鋼フープにフラ
   ツクスを充填した後伸線加工してステンレス鋼用
   フラツクス入りワイヤを製造するに当り、前記フ
   ラツクス入りワイヤを製品径まで伸線加工した
   後、複数個の給電ローラに通して通電し、電極間
   を通過中のワイヤを800〜1000℃に0.05〜2.0秒間
   保持して通電焼鈍を行なうことを特徴とするステ
   ンレス鋼用フラツクス入りワイヤの製造法。