JPH04300095A - ガスシールドアー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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＣＯ２　ガスシールド自
動、半自動アーク溶接用鋼ワイヤの製造方法に関し、溶
接作業性、ワイヤ送給性を安定にし、且つターゲット性
を向上させた溶接用ワイヤの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶接用ワイヤ製造方法は、一般に図２に
示す如く熱延の鋼原線を酸洗、荒引き伸線を行い、焼鈍
、めっき、仕上げ伸線、スキンパスの各工程を経て製造
されている。この製造方法においてワイヤ表層部に粒界
酸化層を適量残存させることで、粒界酸化層の酸素の働
き、及び粒界部に油が存在して溶接時の送給性を向上さ
せ、また粒界酸化層溝が送給ローラでのスリップを防止
し、安定したワイヤ送給速度が得られ、良好な溶接作業
性を得る試みは公知である。しかし、ワイヤ表面の鋼素
地に粒界酸化層が均一に得られる製造条件は全くと言っ
て良い程あり得ない。それは原線圧延時の圧延条件によ
り鋼素地の酸化状態が変わる。また、粒界酸化層が生成
した場合でも均一な粒界酸化は得られない。これらの原
線をダイスで伸線して粒界酸化層の均一化を図ることは
できない。また粒界酸化層を深くした場合、めっきを荒
くし、めっき剥離を起こして生産性を著しく悪くする。

【０００３】一方、製造工程での中間焼鈍によって均一
な粒界酸化層と表面スケール層を形成させるには、その
後の酸洗工程により表面スケール層を完全に除去し、且
つ最適量の粒界酸化層を均一に残存させなければならな
い。しかし、所望の粒界酸化層を均一に残存させること
は極めて困難である。すなわち、中間焼鈍後の酸洗条件
の強弱が著しく変動するからである。弱い場合は表面ス
ケールが残存し、めっきの密着性が劣る。この場合、溶
接中に剥離しためっき粉がコンジットチューブ、トーチ
及びチップ内に蓄積して送給不良を生じて溶接欠陥とな
る。一方酸洗条件が強すぎると粒界酸化層が部分的に溶
解して均一な粒界酸化層が得られない。このためワイヤ
表面に均一溝が得られず溶接時に送給ローラでのスリッ
プを起こして溶接不良が発生する。

【０００４】最近では上記に代わる直進性に優れた溶接
用ワイヤとしてターゲット性を重視するワイヤが求めら
れるようになった。このワイヤの特性は適度の引張強さ
にし、ワイヤの塑性変形を防止したものである。このワ
イヤの製造方法は前述した工程と違って、高い引張強さ
を求めるため従来に比べて中間焼鈍工程の線径を太くし
、焼鈍後の減面率を増大し加工硬化を考慮した製法が取
られるようになった。この製造方法は焼鈍時のワイヤ径
を５．５ｍｍないし４．０ｍｍで焼鈍し、めっき前処理
として電解脱脂、電解酸洗を施した後、めっきして仕上
げ伸線工程で製品径まで伸線する。このようにして得た
溶接用ワイヤはめっき工程の前に焼鈍工程がないため、
電解脱脂で完全に潤滑剤が溶出されない。

【０００５】荒引き伸線時に使用した乾式潤滑剤（ステ
アリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム、ステア
リン酸バリウム、または無機質の水酸かカルシウム）が
ワイヤ表面に付着残存して溶接作業性を劣化させる。つ
まり、Ｃａ、Ｎａ、Ｂａが付着残存した場合は溶接時に
スパッタが多発し、アーク不安定となり、更にＣａ、Ｎ
ａ、Ｂａの付着量が多い場合はアーク切れが生じること
が判明した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のガスシ
ールドアーク溶接用鋼ワイヤは、その表面に乾式潤滑剤
が残存して溶接作業性を悪くし、またその解決策には焼
鈍工程が必要で、そのため、生産工程が複雑であった。 本発明は溶接用鋼ワイヤ表面に残存する溶接作業性に悪
い潤滑剤を除去し、高い引張り強さを有する溶接用ワイ
ヤの製造方法であって、この方法で製造されたワイヤの
溶接性はスパッタの多発を防止し、アークを安定させ且
つ、送給性を向上させた優れた溶接用ワイヤの製造方法
を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするのは
、ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤの品質維持を図る
上で表面鋼素地のＣａ、Ｎａ、Ｂａ量を所定量以下にす
るとともに、ワイヤ表面に梨実状の凹みを生じさせ、所
定量の潤滑油を付着させるワイヤの製造方法を提供する
もので、ワイヤ表面特に伸線の際にダイス通過時に圧着
残存したステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシ
ウム、ステアリン酸バリウムなどの乾式潤滑剤を焼鈍及
び酸洗工程を経ずして除去する製造方法に関するもので
、詳しくは、原線の伸線工程でＣａ、Ｎａ、Ｂａ源であ
るステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウムまた
はステアリン酸ナトリウムの１種または２種以上を含む
潤滑剤を用いて伸線し、研磨材とアルカリ界面活性剤を
使用して洗浄後、潤滑油を塗布するガスシールドアーク
溶接用鋼ワイヤの製造方法にある。

【０００８】

【作用】次に本発明のガスシールドアーク溶接用鋼ワイ
ヤの製造方法を詳細に説明する。本発明ワイヤは図１に
示す各工程を経て製造される。直径６．０〜４．５ｍｍ
の熱延の原線材を焼鈍または圧延時の急冷を防止するた
め加熱保温炉で引張強さを調整し、これを錆落機でスケ
ールを落とし、酸洗、中和、乾燥した後、伸線を行う。 この場合、乾式潤滑剤を各ダイスボックスに投入してダ
イス間の減面率を１５〜３０％の範囲で減面し、伸線時
のダイス荒れを防止し、高生産性を得るようにしている
。

【０００９】本発明に用いる潤滑剤は工業用のステアリ
ン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸
ナトリウム、無機質の水酸化カルシウムも１種、または
２種を用い、製品サイズまで伸線する。この場合、乾式
潤滑剤がダイス通過時にワイヤと同時にダイスに持ち込
まれ、伸線性を向上させるとともに、この潤滑剤がワイ
ヤ表面の凹部に圧着されて残存し、電解脱脂、電解酸洗
では十分除去されない。また脱脂液を著しく汚泥させる
要因にもなる。

【００１０】従来、ワイヤ表面の潤滑剤は、中間焼鈍が
加わっていたため熱分解して炭化物と無機物（Ｃａ、Ｎ
ａ、Ｂａ）となっているため電解脱脂後の電解酸洗でほ
ぼ満足し得る除去がなされていた。しかし、本発明の製
造方法は図１に示す如く中間焼鈍工程を省略しているた
め、伸線で製品サイズまでを一工程で処理し、ワイヤ表
面の潤滑剤を除去する所定の研磨材とアルカリ界面活性
剤からなる洗浄液を使用して製品とするものである。乾
式潤滑剤を一工程で容易に除去し、かつ潤滑油の塗布し
やすい表面を有するワイヤを得る洗浄装置を実用化した
。この洗浄装置を設置したことにより、ワイヤ表面は通
常のめっき前処理工程での電解脱脂、電解酸洗ならびに
めっき工程も省略できて、溶接用鋼ワイヤとして十分な
品質を有することが判明した。

【００１１】本発明に用いる洗浄装置は、乾式潤滑剤の
除去による化学作用による溶出と物理的作用による研磨
を併せ実施するものである。図３は洗浄装置を示す模式
図であり、図４は潤滑剤除去装置の断面図である。先ず
、潤滑剤の除去および梨実状凹みの形成工程について説
明する。潤滑剤除去液タンク４内にアルカリ界面活性剤
と研磨剤をタンクに入れ、第１ポンプ５でノズル１内に
高圧で送りワイヤ表面に衝突させるとノズル１内で噴出
流が起きる。この際、噴出流に寄与したアルカリ界面活
性剤は下部排出口から排出され潤滑剤除去液タンク４に
戻る。潤滑剤除去液タンク４内の液面が下がった分はタ
ンク８から補給用液が補給ポンプ１０によって投入され
る。また研磨剤が不足した場合は潤滑剤除去液タンク４
内に適量投入して調整する。

【００１２】次に洗浄工程は、洗浄剤タンク６内に補給
ポンプ１１によってタンク８で加熱機９で加熱された洗
浄液を入れ、第２ポンプ７で第２洗浄ノズル２内に高圧
の洗浄液を送って供給口１８からワイヤ全表面に衝突さ
せると、ノズル内で噴出流がワイヤ表面を活性化する。 活性化に寄与した液は洗浄剤タンク６に循環されて液面
が下がった分は洗浄液が補給される。液切りノズル３に
はワイヤの通過方向とは逆方向に向け、空気が高圧でワ
イヤに当たるように設置し、コンプレッサー１５から圧
縮空気を送り、ワイヤ表面に付着した洗浄剤を完全に除
去する。タンク４、６内に浮上した潤滑剤はタンク上部
からパイプ１２、１３を通して、またノズル３から液切
りされた液と一緒になって排出ポンプ１４によって外部
に排出される。タンク４、６内の底に溜まった汚泥は廃
棄パイプ１７によって適宜排出する。そのため両タンク
とも内部の液の汚染は極めて少ない。

【００１３】第１洗浄ノズル１の洗浄液は、アルカリ脱
脂剤と細粒状のジルコンサンド、ルチール等、カーボラ
ンダム等の粒度０．０７４〜０．５ｍｍ（３２〜２００
メッシュ）の硬い研磨剤を適宜配合して入れ、第１洗浄
液ポンプ５から高圧で吹き込む。この第１洗浄ノズル１
は潤滑剤の付着量によって設置数を変える。洗浄液はワ
イヤ表面に溶液と研磨剤が高圧（約５〜２０Ｋｇ／ｃｍ
２　）でワイヤに衝突して潤滑剤を研磨剥離し、さらに
化学的作用で溶出される。研磨液はタンク８内に設けた
加熱器９によって２５〜７０℃に加熱された温湯がポン
プ１０、１１から送られ所定の温度が維持される。即ち
、研磨剤が衝突したワイヤ表面に衝突痕である大きさ５
〜２０μｍの梨実状の凹みができ、アルカリ脱脂液は洗
浄液ポンプ７から洗浄ノズル２を通しワイヤ全体に当た
りその表面を洗浄する。洗浄されたワイヤの付着水は、
乾燥ノズル３で圧縮空気を噴射して液切りされて除去さ
れ、ワイヤは乾燥する。このように伸線工程に次いで前
記した洗浄装置を設け、更に油塗布機を組み込むと極め
て簡略化された工程で無めっきワイヤ製造方法が得られ
た。

【００１４】

【実施例】熱延された直径５．５ｍｍの原線に熱処理を
施して原線の強度を均一にし、これを錆落機で錆を除去
し、酸洗（ＨＣｌ）工程で残ったスケール（錆び）を溶
解する。このワイヤを水洗し、石灰漬けして中和乾燥す
る。次いで乾燥した原線は１３個のダイス工程を用いて
直径１．２ｍｍまで伸線する。この際ワイヤとダイスと
の摩擦を軽減せしめるため、またダイスボックスに乾式
潤滑剤（ステアリン酸カルシウム）を用いてダイス寿命
を延ばした。この際、ワイヤ表面にはダイス通過の際に
乾式潤滑剤がワイヤ表面に圧着されるが、この圧着され
た潤滑剤は図３に示した洗浄装置で高速、且つ瞬間的に
除去できた。

【００１５】洗浄装置の作動は、ワイヤ表面に洗浄剤（
アルカリ界面活性剤に粒径０．５〜０．０７４ｍｍ（３
２〜２００メッシュ）の天然石であるジルコンサンド、
ルチール等、またはカーボランダム等の何れか１種、ま
たは２種以上の混合でも良い）を液１０：研磨剤１の割
合で混合した液を所定の温度、好ましくは２５〜７０℃
に加熱保持し、高圧で噴射、好ましくは５〜２０Ｋｇ／
ｃｍ２　で吹きつけると第１ノズル１内で高速噴流が発
生してワイヤ表面には天然石が衝突し、ワイヤに付着し
た潤滑剤を研磨剥離させ、更に洗浄液で化学的に溶出さ
せる。 その残量はＣａ、Ｂａ及びＮａで５ｍｇ／１００ｇワイ
ヤ以下が望ましい。

【００１６】一方、ワイヤ表面に研磨剤が高圧で当たる
と衝突痕が残る。この痕跡を梨実状凹みと言い、その直
径は５〜２０μｍが良く、２０μｍを越えるとワイヤ肌
が荒れて溶接時の送給モータの負荷が増加する。また、
５μｍ未満の場合、ワイヤ肌が平坦過ぎて潤滑剤である
油付着量が少なく送給性不良の要因となる。

【００１７】図５は、本発明の製造方法において、液の
種類と潤滑剤の除去量との関係を示した図で、伸線後平
均でＣａ、Ｂａ、Ｎａの付着量が３５ｍｇ／１００ｇで
あったものが物理的作用でほぼ５０％減となり、さらに
化学的作用で５ｍｇ／１００ｇ以下に除去されることが
判る。

【００１８】図６は、アルカリ界面活性剤１０に対し研
磨剤１の割合で調合した研磨液を図３の潤滑剤除去装置
に入れ、圧力５〜２０Ｋｇ／ｃｍ２　の範囲で噴出させ
ワイヤ表面に生成される梨実状凹みの直径を測定した。 その結果５Ｋｇ／ｃｍ２　では２．４〜９．８μｍと梨
実状凹みは僅かに発生するが液圧を上げるとともに梨実
状凹みは拡大されて１５Ｋｇ／ｃｍ２　で５．１〜２０
μｍ、更に液圧を上げ、２０Ｋｇ／ｃｍ２　になると７
〜２６μｍと梨実状凹みの直径は大きくなり２０μｍ以
上となる。この状態のワイヤ表面肌は荒れ気味に成るこ
とが判明した。

【００１９】一方、生成した梨実状凹みの直径の大きさ
と油塗布量の関係を調べたところ梨実状凹みの大きさに
比例して油塗布量が増加することが判明した。これは梨
実状凹みに油が付着したことを証明している。従って、
送給性に寄与できる油塗布量である０．３〜１．０ｇ／
１０Ｋｇワイヤを確保するためには梨実状凹みの直径が
５〜２０μｍの大きさに限定される。また、梨実状凹み
の直径が２０μｍを越えると付着油量は増加するが、ワ
イヤ表面が荒れすぎて良好な送給性を得ることはできな
い。

【００２０】潤滑剤を除去して後、高圧洗浄を施し、更
にワイヤ表面の付着水を高圧ノズルを用いて液を切った
後、ワイヤ表面に自動油塗布機でワイヤ表面に潤滑油を
ワイヤ１０Ｋｇ当たり０．３〜１．０ｇ付着させること
により送給性の向上並びに錆び発生の防止に著しい効果
がある。潤滑油が０．３ｇ／１０Ｋｇ未満の場合は送給
不良を起こし、１．０ｇ／１０Ｋｇを越えると送給性は
良い方向に進むが、溶着金属中に油が分解して水素が歩
留り、水素欠陥が発生する。この油量をコントロールし
ているのは梨実状凹みの大きさであり、粒径が２０μｍ
を越えてワイヤ表面の肌が荒れた状態でワイヤの送給モ
ータの負荷が増し、送給不良になることが判明した。

【００２１】本発明の製造方法で製造した鋼（ＪＩＳ　
　Ｚ３１２２　　ＹＣＷ１１）ワイヤの溶接性能をアー
ク安定性、及び送給性の２点で調査評価した。その結果
を表１に示す。表１から分かるように、従来の中間焼鈍
、めっき及び仕上げ伸線の３工程を一工程で製造するこ
とができ、しかも良好な性能を有する優れた製品を得る
ことができた。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、原線から製
品までの工程を簡略化し、なお、溶接時のアーク切れの
原因となる乾式潤滑剤を容易に除去することができ、連
続的に一貫した効果的な製造を可能にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明製造工程のブロック図である。

【図２】従来の製造工程のブロック図である。

【図３】本発明に使用する洗浄装置の概要図である。

【図４】図３に示す潤滑剤除去及び洗浄ノズルの断面図
である。

【図５】洗浄液と乾式潤滑剤の残量の関係を示すグラフ
である。

【図６】潤滑剤除去剤の噴出圧力と梨実状凹みの大きさ
及び油付着量との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１　　第１洗浄ノズル ２　　第１洗浄ノズル ３　　ノズル ４　　第１洗浄液タンク ５　　ポンプ ６　　第２洗浄液タンク ８　　温湯タンク ９　　加熱器 １０　　温湯ポンプ １４　　排出装置 １５　　コンプレッサー １６　　ワイヤ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤの
   製造方法において、ワイヤ原線を伸線工程でＣａ、Ｎａ
   、Ｂａ源であるステアリン酸カルシウム、ステアリン酸
   バリュウムまたはステアリン酸ナトリウムの１種または
   ２種以上を含む潤滑剤を用いて伸線し、該ワイヤ表面を
   研磨剤とアルカリ界面活性剤を使用して高圧洗浄後、潤
   滑油を付着することを特徴とするガスシールドアーク溶
   接用鋼ワイヤの製造方法。