JPH06246484A - 粉粒体充填管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 健全な接合溶接部を得ることにより管外皮に
割れのない粉粒体充填管を製造する方法を提供する。 【構成】 金属帯板を管状体１に成形する途中で管状体
１に粉粒体２５を供給し、管状体１の両エッジ面２L 、
２R を高周波溶接により突合せ溶接し、溶接管を縮径す
る粉粒体充填管の製造方法において、管状体１の管肉厚
が５mm以下、管外径が５０mm以下であって、エッジ厚み
方向の中心から上下に開く開先に成形した両エッジ部１
９L 、１９R を突合せ溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は炭素鋼、ステンレス
鋼、銅合金、アルミニウム合金その他の金属管に粉粒体
を充填した粉粒体充填管の製造方法に関する。

【０００２】ここで、粉粒体とは溶接用フラックス、酸
化物超電導材、溶鋼用添加剤等の粉粒体をいう。

【０００３】

【従来の技術】粉粒体充填管の一つとして、溶接用フラ
ックス入りシームレスワイヤがある。このシームレスワ
イヤの製造では、帯鋼を所要の幅でスリッティングし、
スリット後の帯鋼を成形ロールによりＵ字形からＯ字形
に漸次成形する。この成形途中でＵ字形帯鋼の長手方向
に沿った開口からフィーダによりフラックスを帯鋼谷部
に供給する。ついで、Ｏ字形に成形すると同時に、開口
の相対するエッジ面を溶接により接合し、引き続いて縮
径する。さらに必要に応じて焼鈍したのちフラックスが
充填された管を所望の径に伸線、巻き取って製品とす
る。

【０００４】上記粉粒体充填管の製造における溶接法と
して、高周波誘導溶接法、高周波抵抗溶接法等の高周波
溶接が広く用いられている。これらの溶接法は、いずれ
もほぼＯ字形に成形したところで、高周波電流により発
生するジュール熱により開口のエッジ面を溶融温度まで
加熱し、相対するエッジ面を一対のスクイズロールによ
り圧接する。

【０００５】ところで、フラックスを充填し、溶接した
管を圧延、伸線等により縮径する際に、管外皮に割れが
発生することがある。そして、この割れの原因として、
次のように考えられている。溶接時に管状体の開口エッ
ジ面に酸化物やケイ酸物等のフラックスの一部が吸着す
る。すなわち溶接位置では溶接電流によって発生した磁
場により管状体の開口エッジ部は磁極となる。したがっ
てフラックスのうちの強磁性成分は、磁力により開口エ
ッジ部に吸着される。このとき非磁性成分も強磁性成分
に伴われて開口エッジ部に吸着する。これら開口エッジ
部に吸着したフラックスは、接合溶接部の介在物とな
り、溶接欠陥となる。そして、この溶接欠陥により縮径
時に割れが発生する。縮径時の割れはそのまま製品すな
わち溶接用フラックス入りワイヤに持ち込まれ、溶接作
業性を劣化させる。

【０００６】このような問題を解決する技術の一つに特
開昭６０−２３４７９４号公報で開示された「溶接用複
合ワイヤ」があり、非透磁率が１．１０以下の粉末原料
の実質的に非磁性の粉体を充填し、粉体が磁力により開
口エッジ部に吸着するのを防止する。特開昭６３−５８
９７号公報で開示された「複合管の製造方法」があり、
粉体の供給時に４８メッシュより細かい微粉末を除去
し、微粉末が開口エッジ部に付着するのを防止する。ま
た他の技術として、特開昭５４−１０９０４０号公報で
開示された「粉末が充填された管を製造する方法」があ
る。この技術は、管状体いっぱいに充満されないように
して粉体を供給し、接合溶接部と供給された粉体層表面
との間に空隙すなわち距離を設け、粉体が舞い上って開
口エッジ部に至らないようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
によって接合溶接部の改善を図っても、管縮径時に依然
として前述のような割れが発生し、製品歩留りの低下を
招いていた。割れは一度発生すると、最初は微小な割れ
でも、管の縮径サイズが小さくなるに従って管長手方向
に延び、製品サイズではもはや無視できない程度の長さ
となる。

【０００８】そこで、この発明は、健全な接合溶接部を
得ることにより管外皮に割れのない粉粒体充填管を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者らは、管縮径時の
割れは溶接時に管状体の開口エッジ部に粉粒体粒子が磁
力により磁着することに基づく溶接欠陥であることを再
認識するとともに、これを防止するには実質的に非磁性
の原料粉末のみを供給する、あるいは接合溶接部と供給
された粉体層表面との間に空隙すなわち距離を設けると
いった漠然とした処置のみでは効果が乏しいこと、すな
わち管状体の開口エッジ面への粉粒体粒子の磁着を皆無
にすることに限界があることも確認した。そこでこの磁
着は避けられないという観点に立ち、磁着した粉粒体粒
子を接合溶接部から取り除いて介在物のないクリーンな
状態にするための手段を鋭意検討した。

【００１０】この発明の粉粒体充填管の製造方法は、金
属帯板を管状体に成形する途中で管状体に粉粒体を供給
し、管状体の両エッジ面を高周波溶接により突合せ溶接
し、溶接管を縮径する粉粒体充填管の製造方法におい
て、管状体の肉厚が５mm以下、管外径が５０mm以下であ
って、エッジ厚み方向の中心から上下に向かって開く開
先に成形した両エッジ部を突合せ溶接することを特徴と
する。このような形状の開先として、Ｘ、Ｈ、Ｋまたは
両面Ｊ開先が用いられる。

【００１１】また、この発明の粉粒体充填管の製造方法
は、両エッジ部の少なくとも一方をフィンロールのフィ
ンで圧下してエッジ厚み方向の中心から上下に向かって
開く開先に成形することを特徴としている。つまり、エ
ッジ面をフィンロールのフィンにより「く字形断面」に
圧潰整形してからＸ開先などで突合せ溶接する。

【００１２】さらに、管状体のエッジ面の接合終端形状
の頂点をＰ、外側端点をＯ、内側端点をＩ、線分ＯＩの
中点をＭとしたとき、距離Ｌ_PM、Ｌ_OIと板厚ｔとの間
に、 Ｌ_PM／ｔ＝０．５〜７．０ Ｌ_OI／Ｌ_PM≦１．０ ただし、Ｌ_PM…管軸方向のＰ−Ｍ 間距離 Ｌ_OI…管軸方向のＯ−Ｉ 間距離 なる関係が成立する山形の接合終端形状になるように管
状体の両エッジ面を接合することを特徴としている。

【００１３】さらにまた、前記Ｌ_PM／ｔが所定の値とな
るように、Ｖ収束角θを３〜１５°の範囲で調整するこ
とを特徴としている。

【００１４】この発明において、エッジ厚み方向の中心
から上下に向かって開く開先（Ｘ開先など）の形成に機
械加工または塑性加工が用いられる。しかし、管状体の
肉厚が５mm以下、管外径が５０mm以下と薄肉小径である
ことから、加工が比較的困難である。したがって、両エ
ッジ部の少なくとも一方をフィンロールのフィンで圧下
してＸ開先などに成形すると、経済的かつ能率的であ
る。ここでフィンロールとは、粉粒体供給位置と突合せ
溶接位置との間に設置されたフィンパスロール、シーム
ガイドロール等のフィン付きロールをいう。このフィン
ロールのフィンにより管状体開口部の少なくとも一方の
エッジ面を「く字形断面」に圧潰整形する。この様子を
図１に示す具体例により説明すると、粉粒体２５を内蔵
した管状体１はフィンロール３５、支持ロール３６から
なるロール対に挟まれてスクイズロールに向かって走行
する。このとき管状体１の開口部にはフィンロール３５
のフィン３７が差し込まれ、その両エッジ面２L と２R
が圧潰整形される。すなわちエッジ面２L と２R の上方
部分もしくは下方部分あるいはその両方、図示の例では
下方部分にフィン３７の側面を押しつけて潰し、エッジ
面２L と２R を平面状から断面「く字形」（山形状）の
突起面に圧潰整形する。整形後のエッジ面２Lと２R は
内側斜面２iL、２iRと外側斜面２oL、２oRとからなる
「く字形断面」のエッジ面となる。このような整形処理
をエッジ面に施してから板厚中央部の接触が先行するＸ
開先で突合せ溶接する。

【００１５】高周波溶接に伴い管内に発生する磁場は、
粉粒体層２５の表層部に存在する磁性粉粒体粒子を舞上
げ２２、エッジ面２に磁着２３させる。この磁着粒子は
溶接欠陥ひいては管外皮の割れを引き起こす原因となる
ものであるから、これを極力エッジ面２から除去するこ
とが望ましい。この解決手段としてこの発明では、管状
体１の両エッジ部１９をＸ開先などに成形して２つの斜
面２o 、２i （図４参照）で構成する。

【００１６】図２ａ、ｂによりエッジ面２に磁着した粉
粒体粒子の排出のメカニズムを説明する。 ａ…図２ａの斜線部２６L 、２６R は高周波電流のジュ
ール熱によるエッジ部１９L 、１９R の熱影響部を示
す。溶接位置において管状体の左右の両エッジ面２L 、
２R は一対のスクイズロールの押圧力によりその間隔を
狭め、やがて接触して圧接状態になる。まず両エッジ面
２L と２R の頂点ｐL とｐR が接触し、そののち内側斜
面２iL、２iRと外側斜面２oLと２oR間のエッジ部が圧接
され、最後に内側端点iLとiR、外側端点oLとoRが圧接さ
れる。

【００１７】ｂ…内側斜面２iLと２iRと外側斜面２oLと
２oR間のエッジ部が圧接されるとき、図２ｂの斜線部に
位置する熱影響部２７は板厚両端方向の空間２８o 、２
８iに向かって移動し溢れる状態になる、つまりメタル
フロー立上がり現象が生ずる。このときエッジ面２に、
図示の例では内側斜面２iLに磁着した粉粒体粒子２３に
はこのメタルフロー立上がりによって矢印で示す外力が
作用し、その結果完全に接合部から排出される。

【００１８】なお上記メタルフロー立上がり現象は、高
周波電流が流れることによって現れる略三角形状をした
熱影響部２６L 、２６R で起こるから、高周波電流によ
る加熱部分を必要最小限に抑えることができ、従って溶
接に必要な高周波電流、つまり入熱を低減できることに
なり、きわめて効率のよい溶接が可能になる。

【００１９】これに対して図３は従来のエッジ面が平行
なＩ型開先による場合を示している。この図３の斜線部
３２L 、３２R は高周波電流によるエッジ部２９L 、２
９Rの熱影響部を示す。この場合エッジ面３３L 、３３R
はほぼ同時に接触して圧接が開始されるから、磁着に
よりエッジ面３３L 、３３R 間に挟まれた粉粒体粒子２
３は逃げ場を失って加熱金属内部に閉じ込められる。そ
の後粉粒体粒子２３は熱影響部３２L 、３２R のメタル
フロー立上がりによりエッジ内外に向かって移動しよう
とするが、エッジ面上の粉粒体粒子２３の磁着位置（初
期位置）によってはエッジ内外に排出されないことがあ
り、この状態は粉粒体粒子２３が板厚中央部付近に磁着
したときに顕著に現れる。これを解消するために単純に
スクイズロールによるアップセット量を増やしたとして
も充分な排出効果は得られず、しかもそのためには入熱
量を増加してエッジ部の熱影響幅を広くしなければなら
ないからこれは電力消費の増大に直結し、また入熱量の
増加はスパッタの発生を促進させて管内に飛散混入する
チャンスを増やす。さらにアップセット量を大きくする
とエッジ内外面のビード量が増えるので外皮帯板の消費
増となり、かつエッジ内面側に隆起した過大なビードは
管内に飛散した上記スパッタと同様に管縮径時の断線を
誘発するようになる。従ってアップセット量をあまり大
きく出来ず、粉粒体粒子２３をエッジ面から完全に排出
することに限界があった。

【００２０】またこの発明において接合終端形状とは、
管状体の両エッジ面２を高周波溶接により接合したとき
接合溶接部の終了端に形成される接合終了線の形状をい
う。図４に示すようにこの発明ではエッジ面２を２つの
斜面すなわち外側斜面２o と内側斜面２i とにより構成
し、そして接合溶接部１７の終了端に形成される接合終
了線１８の頂点をＰ、外側端点をＯ、内側端点をＩそし
て端点Ｏ、Ｉがつくる線分ＯＩの中点をＭとしたとき、
これら各点の位置により定まる管軸方向距離Ｌ_PM、Ｌ_OI
と板厚ｔとの間に、関係式 Ｌ_PM／ｔ＝０．５〜７．０
および Ｌ_OI／Ｌ_PM≦１．０ が成立する接合終端形
状にする。これは、Ｌ_PM／ｔ＜０．５では粉粒体粒子の
エッジ面からの排出効果が十分でなく、Ｌ_PM／ｔ＞７．
０ では接合終端形状の頂点近傍に高周波電流が集中し
てスパッタが多発し良好な接合を期待できず、また Ｌ
_OI／Ｌ_PM＞１．０ ではアップセット量がエッジ内外部
で偏り過ぎることからやはり良好な接合を期待できなく
なるという理由による。

【００２１】この接合終端形状（太線で示す）はエッジ
面の中央付近から内側方向に傾斜する接合終了線１８i
と外側方向に傾斜する接合終了線１８0 とで構成される
山形状となる。このときのエッジ部１９の断面（管軸に
対して垂直）の形状は図４の点線枠２１内に示すような
「く字形」（山形状）であり、そして図２に示すように
これを合わせた両エッジ部１９L と１９R はＸ開先を形
成する。点線枠２１内のエッジ部１９が形成する「く字
形」の頂点ｐ、外側端点ｏ、内側端点ｉおよび端点ｏ、
ｉがつくる線分ｏｉの中点ｍはそれぞれ接合終端形状の
頂点Ｐ、外側端点Ｏ、内側端点Ｉおよび中点Ｍに対応す
るものであるが、相対するエッジ面間の接触順序はｐ→
ｏ→ｉ（図示の例）となって同時接触ではなく板厚中央
部の接触が先行する。すなわち接合終了線１８の点Ｐ、
Ｏ、Ｉはそれぞれ異なるエッジ断面部の点ｐ、ｏ、ｉに
対応する。また開先高さＨ（頂点ｐと中点ｍの管軸方向
距離）は接合終端形状における距離Ｌ_PMに対応する。

【００２２】図５ (ａ) (ｂ) (ｃ) (ｄ) に接合終端
形状の具体例を示す。 (ａ) … Ｌ_PM／ｔ＝２．７、Ｌ_OI／Ｌ_PM＝０ (ｂ) … Ｌ_PM／ｔ＝２．６、Ｌ_OI／Ｌ_PM＝０．８（Ｖ
開先傾向） (ｃ) … Ｌ_PM／ｔ＝３．９、Ｌ_OI／Ｌ_PM＝０．８（逆
Ｖ開先傾向） (ｄ) … Ｌ_PM／ｔ＝０．６、Ｌ_OI／Ｌ_PM＝０ 図６は溶接位置における管状体の上面図、図７ａ、ｂは
それぞれ図６のVIa −VIa 線図、VIb −VIb 線図であ
り、ここでは簡単のため Ｌ_OI／Ｌ_PM＝０ の場合の接
合終端形状を示している。溶接位置における両エッジ面
２L 、２R の開き角度すなわちＶ収束角θ、開先高さＨ
と上記管軸に沿うＰ−Ｍ間距離Ｌ_PMとは、図６に斜線部
で示す直角三角形から明らかなように理論的には、 ［Ｌ_PM］＝Ｈ・（ｓｉｎθ／２）^-1 ∴ ［Ｌ_PM／ｔ］＝（Ｈ／ｔ）・（ｓｉｎθ／２）^-1 （但し、［ ］は理論値であることをを示す。）なる関
係が成り立つ。そして実測値Ｌ_PM／ｔと理論値［Ｌ_PM／
ｔ］との間に、 Ｌ_PM／ｔ＝α・［Ｌ_PM／ｔ］ が成立することが実験的に確認されている。係数αは各
々の造管条件（管寸法（肉厚、管径）、スクイズ代、入
熱、溶接速度等）によって決まり、略１〜５の範囲をと
る。図８は上記理論式をグラフ化した［Ｌ_PM／ｔ］−θ
図であり、該図から明らかなようにＶ収束角θを一定に
したときＨ／ｔ値が大きいほど［Ｌ_PM／ｔ］値は大きく
なり、またＶ収束角θが大きくすると［Ｌ_PM／ｔ］値は
漸減してくる。従ってＨ／ｔ値が小さい、つまりＩ開先
に近い場合にはＶ収束角θを小さく設定し、またＨ／ｔ
値が大きい、つまりエッジ面の頂角が９０°に近い場合
にはＶ収束角θを大きく設定することにより理論値［Ｌ
_PM／ｔ］を、従って実測値Ｌ_PM／ｔを適正範囲内に収め
ることができる。すなわちＶ収束角θを制御変数として
実測値Ｌ_PM／ｔを調整することが可能である。このＶ収
束角θは良好な接合溶接部を形成する上でθ＝３〜１５
°の範囲内で設定することが望ましい。

【００２３】なお接合終端形状を、Ｌ_PM／ｔ＝０．５〜
７．０ および Ｌ_OI／Ｌ_PM≦１．０ が成立する山形
状にするためには、所望の形状になるように予め成形ス
ケジュールを実験により決定し、その成形スケジュール
に従って管を成形する。成形スケジュールを決定する場
合、 …予成形ロールによるフープ（帯板）の両エッジ部分
の端曲げ度合い …成形ロール群による成形度合い …フィンロールのフィンによるオープン管（管状体）
のエッジ面の整形度合い …スクイズロールによるアップセット度合い …シームガイドロールとスクイズロールとの間隔 …シームガイドロールのフィン幅 等を調整し、これにより所望の接合終端形状とする。な
おＶ収束角θは主として、を調整して設定する。

【００２４】また接合終端形状の判定は溶接管の押し広
げ試験によって実施する。実施要領を説明すると、まず
溶接を停止し、オープン管と溶接管の両方にまたがる適
当な長さ（例えば管外径の２〜５倍）の試験片（スクイ
ズロールを通過した位置にある）を溶接位置からサンプ
リングし、この試験片のオープン管側の管端を角度６０
°の円錐形工具にプレス（１０トン程度）で押しつけてラ
ッパ形に押し広げ、得られた試料の破面を観察して接合
終端形状を判定する。

【００２５】

【作用】この発明では、エッジ厚み方向の中心から上下
に向かって開く開先に成形した両エッジ部を突合せ溶接
する。このような形状の開先が形成された両エッジ面を
突き合わせると、エッジ部の両端方向に向かって広がる
空間が開先内に形成され、この空間の存在によりエッジ
部を圧接する過程で発生するエッジ面の板厚中央付近か
ら板厚両端方向へ向かうメタルフロー立上がり現象がよ
り顕著に現れる。このときエッジ面に付着した粉粒体粒
子は加熱金属のメタルフロー立上がりにより接合部から
ほぼ完全に排出される。すなわち、エッジ面に粉粒体粒
子が付着していても、この付着粉粒体粒子（いわゆる汚
れ）をエッジ部の圧接する過程で管内外に排出する自浄
作用を有する。

【００２６】またこの発明では、両エッジ部の少なくと
も一方をフィンロールのフィンにより圧潰し「く字形断
面」に整形してからＸ開先などで突合せ溶接する。この
場合、フィンロールのフィンにより圧潰するので、エッ
ジ面の加工装置を別途設ける等の処置は不要であり、イ
ンラインで連続的に整形処理を施すことができる。

【００２７】なお、接合終端形状が前記した特定の山形
状になるように管状体の両エッジ面をＸ開先などで突合
せ溶接すると、上記自浄作用を効果的に発現させること
ができる。

【００２８】また、上記メタルフロー立上がり現象は、
高周波電流が流れることによって現れる略三角形状をし
たエッジ部の熱影響部で起こるから、高周波電流による
加熱部分を必要最小限に抑えることができ、従って溶接
に必要な高周波電流、つまり入熱が低減できることにな
り、きわめて効率のよい溶接が可能になる。

【００２９】このようにして、この発明では粉粒体が管
状体のエッジ面に磁着等により付着することに起因する
管の割れはなくなる。また比較的低入熱（低電力量）域
での効率のよい安定した溶接が実現できる。

【００３０】

【実施例】以下、溶接用フラックス入りワイヤの製造を
実施例として説明する。図９は溶接用フラックス入りワ
イヤ製造装置の主要部の構成図である。

【００３１】図９に示すように、オープン管（管状体）
１の送り方向に沿って成形ロール群２４、サイドロール
３およびフラックス供給装置４が配置されている。成形
ロール２４の上流側には、予成形ロール（図示しない）
が設けられている。サイドロール３とサイドロール３と
の間５より成形途中のオープン管１にフラックス２５が
供給される。フラックス２５を供給されたオープン管１
は、フィンパスロール６、シームガイドロール７を通過
し、溶接ゾーンに入る。高周波誘導溶接装置８はワーク
コイル９およびスクイズロール１０を備えている。ワー
クコイル９には電源１２から、高周波溶接電流が供給さ
れる。溶接された管１１は切削バイト１３により外面側
の余盛りビード１４が切削され、圧延ロール群１６で圧
延され、さらに焼鈍を施しながら圧延装置および伸線装
置（いずれも図示しない）により外径１．０〜２．０ m
m の製品サイズまで縮径される。なお内面側の余盛りビ
ード１５はそのまま製品サイズまで残留する。

【００３２】このような高周波誘導溶接により幅ｗ＝３
０〜１５０mm、厚さｔ＝１〜５mm程度の鋼帯を外径Ｄ＝
１０〜５０mm程度の管に造管する。このときの溶接条件
として 高周波電流の周波数 … ｆ＝３００〜８００kHz 入熱量（電力量＝EpIp） … Ｐ＝５０〜５００kVA ワークコイル〜Ｖ収束点間の距離 … Ｌ＝１０〜１００mm Ｖ収束角 … θ＝３〜１５° 程度のものが採用され、溶接速度（造管速度）Ｖ＝１０
〜２００ｍ／min 程度の速度で造管が行われる。

【００３３】このような高周波溶接を実施するとオープ
ン管１内に磁場が発生する。この磁場は、粉粒体層２５
の表層部に存在する磁性粉粒体粒子を舞上げてエッジ面
２に磁着させる。この磁着粒子は溶接欠陥ひいては管外
皮の割れを引き起こす原因となるものであるから、これ
を極力エッジ面２から除去することが望ましい。この解
決手段として、この発明では管状体のエッジ面２をフィ
ンロールのフィンにより圧潰整形し「く字形断面」す
る。すなわちこの発明の製造方法は、図９に示すワイヤ
の製造方法において、スクイズロール１０に向かって走
行するオープン管１のエッジ面２（２L 、２R ）をフィ
ンパスロール６、シームガイドロール７のフィン３７に
よりエッジ面２の上方部分もしくは下方部分あるいはそ
の両方にフィン３７の側面を押しつけて潰し、エッジ面
２を平面状から断面「く字形」（山形状）の突起面に圧
潰整形する。しかるのちスクイズロール１０により圧接
してＸ開先で突合せ溶接する（図１参照）。この圧接の
過程でエッジ面２の板厚中央付近から板厚両端方向へ向
かうメタルフロー立上がり現象がより顕著に現れ、これ
によりエッジ面に磁着した粉粒体粒子を接合部からほぼ
完全に排出することができる。

【００３４】つぎに、この発明の製造方法により製造し
た溶接用フラックス入りワイヤの割れ発生結果について
説明する。板厚２．２mm、幅６５．５mmの鋼帯（ＳＰＨ
Ｃ，Ｃ＝０．０５％）を、外径２２．４mm、内径１８．
０mmの管に成形する。成形途中でフラックスを充填率１
５％で供給し、オープン管を連続的に突合せ接合した。
このときワークコイルに供給した高周波電流の周波数は
５１０kHz 、溶接速度Ｖは３０ｍ／min 、ワークコイル
〜Ｖ収束点間距離は１５mmであった。溶接後の管を圧延
ロール群により途中１回の焼鈍を施して外径３．２mmま
で縮径し、焼鈍、めっきを施してコイルに巻き取った。
ついで、仕上伸線し、管外径１．２mm、内径０．６mmの
製品サイズまで縮径して製品ワイヤの割れ発生状況を調
べた。

【００３５】各実験 No.の接合終端形状は、所望の形状
になるように予め成形スケジュールを実験により決定
し、その成形スケジュールに従って管を成形することに
より形成した。成形スケジュールの調整方法は前記した
通りである。なお本発明に係わる実験例ではオープン管
の開口部のエッジ面をフィンロールのフィンにより圧潰
し「く字形断面」に整形してからＸ開先で突合せ溶接し
た。このときＬ_PM／ｔ値は、Ｖ収束角θを５〜１０°の
範囲で調整することにより設定した。

【００３６】入熱量Ｐ（＝EpIp）は、実験 No.１〜１０
（本発明例）ではＰ＝１３０〜１５０kVA の範囲で設定
し、また実験 No.１１〜１３（比較例）ではＰ＝１６５
kVAに設定して高周波溶接を実施した。

【００３７】供給したフラックスの組成を表１に示す。
原料粉末を混合したあと、固着剤（水ガラス）を添加し
て造粒し、分級して供給フラックスを準備した。

【００３８】

【表１】

【００３９】割れ発生結果を表２に示す。割れの評価は
伸線後の外径１．２mmφの製品ワイヤ１００km（ワイヤ
２０kg巻スプール×３７）の全長にわたってワイヤ外皮
の渦流探傷試験（ＥＣＴ）を実施して割れの有無と位置
を確認し、割れ信号が出たとき該当部分を拡大鏡で観察
してワイヤ長手方向の割れの存在を確認することにより
実施した。割れの存在が全く確認できないとき、これを
良好とした。また、割れがあるとその割れの開口から表
面処理中あるいは伸線中に処理液がワイヤ中に浸入して
製品の品質を劣化させる傾向にあることから、割れの発
生を１箇所でも確認した場合にはこれを不良とした。

【００４０】

【表２】

【００４１】表２において、実験 No.１〜１０は本発明
の実験例であり、接合溶接部の終了端の形状はいずれも
本発明で特定する接合終端形状となっている。これらの
実験例ではいずれの場合も管外皮の割れは確認されず、
製品ワイヤとしての品質は良好で、この溶接用フラック
ス入りワイヤを用いて溶接を行ったところ良好な溶接作
業性が実現できた。

【００４２】これに対して、実験 No.１１〜１３は比較
例であって、接合溶接部の終了端の形状はいずれも本発
明で特定する接合終端形状となっていない。すなわち、
実験No.１１はＬ_PM／ｔ値が下限値（０．５）に満たな
い。実験 No.１２はＬ_PM／ｔ値が上限値（７．０）を越
えている。また実験 No.１３はＩ形状の開先である。結
局これらの比較例では、フラックス表層部に存在する磁
性粒子が磁場により舞い上りオープン管のエッジ部に磁
着した結果、管外皮に割れが発生し、製品歩留りを下げ
た。

【００４３】

【発明の効果】この発明によれば、金属帯板を管状体に
成形する途中で管状体に粉粒体を供給し、管状体の両エ
ッジ面を高周波溶接により接合し、粉粒体が充填された
溶接管を縮径する粉粒体充填管の製造方法において、エ
ッジ厚み方向の中心から上下に向かって開く開先（Ｘ開
先など）に成形した両エッジ部を突合せ溶接する。ま
た、前記エッジ面をフィンロールのフィンにより圧潰し
「く字形断面」に整形してからＸ開先などで突合せ溶接
する。さらに、接合終端形状が前記した特定の山形状に
なるように管状体のエッジ面をＸ開先などで突合せ溶接
する。これらのことから、 ・エッジ面に付着した粉粒体粒子は加熱金属のメタルフ
ロー立上がりにより接合部からほぼ完全に排出される。
すなわちエッジ面に粉粒体粒子が付着していても、この
付着粉粒体粒子（いわゆる汚れ）をエッジ部の圧接する
過程で管内外に排出する自浄作用を有する。

【００４４】・メタルフロー立上がり現象は、エッジ部
の「く字形断面」部分の熱影響部で起こるから、高周波
電流による加熱部分を必要最小限に抑えることができ、
従って溶接に必要な高周波電流、つまり入熱が低減でき
ることになり、きわめて効率のよい溶接が可能になる。

【００４５】・エッジ面をインラインで連続的に「く字
形断面」に整形処理できる。従って別工程で別途設けた
加工装置によりエッジ面を整形処理する等の煩雑さは無
い。

【００４６】・ワークロール直前でＸ開先などを形成す
るので、開先形状の調整がしやすく、加工も簡単にな
る。

【００４７】このようにして、この発明では粉粒体が管
状体のエッジ面に磁着等により付着することに起因する
管の割れはなくなる。この結果、製品歩留りの向上を図
ることができ、しかも品質良好な粉粒体充填管を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】フィンロールのフィンによるエッジ面の整形状
態を示す説明図である。

【図２】(ａ) (ｂ) はこの発明によるエッジ面に付着
した粉粒体粒子の排出状態を示す説明図である。

【図３】従来の開先形状（Ｉ開先）のエッジ面の突き合
わせ状態を示す説明図である。

【図４】接合終端形状の説明図である。

【図５】(ａ) (ｂ) (ｃ) (ｄ) は接合終端形状の具
体例を示す説明図である。

【図６】溶接位置における管状体の上面図である。

【図７】(ａ) は図６のVIIa −VIIa 線断面図、 (ｂ)
は図６のVIIb −VIIb 線断面図である。

【図８】理論値［Ｌ_PM／ｔ］とＶ収束角θの関係を示す
［Ｌ_PM／ｔ］−θ図である。

【図９】溶接用フラックス入りワイヤの製造装置の主要
部の構成図である。

【符号の説明】

１ オープン管（管状体） ２ エッジ面 ３ サイドロール ４ フラックス供給装置 ６ フィンパスロール ７ シームガイドロール ８ 高周波溶接装置 ９ ワークコイル １０ スクイズロール １１ 溶接された管 １２ 電源 １６ 圧延ロール群 １７ 接合溶接部 １８ 接合終了線 １８o 外側方向の接合終了線 １８i 内側方向の接合終了線 １９ エッジ部 ２２ 舞い上がる磁性粒子 ２３ エッジ面に磁着した磁性粒子 ２５ フラックス（粉粒体） ２６L 熱影響部 ２６R 熱影響部 ２７ 熱影響部 ３５ フィンロール ３７ フィンロールのフィン Ｐ 接合終了線の頂点 Ｏ 接合終了線の外側端点 Ｉ 接合終了線の内側端点 Ｍ 端点Ｏ、Ｉがつくる線分ＯＩの中点 Ｌ_PM 管軸方向のＰ−Ｍ間距離 Ｌ_OI 管軸方向のＯ−Ｉ間距離 ｐ エッジ部の「く字形」の頂点 ｏ エッジ部の「く字形」の外側端点 ｉ エッジ部の「く字形」の内側端点 ｍ 端点ｏ、ｉがつくる線分ｏｉの中点 Ｈ 管軸方向のｐ−ｍ間距離（開先高さ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属帯板を管状体に成形する途中で管状
   体に粉粒体を供給し、管状体の両エッジ面を高周波溶接
   により突合せ溶接し、溶接管を縮径する粉粒体充填管の
   製造方法において、管状体の肉厚が５mm以下、管外径が
   ５０mm以下であって、エッジ厚み方向の中心から上下に
   向かって開く開先に成形した両エッジ部を突合せ溶接す
   ることを特徴とする粉粒体充填管の製造方法。
2. 【請求項２】 前記両エッジ部の少なくとも一方をフィ
   ンロールのフィンで圧下してエッジ厚み方向の中心から
   上下に向かって開く開先に成形する請求項１記載の粉粒
   体充填管の製造方法。
3. 【請求項３】 管状体のエッジ面の接合終端形状の頂点
   をＰ、外側端点をＯ、内側端点をＩ、線分ＯＩの中点を
   Ｍとしたとき、距離Ｌ_PM、Ｌ_OIと板厚ｔとの間に、 Ｌ_PM／ｔ＝０．５〜７．０ Ｌ_OI／Ｌ_PM≦１．０ ただし、Ｌ_PM…管軸方向のＰ−Ｍ 間距離 Ｌ_OI…管軸方向のＯ−Ｉ 間距離 なる関係が成立する山形の接合終端形状とする請求項１
   記載の粉粒体充填管の製造方法。
4. 【請求項４】 前記Ｌ_PM／ｔが所定の値となるように、
   Ｖ収束角θを３〜１５°の範囲で調整する請求項３記載
   の粉粒体充填管の製造方法。