JPH06254694A - 溶接用鋼ワイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二次伸線時においてカップ状のワイヤ破断が
生じない溶接用鋼ワイヤの製造方法を提供する。 【構成】 重量％で、Ｃ：０．０３０％以下、Ｓｉ：
０．８０〜１．００％、Ｍｎ：１．３０〜１．５０％、
Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２５％以下、残部Ｆ
ｅおよび不純物よりなる鋼組成の圧延素材を線材圧延し
て圧延線材としたのち、前記圧延線材を一次伸線し、さ
らに二次伸線して溶接用鋼ワイヤとする溶接用鋼ワイヤ
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟鋼等の一般鋼材や強
度５０ｋｇｆ／ｍｍ^２級高張力鋼材などよりなる鋼構造
物ないしは鋼構造物部材に対してアーク溶接を行う際に
使用するのに適した溶接用鋼ワイヤ（ソリッドワイヤ）
を製造するのに利用される溶接用鋼ワイヤの製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の溶接用鋼ワイヤを製造す
るに際しては、例えば、軟鋼等の一般鋼材や強度５０ｋ
ｇｆ／ｍｍ^２級高張力鋼材を素材とした鋼構造物用の溶
接用鋼ワイヤの場合に、請求項１に係わる溶接用鋼ワイ
ヤに対応するものとして、重量％で、Ｃ：０．０５０％
以下、Ｓｉ：０．８０〜１．００％、Ｍｎ：１．３０〜
１．５０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２５％
以下、残部Ｆｅおよび不純物よりなる鋼組成を有するも
のを用い、また、請求項２に係わる溶接用鋼ワイヤに対
応するものとして、重量％で、Ｃ：０．０５５％以下、
Ｓｉ：０．５５〜０．６５％、Ｍｎ：１．３０〜１．４
５％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２５％以下、
Ｔｉ：０．０５〜０．０９％、Ｎ：０．０１０％以下、
残部Ｆｅおよび不純物よりなる鋼組成を有するものを用
い、線材圧延によって例えば直径約７ｍｍ前後とした圧
延線材に対し必要に応じて焼鈍を施した後、一次伸線を
行って例えば直径約３．３ｍｍ前後とし、この一次伸線
材に対し場合によっては焼鈍を施すと共に銅めっきを行
い、次いで二次伸線を行って直径１．２〜２．０ｍｍ前
後の溶接用鋼ワイヤとして巻き取るようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな溶接用鋼ワイヤの製造工程においては、冷間での二
次伸線時にカップ状のワイヤ破断を生じることがあり、
伸線作業が中断されることとなることから、二次伸線能
率を低下させることになるという問題点があり、伸線作
業時におけるワイヤ破断の発生を極力回避できるように
することが課題となっていた。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、上記した従来の課題にかんが
みてなされたものであって、溶接用鋼ワイヤの製造工程
において、とくに冷間での二次伸線時にカップ状のワイ
ヤ破断を生じがたいようにして二次伸線能率を向上させ
ることができる溶接用鋼ワイヤの製造方法を提供するこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる溶接用鋼
ワイヤの製造方法は、上述した冷間での二次伸線におい
てカップ状のワイヤ破断が生じた部分の観察を行った結
果、断線部近傍に見られるベイナイト起因のボイドの発
生により二次伸線においてワイヤ破断が生じたり、ある
いは一次伸線後に焼鈍を行わない硬引材とするために前
記一次伸線における加工硬化によって伸線加工後の線材
中心と表層との間における硬度差により二次伸線におい
てワイヤ破断が生じたりすることに着目してなされたも
のであって、請求項１に係わる発明においては、重量％
で、Ｃ：０．０３０％以下、Ｓｉ：０．８０〜１．００
％、Ｍｎ：１．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０２０％以
下、Ｓ：０．０２５％以下、残部Ｆｅおよび不純物より
なる鋼組成の圧延素材を線材圧延して圧延線材としたの
ち、前記圧延線材を一次伸線し、さらに二次伸線して溶
接用鋼ワイヤとする構成としたことを特徴としている。

【０００６】また、請求項２に係わる発明においては、
重量％で、Ｃ：０．０４５％以下、Ｓｉ：０．５５〜
０．６５％、Ｍｎ：１．３０〜１．４５％、Ｐ：０．０
２０％以下、Ｓ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．０５〜
０．０９％、Ｎ：０．０１０％以下、残部Ｆｅおよび不
純物よりなる鋼組成の圧延素材を線材圧延して圧延線材
としたのち、前記圧延線材を一次伸線し、さらに二次伸
線して溶接用鋼ワイヤとする構成としたことを特徴とし
ている。

【０００７】そして、本発明に係わる溶接用鋼ワイヤの
製造方法の実施態様においては、圧延線材の巻取温度を
８２０〜８８０℃とすると共にブロアー無しのフード徐
冷を行ってベイナイト抑制をはかる構成とすることがで
き、また、一次伸線後に焼鈍を施すと共に銅めっきを行
う構成とすることもでき、場合によっては一次伸線後に
焼鈍を施すことなく銅めっきを行って一次伸線後の二次
伸線では硬引伸線となる構成とすることもできる。

【０００８】本発明の請求項１に係わる溶接用鋼ワイヤ
の製造方法において、特定の鋼組成を有する圧延素材を
用いることに限定した理由について述べる。

【０００９】Ｃ：溶接用鋼ワイヤ中のＣは、ガスシール
ドアーク溶接において短絡移行溶接時の作業性を良好な
ものとする作用を有しているが、多すぎると線材圧延後
にベイナイトが形成されやすくなってベイナイト起因の
ボイド生成により二次伸線時においてカップ状のワイヤ
破断が生じやすくなると共に、一次伸線における加工硬
化率が増大し、一次伸線加工後の線材中心と表層との間
での硬度差が大きすぎるものとなることによって、一次
伸線後に焼鈍を施さない場合の硬引二次伸線においてカ
ップ状のワイヤ破断を生じることとなるので、Ｃ含有量
は０．０３０％以下とした。

【００１０】Ｓｉ：溶接用鋼ワイヤ中のＳｉは、溶接作
業性を向上させると共にビード外観を良好なものとする
作用を有しているが、０．８０％未満ではこのような作
用を十分に得ることができず、１．００％を超えると溶
接金属の延性や靭性を低下させることとなるので、Ｓｉ
含有量は０．８０〜１．００％とした。

【００１１】Ｍｎ：溶接用鋼ワイヤ中のＭｎは、溶接金
属に対する脱酸作用を有していて溶接金属の機械的特性
を向上させるのに有効であるが、１．３０％未満ではこ
のような作用を十分に得ることができず、１．５０％を
超えると伸線性を悪化させることとなるので、Ｍｎ含有
量は１．３０〜１．５０％とした。

【００１２】Ｐ：溶接用鋼ワイヤ中のＰは、溶接金属の
靭性を低下させるので、０．０２０％以下に規制した。

【００１３】Ｓ：溶接用鋼ワイヤ中のＳは、溶接金属の
靭性を低下させるので、０．０２５％以下に規制した。
そして、このＳは溶接ビードの耐割れ性を向上させる作
用を有するので、０．０１７％以上含有させることもよ
い。

【００１４】Ｆｅ：溶接用鋼ワイヤ中のＦｅは、軟鋼等
の一般鋼材や高張力鋼鋼材の母材でもあるので、Ｆｅお
よび不純物で残部とした。

【００１５】また、本発明の請求項２に係わる溶接用鋼
ワイヤの製造方法において、特定の鋼組成を有する圧延
素材を用いることに限定した理由について述べる。

【００１６】Ｃ：溶接用鋼ワイヤ中のＣは、ガスシール
ドアーク溶接において短絡移行溶接時の作業性を良好な
ものとする作用を有しているが、多すぎると線材圧延後
にベイナイトが形成されやすくなってベイナイト起因の
ボイド生成により二次伸線時においてカップ状のワイヤ
破断が生じやすくなるので、Ｃ含有量は０．０４５％以
下とした。

【００１７】Ｓｉ：溶接用鋼ワイヤ中のＳｉは、溶接作
業性を向上させると共にビード外観を良好なものとする
作用を有しているが、０．５５％未満ではこのような作
用を十分に得ることができず、０．６５％を超えると溶
接金属の延性や靭性を低下させることとなるので、Ｓｉ
含有量は０．５５〜０．６５％とした。

【００１８】Ｍｎ：溶接用鋼ワイヤ中のＭｎは、溶接金
属に対する脱酸作用を有していて溶接金属の機械的特性
を向上させるのに有効であるが、１．３０％未満ではこ
のような作用を十分に得ることができず、１．４５％を
超えると伸線性を悪化させることとなるので、Ｍｎ含有
量は１．３０〜１．４５％とした。

【００１９】Ｐ：溶接用鋼ワイヤ中のＰは、溶接金属の
靭性を低下させるので、０．０２０％以下に規制した。

【００２０】Ｓ：溶接用鋼ワイヤ中のＳは、溶接金属の
靭性を低下させるので、０．０２５％以下に規制した。
そして、このＳは溶接ビードの耐割れ性を向上させる作
用を有するので、０．０１７％以上含有させることもよ
い。

【００２１】Ｔｉ：溶接用鋼ワイヤ中のＴｉは、脱酸作
用を有していると共に溶接作業性を向上させる作用を有
しているので０．０５〜０．０９％含有させることとし
たが、場合によってはＴｉ含有量を増加させて連続冷却
変態曲線におけるベイナイトノーズを短時間側へ移行さ
せ、ベイナイト組織発生条件を緩和させて二次伸線時に
カップ状のワイヤ破断をさらに生じがたいものとするた
めに、Ｔｉ含有量を０．１５〜０．１９％とすることも
できる。

【００２２】Ｆｅ：溶接用鋼ワイヤ中のＦｅは、軟鋼等
の一般鋼材や高張力鋼鋼材の母材でもあるので、Ｆｅお
よび不純物で残部とした。

【００２３】そのほか、Ｏは溶接金属の靭性を低下させ
るので０．００４０％以下、Ｎも溶接金属の靭性を低下
させるので０．０１０％以下、Ｃｕも溶接金属の靭性を
低下させるので０．２０％以下とするのがよく、場合に
よってはＣｒを０．５０％以下、Ｍｏを０．３０％以下
で含有させることもできる。

【００２４】このような鋼組成の鋼塊や鋳片を造塊法や
連続鋳造法により製造し、適宜分塊圧延を行ったあと熱
間圧延，線材圧延を行って例えば直径約７ｍｍ前後の圧
延線材を得る。

【００２５】このとき、圧延線材の巻取温度を８５０℃
±３０℃にすると共にブロアーを用いないでフード徐冷
を行い、フード出口での急冷を防止してベイナイト組織
発生条件の緩和をはかり、これによってベイナイトの発
生が抑制されるようにし、ベイナイトの抑制によってこ
れに起因するボイドの生成を減少して、後に行われる冷
間での二次伸線時にカップ状のワイヤ破断を生じないよ
うにすることが望ましい。

【００２６】次いで、前記圧延線材に対し一次伸線を行
って例えば直径約３．３ｍｍ前後とし、この一次伸線材
に対し場合によっては約７５０℃で焼鈍を施す（請求項
１の発明に係わる鋼組成のものでは、一次伸線後に焼鈍
を施さないで二次伸線では硬引とすることもあるので、
このような場合には一次伸線による加工硬化によって線
材の中心と表層との間で硬度差が大きくなって二次伸線
においてワイヤ破断を生ずることがあるので、請求項１
に係わる発明ではＣ含有量を０．０３０％以下としてい
る。）と共に銅めっきを行い、次いで二次伸線を行って
例えば直径２．０ｍｍ．１．６ｍｍ，１．４ｍｍ，１．
２ｍｍ等の溶接用鋼ワイヤとし、引続き巻き取る。

【００２７】このような溶接用鋼ワイヤは、例えば、請
求項１に係わるものにおいて、短絡移行溶接で、電流：
１８０Ａ，電圧：２２Ｖ，送り速度：４０ｃｍ／ｍｉ
ｎ，シールドガス：ＣＯ_２の溶接条件や、短絡移行溶接
で、電流：２００Ａ，電圧：２２Ｖ，送り速度：４０ｃ
ｍ／ｍｉｎ，シールドガス：Ａｒ＋２０％ＣＯ_２の溶接
条件や、粒滴移行溶接で、電流：３３０Ａ，電圧：３５
Ｖ，送り速度：４０ｃｍ／ｍｉｎなどの溶接条件のもと
で、また、請求項２に係わるものにおいて、スプレー移
行溶接で、電流：３５０Ａ，電圧：３２Ｖ，送り速度：
４０ｃｍ／ｍｉｎ，シールドガス：Ａｒ＋２０％ＣＯ_２
の溶接条件や、短絡移行溶接で、電流：１８０Ａ，電
圧：１８Ｖ，送り速度：４０ｃｍ／ｍｉｎ，シールドガ
ス：Ａｒ＋２０％ＣＯ_２などの溶接条件のもとで、軟鋼
等の一般鋼材や強度５０ｋｇｆ／ｍｍ^２級高張力鋼材を
用いた鋼構造物の溶接などに利用される。

【００２８】

【発明の作用】本発明に係わる溶接用鋼ワイヤの製造方
法では、溶接用鋼ワイヤ素材中のＣ含有量を請求項１に
係わる発明では０．０３０％以下としており、また、請
求項２に係わる発明では０．０４５％以下としているの
で、一次伸線時における加工硬化率が低減することとな
って一次伸線後の線材の中心と表層との間で生じる硬度
差が小さなものとなって二次伸線時におけるカップ状の
ワイヤ破断が生じがたいものとなり、また、連続冷却変
態曲線（ＣＣＴカーブ）におけるベイナイト生成ノーズ
が短時間側に移行してベイナイト組織発生条件が緩和さ
れることとなって、ベイナイトの発生およびこれに起因
するボイドの形成にもとづく二次伸線時におけるカップ
状のワイヤ破断が大幅に低減されることとなる。

【００２９】

【実施例】次に、本発明に係わる溶接用鋼ワイヤの製造
方法の実施例を比較例と共に説明する。

【００３０】実施例１

【００３１】

【表１】

【００３２】表１に示す化学成分を有する直径７ｍｍの
圧延線材を線材圧延により得て、この圧延線材を８５０
℃で巻き取ると共にブロアーを用いないでフード徐冷
し、フード出口部分での急冷を防止してベイナイト抑制
をはかった。

【００３３】次いで、前記圧延線材を巻き戻して一次伸
線を行うことにより直径３．３ｍｍの一次伸線材とし、
この一次伸線材に対し焼鈍を施すことなしに銅めっきを
行い、次いで硬引による二次伸線を行って直径１．２ｍ
ｍの溶接用鋼ワイヤを得た。

【００３４】このような硬引二次伸線を行った場合にお
いて、二次伸線におけるカップ状のワイヤ破断の発生に
関し、表１に示した従来比較例１の鋼成分のものを用い
た場合にはワンロット数回の破断がまれには発生するこ
とがあったが、表１に示した本発明実施例１の鋼成分の
ものを用いた場合には破断の発生は全くなかった。

【００３５】ここで、図１に本発明実施例１において用
いた鋼組成のものについての連続冷却変態曲線を示し、
また、図２に比較例１において用いた鋼成分のものにつ
いての連続変態冷却曲線を示すが、図１の場合には図２
の場合に比べてベイナイトノーズが短時間側へ移行して
おり、ベイナイト発生条件が緩和されるため、ベイナイ
トの発生，ボイドの形成による二次伸線工程におけるカ
ップ状のワイヤ破断の減少、および一次伸線後における
線材中心と表層との間における硬度差の低減による二次
伸線工程におけるカップ状のワイヤ破断の減少を実現で
きたことが確認された。

【００３６】実施例２

【００３７】

【表２】

【００３８】表２に示す化学成分を有する直径７ｍｍの
圧延線材を線材圧延により得て、この圧延線材を８５０
℃で巻き取ると共にブロアーを用いないでフード徐冷
し、フード出口部分での急冷を防止してベイナイト抑制
をはかった。

【００３９】次いで、前記圧延線材を巻き戻して一次伸
線を行うことにより直径３．３ｍｍの一次伸線材とし、
この一次伸線材に対し温度７５０℃での焼鈍を施すと共
に銅めっきを行い、次いで二次伸線を行って直径１．２
ｍｍの溶接用鋼ワイヤを得た。

【００４０】このような二次伸線を行った場合におい
て、二次伸線におけるカップ状のワイヤ破断の発生率に
関し、表２に示した従来比較例２の鋼成分のものを用い
た場合にはワンロット数回の破断がまれには発生するこ
とがあったが、表２に示した本発明実施例２の鋼成分の
ものを用いた場合には破断の発生は全くなかった。

【００４１】ここで、図３に本発明実施例２において用
いた鋼組成のものについての連続冷却変態曲線を示し、
また、図４に比較例２において用いた鋼成分のものにつ
いての連続変態冷却曲線を示すが、図３の場合には図４
の場合に比べてベイナイトノーズが短時間側へ移行して
おり、ベイナイト発生条件が緩和されるため、ベイナイ
トの発生，ボイドの形成による二次伸線工程におけるカ
ップ状のワイヤ破断の減少を実現できたことが確認され
た。

【００４２】

【発明の効果】本発明に係わる溶接用鋼ワイヤの製造方
法では、従来の場合に比べて二次伸線時おけるカップ状
のワイヤ破断がかなり減少することとなり、二次伸線能
率が大幅に向上することとなって、溶接用鋼ワイヤの生
産性を著しく向上させることが可能になるという優れた
効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１において用いた鋼組成のもの
についての連続冷却変態曲線を示すグラフである。

【図２】本発明の比較例１において用いた鋼組成のもの
についての連続冷却変態曲線を示すグラフである。

【図３】本発明の実施例２において用いた鋼組成のもの
についての連続冷却変態曲線を示すグラフである。

【図４】本発明の比較例２において用いた鋼組成のもの
についての連続冷却変態曲線を示すグラフである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．０３０％以下、Ｓ
   ｉ：０．８０〜１．００％、Ｍｎ：１．３０〜１．５０
   ％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２５％以下、残
   部Ｆｅおよび不純物よりなる鋼組成の圧延素材を線材圧
   延して圧延線材としたのち、前記圧延線材を一次伸線
   し、さらに二次伸線して溶接用鋼ワイヤとすることを特
   徴とする溶接用鋼ワイヤの製造方法。
2. 【請求項２】 重量％で、Ｃ：０．０４５％以下、Ｓ
   ｉ：０．５５〜０．６５％、Ｍｎ：１．３０〜１．４５
   ％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２５％以下、Ｔ
   ｉ：０．０５〜０．０９％、Ｎ：０．０１０％以下、残
   部Ｆｅおよび不純物よりなる鋼組成の圧延素材を線材圧
   延して圧延線材としたのち、前記圧延線材を一次伸線
   し、さらに二次伸線して溶接用鋼ワイヤとすることを特
   徴とする溶接用鋼ワイヤの製造方法。
3. 【請求項３】 圧延線材の巻取温度を８２０〜８８０℃
   とすると共にフード徐冷を行ってベイナイト抑制をはか
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接用鋼
   ワイヤの製造方法。
4. 【請求項４】 一次伸線後に焼鈍を施すと共に銅めっき
   を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
   記載の溶接用鋼ワイヤの製造方法。
5. 【請求項５】 一次伸線後に焼鈍を施すことなく銅めっ
   きを行うことを特徴とする請求項１または３に記載の溶
   接用鋼ワイヤの製造方法。