JPH106083A

JPH106083A - フラックス入りワイヤの製造方法

Info

Publication number: JPH106083A
Application number: JP17730496A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Matsukuma; 斉松隈; Yasuo Kimiya; 康雄木宮
Original assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 1998-01-13

Abstract

(57)【要約】【課題】フラックス充填率および鉄粉率の高い細径フ
ラックス入りワイヤを伸線するに際し、断線が防止で
き、高能率で設備費も経済的なフラックス入りワイヤの
製造方法を提供する。【解決手段】フラックス入りワイヤの製造方法におい
て、重量比で１０〜８０％の鉄粉を含むフラックスを鋼
管の内部に重量比で１２〜２５％充填したワイヤ素線を
順次、一次伸線、焼鈍、ローラダイス伸線、ダイス伸線
を行い、所望の細径に伸線する。また、カセットローラ
ダイス伸線をしたワイヤをダイス伸線でフラックス密度
が増加しない外径まで伸線する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接用フラックス
入りワイヤの製造方法において、フラックス充填率（ワ
イヤ全体に対するフラックスの重量比）および鉄粉率
（フラックス中の鉄粉の重量比）が高い特に細径で継ぎ
目無しの金属製のワイヤを製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フラックス入り継ぎ目無しワイヤの製造
方法は、特公昭４５−３０９３７号公報で開示されてい
るように、約１３ｍｍ外径の鋼管にフラックスを振動充
填し、一次伸線で約３ｍｍに加工した後、軟化焼鈍、銅
めっきを施し、さらに孔ダイスによる伸線（以下、ダイ
ス伸線と称する。）で約１ｍｍの所定の細径に伸線加工
する方法が一般的である。一次伸線は、ダイス伸線と３
ロール方式ミルによる伸線（以下、３ロール伸線と称す
る。）が用いられている。３ロール伸線は、小径の３個
のロールを駆動して圧延する方法であり、ダイス伸線に
比較して能率は良いが、比較的小径寸法の伸線は困難で
ある。

【０００３】銅めっきは、ワイヤの防錆、溶接性の改善
効果のために施されているもので、用途によっては必ず
しも必要ない。

【０００４】ところがフラックスの充填率が高くなるほ
どワイヤ断面に占める外皮材の割合が少なくなり、ダイ
スを通過した後のワイヤ引張強さに比較してダイス伸線
に要する力の割合が高くなる。また、フラックス中の鉄
粉の割合（以下、重量比で鉄粉率と称する。）が高くな
ると、ダイス伸線時の外皮内のフラックスの流動性が悪
化し、鉄粉が塊状（以下、クラスターと称する。）にな
り、外皮に食い込み、外皮の延性を大幅に低下させて、
ダイス伸線時に破断し易くする。

【０００５】断線した時、伸線速度が大きいほど、断線
ワイヤのダイス抜け数が多くなるため、再度ワイヤのダ
イス通しが必要な数が増加する。ダイス通しのためには
ダイス毎にワイヤ先端を細くする加工が必要であり、長
時間を要する。また、経験的に伸線速度が大きいほど断
線しやすいことが分かっている。以上の理由から、断線
しやすいワイヤの伸線は、伸線速度を通常の２０〜７０
％も速度ダウンを余儀なくされる。

【０００６】また、１次伸線後外皮の軟化および脱水素
処理を目的として焼鈍を行うが、温度を高くして短時間
の焼鈍条件にすると外皮材が軟らかくなりすぎてダイス
伸線時にフラックス中に空隙が発生しやすくなり、断線
の発生につながる。したがって、断線しやすいワイヤの
焼鈍温度は５５０℃付近の低温で外皮を軟らかくしすぎ
ない程度行うので、脱水素のために８時間近くの長時間
を要している。

【０００７】以上のように、高充填率、高鉄粉率のフラ
ックス入りワイヤは、細径になると断線し易くなり、生
産性を著しく阻害していた。

【０００８】最近の溶接は、自動化が進み、造船、タン
ク建設等の溶接においては、開先が狭く、高速度の溶接
機が開発され溶接能率を著しく向上させている。これら
の溶接に使用される溶接ワイヤとしては、高能率な溶接
ができ、スパッタが少なく、ビード形状が美しい等の特
徴を有するフラックス入りワイヤが格段に優れている。

【０００９】これらのフラックス入りワイヤは、溶着金
属を増すために鉄粉を１０％以上含む金属粉を主体とし
たフラックス成分となり、かつ溶着速度を上げるために
フラックスの充填率は１２％以上が必要となる。また、
使用されるワイヤ外径は、０．８〜１．６ｍｍと細径に
なってきている。

【００１０】このようにフラックス充填率および鉄粉率
の高い細径フラックス入りワイヤの需要は増加する傾向
にあり、高品質のワイヤを多量供給するには伸線時の断
線防止が大きな課題である。

【００１１】そこで断線のない伸線方法として特公平１
ー２９６３８号公報にローラダイスを使用する伸線方法
（以下、ローラダイス伸線と称する。）が開示されてい
る。ローラダイスを用いると、ころがり摩擦となって外
部摩擦が小さくなり、ワイヤ素線に無理な力が作用しな
い。また、楕円形状の孔形ローラにより断面形状を変化
させながら加工を行うため、フラックスの破砕効果があ
り、クラスターの発生防止効果があると考えられる。以
上の効果により断線を防止できる。

【００１２】しかし、ローラダイスは、ワイヤの捻れ防
止の必要上、小径の孔形ローラと小径のニードルベアリ
ングを用いて単位ローラ間の距離を著しく小さくしてい
るため、ベアリングのシールが不十分である。また、実
公昭５８ー３８３１４号公報に開示されているようにベ
アリング部の冷却が空冷しかできず、高速化すると、グ
リースが流出し、ベアリングの焼き付きが生じるため、
せいぜい約４００ｍｐｍの伸線速度しか出せない。一
方、断線が問題とならないワイヤのダイス伸線では８０
０ｍｐｍ以上の速度で伸線している。また、ローラダイ
ス伸線は、ローラダイス費用が高く、キャプスタンがダ
イス毎に必要であるために設備費が高く、スペースも多
くいる欠点がある。

【００１３】このようにフラックス充填率および鉄粉率
の高い細径フラックス入りワイヤを伸線するには能率を
犠牲にしたり、設備の高いものを使用しているため、製
造コストが高くなっていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、フラックス
充填率および鉄粉率の高い特に細径フラックス入り継ぎ
目無しワイヤを伸線する際に、ダイス伸線では断線が生
じ生産性が著しく悪い、断線が防止できるローラダイス
では伸線速度が遅く設備費が高い、という欠点を解決
し、断線が防止でき、ローラダイス伸線よりも能率が良
く、設備費も経済的であるフラックス入りワイヤの製造
方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、フラックス入りワイヤの製造方法において、重量
比で１０〜８０％の鉄粉を含むフラックスを鋼管の内部
に重量比で１２〜２５％充填したワイヤ素線を順次、一
次伸線、焼鈍、ローラダイス伸線、ダイス伸線を行い、
所望の細径に伸線する。

【００１６】また、ローラダイス伸線をしたワイヤをダ
イス伸線でフラックス密度が増加しない外径まで伸線す
ることにある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。

【００１８】図１は、鉄粉率６０％のフラックスを充填
率１５％に充填した鋼管を３ロール伸線で外径３．２ｍ
ｍまで伸線し、５５０℃で８時間の焼鈍後、ダイス伸線
とローラダイス伸線で外径１．２ｍｍのワイヤ径に伸線
した時のフラックス密度を調査したものである。３ロー
ル伸線で外径３．２ｍｍまで伸線するとフラックス密度
は約５ｇ／ｃｃまで増加する。ダイス伸線のフラックス
密度は外径２．０ｍｍまでは減少して約４ｇ／ｃｃとな
る。しかし、さらに細径に伸線するとフラックス密度は
増加し始め、外径１．２ｍｍでほぼダイス伸線スタート
時の密度に近くなる。

【００１９】この理由は、３ロール伸線後に焼鈍をする
ため、主として外皮材が軟化し、伸びやすくなること、
また、図２に示すようにフラックス２の流動性が悪い部
分に空隙３を生じることが原因で初期のダイス伸線では
フラックス密度が減少する。その後さらにダイス伸線す
ると、図３に示すように空隙３の部分で外皮材１の肉厚
が厚くなり、フラックス密度の大きい部分で外皮材の肉
厚は薄くなる。さらにダイス伸線すると、外皮材が加工
硬化してフラックスが圧延されてフラックス密度は上昇
することによる。

【００２０】これに対して、ローラダイス伸線のフラッ
クス密度は外径１．８ｍｍまで変化なく、外径１．８ｍ
ｍを超えると僅かに増加する。

【００２１】図４は、外皮材１内にフラックス２が充填
されているワイヤのＬ断面の肉厚分布を示す。このよう
な肉厚分布はＬ断面研磨、またはＸ線撮影で得られる。
所定のＬ断面長さ内の最大肉厚と最小肉厚を測定し、最
大肉厚を最小肉厚で除した値をＰ値と定義する。Ｐ値が
１．５を超えると断線しやすくなる。

【００２２】前述のダイスおよびローラダイス伸線によ
る伸線時のＬ方向断面長さ１００ｍｍ内のＰ値は図５に
示すように、ダイス伸線では外径２．４ｍｍ以下になる
と急激に大きくなり、ローラダイス伸線では外径１．６
ｍｍ以下で少し大きくなった。

【００２３】また、Ｐ値が増加すると断線が生じやすく
なるのは、最小肉厚部に局部的に加工歪みが集中し、延
性が低下するためと考えられる。ここで注目すべきは図
５のダイス伸線のＰ値が急激に増加する外径は１．８ｍ
ｍからであるが、これは図１のダイス伸線のフラックス
密度が増加する外径に一致する点である。したがって、
Ｐ値の増加は、フラックス密度が一旦低下した後に増加
することと関係していることがわかる。

【００２４】ローラダイス伸線ではＰ値の増加は少な
い。ローラダイスの場合は、孔形ローラによる楕円形状
の繰り返しによる引抜き加工であること、転がり摩擦で
引き抜き力が小さいことなどが考えられる。

【００２５】したがって、前記メカニズムからダイス伸
線でＰ値を増加させないためには、フラックス密度が低
下した後に、さらに伸線してフラックス密度を増加させ
ないことである。

【００２６】よって、焼鈍後にフラックス密度の低下し
ないローラダイス伸線を行い、その後、ローラダイス伸
線よりも伸線速度が高いダイス伸線でフラックス密度が
低下した後にフラックス密度が増加しない外径までの範
囲内で伸線すれば、Ｐ値を増加させることがないので断
線することなく生産能率の良い伸線が可能となる。

【００２７】また、ローラダイス伸線をダイス伸線でＰ
値が１．５以下にとどまる外径までの範囲内で伸線すれ
ば断線することなく伸線できる。

【００２８】次に、充填率１５％、鉄粉率６０％のフラ
ックスを充填した鋼管を外径３．２ｍｍまで３ロール伸
線し、焼鈍後、外径２．１ｍｍまでローラダイス伸線
し、次いでダイス伸線で外径１．２ｍｍのワイヤ径に伸
線した場合の各径でのフラックス密度を調査した結果を
図６に、Ｐ値の変化を図７に示す。外径２．１ｍｍまで
ローラダイス伸線すれば、その後のダイス伸線ではフラ
ックス密度が低下した後増加するまでの範囲内で外径
１．２ｍｍまで伸線可能で、Ｐ値の増加を抑制でき、断
線を防止できる。

【００２９】したがってローラダイス伸線とダイス伸線
とを組み合わせて伸線する本発明の方法によれば、ロー
ラダイス伸線は外径２．１ｍｍ以下まで使用し、最終外
径１．６ｍｍ以下のダイス伸線速度が８００〜１０００
ｍｐｍの時のローラダイス伸線速度は４００ｍｐｍ以下
でよいので現状のローラダイス伸線技術で能率の低下は
ない。また、高価なローラダイス伸線機の台数を少なく
することが可能である。

【００３０】さらに、ローラダイス伸線ではＰ値の増加
が少ないので、３ロール伸線後の焼鈍温度を高くし、か
つ焼鈍時間を短くして脱水素処理をすることが可能であ
り、フラックス入りワイヤの製造時間を大幅に短縮でき
るので、さらに能率的に生産できる。

【００３１】なお、本発明は、図８に示すようにローラ
ダイス伸線装置とダイス伸線装置を連続にすれば省力化
ができ、生産性も良い。すなわち、供給リール１４から
外径３．２ｍｍのワイヤ素線４を供給し、ローラダイス
５で縮径しながらキャプスタン６で引っ張る。ここで
は、ローラダイスは５、７、９、１１、キャプスタンは
６、８、１０、１２の４スタンドの例を示したが、スタ
ンド数は１スタンド当たりのローラダイスの減面率が３
５％以下になるようにして所定の外径が得られるために
必要な数だけ並べる。ここで、減面率は（伸線前のワイ
ヤ断面積ー伸線後のワイヤ断面積）／伸線前のワイヤ断
面積で表す。その後、ダイス伸線装置１３で所定の外径
まで伸線し、巻取リール１５に巻き取る。ダイス伸線装
置１３は、市販の湿式伸線装置である。

【００３２】本発明では、溶着金属の量を増加させて溶
接能率を向上させるために、フラックス中に鉄粉を少な
くとも重量比で１０％以上含有させることが必要であ
る。しかし、鉄粉の量が多すぎるとフラックスとしての
効果が充分発揮できなくなるので最大重量比を８０％と
する。

【００３３】また、フラックス充填率は、溶着金属の量
で増加させ溶着作業性の能率を高めるためには少なくと
も重量比で１２％以上必要であるが、２５％を超えると
伸線時に断線が生じ製造が困難となるので最大重量比を
２５％とした。なお、溶接作業性の観点からのみすれば
重量比で１５〜２５％が好ましい。

【００３４】

【実施例】外径１２〜１８ｍｍ、肉厚１．５〜２．０ｍ
ｍの鋼管（ＪＩＳ規格Ｇ３４４５ＳＴＫＭ１１Ａ）
に種々の鉄粉率の異なるフラックスを水ガラスで造粒、
乾燥、整粒して目標充填率に振動充填し、３ロール伸線
で外径３．２ｍｍまで一次伸線し、各種条件で焼鈍後、
銅めっきした。その後、図８に示す装置で、ローラダイ
ス伸線し、ダイス伸線で最終径まで各伸線速度で連続で
伸線して巻き取りリールに巻き取った。この場合のロー
ラダイス伸線速度は４００ｍｐｍ以下とした。

【００３５】なお、ダイス伸線最終外径１．２ｍｍの場
合のローラダイス伸線のダイス構成例と減面率は、３．
２ｍｍ→２．８ｍｍ（２３％）→２．４５ｍｍ（２３
％）→２．１ｍｍ（２７％）→１．８ｍｍ（２７％）で
ある。スタンド数は４台である。ここでローラダイス伸
線の最終ダイス外径に合わせてローラダイスのダイス構
成およびスタンド数を変更した。

【００３６】ローラダイス伸線後のダイス伸線最終外径
までのダイス数は８〜１０ダイス、減面率は１ダイス当
たり６〜１３％の湿式伸線で実施した。

【００３７】各試験における試作量は５トンで、伸線中
の断線有無とダイス伸線終了後のＰ値を測定した。これ
らの結果をまとめて表１に示す。

【００３８】表１中Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６が本発明例、Ｎ
ｏ．７〜Ｎｏ．１２が比較例である。

【００３９】本発明例であるＮｏ．１〜Ｎｏ．６は、ロ
ーラダイス伸線をダイス伸線でフラックス密度が増加し
ない外径（１．６〜２．１ｍｍ）まで伸線した後にダイ
ス伸線をしたので、Ｐ値が１．５以下で、ダイス伸線最
終速度を８００〜１０００ｍｐｍとしても、また焼鈍温
度を高温で短時間としても断線せず極めて満足な結果で
あった。

【００４０】なお、本発明によって製造したワイヤＮ
ｏ．１〜Ｎｏ．６を用いて溶接した結果、ワイヤ送給
性、溶接作業性、および溶接品質はいずれも良好であっ
た。

【００４１】比較例中Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１０は、焼鈍後
にローラダイス伸線せずにダイス伸線のみで最終外径ま
で伸線した例である。これらはダイス伸線最終速度を遅
くして伸線したが、鉄粉率、充填率および焼鈍温度が高
くなる程Ｐ値が高く、いずれも１．５を超えて断線し
た。

【００４２】試験Ｎｏ．１１およびＮｏ．１２は、ロー
ラダイス伸線の最終外径が大きすぎるので、ダイス伸線
最終速度を遅くして伸線したが、ダイス伸線時にフラッ
クス密度が一旦低下した後増加しＰ値がやや高くなり断
線した。

【００４３】以上の実施例では銅めっきの例で示した
が、銅めっきを施さないノーめっきワイヤであっても同
様に実施できる。また、一次伸線の仕上がり外径を３．
２ｍｍとしたが、設備等の都合により、これが異なって
もローラダイス伸線後のダイス伸線でフラックス密度の
低下後に上昇がない外径までローラダイス伸線を行へば
断線の問題はない。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、重量比で１０〜８０％
の鉄粉を含むフラックスを鋼管の内部に重量比で１２〜
２５％充填し、ワイヤ素線を細径に伸線加工するフラッ
クス入りワイヤ製造する際に、伸線速度を下げることな
く伸線時の断線をなくすることができる。また、断線抑
制のための長時間焼鈍および伸線速度の低下を必要とし
ないため、省エネルギーと高能率が達成できる。また、
製造工程におけるローラダイス伸線の割合を小さくでき
るため、設備費が経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダイス伸線およびローラダイス伸線による伸線
時のフラックス密度の変化を示す図である。

【図２】ダイス伸線によるフラックス密度低下時のワイ
ヤＬ断面内のフラックスの挙動を示す図である。

【図３】図４のワイヤをさらに伸線し、フラックス密度
が増加する時のワイヤＬ断面肉厚変化を示す図である。

【図４】ワイヤのＬ断面図を示す図である。

【図５】ダイス伸線およびローラダイス伸線による伸線
時のＰ値の変化を示す図である。

【図６】本発明例による製造過程のフラックス密度の変
化を示す図である。

【図７】本発明例による製造過程のＰ値の変化を示す図
である。

【図８】本発明に使用される伸線装置例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１外皮材２フラックス３空隙４ワイヤ素線５、７、９、１１カセットローラダイス６、８、１０、１２キャプスタン１３ダイス伸線装置１４供給リール１５巻取リール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フラックス入りワイヤの製造方法におい
て、重量比で１０〜８０％の鉄粉を含むフラックスを鋼
管の内部に重量比で１２〜２５％充填したワイヤ素線を
順次、一次伸線、焼鈍、ローラダイス伸線、ダイス伸線
を行い、所望の細径に伸線することを特徴とするフラッ
クス入りワイヤの製造方法。
【請求項２】ローラダイス伸線をしたワイヤをダイス
伸線でフラックス密度が増加しない外径まで伸線するこ
とを特徴とする請求項１記載のフラックス入りワイヤの
製造方法。