JPS5916694A - 溶接用フラックス入りワイヤ - 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】 本発明は溶接状態の良好な溶接用フラックス人シワイヤ
とその製造方法に係る。

溶接用フラックス人シワイヤは、脱酸剤、スラグ形成剤
等から成る粉粒状フラックスを外皮鋼管内に充填した複
合構造のワイヤでアシ、軟鋼から低合金鋼、高合金鋼等
の溶接まで広い用途に用いられている。この溶接用フラ
ックス入シワイヤは、大別して２種類６．Ｄ、その１つ
は薄鋼板の帯鋼をＵ形に成形した後、所定の成分調整を
行なった粉粒状の溶接用フラックスを一様に充填し、所
定の断面形状に成形した後、伸線加工する方法によシ製
造されるフラックス入シワイヤである。このワイヤは合
せ目を有するため、種々の欠点を有する。

すなわち、該合せ目が開口し易く、開口部よシワイヤ外
面の水分又は製造工程中に使用される潤滑剤などの有機
物質が外皮鋼管内のフラックス中に侵入する。このよう
なワイヤを使用して溶接した場合、溶接金属中の拡散性
水素を増加させたシ、ワイヤ内面の外皮壁面の酸化を促
進させ溶接金属中の酸素を増加させて、溶接部の機械的
性能の劣化を招くことになる。又合せ目な廟するので、
めっき処理ができずこのため耐錆性に劣る。

他の１つは特公昭４５〜３０９３７号公報及び特公昭５
１．−４５５４４号公報等に記載の継ぎ目なし鋼管又は
電縫管のようにシームドされた鋼管にフラックスを充填
した合せ目のない溶接用ワイヤである。

この溶接用フラックス人シワイヤは、実体ワイヤにおい
て含有していないスラグ生成剤、アーク安定剤などを任
意に添加でき、さらに外皮である鋼管が同一成分であっ
ても充填フラックス中に合金剤及び脱酸剤を適量添加す
ることによって各グレードに適合した溶接用ワイヤの製
造が可能であ遵、多品種少量の生産にも適する。さらに
合せ目らりのフラックス人シワイヤの欠点であった耐錆
性も銅めっき等の表面処理被膜を施すことができ解消で
き、合せ目を有しないため充填フラックスの吸湿が起こ
らず、溶接金属の拡散性水素が実体ワイヤと同程度に少
なくすることができるので品質良好な溶接部が得られる
。

本発明の目的は上記のようなワイヤ長手方向の開口部す
なわち合せ目のない溶接用フラックス人シワイヤにおい
て、そのワイヤ断面形状と外皮鋼管の引張強さを規定す
ることにより、良好な溶接状態が得られる溶接用フラッ
クス人シワイヤおよびその製造方法を提供すること［６
る。この目的を達成する本発明は、 （１）合せ目を溶接した溶接鋼管に溶接フラックスを充
填したワイヤ径りがＤ　＝　１．、０〜２．　Ｑ　ｍｍ
の細径溶接用フラックス人シワイヤであって、外皮厚ｔ
とワイヤ径りが０１１５イｔ／Ｄ　、ｆｆ　０．３５で
あること、および外皮の引張強さＴがＴ　＝　７０／Ｊ
ｒ５〜１００ｋｇｆ　／　＋＋＋＋＋ｔであることを特
徴とする溶接用フラックス入シワイヤ。

（２）　　合せ目を溶接した溶接鋼管に溶接フラックス
を充填し、伸線加工を行なって溶接用フラックス入シワ
イヤを製造する［６たシ、製造工程の途中で少なくとも
１度の熱処理を行ない、最終熱処理以降ｖｃｆ）イヤ減
面率（１３０−６０Ｄ）　〜９７％（Ｄ＝最終ワイヤ径
龍）の伸線加工を施すことを特徴とする溶接用フラック
ス人シワイヤの製造方法。

である。

以下本発明の内容を詳細に説明する。

本発明の溶接用フラックスは合せ目を溶接した溶接鋼管
中に溶接フラックスを充填した後、所要サイズに伸線し
て得られるフラックス入クワイヤであって、外皮部分に
ワイヤ長手方向の合せ目カニなく合せ目をもつ従来ワイ
ヤの欠点を除去したものである。鋼管中にフラックスを
充填する手段については、引抜鋼管又は高周波溶接、Ｔ
ＩＧ溶接等による電縫管にフラックスを充填してもより
・し、フラックスを充填しながら上記溶接法によシ溶接
管に仕上げてもよい。

なお、本発明ワイヤに充填するフラックスとしては第１
表に示すようにチタニア系、ライム系、ライムチタニア
系等の各種の充填フラックスカー適用可能である。

第１表　充填フラックス組成剤 次にワイヤの外皮厚さについては、外皮厚さが薄すぎて
は線引時に外皮が硬化し生産性が低下すること、さらに
ワイヤが硬いためワイヤ送給性が不良で、著しい場合は
コンジットケーブル内で折損するなどの問題点が生ずる
。一方、外皮厚さが厚すぎる場合は線引性は良好である
が、ワイヤ内部に溶接用フラックスを十分な量だけ充填
するこ　６− とができず、フラックス人シワイヤとしての溶接作業性
に問題が生ずる。

そこで本発明者等は外皮厚さの適正範囲を実験によシ求
めた。第１図はワイヤ径Ｄ　＝　１．０〜２０ｍｍの細
径の溶接用フラックス人シワイヤの外皮厚ｔとワイヤ径
りとの比ｔ／Ｄと充填率（フシックス重量／フラックス
重量＋外皮鋼管重量）ｑ（％）の関係をフラックス密度
ρｆ（ｇ／ｃｒｆｔ３）をパラメータとして表わしたも
のである。ρ、はフラックスの組成と充填後の伸線に伴
う加圧の強さによって変動するが、第１図に表わしたρ
、−２〜５　ｇ／（ＭｒＬ３の範囲内［６るのが通常で
ある。第１図によシ明らかなようｇｔ／Ｄが０．１５に
満たないと外皮厚が薄くな勺、これによシワイヤの強度
を外皮鋼管部で保持させていることから、伸線工程中に
断線が多発して生産性を多大に阻害する。更に製品とし
てスプールに巻く工程で折損が生じたシ、溶接時におい
てワイヤ送給途上で断線が生じ易く製品として問題が多
い。

一方、ｔ　／　Ｄが０．３５を超えると第１図から明ら
　７− かなようにρ、が大きい５に於ても充填率ｑが６％以上
にならず、このためフラックス中に必要な脱酸剤やスラ
グ形成剤の量が不足して、本来の溶接用フラックス入り
ワイヤの溶接上の性能を発揮することができない。すな
わち溶接用フラックス人シワイヤの外皮厚ｔとワイヤ径
りの比率は、０．１５〜０，３５の範囲が製造上の面か
ら、製品使用上（ワイヤ送給性、溶接作業性）の面から
みて好ましい。

本発明の対象としているワイヤの外径は、１．０〜２．
　Ｏｍｍと溶接用フラックス入りワイヤ径としては細径
の部類に属する。このことはワイヤ自体の剛性をある値
以上に保たなければ、溶接時のワイヤ送給に６たってワ
イヤに座屈現象が生じ、溶接用ワイヤとしての用をなし
得ない。そこで本発明者等はワイヤの剛性を外皮鋼管部
の引張強さで代表させて、ワイヤ径との関係で良好な範
囲があることを何列の結果つきとめた。

すなわち外皮鋼管部の引張強さＴが７０／Ｖ５−に９ｆ
　／ｍ４　ｖｃ満たないと溶接時にワイヤの座屈現象が
　８− 生じる。また１　００　ｋｇｆ　／ｍｙ７を超えると、
延性が極端に低下して製造時において伸線工程中の断線
や溶接時のワイヤ折損が生じ易く、問題となるので外皮
鋼管部の引張強さＴは７０　／ＪＴｉ　〜１００　ｋｇ
ｆ／ｍａが好ましい。

第２表はワイヤ径Ｄ　＝　１．２　ｍｍ、外皮厚ｔとワ
イヤ径りの比ｔ／Ｄ＝０．２４とし、チタニア系フラン
クスを充填率１２％で充填したワイヤを用い板厚１２、
５　ｍｍのＪＩＳＧ−３１１４，ＳＭＡ−５０Ｂ鋼板に
溶接電流２８０Ａ、溶接電圧３０Ｖ、溶接速度３０ｃｒ
／Ｌ／　ｍｉｎ、シールドガスＣＯ２２０１３／ｍｉｎ
の溶接条件で下向溶接を行なった実験結果でるる。外皮
の引張強さは、ワイヤ製造工程中において最終熱処理以
降のワイヤ減面率を変えて伸線加工を施こすことによシ
変化させた。第２表かられかるようにワイヤ外皮の引張
強さＴはＤ　＝　１．２７ｆｆｍの場合、６４ｋｇｆ／
　ｍａ　（−７ｏ／、／”Ｎ　）から１００ｋｇｆ／−
の範囲が良好で、６４ｋｇｆ／−未満ではワイヤ送給に
際して、コンジットケーブル内等でワイヤが座屈し易く
ワイヤ送給性、溶接作業性ともに劣っていた。一方、　
９− 外皮の引張強さが１００　ｋｇｆ　／ｍｒｊを超えると
ワイヤの製造時、伸線加工中に断線したシ、溶接時、ワ
イヤ送給中にワイヤに折損カ生じ易く、ワイヤ送給性、
溶接作業性ともに劣っていた。なおワイヤ送給性は送給
モータ電機子電流を測定し、該電流の大小で、良、不良
を判定した。

１０− 第２表 （注）　◎良好　△や＼不良　Ｘ不良 次に、本発明のワイヤでは外皮に合せ目がないので、ワ
イヤ表面に金属めっきを施すことが可能である。金属め
っきとは、銅、ニッケル、マンガン、アルミニウムなど
の金属めっきを指すものであり、めっき後の線引加工が
容易となる他、溶接時の給電性、通電性が良好で、保存
時の耐錆性にも優れている。即ち、従来のフラックス人
シワイヤでは前述の通シ、外皮に合せ目をもっておシ、
したがってソリッドワイヤの様にワイヤ表面に銅などの
金属表面被膜を施すことはできなかった。

これは化学めっき又は電気めっきのいずれであってもめ
つき溶液中にワイヤを浸漬してめっきを行うためにめっ
き溶液が開口した合せ目からフラックス中に侵入するか
らで６Ｄ、したがって従来のフラックス人シワイヤはワ
イヤ表面に金属表面被膜が施されておらず比較的粗面の
ワイヤ表面に潤滑剤を塗付又は付着させたものが多くワ
イヤ送給性や、耐錆性に問題があった。本発明の７ラツ
クス入シワイヤはこの様な問題を一切解決したものであ
る。

金属めっきの厚さは実用的には０．３〜０．９ミクロン
程度の銅めっきが採用されるが、溶接金属中の銅成分の
放射線による照射脆化とか、後熱処理による脆化が予測
される場合には、Ｎｌ　＋　Ｍｎ　＋　Ａ１等のめつき
又は銅の薄めつきが採用される。さらに、ワイヤ表面に
は、不可避的に線引潤滑の油脂が残存するが、この量が
適正量であればワイヤ送給性がさらに良くなシ耐錆性も
向上する。この量はワイヤ］、０ｋ１７に対して０２〜
１．５ｇｒが好ましい１ 以下本発明の効果を第３表に示す実施例によシ説明する
。

第３表はワイヤ径Ｄ＝１．：ｌｌ＋ｍとし外皮厚ｔを変
えて外皮厚ｔとワイヤ径りの比ｔ／Ｄを変えるとともに
、外皮の引張強さＴを変えて比ｔ　／　Ｄ、外皮の引張
強さＴを異ならせた８種の溶接用フラックス人シワイヤ
を製造し、溶接に供してその結果を比較したものでらる
。なおワイヤはＪ　Ｉ　Ｓ　Ｇ−３１，４１ＳＰＣＥ材
を出発帯鋼とし、該帯鋼を成形して溶接鋼管を得、該鋼
管にフラックスを充填してさらに伸線加工、銅めっきを
施すことによシ製造したものであシ、帯鋼寸法を調整し
て比ｔ　／　Ｄを変え、製造工程中の最終熱処理以降に
施すワイヤ減面率を１３− 調整して外皮の引張強さを変えて表中のワイヤを製造し
た。溶接条件は第２表の場合と同様の２８ＯＡ−３ｏｖ
−３ｏａｎ７＝−ｃｏ２２ｏ１７＝とし、板厚１２．５
ａｍのＪＩＳＧ−３１１４，ＳＭＡ−５０Ｂ鋼板に下向
溶接を行なった。

第３表でＡ３．Ａ４．應５ワイヤはｔ／Ｄ、Ｔともに適
正な本発明例、／１６１．Ａ２．、％６．腐７゜／Ｉ６
８ワイヤはｔ／Ｄ、Ｔの少なくとも一方が適正でない比
較例のワイヤである。／１６１ワイヤは比ｔ／Ｄが小さ
適ぎて外皮厚が薄遇ぎかつ外皮の引張強さＴが小さ過ぎ
るので溶接時ワイヤの座屈等が発生しワイヤ送給性、溶
接作業性ともに不良、／Ｉ６２ワイヤは比ｔ／Ｄは適正
であるが外皮の引張強さＴが小さいのでワイヤ送給性、
溶接作業性ともにや＼不良でらった。／１６３．／１６
．４．扁５のワイヤは比ｔ／Ｄ、外皮の引張強さＴとも
に適正範囲内で６Ｄ、ワイヤ送給性、溶接作業性のいず
れも良好でろっだ。／１６６ワイヤは比ｔ／Ｄは適正で
あるが外皮の引張強さＴが大きいのでワイヤ送給性、作
業性ともにや＼不良、／Ｉ６７ワイヤは外皮の引張１４
− 強さＴは適正であるが、比ｔ／Ｄが大き過ぎて外皮厚が
厚過ぎるのでワイヤ送給性は良好であるが、ワイヤ内部
に溶接用フラックスを必要量充填できずスラグ発生量が
不足し作業性が劣り、かつ品質良好な溶接金属が得られ
ない。／Ｉ６８ワイヤは比ｔ／　Ｄ、外皮の引張強さＴ
がともに大き過ぎるのでワイヤ送給性、作業性いずれも
不良であった。

次に本発明の溶接用フラックス人シワイヤの製造方法に
ついて説明する。

従来の合せ目の接合されていないフラックス人シワイヤ
の製造方法は工程中に熱処理を行わないのが通例であっ
た。すなわち、熱処理を行わなくとも充分な加工性なら
びに溶接作業性を得られるように薄板鋼板帯のサイズを
限定して製造していたからでるる。

本発明の製造方法の対象である溶接鋼管を用いてのワイ
ヤの製造でも熱処理を省略することが工程の簡素化の面
から望まれるが、溶接鋼管の製造時のシーム溶接熱によ
シ溶接部ならびに熱影響部の硬度が他の部分よシ高くな
シ、鋼管の断面的に見ての硬度分布が偏シ、伸線工程で
良好な生産性が得られないことと、製品でのワイヤにく
せが生じ溶接時にビードの蛇行という問題が発生する。

このために製造工程中に少なくとも１度の熱処理は必要
になってくる。またこの熱処理は充填フラックス及び鋼
管に付着、含浸している水分、油分または潤滑剤を除去
する上で重要で６Ｄ、該処理１７− を施されたワイヤによれば溶接時に発生するヒユームは
減少し、溶接金属の水素量は低減するので溶接環境の改
善と溶接金属の品質向上に役立つ。

また鋼管の材質、寸法等によっては最終径まで冷間伸線
すると加工硬化しすぎ伸線加工性が低下する場合もアシ
、この場合伸線途中で熱処理（軟化焼鈍）を施す。

本発明の製造方法においては合せ目を溶接した溶接鋼管
に溶接フラックスを充填し、伸線加工して溶接用フラッ
クス人シワイヤを得るが、上記理由によシ製造工程中に
おいて少なくとも１度の熱処理を施すことが必須で６Ｄ
、最終熱処理時の鋼管からみた減面率が（１３０−６０
Ｄ）〜９７％（Ｄ：最終ワイヤ径）となるように伸線加
工を行なう。その理由として、減面率が９７％を超える
と伸線加工によシ製品におけるワイヤ外皮の引張強さが
大となって、１００　ｋｇｆ／　ｍｄを超えるようにな
り、溶接時にワイヤ折損が生じ易くなシ、ワイヤ送給性
、作業性が劣化する。逆に減面率が（１３０−６０Ｄ）
％に満だないと伸線加工を施して１８− 得た製品ワイヤの剛性が低く、ワイヤ外皮の引張強さが
７０　／　ＪＴ５　ｋｇｆ／ｍｌｊ　Ｋ達することがで
きず、溶接時にワイヤが座屈しやすくワイヤ送給性、作
業性が劣る。なお製造工程中の鋼管に施す熱処理条件は
％（ｔ（規定しないが、例えば不活性ガス、炭酸ガス、
窒素、水素ガス等の非酸化性ガス中において６００〜８
００℃の温度で２〜５時間加熱処理すればよい。又製品
溶接用フラックス人シワイヤの外皮厚すなわち前記した
比ｔ／Ｄを適正範囲０．１５〜０．３５にするには出発
鋼管の外皮厚、すなわち出発帯鋼の寸法（幅、厚さ）を
考慮すればよ（−８ 以下本発明の製造方法の具体例を第２図に示す製造工程
の流れ図に基づいて説明する。

（イ）鋼管：鋼管は寸法（３７，５龍Ｘ　２．Ｏｍｍ　
）の軟鋼帯鋼を帯鋼長手方向と直角方向に屈曲させるこ
とによシ円筒形に成形して帯鋼両側縁を対向させ、高周
波誘導溶接によシ溶接して得た溶接鋼管で６．？、寸法
は外径１２．７ｉｍφ、肉厚２、　Ｑ　ｍｍである。な
お鋼管径は６〜１５ｍｍの範囲が適当である。これは鋼
管径が６　、ｍｍ　Ｋ満たないと、フラックスを充填す
るのに長時間を要し、１．６　ｍｙｎを超えるとフラッ
クスを充填させるためにコイル状に巻取ることが困難と
なるからである。又このときの鋼管肉厚ｔ。と鋼管外径
Ｄｏとの比ｔｏ／Ｄｏは製品ワイヤでの比ｔ／Ｉ）　（
０，１５ｌ　ｔ／Ｄ　ｌ　０．３５　）を考慮しテフラ
ツクス充填率とフラックス充填時（工程に））のかさ密
度で決定される。比ｔ。／Ｄｏは常に比ｔ　／　Ｄよυ
も小さい値を示す。

（ロ）熱処理１：この熱処理は鋼管製造（工程（イ））
Ｋよって得られる溶接鋼管の溶接部と熱影響部が他の部
分よシ硬度が高くなっているので、これを均一にするた
めに行なう熱処理で６ｒ、以降の管引整列巻（工程（ハ
））、伸線加工を容易にするためのものである。熱処理
条件は雰囲気ガス二Ｎ２、温度６５０℃、時間：３時間
とした。

（−→管引整列巻：鋼管はこの工程で若干外径を縮小（
外径１’２．７→１０．Ｏｍｍφ）されてドラムに整列
巻される。

に）フランクス光填：フランクス充填工程に）はあらか
じめ別工程でフラックス原材料を計量し湿式混合、乾燥
焼成等を行なって得られる粉末フラックスを上記管引整
列巻（ハ）にてドラムに巻回された鋼管にフラックスを
充填する工程で１、管を巻かれたドラムを該ドラムの軸
が垂直になるようにして、振動テーブル上に置き、ドラ
ムに巻かれた管の自由端をドラムの上部フランジを越え
て上方へ導き、可撓性チューブを介してフラックス容器
に接続した状態で振動によりあらかじめ決められた量の
フラックスを鋼管内に充填する。なおフラックス充＊に
先だち、あるいは充填と並行して鋼管内部の空気を溶接
に無害な不活性ガス、ＣＯ２ガス等で置換しておくとよ
い。

（ホ）伸線１：フラックスを充填された鋼管は、引続い
てその外径を所望の最終値（１，２ｍｍφ）に近づける
為に伸線される。この工程（ホ）で鋼管外径は１００間
から５朋に縮小される。なお２１− 次工程の熱処理２（へ）は製造工程中の最終熱処理であ
るから、該熱処理２以降での伸線加工によるワイヤ減面
率が（１３０−６０Ｄ　）〜９７％（Ｄ＝最終ワイヤ径
ｍｍ　）　、すなわち５８〜９７％（Ｄ　＝　１．２　
ｍｍ　）となる必要がアシ、本具体例では９４％の減面
率である。

（へ）熱処理２：こり熱処理は上述した如く最終熱処理
でアシ、冷間伸線加工途中の鋼管に施す軟化のための熱
処理でアシかつ充填フラックス、鋼管に付着している水
分、油分等を除去するために施す熱処理である。熱処理
条件は雰囲気ガス：Ｎ２、温度＝６５０℃、時間＝４時
間とした。

（ト）（ト）（１乃休）：伸線２（ト）で外径が５．　
Ｏｍｍから２．　Ｏｍｍに縮小される。そしてめっき処
理（イ）に送られ、鋼管表面に銅めっきが施され、しか
る後にスキンバス伸線（ｌ刀で外皮鋼管の外径は２，０
龍から１．２間の最終ワイヤ径まで縮小される。最後に
製品（ヌ）にて、ワイヤは整列巻、必や巻等のスプール
巻キニされるか、ペイルパック内２２− に装填されて製品としての溶接用フラックス人シワイヤ
となる。

このようにして製造された本具体例の溶接用フラックス
人シワイヤは、ワイヤ径Ｄ　＝　１．、２７ｆ１ｍ、外
皮環ｔ　＝　０．３　ｍｍ、此ｔ／Ｄ＝０．２５で外皮
の引張強さＴ　＝　９２　ｋｇｆ　／ｍＡであった。そ
してこのワイヤを第２表の場合と同様の溶接条件で溶接
に供したところワイヤ送給性、溶接作業性ともに良好な
結果を得た。

なお上記製造方法の具体例における出発鋼管の寸法（外
径、厚さ）、伸線１，２での減面率、熱処理１．炎での
熱処理条件、鋼管へのフラックス充填方法、充填率等は
一例に過ぎず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜に
設備能力、所望製品寸法等に合せて変更することができ
る。

以上説明したように本発明の溶接用フラックス人シワイ
ヤによれば、細径のワイヤであってワイヤの外皮環とワ
イヤ径との比および外皮の引張強さが適正範囲に規制さ
れているので、溶接状態（ワイヤ送給性、溶接作業性）
が良好となる。そして本発明の製造方法によれば、上記
ワイヤを得るための最も好ましい製造方法であって、そ
の工業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はワイヤの外皮環ｔとワイヤ径りの比ｔ　／　Ｄ
とフラックス充填率ｑ（％）の関係を示した図、第２図
は溶接用フラックス人シワイヤの製造工程の流れ図であ
る。 特許出願人代理人 弁理士　矢　葺　知　之 （ばか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、合せ目を溶接した溶接鋼管に溶接フラックスを充填
   したワイヤ径ＤＩＪ″−Ｄ＝１．０〜２．０關の細径溶
   接用フラックス入りワイヤであって、外皮厚ｔ　ト’１
   ７　（ヤ径りがｏ、１５ｆ　ｔ／Ｄ、ｆｆｃ）、３５　
   テロること、および外皮の引張強さＴがＴ＝７０／４〜
   １００ｋｇｆ／−であることを特徴とする溶接用フラッ
   クス入シワイヤ。 ２、合せ目を溶接した溶接鋼管に溶接フラックスを充填
   し、伸線加工を行なって溶接用フラックス中りワイヤを
   製造する［６たシ、製造工程の途中で少なくとも１度の
   熱処理を行ない、最終熱処理以降にワイヤ減面率（１３
   ０−６０Ｄ　）〜９７％（Ｄ：最終ワイヤ径龍）の伸線
   加工を施すことを特徴とする溶接用フラックス人シワイ
   ヤの製造方法。