JPS6123077B2

JPS6123077B2 -

Info

Publication number: JPS6123077B2
Application number: JP6205878A
Authority: JP
Inventors: Michio Koori; Tadashi Matsumoto
Original assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority date: 1978-05-24
Filing date: 1978-05-24
Publication date: 1986-06-04
Also published as: JPS54152640A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、手溶接および自動、半自動溶接に適
用されるフラツクス入りワイヤの製造法に係るも
ので、その要旨は被覆アーク溶接棒心線用線材に
連続した溝状切欠部を設けた後、この溝状切欠部
に沿つてロール圧入加工を施す圧延加工を施し、
形成される溝形空所にフラツクスを自動充てんし
成形することを特徴としている。従来から、フラツクス入りワイヤの製造には、
適当寸法に圧延、裁断された実質的に長方形断面
の磨き帯鋼が外皮金属原料として使用されて来て
おり、また、これに関連する技術論文や報告書は
非常に多い。しかし、近年のフラツクス入りワイヤ普及にと
もなうこの種ワイヤの需要増と原料帯鋼価格が
年々高騰する状況下にあつて特に磨き帯鋼を主原
料とする従来の製造法は種々の問題をもたらし始
めた。すなわち、これら諸問題を要約すると、先ず、
ワイヤ生産量の急増に応じ、成分的に安定した原
料帯鋼の量的確保が困難となつたこと、近年、帯
鋼価格高騰による製品ワイヤのコストアツプなど
がある。特に、前者は帯鋼を原料とする溶接材料
において極めて重視すべき問題と考えられる。現在、原料帯鋼の素材としては、前述の如き観
点から、材質的にリムド鋼を使用すのが普通とな
つている。ところが周知の通り、リムド鋼塊から熱延され
た帯鋼素材（ホツトコイル）は、外側部に純鉄状
のリム層を形成し、一方、中央部にＰおよびＳな
ど不純元素の偏析帯を持つ欠点がある。本発明者等はこのような難点を克服するため、
既に溶接棒用線材を材料とし塑性加工を施す過程
において現われる溝形空所にフラツクスを自動的
に充填してフラツクス入りワイヤを製造する方法
（特願昭49−29480号）を開発しその成果を得てい
る。即ち、溶接棒用線材は帯鋼と異なり、鋼塊が原
理的には、そのまま長手方向に伸長されたもので
あるから、リム部と偏析帯は線材各箇所におい
て、ほぼ均等に分布する利点があり、これは、線
材を用いる在来溶接法、例えば手溶接、Co₂溶接
および潜弧溶接法などが帯鋼使用のフラツクス入
りワイヤ溶接法より一層の普及を遂げている一因
を成しているものである。さらに、溶接棒用線材の場合にはレードル分折
値が線材部分をほぼ代表しているため、原料成分
の品質管理面でも有利である。しかも、線材は帯鋼にくらべ溶接材料用原料と
して、量的供給も容易である。以上の如き理由で、本発明においては、素材と
して、特に成分面から溶接棒用線材を採用するも
のである。さらに原料帯鋼は通常輸送中の荷くずれ防止
と、圧延、裁断工程から規制され、100Kg程度の
小重量コイルとして供給されるため、ワイヤ製造
にあたり、可成り頻繁に溶接接合する必要があ
る。これはワイヤ生産が高速化されるとともに設
備の稼動率を著るしく低下させる欠点もある。以上に記載した如き理由から、本発明者等は線
材、特に成分的品質、経済性および供給料の面で
安定している溶接棒用心線材をフラツクス入りワ
イヤ原料素材とすることを既に開発したものであ
るが、本発明は更に研究し、同線材を最も効果的
に塑性変形して均質なフラツクス入りワイヤを高
能率で製造する方法を開発したものである。即ち、本発明は連続生産ライン上において、溶
接棒用線材を素材とし、これの一部を軸方向に連
続する溝状に切削除去し、この連続する溝に沿つ
て圧延ロールを圧入するロール加工を施すことに
より連続するＵ字状溝を形成せしめ、このＵ字状
溝にフラツクスを自動的に充てんした後、この溝
部の口を閉じ、更に伸線工程を同一生産ラインで
行うことより原料線材の上記メリツトを最も有効
に生かし、かつ生産能率向上を計ることに成功し
たものである。本発明の製造方法は先ず、溶接棒心線用線材に
軸方向に連続した溝状切欠部を連続生産ライン上
で軸方向頂部に連続して設けるものであるが、そ
の具体的方法は以下に述べる如く、例えば焼結合
金又は高速度鋼からなる回転カツターや切削バイ
ト等一般に慣用されている切削工具を走行中の線
材に押しつけ、その表面に所要形及び深さの溝を
切削加工する。この場合、線材の直線性を確保
し、線材のぶれを防止するための両側ガイドロー
ルを切削工具の前後に取付ける。なお、切削工具
は溝加工の程度に応じて１個ないし複数個使用す
るものである。又、この連続した溝状切欠部は次
工程の圧延による塑性変形におけるロール圧入の
ガイド溝ともなるものであり、その断面形状はＵ
字形またはＶ字形である。切削加工の難易から複
数個の切削工具を用い、先ずＶ字形切削溝を形成
した後、Ｖ字形工具にて次の圧延加工が容易なＵ
字溝を形成すると、工具の摩耗損を最低にするこ
とができる。又、その深さは圧延加工時のロール
ガイド効果と線材の加工硬化を目的の硬度以下に
する目的から切削溝の切込み率を10〜67％とする
ものである。すなわち、本発明において、切込み
率の下限を10％とするのは、加工硬化による伸線
中の析線、断線など製造中のトラブル発生、また
溶接時のワイヤ送給性の観点からワイヤ外皮断面
のビツカース硬度220を上限とするものであり、
この点を考慮したものである。これは後述する第
７図の実験結果からも妥当なことは明らかであ
る。従つて、切込み率が10％を下まわると、ワイ
ヤ断面はビツカース硬度が220以上となり、上述
した種々のトラブルを生じ易すくするため好まし
くない。つぎに、第１図は伸線材の一部に切削溝を形成
するとが、ワイヤ外皮の加工硬化を最少限に抑え
る為に有効なことを実験により示したものであ
る。図中、横軸はワイヤ加工度を、縦軸はワイヤ
外皮の断面硬度を示したものである。第１図から
明らかな様に、線材を一部切削した場合のワイヤ
外皮硬度は切削なしの場合にくらべ、全体的に低
くなることが判る。また、切削溝も深くなる。換
言すれば切込み率（＝切削溝の深さ／線材径×
100、％、第１図参照）が大きくなるにしたがつ
て、外皮硬度は低下する傾向にある。これはワイ
ヤ外皮となる伸線材のＣやMn量がJIS規格成分範
囲内にて高目を示し、加工硬化し易い場合でも、
中間焼鈍を必要とせず、1.2φの如き細径ワイヤ
を断線などのトラブルなく高速製線するのに都合
が良い。したがい、本発明の技術は従来法による
と困難であつたCr、Mo、Niなどの合金元素を含
有する特殊鋼線材を使用して、冷間製線するのを
可能にしている。この場合の実験条件として、(1)
線材はJIS G3503−1964規格に該当する６φの溶
接棒用線材、(2)充てんフラツクスの種類はCo₂溶
接用チタニヤ系であり、(3)フラツクス充てん率は
15％であつた。また、第２図の実験結果は、切込み率を増加す
ることにより、冷間製線された細径ワイヤの外皮
硬度の低下することを示している。ところで、こ
の実験は(1)線材としてJIS G3503−1964規格の溶
接棒用線材を用い、(2)充てんフラツクスはCo₂溶
接用CaF₂−CaCO₃系、(3)フラツクス充てん率は
16％および(4)冷間製線された最終ワイヤ外径は
1.2φなる条件にて行なつた。第２図から明らか
な通り、切込み率が増加するにしたがい、ワイヤ
外皮硬度は低下し、67％以上からほぼ平衡に達し
ていることが判る。したがい、切削する線材の欠
損を考慮すると、工業的に有効な切込み率の上限
は67％とすれば良い。ロール圧延に当つては連続した切削した切欠溝
をガイド溝として圧入ロールを導入圧下するので
高速製線ラインにおいて、本発明法によるフラツ
クス充てん溝の成形性は従来法に比べて線材断面
の加工率が均一化されるから遥かにすぐれてい
る。更には、この頂部に設けた切削した切欠溝を
設けることにより、丸断面の線材を一挙にロール
加圧する従来法に比べて成形初期の線逃げ（だ
行）がなく、その結果、直線性および均一性の極
めて優れたフラツクス充てん溝をロール加工する
とができる。従い、本発明法によつてはフラツク
スの自動充てんにおけるフイードノズルからのフ
ラツクス供給規制が容易であり、フラツクス充て
んの均一性が著しく向上し、製線速度は大巾に向
上でき、ワイヤの生産性が著るしく改善できた。更に本発明では上述した如く、切削加工の効果
により線材の加工硬化が最低に抑えられ、加工溝
のワイヤ閉塞部に該当する部分の剛性が小さいた
めフラツクス充てん後の溝開口部の閉塞加工が容
易であり、しかもワイヤ取扱い中に閉塞部の再度
の開口による充てんフラツクスの落下損失が全く
ない。また、極細径ワイヤを製造する場合、しば
しば生じる問題としてワイヤ合せ目部に発生する
微少われを原因とする断線も、本発明では製線時
の加工硬化が最低に抑えられているために極めて
起り難い。以下本発明を実施例に基づいて詳述する。第３図は本発明によるフラツクス入りワイヤ製
造法実施の一例を示したブロツク図である。以
下、本発明を第３図にもとづき詳しく説明する。
先ず、溶接棒用線材は所要径の線材コイルスタン
ド１より供給し、連続伸線機２により圧延に適す
る線径まで伸線する（以下この線材を伸線材と称
す）。また、この伸線材は必要に応じ、加熱装置
３を通過させ焼鈍軟化することが出来る。この場合の焼鈍は、線材が高速で移動している
途中において、実施可能な方法であれば如何なる
装置でも適用出来る。例えば、通電ロールを介し
て伸線材の所定区間に直接的に通電し加熱する方
法か、高周波電流による誘導加熱の方法などが有
効である。この焼鈍工程が必要なのは、素材であるホツト
コイル原線の外径が大きく、連続伸線機２にて、
所定外径に減径して伸線材を得る際の加工硬化が
著るしい場合である。したがい、製鉄所にて熱間
製線された比較的小径の軟質線材を素材として選
んだ場合には、工程を複雑にするこの焼鈍工程を
省くことが出来る。次いで、本発明の要素である切削工程４は伸線
材の頂部を次の圧延工程５の作業が容易となる様
切削除去するため、１個または複数個の切削工具
をセツトした加工スタンドである。しかも、この
工程をかかる製線ラインに組込むことは、後述す
る如く、製品ワイヤの加工硬化を防ぐ重要な意味
を持つている。圧延工程５では、先ず切削工程４にて切削除去
された伸線材頂部からロールを遂次圧入し、粉・
粒状のフラツクス充てんに都合の良いＵ字状溝を
形成する。この場合、工程４による切削加工溝は
ロール圧入時のガイド効果を発揮し、Ｕ字状溝形
成作業を極めて容易にする。これは、かかる工程
４を考慮していない従来法をより効率的なものに
している。圧延された伸線材はフラツクスホツパ９より供
給されたフラツクスが充てんされた後、通常の成
形機６および連続伸線機７を経て完成されたフラ
ツクス入りワイヤの形で巻取機８に巻取られる。
以下、このフラツクス入りワイヤは従来と同様、
乾燥および製品のコイリング工程に送られる。この場合、成形機６の成形ロールを圧延ロール
と同様駆動される方法にした方が線材の断線は生
じ難く、かつ、より高速の生産が可能となる。なお、これらロールの駆動方式としては、加工
中における線材の伸び率に適合させて、個々のロ
ール回転数を調整するものと全ロールの周速を調
節するものなどが考えられ、いずれも有効であ
る。ただ、前者は充てんするフラツクスの組成、
密度およびフラツクスの充てん率を変化させたこ
とによるワイヤ伸び率変動に応じて、ロール回転
数を調整することが容易であるため少量多品種生
産を行なう設備としては好適である。ところで、本発明法における特徴の一つは言う
までもなく、溶接棒用線材をフラツクス充てんに
都合の良い形状に塑性加工することにあるが、こ
の場合、伸線材に多大の加工度を加えない塑性加
工の方法を採り、最終伸線を容易にすることが望
ましい。かかる観点から、本発明法はロール圧延のみに
よる従来法にくらべ、切削工程を含んでおりその
意義は大きい。第４図は本発明者が行なつた線材加工に関する
実例Ａを従来の一例Ｂと比較して示したものであ
る。すなわち本発明法では、ガイドロールに支え
られた線材イの頂部を先ず１本または直列に配置
した複数個の切削工具ロにて切削欠除し、次にこ
の切削した切欠溝をガイドとして、圧延ロールハ
をワイヤ中心に向かつて圧入し、Ｕ字状溝ニを形
成する。かかる工程は上述した如く、従来法にお
いて全く試みられなかつたものである。すなわ
ち、従来法は第２図Ｂに例示する如く、線材イの
頂部を押えロールヌにて加圧し、欠円断面を成形
してからロールハを線材中心部に向つて圧入す
る。ところで、かかる従来法は欠円加工時に線材
が加工硬化されるので、以下の伸線時、特に細径
ワイヤを作る場合に断線などの支障を来たし易
い。一方、本発明の場合加工硬化を最低に抑えた状
態で形成したＵ字状フラツクス充てん溝ニに使用
目的に応じて調整したフラツクスを定量給粉ホ
し、Ｕ字状溝ニ内にフラツクスヘを完全に充てん
する。その後、Ｕ字状溝の開口部をロールトおよ
びチにて閉じ、リの工程に至つて、ロールまたは
伸線用孔ダイスにて減径し、所要外径のワイヤを
仕上げる。上述した如く、本発明はロール圧入に先だち、
切削工具にて切削溝を形成することを特徴として
おり、この工程が線材の加工硬化を最低に抑える
ことに有利なことと切削溝がロール圧入時のガイ
ド役を果すので、加工中の線材はロール外に逸脱
し難く、より高速の製線を可能にすることが実験
により確められた。さらに本発明によるワイヤの断面は生産性を考
慮し、第４図に例示する如く単純管形とするのが
良い。また、充てんされるフラツクスの形態は必
ずしも粉粒状である必要はなく、高速供給に適す
る様、例えば水ガラスを添加したペースト状でも
良い。さらに、本発明の工業的利用の実例として、本
発明製造法により製造したガスシールドおよびノ
ンガスシールド溶接ワイヤの性能を以下に示す。実施例１ (1) 溶接ワイヤの種類と外径 Co₂溶接ワイヤ1.2
mm (2) フラツクス粉末の組成下記の組成で構成される５種のフラツクスを
ワイヤ全重量に対し、15〜16％の範囲で充てん
する。

【表】

【表】 (3) 線材外径 6.5mm 化学成分Ｃ 0.07％Ｐ 0.011％ Si 0.01〃Ｓ 0.012〃 Mn 0.46〃 Cu 0.032〃 (4) 切削工具数１個 (5) 切込み率 15％ (6) 圧延ロールスタンド数５基 (7) 最終径での製線速度 700m/min 以上の条件で製造した1.2mmφワイヤは、外
皮断面硬度Hv215で製造時の断線も発生せず良
好な生産性が得られた。 (8) 溶接（JIS Z3111およびZ3112）次の条件で溶接した。溶接時のワイヤ送給性
は良好で安定したアーク状態であり、溶接金属
の性能についても下記の通り、いぜれも満足す
べきものであつた。溶接電流280A Ca₂量 20/min 溶接電圧 23V パス数 10パス母材SM−41

【表】実施例２ (1) 溶接ワイヤの種類と外径ノンガスシールド
溶接ワイヤ2.0mm (2) フラツクス粉末の組成下記の組成で構成される数種のフラツクスを
ワイヤ全重量に対し、16〜17％の範囲で充てん
する。

【表】

【表】 (3) 線材外径８mm 化学成分Ｃ 0.08％Ｐ 0.011％ Si 0.01〃Ｓ 0.022％ Mn 0.55％ (4) 切削工具数３個 (5) 切込み率 20％ (6) 圧延ロールスタンド数４基 (7) 最終径での製線速度 600ｍ／分以上の条件で製造した2.0mmφワイヤは、外
皮断面硬度Hv200で、特に加工溝のワイヤ閉塞
部に該当する端部硬度も低く、閉塞加工が容易
で良好生産性が得られた。 (8) 溶接（JIS Z3111およびZ3112）次の条件で溶接した。溶接時のワイヤ送給性
は良好でワイヤの指向性もなく安定したアーク
状態であり、溶接金属の性能についても下記の
とおり、いずれも満足すべきものであつた。溶接電流400A パス数10パス溶接電圧 30V 母材SM−41

【表】以上、本発明のフラツクス入りワイヤ製造法
は、特に成分的に安定した溶接棒用線材を使用
し、この原料線材に切削した切欠溝を設け、塑性
加工して得られる溝形空所にフラツクスを充てん
し、成形、伸線する一貫した工程であるため、ワ
イヤ生産工場の省力化が可能となり、生産性の向
上とともに製品のフラツクス充てん率、ワイヤ形
状品質の向上が実現出来た。したがつて、今後、より高品質かつ安価な溶接
材料が強く要求される自動溶接の分野において、
特に本発明方法の工業的価値は高いものとなる。なお、工場規模その他の状況に応じて、第図に
おける工程４以前と以降を切り離すことも出来る
ことは論ずるまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における加工度とワイヤ外皮断
面硬度との関係を示す図、第２図は切り込み率と
ワイヤ外皮断面硬度との関係を示した図、第３図
は本発明によるフラツクス入りワイヤ製造法の一
例を示すブロツク説明図、第４図Ａは本発明の線
材加工法により、フラツクス入りワイヤが形成さ
れるワイヤ外皮断面の変形推移の一例を示す図、
Ｂは従来の圧延方式を示した図である。１……線材コイルスタンド、２……連続伸線
機、３……加熱装置、４……切削スタンド、５…
…圧延ロールスタンド、６……成形ロールスタン
ド、７……連続伸線機、８……巻取機、９……フ
ラツクスホツパー。

Claims

【特許請求の範囲】

１被覆アーク溶接棒心線線材の軸方向に連続し
た溝状切欠を切削により設け、この溝状切欠に沿
つてロール圧延加工を施して形成される溝形空所
にフラツクスを自動充てんし、成形することを特
徴とするフラツクス入りワイヤ製造方法。