焊接管制造用阻抗器制造技術

將在板厚為０．３ｍｍ以下的鋼板表面上形成有絕緣覆膜而成的覆膜鋼板８的疊層體１０收放到絕緣殼體內４而成的焊接管制造用阻抗器中，其具有的特征是：上述鋼板的組成如下，含有：Ｃｒ：１．５－２０％、Ｓｉ：２．５－１０％、Ｃ、Ｎ兩種：合計在１００ｐｐｍ以下，或者在上述基礎上還含有：Ａｌ、Ｍｎ、Ｐ中的一種或２種以上，其中的Ａｌ在５％以下、Ｍｎ、Ｐ各在１％以下，剩下的部分是Ｆｅ以及不可避免的不純物，以及較好的是具有６０μΩ.ｃｍ以上的電阻率。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及的是焊接管制造用阻抗器，詳細地說，涉及的是將帶狀的制管鋼板成形為連續的管狀，并使成為焊接部的鋼板邊緣形成直線狀或螺線狀，將成形后的鋼板邊緣通過高頻感應焊接法或高頻電阻焊接法進行加熱·焊接時，為了提高焊接熱效率在管內裝入使用的焊接管制造用阻抗器。
技術介紹
焊接制管工序、例如高頻感應焊接制管工序中，如圖7(a)所示，從帶狀成形為管狀的制管鋼板1被工作線圈2中流過電流所產生的感應電流加熱，由焊接滾筒3加壓，使其在相對的兩個鋼板邊緣處形成V收斂點(焊接點)并在此被焊接。以提高焊接熱效率為目的、裝入管內使用的阻抗器由絕緣材料的殼體4以及磁性材料的磁芯5構成，并被心軸6連入。為了維持磁芯5在焊接中的性能，通過從心軸6供給的冷卻水對其進行冷卻。使用阻抗器的目的，是通過工作線圈2中流過的高頻電流激磁磁芯5抑制感應電流流向管內面側，這樣，使焊接電流經由鋼板邊緣、集中在焊接點，從而提高焊接熱效率。因此，作為阻抗器的磁芯，第1導磁率要高，飽和磁通量密度要大；第2為了防止使用時的發熱，電阻率要大、鐵損要小，而且要能夠加工成易于冷卻的形狀。第3即使使用時由于發熱溫度上升，還要求具有電磁特性變化小、居里溫度高的性能。現在做為磁芯多使用如圖7(b)所示的、將鐵氧體粉末50克進行燒結得到的氧化物磁性材料即鐵氧體磁芯5A。另外，51是粘合劑。但是，高頻焊接時，由于焊接電流高，特別是制管的直徑尺寸如果變小，鐵氧磁芯的截面積也變小，相對于強磁場，磁通量密度易于達到飽和，焊接熱效率降低。而且，鐵氧磁芯的缺點是，使用中由于鐵損引起發熱，飽和磁通量密度下降大。同時，由于又硬又脆，還有使用中容易斷裂的缺點。由于這些缺點，使用鐵氧體磁芯的阻抗器存在管焊接時焊接熱效率不能提高到足夠高的水平、且壽命短的問題。為了彌補這些缺點，如圖8(a)所示那樣，將飽和磁通量密度高的硅鋼等金屬磁性材料加工成薄而窄的板71，用絕緣粘接劑72層狀粘合，成為金屬磁性材料疊層體7，將多個這樣的疊層體7收入到絕緣殼體4中形成磁芯的阻抗器已經公知。而且，從抑制阻抗器發熱的觀點出發，眾所周知的技術有使極細直徑的金屬磁性線材疊層集束的技術(特公平7-14557號公報)或將厚度為0.1mm以下的極薄的金屬磁性材料通過絕緣材料疊層為截面積50mm2以下的疊層體，用它作為磁芯的技術(特公昭61-31959號公報)。上述的現有技術，主要著眼點都放在在確保某種程序焊接效率的同時，減少發熱量?？墒?，隨著近年對鋼管需求的增加，更高地提高鋼管的生產率成為當務之急。因此，有必要提高制管速度。上述現有的阻抗器中，在提高制管速度時，不能使電流充分集中在焊接點。為了實現高速制管，雖然可以采用增大高頻電源電容的方法，但是使用這一方法不僅制造成本變高，還浪費了能源。另外，焊接管的制管尺寸有多種，由于適用于每個制管尺寸的阻抗器的尺寸是不同的，所以生產線中，與制管尺寸的變化相對應，需要交換成與此適合的尺寸的阻抗器，交換下來的阻抗器要保管到下一次的使用機會。該保管期間，會被形成磁芯的磁性金屬殘留在絕緣殼體內的冷卻水腐蝕，阻抗器不耐再使用的情形并不少見。
技術實現思路
鑒于上述現有技術的問題，本專利技術的目的是提供一種使焊接效率能夠飛越性地提高、而且壽命長、具有良好的耐腐蝕性的焊接管制造用阻抗器以及焊接管的制造方法。本專利技術者們對提高以鋼板疊層體的集合體為磁芯的阻抗器的耐腐蝕性、焊接效率以及壽命的方法專心地進行了實驗·研究。結果發現，通過使用于疊層體的鋼板中的Cr量(含有量的意思，以下相同)為1.5％以上，例如如圖2所示那樣，磁芯的耐腐蝕性能夠顯著提高并可反復使用。而且，還得出下述見解，將鋼板的Cr量定在1.5％以上，Si量在2.5％以上，(C+N)量在100ppm以下，例如在圖3中，焊接效率(用制管速度評價)顯著提高。而且，知道了將鋼板的電阻率設在60μΩ·cm以上，磁芯的感應電流會有效降低，焦耳熱產生量減少，由該熱引起的磁芯的惡化進行變緩，結果例如圖4所示，那樣呈顯出長時間的壽命。另外，還得出了以下見解目前在疊層鋼板時，使用的是由環氧系樹脂構成的粘接劑，但這樣的粘接劑不僅使磁芯的耐腐蝕性惡化，而且促進鋼板發熱、降低壽命。本專利技術是基于上述見解進一步反復研究完成的，其主旨如下(1)將在板厚0.3mm以下的鋼板表面形成有絕緣覆膜而成的覆膜鋼板的疊層體收放到絕緣殼體內而成的焊接管制造用阻抗器中，其特征是，上述鋼板所具有的組成是含有Cr1.5-20％、Si2.5-10％、C、N兩種合計100ppm以下，或者還含有Al、Mn、P中的一種或2種以上，其中的Al在5％以下、Mn、P各1％以下，剩下的部分是Fe以及不可避免的不純物。(2)阻抗器的特征還在于，(1)記載的阻抗器中，上述鋼板具有60μΩ·cm以上的電阻率。(3)阻抗器的特征還在于，(1)或(2)記載的阻抗器中，上述疊層體是將上述覆膜鋼板直接重疊疊層而成的。(4)阻抗器的特征還在于，(1)～(3)中任一項記載的阻抗器中，上述疊層體以3％以上的填充率收放在絕緣殼體內。附圖說明圖1表示本專利技術的阻抗器結構例的斷面圖。圖2表示阻抗器能夠反復使用的次數與阻抗器的磁芯中所使用的鋼板的Cr量之間的關系圖。圖3表示在使用阻抗器下的制管速度與阻抗器的磁芯中所使用的鋼板的Si量之間的關系圖。圖4表示阻抗器的壽命與阻抗器的磁芯中所使用的鋼板的電阻率的關系圖。圖5表示固定本專利技術涉及的疊層體的形狀的優選方法的說明圖。圖6是對本專利技術涉及的、疊層體與管的內面之間距離的優選關系的要點說明圖。圖7(a)表示使用阻抗器進行高頻率感應焊接制管工序生產線的模式圖，圖7(b)表示現有的鐵氧體磁芯的圖(a)中AA向斷面圖。圖8(a)表示現有的金屬磁性材料疊層體的模式圖，圖8(b)是表示現有的金屬磁性材料疊層體的圖8(a)中AA斷面圖。符號說明1制管鋼板(焊接管的材料)2工作線圈3焊接滾筒4殼體(絕緣殼體)5磁芯5A鐵氧體磁芯6心軸7金屬磁性材料疊層體8覆膜鋼板9桿10層積體11結束子(線、帶子等)20管21管內疊層體的含與管中心線最近的部分的假想圓71板72絕緣粘接劑具體實施方式圖1是表示本專利技術的阻抗器結構例的斷面圖。圖1中，10是疊層覆膜鋼板8形成的疊層體，將多個該疊層體10收放在絕緣殼體4內，形成磁芯。疊層體10如圖所示，保持平衡且大致均等地配置在桿9的周圍較好。作為它們的配置方式，這里列舉了放射狀(圖1(a))，平行狀(圖1(b))。本專利技術中對鋼板(除去覆膜鋼板的覆膜的部分)的組成做了如上的限定，其理由在下面闡述。另外，涉及組成的％指的是質量％，ppm指的是質量ppm。Cr1.5-20％Cr是能夠提高耐腐蝕性和韌性的元素，因為其效果在Cr量1.5％以上才能表現出來，另外，Cr量如果超過20％，即使增加含量效果已飽和，所以將其定為1.5-20％。Si2.5-10％Si是提高電磁特性的元素，本專利技術中由于Si為2.5％以上時焊接效率明顯提高(圖3)。另一方面，如果Si超過10％，則過于堅硬軋制困難，鋼板的制造成本會變高。C、N合計100ppm以下。C、N與Cr、Si結合形成碳化物、氮化物，會降低Cr的耐腐蝕性提高、Si的電磁特性提高的效果。這樣的負面作用當(C+N)的量超過100ppm時變得明顯本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種焊接管制造用阻抗器，將在板厚為０．３ｍｍ以下的鋼板表面形成有絕緣覆膜而成的覆膜鋼板的疊層體收放到絕緣殼體內而成，其特征是，上述鋼板的組成如下，含有：Ｃｒ：１．５－２０％、Ｓｉ：２．５－１０％、Ｃ、Ｎ兩種：合計在１００ｐｐｍ以下，或者在上述基礎上還含有Ａｌ、Ｍｎ、Ｐ中的一種或２種以上，其中的Ａｌ在５％以下、Ｍｎ、Ｐ各在１％以下，剩下的部分是Ｆｅ以及不可避免的不純物。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：豐岡高明，岡部能知，板谷元晶，荒谷昌利，近藤修，
申請(專利權)人：川崎制鐵株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]