JP2000301382A

JP2000301382A - セルフシールド溶接用フラックスコアードワイヤ

Info

Publication number: JP2000301382A
Application number: JP11106426A
Authority: JP
Inventors: Masao Mizuno; 雅夫水野; Kazutaka Kunii; 一孝國井; Hiroyuki Morimoto; 啓之森本; Akira Yamamoto; 山本　　明; Tsuyoshi Kurokawa; 剛志黒川; Fusaki Koshiishi; 房樹輿石
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2000-10-31
Anticipated expiration: 2019-04-14
Also published as: JP3566131B2

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた溶接作業性と、溶接金属が高い耐気孔
性および靱性を備えるセルフシールド溶接用フラックス
コアードワイヤを提供する。【解決手段】フラックスが鋼製外皮内に充填されたセ
ルフシールド溶接用フラックスコアードワイヤである。
ワイヤ全重量に対してフラックス成分がwt％で、Ａｌ：
１．５〜４．０％、Ｍｇ：０．５〜２．０％、Ｂａ：
１．０〜４．８％、Ｌｉ：０．０５〜４．００％、Ｎ
ｉ：０．１〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｃ
：０．０１〜０．３０％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０
％、Ｆ：０．５〜４．０％、Ｏ：０．１〜２１．０％を
主成分として有し、さらに必要によりＳｒ：０．０１〜
２．００％、Ｃａ：０．０１〜４．００％、Ｃｒ：０．
５％以下の１種以上を含み、かつ下記式で定義されるＦ
Ｐ値が０．００以上である。ＦＰ＝Ｃ−0.145 Ｓｉ＋0.
013 Ｍｎ−0.228 Ａｌ＋0.199 Ｎｉ＋0.393

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、優れた溶接作業性
を有し、かつ、溶接して得られる溶接金属が優れた耐気
孔性と高い靱性を得ることができるセルフシールド溶接
用フラックスコアードワイヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セルフシールド溶接用フラックスコアー
ドワイヤは、従来、シールドガスを用いずに溶接できる
簡便性から、土木、建築を中心に利用されてきた。しか
し、従来のセルフシールド溶接用フラックスコアードワ
イヤは、シールドガスを使用する通常の半自動溶接用ワ
イヤに比べ、溶接作業性が悪い上に、得られる溶接金属
の靱性も低い。そのため、例えば特開平３−１１８９９
３号公報、特開平４−１３４９７号公報、特開平５−３
９３号公報に記載されているように、これまでにも溶接
作業性の改良や高靱性化への取り組みがなされてきた
が、溶接作業性と高靱性の両方を兼ね備えた溶接用ワイ
ヤはいまだ開発されるに至っていない。その結果、溶接
金属の機械性能の要求値が高い部位での使用が制限さ
れ、広く普及していないのが実情である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
に鑑み、優れた溶接作業性を有し、かつ、溶接によって
得られる溶接金属が優れた耐気孔性と高い靱性を得るこ
とのできるセルフシールド溶接用フラックスコアードワ
イヤを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために研究を重ねた結果、作業性を良好にする
方法、すなわち、安定なアークを得て、かつ、スパッタ
発生量を少なくする方法と、さらに良好なビード外観を
有し、かつ、耐気孔性に優れ、しかも高い靱性を有する
溶接金属を得ることができるセルフシールド溶接用フラ
ックスコアードワイヤを完成するに至った。

【０００５】すなわち、本発明は、フラックスが鋼製外
皮内に充填されたセルフシールド溶接用フラックスコア
ードワイヤであって、ワイヤ全重量に対してフラックス
成分がwt％で、Ａｌ：１．５〜４．０％、Ｍｇ：０．５
〜２．０％、Ｂａ：１．０〜４．８％、Ｌｉ：０．０５
〜４．００％、Ｎｉ：０．１〜３．０％、Ｍｎ：０．５
〜３．０％、Ｃ：０．０１〜０．３０％、Ｓｉ：０．
０１〜０．５０％、Ｆ：０．５〜４．０％、Ｏ：
０．１〜２１．０％を主成分として有し、かつ下記式で
定義されるＦＰ値が０．００以上とされたものである。ＦＰ＝Ｃ−0.145 Ｓｉ＋0.013 Ｍｎ−0.228 Ａｌ＋0.19
9 Ｎｉ＋0.393 ただし、ＰＦ式中の元素記号はその元素のワイヤ全重量
に対する含有量wt％を意味する。

【０００６】本発明のセルフシールド溶接用フラックス
コアードワイヤのフラックス成分限定理由を説明するに
際し、まず、アークを安定化させる方法、スパッタを低
減させる方法、耐気孔性を向上させる方法、溶接金属の
靱性を向上させる方法におけるフラックス成分の作用、
機能を説明する。

【０００７】アークの安定化についてはＡｌ、Ｂａ、Ｍ
ｇの同時添加が有効である。Ａｌはアーク中の高温状態
で容易に蒸発し、次に、イオン化し、アーク中の電子の
供給源として作用する。この際、有効にＡｌガスを発生
させるためにフラックスとして金属状態、あるいは合金
状態のＡｌを使用することが効果的であるが、金属Ａｌ
表面には強固な酸化物が形成されて、この酸化物がＡｌ
の円滑な蒸発を妨げる。ここに、Ｍｇを添加するか、Ｍ
ｇとの合金化を施すことで、この強固な酸化物が加熱過
程で除去され、有効にＡｌを蒸発イオン化させることが
可能となる。

【０００８】さて、ＡｌとＭｇを添加した状態での溶滴
の移行状態は、グロビュール移行とよばれる、溶滴の大
きさがワイヤ径よりも大きな溶滴の移行状態となるた
め、アークが溶滴の移行とともに点滅し、好ましくな
い。ここに、弗化バリウムや炭酸バリウムなどのＢａ化
合物を添加すると、溶滴の表面状態が変化し、溶滴の径
が小さいスプレー移行となり、安定的なアーク状態が実
現される。このように安定的なアークを得るためにはＡ
ｌ、Ｍｇ、Ｂａの同時添加が必要である。

【０００９】次に、スパッタの抑制法について説明す
る。セルフシールド溶接におけるスパッタ発生として、
アークの明滅に起因するスパッタ、窒素起因のスパ
ッタ、溶融プールからのスパッタなどが考えられる。

【００１０】前記のアーク明滅が原因となるスパッタ
はＡｌ、Ｍｇ、Ｂａの同時添加によるアークの安定化に
よって減少させることができる。

【００１１】前記の窒素起因のスパッタが発生するメ
カニズムは以下のとおりである。まず、アーク中に侵入
した窒素が、アークの温度によって容易に解離して窒素
原子となる。窒素原子は鉄溶滴に容易に侵入する。そし
て、窒素プラズマ中での溶融鉄への窒素溶解量は、窒素
ガス中の窒素溶解量の約２０倍と言われているので（日
本金属学会会報第２２巻第５号1988年412P）、アークプ
ラズマ中で窒素を十分吸収した鉄溶滴がプラズマ外に移
動すると、窒素は直ちに気化し、溶滴外へ放出される。
この際、溶滴の一部を爆発的に吹き飛ばしながら窒素放
出が行われるので、スパッタが発生する。

【００１２】上述のメカニズムで発生するスパッタを抑
制するためには、二通りの方法が考えられる。まず、第
１の方法はアーク中の窒素濃度を減少させることであ
る。その方法としてはガス発生剤としてのフラックス量
の増加が有効である。そのため、セルフシールド溶接用
ワイヤに充填するフラックス量は多いほうよい。混入窒
素低減のためのガス発生剤として蒸発しやすい物質であ
るＭｇや、弗化バリウム、弗化カルシウム、弗化ストロ
ンチウムなどの弗化物や、炭酸バリウムなどの炭酸化合
物が有効である。次に、第２の方法としてＡｌの添加が
有効である。すなわち、プラズマ領域で窒素原子を十分
に吸収した溶滴は、プラズマ外で窒素を放出するが、Ａ
ｌが添加されていると、ＡｌＮを形成することで放出す
る窒素量を低減させ、結果的にスパッタを減らすことが
できる。以上のようにワイヤ中のＡｌとＭｇを増加させ
ればスパッタは抑制できる。

【００１３】前記の溶融プールからのスパッタ抑制に
は、スラグによる溶融プールの揺らぎ抑制と流動性制御
が有効である。スラグは主にＢａ、Ｓｒ、Ｃａの弗化
物、炭酸塩、酸化物の形態で形成されるが、さらに、ス
ラグによる溶融プールの性状制御にはＳｉとＬｉ添加が
有効である。Ｓｉはアーク中の酸素あるいはフラックス
中の酸素と結合し、溶接金属上でＳｉ酸化物となりスラ
グを形成する。Ｓｉ酸化物は溶融状態で高い粘性を有
し、溶融プールが激しく振動するのを抑制し、その結
果、溶融プールから発生するスパッタを抑制する。しか
し、一方で、Ｓｉ酸化物はその高い粘性のために流れが
悪く、溶融金属全体に覆い被さらず、スラグカバー率の
低下を引き起こす。スラグに適度な粘性を持たすために
はＬｉの添加が適当であり、Ｌｉ添加によって、適当な
粘度を有した溶融スラグが形成され、その結果、溶融プ
ールの安定化とスラグカバー率向上の両方が実現され
る。

【００１４】さて、上述のＬｉ、ＳｉならびにＡｌ、Ｍ
ｇ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｏ、Ｆの働きによって、ビード
に覆い被さるスラグの性状は変化する。これらの元素の
添加量によってはスラグが形成されなかったり、あるい
は、スラグの粘性が高すぎたり、低すぎたりするし、ま
た、ビードの幅や高さが不均一になったり、スラグがビ
ードにかみこむためにビードの形状がいびつになるなど
の不具合が生じる。適当な成分調整によって、得られる
溶接金属の外観が良好となる。

【００１５】次に、溶接金属の耐気孔性を向上させる方
法を説明する。Ｍｇはガス発生によってアーク中の窒素
濃度を減少させ、気孔の発生を抑制する効果がある。Ａ
ｌは溶解した窒素を固定し、気孔の発生を抑制する働き
がある。すなわち、溶接金属中の気孔は、溶接金属が凝
固するときに発生するが、凝固寸前にＡｌが溶解窒素を
ＡｌＮの形で固定するため、気孔の発生を抑制すること
が可能となる。

【００１６】次に、溶接金属の靱性を向上させる方法に
ついて述べる。ワイヤ中のＡｌを増加させると、溶接金
属中のＡｌ量も同時に増えて溶接金属の靱性が劣化す
る。従って、従来技術では、溶接作業性を向上させるた
めにＡｌを増やせば溶接金属の靱性は低下し、逆に、溶
接金属の靱性を向上させるためにワイヤ中のＡｌ量を減
らせば、溶接作業性が劣化するため、溶接作業性と溶接
金属靱性の両方の特性を満足するセルフシールド溶接用
ワイヤは得られなかった。そこで、本発明では、スパッ
タ低減に効果的なワイヤ中のＡｌ量を増加させつつ、溶
接金属の靱性を向上させ、溶接作業性と溶接金属靱性を
ともに満足させる方法を考案すべく、ワイヤ中のＡｌと
溶接金属中のＡｌの働きを注意深く分離し、その働きを
明確にした。すなわち、スパッタは、溶滴移行中の溶滴
中のＡｌ量に依存するが、溶接金属中のＡｌ量には左右
されない。一方、溶接金属の靱性は溶接金属中のＡｌ量
に支配される。このことから、溶滴移行後、鉄スラグ反
応によって溶接金属中のＡｌを除去し、溶接金属中のＡ
ｌ量を低減することができれば、溶接作業性を損なうこ
となく、高靱性の溶接金属を得ることができる。さら
に、溶接金属中にＡｌが含まれていても溶接金属中の靱
性を向上させることのできる元素を添加することで積極
的に溶接金属靱性を向上させることができる。

【００１７】鉄スラグ反応によって溶接金属中のＡｌを
除去するには、フラックス中に積極的に酸化物、あるい
は炭酸化合物、あるいは酸素を含有する化合物を充填す
ればよい。フラックス中に酸化物を充填すれば、溶滴移
行後、溶接金属上部に覆い被さったスラグと溶接金属界
面でのメタルスラグ反応によって溶接金属中からＡｌを
除去することができる。ここで、もっとも効果の大きい
ものはＬｉ系酸化物である。なぜなら、Ｌｉ系酸化物は
融点が低くメタルスラグ反応によるＡｌ除去がＦe 凝固
寸前の低温まで、有効に作用するからである。こうし
て、得られる溶接金属中のＡｌは酸化物によって低減さ
せられ、その結果溶接金属の靱性は向上する。

【００１８】一方、溶接金属の靱性を向上させるために
は、ＮｉおよびＭｎの添加が効果的である。Ａｌ添加に
よる溶接金属の靱性劣化を詳細に検討した結果、Ａｌが
溶接金属中に固溶することにより、フェライトが安定と
なり、凝固時に生成する粗大δフェライトが冷却時にも
残存することが原因となっていることがわかった。すな
わち、鋼の溶接金属は通常、凝固時に粗大なδフェライ
トが生成し、その後の冷却過程において、一旦、完全に
オーステナイトに変態し、その後、オーステナイトから
微細なフェライトに変態する。この場合は溶接金属の組
織は微細となり靱性は良好となる。これに対し、Ａｌを
添加すると、冷却過程において粗大なδフェライトがオ
ーステナイトに十分変態しないことを見出した。従っ
て、靱性を向上させるためにはオーステナイトへの変態
を促進させてやることが必要である。

【００１９】Ｎｉはオーステナイトの安定化元素であ
り、粗大なδフェライトからのオーステナイトへの変態
を促進し、微細なδフェライト残存に有効であり、Ａｌ
を添加した、溶接金属の靱性向上に効果的である。ま
た、Ｍｎもオーステナイト安定化元素であり、オーステ
ナイトからの変態組成を微細にして靱性を高める効果が
ある。ＮｉとＭｎは単独添加でも上述の効果があるが、
同時に添加すると変態組成の微細化を安定化する働きが
ある。すなわち、ＮｉあるいはＭｎ単独添加では溶接金
属の靱性値にばらつきが生じるが、同時添加を行うとＮ
ｉとＭｎの相乗効果で靱性値のばらつきが減少し、安定
的に高い靱性が確保できる。さらに、Ｃもオーステナイ
ト安定化元素の一つであり、δフェライトの残存を抑制
する効果がある。また、溶接金属の強度を向上させる効
果を持つ。

【００２０】本発明の溶接用ワイヤでは、上記フラック
ス成分の化学組成を調節するだけでは本発明の目的の一
部、すなわち、溶接金属の靱性を満足することができ
ず、前記ＰＦ式で規定されるＦＰ値を０以上にする必要
がある。このＦＰ（フェライトパラメータ）を規定する
式は、熱力学計算と実験から得られたものであり、溶接
金属が冷却中にオーステナイトに変態するかしないかの
指標である。ＦＰ値が０．００以上であれば溶接金属の
靱性が良好となるが、ＦＰが０．００未満であれば完全
にオーステナイトに変態しない粗大なδフェライトが残
存し、溶接金属の靱性は劣化する。

【００２１】以上説明したとおり、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂａの
適量添加によるアーク安定化、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓ
ｉ、Ｌｉ、Ｏの適量添加による溶接作業性向上、Ｏの適
量添加による溶接金属からのＡｌ除去、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃ
の適量添加による金属靱性向上およびＦＰによる添加量
制御によって、溶接作業性と溶接金属靱性の両方の特性
を満足するセルフシールド溶接用フラックスコアードワ
イヤを得ることができる。

【００２２】ここで、本発明における各フラックス成分
の添加範囲（単位はwt％）およびその限定理由を具体的
に説明する。なお、本発明でいうフラックス成分とは、
フラックスとして含有される成分のみを意味するもので
はなく、フラックスとして作用、機能する成分を意味
し、その供給形態はフラックスとして含有されるものの
ほか、フラックスが充填される鋼製外皮の成分として含
有されるものが含まれる。

【００２３】Ｃ：０．０１〜０．３０％Ｃはオーステナイト安定化元素の一つであり、δフェラ
イトの残存を抑制する効果がある。また、溶接金属の強
度を向上させる効果を持つ。Ｃ量が０．０１％未満では
δフェライト残存を抑制する効果が過小であり、また、
０．３０％を超えると強度の上昇により靱性の劣化をお
こす。このため、Ｃ量の下限を０．０１％、好ましくは
０．０２％とし、上限を０．３０％、好ましくは０．１
２％とする。

【００２４】Ｓｉ：０．０１〜０．５０％Ｓｉは溶接金属の粘性を良好にし、溶接ビード形状を良
好にする。また、スラグの粘性を制御する。一方、Ｓｉ
は固溶強化元素であるとともに、フェライト安定化元素
である。従って、Ｓｉが０．０１％未満では溶接ビード
形状が不安定となり、また、スラグのかぶりが悪くな
る。その結果、スラグによる脱Ａｌ効果が減少する。
０．５０％超では強度が高くなりすぎて靱性劣化の原因
となる。このため、Ｓｉ量の下限を０．０１％、好まし
くは０．０５％とし、上限を０．５０％、好ましくは
０．３０％とする。

【００２５】Ｎｉ：０．１〜３．０％ＮｉはＣと同様にオーステナイト安定化元素の一つであ
り、δフェライトの残存を抑制する効果がある。Ｎｉ量
が０．１％未満では粗大フェライト抑制効果が十分発揮
できず、溶接金属の靱性が低くなり、一方、３．０％を
超えると溶接金属の強度が著しく高くなるため、かえっ
て、溶接金属の靱性が劣化する。このため、Ｎｉ量の下
限を０．１％、好ましくは０．５％とし、上限を３．０
％、好ましくは２．０％とする。

【００２６】Ｍｎ：０．５〜３．０％ＭｎはＣと同様にオーステナイト安定化元素の一つであ
り、δフェライトの残存を抑制する効果がある。Ｍｎ量
が０．５％未満では粗大フェライト抑制効果が十分発揮
できず、溶接金属の靱性が低下し、また、３．０％を超
えると溶接金属の強度が著しく高くなるため、かえって
溶接金属の靱性が劣化する。このため、Ｍｎ量の下限を
０．５％、好ましくは０．８％とし、上限を３．０％、
好ましくは２．０％とする。

【００２７】Ａｌ：１．５〜４．０％Ａｌは１．５％未満では溶接金属の脱酸、脱窒効果が不
足し、溶接金属にピットあるいはブローホールが発生す
るようになる。また、溶接作業性が著しく悪化する。
１．５％以上でピットやブローホールがなくなり、溶接
作業性が良好となる。一方、Ａｌ量が４．０％を超える
と溶接金属中のＡｌ量が増加し、溶接金属の靱性が低下
するので好ましくない。このため、Ａｌ量の下限を１．
５％、好ましくは１．９％とし、上限を４．０％、好ま
しくは３．５％とする。

【００２８】Ｍｇ：０．５〜２．０％Ｍｇはアーク熱で金属蒸気となってアーク雰囲気を大気
から遮断する。また、強力な脱酸作用をもち、Ａｌ表面
の酸化膜を除去し、Ａｌの蒸発を促進する。Ｍｇが０．
５％未満では、シールド性が悪化し、ブローホールやピ
ットが発生する。２．０％を超えると爆発的にＭｇが反
応するため、スパッタが増加し、溶接作業性が悪化す
る。このため、Ｍｇ量の下限を０．５％、好ましくは
０．７％とし、上限を２．０％、好ましくは１．５％と
する。

【００２９】Ｂａ：１．０〜４．８％Ｂａは弗化物の形態で添加され、アークの安定性を向上
し、スパッタ発生量を低減する。また、スラグの形成に
寄与し、適量添加でビード形状を安定化させる。１．０
％未満では、溶滴の移行状態がドロップ移行となり、大
粒のスパッタが増加する。また、スラグのかぶりも悪く
なる。一方、４．８％を超えるとスラグの粘性が高くな
り、ビード形状が悪化する。このため、Ｂａ量の下限を
１．０％、好ましくは１．２％とし、上限を４．８％、
好ましくは４．０％とする。

【００３０】Ｆ：０．５〜４．０％ＦはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ化合物として充填され、ガス発生
剤として作用する。また、スラグを形成する。０．５％
未満ではスラグが形成されないようになり、４．０％を
超えるとアークが乱れ、溶接作業性が劣化する。このた
め、Ｆ量の下限を０．５％、好ましくは０．８％とし、
上限を４．０％、好ましくは３．８％とする。

【００３１】Ｏ：０．１〜２１．０％Ｏは本発明のワイヤが溶接作業性と、溶接金属の靱性を
同時に良好に保つために重要な働きをする。本発明のセ
ルフシールド溶接用ワイヤにおいて溶接作業性を向上さ
せるもっとも重要な元素はワイヤ中のＡｌである。しか
し、ワイヤ中のＡｌは溶接金属中に移行し、溶接金属中
のＡｌは溶接金属の靱性を悪化させる。これを改善する
ために溶接金属に歩留るＡｌ量を低減させることが必要
となる。このとき、ワイヤ中に酸化物あるいは炭酸化合
物あるいは他の化合物の形で酸素を充填すると、Ａｌは
スラグメタル反応によって酸化し、溶接金属中に歩留る
Ａｌ量も低下する。このためには、Ｏ量は０．１％以上
必要である。一方、２１．０％を超えると、酸素源とし
て充填する酸化物、炭酸化合物あるいは酸素を含む化合
物の分解によるスパッタの発生を無視できなくなり、溶
接作業性が悪化する。このため、Ｏ量の下限を０．１
％、好ましくは０．２％、より好ましくは０．３％と
し、上限を２１．０％、好ましくは１５．０％、より好
ましくは１２．０％とする。なお、セルフシールド溶接
用フラックスコアードワイヤにおけるワイヤ全重量に対
する酸素量の分析は不活性ガス融解赤外吸収法で行う。

【００３２】Ｌｉ：０．０５〜４．００％酸化物の形態で充填され、スラグの形成に寄与し、適量
添加でビード形状を安定化させる。酸化物の形態として
はＳｉ、Ａｌ、Ｆe との複合酸化物の形態が好ましい。
Ｌｉはスラグを低融点化し、粘性を下げ、スラグを安定
化し、溶接金属中のＡｌの歩留まりを低下させることに
寄与する。０．０５％未満ではその効果が過小であり、
一方４．００％を超えるとアークが乱れ、溶接作業性が
劣化する。このため、Ｌｉ量の下限を０．０５％、好ま
しくは０．２０％とし、上限を４．００％、好ましくは
３．５０％とする。

【００３３】ＦＰ値：０．００以上ＦＰ＝Ｃ−0.145 Ｓｉ＋0.013 Ｍｎ−0.228 Ａｌ＋0.19
9 Ｎｉ＋0.393本発明のセルフシールド溶接用ワイヤで
は、上記の化学組成を調節するだけでは本発明の目的の
一部、すなわち、溶接金属の靱性を満足することができ
ず、前記式で規定されるＦＰを０．００以上にする必要
がある。このＦＰは、溶接金属が冷却中にオーステナイ
トに変態するかしないかの指標である。ＦＰが０．００
以上であれば溶接金属の靱性が良好となるが、ＦＰが
０．００未満であれば完全にオーステナイトに変態しな
い粗大なδフェライトが残存し、溶接金属の靱性は劣化
する。

【００３４】図１は、ＦＰ値と溶接金属の靱性との関係
およびＦＰ値と溶接金属のδフェライトの面積率との関
係を調査した結果を示すグラフであるが、ＦＰ値が０よ
り小さいとδフェライト量が増えるため、溶接金属の靱
性は３０Ｊ以下となり、一方、ＦＰ値が０以上であると
δフェライトが減少し、溶接金属の靱性が５０Ｊ以上に
向上することがわかる。もっとも、ＦＰ値が０以上であ
るにもかかわらず、靱性値が低いデータがあるが、これ
はＣを０．３５％と多く添加して成分を調整したため、
溶接金属の強度が高くなり過ぎたことに起因している。
なお、この調査に用いたワイヤは、フラックス成分を調
整して種々のＦＰ値を有するワイヤを後述の実施例と同
様に製造したものであり、溶接も同様の要領にて行った
ものである。また、δフェライトの面積率は溶接金属を
光学顕微鏡で観察し、δフェライトの占める割合を実測
した。

【００３５】本発明のセルフシールド溶接用フラックス
コアードワイヤにおけるフラックス成分は以上の成分を
主成分とする。ここに主成分とは、上記成分および不可
避的不純物からなる場合のほか、上記主成分の作用、効
果を損なわない元素やフラックスとしての作用、効果を
より一層を向上させる元素の含有を妨げない趣旨であ
り、例えば下記Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｒの１種以上を含有する
ことができ、請求項２〜４に記載したように、下記の成
分とすることができる。 (1) 主成分＋Ｓｒ (2) 主成分又は前記(1) の成分＋Ｃａ (3) 主成分、前記(1) 又は前記(2) の成分＋Ｃｒ

【００３６】Ｓｒ：０．０１〜２．００％Ｓｒは弗化物の形態で充填され、スラグのかぶりを改善
し、スラグの剥離性を向上させる。Ｓｒが０．０１％未
満では効果が過小であり、一方２．００％を超えるとア
ークの温度が低下し作業性が劣化する。このため、Ｓｒ
量の下限を０．０１％、好ましくは０．１０％とし、そ
の上限を２．００％、好ましくは１．８０％とする。

【００３７】Ｃａ：０．０１〜４．００％Ｃａはスラグのかぶりを改善し、ビードの外観を向上さ
せる。Ｃａが０．０１％％以下ではかかる効果が過小で
あり、４．００％を超えるとアークが乱れ、溶接作業性
が劣化する。このため、Ｃａ量の下限を０．０１％、好
ましくは０．１０％とし、その上限を４．００％、好ま
しくは３．８０％とする。

【００３８】Ｃｒ：０．５％以下Ｃｒは耐食性を改善するため、セルフシールド溶接ワイ
ヤに添加することができる。Ｃｒが０．５％を越えると
溶接金属の靱性が劣化する。このため、その上限を０．
５％、好ましくは０．３％とする。

【００３９】フラックス成分の添加形態は、フラックス
成分の各元素の量が上記範囲を満足する限り、任意の形
態を取ることができる。すなわち、フラックス成分の個
々の元素を単独の状態で添加してもよく、あるいは化合
物の形態で添加してもよい。さらには、先に述べたよう
に、フラックスとしての作用、機能を失しない限り、外
皮を形成する鋼成分として添加してもよい。このような
外皮に含ませることができる成分としては、Ａｌ、Ｍ
ｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃ、Ｃｒ、Ｏをあげることができる。

【００４０】なお、本発明ではフラックス成分はワイヤ
全重量に対する割合として規定しているため、フラック
スの鋼製外皮への充填率を特に規定していないが、通
常、上記成分範囲を満足するようにするには、フラック
スの充填率はワイヤ全重量に対して１０〜３０wt％とさ
れる。また、図２に示すように、フラックス２が内包さ
れる鋼製外皮１の形態としては、(A) 両端を突き合わせ
た円筒形、(B) 両端が重なり合うように突き合わせた円
筒形（ラップタイプ）、(C) 両端部を重ね合わせて内側
に折り込んだ円筒形（アップルタイプ）など種々の形態
のものとすることができる。

【００４１】

【実施例】次に、実施例によって本発明を説明するが、
本発明は下記の実施例によって限定的に解釈されるもの
ではない。

【００４２】下記表１〜３に記載したフラックス成分と
なるように、下記成分の軟鋼からなる鋼管にフラックス
を充填し、常法により伸線加工し、ワイヤ径１．４mmの
フラックスコアードワイヤ試料を製造した。フラックス
の充填率はワイヤ全重量に対して２０％とした。外皮の
形状は、図２(B) に示すラップタイプとした。表１〜３
に示すフラックス成分はワイヤ全重量に対するものであ
り、フラックス成分をフラックスとして添加する場合、
原則としてＡｌ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃr 、Ｓｉは単体
あるいは合金の状態で添加し、ＢａおよびＳｒはそれぞ
れＢａＦ₂、ＳｒＦ₂として添加し、ＬｉはＬｉＦe Ｏ
₂として添加した。また、Ｃ、Ｍｎの一部は外皮からも
供給した。・外皮成分（wt％）Ｃ：０．０１０％、Ｍｎ：０．３５％、Ｐ：０．０１５
％、Ｓ：０．００７％、残部実質的にＦｅ

【００４３】各試料のフラックスコアードワイヤを使用
して、Ｖ形開先を形成した試験板（ＪＩＳＧ３１０６
ＳＭ４９０Ｂ、板厚２０mm×長さ５００mm）をＪＩＳ
Ｚ３１１１に従って溶接した。この際、溶接作業性は
溶接中のスパッタ発生状況およびビードの外観を目視観
察して良否を評価した。

【００４４】また、溶接後の試験板を用いて溶接金属の
耐気孔性を次の要領で調査した。ＪＩＳＺ３１０４に
従ってＸ線透過試験を行い、分類が１種１類のものを良
好とし、それ以外のものを不良とした。また、溶接金属
の靱性を衝撃試験により調査し、０℃での衝撃値が５０
Ｊ以上のものを良好とし、それ未満のものを不良とし
た。これらの調査結果を表１〜３に併せて示す。なお、
表１〜３中、スパッタ（発生状況）、ビード外観、耐気
孔性および靱性の各欄において、○は良好、×は不良を
示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】

【表３】

【００４８】表１〜３より、発明例は、溶接作業性、ビ
ード外観、耐気孔性のいずれも良好であり、しかも溶接
金属の衝撃値は０℃で５０Ｊ以上で、靱性にも優れるこ
とがわかる。

【００４９】これに対して、表１の試料No. ５はＣ量が
多いため、溶接金属の強度が上がりすぎ、靱性が劣化し
ている。No. ６はＳｉ量が少ないため、ビード外観が悪
化した。No. ９はＳｉ量が多く、またＦＰ値が０未満と
なったため靱性が劣化している。また、No. １０はＡｌ
量が少ないためビードにブローホールが発生し、また、
スパッタが多く発生した。No. ２０はＡｌ量が多く、Ｆ
Ｐ値が０未満であるため靱性が劣化している。

【００５０】また、表２のNo. ２４はＭｇ量が多いた
め、スパッタが増加し、溶接性がよくない。No. ３０は
Ｂａ量が多いため、ビード外観が悪化した。Ｎo.４３は
Ｌｉ量が多いため、アークが不安定となり、スパッタが
増加した。

【００５１】また、表３の試料No. ６３はＣｒ量が多い
ため、靱性が劣化した。No. ６５はＣａとＦが多いた
め、ビード外観が悪化し、かつ、スパッタが増加した。
No. ６６では、ＬｉをＡｌＬｉとして添加したため、Ｏ
量が少なくなり、スラグの形成が悪くなったため、ビー
ド外観が悪化した。No. ６７では、ＳｉをＳｉＯ₂、Ｂ
ａをＢａＣＯ₃、ＬｉをＬｉＦe Ｏ₂として添加したた
め、Ｏ量が過剰になり、スパッタが増加したため、溶接
性が良くない。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明のセルフシ
ールド溶接用フラックスコアードワイヤによれば、優れ
た溶接作業性を有し、しかも耐気孔性および靱性に優れ
る溶接金属が得られ、従来のセルフシールド溶接用ワイ
ヤにおける適用限界を大きく破るものであり、セルフシ
ールド溶接分野における利用価値は著大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＦＰ（フェライトパラメータ）がδフェライト
生成量および靱性値に及ぼす影響を示すグラフである。

【図２】種々の外皮形状を示すセルフシールド溶接用フ
ラックスコアードワイヤの横断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森本啓之兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者山本明神奈川県藤沢市宮前字裏河内100−１株式会社神戸製鋼所藤沢工場内 (72)発明者黒川剛志神奈川県藤沢市宮前字裏河内100−１株式会社神戸製鋼所藤沢工場内 (72)発明者輿石房樹神奈川県藤沢市宮前字裏河内100−１株式会社神戸製鋼所藤沢工場内Ｆターム(参考） 4E084 AA44 BA03 BA04 BA05 BA06 BA08 BA10 BA16 BA17 BA18 DA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フラックスが鋼製外皮内に充填されたセ
ルフシールド溶接用フラックスコアードワイヤであっ
て、ワイヤ全重量に対してフラックス成分がwt％で、Ａｌ：
１．５〜４．０％、Ｍｇ：０．５〜２．０％、Ｂａ：
１．０〜４．８％、Ｌｉ：０．０５〜４．００％、Ｎ
ｉ：０．１〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｃ
：０．０１〜０．３０％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０
％、Ｆ：０．５〜４．０％、Ｏ：０．１〜２１．０
％を主成分として有し、かつ下記式で定義されるＦＰ値
が０．００以上であるセルフシールド溶接用フラックス
コアードワイヤ。ＦＰ＝Ｃ−0.145 Ｓｉ＋0.013 Ｍｎ−0.228 Ａｌ＋0.19
9 Ｎｉ＋0.393 ただし、ＰＦ式中の元素記号はその元素のワイヤ全重量
に対する含有量wt％を意味する。
【請求項２】ワイヤ全重量に対してフラックス成分が
さらにＳｒ：０．０１〜２．００％を含有する請求項１
に記載したセルフシールド溶接用フラックスコアードワ
イヤ。
【請求項３】ワイヤ全重量に対してフラックス成分が
さらにＣａ：０．０１〜４．００％を含有する請求項１
又は２に記載したセルフシールド溶接用フラックスコア
ードワイヤ。
【請求項４】ワイヤ全重量に対してフラックス成分が
さらにＣｒ：０．５％以下を含有する請求項１、２又は
３に記載したセルフシールド溶接用フラックスコアード
ワイヤ。