JPH02263596A

JPH02263596A - 被覆アーク溶接棒

Info

Publication number: JPH02263596A
Application number: JP8515589A
Authority: JP
Inventors: Isao Nagano; 長野　功; Masao Umeki; 正夫梅木; Kunihide Yamane; 山根　国秀; Naoaki Matsutani; 松谷　直明
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-04-04
Filing date: 1989-04-04
Publication date: 1990-10-26

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】（産業上の利用分野）本発明は造船、建築、橋果なとあらゆる部門の溶接に用
いられる被覆アーク溶接棒に関し、詳細には溶着速度を
速め、かつ健全な溶接金属を得る被覆アーク溶接棒に関
する。

（従来の技術）自動、半自動化がすすむ溶接業界にあっても、使用性の
簡便さから溶接棒の需要は依然として根強いものがある
が、自動溶接法などに比べ溶着速度が遅いという欠点を
持っている。このような欠点を少しでも解消したいとの
願望から、業界では種々の検討がなされている。

たとえば、　「溶接アーク現象」（産報、昭和３７年７
月１５日初版発行）第３１４頁には溶融速度と心＃ｉ種
の関係について記載されているが、溶融速度には被覆剤
の影響が大きく、溶融速度を顕著に向上させる手段は記
載されていない。

また、特公昭６０−３９４７９号公報では高セルローズ
系溶接棒において水ガラスのモル比を限定して棒焼は現
象を防止し、溶接能率を高めることが示されているが、
本発明者等が非低水素系溶接棒、すみ肉溶接棒、低水素
系溶接棒で確認したところによれば、畠モル比の水〃ラ
スを使用すると、低モル比水ガラス使用に比べ被覆表面
の乾燥が速いために生産性を阻害するので、好ましくな
い結果となっている。

さらにまた、特公昭６２−１６７５４号公報には心線の
Ｏ％Ａｌ、Ｎを制限して耐棒焼は性を改善し、従来溶接
棒よりも２〜３割高い電流を用いて溶＃！能率を向上さ
せる方法が示されているが、非低水素系溶接棒および低
水素系溶接棒においては立向溶接であまり高い電流を用
いると溶融金属の垂れ落ちが生じること、またすみ自溶
＃Ｃ芹では７ングーカツトが発生しやすくなることなど
の欠点を指摘され、問題となっていた。

（発明が解決しようとする課題）以上述べたように、被覆アーク溶接棒は自動溶接法に比
べ使用性の簡便さに優れている反面、溶着速度に問題が
あるため、溶接能率向上をめざす業界では、この欠点を
少しでも解消した被覆アーク溶接棒の開発を強（要望し
ていた。

本発明は従来溶接棒の課題である溶着速度を向上させ、
特に高電流を使用することな（溶接能率を改善させた被
覆アーク溶接棒を提供する。

（課題を解決するための手段）本発明は以下の被覆アーク溶接棒である。

（１）Ｓ　ｉ　：０．０３５〜０．１０％、Ａｌ　：０
，００３％以下、Ｎ　　：０．００８％以下、０　　：０．００１〜０．００９５％に制限した炭素鋼心線の周囲に、Ｔ　ｉｏ　２　：１０〜３２％、ＳｉＯ２：８〜３０％、Ａｌ２Ｏ，：０．５〜８％、Ｍ　ｎ　　　：　２〜１６％、金属炭酸塩：３〜２５％、有機物量８％以下、鉄合金中の鉄分をＦｅとして：１〜３７％、残部上記以
外の酸化物、金属および不可避的不純物からなる非低水
素系溶接棒用被覆剤を塗装したことを特徴とする被覆ア
ーク溶接棒。

（２）Ｓ　ｉ　：０．０３５〜０．１０％、Ａｔ　：０
，００３％以下、Ｎ　　：０．００８％以下、０　　：０．００１〜０．００９５％に制限した炭素鋼心線の周囲に、ＴｉＯ２：１０％以下、Ｓｉｎ、：１５〜３５％、Ａ１□Ｏ，：０．５〜８％、Ｍｎ　　　　：２　〜１６％、金属炭酸塩：９％以下、有機物：８％以下、鉄合金中の鉄分をＦｅとして：３８〜５５％、残部上記
以外の酸化物、金属および不可避的不純物からなるすみ
肉溶按棒用被覆剤を塗装したことを特徴とする被覆アー
ク溶接棒。

（３）Ｓ　ｉ　：０，０３５〜０．１０％、Ａｌ　：０
．００３％以下、Ｎ　　：０，００８％以下、ｏ　　：ｏ、ｏｏｔ〜０．００９５％に制限した炭素鋼心線の周囲に、ＴｉＯ，：１０％以下、Ｓ　ｉｏ　ｚ　：　５〜１９％、Ａ　１．０　、：６％以下、Ｓｉ　　　：３〜１５％、Ｍｎ　　　：８％以下、金属炭酸塩：２１〜５６％、金属弗化物：２〜２３％、有機物：２％以下、鉄合金中の鉄分をＦｅとして：５〜５０％、残部上記以
外の酸化物、金属および不可避的不純物からなる低水素
系溶接棒用被覆剤を塗装したことを特徴とする被覆アー
ク溶接棒。

なお、本発明における炭素鋼心線とは、Ｓｉ、Ａ１、Ｎ
、Ｏ以外の化学成分がＪＩＳＧ３５２３に準拠している
ものをいう。

（作用）前述の状況に鑑み、本発明者等は被覆アーク溶接棒の溶
着速度向上について、主として心線面から鋭意研究を進
めてきた。その結果、使用する心線のＳｉ　を特公昭６
２−１６７５４号公報に示されているものよりも増加さ
せ、Ａｌ量を極力低めにおさえるとともにＮ、○を制限
し、被覆剤を限定することにより、溶接棒の溶着速度を
速め、作業能率を従来溶接棒よりも大幅に改善する知見
を得て本発明をなしたのである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明溶接棒は次のような試験結果に基づくものである
。

すなわち、製鋼工程においてＣ０，０５〜０．０９％、
Ｍｎ０．５１−０．６５％に第１表に示すようにＳｉ、
Ａｌ、Ｎ、Ｏを種々変化させて組み合わせた炭素鋼心線
を作製し、以下の■〜■の溶接棒を作製した。

■直径４Ｉｓ長さ４５０ｍｌ１１に線引さ、切線した心
線にＴｉＯ２１９，８％、５Ｉ０２１９．１％、Ａ　Ｉ
２０．３．２％、Ｍｎ８．２％、ＣａＣＯｄｏ、５％、
有機物４．１％、鉄合金中のＦ　Ｃ２０，３％、鉄の酸
化物をＦｅＯとして６．４％、Ｍｎの酸化物をＭｎＯと
して１．１％、その他の成分としてＮ　１１２０　、　
Ｋ　ｔｏ　、　Ｍ　ｇｏなど７．３％からなる非低水素
系溶接棒用被覆剤を前記のそれぞれの炭素鋼心線に被覆
率が約２９％になるように被覆塗装し、最高温度１７０
℃で乾燥して溶接棒を作製した。

■直径５　ｍｍ、長さ７００ａ＋ｍに線引き、切線した
心線にＴ　ｉｏ　、８．１％、Ｓ　ｉｏ　、２５．９％
、Ａ　Ｉ２０　＊３．９％、Ｍｎ７．３％、ＣａＣＯ３
２，３％、有機物０．４％、鉄合金中の鉄分をＦｅとし
て４６．３％、その他の成分としてＮ　ａ２０−　Ｋ　
−０１Ｍ　ｎｏ　２など５．８％からなるすみ肉溶接棒
用被覆剤、を前記のそれぞれの炭素鋼心線に被覆率が約
４５％になるように被覆塗装し、最高温度２００℃で乾
燥して溶接棒を作製した。

■直径４ｍｍ％長さ４００ｍｍに線引き、切線した心線
にＴ　ｉｏ　２３．２％、Ｓｉ○２７．９％、Ａ１□０
．０．４％、Ｓ　ｉ６．５％、Ｍｎ２．３％、ＣａＣＯ
３４０，５％、ＢａＣ０゜３．１％、ＣａＦ　２１４，
２％、有機物０．２％、鉄合金中の鉄分をＦｅとして１
４．６％、その他の成分としてＮ　ａ２Ｑ　、　Ｋ　、
Ｏなど７，１％からなる低水素系溶接棒用被覆剤をそれ
ぞれの炭素鋼心線に被覆率が約３０％になるように被覆
塗装し、最高温度４００℃で乾燥して溶接棒を作製した
。

得られたそれぞれの試験溶接棒を用い、ＪＩＳ２３１８
２被覆７−り溶接棒の溶着速度測定法に準拠して、第１
図に示す要領により鋼板１　（（イ）１００ａ＋ｍ、（
ロ）４５０ａ＋ｍ、（ハ）１２．７ａ＋ｎ）に交流溶接
機を用いて非低水素系溶接棒は１８０Ａで、すみ肉溶接
棒は２１０Ａで、低水素系溶接棒は１８０Ａでそれぞれ
溶接を行い、ビード２を作製し、溶着速度を測定した。

その結果は第２〜４図に示す通り、溶着速度の向上には
特にＳｉ量が最も大きく影響していることが確認された
。すなわち、心線にＳｉが適量添加されることにより心
線の比抵抗が増加して溶接中に心線温度の上昇がおこり
、心線の溶融速度が速くなるために溶接棒自体の溶融速
度が向上するものと考えられる６Ａ１、Ｎ、Ｏが規定範囲にあればＳｉ量が０．０３５％
未満では溶着速度の向上に十分な効果が得られず、逆に
０．１０％を超えると心線の比抵抗が過大となり、溶接
中に心線が過熱し、被覆剤が変質する棒焼は現象が生じ
、健全な溶接金属が得られなくなる。

Ａ１が０．００３％を超えるとスパッタが増加し、アー
クも不安定となり、溶着速度を低下させる。Ｎが０．０
０８％を超えると溶接金属の靭性を低下させたり、ブロ
ホールが発生しやすくなる。さらに、０が０．００１％
未満では耐ピツト性が劣り、０．００９５％を超えると
水平すみ肉ビードのブロホールが増加すると共に、スパ
ッタが増加して溶着速度を低下させる０以上の理由によ
り、本発明における炭素鋼心線中のＳｉ、ＡｌＮ、０の
含有量を前記のように定めた。

また、前記の心線組成と被覆剤の関係をさらに詳細に調
査するために、非低水素系溶接棒、すみ肉溶接棒、低水
素系溶接棒について配合比率を変化させて検討した結果
、非低水素系溶接棒ではＴ　ｉ　Ｏ２１０〜３２葛、Ｓ
　ｉ　Ｏ２８〜３０％、Ａ　Ｌｏ　、０．５〜８％、Ｍ
ｎ２〜１６％、金属炭酸塩３〜２５％、有機物８％以下
、鉄合金中の鉄分をＦｅとして１〜３７％の範囲内、す
み肉溶接棒ではＴｉｏｚｌＯ％以下、Ｓｉ○２１５−３
５％、Ａｌ□０．０．５−８％、Ｍｎ２−１６％、金属
炭酸塩９％以下、有機物８％以下、鉄合金中の鉄分をＦ
ｅとして３８〜５５％の範囲内、低水素系溶接棒ではＴ
　ｉ　Ｏ＊、１０％以下、Ｓｉ０２５〜１９％、Ａ　Ｌ
ｏ　、６％以下、５ｉ３−１５％、Ｍ　ｎ　８％以下、
金属炭酸塩２１〜５６％、金属弗化物２〜２３％、有機
物２％以下、鉄合金中の鉄分をＦｅとして５〜５０％の
範囲内にすれば、いずれの溶接棒も溶着速度を向上させ
得ることを確認した。

なお、前記被覆剤組成として使用される被覆剤としては
、ＴｉＯ□源としてルチール、合成ルチール、イルミナ
イトなど、ＳｉＯ２源として珪砂、タルク、珪酸ソーダ
など、Ａ１□Ｏ１源としてマイカ、カリ長石、アルミナ
など、金属炭酸塩として炭酸石灰、ドロマイト、炭酸マ
グネシュームなど、金属弗化物として蛍石、氷晶石など
、Ｍｎ源としてＦｅ−Ｍｎ、金属マンガンなど、有機物
としてセルローズ、澱粉、デキスＦリン、アルギン酸ン
ーグなど、鉄合金中の鉄分として鉄粉、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆ
ｅ　　Ｓｉなど、Ｓｉ源としてＦｅ　　Ｓｉ、　５１−
Ｍｎなどがある。

本発明の被覆アーク溶接棒は、以上述べたような心線と
被覆剤を用い、被覆率が２５〜５０％になるように通常
の押出し式塗装機により製造する。

（実施例）第２表に本発明溶接棒および比較溶接棒に用いた炭素鋼
心線の化学成分を、＠３表には前記心線と非低水素系溶
接棒用被覆剤とを組合せた溶接棒の溶接作業性および溶
着速度を、第４表には同じ（すみ肉溶接棒の例を、第５
表には同じく低水素系溶接棒の例を示す。

溶接棒は第６表に示すものを使用し、溶接作業性は通常
使用される厚さ１２．７１の鋼板を用い、非低水素系お
よび低水素系溶接棒は主として水平すみ肉、下向、立向
の各姿勢で、すみ肉溶接棒は水平すみ肉、下向すみ肉姿
勢で評価し、良好なものを○印、不良なものをＸ印とし
た。また、溶着速度はＪＩＳＺ３１８２に準拠して、第
１図に示す要領により第６表に示す電流で溶接して測定
し、非低水素系溶接棒で２８ｇ／ｗｉｎ以上、すみ肉溶
接棒で４６ｇ／ｉ＋ｉｎ以上、低水素系溶接棒で２６ｇ
／ｗｉｎ以上のものを良好Ｏ印、これらの基準に満たな
いものを不良ｘ印とした。

く非低水素系溶接棒ン実施例溶接棒Ｈ１〜Ｈ５は溶接作業性が良好でかつ溶着
速度も良好な値を示した。

Ｈ６、Ｈ７は主要成分であるＴ　ｉ　Ｏ２と溶着速度の
関係を調査した。いずれの溶接棒も溶着速度は良好な値
を示したが、Ｈ６はＴ　ｉ　Ｏ２が多すぎるため、Ｈ７
は少なすぎるため溶接作業性に問題があった。Ｈ８は心
線中のＮが高すぎるためブロホールが増加した。Ｈ９は
心線中のＮが高く、０が低すぎるためにブロホールやピ
ットの欠陥が発生しやすくなった。８１０％Ｈ１ｌは心
線中のＳｉが高すぎるため、溶着速度は向上したが棒焼
は傾向がみられ、溶接作業性をＸ印とした。Ｈ１２は心
線中のＡｌが高すぎるためスパッタロスが増加した。Ｈ
１３は心線中のＳｉが低すぎるため溶着速度が向上しな
かった。

くすみ肉溶接棒〉実施例溶接棒Ｓ１〜８５は溶接作業性が良好でかつ溶着
速度も良好な値を示した。

Ｓ６、Ｓ７は主要成分である５ｉｆ２と溶着速度の関係
を調査した。いずれの溶接棒も溶着速度は良好な値を示
したが、Ｓ６はＳ　ｉ　Ｏ２が少なすぎるため、Ｓ７は
多すぎるためそれぞれすみ肉溶接での作業性が劣化した
。Ｓ８は心線中のＮが高く。

が低いためブロホールが発生し、Ｓ９は０が高すぎるた
めスパッタが増加して溶着速度を劣化させた。Ｓ１０は
心線中のＡｌが高すぎるためスパッタロスが多く溶着速
度が劣化した。Ｓ１１はＳｉが高すぎるため、溶着速度
は良好であるが棒焼けが生じた。Ｓ１２はＡｌが高すぎ
るため、Ｓ１３はＳｉが低すぎるためそれぞれ溶着速度
が°向上しなかった。

く低水素系溶接棒〉実施例溶接棒Ｌ１〜Ｌ５は溶接作業性が良好でかつ溶着
速度も良好な値を示した。

Ｈ６、Ｈ７は主要成分である金属炭酸塩と溶着速度の関
係を調査した。いずれの溶接棒も溶着速度は向上するが
、Ｈ６は金属炭酸塩が少ないため、Ｈ７は多すぎるため
それぞれ溶接作業性が劣った。

Ｈ８は心線中のＮが高すぎるため溶接金属の靭性が劣化
すると共にブロホールが発生した。Ｈ９は０が高すぎる
ため、ＬｌｏはＡ１が高いためそれぞれスパッタロスが
多く、溶着速度を低下させた。

Ｌｌｌは心線中のＳｉが高いため棒焼は現象がみられた
。Ｌ１２はＡｌが高いためスパッタロスが多く、Ｈ１３
はＳｉが低いためにそれぞれ溶着速度は向上しなかった
。

Ａ１、Ｎ、Ｏと溶着速度の関係を示す図である。

１・・・鋼板、２・・・ビード。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｓｉ：０．０３５〜０．１０％（重量％、以下同
じ）、Ａｌ：０．００３％以下、Ｎ：０．００８％以下、Ｏ：０．００１〜０．００９５％に制限した炭素鋼心線の周囲に、ＴｉＯ＿２：１０〜３２％、ＳｉＯ＿２：８〜３０％、Ａｌ＿２Ｏ＿３：０．５〜８％、Ｍｎ：２〜１６％、金属炭酸塩：３〜２５％、有機物：８％以下、鉄合金中の鉄分をＦｅとして：１〜３７％、残部上記以
外の酸化物、金属および不可避的不純物からなる非低水
素系溶接棒用被覆剤を塗装したことを特徴とする被覆ア
ーク溶接棒。
（２）Ｓｉ：０．０３５〜０．１０％（重量％、以下同
じ）、Ａｌ：０．００３％以下、Ｎ：０．００８％以下、Ｏ：０．００１〜０．００９５％に制限した炭素鋼心線の周囲に、ＴｉＯ＿２：１０％以下、ＳｉＯ＿２：１５〜３５％、Ａｌ＿２Ｏ＿３：０．５〜８％、Ｍｎ：２〜１６％、金属炭酸塩：９％以下、有機物：８％以下、鉄合金中の鉄分をＦｅとして：３８〜５５％、残部上記
以外の酸化物、金属および不可避的不純物からなるすみ
肉溶接棒用被覆剤を塗装したことを特徴とする被覆アー
ク溶接棒。
（３）Ｓｉ：０．０３５〜０．１０％（重量％、以下同
じ）、Ａｌ：０．００３％以下、Ｎ：０．００８％以下、Ｏ：０．００１〜０．００９５％に制限した炭素鋼心線の周囲に、ＴｉＯ＿２：１０％以下、ＳｉＯ＿２：５〜１９％、Ａｌ＿２Ｏ＿３：６％以下、Ｓｉ：３〜１５％、Ｍｎ：８％以下、金属炭酸塩：２１〜５６％、金属弗化物：２〜２３％、有機物：２％以下、鉄合金中の鉄分をＦｅとして：５〜５０％、残部上記以
外の酸化物、金属および不可避的不純物からなる低水素
系溶接棒用被覆剤を塗装したことを特徴とする被覆アー
ク溶接棒。