JPH02280996A - サブマージアーク溶接用ボンドフラックス - 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】

（産業上の利用分野） 本発明はサブマージアーク溶接用ボンドフラックスに係
り、特に高速スミ肉溶接及び下向の多層盛突合せ溶接に
おいて、優れた溶接作業性及び経済性と安定した機械的
性能が得られるサブマージアーク溶接用ボンドフラック
ス組成に関するものである。 （従来の技術及び解決しようとする課題）水平スミ肉溶
接のサブマージアーク溶接では一般に比較的小電流の高
速溶接が実施されている。 これは、大電流、低速溶接では等脚柱が得られないため
である。 従来、このような高速サブマージアーク溶接においては
、ポックマーク、ブローホール、ピット等のガス欠陥発
生の面から、炭酸塩を含有した低温ボンドフラックスは
採用されず、炭酸塩を含有しない溶融型フラックスが一
般に広く使用されていた。 しかし、この炭酸塩を含有しない溶融型フラックスを用
いて溶接した場合、溶融中に１例えば、ＣａＣＯ３−＊
ＣａＯ＋ＣＯ＋Ｏなる化学反応で発生するＣＯガスで大
気からシールドする効果が期待できず、その結果、溶接
金属中の（Ｎ）量が非常に不安定となり、靭性にバラツ
キが生じるという問題があった。 また、このように炭酸塩を含有しない溶融型フラックス
の場合、下向の多層盛突合せ溶接のサブマージアーク溶
接においても同様の問題があり。 更には、フラックス使用量が多く経済的でないという問
題もあった。 本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであって、シールド効果を有するガス発生成分
を含有させたボンド型フラックスであっても、ガス欠陥
の発生がなく、優れた機械的性能の溶接金属が得られ、
また優れた溶接作業性を有する経済的なサブマージアー
ク溶接用フラックスを提供することを目的とするもので
ある。 （課題を解決するための手段） 本発明者は、上述のような問題点に対処すべくボンドフ
ラックスについて種々検討を重ねた。その結果、特に高
速水平スミ肉溶接及び下向の多層盛突合せ溶接のサブマ
ージアーク溶接において、優れた溶接作業性と安定した
機械的性能が得られる経済的なサブマージアーク溶接用
ボンドフラックスを見出したものである。 すなわち、本発明に係るサブマージアーク溶接用ボンド
フラックスは、Ｓｉｎ、：１７〜２６％、Ａ　Ｍ、Ｏ，
：２５〜４２％、ＭｇＯ：１３〜２０％、Ｔ、Ｍｎ：５
〜ｌＯ％、ＣａＦ２２７〜２０％、Ｔ、Ｆｅ○：０．１
〜７．０％、Ｎａ２Ｏ及びに、０（７１１種又ハ２種＝
０．５〜３．５％、Ｔ、ＣＯ，：０．０５〜０．５％及
びＨ２：１０〜５０ｐｐｍを含む組成からなることを特
徴とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 （作用） 本発明における化学成分の限定理由は以下のとおりであ
る。 Ｓｉｏ：１７〜２６％ Ｓｉｏ、は酸性成分であって、スラブの粘性、凝固温度
を調整するのに有効な成分である。しかし、１７％未満
ではスラグの粘性が不十分てビード幅の均一性が劣り、
またフラックス消費量が増大し好ましくない。一方、２
６％を超えると塩基度が低下し、溶接金属の靭性が劣化
し、また高速水平スミ肉溶接において、ビード形状が凸
となり、スラグ剥離性が劣化する。したがって、Ｓｉｎ
、量は１７〜２６％の範囲とする。 Ａ１１ｌ　　Ｏ：２５〜４２％ ＡＱ２０．は中性成分であり、スラグの塩基度を下げな
いでスラグの粘性、凝固温度を調整するのに有効な成分
である。しかし、２５％未満では高速水平スミ肉溶接に
おいて等膜性が損なわれ、またアンダーカットも生じ易
いため好ましくない。 一方、４２％を超えると粘性が高くなりすぎてスラグ巻
込みが発生し易く、下向の多層盛突合せ溶接において凸
ビードになり易い、したがって。 ＡＱ２０．量は２５〜４２％の範囲とする。 ＭｇＯ：１３〜２０％ ＭｇＯは塩基性成分であり、溶接金属中（０）を低減す
るのに有効な成分であり、粘性調整剤としての作用も有
している。しかし、１３％未満では溶接金属中（０）の
低減効果が少なく、靭性が劣る。 またビードが蛇行し易く、アンダーカットが発生する。 一方、２０％を超えるとスラブ焼付きが増すと共にポッ
クマークが多発し、またフラックス消費量が増大するの
で好ましくない。したがって、ＭｇＯ量は１３〜２０％
の範囲とする。 Ｔ、Ｍｎ：５〜１０％ Ｍｎはスラグの粘性、凝固温度を調整するのに有効な成
分であるだけでなく、溶接金属中のＭｎ量を調整し、引
張性能、衝撃性能を確保するために必須の成分である。 しかし、５％未満ではアンダーカット及びスラグ焼付き
が発生し易く好ましくない。また、安価な低Ｍｎワイヤ
と組合せた場合、溶接金属中の〔Ｍｎ量量が不足し、引
張強度及び靭性が低下する。一方、１０％を超えるとビ
ードが蛇行し易く、且つフラックス消費量が増大するた
め好ましくない。 なお、Ｍｎ成分は、金属ＭｎやＦ　ｅ　−Ｍ　ｎなどの
化合物及びＭｎＯ，ＭｎＯ２などの酸化物の形でフラッ
クス中に添加されるが、ここではＭｎの総量としてＴ　
、　Ｍ　ｎで規定することにした。 したがって、Ｔ、Ｍｎ量は５〜１０％の範囲とする。 ＣａＦニア〜２０％ ＣａＦ２は塩基性成分であって、溶接金属中〔ｏ〕を低
下させる効果があると共に、スラグの流動性を調整し、
溶接中のスラグ−メタル間の反応を促進させるために有
効な成分である。しかし、７％未満ではポックマークが
発生し易く、粘性向上に対しても効果が少ない。一方、
２０％を超えるとスラグの流動性が増し、ビードの蛇行
やアンダーカットが発生し、またフラックス消費量が増
大するので好ましくない、したがって、Ｃａ　Ｆ２量は
７〜２０％の範囲とする。 Ｔ、ＦｅＯ：０．１〜７．０％ ＦｅＯ成分は粘性調整剤として有効な成分であるが、０
．１％未満ではスラグの粘性が高くなり、高速水平スミ
肉溶接においてアンダーカットやスラブ巻込みが増加す
るため好ましくない。一方、７．０％を超えると溶接金
属中（０）量が増加し、衝撃性能が劣化する。 なお、Ｆｅ○成分はＦｅ−８ｉ、Ｆｅ−Ｍｎなどの化合
物及びＦｅ０１Ｆｅ、０３などの酸化物の形でフラック
ス中に添加されるが、ここではＦｅＯの総量としてＴ、
ＦｅＯで規定することにした。 したがって、Ｔ、ＦｅＯ量は０．１〜７．０％の範囲と
する。 Ｎａ　ＯびＫＯの１　又は２種：０．５〜３．５％Ｎａ
、Ｏ，に、Ｏはアーク安定剤、スラグの粘性調整剤とし
て有効であり、特に高速水平スミ肉溶接においてはアー
ク安定性を確保するためには必須の成分であるので、Ｎ
ａ、Ｏ及びに、Ｏの１種又は２種を添加する。しかし、
０．５％未満ではアークの安定性、集中性が悪くなり、
ビードが蛇行したり、スラグ巻込みが増加する。一方、
３．５％を超えるとフラックスの耐吸湿性が悪くなり。 ピットやポックマークが発生し易い。したがって、Ｎａ
、Ｏ及びに、Ｏの１種又は２種の添加量は０．５〜３．
５％の範囲とする。 Ｔ、ＣＯ：０．０５〜０．５％ ＣＯ□成分は溶接中に発生するｃｏガスで大気をシール
ドし溶接金属中〔Ｎ〕量を低減し、安定化するのに非常
に有効な成分である。ｃＯガスを発生させるためには、
フラックス中にＣａＣ０，やＢａＣ０，などの炭酸塩及
びＣ（炭素）などの形で添加するが、ここではＣＯ２の
総量としてＴ、ＣＯ２で規定することにした。しかし、
Ｔ、ＣＯ□量が０゜０５％未満では溶接金属中（Ｎ）の
低減及び安定化に対して効果がなく、靭性が低下する。 一方、０゜５％を超えると高速水平スミ肉溶接において
ポックマークが発生し易い。したがって、Ｔ、ＣＯ，量
は０．０５〜０．５％の範囲とする。 Ｈ：１０〜５０ｍ 溶接金属中（Ｎ）の低減及び安定化対策のためには、上
記Ｔ、ＣＯ□量の管理だけでは不十分であるので、本発
明では、アーク雰囲気中の（Ｎ）分圧を下げるためにＦ
２の添加を必須とした。しかし、１０ｐｐｍ未満では溶
接金属中（Ｎ）の低減及び安定化に対して効果がなく、
靭性が低下するため好ましくない。一方、５０ＰＰ１１
を超えると溶接金属中の〔Ｈ２〕量が高くなりすぎて、
遅れ割れ等の問題が発生するため好ましくない。また、
ピットも発生し易い。したがって、Ｆ２量は１０〜５Ｑ
ｐｐｍの範囲とする。 なお、上記Ｆ２量はガスクロマトグラフィー法により測
定した量である。例えば、３００℃×１時間の予備乾燥
後、インパルス炉を用いて抽出した水素をガスクロマト
グラフィー法で定量する。 その他の条件としては、特に制限されないが、大気から
のシールド効果を更に高めるためには、フラックス粒度
を、１０メツシユより粗い粒子が全体の５％以下とし、
４８メツシユより細い粒子が全体の８〜３５％とするの
が望ましい。 なお、ボンドフラックスとは、溶融型フラックスとは異
なり、焼成又は焼結して製造されるフッラックス（ボン
ドフラックス）を指している。 また、サブマージアーク溶接条件も特に制限されないが
、高速水平スミ肉溶接及び下向の多層盛突合せ溶接条件
のもとて上記効果が顕著である。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第１表に示す化学成分を有する供試ボンドフラックスを
準備した。その際、Ｔ　、　Ｍ　ｎ量は金属Ｍ　ｎ　。 Ｆｅ−Ｍｎ等の化合物及びＭｎＯ，ＭｎＯ２、Ｍｎ、○
。 等の酸化物により、Ｔ、Ｆｅ０ｆｆｉはＦｅ−Ｍｎ、Ｆ
ｅ−８ｉ等の化合物及びＦｅ０１Ｆｇ２０．等の酸化物
により、Ｔ、ＣＯ２量はＣａＣＯ３，ＢａＣＯ３及びＮ
ａ、Ｃｏ３及びＮａ、ＣＯ３等の炭酸塩により、Ｎ２量
は、例えば、Ｓｉｎ、源として用いる珪砂等に含まれる
結晶水分量、フラックスの固着剤として用いる水硝子の
添加量及びフラックスの焼成温度により、それぞれ含有
量を調整した６ なお、比較例の各フラックスにおいて、Ｎα５はＭｇＯ
とＴ　、　Ｍ　ｎが多い例、Ｎａ６はＳｉｏ、とＴ、Ｆ
ｅＯが多い例、Ｎａ７はＡΩ２０．が多くＭｇＯが少な
い例、Ｎａ８はＴ、ＣＯ２とＮ２が多い例、Ｎａ９はＳ
ｉＯ２とＴ、Ｍｎが少なく、ＣａＦ２とＮａ、Ｏ及びに
２０が多い例、Ｎｌｌｌ０はＡＱ、Ｏ，とＴ、ＦｅＯと
Ｎａ、０及びに２０が少ない例、Ｎａ１ｌは’ｒ、ｃ　
Ｏ，）ニー　Ｈ，が少ない例、Ｎ１１２はＳｉｏ、が多
くＣａＦ、が少ない例である。 尖適盤工 第１表に示した供試フラックスを用い、１２ｍｍｔＸ７
５０ｍＩＱの寸法で第１図に示す開先の母材５Ｓ４１に
、３．２ｍｍφでＪＩＳ　Ｚ　３３５１ＹＳ−８３相当
のワイヤを用い、以下の溶接条件でサブマージアーク溶
接を行った。 〈溶接条件〉 単電極水平スミ肉溶接 １ｓｔ　５ｉｄｅ：５５０Ａ−３２Ｖ−８０ｃ腸／ｗｉ
ｎ２ｎｄ　５ｉｄｅ：　　　　　　　ｔｔ溶接作業性を
第２表に示す。 第２表より明らかなように１本発明例はいずれも良好な
溶接作業性を有し、ガス欠陥の発生もなかった。 去】１１λ 第１表に示した供試フラックスを用い、２５１Ｉｌｌｔ
Ｘ１０００■■Ｑの寸法で第２図に示すＶ開先の母材５
Ｍ４１Ｂに、４．０ｍｍφでＪＩＳ　　Ｚ　　３３５１
　　ＹＳ−８３相当のワイヤを用い、以下の溶接条件で
サブマージアーク溶接を行った。 〈溶接条件〉 単電極下向多層溶接 ５５０Ａ−２８Ｖ−４０ｃ腸／ｗｉｎ 溶接作業性とＸ線透過試験、衝撃試験結果並びにフラッ
クス消費量を第２表に併記する。 なお、Ｘ線透過試験は、試験板全長を対象として行い、
欠陥の有無を判定した。衝撃試験は、供試材表面９．５
ｍｍよりＪＩＳ　　Ｚ　　３１１１　４号試験片を採取
し、−５１℃で試験を行い、３本の平均値を求めた。ま
た、フラックス消費量については、全パス溶接終了後、
ワイヤ及びフラックス消費量をそれぞれ測定し、フラッ
クス／ワイヤ消費率を求めて評価した。 第２表より明らかなように、本発明例はいずれも良好な
溶接作業性を有し、ガス欠陥の発生もなく、靭性も優れ
ており、またフラックス消費量も少ない。 なお、第２表において、比較例Ｎα７〜Ｎα８、Ｎα１
０、Ｎ（１１２について衝撃試験結果が記載してないが
、これは、溶接作業性が悪く（スラグ巻込。 ブローホール）、したがって、靭性を確認するまでもな
いと判断し、試験を中止したためである。

【以下余白】

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、ｃｏ２、Ｈ２等
のガス発生成分を含有するボンドブラックスであるが、
優れた溶接作業性と安定した機械的性能が得られ、更に
フラックス消費量が少ないので経済性に優れている。特
に高速水平スミ肉溶接や、下向の多層盛突合せ溶接のサ
ブマージアーク溶接用フラックスに好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は実施例で用いた開先形状。 寸法（ｉｎ）を示す説明図である。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量％で（以下、同じ）、ＳｉＯ＿２：１７〜２６％、
   Ａｌ＿２Ｏ＿３：２５〜４２％、ＭｇＯ：１３〜２０％
   、Ｔ、Ｍｎ：５〜１０％、ＣａＦ＿２：７〜２０％、Ｔ
   、ＦｅＯ：０．１〜７．０％、Ｎａ＿２Ｏ及びＫ＿２Ｏ
   の１種又は２種：０．５〜３．５％、Ｔ、ＣＯ＿２：０
   ．０５〜０．５％及びＨ＿２：１０〜５０ｐｐｍを含む
   組成からなることを特徴とするサブマージアーク溶接用
   ボンドフラックス。