JPH0455789B2 - - Google Patents

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JPH0455789B2
JPH0455789B2 JP11076489A JP11076489A JPH0455789B2 JP H0455789 B2 JPH0455789 B2 JP H0455789B2 JP 11076489 A JP11076489 A JP 11076489A JP 11076489 A JP11076489 A JP 11076489A JP H0455789 B2 JPH0455789 B2 JP H0455789B2
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JP
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flux
sol
sio
water glass
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JP11076489A
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Norio Seike
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、焼結型フラツクスに係り、特に再使
用時に粉化しにくい潜弧溶接用焼結型フラツクス
に関する。 (従来の技術及び解決しようとする課題) 従来、潜弧溶接用の焼結型フラツクス(以下、
単に「フラツクス」という)は、造滓剤、ガス発
生剤、アーク安定剤、合金成分、脱酸剤などの原
料粉を秤量、混合した後、水ガラスに代表される
固着剤を添加し、混合、造粒の後、乾燥、焼成す
ることによつて製造されている(例えば、特開昭
61−67596号参照)。 ここで、使用されている水ガラスは市販の水ガ
ラスであり、水ガラス中にはSiO2やLi2O、
Na2O、K2Oなどが含まれており、したがつて、
殊に水に可溶性のSiO2(以下、「sol.SiO2」と記
す)やNa2O(以下、「sol.Na2O」と記す)が多く
含まれているフラツクスである。 また、造粒されたフラツクスの焼成温度は、通
常、400℃以上で、原料が変質しない範囲の高温
であり、雰囲気としては、大気中が主である。 このようにして製造されたフラツクスは、吸湿
しないような紙袋、フレキシブルコンテナーやス
チール缶に保管されており、開封時迄、製造直後
と同レベルの水分量が維持されている。溶接中、
フラツクスは回収装置を用い、回収しながら再散
布するなどして繰り返し使用されるので、溶接に
伴い発生する熱により、常に乾燥されており吸湿
しない。 しかし、一度使用された後、長期保管されたフ
ラツクス、再使用時に吸湿水分を取り除くために
再乾燥されるが、再乾燥したフラツクスは、開封
して初めて使用するフラツクスとは異なり、繰り
返し使用時に粉化し易く、粉塵の飛散はもとよ
り、ビード形状の不良ポツクマークの発生など、
溶接作業性が劣化する問題点があつた。 本発明は、かゝる問題点を解決するためになさ
れたものであつて、再使用時に粉化しにくい焼結
型フラツ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) 前記問題点に鑑みて、本発明者は、まず、粉化
した再使用フラツクスを走査型電子顕微鏡
(SEM)を用いて観察したところ、バインダーの
結合力の低下が粉化の原因ではないかと思われ
た。 すなわち、一度使用されたフラツクスは回収→
再散布により繰り返し加熱されているので、バイ
ンダーの骨格である
【式】結合になん らかの変化が生じ、そのために吸湿するとこの
【式】結合が弱くなるのではないかと 推察した。フラツクスの吸湿による
【式】結合の弱化については、バイン ダー中のフリーのアルカリ分が吸湿水分を吸収
し、アルカリ水溶液となり、
【式】結 合を溶解すべく作用するものと推定した。 また、再乾燥前の再使用フラツクスをEPMA
を用いて観察してみると、バインダーである固化
した水ガラス表面にアルカリ金属(Li、Na、K)
の炭酸塩が認められた。 この現象もバインダー中のフリーのアルカリ分
が吸湿し、アルカリ水溶液となり、更に空気中の
炭酸ガスを吸収したものと考えられる。 上記調査結果に基づき、一度使用した後、長期
保管により吸湿しても再使用時に粉化しにくいフ
ラツクスを得るには、 バインダーの
【式】 結合を現状よりも強化すること。 バインダー中のフリーのアルカリ分を現状よ
りも少なくすること。 などの必要があると判断した。 そこで、次の3点について調査を進めた。 水ガラスの種類(化学組成) ・SiO2、アルカリ金属の濃度 ・SiO2、アルカリ金属以外の第3成分(無
機イオン)の添加 混練方法 ・水ガラスの投入方法 ・混練雰囲気の制御(調温、調湿) ・混練時間 乾燥条件 ・乾燥雰囲気(加湿) ・雰囲気ガスと造粒フラツクスの相対速度
(速くする) ・焼成前の一次乾燥後の造粒フラツクスの水
分量の制御 これら、、について数多くの調査を行つ
た結果、、、を適宜コントロールすること
により、一度使用した後、長期保管により吸湿し
ても、再使用時に粉化しにくいフラツクスを見い
出し、ここに本発明をなしたものである。 すなわち、本発明に係る焼結型フラツクスは、
フラツクス中のsol.SiO2を0.60〜3.40wt%にし、
かつ、sol.Na2O/totalNa2O比(但し、Na2O量
はNa2Owt%+Li2Owt%+K2Owt%の合計量で
ある)を0.20〜0.90にした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) 本発明における数値の限定理由は以下のとおり
である。 (1)
【式】 結合の強さ(sol.SiO2:0.60〜3.40wt%) 造粒フラツクスの中のSi源としては、水ガラ
スとシリカ(SiO2)系の鉱物が存在するが、
これらの中で水に可溶性のSi源は水ガラスのみ
と思われる。通常、乾燥型フラツクスには、原
料フラツクスの約20重量%の水ガラスが添加さ
れている。一方、乾燥固化により形成した水ガ
ラスの
【式】 結合はシリカ系鉱物のそれに比較して弱いので
水に溶解する。 そこで、造粒フラツクスを一度粉砕し、これ
を蒸溜水で煮沸して、SiO2を溶解させ、溶解
したSiO2量により、乾燥固化した水ガラスの
【式】 結合の強度を表す指標とした。 調査の結果、水に可溶性のSiO2(sol.SiO2
がフラツクスの3.40wt%以下であれば、耐粉化
性(特に再使用時)のよいフラツクスであるこ
とが判明した。 しかしながら、理由については不明である
が、sol.SiO2が0.60wt%未満になると、造粒フ
ラツクスが脆くなり、回収装置の種類によつて
はかえつて粉化し易くなつた。 但し、sol.SiO2量が0.60wt%近く迄低下する
と、ビード外観が少し悪くなる傾向にあるの
で、ビード外観を重視する時はsol.SiO2
1.0wt%以上にすることが更に望ましい。 したがつて、フラツクス中のsol.SiO2は0.60
〜3.40wt%の範囲にコントロールするのであ
る。 (2) sol.Na2O/TotalNa2O比:0.20〜0.90 前述のようにsol.SiO2量を0.60〜3.40wt%に
すると、確かに、再使用時において耐粉化性が
遥かに改善されたが、葉感の状態(例えば、フ
ラツクスが常に外気にさらされる状態で保管さ
れる場合)によつては、その効果が弱くなるこ
とがあつた。 そこで、耐粉化性がそれ程改善されなかつた
フラツクスについて、その原因を詳細に調査し
た結果、このようなフラツクスをよく見ると、
フラツクス全体が白つぽく変色しており、更に
調査を進めたところ、この変色はフラツクス表
面に炭酸ソーダNa2CO3が生成したものである
ことが判明した。 Na2CO3の生成について考えて見ると、フラ
ツクス中のフリーな状態にあるNa分(Na+K
+Li)が空気中の炭酸ガス(CO2)を吸収した
のではないかと推察された。 フラツクス中にはスラグの粘性やその他の溶
接作業性を維持するためにフラツクスの種類に
よらず、ほぼ一定量のアリカリ分(Na、K、
Li)が添加されているが、分析の結果、フリー
なNa分はその殆どが水ガラスから添加されて
いることがわかつた。なお、鉱石類より添加さ
れるNa分はあまり水に溶解しない。 言い換えると、フラツクス表面にNa2CO3
生成しているということは、フリーなNa分が
存在することを示していると考えられる。フリ
ーなNa分は他の元素と結合しているNa分に比
較し、吸湿し易いと思われる。 また、フリーなNa分は吸湿されるとNaOH
水溶液になるので、このNaOHが焼成により
形成された
【式】 結合を溶解(分解)させるので、その結果とし
て、長期保管後吸湿したフラツクスは、再使用
時に粉化する傾向が大きいのではないかと推察
された(「化学大辞典5」共立出版(株)発行p.19
参照)。なお、NaOH水溶液は良好なCO2ガス
吸収剤でもある(「化学大辞典9」共立出版(株)
発行p.19参照)ことからも首肯されよう。 そこで、水ガラスの種類やフラツクスの製造
条件を様々に変えて、sol.Na2O/totalNa2O比
の異なる数多くのフラツクスを試作し、20〜30
℃で相対湿度60〜80%の雰囲気で強制吸湿させ
た後、再乾燥し、フラツクス回収装置を用いな
がら溶接し、フラツクスの耐粉化性を調査し
た。 調査の結果、sol.Na2O/totalNa2O比が0.90
以下であれば、フラツクスの耐粉化性が改善さ
れることが判つた。 しかしながら、sol.Na2O/totalNa2O比が
0.20未満になると、最初製造する時の製品歩留
り(造粒時の歩留り)が悪くなつた。なお、溶
接時のアーク安定性(電流や電圧の変動による
場合)を重視した場合、sol.Na2O/total、
Na2O比は0.40以上あれば更に望ましい。 したがつて、フラツクスにおけるsol.
Na2O/totalNa2O比は0.20〜0.90の範囲とする
のである。但し、Na2O量はNa2Owt%+
Li2Owt%+K2Owt%の合計量である。 なお、焼結型フラツクスの他の条件(成分組
成、溶接条件など)は制限されないことは云うま
でもない。 次に本発明の実施例を示す。 (実施例) 第1表に示す化学組成を有する水ガラスを用
い、第2表に示す原料フラツクス組成を有する焼
結型フラツクスを常法に従ち試作した。試作した
フラツクスの粒度は12×48メツシユであつた。こ
の場合、試作フラツクスのsol.SiO2量や、sol.
Na2O/totalNa2O比は、主に水ガラスの化学組
成とフラツクスの乾燥条件とを組み合わせること
によりコントロールした。 このようにして試作されたフラツクスを用い
て、まず、一旦溶接した。溶接条件は、以下のと
おりである。 <溶接条件> 電流、電圧:700A×36V 速 度:60cpm 極 性:AC ワイヤ種類:JIS Z 3351 YS−36 ワイヤ径:4.8mmφ 母 材:SM41B、19mmt 溶接法:潜弧溶接、ビードオンプレート その後、30℃×80%の雰囲気で約1ケ月間強制
吸湿させた。強制吸湿後、250℃×1hr再乾燥し、
フラツクスの繰返し使用回数を調査した。 すなわち、潜弧溶接(溶接条件は前記溶接条件
と同じ)に際し、フラツクス回収機を用いて、フ
ラツクスを回収して繰返し使用し、ポツクマーク
が発生するまでの回数をチエツクした。 第3表に試作フラツクスの試作条件及びsol.
SiO2量、sol.Na2O/totalNa2O比、並びに繰返
し使用回数を示す。 なお、繰返し使用回数については、5回未満の
場合を耐粉化性不良(×)とし、5回以上の場合
を耐粉化性良好(○)とし、特に10回以上の場合
を非常に良好(◎)とした。 また、sol.SiO2とsol.Na2Oの定量は、次の手順
に従つて行なつた。 手順1:フラツクスを振動ミルによつて十分に粉
砕し、そこから約0.2gサンプリングし、それ
を石英製三角フラスコに蒸溜水100mlと共に入
れ、可溶性成分の抽出を行なう。 手順2:可溶性成分の抽出は、煮沸下で4時間行
なつた。 手順3:抽出液を一昼夜放置した後、上澄液をサ
ンプリングし、Li、Na、K等のアルカリ金属
イオンは原子吸光法で、Si量は吸光光度法でそ
れぞれ定量した。
【表】
【表】
【表】
【表】 第3表より以下の如く考察される。 試験No.1〜No.3、No.7、No.11は比較例であり、
試験No.4〜No.6、No.8〜No.10、No.12〜No.13は本発
明例である。 試験No.1はフラツクス組成F−1の現状品であ
るが、sol.SiO2やsol.Na2O/totalNa2O比が共に
高いレベルであるので、繰返し使用回数が少ない
例である。 試験No.2、No.3は水ガラス組成(試験No.2)や
乾燥温度・時間(試験No.3)をそれぞれ単独に調
整した比較例であり、いずれも、sol.SiO2又は
sol.Na2O/totalNa2O比のいずれか一方の条件が
本発明条件を満たしていないので、やはり繰返し
使用回数が少ない状況である。 これらに対し、本発明例の試験No.4、No.6は水
ガラス組成と乾燥雰囲気とを共に調整した例であ
り、両者とも本発明条件を満たしているので、非
常に良好な繰返し使用回数が得られている。 また、試験No.5は乾燥雰囲気のみを調整した本
発明例であるが、本発明の試験No.4、No.6と同様
に本発明条件を満たしているので、非常に良好な
結果が得られている。 試験No.7はフラツクス組成F−2の現状品であ
るが、sol.Na2O/totalNa2O比が低いレベルにあ
るので、繰返し使用回数が少ない比較例である。 試験No.8は水ガラス組成と乾燥温度・時間を共
に調整した本発明例であり、sol.Na2O/
totalNa2O比が、現状品に比較し、少し改善され
たので、繰返し使用回数が5回以上になつた例で
ある。 本発明例の試験No.9、No.13は乾燥雰囲気を調整
することにより、sol.Na2O/totalNa2O比を改善
し、フラツクスの繰返し使用回数を増加させた例
である。 また、本発明例の試験No.10、12は水ガラス組成
と乾燥雰囲気とを共に調整した例であり、両者と
も本発明条件を満たしているので良好な結果が得
られている。 しかし、試験No.11は水ガラス組成と乾燥温度・
時間とを調整した比較例であるが、この場合につ
いては、sol.SiO2とsol.Na2O/totalNa2O比が共
に本発明条件範囲よりも低いレベルになつてお
り、その結果として、フラツクスの繰返し使用回
数が現状よりもかえつて悪くなつている。 (発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、フラツ
クス中のsol.SiO2とsol.Na2O/totalNa2O比をコ
ントロールしたので、一旦使用した後、長期保管
により吸湿しても、再使用時に粉化しにくい焼結
型フラツクスを提供することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 フラツクス中のsol.SiO2を0.60〜3.40wt%に
    し、かつ、sol.Na2O/totalNa2O比(但し、
    Na2O量はNa2Owt%+Li2Owt%+K2Owt%の合
    計量である)を0.20〜0.90にしたことを特徴とす
    る焼結型フラツクス。
JP11076489A 1989-04-30 1989-04-30 焼結型フラックス Granted JPH02290692A (ja)

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