JPH059197B2 - - Google Patents
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- JPH059197B2 JPH059197B2 JP59042263A JP4226384A JPH059197B2 JP H059197 B2 JPH059197 B2 JP H059197B2 JP 59042263 A JP59042263 A JP 59042263A JP 4226384 A JP4226384 A JP 4226384A JP H059197 B2 JPH059197 B2 JP H059197B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- flux
- slag
- amount
- toughness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings or fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
- B23K35/3601—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings or fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
- B23K35/3607—Silica or silicates
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、潜弧溶接用溶融型フラツクスに関す
るもので、さらに詳しくは、建築、橋梁、造船等
の施工に用いられる軟鋼、50〜60Kg／mm2級高張力
鋼用のすみ肉および突合せ溶接を主な用途とし、
スラグ剥離性およびビード形状、外観が優れ、拡
散性水素量が低く、しかも高じん性を得ることの
できる潜弧溶接用溶融型フラツクスを提供するも
のである。 （従来技術） 一般に建築、橋梁、造船関係のすみ肉溶接に
は、良好なビード形状および外観が得られ、しか
も高能率である潜弧溶接法が用いられる。潜弧フ
ラツクスには溶融型と焼成型とに分類され、溶融
型フラツクスは焼成型に比べ吸湿しにくいこと、
フラツクス成分の偏析が少ないこと、溶接ビード
の外観も優れることなどからピツト、ポツクマー
ク等の表面欠陥のない良好なビード外観が得られ
ることを重視するすみ肉溶接には適している。 溶融型フラツクスの中でも、特公昭51−46653
号公報、特公昭55−42671号公報などに示される
主成分がSiO2およびMnOのフラツクスは、小入
熱での下向すみ肉溶接において重要なスラグ剥離
性、ビード形状は良好であるが、比較的大入熱す
なわち大脚長溶接条件では、スラグがビード表面
に焼付いたり、ビード形状の均一性が悪くアンダ
ーカツトも発生しやすくなるのは避けられなかつ
た。また、フラツクス組成がSiO2−MnO系は酸
性系であり、溶接金属の高じん性を得ることは本
質的に困難でもあつた。 また、CaOやCaFを多く含有させ、高じん性と
耐水素割れ性に優れたフラツクスとして特開昭53
−81445号などがあるが、CaO、CaF2成分を多く
含有するため、スラグ剥離性については満足でき
るものではなかつた。 一方、スラグ剥離性を改善するため、TiO2成
分を20％程度含有させることが特開昭55−10356
号公報、特開昭57−14496号で提案されている。
しかし、TiO2成分を多量に含有するとスラグ密
度が大となり、下向すみ肉溶接ではビード形状は
中央部のみが高くなるいわゆる中高ビードとな
り、形状、外観を重視するすみ肉溶接には適用で
きない。 通常、建築、橋梁あるいは造船関係において
は、すみ肉継手溶接と突合せ継手溶接とが一つの
構造物に含まれ、しかも軟鋼や60キロ級高張力鋼
との継手の溶接もあり、溶接作業性重視のフラツ
クスあるいは溶接部のじん性を考慮したフラツク
スを、目的に応じ同一構造物の溶接部で使い分け
ている。すなわち、高じん性を要求される溶接部
には、SiO2−MnO系フラツクスは使用できず、
中性あるいは塩基性フラツクスの使用が必要とな
り、スラグ剥離性の不良、ビード形状および外観
の不良等があるにも拘わらずやむを得ず使用して
いる。スラグ剥離性の不良はビード表面に付着し
たスラグの除去作業工程が、またピツト、割れ等
の欠陥に対しては補修溶接が追加され、作業能率
低下をきたしている。 （発明の目的） 本発明は、溶接部の高じん性は得られるがすみ
肉溶接におけるビード形状および拡散性水素量が
高いためピツト、ブローホール、溶接割れ発生の
問題がある中性あるいは塩基性フラツクスと、比
較的に小入熱における下向すみ肉溶接での良好な
スラグ剥離性、滑らかな凹形のビード形状および
拡散性水素量も低いため水素に起因する溶接欠陥
が発生せず、良好なビード外観は得られるが高じ
ん性は望めない酸性フラツクスとの長所のみを併
せ持ち、さらに大入熱溶接においても溶接作業性
の劣化がないという従来にはない潜弧溶接用溶融
型フラツクスの提供を目的とする。 （発明の技術的背景） フラツクス組成面から見た場合、従来の技術で
は、溶接作業性とじん性とは相反する性能といえ
るものであつた。そこで、両性能に満足できるフ
ラツクスを得ようとするにあたり、まず、高じん
性を確保するためにある程度の塩基性成分は不可
欠と考え、含有させる各塩基性成分の溶接作業性
に及ぼす影響を調べた。また、良好な溶接作業性
を得るには、アークの安定化がひとつの条件であ
ると考えた。すなわち切れ目のないアーク状態を
保つことにより、ビード表面の波目が細かくな
り、しいてはビード表面へのスラグのかみ込みが
弱くなり、スラグ剥離性向上が期待でき、ポツク
マークやピツトの発生に対しても当然効果がある
ものと考えられる。これらの観点より、本目的達
成のため種々実験を重ねた。 以下に実験例を示す。 各種試作フラツクスについて、溶接作業性は第
１表に示すようにJIS Z3311の４種に規定された
２％Mn含有ワイヤのサイズ4.8φ（記号W2）と、
JIS G3106の２種に規定された50キロ級高張力鋼
の板厚16mm（記号S1）を表面黒皮のままで、第
２表に示すように溶接電流900A、アーク電圧
37V、溶接速度35cm／minの溶接条件で、下向す
み肉溶接を行つて調べた。 じん性の評価には、サイズ4.0φ（記号W1）と板
厚25mm（記号S2）で下向すみ肉溶接に用いたも
のと同種のワイヤおよび鋼板を使用し、第２表に
示すように溶接電流550A、アーク電圧30V、溶
接速度40cm／minの溶接条件で多層溶接した溶接
金属の衝撃値を調べた。試験片は、JIS Z3112に
規定の４号シヤルピー試験片で、切欠き位置は溶
接金属の中央部とした。 拡散性水素量は、第２表に示すように溶接電流
500A、アーク電圧33V、溶接速度30cm／minの溶
接条件で、JIS Z3116に規定のサブマージアーク
溶接部の水素量測定方法に準じたグリセリン置換
法により測定した。
るもので、さらに詳しくは、建築、橋梁、造船等
の施工に用いられる軟鋼、50〜60Kg／mm2級高張力
鋼用のすみ肉および突合せ溶接を主な用途とし、
スラグ剥離性およびビード形状、外観が優れ、拡
散性水素量が低く、しかも高じん性を得ることの
できる潜弧溶接用溶融型フラツクスを提供するも
のである。 （従来技術） 一般に建築、橋梁、造船関係のすみ肉溶接に
は、良好なビード形状および外観が得られ、しか
も高能率である潜弧溶接法が用いられる。潜弧フ
ラツクスには溶融型と焼成型とに分類され、溶融
型フラツクスは焼成型に比べ吸湿しにくいこと、
フラツクス成分の偏析が少ないこと、溶接ビード
の外観も優れることなどからピツト、ポツクマー
ク等の表面欠陥のない良好なビード外観が得られ
ることを重視するすみ肉溶接には適している。 溶融型フラツクスの中でも、特公昭51−46653
号公報、特公昭55−42671号公報などに示される
主成分がSiO2およびMnOのフラツクスは、小入
熱での下向すみ肉溶接において重要なスラグ剥離
性、ビード形状は良好であるが、比較的大入熱す
なわち大脚長溶接条件では、スラグがビード表面
に焼付いたり、ビード形状の均一性が悪くアンダ
ーカツトも発生しやすくなるのは避けられなかつ
た。また、フラツクス組成がSiO2−MnO系は酸
性系であり、溶接金属の高じん性を得ることは本
質的に困難でもあつた。 また、CaOやCaFを多く含有させ、高じん性と
耐水素割れ性に優れたフラツクスとして特開昭53
−81445号などがあるが、CaO、CaF2成分を多く
含有するため、スラグ剥離性については満足でき
るものではなかつた。 一方、スラグ剥離性を改善するため、TiO2成
分を20％程度含有させることが特開昭55−10356
号公報、特開昭57−14496号で提案されている。
しかし、TiO2成分を多量に含有するとスラグ密
度が大となり、下向すみ肉溶接ではビード形状は
中央部のみが高くなるいわゆる中高ビードとな
り、形状、外観を重視するすみ肉溶接には適用で
きない。 通常、建築、橋梁あるいは造船関係において
は、すみ肉継手溶接と突合せ継手溶接とが一つの
構造物に含まれ、しかも軟鋼や60キロ級高張力鋼
との継手の溶接もあり、溶接作業性重視のフラツ
クスあるいは溶接部のじん性を考慮したフラツク
スを、目的に応じ同一構造物の溶接部で使い分け
ている。すなわち、高じん性を要求される溶接部
には、SiO2−MnO系フラツクスは使用できず、
中性あるいは塩基性フラツクスの使用が必要とな
り、スラグ剥離性の不良、ビード形状および外観
の不良等があるにも拘わらずやむを得ず使用して
いる。スラグ剥離性の不良はビード表面に付着し
たスラグの除去作業工程が、またピツト、割れ等
の欠陥に対しては補修溶接が追加され、作業能率
低下をきたしている。 （発明の目的） 本発明は、溶接部の高じん性は得られるがすみ
肉溶接におけるビード形状および拡散性水素量が
高いためピツト、ブローホール、溶接割れ発生の
問題がある中性あるいは塩基性フラツクスと、比
較的に小入熱における下向すみ肉溶接での良好な
スラグ剥離性、滑らかな凹形のビード形状および
拡散性水素量も低いため水素に起因する溶接欠陥
が発生せず、良好なビード外観は得られるが高じ
ん性は望めない酸性フラツクスとの長所のみを併
せ持ち、さらに大入熱溶接においても溶接作業性
の劣化がないという従来にはない潜弧溶接用溶融
型フラツクスの提供を目的とする。 （発明の技術的背景） フラツクス組成面から見た場合、従来の技術で
は、溶接作業性とじん性とは相反する性能といえ
るものであつた。そこで、両性能に満足できるフ
ラツクスを得ようとするにあたり、まず、高じん
性を確保するためにある程度の塩基性成分は不可
欠と考え、含有させる各塩基性成分の溶接作業性
に及ぼす影響を調べた。また、良好な溶接作業性
を得るには、アークの安定化がひとつの条件であ
ると考えた。すなわち切れ目のないアーク状態を
保つことにより、ビード表面の波目が細かくな
り、しいてはビード表面へのスラグのかみ込みが
弱くなり、スラグ剥離性向上が期待でき、ポツク
マークやピツトの発生に対しても当然効果がある
ものと考えられる。これらの観点より、本目的達
成のため種々実験を重ねた。 以下に実験例を示す。 各種試作フラツクスについて、溶接作業性は第
１表に示すようにJIS Z3311の４種に規定された
２％Mn含有ワイヤのサイズ4.8φ（記号W2）と、
JIS G3106の２種に規定された50キロ級高張力鋼
の板厚16mm（記号S1）を表面黒皮のままで、第
２表に示すように溶接電流900A、アーク電圧
37V、溶接速度35cm／minの溶接条件で、下向す
み肉溶接を行つて調べた。 じん性の評価には、サイズ4.0φ（記号W1）と板
厚25mm（記号S2）で下向すみ肉溶接に用いたも
のと同種のワイヤおよび鋼板を使用し、第２表に
示すように溶接電流550A、アーク電圧30V、溶
接速度40cm／minの溶接条件で多層溶接した溶接
金属の衝撃値を調べた。試験片は、JIS Z3112に
規定の４号シヤルピー試験片で、切欠き位置は溶
接金属の中央部とした。 拡散性水素量は、第２表に示すように溶接電流
500A、アーク電圧33V、溶接速度30cm／minの溶
接条件で、JIS Z3116に規定のサブマージアーク
溶接部の水素量測定方法に準じたグリセリン置換
法により測定した。
【表】
【表】
まず、塩基性成分CaO、MgOおよびBaOの必
要性と、さらにアルカリ金属化合物の影響につい
て、第３表に示す組成の溶融型フラツクス（粒
度：20×Ｄメツシユ）を試作し、性能を調査し
た。表中のフラツクスA1は、良好なじん性が得
られることを前提に本実験での基本フラツクスと
したもので、組成は塩基性成分として安価な原材
料であることから広く利用されるCaOを多く含有
し、SiO2が低く、少量のTiO2も加えた市販の60
Kg／mm2級鋼用フラツクスに近い。
要性と、さらにアルカリ金属化合物の影響につい
て、第３表に示す組成の溶融型フラツクス（粒
度：20×Ｄメツシユ）を試作し、性能を調査し
た。表中のフラツクスA1は、良好なじん性が得
られることを前提に本実験での基本フラツクスと
したもので、組成は塩基性成分として安価な原材
料であることから広く利用されるCaOを多く含有
し、SiO2が低く、少量のTiO2も加えた市販の60
Kg／mm2級鋼用フラツクスに近い。
【表】
なお、フラツクスの各成分値は、各元素の定量
値を化学的に安定な酸化物として換算した数値で
表わしている。Ｆについては、溶融型フラツクス
の場合、CaF2、MgF2、AlF3などＦ源の成分に
は関係なくＦとしてのみ定量されるため、従来行
われているCaF2との表記はしていない。 結果は第４表に示す通りで、フラツクスA1の
成分を基準としてCaOを減少させ、その等量を
MgOまたはBaOに置換することにより、スラグ
剥離性が改善された。しかし、シヤルピー衝撃値
は劣化し、基本フラツクスと同等のじん性を得る
ためには、フラツクスA9のようにSiO2および
MnOなどの一部をさらにMgOまたはBaOへ置換
する必要がある。しかし、ビード外観が悪化し、
ポツクマークの発生も見られ、拡散性水素量も増
大した。一方、フラツクスA10のようにCaOを減
少させ、アルカリ金属化合物を添加することによ
り、アルカリ金属が使用したフラツクス原材料か
ら不可避的にごく少量含有したフラツクスA3に
比べ、スラグ剥離性、ビード外観、シヤルピー衝
撃値が大きく向上し、非常に有益な成分であるこ
とを見い出した。
値を化学的に安定な酸化物として換算した数値で
表わしている。Ｆについては、溶融型フラツクス
の場合、CaF2、MgF2、AlF3などＦ源の成分に
は関係なくＦとしてのみ定量されるため、従来行
われているCaF2との表記はしていない。 結果は第４表に示す通りで、フラツクスA1の
成分を基準としてCaOを減少させ、その等量を
MgOまたはBaOに置換することにより、スラグ
剥離性が改善された。しかし、シヤルピー衝撃値
は劣化し、基本フラツクスと同等のじん性を得る
ためには、フラツクスA9のようにSiO2および
MnOなどの一部をさらにMgOまたはBaOへ置換
する必要がある。しかし、ビード外観が悪化し、
ポツクマークの発生も見られ、拡散性水素量も増
大した。一方、フラツクスA10のようにCaOを減
少させ、アルカリ金属化合物を添加することによ
り、アルカリ金属が使用したフラツクス原材料か
ら不可避的にごく少量含有したフラツクスA3に
比べ、スラグ剥離性、ビード外観、シヤルピー衝
撃値が大きく向上し、非常に有益な成分であるこ
とを見い出した。
【表】
第５表は良好なじん性確保のため必要ではある
がスラグ剥離性、ビード形状には悪影響を及ぼす
成分として知られているＦと、先の実験で添加す
ることにより良好な性能を示した、アルカリ金属
化合物との関係を調べた。
がスラグ剥離性、ビード形状には悪影響を及ぼす
成分として知られているＦと、先の実験で添加す
ることにより良好な性能を示した、アルカリ金属
化合物との関係を調べた。
【表】
【表】
その結果は第６表に示す通りで、アルカリ金属
化合物とＦとの関係はきわめて重要であることを
見い出した。
化合物とＦとの関係はきわめて重要であることを
見い出した。
【表】
すなわち、アルカリ金属化合物は、フラツクス
B2、B4のように、Ｆ量の10％未満ではその効果
がほとんど見られなかつた。また、フラツクス
B8のようにＦ量の50％にも含有すると、溶接ア
ーク長が長くなり過ぎ、フラツクスB4と同様に
ビード形状が中高となつた。しかし、アルカリ金
属がＦ量の30％程度であつても、フラツクスB1
のようにＦ量1.2％では、拡散性水素量が高く、
衝撃値も低値であり、フラツクスB9のようにＦ
量7.0％では下方すみ肉で良好な凹形ビードとな
らず、Ｆ量にも限界のあることがわかつた。な
お、アルカリ金属Ｋ、NaおよびLiは、酸化物、
炭酸塩あるいはフツ化物から得られ、別途実験の
結果では、Ｋ、Na、Liは等価の溶接性能を示し
た。 さらに、別途実験を行つた結果、SiO2が35％
程度以下ではスラグの粘性が低く、流動性が高く
なるため、すみ肉溶接において良好な凹形ビード
は得られなかつた。また、SiO2／MnO比が大き
いと、溶接金属の酸素量が高くなつて高じん性は
得られず、過小でもビード形状が凹となりにく
く、狭い範囲ではあるが、SiO2量、SiO2／MnO
比の適正な領域があることを合見い出した。 以上のように、CaOをMgOまたはBaOへ置換
し、さらにアルカリ金属化合物をＦとの関係にお
いて添加し、SiO2、MnO等を制限することによ
り、スラグ剥離性、ビード形状等の溶接作業性に
優れ、高じん性、低水素化も図れる溶融型フラツ
クスを得たが、低融点金属化合物であるPbOおよ
びBi2O3の一方又は両方を適量添加することによ
つて、より一層優れたスラグ剥離性を得ることが
できた。 （発明の構成） 本発明は上記知見に基づくもので、その最大の
特徴とするところは、 フラツクス塩基度を中性系とし、良好なスラ
グ剥離性を得るため塩基性成分として必須とい
える程重要であつたCaO成分を極力低く制限し
たこと。 CaOに代わり高じん性を得るための成分とし
て、MgOあるいはBaOを多く含有させたこと。 アーク安定化成分で、スラグ剥離性およびじ
ん性の向上に極めて有益であつたアルカリ金属
化合物を、良好なスラグ剥離性およびビード形
状を得るには好ましくないが、溶融金属の酸素
量低減と低い拡散性水素量を得るためには効果
のあるＦとの含有割合で規定したこと。 にあり、これら各成分の極めて限定された範囲で
の相乗効果によつて、溶接作業性、じん性共に優
れたフラツクスを得たことにある。 即ち本発明の要旨とするところは、重量％で、
SiO2：35％〜45％、CaO：10％以下、Ｆ：1.5〜
６％、Al2O3：４〜15％、TiO2：１〜８％、
MgOおよびBaOの１種又は２種の合計：10〜25
％を含有し（K2O、Na2OおよびLi2Oの１種もし
くは２種以上の合計）／Ｆ比0.1〜0.4、SiO2＋
MnO：55〜70％、SiO2／MnO比：1.4〜1.9であ
ることを特徴とする潜弧溶接用溶融型フラツク
ス。 及び、より一層優れたスラグ剥離性を得るた
め、さらにPbOまたはBi2O3の１種又は２種の合
計を0.005〜0.2％含有することを特徴とする潜弧
溶接用溶融型フラツクスにある。 以下に本発明の成分、成分量および成分量化の
限定理由について説明する。 SiO2：35〜45％ SiO2はフラツクスの基本をなす成分であり、
良好なビード形成に必要とする適度なスラグの粘
性および流動性を保つため、35％を超えて含有す
ることが必要である。35％以下では、スラグの粘
性が低く、流動性が高くなることにより、すみ肉
溶接における良好な凹形ビードは得られず、特に
大脚長溶接条件では中高形状となる。また、45％
を超えると他必須成分の添加量を制約することに
なり、所望のフラツクス特性が得られない。 CaO：10％以下 CaOは強塩基性成分であり、従来のフラツクス
では高じん性を得るために多量含有させるが、本
発明においてはなるべく少なくし、10％以下とす
る必要がある。10％を超えると、スラグが溶接ビ
ード表面に強固に付着し、スラグの除去は著しく
困難となる。 Ｆ：1.5〜６％ Ｆは、フツ化カルシウム、フツ化アルミニウ
ム、フツ化マグネシウム、フツ化鉛などの金属フ
ツ化物から添加し、溶接金属の酸素量を低下させ
高じん性を得るのに必要である。Ｆ含有量は、
1.5％未満ではこの効果が小さく、拡散性水素量
も多くなりピツト、ブローホール、溶接割れが発
生しやすくなる。また、６％を超えると、スラグ
粘性が低下し、アーク不安定にもなりビード形成
能は劣化し、CaO同様スラグ剥離性が悪化する。 Al2O3：４〜15％ Al2O3は、４％以上であれば溶接金属の酸素量
を大きく増大させずにSiO2成分と同様スラグ粘
性を高め、光沢のある良好なすみ肉ビード形成に
寄与する。しかし15％を超えるとスラグ粘性が高
くなり過ぎ、ポツクマークが発生する。 TiO2：１〜８％ TiO2は、溶接金属の結晶粒微細化によるじん
性向上効果を有するが、１％未満ではその効果が
明瞭でなく、８％を超えるとスラグ剥離性が劣化
し、すみ肉ビード形状も良好な凹形となりにく
い。 MgOおよびBaOの１種又は２種の合計：10〜
25％ MgOおよびBaOは、強塩基性成分であるCaO
を含有せずに適度の塩基度を保ち、高じん性を確
保するのに必要な成分である。MgOおよびBaO
は、フラツクス物性、溶接性ともほぼ等価の性能
であることを実験により確認でき、単独または併
用した場合の合計が10％未満では、CaOに代わる
成分としてのじん性向上効果は見られず、25％を
超えるとスラグ粘性が高くなるためポツクマーク
が発生しやすく、また拡散性水素量が高くなりピ
ツト、ブローホール、溶接割れが発生する。 （K2O、Na2OおよびLi2Oの１種もしくは２種
以上の合計）／Ｆ比：0.1〜0.4 アルカリ金属化合物は、アーク安定化成分とし
て含有させ、スラグ剥離性、ビード形状および外
観の向上にきわめて効果があるほか、塩基性成分
としての機能を有しており、溶接作業性劣化のた
め多量には含有できないMgOおよびBaO成分の
代わりとして含有させることにより、じん性を向
上させる。この適正含有量は、アーク不安定化成
分であるＦとの関連において規定される。アルカ
リ金属化合物がＦ含有量の10％未満ではアーク安
定化、じん性の向上は得られず、Ｆ含有量の40％
を超えると溶接作業性の劣化が見られ、特にすみ
肉溶接において凹形状が得にくくなる。したがつ
て、（K2O、Na2OおよびLi2Oの１種もしくは２
種以上の合計）／Ｆ比を0.1〜0.4とする必要があ
る。 SiO2＋MnO：55〜70％ 55％未満ではビード形成に必要とする適度なス
ラグ粘性は得られず、70％を超えても同様であ
り、しかも高じん性を得ることはできない。 SiO2／MnO比：1.4〜1.9 SiO2／MnO比が大となるほど溶接金属の酸素
量が増え、1.9を超えると高じん性が得られない。
また、その比が小となるほどスラグ粘性が低下し
てビード形状が悪化する。特に、1.4未満となる
と、拡散性水素量が増大しピツト、ブローホール
が発生する。したがつて、じん性と溶接作業性と
が良好な範囲としてSiO2／MnO比1.4〜1.9とする
必要がある。 PbOまたはBi2O3の１種又は２種の合計：0.005
〜0.2％ より一層優れたスラグ剥離性を得るために必要
であるが、低融点金属の酸化物形態としての含有
量が0.2％を超えるとじん性の劣化が大きく、本
発明の目的を成さず、また、0.005％未満の含有
ではスラグ剥離性への効果がほとんど見られな
い。なお、PbOおよびBi2O3は、スラグ剥離性向
上効果、じん性劣化傾向とも同程度の作用を示し
た。よつてPbOまたはBi2O3の少なくともいずれ
か一方を0.005〜0.2％の範囲とすることが必要で
ある。 （実施例） 次に実施例により本発明の効果を述べる。 第７表に示す組成の溶融型フラツクス（粒度：
20×Ｄメツシユ）を製造し、先の実験例と同様の
試験を実施した。溶接作業性は第１表に示すよう
にJIS Z3311の４種に規定された２％Mn含有ワ
イヤのサイズ4.8φ（記号W2）と、JIS Z3106の２
種に規定された50キロ級高張力鋼の板厚16mm（記
号S1）を表面黒皮のままで、第２表に示すよう
に溶接電流900A、アーク電圧31V、溶接速度35
cm／minの溶接条件で、下向すみ肉溶接を行つて
調べた。 拡散性水素量は、第２表に示すように溶接電流
500A、アーク電圧33V、溶接速度30cm／minの溶
接条件で、JISZ3116に規定のサブマージアーク
溶接部の水素量測定方法に準じたグリセリン置換
法により測定した。 じん性の評価には、サイズ4.0φ（記号W1）と板
厚25mm（記号S2）で、下向すみ肉溶接に用いた
ものと同種のワイヤおよび鋼板を使用し、第２表
に示すように溶接電流550A、アーク電圧30V、
溶接速度40cm／minの溶接条件で多層溶接した溶
接金属の衝撃値を調べた。試験片は、JIS Z3112
に規定の４号シヤルピー試験片で、切欠き位置は
溶接金属の中央部とした。 これらの試験結果は第８表の通りで、比較フラ
ツクスにはそれぞれ欠点がある。すなわち、フラ
ツクスD1はSiO2およびMnOを主な構成成分と
し、MgOおよびBaOをほとんど含有しないため
じん性が非常に悪い。フラツクスD2はSiO2、
MnO、CaO、MgOなどの本発明構成要件は満た
していても、Ｆ量に対するアルカリ金属化合物が
少ないため、スラグ剥離性、ビード外観、じん性
とも本発明フラツクスより劣る。フラツクスD3
は、CaOが多くMgOが低いためスラグ剥離性が
特に悪く、フラツクスD4のようにＦ量が構成要
件を超えた場合にもスラグ剥離性が劣り、しかも
ビード形状が中高で、ビード表面も粗い。また、
フラツクスD5はPbOおよびBi2O3が0.2％を超え
て含有した場合、CaOが10％を超えていてもスラ
グ剥離性は良好であるが、じん性が極めて悪い。
このように、本発明の構成要件を満たさない比較
フラツクスの性能は、満足できるものではない
が、本発明フラツクスは溶接作業性およびじん性
が優れ、拡散性水素量も低い。
B2、B4のように、Ｆ量の10％未満ではその効果
がほとんど見られなかつた。また、フラツクス
B8のようにＦ量の50％にも含有すると、溶接ア
ーク長が長くなり過ぎ、フラツクスB4と同様に
ビード形状が中高となつた。しかし、アルカリ金
属がＦ量の30％程度であつても、フラツクスB1
のようにＦ量1.2％では、拡散性水素量が高く、
衝撃値も低値であり、フラツクスB9のようにＦ
量7.0％では下方すみ肉で良好な凹形ビードとな
らず、Ｆ量にも限界のあることがわかつた。な
お、アルカリ金属Ｋ、NaおよびLiは、酸化物、
炭酸塩あるいはフツ化物から得られ、別途実験の
結果では、Ｋ、Na、Liは等価の溶接性能を示し
た。 さらに、別途実験を行つた結果、SiO2が35％
程度以下ではスラグの粘性が低く、流動性が高く
なるため、すみ肉溶接において良好な凹形ビード
は得られなかつた。また、SiO2／MnO比が大き
いと、溶接金属の酸素量が高くなつて高じん性は
得られず、過小でもビード形状が凹となりにく
く、狭い範囲ではあるが、SiO2量、SiO2／MnO
比の適正な領域があることを合見い出した。 以上のように、CaOをMgOまたはBaOへ置換
し、さらにアルカリ金属化合物をＦとの関係にお
いて添加し、SiO2、MnO等を制限することによ
り、スラグ剥離性、ビード形状等の溶接作業性に
優れ、高じん性、低水素化も図れる溶融型フラツ
クスを得たが、低融点金属化合物であるPbOおよ
びBi2O3の一方又は両方を適量添加することによ
つて、より一層優れたスラグ剥離性を得ることが
できた。 （発明の構成） 本発明は上記知見に基づくもので、その最大の
特徴とするところは、 フラツクス塩基度を中性系とし、良好なスラ
グ剥離性を得るため塩基性成分として必須とい
える程重要であつたCaO成分を極力低く制限し
たこと。 CaOに代わり高じん性を得るための成分とし
て、MgOあるいはBaOを多く含有させたこと。 アーク安定化成分で、スラグ剥離性およびじ
ん性の向上に極めて有益であつたアルカリ金属
化合物を、良好なスラグ剥離性およびビード形
状を得るには好ましくないが、溶融金属の酸素
量低減と低い拡散性水素量を得るためには効果
のあるＦとの含有割合で規定したこと。 にあり、これら各成分の極めて限定された範囲で
の相乗効果によつて、溶接作業性、じん性共に優
れたフラツクスを得たことにある。 即ち本発明の要旨とするところは、重量％で、
SiO2：35％〜45％、CaO：10％以下、Ｆ：1.5〜
６％、Al2O3：４〜15％、TiO2：１〜８％、
MgOおよびBaOの１種又は２種の合計：10〜25
％を含有し（K2O、Na2OおよびLi2Oの１種もし
くは２種以上の合計）／Ｆ比0.1〜0.4、SiO2＋
MnO：55〜70％、SiO2／MnO比：1.4〜1.9であ
ることを特徴とする潜弧溶接用溶融型フラツク
ス。 及び、より一層優れたスラグ剥離性を得るた
め、さらにPbOまたはBi2O3の１種又は２種の合
計を0.005〜0.2％含有することを特徴とする潜弧
溶接用溶融型フラツクスにある。 以下に本発明の成分、成分量および成分量化の
限定理由について説明する。 SiO2：35〜45％ SiO2はフラツクスの基本をなす成分であり、
良好なビード形成に必要とする適度なスラグの粘
性および流動性を保つため、35％を超えて含有す
ることが必要である。35％以下では、スラグの粘
性が低く、流動性が高くなることにより、すみ肉
溶接における良好な凹形ビードは得られず、特に
大脚長溶接条件では中高形状となる。また、45％
を超えると他必須成分の添加量を制約することに
なり、所望のフラツクス特性が得られない。 CaO：10％以下 CaOは強塩基性成分であり、従来のフラツクス
では高じん性を得るために多量含有させるが、本
発明においてはなるべく少なくし、10％以下とす
る必要がある。10％を超えると、スラグが溶接ビ
ード表面に強固に付着し、スラグの除去は著しく
困難となる。 Ｆ：1.5〜６％ Ｆは、フツ化カルシウム、フツ化アルミニウ
ム、フツ化マグネシウム、フツ化鉛などの金属フ
ツ化物から添加し、溶接金属の酸素量を低下させ
高じん性を得るのに必要である。Ｆ含有量は、
1.5％未満ではこの効果が小さく、拡散性水素量
も多くなりピツト、ブローホール、溶接割れが発
生しやすくなる。また、６％を超えると、スラグ
粘性が低下し、アーク不安定にもなりビード形成
能は劣化し、CaO同様スラグ剥離性が悪化する。 Al2O3：４〜15％ Al2O3は、４％以上であれば溶接金属の酸素量
を大きく増大させずにSiO2成分と同様スラグ粘
性を高め、光沢のある良好なすみ肉ビード形成に
寄与する。しかし15％を超えるとスラグ粘性が高
くなり過ぎ、ポツクマークが発生する。 TiO2：１〜８％ TiO2は、溶接金属の結晶粒微細化によるじん
性向上効果を有するが、１％未満ではその効果が
明瞭でなく、８％を超えるとスラグ剥離性が劣化
し、すみ肉ビード形状も良好な凹形となりにく
い。 MgOおよびBaOの１種又は２種の合計：10〜
25％ MgOおよびBaOは、強塩基性成分であるCaO
を含有せずに適度の塩基度を保ち、高じん性を確
保するのに必要な成分である。MgOおよびBaO
は、フラツクス物性、溶接性ともほぼ等価の性能
であることを実験により確認でき、単独または併
用した場合の合計が10％未満では、CaOに代わる
成分としてのじん性向上効果は見られず、25％を
超えるとスラグ粘性が高くなるためポツクマーク
が発生しやすく、また拡散性水素量が高くなりピ
ツト、ブローホール、溶接割れが発生する。 （K2O、Na2OおよびLi2Oの１種もしくは２種
以上の合計）／Ｆ比：0.1〜0.4 アルカリ金属化合物は、アーク安定化成分とし
て含有させ、スラグ剥離性、ビード形状および外
観の向上にきわめて効果があるほか、塩基性成分
としての機能を有しており、溶接作業性劣化のた
め多量には含有できないMgOおよびBaO成分の
代わりとして含有させることにより、じん性を向
上させる。この適正含有量は、アーク不安定化成
分であるＦとの関連において規定される。アルカ
リ金属化合物がＦ含有量の10％未満ではアーク安
定化、じん性の向上は得られず、Ｆ含有量の40％
を超えると溶接作業性の劣化が見られ、特にすみ
肉溶接において凹形状が得にくくなる。したがつ
て、（K2O、Na2OおよびLi2Oの１種もしくは２
種以上の合計）／Ｆ比を0.1〜0.4とする必要があ
る。 SiO2＋MnO：55〜70％ 55％未満ではビード形成に必要とする適度なス
ラグ粘性は得られず、70％を超えても同様であ
り、しかも高じん性を得ることはできない。 SiO2／MnO比：1.4〜1.9 SiO2／MnO比が大となるほど溶接金属の酸素
量が増え、1.9を超えると高じん性が得られない。
また、その比が小となるほどスラグ粘性が低下し
てビード形状が悪化する。特に、1.4未満となる
と、拡散性水素量が増大しピツト、ブローホール
が発生する。したがつて、じん性と溶接作業性と
が良好な範囲としてSiO2／MnO比1.4〜1.9とする
必要がある。 PbOまたはBi2O3の１種又は２種の合計：0.005
〜0.2％ より一層優れたスラグ剥離性を得るために必要
であるが、低融点金属の酸化物形態としての含有
量が0.2％を超えるとじん性の劣化が大きく、本
発明の目的を成さず、また、0.005％未満の含有
ではスラグ剥離性への効果がほとんど見られな
い。なお、PbOおよびBi2O3は、スラグ剥離性向
上効果、じん性劣化傾向とも同程度の作用を示し
た。よつてPbOまたはBi2O3の少なくともいずれ
か一方を0.005〜0.2％の範囲とすることが必要で
ある。 （実施例） 次に実施例により本発明の効果を述べる。 第７表に示す組成の溶融型フラツクス（粒度：
20×Ｄメツシユ）を製造し、先の実験例と同様の
試験を実施した。溶接作業性は第１表に示すよう
にJIS Z3311の４種に規定された２％Mn含有ワ
イヤのサイズ4.8φ（記号W2）と、JIS Z3106の２
種に規定された50キロ級高張力鋼の板厚16mm（記
号S1）を表面黒皮のままで、第２表に示すよう
に溶接電流900A、アーク電圧31V、溶接速度35
cm／minの溶接条件で、下向すみ肉溶接を行つて
調べた。 拡散性水素量は、第２表に示すように溶接電流
500A、アーク電圧33V、溶接速度30cm／minの溶
接条件で、JISZ3116に規定のサブマージアーク
溶接部の水素量測定方法に準じたグリセリン置換
法により測定した。 じん性の評価には、サイズ4.0φ（記号W1）と板
厚25mm（記号S2）で、下向すみ肉溶接に用いた
ものと同種のワイヤおよび鋼板を使用し、第２表
に示すように溶接電流550A、アーク電圧30V、
溶接速度40cm／minの溶接条件で多層溶接した溶
接金属の衝撃値を調べた。試験片は、JIS Z3112
に規定の４号シヤルピー試験片で、切欠き位置は
溶接金属の中央部とした。 これらの試験結果は第８表の通りで、比較フラ
ツクスにはそれぞれ欠点がある。すなわち、フラ
ツクスD1はSiO2およびMnOを主な構成成分と
し、MgOおよびBaOをほとんど含有しないため
じん性が非常に悪い。フラツクスD2はSiO2、
MnO、CaO、MgOなどの本発明構成要件は満た
していても、Ｆ量に対するアルカリ金属化合物が
少ないため、スラグ剥離性、ビード外観、じん性
とも本発明フラツクスより劣る。フラツクスD3
は、CaOが多くMgOが低いためスラグ剥離性が
特に悪く、フラツクスD4のようにＦ量が構成要
件を超えた場合にもスラグ剥離性が劣り、しかも
ビード形状が中高で、ビード表面も粗い。また、
フラツクスD5はPbOおよびBi2O3が0.2％を超え
て含有した場合、CaOが10％を超えていてもスラ
グ剥離性は良好であるが、じん性が極めて悪い。
このように、本発明の構成要件を満たさない比較
フラツクスの性能は、満足できるものではない
が、本発明フラツクスは溶接作業性およびじん性
が優れ、拡散性水素量も低い。
【表】
【表】
（発明の効果）
本発明フラツクスは、従来フラツクスには見当
たらないスラグ剥離性、ビード形状等の溶接作業
性が優れ、しかも高じん性な溶接金属が得られ、
さらに拡散性水素量が低いことにより、軟鋼から
60キロ級高張力鋼までの鋼種に対して１種類のフ
ラツクスで溶接加工が可能となり、また、大脚長
すみ肉溶接においても容易にスラグ除去できるこ
とから、溶接作業能率の大幅な向上が図れ、工業
的価値は極めて大きい。
たらないスラグ剥離性、ビード形状等の溶接作業
性が優れ、しかも高じん性な溶接金属が得られ、
さらに拡散性水素量が低いことにより、軟鋼から
60キロ級高張力鋼までの鋼種に対して１種類のフ
ラツクスで溶接加工が可能となり、また、大脚長
すみ肉溶接においても容易にスラグ除去できるこ
とから、溶接作業能率の大幅な向上が図れ、工業
的価値は極めて大きい。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％で、SiO2：35〜45％、CaO：10％以
下、Ｆ：1.5〜６％、Al2O3：４〜15％、TiO2：
１〜８％、MgOおよびBaOの１種又は２種の合
計：10〜25％を含有し、（K2O、Na2Oおよび
Li2Oの１種もしくは２種以上の合計）／Ｆ比：
0.1〜0.4、SiO2＋MnO：55〜70％、SiO2／MnO
比：1.4〜1.9であることを特徴とする潜弧溶接用
溶融型フラツクス。 ２ 重量％で、SiO2：35〜45％、CaO：10％以
下、Ｆ：1.5〜６％、Al2O3：４〜15％、TiO2：
１〜８％、MgOおよびBaOの１種又は２種の合
計：10〜25％かつPbOおよびBi2O3の１種又は２
種の合計：0.005〜0.2％を含有し、（K2O、Na2O
およびLi2Oの１種もしくは２種以上の合計）／
Ｆ比：0.1〜0.4、SiO2＋MnO：55〜70％、SiO2／
MnO比：1.4〜1.9であることを特徴とする潜弧溶
接用溶融型フラツクス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4226384A JPS60187495A (ja) | 1984-03-06 | 1984-03-06 | 潜弧溶接用溶融型フラツクス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4226384A JPS60187495A (ja) | 1984-03-06 | 1984-03-06 | 潜弧溶接用溶融型フラツクス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60187495A JPS60187495A (ja) | 1985-09-24 |
| JPH059197B2 true JPH059197B2 (ja) | 1993-02-04 |
Family
ID=12631142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4226384A Granted JPS60187495A (ja) | 1984-03-06 | 1984-03-06 | 潜弧溶接用溶融型フラツクス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60187495A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2506303B2 (ja) * | 1992-12-23 | 1996-06-12 | 日本植生株式会社 | 法面保護工法 |
| JP5922078B2 (ja) * | 2013-10-02 | 2016-05-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | サブマージアーク溶接に用いる溶融型フラックス |
| JP7629365B2 (ja) * | 2021-03-22 | 2025-02-13 | 日鉄溶接工業株式会社 | すみ肉サブマージアーク溶接用溶融型フラックス |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56141992A (en) * | 1980-04-05 | 1981-11-05 | Kobe Steel Ltd | Fused flux for submerged arc welding |
| JPS5756196A (en) * | 1980-09-18 | 1982-04-03 | Nippon Steel Corp | Fused flux for submerged arc welding |
-
1984
- 1984-03-06 JP JP4226384A patent/JPS60187495A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60187495A (ja) | 1985-09-24 |
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