JPS5916875B2 - 低水素系被覆ア−ク溶接棒 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は溶滴移行がスムーズで溶接作業性が良く、物性
の優れた溶接金属を与える低水素系被覆アーク溶接棒に
関するものである。 近年、各種溶接棒に対する要求性能はますます厳しいも
のになつているが、溶接作業性と継手性能（引張り強さ
、衝撃強さ、Ｘ線性能、耐割れ性等）を同時に満足する
ものは少ない。 即ち現在最も汎用されているイルミナイト系、ライム・
チタニア系、チタニア系等の被覆アーク溶接棒は、アー
クの吹き付け力が比較的強く且つスプレー状のアークを
呈し、溶接作業性が良好であるが、その継手性能を高め
る為に低水素系にすると、アーク： 力が弱まると共に
溶滴が大きくなつてドロップ移行となり、溶接作業性が
極端に悪くなる。その為立向姿勢、横向姿勢、上向姿勢
での溶接が困難になると共に溶け込みが不十分になり、
溶け込み不良やスラグ巻込み等の溶接欠陥が発生する。
これ０ らの欠点を改善すべく過大な溶接電流や溶接入
熱を採用すると靭性が乏しくなる。本発明は前述の様な
状況のもとで、溶接金属の物理的諸特性を阻害すること
なく、良好な溶接作業性を確保し得る様な低水素被覆ア
ーク溶接棒の５ 開発を期して鋭意研究の結果完成され
たものであつて、その構成とは、被覆剤原料を粘結剤と
共に混練し軟鋼心線の外周に塗布してなる低水素被覆ア
ーク溶接棒であつて、該被覆剤は金属炭酸塩：２５〜６
０％（重量％：以下同じ）、０ 金属弗化物：５〜３０
９６、脱酸性金属粉末：５〜１８多、３５０〜１０００
℃で分解して放出される水分：Ｏ、４ｑ６以下、を必須
成分として含有すると共に、ＴｉＯ２及び／若しくはＺ
ｒＯ２を１．５〜２０％含有し、且つ前記軟鋼心線中の
〔ｏ〕量が’５０．０５０〜０．３０％にしたところに
要旨が存在する。 以下本発明における成分組成及び数値範囲設定の理由を
説明する。 〔心線〕 ｉ０本発明では心線として〔ｏ〕量が０．０５０〜０．
３０％の軟鋼心線を使用しなければならない。 即ち軟鋼心線中の〔ｏ〕溶接中にＣ０２となつて溶融金
属から放出されるがこれはアークの吹き付け力を強化す
ると共に、溶滴を微細化してスプｉ５ レーアーク状態
にする作用があり、これらの効果を有効に発揮させる為
には〔ｏ〕量が０．０５０チ以上の軟鋼心線を使用する
必要がある。しかし

〔０〕量が０．３０％を越えるとＣ
Ｏ２の放出量が多くなりすぎてブローホール数が増加し
、溶接金属のＸ線性能が劣悪になる。また

〔０〕量が増
加するにつれて溶接金属の靭性も低下する傾向があるが
、０．３０％以下であれば実質上の問題は生じない。ち
なみに第１表は

〔０〕量の異なる軟鋼心線を使用した場
合の溶接作業性及び溶接金属の物性を示したものである
。 但し被覆剤としては、後述する本発明の要件を満たす成
分組成のものを用い、軟鋼心線の寸法は４．０ｍｆｔ（
Ｆ６Ｘ４ＯＯｒｆｒｍｔｌ溶接条件は下記の通りとした
。〔被覆剤〕 Ｆｅ−Ｓｉ（Ｓｉ含量４５％）：１５％、Ｍｎ：５％、
ＣａＣＯ３：４４％、ＢａＣＯ３：６％、ＣａＦ２：１
７％、ＴｉＯ２：５％、ＺｒＯ２：１％、ＳｉＯ２：２
％、その他：６（Ｆ６からなる被覆剤原料を水ガラスと
共に混合して軟鋼心線外周に塗布した後３５０℃で１時
間乾燥し、１０００℃に加熱したときの水分量（ＡＷＳ
−Ａ−５．５所載の方法）が０．２（：！Ｉとなる条件
で焼成したもの。 〔溶接条件〕溶接母材：鋼板（ＳＭ−５０Ａ１１２ｒ１
ｒ！ＦｌｔＸ７５ＷＸ４５瀾ｔ）２枚を組合わせたＴ型
立向溶接継手 第１表より次の様に考えることができる。 （１）溶接作業性についてみると、

〔０〕量が０．０５
０％以上であるものはアークの吹き付け力が強く溶滴は
微細でスプレーアーク状であり、良好である。 特に１１０〜１４０Ａの小電流域でのアーク切れがなく
、極めて良好な溶接作業性が得られる。（２）溶接金属
の物性面からみると、

〔０〕量が０．３０％を越えると
低温靭性、Ｘ線性能共に著しく劣化する。 （３） これらに対し

〔０〕量が０．０５０〜０．３０
％の範囲のものは、アークの吹き付け力が強く溶滴も微
細で優れた溶接作業性が得られ、且つ低温靭性及びＸ線
性能共に極めて良好である。 〔被覆剤〕金属炭酸塩：２５〜６０％ ＣａｃＯ３、ＢａｃＯ３、ＭｇＣＯ３等が挙げられ、ア
ーク熱で分解してＣＯ２を放出し、大気中のＮ２、０２
、Ｈ２Ｏ等から溶融金属を保護する作用がある。 ２５（Ｆ６未満ではＣＯ２の放出量が不十分でシールド
不足となり、ピツトやブローホールが発生すると共に水
素割れが起こり易くなる。 一方６０％を越えると生成スラグの溶融温度が高くなつ
て流動性が乏しくなり、溶接作業性が低下すると共に滑
らかなビードが得られなくなる。金属弗化物：５〜３０
（ｆ）ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＭｇＦ２、ＡｔＦ３、Ｎａ
３ＡｔＦ３等が挙げられ、溶融スラグの融点を下げて流
動性を高める作用がある。 ５％未満ではスラグの流動性が乏しくなり、特に立向姿
勢での溶接が困難になる。 一方３０ｑ６を越えるとスラグの流動性が高くなりすぎ
てスラグの先行が起こりアンダーカツチが発生し易くな
ると共に、スパツタも増加する。脱酸性金属粉末：５〜
１８９１）地、ＡｔＳｌｖｇｌｃａｌｓｉ，．ＴｉｌＡ
ｔ−ＭｇｌＣａ−ＳｉｌＣａ−Ｍｇ−ＡｔｌＳｉ−Ｍｎ
ｓＦｅ一ＡｔｓＦｅ−ＳｉｌＦｅ−Ｔｉ等が例示され、
単独で或は２種以上を組み合わせて使用することができ
、溶接金属中の酸素を除去して物性を高めるのに不可欠
の成分である。 添加量は単体の場合はその添加量で、またＦｅ−Ｓｉ等
の様な合金の場合は脱酸性元素換算で判断すべきであり
、５（ｆ）未満では脱酸不足によつてブローホールが発
生しＸ線性能が乏しくなる。一方１８％を越えると脱酸
過剰によるブローホールが発生すると共に溶接金属が硬
化して耐割れ性が低下ｕ靭性も低下傾向を示す。水分：
０．４％以下水分とは、３５０〜１０００℃で分解して
放出される水分（一般に結晶水と言われる）をＧい、ア
ークの吹き付け力を強化すると共にスプレーアーク化を
助長する作用がある。 ０．４９６未満ではその効果が不十分で良好な溶接作業
性が得られない。 尚水分量の下限は特に存在しないが、０．０３％以上で
あれば前述の心線の効果が如実に発揮される。水分量は
被覆剤原料中の結晶水の量を調整したり、或は塗装後の
焼成条件を調節することによつて容易にコントロールで
きる。ＴｌＯ２及び／又はＺｒＯ２：１．５〜２０％溶
融スラグの流動性を高めると共にアーク端における保護
筒を強化する作用があり、更にはビードにつやを与える
。 これらの作用を有効に発揮させる為には１．５％以上添
加しなければならず、一方２０％を越えるとスラグの流
動性が過大になると共に、スラグが緻密になつて剥離性
が悪くなる。本発明で使用する被覆剤原料の必須成分は
以上の通りであるが、必要に応じて他のスラグ生成剤を
添加したり、或は溶接金属の物性を改善する為の合金元
素（Ｎｉ，．ＭＯ等）を添加することも可能である。本
発明では上記の被覆剤原料を水ガラス（カリ水ガラス、
ソーダ水ガラス、リチウム水ガラスの１種又は２種以上
）と共に混練し（通常け煎者１００ｔに対して後者８〜
２０ｍ１）、これを軟鋼心線（通常２．６〜６．４ｍφ
）外周に塗布（通常の被覆率は１８〜５０％）し、乾燥
及び焼成を行なつて低水素系被覆アーク溶接棒とする。 尚本発明は、高張力鋼等の耐水素割れ性が重視される低
水素系溶接棒を対象とするものであり、通常レベルの被
覆アーク溶接棒に適用してもそれ程の効果は得られない
。 その理由は、マイカ等の含水鉱物を被覆剤原料として多
量含有する汎用タイプの溶接棒では、比較的低温且つ短
時間で焼成される為、アーク熱によつて分解生成する水
分によるアークカの強化及び溶滴の微細化作用が十分に
発揮されるから、本発明の効果は顕著に現われない。本
発明は概略以上の様に構成されており、心線中の

〔０〕
量を特定すると共に被覆剤の成分組成を設定することに
よつて、溶接作業性及び溶接金属の物理的諸特性の双方
を満足する高性能の低水素系被覆アーク溶接棒を提供し
得ることになつた。 次に実験例を挙げて本発明の構成及び作用効果を明確に
する。実施例

〔０〕含有率の異なる軟鋼心線（４！！ＩｌｆＪＯ）に
第２表に示す成分組成の被覆剤を塗布し、低水素系被覆
アーク溶接棒を製造した。 得られた各溶接棒を使用し、下記の条件で溶接作業性、
溶接金属のＸ線性能及びミヤルピ一衝撃性能を調ぺた。
結果を第３表に示す。第２，３表より次の様に考察する
ことができる。 （１）符号１〜３及び１２，１３は本発明の要件を満た
す実施例で、アークの吹き付け力が強く且つ溶滴も微細
でスプレー状を呈し溶接作業性が良い。しかし得られる
溶接金属は、シヤルピ一衝撃値、Ｘ線性能共に極めて優
れている。（２）符号４，５では心線中の

〔０〕量が少
なすぎる為ｒアークの吹き付け力が弱く且つ溶滴サイズ
も大きくてドロツプ気昧になる。 （３）符号６，７では心線中の

〔０〕量が不足している
。 しかし被覆剤中の水分量が多い為、溶接作業性は良好で
あるが、水素に起因する低温割れの発生が懸念される。
（４）符号８〜１１は心線中の

〔０〕量が多すぎる比較
例で、アーク状態は良好であるものの溶接金属の物性が
劣悪である。 （５）符号１４では金属炭酸塩が多すぎる為、吹き付け
力及び溶け込みが過大になると共にスパツタが多発し、
作業性及び溶接金属の物性共に不良である。 また符号１５では金属炭酸塩が不足する為シールド不足
となり、溶接金属の物性が著しく劣化する。（６）符号
１６〜１７では脱酸性金属が不足する為に脱酸不良とな
り、溶接金属中の酸素量が増加してブローホールが発生
すると共に耐衝撃性も悪い。 また符号１８では脱酸性金属が多すぎる為、溶接金属が
上部ベイナイトの様な硬化組識となり衝撃強さが乏しく
なる。（７）符号１９では金属弗化物が不足する為スラ
グの流動性が悪く、立向上進溶接が困難であり、溶接金
属の物性も劣悪である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被覆剤原料を粘結剤と共に混練し、軟鋼心線の外周
   に塗布してなる低水素被覆アーク溶接棒であつて、被覆
   剤は金属炭酸塩：２５〜６０％（重量％：以下同じ）、
   金属弗化物：５〜３０％、脱酸性金属粉末：５〜１８％
   、３５０〜１０００℃で分解して放出される水分０．４
   ％以下、を必須成分として含有すると共にＴｉＯ＿２及
   び／若しくはＺｒＯ＿２を１．５〜２０％含有し、且つ
   前記軟鋼心線中の〔Ｏ〕量が０．０５０〜０．３０％で
   あることを特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒。