JPS61154791A

JPS61154791A - 潜弧溶接用溶融型フラツクス

Info

Publication number: JPS61154791A
Application number: JP27411684A
Authority: JP
Inventors: Isao Sugioka; 杉岡　勲; Masami Yamaguchi; 山口　将美; Osami Shimoyama; 下山　修身
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-12-27
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1986-07-14

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】（Ｍ業上の利用分野）本発明は、軟鋼あるいは５０　ｂ／Ｗ”紙高張力鋼のす
み肉および突合わせ溶接を主な用途とし、特に高速溶接
が可能な潜弧溶接用溶融壓フラックスに関するものであ
る。

（従来の技術）近年、高能率な溶接方法が注目され、そのひとつとして
潜弧溶接が多く使われている。特に造管溶接や一般溶接
構造物のすみ肉溶接など、溶接部を１パスで仕上げる施
工が多く、能率向上のため。

高速溶接が可能なフラックスの提供が望まれている。

しかし従来のフラックスによる高速度の溶接マは、耐ポ
ツクマーク性、ビード址端のなじみ性、ビード波形の粗
さ等のビード外観に問題があった。

たとえば、特開昭５８−１１２６９２号公報においては
、ポックマークの発生原因が、母材中の炭素と７ラツク
ス中の酸素との反応によるＣＯあるいはＣＯ！ガスであ
ると推定し、ガラス質の博融型フラックスに、脱販剤粉
末を混合することにより、ＣＯやＣＯ冨ガスの発生量を
低くし、耐ポツクマーク性が改善可能としている。

しかしこの７ラツクスでは、混合した脱酸剤の偏析は避
けられず、７ラツクスとしての品質が不安定であり、ま
た、溶融型のガラス質であるため、フラックスかさ密度
が大となり、高速溶接においては、ビード波形が粗く、
跣端のなじみも悪いという問題がある。

また、特開昭５１−１０９２４４号公報には、脱酸剤を
含有し、かさ密度も比較的に小さくすることのできる高
速すみ肉潜弧浴接用の焼成型フラックスが提案されてい
る。しかし、焼成型フラックスは、溶融温度の異なる原
材料を混合し、粒状としたものであるため、溶接時にフ
ラックスの溶融が不均一となり、ビード波形、赴端のな
じみなどの点で、すでに溶融′され、均一な組成となっ
ている溶融型フラックスに比べて劣り、本質的に高速溶
接では問題があった。

このように、従来は高速溶接において、特にビード外観
を重視するすみ肉溶接も可能な優れた溶接作業性を有す
る潜弧溶接用フラックスとして、満足できるものはなか
った。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、上記従来技術の問題点を解決するもので、す
み肉の高速溶接においてもポックマークが発生せず、均
一な細かいビード波形で、針端のなじみも良い溶接作業
性全般に優れる潜弧浴接用溶融型フラックスを提供する
ものである。

（問題点を解決するだめの手段）本発明の要旨とするところは、成分が重量％で、５ｉＣ
ｈ　：　４５〜６０　％、ＭｎＯ：２５〜４５％、Ｍｇ
Ｏ：０．５〜１５％、　ＢａＯ：　０．５〜５％、Ｆ：
１〜３％、Ｂ　ｉ　！　Ｏｓまたはｐｂｏの少なくとも
一方を０．００５〜０．３チ、Ｃ：　０．０１〜０．１
５％、ＦｅＯ：０．３〜３％を含有し、かさ密度が０，
８〜１，５ｆ／ｃｍ”であることを特徴とする潜弧溶接
用溶融型フラックスにある。

本発明者らは、すみ肉の高速溶接において、優れた溶接
作業性を呈するフラックスを開発すべく、詳細に検討し
た。その結果、溶融型の発泡した軽石質で、しかも組成
は５ｉＯｚ　−ＭｎＯ−ＭｇＯ−ＢａＯ系が、最も高速
性に侵れることを見い出した。しかし、耐ポツクマーク
性、ビード赴端のなじみ注をより向上させるため、他の
特定成分を微量あるいは少量さらに含有させる必要のあ
ることが判明した。

ポックマークの発生原因は、高温のアーク空洞において
、母材および溶接ワイヤ中に含有する炭素と、フラック
スあるいは大気中の酸素との反応によって発生したＣＯ
あるいはＣｏｔガスが、スラグとビード表面との間に留
まり、そのまま冷却するため、ビード表面上にへこみと
なって残るものと考えられている。

そこで、発生したガスを速やかに溶融しているスラグな
通過させ、大気中へ放出させることが重要と考えた。ま
た、ＣＯあるいはＣｏｔガスのＣ源が、母材および浴接
ワイ、ヤ中のＣのみの場合、ガスの発生は少量であるが
、ポックマークは多発し、さらにガス発生量を多くする
と、ポックマークは減少傾向にあるという知見も得た。

ＣＯあるいはＣＯ，ガスを速やかに大気中へ放出させる
には、フラックス中にＢ　ｉ　ｔ　ＯｓあるいはＰｂＯ
を含有させることが効果的であった。さらに、Ｃを含有
させることにより、ＣＯあるいはＣＯ□ガスの発生量を
増大させるとともに、Ｂ　ｉ　ｚ　Ｏｊある〜・はＰｂ
Ｏによるガス放出の効果を促進する機能のあることを見
い出した。

ピード赴端のなじみ性は、スラグの粘性の一１力１、溶
接金属の流動性が大きな原因となって〜・ることがわか
った。そして、ＦｅＯを７ラツクス中に適量含有させる
ことが、高速溶接によるビード針端のなじみ性の大幅な
同上に、有効であることを見い出した。また、スラグの
ビード表面への焼付き防止のため、ＣａあるいはＴｉ成
分を、なるべく低くすることが望ましいことも明らかと
なった。

本発明は、以上の知見をもとにして、従来フラックスの
問題点を解決したものである。

（作用）以下、本発明の構成要件を作用とともに詳述する。

ＳｉＯｘはフラッ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粘性および流動性
を保つため、４５〜６０％の範囲で含有することが必要
である。４５％未満ではスラグの粘性が低下するため、
ビード波形が粗く均一性に欠け、また拡散性水素量が増
加して、ブローホールやピットが発生する。６０％を超
えると、極度に粘性が高くなるため、溶接時に発生した
ガスがビード表面とスラグとの間に留まりポックマーク
となる。

ＭｎＯは高速溶接におけるビード形成に必要となる適度
な粘性を得るため、２５〜４５チ必要である。

２５％未満では、製造上軽石質とを家ならず、力・さ密
度の大きなガラス質となってピート°の波形力を粗くな
る。４５％を超えると、融点の低下によりスラグの流動
性が高まり、アンダカットが発生するとともに、スラグ
剥離性が劣化する。

ＭｇＯはＣａＯに代わる塩基性成分として含有させ、溶
接金属中の非金属介在物低減および滑らかなビード波形
を得るため、０．５〜１５％の範囲で含有させる必要が
ある。０．５％未満ではこの効果が不十分であり、１５
％を超えると融点が高くなり、ポックマークが発生した
り、ビード赴端のなじみが悪くなる。

ＢａＯはＭｇＯとほぼ同様の作用を有するほか、アーク
の安定性同上に寄与する成分であり、耐ポツクマーク性
向上、滑らかなビード形成に必要である。しかし０．５
チ未満ではその効果が発揮されず、５％を超えると、拡
散性水素量が増加するため、プローホールあるいはピッ
トが発生する。

Ｆは７ツ化カルシウムのほかフッ化アルミニウム、フッ
化鉛等の金属フッ化物を原料として添加し、アーク空洞
をシールドする作用により、耐ピツト性、耐ポツクマー
ク性を向上させる効果がある。この効果を得るため、フ
ラックス中に１％以上含有させることが必要であるが、
３％を超えると融点が低下し、粗いビード波形、アンダ
カットの発生、スラグの焼付きが問題となる。

高速溶接におけるピード赴端のなじみ性向上には、スラ
グ粘性のみの′＆４！ｉでは限界があり、溶接金属の活
動上を、適度に高めることが必要であることを見い出し
たことにより、含有させる成分である。ＦｅＯは溶接金
属へ適量の酸素を供給し、メタルの流動性を高めるが、
スラグ粘性には大きな影響を与えない機能を有し、この
効果を得るには。

０．３％以上必要である。また、３％を超えてフラック
ス中に含有した場合１本来の機能はなくなり、スラグの
流動性も高まり、ビード波形が粗くなったり、アンダカ
ットが発Ｃ生ずる。

Ｂｉ、０１あるいはＰｂＯは、母材およびワイヤ中のＣ
１さらにはフラックス中に含有させたＣにより、容易に
還元され、Ｂｉあるいはｐｂ蒸気となる。それが溶融ス
ラグ中に微粒な気泡となって懸濁し、浴融しているスラ
グ密度を低下させるため、アーク空洞で生じたＣＯある
いはＣＯ，ガスが、溶融スラグ内を通過して、大気中へ
放出する作用を促進し、耐ポツクマーク性の向上に寄与
する。

この効果を得るＫは、Ｂ　ｉ　＊　ＯｓまたはＰｂＯの
少なくとも一方を、ｏ、ｏ　ｏ　ｓ　ｓ以上含有するこ
とが必要であるが、０．３％を超えて含有すると、ビー
ド表面の全体に細かい凹凸を生じて光沢を失い、ビード
の広がりがなくなり凸形状となる。なお、Ｂ　ｉ　＊　
ＯｓとＰｂＯは、全く同様の機能を有しており、単独、
併用のいずれであっても、添加による特有の効果が得ら
れる。− ＣはＣＯあるいはＣＯｔガスを多量に発生させることに
よる耐ポツクマーク性向上、およびＢ１５ｏｎあるいは
ＰｂＯを還元し、Ｂｉあるいはｐｂ蒸気として溶融スラ
グ中に懸濁させ、ＣＯあるいはＣ０ｗガスを、速やかに
大気中へ放出させることによる耐ポツクマーク性改善の
ために必要な成分である。

この効果は、０．０１％未満のＣ含有量では不十分であ
り、０．１５％を超えた場合は、ＣＯあるいはＣｏｔガ
スの生成には過剰添加となり、未反応のＣが溶接金属中
に含有され、溶接割れを発生する。

以上のようなフラックス成分であっても、かさ密度が１
．５　ｆ／（：ｍ”を超える場合、ビードの波形が粗く
、針端のなじみも不良となる。また、　ｏ、Ｂｙ７ｔが
未満であると、軽石質化が過剰であるため、フラックス
の耐収湿注が悪くなり、プローホールやピットが発生し
やすくなる。なお、ここで言うかさ密度とは、自然落下
によって測定するものを指し、ＪＩＳＫ６７２１に準じ
て測定する。

上記に規定した成分以外に、ＣａＯ１Ｔｉｅ、をそれぞ
れ５％以下の添加であれば、本発明の効果は損なわれな
い。

ＣａＯは溶接金属を清浄化し、良好な材料特注を得るの
に有益であるが、本フラックスの使用目的からして、優
れた溶接作業性、特に良好なスラグ剥離性を保つために
は、なるべく少なく含有させることが必要である。５％
を超えて含有させた場合には、ビード表面にスラグが焼
付き、その除去が困嬌・となる。

Ｔｉ０ｍは溶接金属の組織微細化による材質特性の向上
に有益ではあるが、スラグ剥離性を劣化させる成分であ
る。ＣＪＬＯ成分と同様に溶接作Ｍ注を優先させ、その
含有量は、５％以下とすることが必要であり、５％を超
えると、ビード表面にスラグが焼付き、その除去が困−
となる。

さらに、使用原材料中に含まれる不純物としても、混入
するＺｒ０ｔ　ｓ　ＡｋＯｓはそれぞれ５％以下、Ｂ、
０１、ＫｓＯ，ＮＩＬ！Ｏ，Ｐ、Ｓ等の合計が１％以下
であれば、本発明７ラツクスの特注に何ら影響はな〜１
゜なお、本発明においてフラックスの成分値は、Ｓｉ％Ｍ
ｎ、嵐、Ｂａ　％Ｂｔ　ｓ　Ｐｂ　ｓ　Ｆｅ　ｓ　Ｃａ
　ｓ　Ｔｉ５Ｚｒ、ｋＬ、Ｎａ、に各元素゛の定量分析
値を、化学的に安定な酸化物Ｓｉｎｇ　、ＭｎＯ、Ｍｇ
Ｏ％ＢａαＢｇＯｓｓＰｂＯ１ＦｅＯ１ＣａＯ１Ｔｉｌ
ｔ、Ｚｒ０ｔ、Ａ４０ｓ　、Ｎａ＊０．４０として換算
した数値で表わしている。Ｆについては、ＣａＦｔ、Ｍ
ｇＦｔ、ＡｔＦ、、ＢａＦｔ　などＦｉの成分には関係
なく、Ｆとしてのみの定量分析値を指す。

（実施例）以下に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

第１表に示す組成の軽石質溶融減フラックス（粒度：　
１２Ｘ４８メツシユ）を製造し、下向きすみ肉溶接にお
けるポックマーク発生状況、ビード針端のなじみ注、ビ
ード成形の粗さ等を′ｐ４萱した。

なお、溶接用ワイヤは、ＪＩＳ　Ｚ　３３１１の４種と
して規定された２、０％凪金含有４．８１径を使用し、
母材は、ＪＩＳ　Ｇ　３１０６の１種として規定された
引張強度が４１縁ｆ／１２級鋼の板厚１２．７１Ｅｌｌ
で、浴接面の黒皮を除去して使用した。溶接輪作は、電
流９５０Ａ、アーク電圧３０Ｖ１ｍ接速反１．５　ｍ／
ｍｉｎとした。

詞貴結果は第３表に示す通りで、本発明の構成要件を満
たさない比較フラックスにはそれぞれ欠点がある。すな
わち、７ラツクスＢ１は、Ｓｉｎｇが少ないためスラグ
の粘性が低過ぎ、ビード波形が粗く、拡散性水素量の増
加にともないピットが発生する。フラックスＢ２は、５
ｔ（ｈが構成要件の下限未満であるのに加え、ＣａＯが
多いためスラグの焼付きも問題となる。

フラックスＢ３は、Ｓｉｎ、を多く含有した場合で、極
度にスラグ粘性が高くなりポックマークが多発する０フ
ラツクスＢ４は、ＭｎＯが少ないためかさ畜産が大きな
ガラス質となり、ビード赴端のなじみが悪く波形も粗い
。フラックスＢ５は、ＭｎＯが過多であるため、融点の
低下によりスラグの流動性が高まり、アンダカットの発
生、スラグ焼付きが問題である。

フラックスＢ６は、ＭｇＯが少ないためビード波形が粗
く、さらにＴｉＯｘを多く含有したフラックスＢ７では
、ビード表面にスラグが強固に焼付く。

ＭｇＯが過多の７ラツクスＢ８は、融点が葛（なり、ポ
ックマークが発生し、ビード赴端のなじみも悪い。フラ
ックスＢ９はＢａＯが少ないためアークの安定比が悪く
、ポックマークが発生し、ビード波形も粗い。ＢａＯが
過多の場合、拡散性水素量が増加し、フラックスＢＩＯ
のようにピットが発生する。

フラックスＢｌｌは、Ｆが少ないためアーク空洞のシー
ルド作用が不十分となり、耐ポツクマーク性が悪く、ピ
ットも発生する。Ｆが過多の７ラツクスＢ１２は、スラ
グの融点が低下し、粗いビード波形、スラグの焼付き、
アンダカットの発生が問題である。フラックス８１３は
、Ｂｉｔ’ｓ　、　ＰｂＯとも不可避的不純物としての
含有量である０、００３チ未満で、実質的に本発明の４
成袂件の下限未満の場合である。このフラックスでは、
ＣＯあるいはＣｏｔガスの放出を促進するＢｉまたはｐ
ｂ蒸気がスラグ内に不足し、耐ポツクマーク性に問題が
ある。

フラックスＢ　１．４は、Ｂｉｒｃｈおよびｐｂｏがそ
の合計では過多となる場合で、ビード波形が粗く、ビー
ド幅の狭い凸形状となる。フラックスＢ１５はＢ　ｉ　
＊　Ｏｘのみを含有させ、フラックスＢ１６はＰｂＯの
みを含有させて、構成要件の上限を超えた場合であり、
Ｂｉ、Ｏ，およびＰｂｏの合計が・構成要件の上限を超
えたフラックスＢ１４同様に、と−ド波形が粗く、ビー
ド幅の狭い凸形状となる。

フラックスＢ１７はＣが低く、Ｂｉｔ’ｓを還元してＢ
ｉ蒸気とするのには不十分なＣ含有量であり、耐ポック
マーク註が悪い。フラックスＢ１８は、フラックスＢ１
７とは逆にＣが過多の場合であり、溶接ビード表面に開
口した縦割れが発生している。

フラックスＢ１９は、ビード針端のなじみ注改曽に必要
なＦｅＯが少ないため、その効果が現われずビード幅が
不均一である。ＦｅＯを過多に含有させたフラックスＢ
２０は、スラグの流ｗＪＪ性が増大し、ビード波形が乱
れ、アンダカットも発生している。

かさ密度のみが本発明の構成要件を満たさない場合とし
て、フラックスＢ２１は、軽石質化が進み過ぎ、かさ密
度が過小のためピットが発生し、アンダカットも多い。

かさ密度が過大のフラックスＢ２２は、ビード針端のな
じみが悪く、波形も粗い。

以上のように４成要件を欠いた比較フラックスに満足で
きるものはないが、本発明フラックスはポックマークが
発生せず、均一なヒ−）”ｉＪ［）７ｚじみ、細かいビ
ード波形、良好なスラグ馳離注など溶接作業性に全く問
題はない。なお、溶接作業性の評価基準を硝２表に示す
。

（発明の効果）本発明のフラックスは、高速温液においてポックマーク
が発生せず、ピード針端のなじみ性、ピード板形の粗さ
等に侵れたビード外観が得られるとともに、スラグの剥
離性も良いことから、高能率な浴接が可能となり、工粟
的価値は極めて藁い。

手　続　補　正　書（自発）昭和６昨　１月３１日特許庁長官　志　賀　　　学　殿１、事件の表示　昭和５９年特許願第２７４１１６　　
号２発明の名称　潜弧溶接用溶融型フラックス３、補正
をする者　事件との関係　特許出願人住　所　　東京都
千代田区大手町２丁目６番３号名　称　　（６６５）　
　新日本製鐵株式会社代表者　　武　１）　　豊４、代　理　人住　所　　東京都中央区日本橋３丁目３番３号加藤ビル
４Ｆ氏　名　　（６１９３）弁理士　茶野木　立　夫５、補
正命令の日付　昭和　　年　　月　　日（発送日）６、
補正によシ増加する発明の数（１）第５頁２０行目の「大きな原因」を「大きな要因
」と訂正する。

（２；　　第８頁１−２行目の「金属の活動性」を「金
属の流動性」と訂正する。

（３）第８頁１３行目および１４行目の「含有させる成
分である。」を「含有させる成分としてＦｅＯがある。

」と訂正する。

（４１第８頁１４行目および１５行目の「メタルの流動
性」を「溶接金属の流動性」と訂正する。

（５１第１０頁１８行目の「良好な材料特性」、を「良
好な材質特性」と訂正する。

（６）第１１頁１２行目の「も、混入する」を「も混入
する」と訂正する。

（７）　　第１７頁第１表中でフラックスＢ５のＭｎＯ
値「４５Ｌ５Ｊを「４６．５Ｊと訂正する。

（８）第１７頁第１表中でフラックスＢ２２のＺ　ｒ　
Ｏｈ値「＜０．ＩＪを「ｌ」と訂正する。

以上

Claims

【特許請求の範囲】

成分が重量％で、ＳｉＯ＿２：４５〜６０％、ＭｎＯ：
２５〜４５％、ＭｇＯ：０．５〜１５％、ＢａＯ：０．
５〜５％、Ｆ：１〜３％、Ｂｉ＿２Ｏ＿３またはＰｂＯ
の少なくとも一方を０．００５〜０．３％、Ｃ：０．０
１〜０．１５％、ＦｅＯ：０．３〜３％を含有し、かさ
密度が０．８〜１．５ｇ／ｃｍ＾３であることを特徴と
する潜弧溶接用溶融型フラックス。