JPS6249155B2 - - Google Patents

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JPS6249155B2
JPS6249155B2 JP14348283A JP14348283A JPS6249155B2 JP S6249155 B2 JPS6249155 B2 JP S6249155B2 JP 14348283 A JP14348283 A JP 14348283A JP 14348283 A JP14348283 A JP 14348283A JP S6249155 B2 JPS6249155 B2 JP S6249155B2
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JP
Japan
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slag
welding
flux
sio
alf
Prior art date
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Expired
Application number
JP14348283A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6061195A (ja
Inventor
Osamu Tanaka
Kazuhiro Takeuma
Yukinobu Matsushita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP14348283A priority Critical patent/JPS6061195A/ja
Publication of JPS6061195A publication Critical patent/JPS6061195A/ja
Publication of JPS6249155B2 publication Critical patent/JPS6249155B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection 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
    • B23K35/3601Selection 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
    • B23K35/3603Halide salts
    • B23K35/3605Fluorides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明はスラグ剥離性の良好な肉盛溶接用フラ
ツクスに関し、詳細には帯状電極を用いるエレク
トロスラグ肉盛溶接、特に高速肉盛溶接に際して
剥離性が良好で肉盛金属との間に焼付きを生じな
いスラグを与えるフラツクス組成に関するもので
ある。 帯状電極を用いる肉盛溶接は潜弧溶接型とエレ
クトロスラグ溶接型に分類されるが、後者の溶接
法では母材による希釈が少ない為1層溶接でも設
計通りの肉盛金属が得られるという利点があり、
又ビードが滑らかに形成される為融合不良等の欠
陥が少ないという利点もあつて、適用領域が拡大
されつつある。しかしエレクトロスラグ溶接の場
合は一般に低速溶接(通常15cm/分程度)を行な
つている為、溶接金属と母材の境界部で水素によ
る解離割れを起こし易く、又母材のHAZにおけ
る結晶粒の粗大化が進んで延性劣化や割れ等の問
題が露呈しつつあり、適用領域拡大化の一途にあ
つたものがここに来て頓座を余儀なくされてい
る。そこで溶接速度を例えば30cm/分程度(但し
肉盛厚さを確保する必要が生じる為溶接電流も同
時に高める)に速めることが提案されている。し
かしこの方策を、例えば石油精製装置や化学反応
装置に使用されているSUS347系ステンレス鋼の
エレクトロスラグ肉盛溶接に適用したところ、ス
ラグの剥離性が非常に悪く、特にビード表面に対
するスラグの焼付きが発生した為、液体浸透探傷
検査の実施に難渋するということが明らかになつ
た。又単に検査実施上の問題だけでなく、次パス
溶接に先立つスラグ剥離作業に膨大な労力と時間
が必要になり又剥離不十分部では次パス溶接に際
してスラグの巻込みが発生し溶接欠陥の原因にな
つていた。 本発明者等はかねてより上記の様な状況を憂慮
し、先に特開昭58―20398号記載のフラツクスを
発明し、前述のSUS347系を代表とする各種ステ
ンレス鋼の肉盛溶接に多大の貢献を果した。しか
しその後の研究によると、上記発明のフラツクス
を用いても高速溶接時にはビードの縁に若干のス
ラグ焼付現象が残ることが判明し、尚一層の改良
を行なう必要があることを知つた。 本発明はこの様な状況下でなされたものであ
り、スラグの剥離性及び耐焼付性を一層改善でき
る様なフラツクスの提供を目的とするものであ
る。 上記目的を十分満足できる様に達成できた本発
明のフラツクスは、 CaF2:30〜60% Al2O3:10〜30% SiO2:5〜15% CaO:10%以下 MgF2及び/又はAlF3:合計で3〜20% MgO及び/又はBaO:合計で2〜15% を含み、且つ (MgF2+AlF3)/SiO2:0.50以上の条件を満
足することを要旨とするものであり、これによつ
て上記目的はことごとく達成されたがスラグの耐
焼付性を更に改善する為にSの単体及び/又は化
合物を合計で0.01〜0.1%(S換算)含有させた
ものも本発明の要旨に含まれる。 上記成分のうち、CaF2、Al2O3、SiO2、CaO及
びMgOは前出の特開昭58―20398号のフラツクス
と共通の成分でありMgF2、AlF3、BaO及びS
(単体又は化合物)が本発明において特に選択さ
れた成分であるが、各成分毎に夫々含有率を定め
ているので以下各論的に選択理由及び組成範囲設
定理由を説明する。 CaF2:30〜60% スラグの電気伝導性を高める成分であり、エレ
クトロスラグ溶接を行なう為に必須の成分であ
る。しかし30%末満では十分な電気伝導性が得ら
れずエレクトロスラグ溶接そのものが実施できな
くなる。他方60%を越えるとスラグの流動性が過
大になつて良好なビード形状が得られ難くなる。 Al2O3:10〜30% ビードの平滑性、ビード止端部の濡れ性や直線
性を良好にする成分であるが、10%末満ではこの
効果が発揮されない。他方30%を越えるとスラグ
の電気伝導度を下げて通電性を妨げるので溶接作
業性が劣化する。 SiO2:5〜15% 溶融スラグに適度の粘性を与えることによつて
ビード形状及びビード外観を良好に整える成分で
あるが、5%未満ではその効果が発揮されない。
他方15%を越えるとスラグの粘性が過剰になつて
スラグ剥離性の悪化を招き、且つスラグの焼付き
が激しくなる。 CaO:10%以下 ビード表面を平滑にする他、スラグの塩基度を
高めて溶接金属の清浄度を高める成分である。こ
れらの作用はその存在量に比例するものであつ
て、下限値を定めなければならないものではない
が、1%以上の配合は特に推奨されるところであ
る。他方上限については、10%を越えると溶接ス
ラグの流動性が過大になつてビード形状及び外観
が悪化する。 MgF2及び/又はAlF3:合計で3〜20% これら両成分はスラグの剥離性及び耐焼付性を
改善するという点で本発明のもつとも特徴的な成
分であるが、両者は単独・併用の如何を問わず上
記作用を発揮する。しかし合算して3%に満たな
いときは上記作用が不十分であり、他方20%を越
えると溶融スラグの流動性が過大になつてビード
止端部が不揃いになる等、ビード形状の悪化を招
く。 MgO及び/又はBaO:合計で2〜15% いずれもスラグ剥離性の向上に寄与する成分で
あり、単独使用及び併用の如何を問わず有効な作
用を発揮するが、合算して2%に満たないときは
上記作用が不十分である。他方15%を越えるとビ
ードのなじみが劣化し、スラグの巻込み、融合不
良、更にはアンダーカツト等の欠陥が発生し易く
なる。 本発明は少なくとも上記成分を含み、必要によ
り他の成分、例えばFeO、Na2O、合金成分等を
含み得るが、他成分の種類や含有量については格
別の制限を受けることがない。しかし特に重要な
成分として下記のSが挙げられる。 S(単体又は化合物として):0.01〜0.1%(S
換算) S(単体)及び/又は化合物(FeSやMnS等の
硫化物)を、S換算で0.01%以上配合したフラツ
クスを用いると、スラグの耐焼付性は更に改善さ
れる。即ちSは強力な表面活性成分であり、溶融
金属と溶融スラグの界面で反応に携わつて界面性
状を変化させる結果、スラグ焼付けの原因となる
化合物の形成を妨げ、それによつてスラグ剥離を
促進し、且つスラグの耐焼付性を向上するものと
思われる。この様な作用効果は、本発明の様に弗
化物(CaF2、MgF2、AlF3等)を多く含むフラツ
クスでは特に顕著に発揮され、相剰作用に依るも
のと思われる。かし過剰量含有されたものでは溶
接金属中のS含有量が増大して耐高温割れ性等の
性能が劣化するので、その上限を0.1%と定め
た。 以上でフラツクス中への配合成分個々について
説明したが、(MgF2+AlF3)/SiO2で与えられる
比もスラグの剥離性や耐焼付性に重大な影響を与
えるので更に説明する。即ちSiO2は前記説明か
ら理解される様にスラグの剥離性及び耐焼付性に
悪影響を与えるものであり、この観点からは少な
い方が良い。しかしビード形状及びビード外観を
良好にするという目的で5〜15%配合せざるを得
ない、ところがSiO2が共存する場合には、MgF2
及び/又はAlF3は単に前記範囲で配合されてお
れば良いという訳ではなく、SiO2の含有量に対
して、その半量以上(含有率計算)を保証量とし
て配合しなければならず、前記比で与えられる値
が0.5未満になるとスラグの焼付きが発生する。 上記で積極的な配合成分について夫々説明した
が、上記の各効果が安定的に発揮される為には、
フラツクスに含有される水素量を150ppm以下にす
ることが特に推奨されるので以下補足的に説明す
る。即ちフラツクス中に含有される水素は、水分
(主として結晶水)として吸蔵されているもので
あるが、この水分から発生する水素の一部が溶接
時に溶接金属内に侵入して割れ発生の原因となる
ことは良く知られている。一方フラツクス中の水
分の一部は溶接熱によつてガス化し、スラグを通
して外部へ飛散するが、一部はスラグ中に捕捉さ
れてスラグをポーラス化する。その結果スラグ自
身は砕け易いものとなるが、この様なスラグでは
全体が一様に剥離することがなく、部分的に細か
な焼付きとなつてビード表面に残ることがある。
上記の如きスラグのポーラス化は、フラツクス中
の水素量が150ppmを越えると著しくなることを見
出したので、本発明ではフラツクス中の水素量を
150ppm以下にすることを推奨する。この様な条件
は溶融型フラツクスでは簡単に満足されるが、焼
結型フラツクスの場合は焼結温度を500℃以上に
すれば150ppm以下に押えることができる。尚本発
明は溶融型及び焼結型の如何を問わず提供できる
が、後者の場合は、Mn、Ni、Cr、Nb、Mo等の
合金成分を添加することが可能である。 本発明フラツクスは上記の如く構成されている
ので、以下に示す実施例からも理解できる様に、
SUS347系で代表されるステンレス鋼のエレクト
ロスラグ肉盛溶接において、スラグの剥離性及び
耐焼付性が満足できる程度まで改善され、特にそ
れが高速溶接の条件下で達成されることになつた
ので、エレクトロスラグ肉盛溶接の汎用化に大き
く貢献できた。 第1表に示す組成のフラツクスを調製し下記の
条件で肉盛溶接を行なつたところ、第1表に併記
する様な結果が得られた。 <溶接条件> (1) 母材 軟鋼:50mmt×50mmw×600mml (2) 使用した帯状電極 サイズ:0.4mmt×75mmw 成 分:0.01%C−0.2%Si−1.8% Mn−11%Ni−21%Cr−1.1%Nb(残
部Fe及び不可避不純物) (3) エレクトロスラグ溶接条件 DC・RP 1200A−25V−15cm/分及び 2100A−25V−30cm/分 の両条件でいずれも1層肉盛溶接
【表】
【表】 No.1はCaF2が少なく、Al2O3が多過ぎる例であ
り、アンダーカツト等の欠陥が発生すると共に、
スラグ焼付きが見られ、ビード外観・形状も悪か
つた。 No.2はCaF2が過剰なものでありビード外観・
形状が悪く、融合不良も認められた。 No.3はAl2O3が不足している例で、同じく良好
なビードが得られていない。 No.4はSiO2が少ないもので、その為スラグの
剥離性は満足できたがビード形状が相当に悪い。 No.5はSiO2が多過ぎる例でありビードは良く
なつたがスラグの焼付きが著しかつた。 No.6はCaOの多い例であり、ビード形状が悪く
なつている。 No.7はMgF2及びAlF3が不足している例であつ
て、スラグの剥離性が悪く、且つ焼付きがあつ
た。 No.8はMgO及びBaOが共に含まれていない例
であり、No.7と同様スラグの剥離性及び耐焼付性
が劣つた。 No.9はMgF2とAlF3の和が過剰でありビード形
状の悪化を招いている。 No.10はMgOが多過ぎるものでビードの形状が
悪い。 No.11は(MgF2+AlF3)/SiO2の比が過小であ
つて、スラグの剥離性が悪く、又焼付けも認めら
れた。 これらに対しNo.12〜20は本発明の各条件を満足
している実施例であり、いずれの項目についても
満足な結果が得られている。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 CaF2:30〜60%(重量%の意味、以下同
    じ) Al2O3:10〜30% SiO2:5〜15% CaO:10%以下 MgF2及び/又はAlF3:合計で3〜20% MgO及び/又はBaO:合計で2〜15% を含み、且つ (MgF2+AlF3)/SiO2:0.50以上 の条件を満足するものであることを特徴とするエ
    レクトロスラグ肉盛溶接用フラツクス。 2 CaF2:30〜60% Al2O3:10〜30% SiO2:5〜15% CaO:10%以下 MgF2及び/又はAlF3:合計で3〜20% MgO及び/又はBaO:合計で2〜15% Sの単体及び/又は化合物:合計で0.01〜0.1
    %(S換算) を含み、且つ (MgF2+AlF3)/SiO2:0.50以上 の条件を満足するものであることを特徴とするエ
    レクトロスラグ肉盛溶接用フラツクス。
JP14348283A 1983-08-04 1983-08-04 エレクトロスラグ肉盛溶接用フラックス Granted JPS6061195A (ja)

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