JPS6320474Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本考案は、肉厚圧力容器内面にステンレス鋼等
をオーバレイを施す場合、あるいは、肉盛圧延ク
リツド鋼製造に際し、軟鋼スラブ材にステンレス
鋼等を肉盛溶接を行う場合の水平エレクトロスラ
グ帯状電極肉盛溶接装置に関するものである。 （従来技術） 水平エレクトロスラグ帯状電極肉盛溶接法は、
例えば「水平エレクトロスラグ溶接法による異種
金属溶肉盛法」（特開昭50−17349号公報）など
種々の刊行物で公知である。水平エレクトロスラ
グ帯状電極肉盛溶接法が行われるようになる以前
は、サブマージアーク方式による帯状電極肉盛溶
接法が行われていた。 水平エレクトロスラグ方式とサブマージアーク
方式とは、全く同じ溶接機を使用して溶接するこ
とができ、非常に類似性があるが、第１図ａに示
すように、水平エレクトロスラグ方式は、帯状電
極２の後方で（電極２の両端を除き）散布された
フラツクス１が、すべてジユール熱で溶解し溶融
スラグ３となるが、第１図ｂのサブマージアーク
方式は、アーク４がフラツクス１で覆われている
必要があり、この点が大きく異なる。 即ち、水平エレクトロスラグ方式での帯状電極
肉盛溶接法では、フラツクスが過不足なく散布さ
れている必要があり、フラツクスの散布不足は、
アークの発生を生じ、水平エレクトロスラグ方式
ではなくなり、また、過大散布は、熱量不足によ
るフラツクスの未溶融と肉盛金属の未溶着部を生
じることになる。 このように、水平エレクトロスラグ帯状電極肉
盛溶接法では、散布フラツクス高さを、一定に保
つように心掛けながら溶接を行うことが溶接作業
者のこつの一つとなつている。しかし、該溶接法
は自動溶接法であることから、できる限り溶接作
業者の気配りに頼ることなく、溶接できる工夫を
施す必要があり、「帯状電極肉盛溶接フラツクス
デイストリビユータ」（実開昭58−128787号公報）
などの方法も行われているが、この方法は、帯状
電極の両端から溶融スラグに流れ込む散布フラツ
クス量を調整するものであつて、溶接中に徐々に
電極前方に堆積してくるフラツクス散布高さを一
定に保つものではない。 （考案の技術的背景） 本考案者らは、このような人情に鑑み、水平エ
レクトロスラグ帯状電極肉盛溶接を行うに当り、
溶接作業者の気配りに頼ることなく安定した溶接
が行えるよう検討を加えた結果、フラツクスの選
定や磁気制御の採用もさることながら、該溶接法
を成功させるには、フラツクスデイストリビユー
タと帯状電極との間に堆積してくるフラツクスを
自動的に取り除くことが重要であることが分つ
た。 特に帯状電極幅が、従来の75mmから150mmある
いは300mmと広幅化してくるにつれ、僅かな散布
フラツクスの高さの違いでも影響が出てくるよう
になる。 第２図に示すように、帯状電極２自身が挫屈防
止のために、溶接方向Ｗに対して凹型に湾曲させ
られており、溶融しきれなかつたフラツクス１は
結果的に電極２の中央に集まつてくる。 帯状電極肉盛は、前述したようにサブマージア
ーク方式で行われていたが、電極を広幅化して高
能率化を図るため、水平エレクトロスラグ方式に
移行していつた経緯があり、溶接機あるいは磁気
制御方式も、サブマージアーク方式のままで、フ
ラツクス成分（溶融スラグの電気伝導度を高め
る）を変えて、水平エレクトロスラグ方式にして
使用しているのが現状である。 しかし、散布フラツクスの溶解状況は、第１図
でも示したとおり、水平エレクトロスラグ方式で
は、電極前方のフラツクスは全部溶解させ、電極
後方は溶融スラグが露出した状態に保たねばなら
ず、サブマージアーク方式と異なる。このように
異なつた状態を呈する現象に対して、水平エレク
トロスラグ方式については、未だ対策が検討され
ていないのが現状である。 また、サブマージアーク方式に用いられるフラ
ツクスは、ボンドフラツクスタイプわ主体で嵩密
度が低く、軽いので散布フラツクスが若干多くな
つて、電極前方に堆積していてもあまり問題な
く、堆積したフラツクスが、電極両端から廻り込
むように電極後方を覆うようになれば、逆に好都
合である。 それに対して、水平エレクトロスラグ方式で
は、ガス成分の多いボンドフラツクスではアーク
が生じやすくなるので、溶融フラツクスが主に用
いられる。溶融フラツクスはフラツクス粒度にも
よるが、嵩密度が大で重たく、溶接中に散布フラ
ツクスで未溶解のフラツクスは、電極の両端方向
に逃げるようには移動しにくく電極前方に堆積す
る。 このようになると、帯状電極は0.4mm程度の薄
肉のものであるので、堆積フラツクスの低抗力で
後方に曲がるようになり、電極直下の溶融スラグ
にフラツクスが強制的に送り込まれ、溶融スラグ
温度の低下をもたらすことになる。 溶融スラグ温度の低下は、部分的に電極の溶解
を遅らせ、不揃いの肉盛ビードを形成するばかり
か、フラツクスが溶解せず、電極をくぐり抜けて
電極後方の溶融池へ現われることすらある。この
ような状態になると溶融池の温度分布が乱され最
早、溶接にはならなくなる。 勿論、フラツクスの溶融点、比熱、電気伝導度
や粒度分布によつて、散布フラツクス高さに対す
る鋭敏度は異なることは言うまでもない。しか
し、水平エレクトロスラグ帯状電極肉盛溶接法を
広幅電極にして、より高能率に安心して長時間溶
接できるようにするには、散布フラツクス高さを
一定に保つ工夫が必要である。 （考案の目的） 本考案は、広幅の水平エレクトロスラグ帯状電
極肉盛溶接において、溶接中、散布フラツクスが
絶えず自動的に一定高さに保たれるような装置を
設け、より高能率で安定した肉盛を行えるように
することを目的とした。 （考案の構成と効果） 本考案の要旨は、フラツクスデイストリビユー
タと帯状電極との間に、帯状電極の幅方向に往復
運動する散布フラツクス高さ調整装置を設けたこ
とを特徴とする水平エレクトロスラグ帯状電極肉
盛溶接装置にある。 以下に本考案を図面に示す実施例に基づいて説
明する。 第３図は、広幅帯状電極のうちでも、150〜200
mm程度の比較的中幅で、簡易な場合の本考案の例
である。 即ち、自動車のワイパー状に弧を描く往復運動
装置６と、そこから出ているアーム７と、アーム
７の先端に取り付けられた掻き均し部品８が、フ
ラツクスデイストリビユータ５と帯状電極２との
間にあり、溶接中絶えず弧状に往復運動をしてお
り、散布されたフラツクス１が、少しでも帯状電
極２の前方中央に集まると、掻き均し部８によつ
て電極２の左右に送られる。左右に移動されたフ
ラツクス１は、帯状電極２の両側へ溶融されたス
ラグ３の堰の役目になる。 第３図ｂは、第３図ａの側面図であるが、往復
運動装置６、アーム７は溶接機の他の部品との関
係や、フラツクスの掻き具合から、第３図ｂに示
すように、電極２に対し斜めの位置に取り付ける
とよい。ただし、帯状電極の幅が250〜300mmと広
くなると、弧状運動では堆積してくるフラツクス
を、帯状電極の両側に排除しきれない場合があ
る。 そのような場合には第４図に示すように、往復
運動装置６を帯状電極２の幅の外側に出して、横
方向からアーム７及び掻き均し部品８を往復運動
させるとよい。フラツクスデイストリビユータ５
で散布したフラツクス１の量が僅かに多く溶融し
たスラグ３となりきらず、帯状電極２の前方に堆
積し始めるのを、掻き均し部品８で、散布フラツ
クス１の高さを一定にしようとすることは、第３
図の方法と同じであるが、より一層、散布フラツ
クス高さを一定に保つために、母材１２の表面に
接したベアリング付き棒１０を有する高さセンサ
（位相差トランス）と、モータからなる高さ維持
装置９が、往復運動装置６と一体化されており、
ラツクギヤ１１で、上下運動できるようになつて
いる。 フラツクスデイストリビユータ５で、ほゞ目標
の散布フラツクス高さにするが、溶接機のレール
と母材表面とが、かならずしも平行でなく、フラ
ツクスの堆積現象が生じる原因となる。特に広幅
電極になる程、溶接入熱が大きく溶接パスを重ね
ていくにつれ、母材の熱歪が大きくなり、レール
と母材表面との平行度が損なわれてくる。したが
つて、帯状電極が広幅化する程、第３図より第４
図の方式が有効である。しかし、装置コスト面か
らは、第３図の方式が有利であるので、150〜200
mm程度は第３図の方式で十分である。往復運動の
サイクルは、散布フラツクスの堆積が急に生じる
ものではないため、早いサイクルは必要なく２〜
10C／Ｓで十分である。 また、掻き均し部品８の形状は、棒状のままで
もできないことはないが、第５図に示すようにａ
板状のもの、ｂ櫛状（あるいはブラシ状）のも
の、ｃ熊手状のものがよい。第５図ａの板状は最
も効率的に掻くが、掻き均し過ぎあるいは往復運
動の両端で、フラツクスの小山を生じることもあ
る。第５図ｂの櫛状は、掻き均し過ぎを防止で
き、往復運動の両端にフラツクスの小山ができる
ことはない。第５図ｃ熊手状は櫛状を更に改良し
たもので、往復運動装置の振幅を減ずことが出来
る点が良い。 これらの掻き均し部品は、往復運動装置自身が
絶縁されておれば金属物質でもよいが、電極幅
150mmで約2500A、電極幅300mmで約5000Aの高電
流が帯状電極に流れるので、掻き均し部品全体、
若しくは先端部はアルミナなどの絶縁物質で作る
ことが望ましい。 （実施例） 本考案の散布フラツクス高さ調整装置を設けた
本考案溶接装置と、散布フラツクス高さ調整装置
が設けられていない従来溶接装置を用いて、溶接
した実施例について説明する。 供試材料としての母材及び帯状電極を第１表
に、フラツクスを第２表に示す。

【表】

【表】 ＊ 溶融フラツクス
溶接は第３表の溶接条件を用い、第６図に示す
ように、母材１２に内盛ビード１３を１層７パス
で溶接を行つた。

【表】 その結果、第４表のとおりで、従来法では溶接
者が肉眼で観察しながら、溶接中電極手前に堆積
したフラツクスを、掻き除く手作業を各パス数回
行い、かろうじて溶接ができたのに引きかえ、本
考案によるワイパー状往復運動装置を取り付けた
場合は、溶接者は溶接中何等手を加えず良好な結
果を得ることができた。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は帯状電極内盛溶接法の側面図で、ａは
水平エレクトロスラグ方式、ｂはサブマージアー
ク方式、第２図は水平エレクトロスラグ帯状電極
肉盛溶接法の正面図、第３図ａ，ｂ及び第４図は
本考案の散布フラツクス高さ調整装置を使用した
説明図、第５図ａ，ｂ，ｃは本考案に係わる掻き
均し部品の斜視図、第６図は実施例に使用した試
験片の斜視図である。 １……フラツクス、２……帯状電極、３……溶
融スラグ、４……アーク、５……フラツクスデイ
ストリビユータ、６……往復運動装置、７……ア
ーム、８……掻き均し部品、９……高さ維持装
置、１０……ベアリング付き棒、１１……ラツク
ギヤ、１２……母材、１３……肉盛ビード。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. フラツクスデイストリビユータと帯状電極との
   間に、帯状電極の幅方向の往復運動する散布フラ
   ツクス高さ調整装置を設けたことを特徴とする水
   平エレクトロスラグ帯状電極肉盛溶接装置。