CN107206550B - 埋弧焊用焊剂 - Google Patents

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Abstract

提供一种高速下的焊接操作性和焊接金属的耐缺陷性良好的埋弧焊用焊剂。使埋弧焊用焊剂为如下组成，含有F的CaF2换算值：2～22质量％、MgO：8～28质量％、Na的Na2O换算值和K的K2O换算值之中至少一个以上的合计：0.5～6.5质量％、Mn的MnO换算值：2～22质量％、Fe的FeO换算值：0.5～6.5质量％、SiO2：12～32质量％、Al2O3：16～36质量％、ZrO2：0.4～10质量％、水溶性SiO2：低于1质量％(含0质量％)。

Description

埋弧焊用焊剂
技术领域
本发明涉及埋弧焊用焊剂。
背景技术
用于埋弧焊的焊剂，根据其形态，大致可分为熔融型焊剂和烧成型焊。熔融型焊剂，是通过以电炉等熔化各种原料，并加以粉碎而制造。另一方面，烧成型焊剂，是通过将各种原料由碱性硅酸盐等的粘合剂结合，造粒之后，经烧成而制造。
另外，烧成型焊剂根据烧成温度分类，一般以400℃以上、低于600℃烧成的称为低温烧成型焊剂，以600～1200℃烧成的称为高温烧成型焊剂。以前，进行对焊接头的高速焊接时，为了使焊道外观良好，一般使用的是熔融温度低的熔融型焊剂。另一方面，因为熔融温度低，所以不适合线能量高的焊接，然而以减少喷溅、提高保护性为目的，而确立起使焊剂的粒度细微加以应对的技术。但是，大量含有细小粒度的焊剂，耐咬边性差，或者在焊接前的搬送或焊接时的散布和回收中上腾到大气中，成为堆积粉尘而使焊接操作环境劣化，因此焊接作业者吸入，有可能对人体造成的不良影响。
因此，关于高速埋弧焊用烧成型焊剂，进行了各种研究。
例如，在专利文献1中，关于高速埋弧焊用烧成型焊剂，公开有一种技术，其特别是涉及在多电极埋弧焊中可以高速焊接，并且能够得到高韧性焊接金属的烧成型焊剂的相关技术。
专利文献1的高速埋弧焊用烧成型焊剂中，作为主要成分含有SiO2：12～24％、TiO2：9～20％、Al2O3：15～25％、MnO：8～15％、MgO：18～25％、CaO：1～13％、CaF2：10～20％、和FeO：2％以下。而且，该焊剂在焊接时，所述焊剂热分解而发生的气体量为1.5～3％，除所述主要成分和气体成分以外由不可避免的杂质构成。另外，在焊剂累积粒度分布中占50重量％的粒子的中值粒径处于500～800μm的范围内，焊剂中的粒径295μm以下的粒子为总体的15％以下，焊剂的毛体积比重处于0.7～1.2g/cm3的范围内。
另外，例如，在专利文献2中，关于高速埋弧焊用烧成型焊剂，公开有一种技术，其特别是涉及在多电极埋弧焊中可以高速焊接，且能够减少焊接金属的氧量而得到高韧性的烧成型焊剂的相关技术。
专利文献2的高速埋弧焊用烧成型焊剂中，作为主要成分而含有SiO2：12～24％、TiO2：1～6％、Al2O3：15～25％、MnO：6％以下、MgO：25～40％、CaO：1～13％、CaF2：15～28％、和FeO：2％以下。而且，该焊剂在焊接时，所述焊剂热分解而发生的气体量为1.5～3％，除所述主要成分和气体成分以外由不可避免的杂质构成。另外，在焊剂累积粒度分布中占50重量％的粒子的中值粒径处于500～800μm的范围内，焊剂中的粒径295μm以下的粒子为总体的15％以下，焊剂的毛体积比重处于0.7～1.2g/cm3。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开昭59－137194号公报
【专利文献2】日本特开昭60－64792号公报
但是，关于专利文献1，因为三电极焊接中焊接速度为200cm/min，所以若与熔融焊剂中可以达到的焊接速度比较，谈不上是高速。
另外，关于专利文献2，因为三电极焊接中焊接速度为160cm/min，所以若与熔融焊剂中可以达到的焊接速度比较，谈不上高速。
另外，在高速埋弧焊用烧成型焊剂中，还要求焊接金属的耐缺陷性优异。
发明内容
因此，本发明的课题在于，提供一种高速下的焊接操作性和焊接金属的耐缺陷性良好的埋弧焊用焊剂。
本发明的埋弧焊用焊剂，其特征在于，含有如下，F的CaF2换算值：2～22质量％、MgO：8～28质量％、Na的Na2O换算值和K的K2O换算值之中至少一个以上的合计：0.5～6.5质量％、Mn的MnO换算值：2～22质量％、Fe的FeO换算值：0.5～6.5质量％、SiO2：12～32质量％、Al2O3：16～36质量％、ZrO2：0.4～10质量％、水溶性SiO2：低于1质量％(含0质量％)。
根据这样的构成，焊剂以规定量含有规定成分，高速下的焊接操作性和焊接金属的耐缺陷性良好。
还有，本申请中的所谓高速，是指例如210～600cm/min以下的焊接速度。另外，本申请中的所谓焊接操作性，是指焊道外观、焊道形状、熔渣剥离性和电弧稳定性的优劣。
该埋弧焊用焊剂，优选还含有CaO的换算值：18质量％以下(不含0质量％)。
根据这样的构成，焊接金属的洁净度和熔融渣的流动性提高。
该埋弧焊用焊剂，优选还含有TiO2：6质量％以下(不含0质量％)。
根据这样的构成，焊接操作性和焊接金属的韧性提高。
该埋弧焊用焊剂，设所述Al2O3含量为[Al2O3]，所述TiO2含量为[TiO2]，所述ZrO2含量为[ZrO2]时，优选满足下述数学表达式(I)
【数学表达式2】
根据这样的构成，并使所述各成分为规定量，能够更严密地控制成分，焊接操作性进一步提高。
该埋弧焊用焊剂，优选还含有B2O3：3质量％以下(不含0质量％)。
根据这样的构成，焊接金属的韧性提高。
本发明的埋弧焊用焊剂，适合作为高速进行焊接作业的高温烧成型焊剂。
该埋弧焊用焊剂，优选满足0.3mm以下的粒度为10质量％以下，和0.2mm以下的粒度为3质量％以下的任意一者或两者。
根据这样的构成，焊接操作性和焊接金属的耐缺陷性提高，焊接作业环境改善。
根据本发明，通过特定各成分的含量，高速下的焊接操作性和焊接金属的耐缺陷性良好。
附图说明
图1是表示实施例的焊接试验中使用的试验片的坡口形状的侧视图。
图2是表示实施例的焊接试验中的电极配置的侧视图。
具体实施方式
以下，就用于实施本发明的方式，详细加以说明。还有，本发明不受以下说明的实施方式限定。
本发明的实施方式的埋弧焊用焊剂(以下，也仅称为焊剂。)，规定F(CaF2换算值)含量、MgO含量、Na(Na2O换算值)和K(K2O换算值)的合计的含量、Mn(MnO换算值)含量、Fe(FeO换算值)含量、SiO2含量、Al2O3含量、ZrO2含量和水溶性SiO2含量。
另外，本发明的实施方式的焊剂，还可以含有CaO(换算值)、TiO2和B2O3之中至少一种。含有这些成分时，优选为规定量。
以下，对于本实施方式的焊剂中的组成限定理由进行说明。还有，本实施方式的焊剂中的各成分的含量，除非特别指出，否则均是将按照JIS Z3352：2010所规定的法定量的值，换算成氧化物或氟化物的换算值。另外，各成分的含量，是在焊剂总体中的含量。另外，在本实施方式的焊剂中，关于粒度分布的测量，也遵循JIS Z 3352：2010。
[F的CaF2换算值：2～22质量％]
CaF2等的氟化物，具有提高熔融渣的导电性和流动性的效果，是对熔融渣的高温粘性施加影响的成分之一。其作用与后述的CaO同样，与其含量成正比。具体来说，F含量(CaF2换算值)低于2质量％时，无法充分取得前述的效果，另外，也不能期待由熔融渣促进CO气体排出，改善抗麻点性的效果。
另一方面，若F含量(CaF2换算值)高于22质量％，则熔融渣的流动性变得过高，焊道形状劣化。因此，F含量(CaF2换算值)为2～22质量％。F含量(CaF2换算值)，从提高抗麻点性的观点出发，优选为4质量％以上，更优选为6质量％以上。另外，从提高焊道形状的观点出发，F含量(CaF2换算值)优选为20质量％以下，更优选为18质量％以下。
还有，这里所说的F含量，是以JIS Z 3352：2010所规定的方法(例如JIS K 1468－2：1999等)分析得出的焊剂的总F量，经由CaF2换算出的值。另外，本实施方式的焊剂中氟化物成分，主要是CaF2，另外还会包含AlF3或MgF2等，但如果F含量(总F量的CaF2换算值)在前述的范围内，则不会影响到前述的氟化物的效果。
[MgO：8～28质量％]
MgO是非常有助于熔渣剥离性提高的成分，不论焊接电源的方式，是用于确保良好的熔渣剥离性必须的成分。但是，MgO含量低于8质量％时，无法充分取得这一效果，另外，若高于28质量％，则焊道形状劣化，依存于焊接电源的类别而容易发生夹渣、未熔合、还有咬边等的缺陷。特别是在交流式焊接电源中，前述的夹渣和未熔合等的焊接缺陷的发生变得显著。因此，MgO含量为8～28质量％。
从提高熔渣剥离性的观点出发，MgO含量优选为10质量％以上，更优选为12质量％以上。另外，从抑制缺陷发生的观点出发，MgO含量优选为26质量％以下，更优选为24质量％以下。
还有，这里所说的MgO含量，是以JIS Z 3352：2010所规定的方法(例如JIS M8222：1997等)分析得出的焊剂的总Mg量，经由MgO换算出的值。在以此方法测量的总Mg量中，会包含MgF2等的MgO以外的成分，但这些成分因为微量，所以如果MgO含量(总Mg量的MgO换算值)在前述的范围内，则不会影响到前述的MgO的效果。
[Na的Na2O换算值和K的K2O换算值之中至少一个以上的合计：0.5～6.5质量％]
(即，Na的Na2O换算值和K的K2O换算值的合计：0.5～6.5质量％(含有Na和K之中至少一个以上))
Na和K主要是对焊接时的电弧稳定性和焊剂的吸湿特性造成影响的成分，主要以Na2O和K2O等的氧化物的形态被添加。但是，Na含量(Na2O换算值)和K含量(K2O换算值)合计低于0.5质量％时，焊接时的电弧电压不稳定，焊道外观和焊道形状劣化。
另一方面，若Na含量(Na2O换算值)和K含量(K2O换算值)合计高于6.5质量％，则焊剂的吸湿特性劣化，并且电弧变得强而不稳定，焊道外观和焊道形状劣化。因此，Na含量(Na2O换算值)和K含量(K2O换算值)，合计为0.5～6.5质量％。还有，本实施方式的焊剂，添加Na和K之中至少一种即可。
Na含量(Na2O换算值)和K含量(K2O换算值)，从电弧电压的稳定化的观点出发，合计优选为1质量％以上，更优选为1.5质量％以上。另外，从焊剂的吸湿特性、电弧稳定性的观点出发，Na含量(Na2O换算值)和K含量(K2O换算值)，合计优选为6质量％以下，更优选为5.5质量％以下。
还有，这里所说的Na含量和K含量，是以JIS Z 3352：2010所规定的方法(例如JISM 8852：1998等)分析得出的焊剂的总Na量和总K量，分别经由NaO和K2O换算出的值。另外，本实施方式的焊剂中的Na成分和K成分，主要是Na2O和K2O，但另外会包含NaAlSi3O8或KAlSi3O8等。
另外，这里的Na、K来自于矿石原料和水玻璃。
[Mn的MnO换算值：2～22质量％]
Mn对熔融渣的粘性和凝固温度造成影响，并且对于改善抗麻点性是有效的成分，主要以MnO、MnO2和Mn2O3等的氧化物的形态添加。在各种形态之中，特别是若以一氧化锰(MnO)的形态添加，则其有用性得到发挥。但是，Mn含量(MnO换算值)低于2质量％时，其效果得不到充分发挥，另外，若高于22质量％，则熔渣变脆，熔渣剥离性劣化。因此，Mn含量(MnO换算值)为2～22质量％。
该Mn(MnO换算值)，从提高抗麻点性的观点出发，优选为4质量％以上，更优选为6质量％以上。另外，从提高熔渣剥离性的观点出发，Mn(MnO换算值)优选为20质量％以下，更优选为18质量％以下。还有，这里所说的Mn含量，是以JIS Z 3352：2010所规定的方法(例如JIS M8232：2005等)分析得出的焊剂的总Mn量，经由MnO换算出的值。
[Fe的FeO换算值：0.5～6.5质量％]
Fe促进脱氧现象，具有提高抗麻点性的效果，主要以Fe－Si等的金属粉的形态添加。前述效果与其存在量成正比，Fe含量(FeO换算值)低于0.5质量％时，特别是焊接电源为直流式时，得不到充分的效果。另一方面，若Fe含量(FeO换算值)高于6.5质量％，则对熔渣的凝固温度造成影响，焊道外观、焊道形状和熔渣剥离劣化。因此，Fe含量(FeO换算值)为0.5～6.5质量％。
Fe含量(FeO换算值)，从抗麻点性的观点出发，优选为1质量％以上，更优选为1.5质量％以上。另外，若考虑对熔渣的凝固温度的影响，则Fe含量(FeO换算值)优选为6质量％以下，更优选为5.5质量％以下。
还有，这里所说的Fe含量，是以JIS Z 3352：2010所规定的方法(例如JIS M 8202：2000等)分析得出的焊剂的总Fe量，经由FeO换算出的值，除作为金属粉被添加的Fe以外，还包含作为不可避免的杂质而添加的FeO、Fe2O3和Fe3O4等。
[SiO2：12～32质量％]
SiO2给熔融渣提供适度的粘性，由此主要具有使焊道外观和焊道形状良好的效果。但是，SiO2含量低于12质量％时，无法充分取得前述的效果，焊道外观和焊道形状劣化。另外，若SiO2含量高于32质量％，则过剩，熔渣剥离性劣化，并且熔渣的咬粘加剧。因此，SiO2含量为12～32质量％。
从提高焊道外观和焊道形状的观点出发，SiO2含量优选为14质量％以上，更优选为16质量％以上。另外，从熔渣剥离性的观点出发，SiO2含量优选为30质量％以下，更优选为28质量％以下。
还有，这里所说的SiO2含量，是以JIS Z 3352：2010所规定的方法(例如JIS M8214：1995等)分析得出的焊剂的总Si量，经由SiO2换算出的值。以此方法测量的总Si量中，会包含作为Fe－Si等的合金被添加的Si等SiO2以外的成分，但如果SiO2含量(总Si量的SiO2换算值)在前述的范围内，则不会影响前述的SiO2的效果。
[Al2O3：16～36质量％]
Al2O3是调整熔融渣的粘性和熔点的成分，具有使焊接时的焊道形状良好的效果。但是，Al2O3含量低于16质量％时，无法充分取得前述的效果，另外，若Al2O3含量高于36质量％，则熔融渣的熔点过度上升，焊接时招致焊道形状的劣化。因此，Al2O3含量为16～36质量％。
从调整熔融渣的粘性和熔点的观点出发，Al2O3含量优选为18质量％以上，更优选为20质量％以上。另外，从熔融渣的熔点的观点出发，Al2O3含量优选为34质量％以下，更优选为32质量％以下。由此，能够使焊道形状更为良好。
还有，这里所说的Al2O3含量，是以JIS Z 3352：2010所规定的方法(例如JIS M8220：1995等)分析得出的焊剂的总Al量，经由Al2O3换算出的值。由此方法测量的总Al量中，会包含AlF3等的Al2O3以外的成分，但这些成分因为微量，所以只要Al2O3含量(总Al量的Al2O3换算值)在前述范围内，则不会影响到前述的Al2O3的效果。
[ZrO2：0.4～10质量％]
ZrO2对熔融渣的粘性和凝固温度施加影响，并且在高速度的焊接中，是用于得到电弧稳定性、良好的焊道形状和焊道外观以及良好的熔渣剥离性的极其重要的成分。ZrO2低于0.4质量％时，得不到其效果。另一方面，若ZrO2高于10质量％，则焊道形状劣化。因此，ZrO2含量为0.4～10质量％。
从电弧稳定性、焊道外观和焊道形状以及熔渣剥离性提高的观点出发，ZrO2含量优选为0.7质量％以上，更优选为1质量％以上。另外，从焊道形状的观点出发，ZrO2含量优选为9质量％以下，更优选为8质量％以下。
[水溶性SiO2：低于1质量％(含0质量％)]
若水溶性SiO2的含量为1质量％以上，则高速下的焊接操作性和焊接金属的耐缺陷性劣化。因此，水溶性SiO2含量限制在低于1质量％(含0质量％)。水溶性SiO2含量，从高速下的焊接操作性和焊接金属的耐缺陷性的观点出发，优选为0.9质量％以下，更优选为0.8质量％以下。
该水溶性SiO2，主要来自于水玻璃等的结合剂，为了减少其量，有效的是在结合剂变成非水溶性的温度以上对焊剂进行烧结。具体来说，特别优选使烧成温度为700℃以上。水溶性SiO2的含量，主要通过调整烧成温度进行控制。
焊剂中的水溶性SiO2量，能够由以下的方法测量。首先，用振动磨碎机将焊剂粉碎至粒径300μm以下，从中提取测量用试料约0.2g(步骤1)。其次，在石英制三角烧瓶中，加入前述的试料和蒸馏水100ml，在煮沸下保持4小时，萃取可溶性成分(步骤2)。其后，将萃取液放置12小时以上后，去除萃取液中的沉淀物和漂浮物等，以吸光光度法定量Si(步骤3)。
还有，这里所说的水溶性SiO2，是以前述方法分析得出的焊剂的总Si量，经由SiO2换算出的值，与前述的总SiO2相区别，而特定其含量。
[CaO的换算值：18质量％以下(不含0质量％)]
本实施方式的焊剂，除了前述的成分以外，也可以含有CaO。CaO提高熔渣的碱度而提高焊接金属的洁净度，并且也是对熔融渣的流动性产生影响成分，前述的效果与其存在量与正比而被发挥。如果CaO含量为18质量％以下，则熔融渣的流动性变小，焊道的外观和形状进一步提高。因此，添加CaO时优选为18质量％以下(不含0质量％)。从焊道外观和形状的观点出发，CaO含量优选为16质量％以下，更优选为14质量％以下。另外CaO的下限值没有特别限定，但从提高焊接金属的洁净度的观点出发，优选为0.1质量％以上。
还有，在本实施方式的焊剂中，作为Ca成分除了CaO以外，还包含前述的CaF2。因此，这里所说的CaO含量，是根据以JIS Z 3352：2010所规定的方法分析得出的总Ca量和总F量求得的换算值。因此，CaF2量多时，若依据JIS Z 3352：2010，则也存在CaO为0的情况。
[TiO2：6质量％以下(不含0质量％)]
本实施方式的焊剂，除了前述成分以外，也可以含有TiO2。TiO2对于提高熔渣剥离性是有效的成分，也具有良好整理焊道形状的效果。另外，TiO2的一部分，由于焊接时的还原反应而成为Ti，该Ti添加到焊接金属中，有助于韧性提高。
前述的作用与其存在量(TiO2含量)成正比。如果TiO2含量为6质量％以下，则焊道形状进一步提高。因此，添加TiO2时，优选为6质量％以下(不含0质量％)。从焊道形状的观点出发，TiO2含量更优选为5质量％以下，进一步优选为4质量％以下。另外TiO2含量的下限值没有特别限定，但从熔渣剥离性和焊道形状的观点出发，优选为0.1质量％以上。
还有，这里所说的TiO2含量，是以JIS Z 3352：2010所规定的方法(例如JIS M8219－1：2012等)分析得出的焊剂的总Ti量，经由TiO2换算出的值。
另外，焊剂优选满足下述数学表达式(I)。在下述数学表达式(I)中，[Al2O3]为Al2O3含量(质量％)，[TiO2]为TiO2含量(质量％)，[ZrO2]为ZrO2含量(质量％)。
【数学表达式3】
Al2O3、TiO2和ZrO2分别各自规定其含量，但在本实施方式的焊剂，此外，优选还规定Al2O3含量、TiO2含量和ZrO2含量的合计量中所占的ZrO2含量(＝[ZrO2]/([Al2O3]+[TiO2]+[ZrO2]))。
本发明者，对于添加有ZrO2的焊剂在高速下的焊接操作性进行了各种实验研究的结果发现，Al2O3含量、TiO2含量和ZrO2含量的合计量中所占的ZrO2含量(＝[ZrO2]/([Al2O3]+[TiO2]+[ZrO2]))，对于高速下的焊接操作性造成影响。
如果[ZrO2]/([Al2O3]+[TiO2]+[ZrO2])为0.01以上，则添加有ZrO2的效果十分容易得到。另一方面，如果[ZrO2]/([Al2O3]+[TiO2]+[ZrO2])为0.38以下，则熔渣凝固温度不会过高，焊道外观和熔渣剥离性容易提高。因此，优选使[ZrO2]/([Al2O3]+[TiO2]+[ZrO2])为0.01～0.38而调整各成分的添加量。
[ZrO2]/([Al2O3]+[TiO2]+[ZrO2])，从进一步提高ZrO2的添加的效果的观点出发，优选为0.02以上，更优选为0.03以上。另外，从焊道外观和熔渣剥离性的观点出发，优选为0.33以下，更优选为0.28以下。
还有，焊剂中不含TiO2时，出于前述同样的理由，优选为“[ZrO2]/([Al2O3]+[ZrO2])：0.01～0.38“。还有，该数学表达式是经实验导出的。
[B2O3：3质量％以下(不含0质量％)]
本实施方式的焊剂，除了前述的成分以外，也可以含有以氧化硼、硼砂等为原料的B2O3。B2O3对于提高韧性提高是有效的成分。如果B2O3为3质量％以下，则焊接金属难以硬化，韧性进一步提高。因此，添加B2O3时，优选为3质量％以下(不含0质量％)。从韧性的观点出发，更优选B2O3含量为2质量％以下，进一步优选为1质量％以下。另外B2O3含量的下限值没有特别限定，但从得到韧性提高效果的观点出发，优选为0.01质量％以上。
[其他的成分]
本实施方式的焊剂中的上述以外的成分，是Ba、Li、P和S等的不可避免的杂质。这些不可避免的杂质之中，优选Ba和Li等分别限制在1.0质量％以下，特别是影响到焊接品质的P和S，优选分别限制在0.05质量％以下。另外，Ba、Li、P和S等优选合计为3质量％以下。
[焊剂粒度分布]
本发明者对于高温烧结焊剂的高速下的焊接操作性进行各种实验研究的结果发现，通过满足0.3mm以下的粒度为10质量％以下，以及0.2mm以下的粒度为3质量％以下的任意一者或两者，咬边的发生率大幅减少，确认到焊接作业环境更为良好。为了进一步减少高速焊接时发生的咬边，使焊接作业环境更良好，满足0.3mm以下的粒度为10质量％以下，以及0.2mm以下的粒度为3质量％以下的任意一者或两者。还有，0.3mm以下的粒度和0.2mm以下的粒度也可以为0质量％。
[高温烧成型焊剂]
本实施方式焊剂的成分组成适合作为高温烧成型焊剂。即，优选以600～1200℃烧成。
以此温度烧成，能够将水溶性SiO2的含量控制在低于1质量％。
[制造方法]
制造本实施方式的焊剂时，例如，以达成前述组成的方式调合原料粉，与结合剂一起混匀后，造粒、烧成。这时，作为结合剂(粘合剂)，例如，能够使用聚乙烯醇或水玻璃。另外，造粒法没有特别限定，但优选使用旋转式造粒机或挤压式造粒机等的方法。
此外，经造粒的焊剂，优选进行除尘和粗大颗粒的破碎等的整粒处理，使粒径为2.5mm以下。另一方面，造粒后的烧成，能够用回转炉、固定式箱式炉和带式烧成炉等进行。这时的烧成温度，例如能够为600～1200℃，但如前述从使结合剂变成非水溶性的观点出发，优选为700℃以上。
如以上详述，本实施方式的焊剂，使各成分的含量处于特定的范围，因此高速焊接时可以得到良好的焊接操作性和焊接金属的耐缺陷性。
还有，耐缺陷性有存在于焊接金属内部的缺陷(夹渣、未熔合、气孔等)和存在于焊接金属表面的缺陷(咬边、麻点、凹坑等)，在本申请中，因为控制熔融渣的流动性和焊剂的粒度，所以特别是对存在于焊接金属表面的咬边和麻点的耐缺陷性的效果高。
另外，本实施方式的焊剂的成分组成，适合作为高温烧成型焊剂，但作为熔融型焊剂适用，也能够得到与高温烧成型焊剂同样的效果。
【实施例】
以下，列举本发明的实施例和比较例，对于本发明的效果具体地加以说明。在本实施例中，使用下述表1所示的钢板和表2所示的焊丝，以图1所示的坡口形状和和图2所示的电极配置，根据下述表3所示的焊接条件，实施埋弧焊的焊接试验。然后，针对下述表4所示的实施例的焊剂和下述表5所示的比较例的焊剂，评价其性能。还有，在本实施例中，按照下述表4和表5所示的组成调合原料，与结合剂(水玻璃)一起混匀后，造粒，再用回转炉，以下述表4和表5所示的温度烧成，通过整粒，得到焊剂。还有，在表4和5中，不满足本发明的范围的，和不满足优选范围的，对数值引下划线表示。另外，在参照附图中，为了明确说明，有各构件的比例尺、间隔或位置关系等有所夸张，或构件的一部分的图示被省略的情况。
【表1】
【表2】
还有，上述表1所示的钢板组成和上述表2所示的焊丝组成的余量，是Fe和不可避免的杂质。另外，上述表4和表5所示的“式I”是[ZrO2]/([Al2O3]+[TiO2]+[ZrO2]的值。
实施例和比较例的各焊剂的评价，针对电弧稳定性、熔渣剥离性、焊道外观、焊道形状、咬边发生率和麻点发生率进行。
＜电弧稳定性＞
电弧稳定性通过焊接时的电流和电压的波动进行评价。具体来说，焊接电流±50A且电弧电压±2V的为◎，焊接电流±100A且电弧电压±2V的为○，焊接电流±100A且电弧电压±4V的为△，焊接困难的为×。而且，在本实施例中，评价是◎或○的为合格。
＜熔渣剥离性＞
熔渣剥离性通过熔渣除去的容易度和有无咬粘评价。具体来说，熔渣自然剥离，无咬粘的为◎，虽然自然剥离，但单位焊接长度(每1m)有3处以下发生了咬粘的为○，无法自然剥离，单位焊接长度(每1m)有4～9处发生咬粘的为△，无法自然剥离，单位焊接长度(每1m)有10处以上发生了咬粘的为×，而且，在本实施例中，评价为◎或○的合格。
＜焊道外观＞
焊道外观主要是关于焊道的鳞纹和光泽的评价，通过目视观察焊接部进行。其结果是，焊道的鳞纹有条不絮，焊道有金属光泽的为◎，单位焊接长度(每1m)有一处焊道鳞纹紊乱，焊道有金属光泽的为○，单位焊接长度(每1m)焊道鳞纹的紊乱有2～4处，焊道没有金属光泽的为△，单位焊接长度(每1m)焊道鳞纹的絮乱有5处以上，焊道没有金属光泽的为×。然后，在本实施例中，评价为◎或○的合格。
＜焊道形状＞
焊道形状主要是关于焊道的凹凸和对母材的融合的评价，通过目视观察焊接部来进行。其结果是，焊道形状非常良好的为◎，良好的为○，稍有不良的为△，不良的为×。而且，在本实施例中，评价为◎或○的合格。
＜咬边发生率＞
咬边未发生的为◎，单位焊接长度(每1m)的发生比率在0.5％以下的为○，单位焊接长度(每1m)的发生比率高于0.5％并在1.0％以下的为△，单位焊接长度(每1m)的发生比率高于1.0％的为×。而且，在本实施例是，评价是◎或○的为合格。
＜麻点发生率＞
麻点未发生的为◎，单位焊接长度(每1m)的发生比率在0.5％以下为○，单位焊接长度(每1m)的发生比率高于0.5％并在1.0％以下的为△，单位焊接长度(每1m)的发生比率高于1.0％的为×。而且，在本实施例中，评价是◎或○为合格。
还有，咬边和麻点的检测，通过目视进行。咬边和麻点的评价中的所谓单位焊接长度(每1m)的发生比率，是目视测量各个咬边和麻点等的长度，计算出咬边和麻点的总长度之后，以试验部的有效长度分割，换算成单位焊接长度。
以上的评价结果，一并显示在下述表6和表7中。
【表6】
【表7】
表6所示的实施例No.F1～F17的焊剂，因为满足本发明的范围，所以全部的评价项目都优异。
但是，实施例No.F13的焊剂，因为CaO含量高于18质量％，所以焊道外观和焊道形状的评价不是“◎”而是“○”。
实施例No.F14的焊剂，因为TiO2含量高于6质量％，所以焊道形状的评价不是“◎”而是“○”。
实施例No.F15的焊剂中，B2O3含量高于3质量％，与B2O3含量为3质量％以下的焊剂比较，认为焊接金属的韧性劣化。
实施例No.F16的焊剂，因为粒度分布不满足优选的范围，所以咬边发生率的评价不是“◎”而是“○”。
实施例No.F17的焊剂，虽然不满足粒度分布在0.3mm以下的优选范围，但是满足在0.2mm以下的优选范围，因此全部的评价项目为优异。
另一方面，表7所示的比较例No.F18～F34的焊剂，因为不满足本发明的范围，所以为以下的结果。
比较例No.F18的焊剂，因为F含量(CaF2换算值)低于下限值，因此发生了麻点。
比较例No.F19的焊剂，因为F含量(CaF2换算值)高于上限值，所以焊道形状差。
比较例No.F20的焊剂，因为MgO含量低于下限值，所以熔渣剥离性差。
比较例No.F21的焊剂，因为MgO含量高于上限值，所以焊道形状差，咬边发生。
比较例No.F22的焊剂，因为Na含量(Na2O换算值)和K含量(K2O换算值)的合计量低于下限值，所以电弧稳定性、焊道外观和焊道形状差。
比较例No.F23的焊剂，因为Na含量(Na2O换算值)和K含量(K2O换算值)的合计量高于上限值，所以电弧稳定性、焊道外观和焊道形状差。
比较例No.F24的焊剂，因为Mn含量(MnO换算值)低于下限值，所以发生了麻点。
比较例No.F25的焊剂，因为Mn含量(MnO换算值)高于上限值，所以熔渣剥离性差。
比较例No.F26的焊剂，因为Fe含量(FeO换算值)低于下限值，所以发生了麻点。
比较例No.F27的焊剂，因为Fe含量(FeO换算值)高于上限值，所以熔渣剥离性、焊道外观和焊道形状差。
比较例No.F28的焊剂，因为SiO2含量低于下限值，所以焊道外观和焊道形状差。
比较例No.F29的焊剂，因为SiO2含量高于上限值，所以熔渣剥离性差。
比较例No.F30的焊剂，因为Al2O3含量低于下限值，所以焊道形状差。
比较例No.F31的焊剂，因为Al2O3含量高于上限值，所以焊道形状差。
比较例No.F32的焊剂，因为ZrO2含量低于下限值，所以电弧稳定性、熔渣剥离性、焊道外观和焊道形状差。
比较例No.F33的焊剂，因为ZrO2含量高于上限值，所以焊道形状差。
比较例No.F34的焊剂，因为水溶性SiO2含量高于上限值，所以熔渣剥离性、焊道外观和焊道形状差，咬边发生。
根据以上的结果可确认，通过使用本发明的焊剂，可以使高速下的焊接操作性和焊接金属的耐缺陷性良好。
本发明包括以下的方式。
方式1：
一种埋弧焊用焊剂，其特征在于，含有如下，
F的CaF2换算值：2～22质量％、
MgO：8～28质量％、
Na的Na2O换算值和K的K2O换算值之中至少一个以上的合计：0.5～6.5质量％、
Mn的MnO换算值：2～22质量％、
Fe的FeO换算值：0.5～6.5质量％、
SiO2：12～32质量％、
Al2O3：16～36质量％、
ZrO2：0.4～10质量％、
水溶性SiO2：低于1质量％。
方式2：
根据方式1所述的埋弧焊用焊剂，其特征在于，还含有CaO的换算值：18质量％以下。
方式3：
根据方式1或2所述的埋弧焊用焊剂，其特征在于，还含有TiO2：6质量％以下。
方式4：
根据方式3所述的埋弧焊用焊剂，其特征在于，设所述Al2O3含量为[Al2O3]，所述TiO2含量为[TiO2]，所述ZrO2含量为[ZrO2]时，满足下述数学表达式(I)。
【数学表达式4】
方式5：
根据方式1～4中任一项所述的埋弧焊用焊剂，其特征在于，还含有B2O3：3质量％以下。
方式6：
根据方式1～5中任一项所述的埋弧焊用焊剂，其特征在于，还含有高温烧成型焊剂。
方式7：
根据方式1～6中任一项所述的埋弧焊用焊剂，其特征在于，满足0.3mm以下的粒度为10质量％以下，和0.2mm以下的粒度为3质量％以下的任意一者或两者。
本申请伴随以申请日为2015年2月2日的日本国专利申请，专利申请第2015－018805号为基础申请的优先权主张。专利申请第2015－018805号通过参照被编入本说明书。

Claims (5)

1.一种埋弧焊用焊剂，其特征在于，含有
F的CaF2换算值：2～22质量％、
MgO：8～28质量％、
Na的Na2O换算值和K的K2O换算值之中至少一个以上的合计：0.5～6.5质量％、
Mn的MnO换算值：2～22质量％、
Fe的FeO换算值：0.5～6.5质量％、
SiO2：12～32质量％、
Al2O3：16～36质量％、
ZrO2：0.4～10质量％、
水溶性SiO2：0.5质量％以下且包含0质量％，
还含有TiO2：0.1～6质量％，
设所述Al2O3含量为[Al2O3]、所述TiO2含量为[TiO2]、所述ZrO2含量为[ZrO2]时，满足下述数学表达式(I)，
【数学表达式1】
2.根据权利要求1所述的埋弧焊用焊剂，其特征在于，还含有CaO的换算值：18质量％以下但不含0质量％。
3.根据权利要求1或2所述的埋弧焊用焊剂，其特征在于，还含有B2O3：3质量％以下但不含0质量％。
4.根据权利要求1或2所述的埋弧焊用焊剂，其特征在于，是高温烧成型焊剂。
5.根据权利要求1或2所述的埋弧焊用焊剂，其特征在于，满足0.3mm以下的粒度为10质量％以下、和0.2mm以下的粒度为3质量％以下的任意一者或两者。
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