CN108145343B

CN108145343B - 埋弧焊用焊剂

Info

Publication number: CN108145343B
Application number: CN201711237758.7A
Authority: CN
Inventors: 芳贺拓弥
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2020-08-25
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: CN108145343A; JP2018089698A; JP6837420B2

Abstract

提供一种埋弧焊用焊剂，其在焊接时抑制铁粒突起物的发生和咬粘，焊道外观健全，抗吹动性良好。本发明的埋弧焊用焊剂，含有Fe：1.0～30.0质量％、TiO₂：2.0～23.0质量％、Al₂O₃：2.0～25.0质量％、MgO：20.0～35.0质量％，所述Fe在粒径为500μm以上的粒子中，含有其总Fe成分之中的40％以上；所述TiO₂在粒径为500μm以上的粒子中，含有其总TiO₂成分之中的40％以上，所述Al₂O₃在粒径为500μm以上的粒子中，含有其总Al₂O₃成分之中的40％以上，所述MgO在粒径为500μm以上的粒子中，含有其总MgO成分之中的40％以上。

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

在单面埋弧焊中，例如，如专利文献1、2所述，通常为了确保熔敷量，且即使在大线能量焊接中仍实现稳定的焊道形成，会使用添加有铁粉的焊剂。但是，在专利文献1所述的这种含有铁粉的现有的单面埋弧焊用焊剂中，存在这样的问题，即表面焊道的表面容易发生微小的铁粒突起物。另外，作为专利文献2所述的焊剂组成时，也有不能充分抑制铁粒突起物这样的问题。还有，在本说明书中，所谓“铁粒突起物”，是指以铁为主成分的微小的突起物。另外，所谓“主成分”，是指该物之中所占比例高的成分。

这样的表面焊道表面的铁粒突起物，在涂装工序中成为障碍。例如在造船领域，出于船体的长寿命化和易维护化的目的，由国际海事组织规定了以全部船舶的压载箱和散装货船的双重船侧部为对象的涂装标准。该涂装标准中规定，例如，除去在焊接时发生的飞溅和焊道表面污染这样的阻碍涂装性的障碍。因此，在船舶的建造工序中，为了除去铁粒突起物，不得不进行遍及焊道全线的磨光处理。

因此，例如如专利文献3所述，以往在单面埋弧焊用焊剂中，提出有用于抑制铁粒突起物发生的技术。该专利文献3所述的单面埋弧焊用焊剂，其通过使粒子的粒径、表观密度处于特定的范围，表面焊道形状、外观、咬边和背面焊道的稳定性等优异。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本国特开平11－267883号公报

【专利文献2】日本国特开2000－107885号公报

【专利文献3】日本国特开平6－277878号公报

但是，如专利文献3所述的技术那样，仅仅限制粒子的粒径、表观密度，铁粒突起物发生的抑制效果小，并不充分。即，在现有的技术中，尚未达到单面埋弧焊中一边维持向焊剂中添加铁粉的效果，一边抑制铁粒突起物的发生，而使焊道外观健全。在此，本说明书中所谓的“焊道外观健全”是指，除了在焊道表面不发生铁粒突起物以外，还包括焊道形状良好，以及不发生焊道缺陷。另外，作为“焊道缺陷”是指，相当于焊道宽度窄，发生麻点，发生咬边等。

另外，在现有的技术中，关于防止对焊渣对焊道表面的咬粘和提高抗吹动性还有改善的余地。

发明内容

本发明鉴于所述状况而做，其课题在于，提供一种埋弧焊用焊剂，其在焊接时抑制铁粒突起物的发生和焊渣咬粘，使焊道外观健全，抗吹动性良好。

为了解决前述课题，本发明者在埋弧焊中，为了使焊道外观健全而进行了锐意实验研究。其结果可知，为了抑制铁粒突起物的发生和焊渣向焊道表面的咬粘，有效的是使焊剂总体中的Fe含量、TiO₂含量、Al₂O₃含量、和MgO含量处于特定的范围。另外，可知有效的是，这些成分分别在特定的粒径以上的粒子中，含有各自的成分在总成分之中的40％以上。本发明通过发现这些认知而完成。

解决上述课题的本发明的埋弧焊用焊剂，含有Fe：1.0～30.0质量％、TiO₂：2.0～23.0质量％、Al₂O₃：2.0～25.0质量％、MgO：20.0～35.0质量％，所述Fe在粒径为500μm以上的粒子中含有其总Fe成分之中的40％以上，所述TiO₂在粒径为500μm以上的粒子中含有其总TiO₂成分之中的40％以上，所述Al₂O₃在粒径为500μm以上的粒子中含有其总Al₂O₃成分之中的40％以上，所述MgO在粒径为500μm以上的粒子中含有其总MgO成分之中的40％以上。

如此，本发明的埋弧焊用焊剂中，分别以规定的含量含有Fe、TiO₂、Al₂O₃和MgO作为焊剂整体。另外，本发明的埋弧焊用焊剂中，各个成分分别在粒径为500μm以上的粒子中含有各自的成分在总成分之中的40％以上。因此，本发明的埋弧焊用焊剂能够抑制铁粒突起物的发生和焊渣咬粘，使焊道外观健全，抗吹动性良好。

本发明的埋弧焊用焊剂中，优选还含有Si、Si合金和Si氧化物，其总含量以SiO₂换算计为6.0～15.0质量％，CaF₂：5.0～20.0质量％，CO₂：2.0～9.0质量％，Na₂O和K₂O的合计量：1.0～6.0质量％中的至少一种。

本发明的埋弧焊用焊剂通过以规定的含量含有Si、Si合金和Si氧化物中的至少一种，从而能够使焊道外观更健全。本发明的埋弧焊用焊剂通过以规定的含量含有CaF₂，从而能够使焊道外观更健全。另外，本发明的埋弧焊用焊剂通过以规定的含量含有CO₂，从而能够进一步抑制焊渣咬粘，使焊道外观更健全，使韧性更优异。此外，本发明的埋弧焊用焊剂通过使Na₂O和K₂O的合计量为规定的范围，从而能够使焊道外观更健全，另外，能够达成抗低温裂纹性优异。还有，所谓“抗低温裂纹性”，是指焊接部冷却至室温后所产生的裂纹难以发生的性质。

本发明的埋弧焊用焊剂中，优选还含有B₂O₃：0.1～1.0质量％、Mo：0.1～1.0质量％、Mn：0.1～0.9质量％、Ti：0.1～1.0质量％、和Al：0.7～3.0质量％之中的至少一种。

如此，在本发明的埋弧焊用焊剂中，因为分别以规定量含有B₂O₃、Mo、Mn、Ti和Al中的至少一种，所以，例如能够提高抗拉强度和韧性等的机械性质。

另外，本发明的埋弧焊用焊剂中，优选焊剂总体中粒径为500μm以上的粒子的含有比率为40质量％以上。

如此，本发明的埋弧焊用焊剂，因为使粒径为500μm以上的粒子的含有比率为规定值以上，所以能够在焊接时进一步抑制铁粒突起物的发生和焊渣咬粘，焊道外观更健全，并使抗吹动性更良好。

关于本发明的埋弧焊用焊剂，使用其焊接时，能够抑制铁粒突起物的发生和焊渣咬粘，使焊道外观和抗吹动性良好。

附图说明

图1是说明筛网的标称筛孔W的说明图。

图2是单面埋弧焊过程中的铁粒发生举动的概略说明图。

图3是表示焊接的钢板的坡口截面的概略说明图。

【符号说明】

1、100 母材

2 焊接金属

2a 焊道表面

3 焊剂

4 焊渣

5 铁粉

6 凝集铁粉

7 铁粒突起物

具体实施方式

以下，对于本发明的埋弧焊用焊剂的一个实施方式详细地加以说明。还有，本说明书中，“～”前后的数值，包括这些数值本身。数值中带有“低于”、“小于”、“高于”，“大于”等用语的数值，则不包括该数值本身。另外，数值中带有“以上”、“以下”等用语的数值，包括该数值本身。此外，“≤”和“≥”包含所示的数值，“＜”和“＞”不包含所示的数值。

(埋弧焊用焊剂)

本实施方式的埋弧焊用焊剂(以下，仅称为“焊剂”)，作为焊剂整体，含有Fe：1.0～30.0质量％、TiO₂：2.0～23.0质量％、Al₂O₃：2.0～25.0质量％、MgO：20.0～35.0质量％。

而且，在该焊剂中，所述Fe在粒径为500μm以上的粒子中含有其总Fe成分之中的40％以上。另外，在该焊剂中，所述TiO₂在粒径为500μm以上的粒子中含有其总TiO₂成分之中的40％以上。另外，在该焊剂中，所述Al₂O₃在粒径为500μm以上的粒子中，含有其总Al₂O₃成分之中的40％以上。另外，在该焊剂中，所述MgO在粒径为500μm以上的粒子中，含有其总MgO成分之中有40％以上。

在此，本说明书中的所谓粒径为500μm以上的粒子，是指例如依据JIS Z8801－1：2006“试验用筛－第1部：金属制网筛”，如图1所示，使用由金属线10形成的标称筛孔W为500μm的筛网进行筛分，而残留在网上的粒子。

在本实施方式中，焊剂总体中的粒径为500μm以上的粒子的含有比率，例如，优选为40质量％以上，更优选为45质量％以上，特别优选为50质量％以上。若是如此，则能够充分取得Fe、TiO₂、Al₂O₃、MgO带来的后述效果，因此能够抑制焊接时铁粒突起物的发生和焊渣咬粘，焊道外观健全，使抗吹动性良好。

还有，所谓埋弧焊，是电弧焊的一种，指使用粉状的焊剂和焊丝(电极)的焊接。埋弧焊能够适合应用于造船、建筑、桥梁等比较大型的各种结构物。本实施方式的焊剂，能够适用的埋弧焊的焊接条件没有特别限定。例如，本实施方式的焊剂，作为埋弧焊的焊接条件，电极数未限定，能够适用于从单电极到2～6个电极等的多电极。另外，本实施方式的焊剂，极性未限定，另外，直流、交流都能够适用。本实施方式的焊剂，能够在焊接电流100～2500A、电弧电压25～50V、焊接速度15～200cpm(cm/min)的范围适用。不限定于层叠法，但能够适用于原质部占据的比例多的双面单层焊接、单面单道焊接。

(Fe)

Fe能够提高焊剂的表观密度。另外，Fe能够使焊接金属的合金成本降低。若Fe低于1.0质量％，则焊剂的表观密度变小，因此抗吹动性劣化。另一方面，若Fe高于30.0质量％，则在熔融·凝固中的焊剂内铁粉容易凝集。因此，凝集的铁粉沉积的量变多，在焊道表面容易发生铁粒突起物。因此，Fe为1.0～30.0质量％。从提高抗吹动性的观点出发，Fe优选为3.0质量％以上，更优选为5.0质量％以上，进一步优选为10.0质量％以上。从更确实地防止焊道表面的铁粒突起物发生这一观点出发，Fe优选为28.0质量％以下，更优选为25.0质量％以下，进一步优选为22.0质量％以下。

(TiO₂)

TiO₂具有改善焊渣向焊道表面咬粘的效果。若TiO₂低于2.0质量％，则得不到焊渣向焊道表面咬粘的改善效果，此外在焊道表面还容易发生铁粒突起物。另一方面，若TiO₂高于23.0质量％，则焊道的焊波变粗。因此，TiO₂为2.0～23.0质量％。从进一步改善焊渣向焊道表面咬粘的观点出发，TiO₂优选为4.0质量％以上，更优选为6.0质量％以上，进一步优选为8.0质量％以上。从细化焊道的焊波的观点出发，优选TiO₂为20.0质量％以下，更优选为18.0质量％以下，进一步优选为16.0质量％以下。

(Al₂O₃)

Al₂O₃是中性成分，具有调整焊渣的粘性和凝固温度的效果。若Al₂O₃低于2.0质量％，则焊渣的粘性和凝固温度降低，焊道宽度不整齐。另一方面，若Al₂O₃高于25.0质量％，则焊渣的凝固温度变得过高，焊道宽度难以展开，焊道形状为凸形。因此，Al₂O₃为2.0～25.0质量％。从使焊道宽度整齐的观点出发，Al₂O₃优选为4.0质量％以上，更优选为6.0质量％以上，进一步优选为8.0质量％以上。从使焊道形状平缓的观点出发，Al₂O₃优选为22.0质量％以下，更优选为18.0质量％以下，进一步优选为16.0质量％以下。

(MgO)

MgO使熔融焊渣的粘度降低，提高焊渣的流动性，具有扩展焊道宽度的效果。若MgO低于20.0质量％，则得不到熔融焊渣的流动性提高效果，焊道宽度不足，易发生咬边。另一方面，若MgO高于35.0质量％，则由于是高熔点的氧化物，所以焊剂整体的熔融性受损。因此，特别是在小线能量下进行薄板的高速埋弧焊时，不能确保稳定的焊道。因此，MgO为20.0～35.0质量％。从抑制咬边发生的观点出发，MgO优选为22.0质量％以上，更优选为24.0质量％以上，进一步优选为25.0质量％以上。从提高焊剂整体的熔融性的观点出发，MgO优选为33.0质量％以下，更优选为31.0质量％以下，进一步优选为29.0质量％以下。

(粒径为500μm以上的粒子中含有的Fe的比率)

(粒径为500μm以上的粒子中含有的TiO₂的比率)

(粒径为500μm以上的粒子中含有的Al₂O₃的比率)

(粒径为500μm以上的粒子中含有的MgO的比率)

在本实施方式中，所述Fe在粒径为500μm以上的粒子中，含有其总Fe成分之中的40％以上。

另外，所述TiO₂在粒径为500μm以上的粒子中，含有其总TiO₂成分之中的40％以上。

所述Al₂O₃在粒径为500μm以上的粒子中，含有其总Al₂O₃成分之中的40％以上。

所述MgO在粒径为500μm以上的粒子中，含有其总MgO成分之中有40％以上。

若是如此，铁粉难以深化而容易留在焊剂(焊渣)侧，因此难以在焊接金属中沉积。其结果认为，铁粒突起物难以在焊道表面发生。

另一方面，若粒径为500μm以上的粒子中的Fe、TiO₂、Al₂O₃、MgO的各成分的比率分别低于40％，则铁粉容易沉积，铁粒突起物容易在焊道表面发生。

从使铁粒突起物难以在焊道表面发生的观点出发，Fe优选在粒径为500μm以上的粒子中，含有总Fe成分之中的50％以上。该上限没有特别限定，Fe在粒径为500μm以上的粒子中，优选含有其总Fe成分之中的80％以下，更优选含有70％以下。

从同样的观点出发，TiO₂优选在粒径为500μm以上的粒子中，含有总TiO₂成分之中的50％以上。该上限没有特别限定，TiO₂在粒径为500μm以上的粒子中，优选含有其总TiO₂成分之中的80％以下，更优选含有70％以下。从同样的观点出发，Al₂O₃优选在粒径为500μm以上的粒子中，含有总Al₂O₃成分之中的50％以上。该上限没有特别限定，Al₂O₃在粒径为500μm以上的粒子中，优选含有其总Al₂O₃成分之中的80％以下，更优选含有70％以下。

从同样的观点出发，MgO优选在粒径为500μm以上的粒子中，含有总MgO成分之中的50％以上。该上限没有特别限定，MgO在粒径为500μm以上的粒子中，优选含有其总MgO成分之中的80％以下，更优选含有70％以下。(铁粒突起物的发生机理)

在此，对于铁粒突起物的发生机理进行说明。

图2是单面埋弧焊过程中的铁粒发生举动的概略说明图。如图2所示，认为在单面埋弧焊中，使用现有的含有铁粉5的焊剂3时，在熔融·凝固中的焊剂3(焊渣4)中铁粉5凝集，成为凝集铁粉6。该凝集铁粉6在焊渣4中沉积，附着在形成于母材1的焊接部的焊接金属2的表面(焊道表面2a)，铁粒突起物7发生。

(抑制铁粒突起物发生的机理)

因此，在本实施方式的焊剂中，将TiO₂、Al₂O₃和MgO的含量限定在特定的范围。由此，在焊缝凝固的温度域，在焊渣中积极地使Mg·Al·Ti系氧化物生成。若在焊渣中生成Mg·Al·Ti系氧化物，则焊渣中的铁粒在沉积到凝固的焊道表面之前便与所述氧化物结合，能够支撑或牵制铁粒而不使之沉积。因此，能够抑制焊道表面发生铁粒突起物。

另外，在本实施方式中，关于TiO₂、Al₂O₃、MgO，因为将其在粒径为500μm以上的粒子中所含的比率提高到40％以上，所以焊渣中生成的Mg·Al·Ti系氧化物的外径变大。因此，能够结合的铁粒量增加，可进一步抑制铁粒突起物向焊道表面生成。

还有，TiO₂、MgO也是助长焊渣的咬粘的成分。特别是它们细小的颗粒比其他的颗粒更容易熔融，因此对于咬粘的影响也大。因此，在本实施方式中，关于TiO₂、MgO，通过将其在粒径为500μm以上的粒子中所含的比率提高到40％以上，以抑制焊渣对焊道表面的咬粘。

本实施方式的焊剂，除了所述成分以外，通过含有Si、Si合金和Si氧化物的总含量：以SiO₂换算6.0～15.0质量％、CaF₂：5.0～20.0质量％、CO₂：2.0～9.0质量％、Na₂O和K₂O的合计量：1.0～6.0质量％中的至少一种，能够使各种特性优异。还有，在本实施方式中，将这些化合物设为上述的范围并不是必须的，也可以设为该范围外。

(Si、Si合金和Si氧化物)

Si、Si合金和Si氧化物，使焊渣的流动性良好，具有整理焊道形状的效果。Si、Si合金和Si氧化物的总含量，若以SiO₂换算为6.0～15.0质量％，则熔融焊渣总体的粘性没怎么增加，而焊渣的流动性变得良好。因此，进行高速单面埋弧焊等情况下，表面焊道宽度适度展开，且变得稳定。另外，若是如此，则熔融焊渣的凝固温度也不会变得过高。因此，焊道形状变得良好。Si、Si合金和Si氧化物的总含量，优选以SiO₂换算为7.5质量％以上。Si、Si合金和Si氧化物的总含量，优选以SiO₂换算为13.1质量％以下。

(CaF₂)

CaF₂是使焊剂整体的熔融性良好的成分。因此，CaF₂在单面埋弧焊这样，必须在短时间内熔化焊剂并生成焊渣的焊接方法中是特别有效的成分。特别是若CaF₂为5.0～20.0质量％，则电弧稳定性提高，焊道形状变得良好。CaF₂优选为6.1质量％以上。CaF₂优选为18.1质量％以下。

(CO₂)

CO₂对于抑制氮向焊接金属的侵入，和减少扩散性氢量是有效的成分，作为金属碳酸盐被添加到焊剂中。若CO₂为2.0～9.0质量％，则焊接金属中的扩散性氢量变低，抗低温裂纹性提高。另外，气体发生量得到抑制，焊道形状变良好。此外，若是如此，则能够抑制焊渣咬粘。CO₂优选为3.2质量％以上。CO₂优选为8.7质量％以下。

(Na₂O和K₂O的合计量)

Na₂O和K₂O在使电弧稳定性提高上是有效的成分。若Na₂O和K₂O的合计量为1.0～6.0质量％，则电弧稳定，因此焊道形状变良好，熔深也变得均匀。另外，若是如此，则耐吸湿性提高，抗低温裂纹性提高。Na₂O和K₂O的合计量优选为3.2质量％以上。Na₂O和K₂O的合计量优选为4.7质量％以下。

本实施方式的焊剂，除了所述成分以外，通过还含有B₂O₃：0.1～1.0质量％、Mo：0.1～1.0质量％、Mn：0.1～0.9质量％、Ti：0.1～1.0质量％、和Al：0.7～3.0质量％之中的至少一种，能够使机械的特性优异。还有，在本实施方式中，将这些化合物、金属成分设为上述的范围并不是必须的，也可以设为该范围外。

(B₂O₃)

B₂O₃在焊接中被还原，在焊接金属中作为B存在，对于确保低温韧性有效地发挥作用。因此，在本实施方式的焊剂中，能够根据需要在0.1～1.0质量％的范围内含有B₂O₃。

(Mo)

Mo对于提高淬火性是有效的成分，在抗拉强度和低温韧性的提高上是有效的成分。因此，在本实施方式的焊剂中，能够根据需要在0.1～1.0质量％的范围内含有Mo。Mo除了Mo单体的以外，还能够以Fe－Mo等的合金的形态添加到焊剂中。

(Mn)

Mn与前述Mo同样，具有使淬火性提高的效果，对于抗拉强度和低温韧性的提高是有效的成分。因此，在本实施方式的焊剂中，能够根据需要在0.1～0.9质量％的范围内含有Mn。还有，Mn除了Mn单体以外，还能够以Fe－Mn等的合金的形态添加到焊剂中。

(Ti)

Ti对于减少焊接金属中的氧量是有效的成分，对于低温韧性的提高是有效的成分。因此，在本实施方式的焊剂中，能够根据需要在0.1～1.0质量％的范围含有Ti。还有，Ti除了Ti单体以外，也能够以Fe－Ti等的形态添加到焊剂中。

(Al)

Al使焊接金属的组织微细，对于低温韧性的提高是有效的成分。因此，在本实施方式的焊剂中，能够根据需要在0.7～3.0质量％的范围含有Al。还有，Al除了Al单体以外，还能够以Fe－Al和Al－Mg等的形态添加到焊剂中。

(余量)

焊剂中前述的成分以外的余量是来自碳酸盐的成分(CaO、BaO等)、不可避免的杂质等。余量例如实际上为15.0质量％以下。还有，在本实施方式中，作为余量，还可以添加前述以外的合金元素或电弧稳定剂等。例如，在焊剂中，还可以少量含有Ca、Li等作为脱氧等的微调节剂，另外，还可以少量含有Cu、Co、N作为焊接金属的进一步的硬化剂。另外，也可以微量含有Na和K以外的碱金属化合物。

(焊剂的制造方法)

对于本实施方式的焊剂的制造方法进行说明。

本实施方式的焊剂，例如使用具有下述的粒径和分布的Fe、TiO₂、Al₂O₃、MgO等，以普通的设备和条件制造，从而得到本实施方式的焊剂。

例如，关于Fe、TiO₂、Al₂O₃、MgO各个的粒子，在使用的原料中，粒径为250μm以上并低于300μm占0.1～5质量％，粒径为150μm以上并低于250μm的粒子占0.1～25质量％，粒径为106μm以上并低于150μm的占20.0～60质量％。将这些焊剂原料粉混合，与结合剂一起混匀之后，进行造粒烧成。

作为结合剂，适宜的有聚乙烯醇等的水溶液、水玻璃等。其中，适宜使用的是历来所用的SiO₂与Na₂O的摩尔比从1:1至1:5的硅酸钠(水玻璃)。使用水玻璃作为结合剂时，水玻璃的使用量在焊剂原料每1kg中为100～300mL左右即可。

造粒法没有特别限定，但优选使用摇摆式造粒机、挤压式造粒机等。造粒后，除去粉尘，进行粗大粒的破碎等的整粒处理，优选为使粒径达到2.5mm以下大小的粒子。还有，尽量使粒径不过于细小而进行破碎，优选使尽可能多的粒子达到粒径500μm以上而进行破碎。

另外，造粒后的烧成，优选以400～650℃的温度进行0.5～3小时。烧成优选使用回转炉、固定式箱式炉、带式焙烧炉等进行。

还有，使Fe、TiO₂、Al₂O₃、MgO各粒子的粒径达到所述特定的条件的方法，不限定于前述方法。例如，在以下的(1)～(3)的条件下也能够达成所述特定的条件。可列举如下：

(1)在最后的整粒时，去掉细小的粒子。例如，用标称筛孔W＝200μm左右的筛网进行筛分。

(2)延长造粒时间。例如，使造粒时间为0.5小时。

(3)增加水玻璃的量。例如，对于焊剂原料粉1kg使水玻璃的量为150mL。

(粒径为500μm以上的粒子中含有的Fe、TiO₂、Al₂O₃、MgO的各成分的含有比率的求法)

该比率能够以如下方式求得。

例如如图1所示，使用标称筛孔W为500μm的筛网进行焊剂的筛分。其次，对于粒径为500μm以上的粒子、和粒径低于500μm的粒子分别进行成分分析。若是如此，能够分别确定粒径为500μm以上的粒子中的Fe、TiO₂、Al₂O₃、MgO的含量，和粒径低于500μm的粒子中的Fe、TiO₂、Al₂O₃、MgO的含量。

而后，若就前述每个成分，计算粒径为500μm以上的粒子中的含量，相对于粒径为500μm以上的粒子中的含量和粒径低于500μm的粒子中的含量的合计量的比例，则能够求得粒径为500μm以上的粒子中含有的所述各成分的含有比率。

还有，在本说明书中，关于粒径，使用标称筛孔Aμm的筛网对粒子进行筛分时，将该微细粒子一方称为“低于Aμm的粒径”或“粒径低于Aμm”等，将粗大粒一方称为“Aμm以上的粒径”或“粒径为Aμm以上”等。

【实施例】

接下来，参照起到本发明的效果的实施例和未起到该效果的比较例，对于本发明的内容具体加以说明。

使用表1所示的组成的钢板(板厚20mm)和表2所示的组成的焊丝。另外，根据表3所示的焊接条件和图3所示的钢板(母材100)的坡口形状，实施单面埋弧焊。还有，图3是表示焊接钢板的坡口截面的概略说明图。在焊接时，使用表4所示的No.1～33的焊剂。还有，在本实施例中，按成为表4所示组成的方式调合原料，与结合剂(水玻璃)一起混匀后进行造粒，再使用回转炉以400～650℃烧成，通过整粒，得到粒径为2.5mm以下的焊剂。

还有，表4中，“A”表示焊剂中含有的全部Fe成分之中，粒径为500μm以上的粒子中所含有的Fe的含量的比例。

“B”表示焊剂中含有的全部TiO₂成分之中，粒径为500μm以上的粒子中所含有的TiO₂的含量的比例。

“C”表示焊剂中含有的全部Al₂O₃成分之中，粒径为500μm以上的粒子中所含有的Al₂O₃的含量的比例。

“D”表示焊剂中含有的全部MgO成分之中，粒径为500μm以上的粒子中所含有的MgO的含量的比例。

“A”、“B”、“C”、“D”的各成分的比例，以如下方式求得。

首先，依据JIS Z 8801－1：2006“试验用筛－第1部：金属制网筛”，使用标称筛孔W为500μm的筛网进行焊剂的筛分。

其次，对于粒径为500μm以上的粒子和粒径低于500μm的粒子，分别进行成分分析。

如此，分别特定粒径为500μm以上的粒子中的Fe、TiO₂、Al₂O₃、MgO的含量，和粒径低于500μm的粒子中的Fe、TiO₂、Al₂O₃、MgO的含量。

接着，就每个所述成分，计算粒径为500μm以上的粒子中的含量，相对于粒径为500μm以上的粒子中含量和粒径低于500μm的粒子中的含量的合计量的比例，求得粒径为500μm以上的粒子中所含有的所述各成分的含有比率。

还有，在使用所述筛网进行焊剂的筛分时，求得焊剂总体中粒径为500μm以上的粒子的含有比率。

这些结果显示在表4中。

【表1】

予以说明：余量为Fe和不可避免的杂质。

【表2】

予以说明：余量为Fe和不可避免的杂质。

【表3】

使用各焊剂进行焊接而成的试样评价、确认铁粒突起物的发生状况、焊渣咬粘的发生状况、焊道外观(焊道形状，焊道缺陷)、机械性质(抗拉强度，低温韧性)和抗吹动性。各评价项目的评价方法和评价标准如下。

(1)铁粒突起物的发生状况

铁粒突起物的发生状况通过目视确认。未确认到铁粒突起物在焊道表面发生时为◎，确认到时为×。◎为合格，×为不合格。

(2)焊渣咬粘的发生状况

焊渣咬粘的发生状况通过目视确认。焊接后，剥离焊渣，未确认到咬粘时为◎，咬粘的长度相对于焊接长度为20％以下时为○，高于20％时为×。◎、○为合格，×为不合格。

(3)焊道形状

焊道形状通过目视确认。焊道形状能够判断为优异的评价为◎，能够判断为良好的评价为○，能够判断为尚可的评价为△，能够判断为不良的评价为×。◎、○、△合格，×为不合格。还有，△虽然合格，但比○差一些。

(4)焊道缺陷

焊道缺陷的评价针对焊道宽度、麻点、咬边进行。还有，各试样的焊接长度为1.2m，无论1st侧(表面侧)和2nd侧(背面侧)的哪一方，在下述(a)～(c)的标准中带有“×”的评价的，其焊道缺陷为不合格(×)。

(a)关于焊道宽度，比坡口宽度宽15mm以上时为◎，5mm以上而低于15mm时为○，低于5mm时为×。

(b)关于麻点，焊接长度每1m多于1个时为×。

(c)另外，咬边在1st侧和2nd侧的焊道全长之中，即使发生一处时也为×。

而后，焊道缺陷没有不合格(×)的试样之中，焊道宽度的评价为优异(◎)的评价为焊道缺陷优异(◎)，焊道宽度的评价为良好(○)的评价为焊道缺陷良好(○)。

(5)机械性质

焊接金属的机械性质，通过依据JIS Z 3111：2005所规定的“熔敷金属的拉伸和冲击试验方法”的拉伸试验和冲击试验进行评价。

拉伸试验片使用在焊接金属中央从板厚中央的位置提取的A2号试验片。另外，冲击试验片使用在焊接金属中央从板厚中央的位置提取的V切口试验片。还有，任意一个试验片都不进行热处理而供于试验中。

在拉伸试验中，求得常温(约20℃)的试验片的抗拉强度。拉伸试验中，490MPa以上为合格◎，相对来说强度特别高的为◎+。

在冲击试验中，根据试验温度－20℃下的吸收能的最小值(3个试验片之中的最小值：min.vE－20℃)评价低温韧性。

低温韧性中，－20℃下的吸收能的最小值在47J以上为合格○、◎、◎+。还有，合格的试样之中，强度相对高的为◎，相对来说强度更高的为◎+。

(6)抗吹动性

关于抗吹动性，几乎未确认到吹动时为◎，偶尔吹动时为○，遍及焊接全长都确认到有显著吹动时为×。

(7)综合评价

所述各评价项目全部为“◎”、“◎+”的，综合评价为“◎+”，所述各评价项目之中有“○”的，综合评价为“○”，所述各评价项目之中即使有一个“×”的，综合评价也为“×”。

这些评价结果显示在表5中。

【表5】

如表5所示，No.1～15、32、33的焊剂，因为满足本发明的要件，各评价项目中能够取得良好的结果(实施例)。还有，关于No.15的焊剂，焊道形状与其他为○的比较稍差。另外、No.1～7的焊剂，因为以规定量含有B₂O₃、Mo、Mn、Ti和Al之中的至少一种，所以机械性质更优异。

相对于此，No.16～31的焊剂，因为不满足本发明的要件，所以评价项目之中的至少一个为不够良好的结果(比较例)。

具体来说，No.16的焊剂因为Fe过少，所以抗吹动性为不良。

No.17的焊剂因为Fe过多，所以确认到有铁粒突起物在焊道表面发生。

No.18的焊剂，因为全部Fe成分之中，粒径为500μm以上的粒子中所含有的Fe的比率过低，所以确认到有铁粒突起物在焊道表面发生。

No.19的焊剂，因为TiO₂过少，所以确认到有铁粒突起物在焊道表面发生。另外，No.19的焊剂确认到焊渣咬粘。

No.20的焊剂，因为TiO₂过多，所以焊道的焊波变粗，焊道形状不良。

No.21的焊剂，因为全部TiO₂成分之中，粒径为500μm以上的粒子中所含有的TiO₂的比率过低，所以确认到有铁粒突起物在焊道表面发生。

No.22的焊剂，因为Al₂O₃过少，所以焊道形状为不良。

No.23的焊剂，因为Al₂O₃过多，所以焊道形状为不良。

No.24的焊剂，因为全部Al₂O₃成分之中，粒径为500μm以上的粒子中所含有的Al₂O₃的比率过低，所以确认到有铁粒突起物在焊道表面发生。

No.25的焊剂，因为MgO过少，所以咬边发生，焊道缺陷为不良。

No.26的焊剂，因为MgO过多，所以焊道形状为不良。

No.27的焊剂，因为全部MgO成分之中，粒径为500μm以上的粒子中所含有的MgO的比率过低，所以确认到有铁粒突起物在焊道表面发生。

No.28的焊剂，因为Fe多过，并且TiO₂过少，所以确认到有铁粒突起物在焊道表面发生。另外，No.28的焊剂确认到焊渣咬粘。

No.29的焊剂，因为全部Fe成分之中，粒径为500μm以上的粒子中所含有的Fe的比率过低，并且全部TiO₂成分之中，粒径为500μm以上的粒子中所含有的TiO₂的比率过低，所以确认到有铁粒突起物在焊道表面发生。

No.30的焊剂，因为Fe过多，并且全部Al₂O₃成分之中，粒径为500μm以上的粒子中所含有的Al₂O₃的比率过低，所以确认到有铁粒突起物在焊道表面发生。

No.31的焊剂，因为TiO₂过多，并且全部TiO₂成分之中，粒径为500μm以上的粒子中所含有的TiO₂的比率过低，另外，MgO过少，并且全部MgO成分之中，粒径为500μm以上的粒子中所含有的MgO的比率过低。因此，No.31的焊剂，确认到有铁粒突起物在焊道表面发生，另外，焊道的焊波变粗，焊道形状不良，并且焊道宽度狭窄，咬边发生，焊道缺陷为不良。

Claims

1.一种埋弧焊用焊剂，其特征在于，含有

Fe：1.0～30.0质量％、

TiO₂：2.0～23.0质量％、

Al₂O₃：2.0～25.0质量％、

MgO：20.0～35.0质量％，

所述Fe在粒径为500μm以上的粒子中含有其总Fe成分之中的40％以上，

所述TiO₂在粒径为500μm以上的粒子中含有其总TiO₂成分之中的40％以上，

所述Al₂O₃在粒径为500μm以上的粒子中含有其总Al₂O₃成分之中的40％以上，

所述MgO在粒径为500μm以上的粒子中含有其总MgO成分之中的40％以上。

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

Si、Si合金和Si氧化物的总含量：以SiO₂换算为6.0～15.0质量％、

CaF₂：5.0～20.0质量％、

CO₂：2.0～9.0质量％、

Na₂O和K₂O的合计量：1.0～6.0质量％中的至少一种。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的埋弧焊用焊剂，其特征在于，还含有B₂O₃：0.1～1.0质量％、Mo：0.1～1.0质量％、Mn：0.1～0.9质量％、Ti：0.1～1.0质量％和Al：0.7～3.0质量％之中的至少一种。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的埋弧焊用焊剂，其特征在于，焊剂总体中的粒径为500μm以上的粒子的含有比率为40质量％以上。

5.根据权利要求3所述的埋弧焊用焊剂，其特征在于，焊剂总体中的粒径为500μm以上的粒子的含有比率为40质量％以上。