DE60302179T2

DE60302179T2 - Fülldraht zum Schweissen von rostfreiem Stahl

Info

Publication number: DE60302179T2
Application number: DE2003602179
Authority: DE
Inventors: Hirohisa Fujisawa-shi Watanabe; Kuniaki Fujisawa-shi Miyazaki
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2023-04-24
Also published as: NO20031935L; JP3765772B2; DE60302179D1; EP1361016A1; JP2003320480A; NO334604B1; EP1361016B1; NO20031935D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flussmittelkerndraht zum Schweißen von rostfreiem Stahl. Die Anwendung des Flussmittelkerndrahts kann das in Wasser lösliche Cr, welches in Schlacke und Rauch, die während des Schweißens erzeugt werden, enthalten ist, vermindern.
In den letzten Jahren hat sich auf Grund der Fähigkeit von Flussmittelkerndrähten zur Gewährleistung von ausgezeichneter Schweißarbeit und effizientem Schweißen die Menge an verwendeten Flussmittelkerndrähten erhöht. Das Verhältnis der Menge an Flussmittelkerndrähten zu der Gesamtmenge an Schweißdrähten, die für das Schweißen von rostfreiem Stahl verwendet werden, ist hoch, und verschiedene Flussmittelkerndrähte der entsprechenden Zusammensetzungen, die zum Schweißen von verschiedenen Arten Grundmetallen geeignet sind, und verschiedene Flussmittelkerndrähte für verschiedene Schweißpositionen wurden entwickelt. Schlacke und Rauch, die erzeugt werden, wenn der herkömmliche Flussmittelkernschweißdraht zum Schweißen von rostfreiem Stahl angewendet wird, enthalten Cr in einem Cr-Gehalt von 10 Masse-% oder darüber. Dieses Cr enthält in Wasser lösliches Cr, nämlich sechswertiges Cr.
Das Bewusstsein über globale Umweltprobleme, die durch Umweltverschmutzung mit Dioxin und Flon entstehen, nahm in den letzten Jahren zu, und die Anwendung von Cr-plattierten Stahlplatten für Kraftfahrzeugzwecke wurde eingedämmt. Begrenzungen wurden der Entsorgung von Schlacke auferlegt, welche durch Schweißen erzeugt wird, weil die Schlacke sechswertiges Cr enthält. Der Gehalt an sechswertigem Cr der Schlacke, gemessen über den Gehalt an freigesetztem Metall, darf nicht größer als ein Bezugswert von 1,5 ppm sein. Techniken zum Vermindern des Gehalts an freigesetztem sechswertigem Cr in Rauch, welcher durch Schweißen er zeugt wurde, wurden vorgeschlagen (JP-A Nr. 114447/1977).
Der Gehalt an freigesetztem sechswertigem Chrom in Rauch, welcher durch eine Erfindung, offenbart in JP-A Nr. 52-114447, behandelt wurde, ist minimal 700 ppm, was ein sehr hoher Gehalt ist.
Verfahren zum Unterbinden der Auslaugung von sechswertigem Chrom durch chemische Bearbeitung von Feststoffen, die sechswertiges Chrom enthalten, und Abfallflüssigkeiten, die sechswertiges Chrom enthalten, werden in JP-A Nr. 113676/1998 und 248543/1997 vorgeschlagen. Jedoch ist es grundsätzlich wichtig, die Erzeugung von sechswertigem Chrom, welches für den menschlichen Körper schädlich ist, zu unterbinden.
Die vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf die vorangehenden Probleme und es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Flussmittelkerndraht für rostfreies Stahlschweißen bereitzustellen, welcher den Gehalt an sechswertigem Chrom in der Schlacke und im Rauch, welche durch Schweißen von rostfreiem Stahl erzeugt werden, vermindern und befriedigende Schweißarbeit sichern kann.
Ein Flussmittelkerndraht zum Schweißen von Edelstahl gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Metallröhre und ein in die Metallröhre gefülltes Flussmittel, wobei der Gehalt einer Si-Quelle, welche sowohl in der Metallröhre als auch dem Flussmittel, oder entweder in der Metallröhre oder dem Flussmittel, enthalten ist, bezogen auf den Si-Gehalt [Si], ausgedrückt durch das Verhältnis in Masse-% der Si-Quelle zu der Gesamtmasse des Flussmittelkerndrahtes, in dem Bereich von 1,0 bis 4,0 Masse-% liegt,
der Gehalt an Ti-Quelle, welche sowohl in der Metallröhre als auch dem Flussmittel, oder entweder in der Metallröhre oder dem Flussmittel, enthalten ist, bezogen auf den Ti-Gehalt [Ti], und der Gehalt an Zr-Quelle, welcher sowohl in der Metallröhre als auch dem Flussmittel, oder entweder in der Metallröhre oder dem Flussmittel, enthalten ist, bezogen auf den Zr-Gehalt [Zr], eine Ungleichung erfüllen: [Si]/([Ti] + [Zr]) ≥ 0,8,der Gehalt einer Cr-Quelle, welche sowohl in der Metallröhre als auch dem Flussmittel, oder entweder in der Metallröhre oder dem Flussmittel, enthalten ist, bezogen auf den Cr-Gehalt [Cr], in dem Bereich von 16 bis 30 Masse-% liegt, und das Flussmittel eine oder zwei Arten der Na-Quelle und einer K-Quelle in einem Na-Quellengehalt, bezogen auf den Na-Gehalt [Na], und einem K-Quellengehalt, bezogen auf einen K-Gehalt [K], enthält, welche eine Ungleichung erfüllen: ([Na] + [K]) × [Cr]2 ≤ 50,wobei die Summe des Ti-Gehalts [Ti] und des Zr-Gehalts [Zr] in dem Bereich von 0,8 bis 3,0 Masse-% liegt, und die Summe des Na-Gehalts [Na] und des K-Gehalts [K] in dem Bereich von 0,03 bis 0,15 Masse-% liegt,
und wobei [Ti], [Zr], [Na], [K], [Cr] in Masse-% der Gesamtmasse des Flussmittelkerndrahts ausgedrückt sind.
Der Flussmittelkerndraht zum Schweißen von rostfreiem Stahl ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an in dem Flussmittel enthaltener F-Quelle, bezogen auf den F-Gehalt, 0,010 bis 0,120 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Flussmittelkerndrahtes, beträgt.
Der Flussmittelkerndraht zum Schweißen von rostfreiem Stahl ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Metallröhre aus einem rostfreien Stahl gebildet ist, welcher Cr in einem Cr-Gehalt von 18 Masse-% oder darüber enthält.
Die vorliegende Erfindung vermindert die Konzentrationen an sechswertigem Cr von Schlacke und Rauch, die durch Schweißen von rostfreien Stählen erzeugt werden und verbessert die Schweißleistung.
1 ist eine Kurve, die die Variation der entsprechenden, in Wasser löslichen Cr- Konzentrationen von Rauch und Schlacke, die durch Schweißen mit einem Cr-Gehalt von einem Draht erzeugt wurden, zeigt.
2 ist eine Kurve, die die Abhängigkeit der Konzentration des in Wasser löslichen Cr aus Rauch von dem Na-K-Gehalt und dem Cr-Gehalt von Drähten zeigt.
3 ist eine Kurve, die die Variation der Konzentration des in Wasser löslichen Cr aus Rauch mit dem Schweißstrom zeigt (Abschirmgas: 100% CO₂-Gas).
4 ist eine Kurve, die die Variation der Konzentration des in Wasser löslichen Cr aus Rauch mit der Ar-Konzentration des Abschirmgases (Schweißstrom: 200 A) zeigt.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend beschrieben. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben durch die Untersuchung von Flussmittelkerndrähten zum Schweißen von rostfreiem Stahl gefunden, dass, wenn sowohl Schlacke als auch Rauch sechswertiges Cr enthalten, der Gehalt an Cr von Rauch immer einige zehn- bis einige hundertfach höher als jener von Schlacke ist. Deshalb kann die Menge an sechswertigem Cr, die in der Schlacke enthalten ist, notwendigerweise auf ein gewünschtes Niveau vermindert werden, indem man die Menge an in dem Rauch enthaltenen sechswertigen Cr senkt. Es wurde durch die Prüfung der Zusammensetzungen von Schlacke, die durch Flussmittelkerndrähte mit dem gleichen Cr-Gehalt erzeugt wurde, gefunden, dass der Wert an aus Schlacke, die durch Drähte mit einem Si-Gehalt erzeugt wurde, ausgelaugtem sechswertigem Cr kleiner ist als jener von Schlacke, die von bedeckten Drähten vom Rutiltyp hergestellt wurde. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung unternahmen experimentelle Untersuchungen auf der Grundlage der vorstehend genannten Tatsachen, um die vorstehend genannten Probleme zu lösen, und haben gefunden, dass die Menge an dem ausgelaugten sechswertigen Cr, die in Schlacke und Rauch enthalten ist, durch Einstellen der Schlacke erzeugenden Komponenten von Drähten, Vermindern der Mengen an Na und K und Erhöhen der Menge an Cr, die in Reifen (Röhren) enthalten ist, vermindert werden kann und befriedigende Schweißarbeit erzielt werden kann.
Die Wirkungen der Komponenten und die mit Grenzen versehene Zusammensetzung eines Flussmittelkerndrahtes aus rostfreiem Stahl zum Schweißen gemäß der vorliegenden Erfindung werden beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung gibt [Si] den Si-Quellengehalt bezüglich Si-Gehalt an und der Gehalt der anderen Quellen der Elemente wird in ähnlicher Weise ausgedrückt.
(1) Si: 1,0 bis 4,0 Masse-%
Das Umwandeln von Schlacke und Rauch in amorphe Substanzen; d.h. Vitrifizierung von Schlacke und Rauch, ist für die Verminderung der Menge an ausgelaugtem Cr wichtig. Der Zusatz einer Si-Quelle ist beim Fördern der Vitrifizierung ohne Einbuße an Schweißleistung wirksam. Der Zusatz der Si-Quelle ist unwirksam, wenn der Gehalt der Si-Quelle unter 1,0 Masse-% liegt, und die Schlackeentfernbarkeit verschlechtert sich stark, wenn der Gehalt an Si-Quelle 4,0 Masse-% übersteigt. Die Si-Quellen sind Si, das in der Metallröhre des Flussmittelkerndrahtes enthalten ist, und metallisches Si, und Si-Verbindungen, die Fe-Si einschließen, Siliziumdioxidsand und Feldspat einschließen, welche in dem Flussmittel enthalten sind.
(2) Ti und/oder Zr: [Si]/([Ti] + [Zr]) ≥ 0,8
Ti und Zr werden zum Einstellen der Schweißleistung zugegeben. Wenn der Ti-Gehalt, Zr-Gehalt oder die Summe von Ti-Gehalt und Zr-Gehalt größer als der Si-Gehalt ist, wird das Verglasungsverhältnis von Schlacke und Rauch niedrig und die Menge an ausgelaugtem Cr wird sich in der Regel erhöhen. Deshalb wird der Ti-Gehalt, Zr-Gehalt oder die Summe von Ti-Gehalt und Zr-Gehalt in Verbindung mit dem Si-Gehalt gesteuert. Zur Erhöhung des Verglasungsverhältnisses und zur Verminderung der Menge an ausgelaugtem Cr ist ([Si] + [Zr]) ≤ [Si]/0,8. Ti und Zr verbessern die Abdeckleistung der durch Schweißen hergestellten Schlacke und verbessern die Form von Wülsten, und folglich wird gefordert, dass ([Ti] + [Zr]) ≥ 0,8 Masse-%. Wenn ([Ti] + [Zr]) ≥ 3,0 Masse-%, ist die Schlacke zu hart und die Schlackenentfernbarkeit verschlechtert sich. Deshalb wird gefordert, dass ([Ti] + [Zr]) in dem Bereich von 0,8 bis 3,0 Masse-% liegt.
Ti-Quellen schließen Ti ein, das in dem Metallrohr enthalten ist, und metallisches Ti oder Fe-Ti, und ein Oxid, wie Rutil, das in dem Flussmittel enthalten ist. Zr-Quellen schließen Zr ein, das in der Metallröhre enthalten ist, und Zr-Oxid oder eine Zr-Verbindung, wie Zr-Sand, der in dem Flussmittel enthalten ist.
(3) Cr: 16 bis 30 Masse-%
Die Menge an ausgelaugtem Cr, die in Schlacke und Rauch enthalten ist, welche durch Schweißen erzeugt wird, liegt auf einem unwesentlichen Niveau, wenn der Gehalt an Cr, was die wesentliche Komponente eines rostfreien Stahls darstellt, weniger als 16 Masse-% ist. Die Einstellung der Schweißleistung ist sehr schwierig, wenn der Cr-Gehalt 30 Masse-% übersteigt. Deshalb liegt der Cr-Gehalt im Bereich von 16 bis 30 Masse-%.
Bevorzugter wird die Metallröhre aus einem rostfreien Stahl mit einem Cr-Gehalt von 18 Masse-% oder darüber gebildet, um die Metallröhre mit einem Cr-Gehalt von 18 Masse-% oder darüber, anstelle des Flussmittels als eine Cr-Quelle, zu verwenden, um die Menge an ausgelaugtem Cr zu vermindern. Rostfreie Stähle mit einem Cr-Gehalt von 18% oder darüber sind SUS430, SUS304, SUS304L, SUS309S und wie durch JIS ausgewiesen.
(4) Na-Quelle und/oder K-Quelle: ([Na] + [K]) × [Cr]² ≤ 50
Da das Erhöhen an Na-Gehalt und K-Gehalt die Menge an ausgelaugtem Cr erhöht, ist es bevorzugt, dass der Na-Gehalt und K-Gehalt klein sind. Jedoch ist der Zusatz von Na und K beim Verbessern der Bogenstabilität wirksam. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung fanden, dass die Menge an ausgelaugtem Cr und der Cr-Gehalt des Drahtes korrelieren, und die Menge an ausgelaugtem Cr mit einer exponentiellen Rate ansteigt, wenn sich der Cr-Gehalt des Drahtes erhöht.
1 ist eine Kurve, die die Variation von den entsprechenden, in Wasser löslichen Cr-Konzentrationen von Rauch und Schlacke, die durch Schweißen mit dem Cr-Gehalt eines Drahts erzeugt werden, zeigt. Das Schweißen wurde unter Schweißbe dingung Nr. 1, in Tabelle 5 gezeigt, ausgeführt. Wie aus 1 deutlich wird, korrelieren der Cr-Gehalt des Drahtes bzw. die Mengen an in Wasser löslichem Cr, die in der Schlacke und dem Rauch enthalten sind, und die Menge des in Wasser löslichen Cr, das in der Schlacke bzw. dem Rauch enthalten ist, erhöht sich mit exponentieller Rate, bzw. wenn sich der Cr-Gehalt des Drahtes erhöht. Die in Wasser lösliche Cr-Konzentration des Rauchs ist mehr als hundertfach größer als jene der Schlacke für den gleichen Cr-Gehalt des Drahtes.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten Untersuchungen der Beziehung zwischen dem Cr-Gehalt, Na-Gehalt und K-Gehalt eines Drahtes und der in Wasser löslichen Cr-Konzentration von Rauch durch und fanden, dass die Menge an ausgelaugtem Cr vermindert werden kann und befriedigende Schweißleistung gehalten werden kann, wenn die Ungleichung: ([Na] + [K]) × [Cr]² ≤ 50 erfüllt ist. 2 ist eine Kurve, die die Abhängigkeit der in Wasser löslichen Cr-Konzentration von Rauch auf den Na+K-Gehalt und den Cr-Gehalt von Drähten zeigt, wobei der Na–K-Gehalt auf der vertikalen Achse gemessen wird und der Cr-Gehalt auf der horizontalen Achse gemessen wird. Das Schweißen wurde unter Schweißbedingung Nr. 1, gezeigt in 5, ausgeführt. In 2 weisen Dreiecke Zustände aus, wo die in Wasser lösliche Cr-Konzentration 100 ppm oder darunter ist, Kreise weisen Zustände aus, wo die in Wasser lösliche Cr-Konzentration 10 ppm oder darunter ist, und Kreuze weisen Zustände aus, wo die in Wasser lösliche Cr-Konzentration größer als 100 ppm ist. Wie aus 2 deutlich wird, kann die in Wasser lösliche Cr-Konzentration von Rauch auf 100 ppm oder darunter (Zustände, ausgewiesen durch Dreiecke und Kreise) durch Vermindern des Na+K-Gehalts des Drahtes gemäß dem Cr-Gehalt des Drahts vermindert werden. Eine Kurve durch die Dreiecke kann durch einen Ausdruck: ([Na] + [K]) × [Cr]² = 50 wiedergegeben werden. Zustände, die durch Dreiecke und Kreise ausgewiesen sind, wo die in Wasser lösliche Cr-Konzentration von Rauch 100 ppm oder darunter ist, sind in einem durch ([Na] + [K]) × [Cr]² ≤ 50 wiedergegebenen Bereich. Somit erfüllt der Flussmittelkerndraht der vorliegenden Erfindung den durch: ([Na] + [K]) × [Cr]² ≤ 50 wiedergegebenen Zustand.
Die Bogenstabilität wird unbefriedigend, wenn der Na- und der K-Gehalt des Flussmittelkerndrahts auf null vermindert werden. Deshalb wird gefordert, dass der Fluss mittelkerndraht Na und K enthält, sodass ([Na] + [K] im Bereich von 0,03 bis 0,15 Masse-% sind. Mögliche Na-Quellen und K-Quellen sind Fluoride oder Oxide von Na und K, und Na-Verbindungen und K-Verbindungen, wie Feldspat.
3 ist eine Kurve, die die Variation der Konzentration des in Wasser löslichen Cr von Rauch mit dem Schweißstrom zeigt, wobei die in Wasser lösliche Cr-Konzentration von Rauch auf der vertikalen Achse gemessen wird und der Schweißstrom auf der horizontalen Achse gemessen wird. Das Abschirmgas war 100% CO₂-Gas. Wie aus 3 deutlich wird, erhöht sich die in Wasser lösliche Cr-Konzentration von Rauch, wenn sich der Schweißstrom oberhalb 250 A erhöht und steigt schart an, wenn sich der Schweißstrom oberhalb 300 A erhöht. Somit ist es bevorzugt, dass der Schweißstrom 250 A oder darunter, bevorzugter 200 A oder darunter, ist.
4 ist eine Kurve, die die Variation der Konzentration des in Wasser löslichen Cr von Rauch mit der Ar-Konzentration von Abschirmgas zeigt, wobei die in Wasser lösliche Cr-Konzentration auf der vertikalen Achse gemessen wird und die Ar-Konzentration auf der horizontalen Achse gemessen wird. Der Schweißstrom war 200 A. Wenn das Abschirmgas CO₂-Gas ist, wird die in Wasser lösliche Cr-Konzentration von Rauch sehr klein. Die in Wasser lösliche Cr-Konzentration von Rauch erhöht sich, wenn sich die Ar-Konzentration oberhalb 60% erhöht und steigt scharf an, wenn sich die Ar-Konzentration oberhalb 80% erhöht. Somit ist es bevorzugt, dass die Ar-Konzentration eines Abschirmgases, das aus Ar-Gas und CO₂-Gas besteht, 80% oder darunter, bevorzugter 60% oder darunter, ist.
(5) F: 0,010 bis 0,120 Masse-%
Fluoride dissoziieren leicht in einem Schweißbogen und liefern eine Wirkung der Verminderung des Partialdrucks von Sauerstoff. Deshalb sind Fluoride beim Unterdrücken von Oxidation von Cr wirksam. Weiterhin werden Fluoride zugegeben, um die Fließfähigkeit von Schlacke zu steuern und Vertiefungen zu vermindern. Ein Fluorid von Na oder K wird im Allgemeinen als das Fluorid verwendet. Jedoch sollten Gehalte an Na und K in der vorliegenden Erfindung vermindert werden. Die Erfinder untersuchten Metallfluoride, die keine unerwünschte Wirkung in der Menge an ausgelaugtem Cr bereitstellen, jedoch die erwünschten Wirkungen von Fluoriden bereitstellen. Im Ergebnis wurde gefunden, dass AlF₃, MgF₂ und LiF wirksam waren, anstelle einer kleinen Menge NaF. Wenn der Gehalt einer F-Quelle in dem Flussmittel bezüglich F-Gehalts enthalten ist, ist er weniger als 0,010 Masse-% zu der gesamten Masse des Flussmittelkerndrahts, wobei die Wirkungen nicht ausreichend sind. Wenn er mehr als 0,12% ist, erhöht sich die Spratzererzeugung stark. Andere wirksame Fluoride bezüglich der Verminderung des ausgelaugten Cr sind CaF₂, BaF₂ und TiF₄. Jedoch ist es sehr schwierig, gute Schweißleistung gleichzeitig durch Anwenden jener Fluoride zu erhalten.
Beispiele
Flussmittelkerndrähte, die in Tabellen 1 bis 3 gezeigt werden, wurden durch Anwenden von Metallröhren der Zusammensetzungen (Masse-%), gezeigt in Tabelle 4, hergestellt, und Schweißtests wurden unter Schweißbedingungen, die in Tabelle 5 gezeigt werden, ausgeführt. Die Ergebnisse der Bewertung von in Wasser löslichen Cr-Konzentrationen und Schweißleistung werden in Tabellen 6 und 7 gezeigt.
Tabelle 1

a) Vergleichsbeispiele
b) Beispiele

Tabelle 2

a) Vergleichsbeispiele
b) Beispiele

Tabelle 3

a) Vergleichsbeispiele
b) Beispiele

Tabelle 4
Tabelle 5
Tabelle 6

a) Vergleichsbeispiele

Tabelle 7

b) Beispiele

Die Testverfahren werden in den nachstehenden Abschnitten beschrieben.
[Schweißverfahren und Verfahren zum Probenehmen von Rauch und Schlacke]
Rauch wurde durch ein Verfahren, das konform geht mit „Verfahren zum Messen von Gesamtrauch, erzeugt durch beschichtete Elektrode", ausgewiesen in Z3930, JIS, als Proben genommen. Der Rauch wurde durch ein Rauchprobennahmeverfahren, erhalten durch Verbessern des Verfahrens zum Messen von Gesamtrauch, erzeugt durch eine beschichtete Elektrode, ausgewiesen in Z3930, JIS, genommen. Ein Schweißbrenner, eine Testplatte und ein Transportmittel wurden in einer Rauchmengenmessapparatur zum Sammeln des Rauchs, der durch einen Flussmittelkerndraht erzeugt wurde, angeordnet. Die Schweißvorgänge, unter Anwendung von Probendrähten, wurden unter den in Tabelle 5 gezeigten Schweißbedingungen durchgeführt und erzeugter Rauch wurde gesammelt. Ein Filter wurde nach Beendigung des Schweißvorgangs entfernt und der gesammelte Rauch wurde Tests unterzogen.
Aufbauschweißen wurde in einer Flachpositionsschweißart, unter in Tabelle 5 gezeigten Schweißbedingungen, ausgeführt, und Schlacke wurde aus geschweißten Wülsten in der zweiten Schicht und den Schichten oberhalb der zweiten Schicht gesammelt. Da die Stücke von gesammelter Schlacke undefinierte Formen und undefinierte Längen aufweisen, wurden die Schlackestücke in einem Achatmörser zu Pulver zerstoßen, die Pulver wurden gesiebt und die Pulver von Teilchengrößen im Bereich von 0,5 bis 5,0 mm wurden Tests unterzogen.
[Bewertungstestverfahren]
In Wasser lösliches Cr wurde durch ein Elutionsverfahren, das konform ist mit einem Verfahren des Nachweisens von Metallen, die in Industrieabfällen enthalten sind (Umweltverordnung von Japan Nr. 13, 17. Februar 1973, später überarbeitet) bewertet. Insbesondere wurde in Wasser lösliches Cr aus Schlacke durch das nachstehende Verfahren ausgelaugt.

(1) Destilliertes Wasser und 50 g Schlacke wurden vermischt, um 500 cm³ einer Probenflüssigkeit herzustellen.
(2) Die in (1) hergestellte Probenflüssigkeit wurde bei einer Frequenz von 200-mal/min bei einer üblichen Temperatur unter Normaldruck für 6 h mit einem Schüttler geschüttelt.
(3) Die so durch (2) geschüttelte Probenflüssigkeit wurde mit einem Glasfaserfilter (1 μm) filtriert, um ein Testeluat zu erhalten.

Da in einer kleinen Menge Rauch erzeugt wurde, wurde eine kleine Menge Rauch durch ein einfaches Verfahren als Probe genommen und in Wasser lösliches Cr wurde durch das nachstehende Verfahren bewertet.

(1) Destilliertes Wasser und 1 g Rauch wurden vermischt, um 100 cm³ einer Probenflüssigkeit herzustellen.
(2) Die in (1) hergestellte Probenflüssigkeit wurde 5 Minuten bei einer üblichen Temperatur unter Normaldruck geschüttelt und dann wurde die Probenflüssigkeit bei 70°C für 2 h in einem thermostatischen Schütteltank geschüttelt.
(3) Die durch (2) geschüttelte Probenflüssigkeit wurde stehen lassen, wurde auf Raumtemperatur gekühlt, und dann wurde die Probenflüssigkeit mit einem Glasfaserfilter (0,45 μm) filtriert, um ein Testeluat zu erhalten.

Die sechswertigen Cr-Konzentrationen der so hergestellten Testeluate wurden durch ein in K0102, JIS, ausgewiesenes Verfahren gemessen. Die durch Messen des Rauchs erhaltenen Messungen wurden mit zehn multipliziert, um die Messungen auf die Konzentration der durch Verarbeiten der Schlacke erhaltenen Testflüssigkeit einzustellen.
Tabellen 6 und 7 geben die Ergebnisse der Tests von den Flussmittelkerndrähten in Vergleichsbeispielen bzw. Beispielen an. In Tabelle 1 sind Drähte Nummern 9 bis 18 Flussmittelkerndrähte als erfindungsgemäße Ausführungsformen. Wie aus Tabelle 7 deutlich wird, zeigten Beispiele 1 bis 18, unter Anwendung von Flussmittelkerndrähten Nummern 9 bis 18, dass die erfindungsgemäßen Flussmittelkerndrähte sowohl die Verminderung der Menge an ausgelaugtem Cr als auch befriedigende Schweißleistung erreichten.
Jedoch die in Wasser löslichen Cr-Konzentrationen des in Beispiel 2 erzeugten Rauchs, unter Anwendung des Flussmittelkerndrahts Nr. 9 und eines hohen Schweißstroms (Schweißbedingung 2, angegeben in Tabelle 5), und Beispiel 4, unter Anwendung des Flussmittelkerndrahts Nr. 4 und CO₂-Abschirmgas, enthaltend 20% Ar-Gas (Schweißbedingung Nr. 4, angegeben in Tabelle 5), waren etwas stärker als jener von in Beispiel 3 erzeugtem Rauch, unter Anwendung eines niedrigen Schweißstroms (Schweißbedingung 3, angegeben in Tabelle 5), bzw. Beispiel 1, unter Anwendung von 100% CO₂-Abschirmgas (Schweißbedingung 1, angegeben in Tabelle 5).
Beispiel 7, unter Anwendung von Flussmittelkerndraht Nr. 12 mit einem kleinen ([Ti] + [Zr]) war etwas unbefriedigend in der Beschichtungsfähigkeit der Schlacke. Die in Beispiel 8 erzeugte Schlacke war unter Anwendung des Flussmittelkerndrahts Nr. 13 mit einem großen ([Ti] + [Zr]) hart und etwas unbefriedigend in der Schlackenentfernbarkeit.
Die Metallröhre Nr. 2 des Flussmittelkerndrahts Nr. 12 hatte einen kleinen Cr-Gehalt, wie in Tabelle 4 gezeigt, bezüglich des Cr-Gehalts des Flussmittelkerndrahts, und die Metallröhre Nr. 1 von dem Flussmittelkerndraht Nr. 16 hatte einen kleinen Cr-Gehalt, verglichen mit einem vergleichbar großen Cr-Gehalt des wie in Tabelle 1 gezeigten Flussmittelkerndrahts. Folglich hatten Beispiele 11 bzw. 13, unter Verwendung von Flussmittelkerndrähten 16 und 18, ziemlich große in Wasser lösliche Cr-Konzentrationen. In Beispiel 14 war unter Anwendung des Flussmittelkerndrahts Nr. 19 mit einem großen ([Na] + [K]) die in Wasser lösliche Cr-Konzentration ziemlich groß.
Die Flussmittelkerndrähte in Vergleichsbeispielen Nr. 1 bis Nr. 8 haben die nachstehenden Probleme. Der Flussmittelkerndraht in Vergleichsbeispiel 1 mit einem geringen Si-Gehalt und einem geringen Wert an [Si]/([Ti] + [Zr]) ist nicht in der Lage, die Cr-Konzentration des Eluats zu vermindern. Der Flussmittelkerndraht in Vergleichsbeispiel 2 mit einem zu großen Si-Gehalt, der durch Schweißschlacke erzeugt wurde, war sehr schwer zu entfernen und war zum praktischen Schweißen ungeeignet. Die Flussmittelkerndrähte in Vergleichsbeispielen 3 und 4 mit kleinen Werten an [Si]/([Ti] + [Zr]) konnten nicht befriedigend die Cr-Konzentration des Eluats vermindern. Die Flussmittelkerndrähte in Vergleichsbeispielen 5 und 6 mit einem sehr großen ([Na] + [K]), bezogen auf [Cr], hatten einen zu großen Wert an ([Na] + [K]) × [Cr]² und konnten nicht befriedigend die Cr-Konzentration des Eluats vermindern. Der Flussmittelkerndraht in Vergleichsbeispiel 7 mit einem zu großen Wert an [Cr], verglichen mit dem Wert von ([Na] + [K]), hatte einen zu großen Wert an ([Na] + [K]) × [Cr]² und konnte nicht befriedigend die Cr-Konzentration des Eluats vermindern. Der Flussmittelkerndraht in Vergleichsbeispiel 8 mit einem zu großen Cr-Gehalt war unbefriedigend in der Fähigkeit des Verminderns der Cr-Konzentration des Eluats und der Schweißleistung.

Claims

Flussmittelkerndraht zum Schweißen von rostfreiem Stahl, umfassend: eine Metallröhre und ein in die Metallröhre gefülltes Flussmittel, wobei der Gehalt einer Si-Quelle, welche sowohl in der Metallröhre als auch dem Flussmittel oder entweder in der Metallröhre oder dem Flussmittel enthalten ist, bezogen auf den Si-Gehalt [Si], ausgedrückt durch das Verhältnis in Masse-% der Si-Quelle zu der Gesamtmasse des Flussmittelkerndrahtes, in dem Bereich von 1,0 bis 4,0 Masse-% liegt, der Gehalt einer Ti-Quelle, welche sowohl in der Metallröhre als auch dem Flussmittel oder entweder in der Metallröhre oder dem Flussmittel enthalten ist, bezogen auf den Ti-Gehalt [Ti], und der Gehalt einer Zr-Quelle, welche sowohl in der Metallröhre als auch dem Flussmittel oder entweder in der Metallröhre oder dem Flussmittel enthalten ist, bezogen auf den Zr-Gehalt [Zr], eine Ungleichung erfüllen: [Si]/([Ti] + [Zr]) ≥ 0,8,der Gehalt einer Cr-Qelle, welche sowohl in der Metallröhre als auch dem Flussmittel oder entweder in der Metallröhre oder dem Flussmittel enthalten ist, bezogen auf den Cr-Gehalt [Cr], in dem Bereich von 16 bis 30 Masse-% liegt, das Flussmittel eine oder zwei Arten einer Na-Quelle und einer K-Quelle in einem Na-Quellengehalt, bezogen auf den Na-Gehalt [Na], und einem K-Quellengehalt, bezogen auf einen K-Gehalt [K], enthält, welche eine Ungleichung erfüllen: ([Na] + [K]) × [Cr]2 ≤ 50,wobei die Summe des Ti-Gehalts [Ti] und des Zr-Gehalts [Zr] in dem Bereich von 0,8 bis 3,0 Masse-% liegt und die Summe des Na-Gehalts [Na] und des K- Gehalts [K] in dem Bereich von 0,03 bis 0,15 Masse-% liegt, und wobei [Ti], [Zr], [Na], [K], [Cr] in Masse-% der Gesamtmasse des Flussmittelkerndrahtes ausgedrückt sind.
Flussmittelkerndraht zum Schweißen von rostfreiem Stahl nach Anspruch 1, wobei der Gehalt einer in dem Flussmittel enthaltenen F-Quelle, bezogen auf den F-Gehalt, 0,010 bis 0,120 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Flussmittelkerndrahtes, beträgt.
Flussmittelkerndraht zum Schweißen von rostfreiem Stahl nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Metallröhre aus einem rostfreien Stahl gebildet ist, welcher Cr in einem Cr-Gehalt von 18 Masse-% oder darüber enthält.