JP2000301381A

JP2000301381A - ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ

Info

Publication number: JP2000301381A
Application number: JP11116621A
Authority: JP
Inventors: Masao Kamata; 政男鎌田; Rikiya Takayama; 力也高山; Takeo Adachi; 武夫足立; Kazuo Mori; 和夫森; Harutoshi Kubota; 晴敏窪田
Original assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2000-10-31
Anticipated expiration: 2019-04-23
Also published as: CN1143750C; EP1046454B1; CN1271634A; TW431930B; EP1046454A1; US6140607A; DE69906251D1; JP3730440B2; KR100335386B1; KR20000067758A

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、高電流溶接条件の高速水平すみ肉
溶接に使用した場合でも良好な耐プライマ性、ビード形
状、外観及びスラグ剥離性が得られるすみ肉溶接用のガ
スシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ、高電流
域を含む広い溶接条件範囲で使用して立向溶接の耐メタ
ル垂れ性を始めとする各種溶接作業性が良好な全姿勢溶
接用フラックス入りワイヤを提供する。【解決手段】鋼製外皮内にフラックスを充填してなる
ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおい
て、重量％で、Ｃを０．４０〜１．２０％、Ｓｉを５〜
１２％、Ｍｎを１９〜４２％含み、残部Ｆｅからなり、
かつ、Ｓｉ≧１１．８９−２．９２Ｃ−０．０７７Ｍｎ
（式）を満たし、粒径が２１２μｍ以下の鉄系Ｓｉ−
Ｍｎ合金粉をワイヤ全重量に対して１．０％以上含有
し、さらに、ＴｉＯ₂：２．０〜７．０％、ＳｉＯ₂：
０．２〜１．５％、ＺｒＯ₂：０．１〜１．２％、弗化
物（Ｆ換算値）：０．０１〜０．３％を含有することを
特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワ
イヤ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は船舶、橋梁、鉄骨な
どの鋼構造物の製造に使用する軟鋼、高張力鋼及び低合
金鋼用のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイ
ヤ（以下、フラックス入りワイヤと言う。）に関し、特
に溶接作業能率向上のために高電流溶接条件で使用した
場合でも溶接作業性が良好なすみ肉溶接用及び全姿勢溶
接用のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】すみ肉溶接に使用するフラックス入りワ
イヤは、例えば、特開昭６１−１４７９９３号公報、特
開平３−２９４０９２号公報など種々提案されている
が、水平すみ肉溶接の一段の高速化が要望されている。
一般にすみ肉溶接に使用するフラックス入りワイヤに
は、鋼構造物の製造期間中の防錆を目的に塗布されたプ
ライマに起因して発生するピット、ガス溝の防止対策が
なされている。しかし、高速水平すみ肉溶接においては
鋼板に塗布されたプライマの種類、膜厚の影響が増長
し、耐プライマ性が問題となる。また、高速化にともな
い目標脚長を確保するために必然的に高電流溶接条件と
なり、ビードの凸状化、ビード止端部のなじみ性不良、
アンダーカット、スラグ焼き付きによる外観及びスラグ
剥離性の劣化などが問題になる。

【０００３】全姿勢溶接用フラックス入りワイヤは、下
向、水平、上向、立向などの姿勢溶接が可能であるため
最も汎用化しているが、特に高電流溶接条件で使用した
場合の立向溶接のメタル垂れ防止及び広い溶接条件範囲
での適用性が要望されている。立向溶接においてメタル
垂れが発生するとビード止端部のなじみ性や外観、スラ
グ剥離性が問題となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は高電
流溶接条件の高速水平すみ肉溶接に使用した場合でも良
好な耐プライマ性、ビード形状、外観及びスラグ剥離性
が得られるすみ肉溶接用のガスシールドアーク溶接用フ
ラックス入りワイヤ、及び高電流域を含む広い溶接条件
範囲で使用して立向溶接の耐メタル垂れ性を始めとする
各種溶接作業性が良好な全姿勢溶接用フラックス入りワ
イヤを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、高電流溶
接条件で行う高速水平すみ肉溶接及び立向溶接で問題と
なる前記溶接作業性改善のために、それぞれ種々のフラ
ックス入りワイヤを試作して詳細に検討した。

【０００６】まず、水平すみ肉溶接用フラックス入りワ
イヤの耐プライマ性の向上には、スラグ形成剤の制限、
弗化物の添加、ワイヤの水素量の制限などに加えて、高
電流溶接条件で使用した場合のアーク状態の安定性が重
要である。即ち、溶接中、安定したアーク状態が継続し
ていれば、溶融プール表面に浮上した溶融スラグはアー
ク力により後方に連続的に速やかに後退し、溶融プール
からの水素ガスの放出がスムーズに行われるのでピット
やガス溝が発生しない。他方、ワイヤの溶融状態が乱れ
てアーク状態が不安定になると溶融スラグの後退が不連
続的になり、このとき凝固したスラグが厚めになってい
る部分にはピットの発生頻度が高くなる。

【０００７】また、高電流溶接条件で使用した場合のビ
ード形状、外観及びスラグ剥離性の向上には、溶融スラ
グの流動性や凝固温度などを組成的に調整すること及び
上記安定したアーク状態を保ち、充分なスラグ被包性を
保つことが重要である。スラグ被包性が不充分な場合、
ビードの凸状化やアンダーカット、スラグ焼き付きによ
る外観及びスラグ剥離性が劣化する。

【０００８】次に、全姿勢溶接用フラックス入りワイヤ
を高電流溶接条件で立向溶接に使用した場合の耐メタル
垂れ性に対しても、上記アーク状態の安定化は必須条件
である。

【０００９】立向下進溶接ではアーク力によって溶融プ
ールの上方に溶融スラグを保持しながら下方に溶接が進
行するが、安定したアーク状態が継続していれば溶融ス
ラグは溶融プール上方にスムーズに押し上げられ速やか
に凝固するのでメタル垂れは発生しない。このときビー
ド全体をスラグが被包し止端部のなじみ性が良好でなめ
らかな形状のビードが形成され、スラグ焼き付きやスラ
グ巻き込みがなく剥離性も良好となる。他方、アーク状
態が不安定になると溶融スラグが瞬間的に垂れ、ビード
形状の凹凸、スラグ巻き込み欠陥及びそのスラグ巻き込
み部から派生した割れが認められるようになる。立向上
進溶接の高電流化や溶接条件範囲の拡大にも同様にアー
ク状態及びスラグ被包性はメタル垂れ、ビード止端部の
なじみ性及びスラグ剥離性に影響する。

【００１０】本発明者らは、上記フラックス入りワイヤ
の溶接作業性改善に共通して重要な影響を及ぼすアーク
状態及びスラグ被包性の安定化に対し、前記特定した鉄
系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉あるいは鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金
粉を一定量以上含有させることが極めて効果的であるこ
とを見いだし、さらに、スラグ形成剤、弗化物を必須成
分として限定したフラックス入りワイヤにおいて、所期
の目的を達成したものである。

【００１１】本発明の要旨は、以下のとおりである。

【００１２】（１）鋼製外皮内にフラックスを充填し
てなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
において、重量％で、Ｃを０．４０〜１．２０％、Ｓｉ
を５〜１２％、Ｍｎを１９〜４２％含み、残部Ｆｅから
なり、かつ、Ｓｉ≧１１．８９−２．９２Ｃ−０．０７
７Ｍｎ（式）を満たし、粒径が２１２μｍ以下の鉄系
Ｓｉ−Ｍｎ合金粉をワイヤ全重量に対して１．０％以上
含有し、さらに、ＴｉＯ₂：２．０〜７．０％、ＳｉＯ₂：０．２〜１．５％、ＺｒＯ₂：０．１〜１．２％、弗化物（Ｆ換算値）：０．０１〜０．３％を含有するこ
とを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入
りワイヤ。

【００１３】（２）鋼製外皮内にフラックスを充填し
てなるすみ肉溶接に使用するガスシールドアーク溶接用
フラックス入りワイヤにおいて、重量％で、Ｃを０．４
０〜１．２０％、Ｓｉを５〜１２％、Ｍｎを１９〜４２
％含み、残部Ｆｅからなり、かつ、Ｓｉ≧１１．８９−
２．９２Ｃ−０．０７７Ｍｎ（式）を満たし、粒径が
２１２μｍ以下の鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉をワイヤ全重量
に対して１．０％以上含有し、さらに、ＴｉＯ₂：２．０〜５．０％、ＳｉＯ₂：０．２〜１．２％、ＺｒＯ₂：０．１〜１．２％、弗化物（Ｆ換算値）：０．０１〜０．３％を含有するこ
とを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入
りワイヤ。

【００１４】（３）鋼製外皮内にフラックスを充填し
てなるすみ肉溶接に使用するガスシールドアーク溶接用
フラックス入りワイヤにおいて、重量％で、Ｃを０．４
０〜１．２０％、Ｓｉを５〜１２％、Ｍｎを１９〜４２
％、Ｎｉを３０％以下含み、残部Ｆｅからなり、かつ、
Ｓｉ≧１１．８９−２．９２Ｃ−０．０７７Ｍｎ−０．
０６２Ｎｉ（式）を満たし、粒径が２１２μｍ以下の
鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉をワイヤ全重量に対して
１．０％以上含有し、さらに、ＴｉＯ₂：２．０〜５．０％、ＳｉＯ₂：０．２〜１．２％、ＺｒＯ₂：０．１〜１．２％、弗化物（Ｆ換算値）：０．０１〜０．３％を含有するこ
とを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入
りワイヤ。

【００１５】（４）鋼製外皮内にフラックスを充填し
てなる全姿勢溶接に使用するガスシールドアーク溶接用
フラックス入りワイヤにおいて、重量％で、Ｃを０．４
０〜１．２０％、Ｓｉを５〜１２％、Ｍｎを１９〜４２
％含み、残部Ｆｅからなり、かつ、Ｓｉ≧１１．８９−
２．９２Ｃ−０．０７７Ｍｎ（式）を満たし、粒径が
２１２μｍ以下の鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉をワイヤ全重量
に対して１．０％以上含有し、さらに、ＴｉＯ₂：４．０〜７．０％、ＳｉＯ₂：０．３〜１．５％、ＺｒＯ₂：０．３〜１．２％、Ａｌ（１．５％以下）又はＭｇ（０．８％以下）の１種
又は２種：０．１〜１．５％、弗化物（Ｆ換算値）：０．０１〜０．２％を含有するこ
とを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入
りワイヤ。

【００１６】（５）鋼製外皮内にフラックスを充填し
てなる全姿勢溶接に使用するガスシールドアーク溶接用
フラックス入りワイヤにおいて、重量％で、Ｃを０．４
０〜１．２０％、Ｓｉを５〜１２％、Ｍｎを１９〜４２
％、Ｎｉを３０％以下含み、残部Ｆｅからなり、かつ、
Ｓｉ≧１１．８９−２．９２Ｃ−０．０７７Ｍｎ−０．
０６２Ｎｉ（式）を満たし、粒径が２１２μｍ以下の
鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉をワイヤ全重量に対して１．０％
以上含有し、さらに、ＴｉＯ₂：４．０〜７．０％、ＳｉＯ₂：０．３〜１．５％、ＺｒＯ₂：０．３〜１．２％、Ａｌ（１．５％以下）又はＭｇ（０．８％以下）の１種
又は２種：０．１〜１．５％、弗化物（Ｆ換算値）：０．０１〜０．２％を含有するこ
とを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入
りワイヤ。

【００１７】（６）上記鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉及び鉄
系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉の比透磁率（μ）が１．１０
以下であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいず
れか１つに記載のガスシールドアーク溶接用フラックス
入りワイヤ。

【００１８】（７）ワイヤ全重量に対して鉄粉を１０
％以下含有することを特徴とする上記（１）〜（６）の
いずれか１つに記載のガスシールドアーク溶接用フラッ
クス入りワイヤ。

【００１９】（８）ワイヤ全重量に対してワイヤの水
素量が０．００７％以下であることを特徴とする上記
（１）〜（７）のいずれか１つに記載のガスシールドア
ーク溶接用フラックス入りワイヤ。

【００２０】（９）ワイヤ全重量に対してワイヤの窒
素量が０．０１０％以下であることを特徴とする上記
（１）〜（８）のいずれか１つに記載のガスシールドア
ーク溶接用フラックス入りワイヤ。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のフラックス入り
ワイヤに含有させる鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉及び鉄系Ｓｉ
−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉の作用効果とその限定理由について
説明する。

【００２２】フラックス入りワイヤの鋼製外皮素材には
Ｓｉ、Ｍｎが低く伸線加工性が良好な軟鋼材が一般的に
用いられている。このため充填するフラックス中には溶
接金属の機械的性質を確保するための脱酸及び合金剤と
してＳｉ、Ｍｎの原料粉の配合比率が高い。これの原料
粉として従来より金属Ｓｉ、金属Ｍｎ、フェロシリコ
ン、フェロマンガン、シリコマンガンなどが用いられて
いる。また、高張力鋼用や低温用鋼用などのＮｉを含有
するフラックス入りワイヤにはフェロニッケル粉やＮｉ
粉が用いられている。

【００２３】しかるに、図３（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、上記金属粉原料を多量に含有させたフラックス入り
ワイヤの長手方向断面を観察すると、異常部を拡大して
図３（ａ）に模式的に示したように外皮部１に肉厚が薄
い部分５やフラックス２内に含有されているフラックス
原料粉６（金属粉、合金粉）が外皮部１に噛み込んだ部
分７が見られる。このように外皮部肉厚の不均一の度合
いが大きくなると、アーク安定剤が含有されていたとし
ても、ワイヤの溶融状態が乱れ、安定したアーク状態及
びスラグ被包状態を保つことが出来なくなる。

【００２４】このような外皮部肉厚の変動は、伸線加工
の進行にともないフラックス部が外皮部から連続的な押
し圧力を受け、順次圧縮され堅く締まった状態となり、
フラックス原料の個々の粒子の移動が妨げられ、外皮部
の延びに対するフラックス部の追従性が悪くなったこと
によって生じたものである。

【００２５】これに対し、図３（ｂ）に本発明のフラッ
クス入りワイヤの長手方向断面のフラックス充填状態を
模式的に示した。外皮部１の肉厚の均一性は良好で、フ
ラックス２内に含有されているフラックス原料粉の噛み
込みは見られず、このようなフラックス入りワイヤのア
ーク状態及びスラグ被包状態は極めて安定している。

【００２６】この外皮部肉厚の均一化はフラックス中に
分散された本発明で特定したフラックス原料粉である鉄
系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉または鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉
８（拡大図）のフェロアロイ粉によってもたらされる。
本発明で用いる鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉及び鉄系Ｓｉ−Ｍ
ｎ−Ｎｉ合金粉はＣ、Ｓｉ及びＭｎの含有量の限定に加
えて、Ｓｉの下限をＣ、Ｍｎとの関係又はＣ、Ｍｎ、Ｎ
ｉとの関係（式又は式）で規制したことにより得ら
れる極めて脆い鉄合金粉（フェロアロイ粉）である。さ
らに、粒径を２１２μｍ以下に限定したことにより、こ
のような細粒にまで工業的に粉砕製造出来る鉄系Ｓｉ−
Ｍｎ合金粉及び鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉は、個々の
粒子に微小な亀裂（ひび割れ）を有している。この亀裂
が伸線加工時に粒子を破砕しやすくして外皮部肉厚の均
一化に効果的に働く。

【００２７】即ち、フラックス充填後、一般にダイス群
あるいはロール群によりワイヤが縮径される毎にフラッ
クス部は押し圧力を受け、このとき非常に脆い原料粉で
あればその粒子は押し圧力に抗しきれず破砕される。さ
らに、亀裂を有している個々の粒子の破砕性は極めて良
好で、縮径毎にこの破砕挙動が繰り返される結果、鉄合
金粉自体及び周囲近傍のフラックス粒子を移動しやすく
し、細径段階まで外皮部の延びに対するフラックス部の
追従性を良好に保つことが出来るようになる。

【００２８】鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉及び鉄系Ｓｉ−Ｍｎ
−Ｎｉ合金粉の粒径が２１２μｍを超えて粗粒のものを
用いた場合、破砕しにくい粒子の混入や粒子数的にフラ
ックス中に充分に分散させることが出来ず、伸線加工中
の破砕効果が小さくフラックス部の追従性が不充分で外
皮部肉厚の不均一が生じやすくなる。なお、粒径２１２
μｍ以下において、仕上がりワイヤ径、充填フラックス
中への含有量及び充填フラックスの性状（造粒、非造
粒、かさ密度等）などを考慮して最適な粒径のものを選
択することが好ましい。

【００２９】さらに、鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉または鉄系
Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉を含有させることは、ワイヤ組
成の編析を防止してスラグ被包性を改善することにも有
効である。即ち、Ｓｉ、Ｍｎの原料として従来から用い
られているＳｉ粉、Ｍｎ粉、フェロシリコン、フェロマ
ンガン、シリコマンガンになどを組み合わせて配合する
よりも、目標とするＳｉとＭｎを同時に満足する組成の
鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉あるいは鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合
金粉を予め用意して、これをＳｉ、Ｍｎの原料として配
合した方がワイヤ中のフラックス成分の変動が小さくな
る。また、鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉及び鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−
Ｎｉ合金粉のＳｉ、Ｍｎの含有量を従来一般的に用いら
れているシリコマンガン（ＪＩＳＧ２３０４−１９
８６）に比較して格段に少なくし、かつ粒径も２１２μ
m以下に限定したことは、フラックス中にＳｉ、Ｍｎの
品位の低い粒子を充分に分散することが出来るのでＳｉ
とＭｎの偏析防止に効果的である。例えば、ワイヤ長手
方向にＳｉ、Ｍｎの偏析が生じていると、これらの脱酸
反応で生成したＳｉＯ₂、ＭｎＯはスラグの生成量、流
動性などを部分的に変化させスラグ被包性を劣化させ、
ビード形状、外観、スラグ剥離性、さらには耐プライマ
性にまで悪影響をおよぼす。

【００３０】なお、この偏析防止効果を最大限に発揮さ
せるためには、ワイヤ組成としてフラックス中に必要な
Ｓｉ、Ｍｎ及びＮｉの所定量の全量を満たすように鉄系
Ｓｉ−Ｍｎ合金粉あるいは鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉
の含有させることが最も好ましい。

【００３１】図１に後記実施例１で水平すみ肉溶接試験
に使用したフラックス入りワイヤの鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金
粉又は鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉の含有量とピットの
発生状況及び外皮部肉厚の均一性との関係を示した。鉄
系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉又は鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉を
ワイヤ中に１．０％以上含有させることによって外皮部
肉厚の均一性が高まり、ピット発生個数が激減している
ことがわかり、このときスラグ被包性も改善されてい
る。（試験Ｎｏ．１〜７とＮｏ．１４、１５との比
較）。全姿勢溶接用フラックス入りワイヤについても同
様に、鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉又は鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ
合金粉をワイヤ中に１．０％以上含有させることによっ
て立向き溶接の高電流使用性を高めることが出来ること
を確認した。一方、鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉又は鉄系Ｓｉ
−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉の含有量の上限については、フラッ
クス入りワイヤに許容されるワイヤ全体のＳｉ（１．５
％以下）、Ｍｎ（５％以下）の許容量を考慮し、１０〜
１５％程度以下が好ましい。

【００３２】なお、外皮部肉厚の均一性は、図３（ａ）
に示したようにワイヤ長さ２０ｍｍ（連続しない任意の
３箇所から採取）について連続的に５０倍で写真撮影
し、観察写真上で平均的な肉厚Ｔ₁に対する最小肉厚部
分の肉厚Ｔ₂の比率（Ｔ₂／Ｔ₁の最小値）を求めて評価
した。

【００３３】鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉及び鉄系Ｓｉ−Ｍｎ
−Ｎｉ合金粉の成分限定理由を以下に述べる。

【００３４】Ｃは伸線加工中の鉄合金粉の破砕性を良好
にし、また鉄合金粉の非磁性化にも有効に作用する成分
であり０．４０％以上必要である。鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金
粉のＣが０．４０％未満では伸線加工中に破砕しにく
く、外皮部肉厚の均一性が得られない。一方、Ｃが１．
２０％を超えても鉄合金粉の破砕性及び非磁性化に対す
る効果はほとんど変わらないので上限を１．２０％に限
定した。なお、鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉において
は、Ｎｉにより破砕性及び非磁性化が促進されるので、
Ｃの下限を０．３０％にまで拡大することが出来る。

【００３５】Ｓｉは伸線加工中の破砕性を良好にするた
めに５％以上必要である。Ｓｉが５％未満では破砕効果
が充分に発揮されず外皮部肉厚の均一性が改善されな
い。一方、Ｓｉが１２％を超えても破砕性に対する効果
はほとんど変わらないので、Ｆｅ成分が多くなるように
上限を１２％に限定した。このとき、ＳｉはＣ及びＭｎ
の含有量との関係において、Ｓｉ≧１１．８９−２．９
２Ｃ−０．０７７Ｍｎ（式）で規制される。この式
を満たす組成であれば極めて脆くなり、また大部分の粒
子に亀裂が生じ伸線加工中の破砕性が良好になる。

【００３６】Ｍｎは伸線加工中の破砕性及び非磁性化の
ために１９％以上必要である。Ｍｎが４２％を超えても
破砕性及び非磁性化への効果が変わらないことと、Ｆｅ
成分が多くなるように上限を４２％に限定した。

【００３７】Ｎｉを３０％以下の範囲で含有させた鉄系
Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉は伸線加工中の破砕性が良好
で、かつ、実質的な非磁性化も確保出来る。これを含有
させたフラックス入りワイヤは外皮部肉厚の均一性及び
シーム溶接性が良好であることを確認した。

【００３８】Ｃ、Ｓｉ及びＭｎ以外の残部は実質的にＦ
ｅからなるが、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐ、Ｓ及びＢなどを添加す
る場合は伸線加工中の破砕性、非磁性化及び溶接金属の
機械的性質を損なわない範囲で含有させることが出来
る。またＮについては溶接金属の靭性面から出来るだけ
少ない方がよいが、破砕性及び非磁性化に有効な成分で
あり適宜添加することも出来る。

【００３９】以下に本発明のフラックス入りワイヤに必
須成分として含有させるスラグ形成剤、弗化物及び強脱
酸剤の限定理由を述べる。

【００４０】ＴｉＯ₂：２．０〜７．０％ＴｉＯ₂はスラグ被包性を良好にし、なめらかな形状、
外観のビード形成、スラグ剥離性、また、全姿勢溶接に
おける溶融メタルの保持などに有効で、スラグ形成剤の
主要成分として含有させる。

【００４１】すみ肉溶接用フラックス入りワイヤの場
合、ＴｉＯ₂が２．０％未満ではスラグ生成量が不足し
スラグ被包性が不充分で、ビードの凸状化やアンダーカ
ットが発生しやすくなる。また、ビードが部分的に露出
したりスラグがビード表面に焼き付くことによる外観不
良やスラグ剥離性不良となる。一方、ＴｉＯ₂が５．０
％を超えるとスラグ生成量が多くなりすぎて溶融プール
からのプライマ燃焼ガスの放出が阻害され、ピット、ガ
ス溝が発生しやすくなる。また、図６は立板９と下板１
０とのすみ肉溶接ビード１２の下板へのなじみ性を示
し、過剰なＴｉＯ₂は図６（ｂ）に示したように立板９
と下板１０とのすみ肉溶接ビード１２のビード止端部１
３を膨らませ下板１０とのなじみ性を悪くする。

【００４２】全姿勢用フラックス入りワイヤの場合、Ｔ
ｉＯ₂が４．０％未満ではスラグ生成量が不足し、溶融
スラグの粘性が小さくなり立向上進溶接や上向溶接が困
難になる。一方、ＴｉＯ₂が７．０％を超えるとスラグ
生成量が多くなりすぎて、立向溶接でメタル垂れ、ビー
ド止端部形状不良、スラグ巻き込み、ビード表面割れな
どが発生しやすくなる。ＴｉＯ₂の原料はルチール、チ
タンスラグなどでよく、含有量はそれらのＴｉＯ₂換算
値とする。

【００４３】ＳｉＯ₂：０．２〜１．５％ＳｉＯ₂は溶融スラグに適度の粘性を与え、高電流溶接
条件で使用した場合のスラグ被包性の劣化を防止しビー
ド形状を整え、スラグ焼き付きを防止する。

【００４４】すみ肉溶接用フラックス入りワイヤの場
合、ＳｉＯ₂が０．２％未満では高電流溶接条件で使用
した場合、溶融スラグの粘性が不足しスラグ被包性が悪
くなる。このためビードが凸状になり、また、ビードの
立板側に除去しにくいスラグが薄く残ったり、ビード中
央部にスラグ焼き付きによるあばた状の痕跡が発生す
る。一方、ＳｉＯ₂が１．２％を超えるとスラグ生成量
が多くなりすぎてピット、ガス溝が発生しやすくなる。
また、溶融スラグの粘性が大きくなりすぎてビード止端
部のなじみ性が悪くなる。

【００４５】全姿勢溶接用フラックス入りワイヤの場
合、ＳｉＯ₂が０．３％未満ではスラグ被包性が悪くな
り立向上進溶接でメタル垂れが発生しやすく、また、ビ
ード形状及びスラグ剥離性が劣化する。一方、ＳｉＯ₂
が１．５％を超えると立向溶接で溶融スラグの凝固が遅
れ、ビード止端部の不揃い、メタル垂れ、スラグ巻き込
みが発生しやすくなる。ＳｉＯ₂の原料は珪砂やジルコ
ンサンドなどでよい。

【００４６】ＺｒＯ₂：０．１〜１．２％ＺｒＯ₂はスラグ被包性を良好にしビード形状を整え、
また、全姿勢溶接性のためには必須の成分である。。

【００４７】すみ肉溶接用フラックス入りワイヤの場
合、ＺｒＯ₂が０．１％未満では高電流溶接条件で使用
した場合、溶融スラグの凝固が遅く止端部が膨らんだビ
ード形状となる。また、スラグ被包性が悪くビードが露
出したり、スラグ焼き付きが発生する。一方、ＺｒＯ₂
が１．２％を超えると溶融プールが小さくなり、プライ
マ燃焼ガスの放出が抑制されピット、ガス溝が発生しや
すくなる。また、ビード幅が小さく凸状で止端部のなじ
みが悪いビード形状となる。このときスラグ剥離性も悪
くなる。

【００４８】全姿勢用フラックス入りワイヤの場合、Ｚ
ｒＯ₂が０．３％未満では立向上進溶接がほとんど出来
ない。一方、ＺｒＯ₂が１．２％を超えると立向溶接で
メタル垂れが発生しやすくなる。ＺｒＯ₂の原料はジル
コンサンド、ジルコニアなどでよい。

【００４９】弗化物（Ｆ換算値）：０．０１〜０．３％Ｆはアークに適度の集中性を付与し、半自動溶接時のワ
イヤの操作性を高めるとともに、その撹拌作用により溶
融プールに侵入した水素ガスの放出を促進し、ピット、
ガス溝の発生を防止する。また、溶融スラグの流動性を
調整しスラグ被包性を良好にするために含有させる。

【００５０】すみ肉用フラックス入りワイヤの場合、Ｆ
を０．０１％以上含有させて耐プライマ性とビード形状
を良好にするが、０．３％を超えると溶融スラグの粘性
が小さくなりすぎて、ビードの凸状化やスラグが焼き付
きなどの悪影響が現れる。

【００５１】全姿勢用フラックス入りワイヤの場合、Ｆ
を０．０１％以上含有させて同様にピット、ガス溝の防
止、スラグ被包性を図るが、０．２％を超えると立向溶
接でメタル垂れが発生しやすくなる。Ｆの原料は弗化リ
チウム、弗化ナトリウム、珪弗化カリウム、氷晶石など
の弗化物でよく、含有量はＦ換算値とする。

【００５２】Ａｌ（１．５％以下）又はＭｇ（０．８％
以下）の１種又は２種：０．１〜１．５％全姿勢溶接用フラックス入りワイヤの場合、強脱酸剤で
あるＡｌやＭｇを必須成分として０．１％以上含有させ
ることは、溶接金属の酸素量を低減して機械的性質を向
上させると同時に、立向溶接の耐メタル垂れ性を顕著に
改善する。しかし、Ａｌが１．５％を超えた場合やＭｇ
が０．８％を超えた場合、Ａｌ又はＭｇの１種又は２種
の合計が１．５％を超えた場合は溶融スラグにＡｌ₂Ｏ₃
やＭｇＯが多くなりすぎてメタル垂れが発生しやすくな
る。なお、すみ肉溶接用フラックス入りワイヤの場合、
Ａｌ、Ｍｇはビード形成に有効であるが、安価なＡｌ₂
Ｏ₃やＭｇＯをスラグ形成剤として用いても良好なビー
ド形状が得られるので適宜添加出来る成分とした。

【００５３】すみ肉溶接用及び全姿勢溶接用フラックス
入りワイヤに共通して、ワイヤのもつ水素量を極力低減
することは、耐プライマ性及び耐割れ性の向上のために
効果的である。図２（ａ）、（ｂ）に示した外皮部１内
にフラックス２を有する断面構造のシームレスタイプの
フラックス入りワイヤは製造段階で高温度で行う脱水素
処理が可能で、また、開封後、使用中の吸湿がないため
ワイヤの水素量を極めて低く出来る。このような断面構
造のフラックス入りワイヤは、図２（ａ）に示すよう
に、一般的に鋼管にフラックスを充填するか、あるい
は、図２（ｂ）に示すように、例えば特公平４−７２６
４０号公報、特公平−６２８３８号公報及び特開平５−
３１５９４号公報等の提案に見られるような帯鋼を管状
体に成形して外皮部１とする段階でフラックス２を充填
した後、帯鋼の合わせ目をシーム溶接４する方法で製造
される。

【００５４】特に帯鋼の合わせ目をシーム溶接して製造
されるシームレスタイプのフラックス入りワイヤにおい
ては、フラックス中に強磁性の原料粉を含有させるとシ
ーム溶接部にそれらが吸着し微小な外皮割れが発生しや
すく溶接性能に悪影響をおよぼすことが問題となる。従
って、帯鋼の合わせ目をシーム溶接を行って製造するシ
ームレスタイプのフラックス入りワイヤの溶接性能向上
には、前記伸線加工中の破砕性が良好な鉄系Ｓｉ−Ｍｎ
合金粉及び鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉であって、か
つ、実質的に非磁性のものを選択してフラックス中に含
有させることが最適である。

【００５５】鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉及び鉄系Ｓｉ−Ｍｎ
−Ｎｉ合金粉の比透磁率（μ）が１．１０以下の鉄系合
金粉であれば溶接部に融合不良が発生しないで安定した
シーム溶接が可能で、溶接中に安定したワイヤ溶融状態
となり、ピットの発生やビード形状、外観に悪影響を及
ぼすことがないことを確認した。比透磁率（μ）が１．
１０以下という値はフェライト量がほとんど消失し磁性
を僅かに帯びる性質を有する限界値であって実質的に非
磁性と言える。比透磁率（μ）は振動試料型磁力計で測
定した。

【００５６】本発明のフラックス入りワイヤは、さら
に、鉄粉を含有させることにより溶着量が多くなり作業
能率が向上するとともに、アーク状態を極めて安定に
し、また、溶融プールを拡くすることが出来る。

【００５７】すみ肉溶接用フラックス入りワイヤの場
合、アーク状態の安定化と溶融プールの拡大はプライマ
燃焼ガスの放出を速やかにして耐プライマ性とビード止
端部のなじみ性を一層良好にする。全姿勢溶接用フラッ
クス入りワイヤの場合は立向溶接で問題となる耐メタル
垂れ性を向上させる。

【００５８】本発明では鉄粉を含有させる場合、ワイヤ
全重量に対し１０％以下に限定した。これはフラックス
中に金属粉があまり多く含有させてフラックス充填率が
高くすると外皮部肉厚が全体的に薄くなりワイヤ製造中
に断線しやすくなることを考慮したものである。

【００５９】なお、鉄粉は強磁性体であるため帯鋼の合
わせ目のシーム溶接を行って製造する場合、シーム溶接
部に吸着しないように、例えば、シーム溶接速度やシー
ム溶接時の管状体のサイズ、シーム溶接部近傍の装置的
対策などに配慮するとともに、原料粉そのままの非造粒
フラックスよりも水ガラスやデキストリンなどの粘結剤
を添加して造粒したフラックス形態にすることが好まし
い。

【００６０】本発明のフラックス入りワイヤの耐プライ
マ性は、さらに、ワイヤの水素量を０．００７％以下に
することにより一層発揮される。ワイヤ表面に付着して
いる水分及び油性潤滑剤、鋼製外皮中の水素及び充填フ
ラックスの水分などフラックス入りワイヤ自体が有する
水素は、アーク雰囲気中の水素分圧を高めて溶融プール
に侵入する水素量を増加させピット、ガス溝の発生原因
になる。従って、シームレスタイプのフラックス入りワ
イヤの場合には充填前のフラックスの乾燥及び焼成、充
分に低水素化出来る中間焼鈍条件を選択することが重要
である。これに対して、図２（ｃ）、（ｄ）に示したシ
ームレスタイプとは異なり、外皮部１に合わせ目３があ
る断面構造のフラックス入りワイヤの場合には耐吸湿処
理や内部のフラックス２が変質しない温度で焼成するこ
となどを行うことによりワイヤの水素量を極力低減する
ことが好ましい。なお、ワイヤの水素量の測定はワイヤ
全体を溶融して行う不活性ガス融解熱伝導法により行っ
た。

【００６１】本発明のフラックス入りワイヤの窒素量は
溶接金属の衝撃靭性を確保するために少なくとも０．０
１０％以下、特に−４０℃以下の低温靭性が要求される
場合には０．００５％以下であることが好ましい。ワイ
ヤの窒素量は鋼製外皮、鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉、鉄系Ｓ
ｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉及びその他のフラックス原料粉に
含まれる窒素、また、製造過程でフラックスとともに巻
き込まれた空気によるものであり、これらに配慮して出
来るだけ低減する必要がある。

【００６２】なお、その他のワイヤ成分として、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＭｎＯ、ＭｎＯ₂、Ｆ
ｅＳ₂などのスラグ形成剤、ＭｎＣＯ₃、ＣａＣＯ₃など
のガス発生剤、Ｃ、Ｔｉ、Ｚｒなどの脱酸剤、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂなどの合金剤、Ｂｉ、Ｂｉ₂Ｏ₃などの
スラグ剥離性補助剤を本発明の効果を損なうことのない
範囲で含有させることが出来る。

【００６３】これらの内、すみ肉溶接用フラックス入り
ワイヤにＡｌ₂Ｏ₃やＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃などの鉄
酸化物をスラグ形成剤として含有させてビード形状や耐
プライマ性を改善することが出来る。しかし、Ａｌ₂Ｏ₃
が１．０％を超えると水平すみ肉溶接で溶融スラグの凝
固むらが見られ、ビード表面の凹凸、ビード止端部の不
揃いなどビード形状、外観の劣化、スラグ剥離性も悪く
なる。ＭｇＯは１．０％を超えると耐プライマ性が劣化
する。鉄酸化物も１．０％を超えるとスラグ生成量が多
くなり耐プライマ性の劣化、スラグの粘性が小さくなり
すぎてスラグ被包性不良及び下板側ビード止端部のなじ
み性不良、スラグ除去性不良などの悪影響が現れる。全
姿勢用フラックス入りワイヤにＡｌ₂Ｏ₃を含有させるこ
とは、立向上進溶接には好ましいが、立向上進溶接でメ
タル垂れを発生しやすくなるので、適宜添加出来る成分
とした。

【００６４】鋼製外皮としてはワイヤの伸線加工性の点
から従来のフラックス入りワイヤに一般的に用いられて
いる軟鋼材でよいが、ＳｉやＭｎを高めに含有する合金
鋼材を用いてその高溶着性を利用することも出来る。

【００６５】フラックス充填率は高溶着、高能率性を得
るために１０％以上とし、一方、上限については充填率
があまり高くなると外皮部の肉厚が薄くなってワイヤ製
造段階で断線が発生しやすくなるので２５％以下が好ま
しい。

【００６６】ワイヤ径は１．０〜２．０ｍｍの細径のも
のが高溶着で好ましい。ワイヤ断面構造は図２に示した
ような従来のフラックス入りワイヤに一般的な構造のも
のでよい。

【００６７】本発明のフラックス入りワイヤと組み合わ
せて使用するシールドガスはＣＯ₂ガスでよいが、Ａｒ
系混合ガスを使用することもできる。

【００６８】以下に、実施例により本発明の効果をさら
に具体的に示す。

【００６９】

【実施例】（実施例１）表１に実施例で使用した鋼管、
帯鋼のサイズおよび化学成分を示す。

【００７０】

【表１】

【００７１】表１に示した軟鋼製鋼管（Ｐ１）を所定の
充填率が得られる充填径にまで縮径して、これに振動充
填方式で鋼管の一方の端口からフラックス（造粒フラッ
クス）を充填後、ロール群及び孔ダイス群により伸線を
行った。ワイヤ径３．２ｍｍで脱水素処理及び加工硬化
緩和のための中間焼鈍（６５０℃×２ｈｒ）を行い、図
２（ａ）に示したワイヤ断面構造のシームレスタイプの
すみ肉溶接用フラックス入りワイヤ（記号：Ｗ１〜Ｗ１
７、ワイヤ径１．６ｍｍ）を試作した。表２に鉄系Ｓｉ
−Ｍｎ合金粉及び鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉の組成及
び比透磁率を示した。表３に試作ワイヤの詳細、表４に
試作ワイヤの断面観察による外皮部肉厚の均一性の調査
結果及び水平すみ肉溶接試験結果を示した。

【００７２】

【表２】

【００７３】

【表３】

【００７４】

【表４】

【００７５】すみ肉溶接の要領およびビード形状の評価
として余盛率、ビード止端部角度の測定要領を図４〜図
６に示す。

【００７６】試作ワイヤの外皮部の均一性の評価は前記
図３の説明に同じであるが、フラックス原料の噛み込み
については（Ｔ₂／Ｔ₁）が０．９０未満の場合を噛み込
みありとした。

【００７７】水平すみ肉溶接試験は、図４に示すよう
に、立板９と下板１０を逆Ｔ字すみ肉とし、両者の間は
ギャップなしに組み立て、Ｔ字すみ肉継手として両側同
時に自動溶接で行ってすみ肉溶接ビード１２を得た。試
験に用いた立板９及び下板１０は表面にプライマ塗装１
１を施した無機ジンクプライマ塗装鋼板（鋼種ＳＭ４９
０、板厚１２ｍｍ×長さ１５０ｃｍ、プライマ膜厚約２
０μｍ、立板と下板間のギャップなし）を用いた。溶接
条件は溶接電流３５０Ａ、アーク電圧３２〜３３Ｖ、溶
接速度８０ｃｍ／ｍｉｎ、チップ・母材間距離２５ｍ
ｍ、シールドガスはＣＯ₂ガス（流量２５Ｌ／ｍｉｎ）
で行った。

【００７８】アーク安定性、スラグ被包性、耐プライマ
性、ビード形状、外観及びスラグ剥離性の評価記号は、
◎印：極めて良好、○印：良好、△印：劣る、×印：不
良とした。スラグ焼き付きの評価記号は、○印：発生し
ない、△印：少し発生、×印：ひどく発生とした。

【００７９】耐プライマ性の評価はガス溝の発生がな
く、ピット発生個数が３個／ｍ以下の場合を良好とし
た。ガス溝は溶接ビード長に対するガス溝の発生長さの
合計の比率で示した。

【００８０】図５は余盛率の測定方法を示す断面図であ
る。図５に示すように、立板９及び下板１０のなす角度
を９０°とし、上脚長ｘ、下脚長ｙによって求める斜線
で示す三角形の断面積をＳ₀、上下ビード止端部間以上
に盛られたビードの余盛部の断面積をＳ₁とし、余盛率
（％）は｛Ｓ₁／（Ｓ₀＋Ｓ₁）｝×１００によって求め
る。

【００８１】また、図６（ａ）、（ｂ）は、ビード止端
角度の測定法を示す断面である。図６に示すように、ビ
ード止端角度は、立板９及び下板１０のすみ肉溶接ビー
ド１２の下板１０からのビードの立ち上がり部であるビ
ード止端部１３からビード断面の接線Ｌ₁、Ｌ₂を引き、
該接線Ｌと下板１０がなす角度α₁、α₂である。図６
（ａ）はビード止端部のなじみが良好な場合、図６
（ｂ）はビード止端部が膨らんでなじみ性が不良な場合
の例である。従って、止端部角度（α）は、図６（ａ）
のほうが図６（ｂ）よりも大きくなる。

【００８２】ビード形状の評価は、図５に示した測定方
法による余盛率が２０％以下で、かつ、図６に示した測
定方法によるビード止端部角度（α）が１２０゜以上
で、さらに、目視判定によるビード止端部がよく揃い、
アンダーカットがなく、全体的にも平滑なものを良好と
した。なお、試験Ｎｏ．１〜７は本発明によるフラック
ス入りワイヤ（Ｗ１〜７）を使用した場合で、外皮部肉
厚の変動が小さく、安定したアーク状態及びスラグ被包
状態下で、良好な耐プライマ性、ビード形状、外観及び
スラグ剥離性が得られた。これに対し、Ｎｏ．８〜１７
は比較例である。

【００８３】試験Ｎｏ．８（Ｗ８）はＴｉＯ₂が少なす
ぎるワイヤ、試験Ｎｏ．９（Ｗ９）はＴｉＯ₂が多く弗
化物を含有しないワイヤ、試験Ｎｏ．１０（Ｗ１０）は
ＳｉＯ₂が少なすぎるワイヤ、試験Ｎｏ．１１（Ｗ１
１）はＳｉＯ₂及びＺｒＯ₂が多すぎるワイヤ、試験Ｎ
ｏ．１２（Ｗ１２）はＺｒＯ₂を含有しないワイヤ、試
験Ｎｏ．１３（Ｗ１３）は弗化物が多すぎるワイヤ、試
験Ｎｏ．１４（Ｗ１４）は鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉（ＦＡ
４）が少なすぎるワイヤ、試験Ｎｏ．１５（Ｗ１５）は
鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉（ＦＡ８）が少なすぎるワ
イヤ、試験Ｎｏ．１６（Ｗ１６）は本発明で特定した鉄
系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉を含有しないワイヤ、試験Ｎｏ．１
７（Ｗ１７）は本発明で特定した鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉
を含有しないワイヤを使用した場合で、表４に示したよ
うに、それぞれにアーク安定性あるいはスラグ被包性の
劣化、ピットやガス溝の発生、ビード形状不良、スラグ
剥離性不良などが問題となった。

【００８４】（実施例２）実施例１と同様に、前記の表
１に示す軟鋼製鋼管（Ｐ１）に振動充填方式でフラック
スを充填して図２（ａ）に示したワイヤ断面構造のシー
ムレスタイプの全姿勢溶接用フラックス入りワイヤ（記
号：Ｗ１８〜Ｗ３０、ワイヤ径１．２ｍｍ）を試作し
た。表５に試作ワイヤの詳細、表６、表７に試作ワイヤ
の断面観察による外皮部肉厚の均一性とともに立向下進
及び立向上進姿勢の溶接試験結果を示した。なお、表
６、表７には、実施例２及び３の溶接試験結果を併記し
た。立向溶接試験は、無機ジンクプライマ塗装鋼板（鋼
種ＳＭ４９０、板厚１２ｍｍ×長さ５０ｃｍ、プライマ
膜厚約２０μｍ、立板と下板間のギャップなし）をＴ字
すみ肉継手とし、半自動溶接で行った。

【００８５】

【表５】

【００８６】

【表６】

【００８７】

【表７】

【００８８】試験Ｎｏ．１８〜２６はＮｉを含有しない
ワイヤを使用して立向溶接の高電流化の可否を調査した
ものである。立向下進溶接は溶接電流２８０〜３１０
Ａ、アーク電圧３０〜３３Ｖ、溶接速度約５０〜６０ｃ
ｍ／ｍｉｎ、立向上進溶接は溶接電流２８０Ａ、アーク
電圧２６〜２８Ｖ、溶接速度約１５ｃｍ／ｍｉｎ、チッ
プ・母材間距離２０〜２５ｍｍ、シールドガスはＣＯ₂
ガス（流量２５Ｌ／ｍｉｎ）で行った。

【００８９】表６中に記載のアーク安定性、スラグ被包
性、ビード止端部のなじみ及びスラグ剥離性の評価記号
は、◎印：極めて良好、○印：良好、△印：劣る、×
印：不良とした。

【００９０】試験Ｎｏ．１８〜２０（表６）は本発明に
よるフラックス入りワイヤ（Ｗ１８〜２０）を使用した
場合で、外皮部肉厚の変動が小さく、安定したアーク状
態及びスラグ被包状態下で、メタル垂れやスラグ巻込み
の発生がなく、良好なビード形状、スラグ剥離性が得ら
れ、立向下進溶接の高電流化（３００Ａ）が可能で、ま
た、立向上進溶接結果も良好であった。これに対し、Ｎ
ｏ．２１〜２６は比較例である。

【００９１】試験Ｎｏ．２１（Ｗ２１）はＴｉＯ₂が多
すぎるワイヤ、試験Ｎｏ．２２（Ｗ２２）はＳｉＯ₂が
多すぎるワイヤ、試験Ｎｏ．２３（Ｗ２３）はＳｉＯ₂
が少なくＺｒＯ₂を含有しないワイヤ、試験Ｎｏ．２４
（Ｗ２４）はＺｒＯ₂が多く弗化物を含有しないワイ
ヤ、試験Ｎｏ．２５（Ｗ２５）はＡｌ、Ｍｇを含有しな
いワイヤ、試験Ｎｏ．２６（Ｗ２６）は鉄系Ｓｉ−Ｍｎ
合金粉（ＦＡ４）が少なすぎるワイヤを使用した場合
で、表６に示したように、立向下進、立向上進溶接のア
ーク安定性あるいはスラグ被包性の劣化、メタル垂れ、
ビード止端部のなじみ、スラグ巻き込み、スラグ剥離性
不良などが問題となった。

【００９２】試験Ｎｏ．２７〜３０（表７）はＮｉを含
有するフラックス入りワイヤを使用して立向上進溶接性
を調査したものである。溶接条件は１８０Ａ−２２〜２
３Ｖ、２８０Ａ−２６〜２７Ｖ、溶接速度約１５〜２０
ｃｍ／ｍｉｎ、チップ・母材間距離２０〜２５ｍｍ、シ
ールドガスはＣＯ₂ガス（流量２５Ｌ／ｍｉｎ）で行っ
た。

【００９３】試験Ｎｏ．２７、２８は本発明のフラック
ス入りワイヤ（Ｗ２７、２８）を使用した場合で、外皮
部肉厚の変動が小さく、低電流及び高電流溶接条件でア
ーク状態及びスラグ被包状態が安定し、メタル垂れの発
生がなく、良好なビード形状、スラグ剥離性が得られて
いる。

【００９４】これに対し、試験Ｎｏ．２９（Ｗ２９）は
強脱酸剤（Ａｌ、Ｍｇ）が多すぎるワイヤ、試験Ｎｏ．
３０（Ｗ３０）は鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉（ＦＡ
９）が少なすぎるワイヤを使用した場合で、表７に示し
たように、アーク安定性あるいはスラグ被包性が劣化
し、メタル垂れが発生し、ビード止端部のなじみ、スラ
グ剥離性も不良であった。

【００９５】（実施例３）前記の表１に示した軟鋼製帯
鋼（Ｈ２）を管状体に成形する段階でフラックス（造粒
フラックス）を供給した後、管状体の相対するエッジ面
を高周波誘導加熱によりシーム溶接（シーム溶接時の管
状耐の外径約２２ｍｍ、溶接速度１０〜３０ｍ／ｍｉ
ｎ）して、引き続き連続的にロール群によりワイヤ径
３．２ｍｍまで縮径、銅めっき処理した。以後、孔ダイ
ス群により伸線を行い、図２（ｂ）に示したワイヤ断面
構造のシームレスタイプのフラックス入りワイヤ（記
号：Ｗ３１〜Ｗ３６はワイヤ径１．６ｍｍ、Ｗ３７〜Ｗ
４４はワイヤ径１．２ｍｍ）を試作した。

【００９６】なお、Ｗ３１、３４、３５、３７、４０、
４１、４４は非磁性の鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉（ＦＡ４、
ＦＡ６、ＦＡ７）及び鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉（Ｆ
Ａ９ＦＡ１０）を用いて、かつ、フラックス全体の比透
磁率（μ）を１．１０以下にして、シーム溶接の入熱量
を高め溶接速度３０ｍ／ｍｉｎで製造した。その他のワ
イヤは鉄粉を含有するためにシーム溶接の入熱量を制限
して溶接速度約１０〜１５ｍ／ｍｉｎで製造したので外
皮割れの発生は認められなかった。なお、伸線にともな
う加工硬化の緩和と脱水素のためにワイヤ径１０．７ｍ
ｍと３．２ｍｍで中間焼鈍を実施した。

【００９７】表８に試作ワイヤの詳細、そして、表６、
表７及び表９に試験結果を示した。なお、表９には、実
施例３及び４の溶接試験結果を併記した。外皮部肉厚の
均一性の測定方法、溶接試験条件等は実施例１、２に同
じである。なお、表６及び表７は前記した。

【００９８】

【表８】

【００９９】

【表９】

【０１００】試験Ｎｏ．３１〜３６（表９）は本発明の
すみ肉溶接用フラックス入りワイヤ（Ｗ３１〜３６）を
使用した場合である。いずれも良好な耐プライマ性、ビ
ード形状、外観及びスラグ剥離性が得られているが、鉄
粉を含有させたＷ３２、Ｗ３６及び鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金
粉（ＦＡ４）を多量に含有させたＷ３４を使用した試験
Ｎｏ．３２、３４、３６は極めて安定したアーク状態及
びスラグ被包状態下で、良好な耐プライマ性、ビード形
状、外観及びスラグ剥離性が得られている。

【０１０１】試験Ｎｏ．３７〜４３（表６、表７）、は
本発明の全姿勢溶接用フラックス入りワイヤ（Ｗ３７〜
４３）を使用した場合で、それぞれに立向下進溶接の高
電流化、立向上進溶接の条件範囲の拡大が出来る。

【０１０２】（実施例４）前記の表１に示した軟鋼製帯
鋼（Ｈ１）をＵ形に成形し、この溝内にフラックス（非
造粒フラックス）を供給した後、帯鋼の両端部を突き合
わせて管状体にして、引き続きロール群及び孔ダイス群
により伸線を行い、図２（ｃ）に示したワイヤ断面構造
のフラックス入りワイヤ（記号：Ｗ４５〜４７、ワイヤ
径１．６ｍｍ）を試作した。表２に示した鉄系Ｓｉ−Ｍ
ｎ合金粉（ＦＡ２）を用いた。表１０に試作ワイヤの詳
細、表９に試作ワイヤの試験結果を示した。なお、表２
及び表９は前記した。

【０１０３】

【表１０】

【０１０４】試験Ｎｏ．４５、４６（Ｗ４５、４６）は
本発明のフラックス入りワイヤを使用した場合で、良好
な耐プライマ性、ビード形状、外観及びスラグ剥離性が
得られた。

【０１０５】試験Ｎｏ．４７（Ｗ４７）は比較例で、ワ
イヤ製造段階の低水素化処理が不充分でありワイヤの水
素量が多すぎるためにピット、ガス溝が多発した。

【０１０６】（実施例５）表１１に全姿勢用フラックス
入りワイヤの溶着金属試験結果（ＪＩＳＺ３３１３
に準拠）を示した。溶接条件は溶接電流２８０Ａ、アー
ク電圧３１Ｖ、溶接速度３５ｃｍ／ｍｉｎ、チップ・母
材間距離２５ｍｍ、シールドガスはＣＯ₂ガス（流量２
５Ｌ／ｍｉｎ）で行った。

【０１０７】

【表１１】

【０１０８】試験Ｎｏ．４８（Ｗ３７）、Ｎｏ．４９
（Ｗ４０）は本発明のフラックス入りワイヤを使用した
場合で、４９０Ｎ／ｍｍ²級高張力鋼用ワイヤとして十
分な強度と衝撃靭性が得られている。

【０１０９】試験Ｎｏ．５０（Ｗ２５）はＡｌやＭｇを
含有しないワイヤを使用した場合の比較例で、溶着金属
の酸素量が増加し、衝撃靭性が低下した。

【０１１０】試験Ｎｏ．５１（Ｗ４１）はワイヤの窒素
量が高いワイヤを使用した場合の比較例で溶着金属の窒
素量が増加し、衝撃靭性が低下した。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、高電流
溶接条件の高速水平すみ肉溶接に使用した場合でも良好
な耐プライマ性、ビード形状、外観及びスラグ剥離性が
得られるすみ肉溶接用のガスシールドアーク溶接用フラ
ックス入りワイヤ、高電流域を含む広い溶接条件範囲で
使用して立向溶接の耐メタル垂れ性を始めとする各種溶
接作業性が良好な全姿勢溶接用フラックス入りワイヤを
提供したものであり、溶接作業能率及び溶接部の品質が
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を含むフラックス入りワイヤにおける鉄
系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉及び鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉の
含有量とピット発生状況、外皮部肉厚の均一性との関係
を示した図である。

【図２】フラックス入りワイヤの断面構造例を示した模
式図である。

【図３】フラックス入りワイヤの長手方向断面状態例を
示した模式図である。

【図４】実施例における水平すみ肉溶接試験に用いた試
験体及び溶接後のビードを示した模式図である。

【図５】実施例における水平すみ肉溶接試験ビードの余
盛り率の測定方法を示した模式図である。

【図６】実施例における水平すみ肉溶接試験ビードの止
端部形状の測定方法を示した模式図である。

【符号の説明】

１外皮２フラックス３外皮部の合わせ目４シーム溶接部５外皮部肉厚の薄い部分６フラックス原料粉７フラックス原料粉の噛み込み部分８鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉または鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ
合金粉９立板１０下板１１プライマ塗装１２ビード１３ビード止端部ｘ上脚長ｙ下脚長Ｌ₁、Ｌ₂ 接線 α₁、α₂ ビード止端部角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者足立武夫東京都中央区築地三丁目５番４号日鐵溶接工業株式会社研究所内 (72)発明者森和夫東京都中央区築地三丁目５番４号日鐵溶接工業株式会社研究所内 (72)発明者窪田晴敏東京都中央区築地三丁目５番４号日鐵溶接工業株式会社研究所内Ｆターム(参考） 4E084 AA02 AA03 AA04 AA17 BA02 BA03 BA05 BA10 BA22 BA29 CA21 DA10 DA28 FA02 GA03 HA04 HA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼製外皮内にフラックスを充填してなる
ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおい
て、重量％で、Ｃを０．４０〜１．２０％、Ｓｉを５〜１２％、Ｍｎを
１９〜４２％含み、残部Ｆｅからなり、かつ、Ｓｉ≧１
１．８９−２．９２Ｃ−０．０７７Ｍｎ（式）を満た
し、粒径が２１２μｍ以下の鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉をワ
イヤ全重量に対して１．０％以上含有し、さらに、ＴｉＯ₂：２．０〜７．０％、ＳｉＯ₂：０．２〜１．５％、ＺｒＯ₂：０．１〜１．２％、弗化物（Ｆ換算値）：０．０１〜０．３％を含有するこ
とを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入
りワイヤ。
【請求項２】鋼製外皮内にフラックスを充填してなる
すみ肉溶接に使用するガスシールドアーク溶接用フラッ
クス入りワイヤにおいて、重量％で、Ｃを０．４０〜１．２０％、Ｓｉを５〜１２％、Ｍｎを
１９〜４２％含み、残部Ｆｅからなり、かつ、Ｓｉ≧１
１．８９−２．９２Ｃ−０．０７７Ｍｎ（式）を満た
し、粒径が２１２μｍ以下の鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉をワ
イヤ全重量に対して１．０％以上含有し、さらに、ＴｉＯ₂：２．０〜５．０％、ＳｉＯ₂：０．２〜１．２％、ＺｒＯ₂：０．１〜１．２％、弗化物（Ｆ換算値）：０．０１〜０．３％を含有するこ
とを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入
りワイヤ。
【請求項３】鋼製外皮内にフラックスを充填してなる
すみ肉溶接に使用するガスシールドアーク溶接用フラッ
クス入りワイヤにおいて、重量％で、Ｃを０．４０〜１．２０％、Ｓｉを５〜１２％、Ｍｎを
１９〜４２％、Ｎｉを３０％以下含み、残部Ｆｅからな
り、かつ、Ｓｉ≧１１．８９−２．９２Ｃ−０．０７７
Ｍｎ−０．０６２Ｎｉ（式）を満たし、粒径が２１２
μｍ以下の鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉をワイヤ全重量
に対して１．０％以上含有し、さらに、ＴｉＯ₂：２．０〜５．０％、ＳｉＯ₂：０．２〜１．２％、ＺｒＯ₂：０．１〜１．２％、弗化物（Ｆ換算値）：０．０１〜０．３％を含有するこ
とを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入
りワイヤ。
【請求項４】鋼製外皮内にフラックスを充填してなる
全姿勢溶接に使用するガスシールドアーク溶接用フラッ
クス入りワイヤにおいて、重量％で、Ｃを０．４０〜１．２０％、Ｓｉを５〜１２％、Ｍｎを
１９〜４２％含み、残部Ｆｅからなり、かつ、Ｓｉ≧１
１．８９−２．９２Ｃ−０．０７７Ｍｎ（式）を満た
し、粒径が２１２μｍ以下の鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉をワ
イヤ全重量に対して１．０％以上含有し、さらに、ＴｉＯ₂：４．０〜７．０％、ＳｉＯ₂：０．３〜１．５％、ＺｒＯ₂：０．３〜１．２％、Ａｌ（１．５％以下）又はＭｇ（０．８％以下）の１種
又は２種：０．１〜１．５％、弗化物（Ｆ換算値）：０．０１〜０．２％を含有するこ
とを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入
りワイヤ。
【請求項５】鋼製外皮内にフラックスを充填してなる
全姿勢溶接に使用するガスシールドアーク溶接用フラッ
クス入りワイヤにおいて、重量％で、Ｃを０．４０〜１．２０％、Ｓｉを５〜１２％、Ｍｎを
１９〜４２％、Ｎｉを３０％以下含み、残部Ｆｅからな
り、かつ、Ｓｉ≧１１．８９−２．９２Ｃ−０．０７７
Ｍｎ−０．０６２Ｎｉ（式）を満たし、粒径が２１２
μｍ以下の鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉をワイヤ全重量に対し
て１．０％以上含有し、さらに、ＴｉＯ₂：４．０〜７．０％、ＳｉＯ₂：０．３〜１．５％、ＺｒＯ₂：０．３〜１．２％、Ａｌ（１．５％以下）又はＭｇ（０．８％以下）の１種
又は２種：０．１〜１．５％、弗化物（Ｆ換算値）：０．０１〜０．２％を含有するこ
とを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入
りワイヤ。
【請求項６】上記鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉及び鉄系Ｓｉ
−Ｍｎ−Ｎｉ合金粉の比透磁率（μ）が１．１０以下で
あることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記
載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項７】ワイヤ全重量に対して鉄粉を１０％以下
含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つ
に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイ
ヤ。
【請求項８】ワイヤ全重量に対してワイヤの水素量が
０．００７％以下であることを特徴とする請求項１〜７
のいずれか１つに記載のガスシールドアーク溶接用フラ
ックス入りワイヤ。
【請求項９】ワイヤ全重量に対してワイヤの窒素量が
０．０１０％以下であることを特徴とする請求項１〜８
のいずれか１つに記載のガスシールドアーク溶接用フラ
ックス入りワイヤ。