JP2001334395A

JP2001334395A - ステンレス鋼溶接用被覆アーク溶接棒

Info

Publication number: JP2001334395A
Application number: JP2000150527A
Authority: JP
Inventors: Manabu Mizumoto; 学水本; Hajime Nagasaki; 肇長崎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2020-05-22
Also published as: JP3833442B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ステンレス鋼の溶接に使用され、全姿勢での
溶接作業性が優れており、特に被覆剤中に多量の合金剤
を含む溶接棒で、被覆の絶縁性が良好で、保護筒が強
く、アーク安定性が良好なステンレス鋼溶接用被覆アー
ク溶接棒を提供する。【解決手段】重量％でＣａＣＯ₃を５〜３０％、Ｃａ
Ｆ₂ を１０〜２６％、ＳｉＯ₂ を５〜２０％、ＺｒＯ
₂ を１〜１０％、合金剤を６５％以下に含有する被覆
剤をステンレス鋼心線に塗布したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は全姿勢での溶接作業
性が優れたステンレス鋼溶接用被覆アーク溶接棒に関す
るものである。特に被覆剤中に多量の合金剤を含む溶接
棒において、被覆の絶縁性が良好で、保護筒が強く、ア
ーク安定性が良好なものを提供する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ステンレス鋼の優れた耐食性や高
温特性等から、用途に合わせて多くの種類のステンレス
鋼が開発されている。そのステンレス鋼種に合わせて、
溶接材料の開発も行われているが、母材と同一成分系の
心線を適用すれば、母材と同等の性能を得る成分を確保
することは比較的容易である。しかし、市場で少量しか
使用されない鋼種では、同一成分系の心線を製造するに
あたり、特殊成分であること、少量生産であることか
ら、非常にコストの高い心線となる。そこで比較的安価
で汎用的な心線を使用して被覆剤中に合金剤を添加し、
目的の成分を得ることで、コストを低く抑える手法が用
いられる。しかし、被覆剤中に多量の合金剤を添加する
ことは、被覆に十分な絶縁性が得られない、また保護筒
の片溶けが発生してアーク不安定となる等の課題があ
る。

【０００３】ステンレス鋼溶接用の被覆アーク溶接棒に
関する研究は従来から実施されており、特許第１２１８
０４３号公報には、被覆剤として特定量の石灰石、蛍
石、珪灰石を含有させ、かつ石灰石と蛍石の比を限定す
ることで、全姿勢でビード形状が良好で、溶接欠陥のな
い健全な溶接が行えるステンレス鋼被覆アーク溶接棒が
提案されている。

【０００４】また、特開平９−１２２９７６号公報に
は、被覆剤として特定量のＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＣａＣＯ₃、ＣａＦ₂、Ｋ₂Ｏ、ＭｎＯ₂、Ｎａ
₂Ｏを含有させ全姿勢での溶接作業性に優れるステンレ
ス鋼溶接用被覆アーク溶接棒が提案されている。しか
し、これらの技術では被覆剤中に多量の合金剤を添加す
ると、十分な被覆の絶縁性や溶接作業性が得られなかっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、被覆剤中に
多量の合金剤を含有しても、被覆に十分な絶縁性を持
ち、アーク安定性等の溶接作業性が良好なステンレス鋼
溶接用被覆アーク溶接棒を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ステンレ
ス鋼溶接用被覆アーク溶接棒の被覆の絶縁性、溶接作業
性を改善するため、被覆剤組成を種々検討した。その結
果、ＺｒＯ₂を添加することで、被覆の絶縁性が向上す
るとの知見を得た。さらにＣａＣＯ₃中のＣａＯが、Ｚ
ｒＯ₂の安定剤として作用することで、より高温で強固
な保護筒を形成し、保護筒の片溶けを防止、アーク安定
性を良好にするとの知見も得た。

【０００７】本発明は以上の知見を基に構成されたもの
であり、その要旨とするところは、ステンレス鋼心線に
被覆剤全重量に対して、重量％でＣａＣＯ₃を５〜３０
％、ＣａＦ₂を１０〜２６％、ＳｉＯ₂を５〜２０％、
ＺｒＯ₂を１〜１０％、合金剤を６５％以下で含有する
被覆剤が塗布されていること、さらに合金剤はＦｅ以外
の成分の合計値として、被覆剤重量に対して１０％以上
含有していることも特徴とするステンレス鋼溶接用被覆
アーク溶接棒にある。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明ステンレス鋼溶接用
被覆アーク溶接棒の各組成の数値限定理由を述べる。

【０００９】ＣａＣＯ₃はアーク安定性を向上させる目
的で添加する。被覆剤重量に対し５％未満であるとアー
ク不安定となる。３０％を超えて添加するとスパッタ発
生量が多くなる。したがってＣａＣＯ₃は５〜３０％に
する必要がある。

【００１０】ＣａＦ₂は、スラグの流動性を良好とし、
立向のビード形状を良くする目的で添加する。被覆剤重
量に対し１０％未満であるとスラグの流動性が悪く、立
向のビード形状が凸状となる。２６％を超えて添加する
とスラグの被包性が悪くなる。したがってＣａＦ₂は１
０〜２６％にする必要がある。

【００１１】ＳｉＯ₂は被包性の良いスラグを形成する
目的で添加するが、被覆剤重量に対し５％未満であると
スラグの被包性が悪く、水平すみ肉のビード形状が凸状
となる。２０％を超えて添加すると立向のビード形状が
凸状になる。したがって、ＳｉＯ₂ は５〜２０％にす
る必要がある。添加源として、珪砂、カリ長石、マイ
カ、固着剤に用いる水ガラス等がある。

【００１２】ＺｒＯ₂は、絶縁性の高い被覆を形成させ
る目的で添加する。さらに溶接時にＣａＯ＋ＣＯ₂に分
解するＣａＣＯ₃が上記特定量で添加されると、そのＣ
ａＯがＺｒＯ₂の安定剤として作用し、より高温で安定
なＺｒＯ₂となる。そして強固な保護筒を形成し、保護
筒の片溶けを防止、アーク安定性を向上させる。被覆剤
重量に対し１％未満であると被覆の絶縁性が悪く、強固
な保護筒が得られないため保護筒が片溶けし、アーク不
安定となる。１０％を超えて添加するとスパッタ発生量
が多くなる。したがって、ＺｒＯ₂は１〜１０％にする
必要がある。

【００１３】合金剤は、目的とする成分を得るために種
々の合金を添加するが、被覆剤重量に対し６５％を超え
て添加すると被覆に十分な絶縁性が得られない。したが
って、合金剤は６５％以下にする必要がある。合金剤は
低くくても、被覆の絶縁性、アーク安定性等の溶接作業
性は良好であるが、目的の成分を得るために心線を高合
金にしなければならず、コスト高となる。したがって、
低コスト化を考慮し、比較的汎用性ある低合金のステン
レス鋼心線を用い、被覆剤中の合金剤を被覆剤重量に対
しＦｅ以外の成分の合計値として１０％以上、好ましく
は２０％以上として目的の成分を得るようにするとよ
い。すなわち、この場合は先の合金剤の量の上限と異な
り、合金成分として寄与しないフェロアロイ中のＦｅは
計算に入れない。合金剤として、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｍｎ、窒
化Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ−Ｍｏ、
Ｗ、Ｆｅ−Ｎｂ、Ｆｅ−Ｖ、Ｃｕ等があり、目的の成分
に合わせ１種または２種以上を用いることができる。

【００１４】以上のように被覆剤を特定量に限定するこ
とで、全姿勢での溶接作業性に優れ、特に被覆の絶縁性
が良好で、強固な保護筒が得られ、アーク安定性が良好
なステンレス鋼溶接用被覆アーク溶接棒を得ることがで
きる。

【００１５】被覆アーク溶接棒の製造方法について言及
すると、心線と配合・混合した被覆剤を準備してから被
覆剤に固着剤（珪酸カリおよび珪酸ソーダの水溶液）を
添加しながら湿式混合を行い、心線周囲に被覆剤を塗装
し、さらに塗装後１５０〜４２０℃で約１〜３時間の乾
燥・焼成を行うことにより製造することができる。

【００１６】

【実施例】表１に供試心線の主な化学成分を示す。また
表２および表３に供試心線と被覆剤の組み合わせによる
被覆アーク溶接棒の組成を示す。表４に使用した母材の
化学成分を示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】

【表４】

【００２１】溶接作業性の試験方法は、棒径４．０ｍｍ
の溶接棒を用い、溶接電流１００〜１４０Ａ（ＡＣ）、
アーク電圧２０〜２５Ｖ、溶接速度１００〜２５０ｍｍ
／ｍｉｎで、図１に示すすみ肉溶接試験板に水平および
立向姿勢で溶接を行なった。図１のすみ肉溶接試験板
は、表３に示す板厚６ｍｍの母材を用いた。被覆の絶縁
性は、溶接棒サイド部の被覆剤部分を母材に接触させ
て、アークの発生の有無により判定した。

【００２２】溶接棒Ｎｏ．１〜５、Ｎｏ．９〜１０の溶
接には母材記号Ｓ１を使用した。溶接棒Ｎｏ．６〜８、
Ｎｏ．１１〜１３の溶接には母材記号Ｓ２を使用した。
なお、表２および表３中の被覆率とは、溶接棒全重量に
対して被覆剤重量の占める割合を意味する。また、表２
および表３中のその他スラグ剤は、ＭｇＯ、ＴｉＯ₂、
Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃ 等である。溶接作業性試
験結果を表５に示す。表中溶接棒Ｎｏ．１〜８が本発明
例、溶接棒Ｎｏ．９〜１３が比較例である。

【００２３】

【表５】

【００２４】本発明例である溶接棒Ｎｏ．１〜８は、Ｃ
ａＣＯ₃、ＣａＦ₂、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、合金剤の含
有量が適正であるので被覆の絶縁性、水平および立向姿
勢共に溶接作業性が良好であった。

【００２５】比較例中溶接棒Ｎｏ．９は被覆剤中のＣａ
ＣＯ₃ が高いのでスパッタ発生量が多く、またＣａＦ₂
が低いのでスラグの流動性が悪く、立向のビード形状が
凸状となった。溶接棒Ｎｏ．１０は被覆剤中のＣａＣＯ
₃ が低いのでアーク不安定で、またＣａＦ₂ が高いので
スラグの被包性が悪かった。

【００２６】溶接棒Ｎｏ．１１は被覆剤中の合金剤が高
いので、被覆の絶縁性が悪かった。溶接棒Ｎｏ．１２は
被覆剤中のＳｉＯ₂が高いので、立向のビード形状が凸
状となった。またＺｒＯ₂を含有していないので被覆の
絶縁性が悪く、保護筒が片溶けしアーク不安定であっ
た。

【００２７】溶接棒Ｎｏ．１３は被覆剤中のＳｉＯ₂が
低いのでスラグの被包性が悪く、水平すみ肉のビード形
状が凸状となった。また、ＺｒＯ₂が高いのでスパッタ
発生量が多かった。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、全姿勢で
の溶接作業性が優れており、特に被覆剤中に多量の合金
剤を含む溶接棒で被覆の絶縁性が良好で、保護筒が強
く、アーク安定性が良好なステンレス鋼溶接用被覆アー
ク溶接棒を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に用いたすみ肉溶接試験板を示
す図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステンレス鋼心線に被覆剤重量に対して
重量％で、ＣａＣＯ ₃を５〜３０％、ＣａＦ₂を１０〜
２６％、ＳｉＯ₂を５〜２０％、ＺｒＯ₂を１〜１０
％、合金剤を６５％以下で含有する被覆剤が塗布されて
いることを特徴とするステンレス鋼溶接用被覆アーク溶
接棒。
【請求項２】合金剤はＦｅ以外の成分の合計値とし
て、被覆剤重量に対して１０％以上含有していることを
特徴とする請求項１記載のステンレス鋼溶接用被覆アー
ク溶接棒。