JP2007090399A - 低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 質量%で、CaO:5.0%以上 25.0%以下、MgO:1.0%以上 5.0%以下、Al2O3:15%以上 30%以下、CaF2:30%以上 55%以下、SiO2:10.0%以上 25.0%以下、Li2OおよびK2Oの何れか1種または2種の合計:0.1%以上 3.0%以下を含有し、残部が不可避の不純物からなり、且つ、式(1)で得られる塩基度Bが0.8以上3.2以下であることを特徴とする高強度溶接金属を製作する低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックス。
B=6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]-0.2N[Al2O3]-6.3N[SiO2] ・・・・・(1)
【選択図】 なし
Description
CaO :5.0%以上 25.0%以下、
MgO :1.0%以上 5.0%以下、
Al2O3:15%以上 30%以下、
CaF2 :30%以上 55%以下、
SiO2 :10.0%以上 25.0%以下、
Li2O :0.1%以上 3.0%以下、
を含有し、残部が不可避の不純物からなり、且つ、式(1)で得られる塩基度Bが0.8以上3.2以下であることを特徴とする低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックスである。
ここでN[k]は成分kのモル分率。
CaO :5.0%以上 25.0%以下、
MgO :1.0%以上 5.0%以下、
Al2O3:15%以上 30%以下、
CaF2 :30%以上 55%以下、
SiO2 :10.0%以上 25.0%以下、
K2O :0.1%以上 3.0%以下、
を含有し、残部が不可避の不純物からなり、且つ、式(1)で得られる塩基度Bが0.8以上3.2以下であることを特徴とする低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックスである。
ここでN[k]は成分kのモル分率。
CaO :5.0%以上 25.0%以下、
MgO :1.0%以上 5.0%以下、
Al2O3:15%以上 30%以下、
CaF2 :30%以上 55%以下、
SiO2 :10.0%以上 25.0%以下、
Li2OおよびK2Oの合計:0.1%以上 3.0%以下、
を含有し、残部が不可避の不純物からなり、且つ、式(1)で得られる塩基度Bが0.8以上3.2以下であることを特徴とする低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックスである。
ここでN[k]は成分kのモル分率。
ここでN[k]は成分kのモル分率。
ここでN[k]は成分kのモル分率。
ここでN[k]は成分kのモル分率。
ここでN[k]は成分kのモル分率。
ここでN[k]は成分kのモル分率。但し、式(5)において、含まれない成分が有る場合は、モル分率に0を代入した。
CaOは、溶接金属中の酸素量を変化させることにより溶接金属の靭性に影響をあたえる。5.0%以下では、溶接金属中の酸素量が過剰となり粗大な酸化物が形成され靭性が低下する。そのため、5.0%以上は必要である。また、CaOは溶接金属の溶接ビード形状に影響をおよぼし、5.0%未満では、軟化溶融温度が高くなり溶融ガスの放散の阻害によるあばたの発生等の溶接ビード表面の外観不良につながる。一方、過剰のCaOは粘度が高く余盛りが高くなり、しかもスラグの剥離性も低下する。そのため上限を25%とした。CaOの望ましい範囲は10%以上、20%以下である。
MgOは溶接金属中の酸素量を変化させることにより溶接金属の靭性に影響をあたえる。1%未満では、溶接金属中の酸素が過剰となり、粗大な酸化物が形成され溶接金属の靭性が低下するため下限は1%とした。5.0%超では逆に溶接金属中の酸素量が不足し、組織が粗大化し靭性が低下する。また、MgOはスラグの粘性に影響を与える。MgOが過剰に添加されるとスラグの粘性が高くなり、アンダーカットが発生する。そのため、上限は5%とした。MgOの望ましい範囲は2.0%以上、4.0%以下である。
Al2O3は溶接金属中の酸素量を変化させることにより溶接金属の靭性に影響をあたえる。しかも、溶接金属中の酸素量に対する影響が緩やかであるため、高強度溶接金属に特に必要な微妙な酸素量の制御に有効であり、その効果を得るために、最低限15%は必要である。しかし、30%以上添加すると酸素過剰となり粗大な酸化物を形成するようになり靭性が低下する。また、Al2O3は溶接作業性に対しても影響を与え、過剰のAl2O3はアンダーカットや馬の背状の突起が溶接ビード頂部に生成するため、上限を30%とした。Al2O3の望ましい範囲は18%以上、22%以下以下である。
CaF2は溶接金属中の酸素量を変化させることにより溶接金属の靭性に影響をあたえる。30%以下では酸素過剰となり、粗大な酸化物が形成され溶接金属の靭性が低下する。一方、過剰のCaF2は酸素不足となり組織が粗大化し、溶接金属の靭性が低下する。そのため上限を55%とした。また、CaF2は、フラックスの粘度や軟化溶融温度を下げるため、溶接ビードが過剰な凸形状になるのを防止し、また溶接ビード表面も滑らかにする。この効果を得るためには30%以上添加する必要がある。しかし、55%以上ではアークの安定性が損なわれ溶接ビード形状が低下する。CaF2の望ましい範囲は38%以上、45%以下である。
SiO2は溶接金属中の酸素量を変化させることにより溶接金属の靭性に影響をあたえる。10.0%未満では溶接金属中の酸素量が不足し組織が粗大化し、溶接金属の靭性が低下する。しかし、SiO2が過剰に添加されると溶接金属の酸素量が過剰となり粗大な析出物が生成し、溶接金属の靭性が低下する。そのため、上限は25.0%とした。また、SiO2は止端部のなじみを良好にし、溶接ビード形状を良好にする効果があり、これを得るため10.0%以上は必要である。SiO2の望ましい範囲は12%以上、20%以下である。
Li2Oは、図4に示したようにビード形状を良好にするのに有効な成分である。詳しくは、Li2Oは溶融スラグの溶融温度と粘性を下げ、溶接ビード形状を良好にする。また、溶接ビードの湯流れも安定させるため、溶接ビード幅も均一になる。そのため、溶接金属の靭性を制御する目的で積極的に添加したAl2O3、CaF2により低下する溶接ビード形状や溶接ビード外観を、Li2O、単独あるいはK2Oとの複合添加により緩和することができるとともに、溶接金属の高合金化により低下する溶接ビード形状の低下も防止することができる。この効果を得るためには、最低限0.2%以上は必要である。一方、Li2OとK2Oの合計が3.0%以上では、ビード表面に微細な凹凸が生じる様になる。また、Li2Oは溶接金属の酸素量には影響を与えないため、過剰な添加はそれ以外の成分の添加量の調整範囲を狭くし、その結果、塩基度の調整の余裕度を小さくする。このような観点から、上限を2.0%とした。
K2OもLi2Oと同様に、図4に示した様にビード形状を良好にするのに有効な成分である。K2Oは溶融スラグの溶融温度と粘性を下げ、溶接ビード形状を良好にする。また、溶接ビードの湯流れも安定させるため、溶接ビード幅も均一になる。そのため、溶接金属の靭性を制御する目的で積極的に添加したAl2O3、CaF2により低下する溶接ビード形状や溶接ビード外観を、Li2O単独あるいはLi2OとK2Oの複合添加により緩和することができるとともに、溶接金属の高合金化により低下する溶接ビード形状の低下も防止することができる。この効果を得るためには、0.2%以上は必要である。一方、K2OとLi2Oの合計が3.0%以上では、ビード表面に微細な凹凸が生じる様になる。また、K2Oは溶接金属の酸素量には影響を与えないため、過剰な添加はそれ以外の成分の添加量の調整範囲を狭くし、その結果、塩基度の調整の余裕度を小さくする。このような観点から、上限を2.0%とした。
Li2OおよびK2Oは、図4に示した様に複合で添加しても単独添加と同様にビード形状を良好にするのに有効である。Li2OおよびK2Oを複合点kとした場合も、溶融スラグの溶融温度と粘性を下げ、溶接ビード形状を良好にする。また、溶接ビードの湯流れも安定させるため、溶接ビード幅も均一になる。そのため、溶接金属の靭性を制御する目的で積極的に添加したAl2O3、CaF2により低下する溶接ビード形状や溶接ビード外観を、Li2OおよびK2Oの複合添加により緩和するとともに、溶接金属の高合金化により低下する溶接ビード形状の低下も防止することができる。この効果を得るためには、最低限両者の合計が0.2%以上は必要である。一方、その合計が3.0%以上では、ビード表面に微細な凹凸が生じる様になる。また、Li2OおよびK2Oは溶接金属の酸素量には影響を与えないため、過剰な添加はそれ以外の成分の添加量の調整範囲を狭くし、その結果、塩基度の調整の余裕度を小さくする。このような観点から、上限を2.0%とした。
B=6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]−0.2N[Al2O3]−6.3N[SiO2] ・・・・・(1)
TiO2は本発明で得られた高強度溶接金属用の溶融型フラックスにおいて、溶接速度1.0m/min以下、あるいは4.0kJ/mm超の低速高入熱の溶接において生成する頂部スラグインを解消するための成分の一つである。このTiO2は溶融したフラックス中で複合酸化物を形成し、スラグの浮上を促す。その効果を得るためには図6に示したように、1.0%以上必要である。しかし、TiO2は、溶接ビード表面のスラグの剥離性を低下させる。特に5.0%超添加すると、作業性を低下するため上限を5.0%とした。望ましくは1.0%以上、2.5%の範囲である。
B=6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]−0.2N[Al2O3]−2.2N[TiO2]−6.3N[SiO2] ・・・・・(2)
ここでN[k]は成分kのモル分率。
BaOもTiO2と同様、溶融スラグの浮上を助け、低速高入熱の溶接において生成する頂部スラグインを回避する。その効果を得るためには図7に示したように、1.0%以上必要である1.0%以上必要である。しかし、5.0%以上添加してもその効果が飽和するためBaOも、溶接ビード表面のスラグの剥離性を低下させる。特に5.0%超添加すると、作業性を低下するため上限を5.0%とした。望ましくは1.0%以上、2.5%以下の範囲である。
B=6.5N[BaO]+6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]−0.2N[Al2O3]−6.3N[SiO2] ・・・・・(3)
ここでN[k]は成分kのモル分率。
ZrO2もTiO2と同様、溶融スラグの浮上を助け、低速高入熱の溶接において生成する頂部スラグインを回避する。その効果を得るためには図8に示したように1.0%以上必要である。しかし、ZrO2、溶接ビード表面のスラグの剥離性を低下させる。特に5.0%超添加すると、作業性を低下するため上限を10.0%とした。望ましくは1.0%以上、5.0%以下の範囲である。
B=6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]+0.3N[ZrO2]−0.2N[Al2O3]−2.2N[TiO2]−6.3N[SiO2] ・・・・・(4)
ここでN[k]は成分kのモル分率。
TiO2、BaOおよびZrO2は、単独添加でもまた複合添加しても図9に示したように、その効果は得られる、その下限は1種類のみを添加した場合は各々の成分の下限と同じ1%である。また、これらを過剰に添加した場合は単独添加と同様に、溶接ビード表面のスラグの剥離性が低下する。複合で添加する場合はその合計が10%以上の場合は、スラグの剥離性が低下するため、上限を10%とした。望ましくは、1.0%以上、5.0%以下の範囲である。
B=6.5N[BaO]+6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]+0.3N[ZrO2]−0.2N[Al2O3]−2.2N[TiO2]−6.3N[SiO2] ・・・・・(5)
ここでN[k]は成分kのモル分率。
次に、実施例により本発明の効果を説明する。表5に本発明の請求項1から請求項3に関わる発明例および比較例を示す。また、表6に本発明の請求項4から請求項7に関わる発明例および比較例を示す。
次に、比較例について説明する。表5中、比較例1〜比較例15までは本発明の請求項1から請求項3に関わる比較例である。評価は発明例と同様の方法で行った。
Claims (7)
- 高強度溶接金属を作成する際に使用される低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックスにおいて、質量%で、
CaO :5.0%以上 25.0%以下、
MgO :1.0%以上 5.0%以下、
Al2O3:15%以上 30%以下、
CaF2 :30%以上 55%以下、
SiO2 :10.0%以上 25.0%以下、
Li2O :0.2%以上 3.0%以下、
を含有し、残部が不可避の不純物からなり、且つ、式(1)で得られる塩基度Bが0.8以上3.2以下であることを特徴とする低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックス。
B=6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]−0.2N[Al2O3]−6.3N[SiO2] ・・・・・(1)
ここでN[k]は成分kのモル分率。 - 高強度溶接金属を作成する際に使用される低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックスにおいて、質量%で、
CaO :5.0%以上 25.0%以下、
MgO :1.0%以上 5.0%以下、
Al2O3:15%以上 30%以下、
CaF2 :30%以上 55%以下、
SiO2 :10.0%以上 25.0%以下、
K2O :0.2%以上 3.0%以下、
を含有し、残部が不可避の不純物からなり、且つ、式(1)で得られる塩基度Bが0.8以上3.2以下であることを特徴とする低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックス。
B=6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]−0.2N[Al2O3]−6.3N[SiO2] ・・・・・(1)
ここでN[k]は成分kのモル分率。 - 高強度溶接金属を作成する際に使用される低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックスにおいて、質量%で、
CaO :5.0%以上 25.0%以下、
MgO :1.0%以上 5.0%以下、
Al2O3:15%以上 30%以下、
CaF2 :30%以上 55%以下、
SiO2 :10.0%以上 25.0%以下、
Li2OおよびK2Oの2種の合計:0.2%以上 3.0%以下、
を含有し、残部が不可避の不純物からなり、且つ、式(1)で得られる塩基度Bが0.8以上3.2以下であることを特徴とする低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックス。
B=6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]−0.2N[Al2O3]−6.3N[SiO2] ・・・・・(1)
ここでN[k]は成分kのモル分率。 - 高強度溶接金属を作成する際に使用される低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックスにおいて、質量%で、更に、TiO2:1.0%以上 5.0%以下を含有し、且つ式(1)に変えて式(2)で得られる塩基度Bが0.8以上3.2以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかの項に記載の低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックス。
B=6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]−0.2N[Al2O3]−2.2N[TiO2]−6.3N[SiO2] ・・・・・(2)
ここでN[k]は成分kのモル分率。 - 高強度溶接金属を作成する際に使用される低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックスにおいて、質量%で、更に、BaO:1.0%以上 5.0%以下を含有し、且つ式(1)に変えて式(3)で得られる塩基度Bが0.8以上3.2以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかの項に記載の低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックス。
B=6.5N[BaO]+6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]−0.2N[Al2O3]−6.3N[SiO2] ・・・・・(3)
ここでN[k]は成分kのモル分率。 - 高強度溶接金属を作成する際に使用される低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックスにおいて、質量%で、更に、ZrO2:1.0%以上 10.0%以下を含有し、且つ式(1)に変えて式(4)で得られる塩基度Bが0.8以上3.2以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかの項に記載の低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックス。
B=6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]+0.3N[ZrO2]−0.2N[Al2O3]−6.3N[SiO2] ・・・・・(4)
ここでN[k]は成分kのモル分率。 - 高強度溶接金属を作成する際に使用される低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックスにおいて、質量%で、更に、TiO2:5.0%以下、BaO:5.0%以下、ZrO2:10.0%以下で、且つ、上記酸化物の何れか2種類以上を含有し、且つ上記酸化物の合計が質量%で1.0%以上、10.0%以下であり、且つ式(1)に変えて式(5)で得られる塩基度Bが0.8以上3.2以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかの項に記載の低酸素系サブマージアーク溶接用溶融型フラックス。
B=6.5N[BaO]+6.05N[CaO]+4.0N[MgO]+5.1N[CaF2]+0.3N[ZrO2]−0.2N[Al2O3]−2.2N[TiO2]−6.3N[SiO2] ・・・・・(5)
ここでN[k]は成分kのモル分率。
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