JP2013059783A - エレクトロスラグ肉盛溶接用フラックス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エレクトロスラグ肉盛溶接用フラックス1は、Ni基合金からなるフープを用いてエレクトロスラグ肉盛溶接を実施する際に使用される。このフラックス1は、CaF2:5乃至20質量%、Al2O3:10乃至20質量%、SiO2:40乃至60質量%及びCaO:15乃至30質量%からなる溶融フラックスを焼結フラックスの原料の一部としてフラックス全質量比で3乃至10質量%混合させて焼結して得た焼結フラックスである。そして、フラックス全体の組成が最適化されている。
【選択図】図1
Description
CaF2は、溶融スラグの電気伝導度を適切に確保し、溶接の安定性を向上させる。また、CaF2は、溶融スラグの粘性を適切に確保し、溶接ビードの形状を向上させる。CaF2の含有量がフラックス全質量比で55質量%未満であると、ビード形状及びビード外観が劣化し、また、電気伝導度が過剰となり、抵抗発熱が不足することにより、溶接中に頻繁にアークが発生し、溶接の安定性が低下する。CaF2の含有量がフラックス全質量比で75質量%を超えると、溶融スラグの粘性が過剰となり、溶接ビードの直線性が低下して溶接ビードの形状が劣化すると共に、フッ素ガスの発生量が増加して溶接ビードに圧痕(ポックマーク)が発生し、ビード外観が劣化する。よって、本発明においては、CaF2の含有量をフラックス全質量比で55乃至75質量%と規定する。このCaF2の含有量は、フラックス全質量比で60乃至70質量%であることが好ましい。
Al2O3は、スラグ形成剤として添加され、溶接ビードの平滑性、始端部の濡れ性及び直線性を適切に確保し、溶接ビード外観及び溶接ビード形状を向上させる。Al2O3の含有量がフラックス全質量比で10質量%未満であると、これらの効果を十分に得ることができず、25質量%を超えると、抵抗発熱量が不足してフラックスの溶融が不十分になり、溶接中に頻繁にアークが発生し、溶接の安定性が低下する。よって、本発明においては、Al2O3の含有量をフラックス全質量比で10乃至25質量%と規定する。このAl2O3の含有量は、フラックス全質量比で15乃至20質量%であることが好ましい。
SiO2は、溶融スラグの粘性を適切に確保し、溶接ビード形状を良好にする。SiO2の含有量がフラックス全質量比で20質量%を超えると、溶融スラグの粘性が過剰となり、溶接ビードの直線性が低下して溶接ビードの形状が劣化したり、溶接ビード幅が狭小となってアンダーカットが生じる。通常、SiO2は、エレクトロスラグ肉盛溶接用フラックスの製造時に、SiO2が主体であるバインダーが添加されることにより、フラックス全質量比で10質量%以上導入される。
MgO、CaO、TiO2及びBaOは、夫々、スラグ形成剤として添加され、溶接ビードの平滑性及び直線性を適切に確保し、溶接ビード外観及び溶接ビード形状を向上させる。また、溶融スラグの対流により、フープの幅方向に均一な溶融スラグを形成し、スラグ剥離性を向上させる。MgO、CaO、TiO2又はBaOの含有量がフラックス全質量比で5.0質量%を超えると、溶融スラグの対流が過剰となってスラグの発生量がフープの幅方向に不均一となり、スラグ剥離性が低下する。なお、本発明においては、これらの成分は、積極的に添加しなくても特に問題はないが、フラックス原料中に不純物として必然的に含まれることにより、通常はフラックス中に0.1質量%以上含有される。
Na2O、K2O及びLi2Oは、溶融スラグの融点を適切に確保し、溶接の安定性を向上させる。これらの成分は、エレクトロスラグ肉盛溶接用フラックスの製造時に、バインダーから添加され、製造された焼結型フラックスにおいて、その含有量は、フラックス全質量比の総量で2質量%以上となる。Na2O、K2O及びLi2Oの含有量が、総量で5質量%を超えると、溶融スラグの融点が低下することにより、発熱量が不足してフラックスの溶融が不十分になり、溶接中に頻繁にアークが発生し、溶接の安定性が低下する。よって、本発明においては、Na2O、K2O及びLi2Oの1種以上をフラックス全質量比の総量で2乃至5質量%添加する。
溶融フラックス中のCaF2は、溶融フラックス材料の融点を適切に確保し、その溶解性を向上させる成分である。CaF2の含有量が5質量%未満であっても、20質量%を超えても、融点が高くなりすぎることにより、溶融フラックス材料の溶解性が低下する。また、CaF2の含有量が20質量%を超えた場合には、溶解時に溶融スラグの飛散が発生する。よって、溶融フラックス中のCaF2の含有量は、5乃至20質量%であり、10乃至15質量%であることがより好ましい。
Al2O3は、CaF2と同様に、溶融フラックス材料の融点を適切に確保し、その溶解性を向上させる成分である。そして、Al2O3の含有量が10質量%未満であっても、20質量%を超えても、融点が高くなりすぎることにより、溶融フラックス材料の溶解性が低下する。よって、溶融フラックス中のAl2O3の含有量は、10乃至20質量%であり、13乃至17質量%であることがより好ましい。
SiO2は、Al2O3及びCaF2と同様に、溶融フラックス材料の融点を適切に確保し、その溶解性を向上させる成分である。また、SiO2は、溶解後のフラックスのガラス化を適切に確保し、生産性を向上させる。SiO2の含有量が40質量%未満であると、溶解後のフラックスのガラス化が困難となり、生産性が低下する。また、SiO2の含有量が40質量%未満であっても、60質量%を超えても、溶融フラックス材料の融点が高くなりすぎて溶解性が低下する。よって、溶融フラックス中のSiO2の含有量は、40乃至60質量%であり、45乃至55質量%であることがより好ましい。
CaOも上記成分と同様に、溶融フラックス材料の融点を適切に確保し、その溶解性を向上させる成分である。そして、CaOの含有量が15質量%未満であっても、30質量%を超えても、溶融フラックス材料の融点が高くなりすぎて溶解性が低下する。また、CaOの含有量が30質量%を超えると、溶解時におけるフラックスのガラス化が困難となり、溶解性が低下する。よって、溶融フラックス中のCaOの含有量は、15乃至30質量%であり、20乃至25質量%であることがより好ましい。
上記溶融フラックスは、焼結フラックスに焼結フラックス全質量比で3質量%以上添加することにより、エレクトロスラグ肉盛溶接用フラックスの溶融状態が最適な状態となり、溶接の安定性が向上する。溶融フラックスの添加量が焼結フラックス全質量比で3質量%未満であると、溶融フラックス成分が不足することにより、フラックスの溶融が円滑に進行しなくなり、抵抗発熱がフラックスの溶融に奪われて、溶接の安定性が低下する。一方、溶融フラックスの添加量がフラックス全質量比で10質量%を超えると、フラックスの造粒が困難となり、エレクトロスラグ肉盛溶接用フラックスの生産性が低下する。よって、本発明においては、溶融フラックス成分は、フラックス全質量比で3乃至10質量%添加する。より好ましくは、溶融フラックス成分は、フラックス全質量比で5乃至8質量%添加する。
Claims (2)
- Ni基合金からなる帯状電極を用いてエレクトロスラグ肉盛溶接を実施する際に使用されるフラックスにおいて、
CaF2:5乃至20質量%、Al2O3:10乃至20質量%、SiO2:40乃至60質量%及びCaO:15乃至30質量%からなる組成を有する溶融フラックスを、原料の一部としてフラックス全質量比で3乃至10質量%混合させて焼結して得た焼結フラックスであり、
フラックス全質量比でCaF2:55乃至75質量%、Al2O3:10乃至25質量%、SiO2:10乃至20質量%、MgO:5.0質量%以下、CaO:5.0質量%以下、BaO:5.0質量%以下及びTiO2:5.0質量%以下を含有し、Na2O、K2O及びLi2Oからなる群から選択された1種以上を総量で2乃至5質量%含有することを特徴とするエレクトロスラグ肉盛溶接用フラックス。 - 更に、Si、Mn、Cr、Ni、Fe、Mo、Nb、Ta、Al及びTiからなる群から選択された1種以上の金属成分をフラックス全質量比の総量で10.0質量%以下含有することを特徴とする請求項1に記載のエレクトロスラグ肉盛溶接用フラックス。
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