JP2013154364A - 片面サブマージアーク溶接用フラックス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フラックスを、SiO2:10〜30質量%、CaO:3〜9質量%、MgO:15〜35質量%、TiO2:4〜20質量%、CaF2:2〜9質量%、Al2O3:5〜20質量%、CO2:2〜9質量%、Na2O:1〜3質量%、B2O3:0.1〜1質量%、Mo:0.2〜1質量%、鉄粉:10〜30質量%を含有すると共に、Si:2質量%以下、Mn:1.5質量%以下、Ti:1質量%以下、Al:3質量%以下に規制した組成とする。そして、鉄粉には、酸素含有量が0.5質量%以下のアトマイズ還元鉄粉を使用し、鉄粉全量に対して粒径が75μm以下のものが40質量%以上になるように調整する。
【選択図】なし
Description
本発明の片面サブマージアーク溶接用フラックスでは、酸素含有量が0.5質量%以下のアトマイズ還元鉄粉を特定量添加し、更に、添加する鉄粉のうち粒径が75μm以下のものを40質量%以上としているため、表ビードに鉄粒が発生しにくくなり、鉄粒突起のない健全な表ビードを得ることができる。
この片面サブマージアーク溶接用フラックスは、Si:0.5〜2質量%及び/又はTi:0.3〜1質量%を含有していてもよい。
また、Mnを0.5〜1.5質量%含有していてもよい。
更に、Alを0.7〜3質量%含有していてもよい。
SiO2はガラス化成分であるが、その含有量が30質量%を超えると、溶融スラグ全体の粘性が増加し、スラグの流動性が低下する。そして、高速片面サブマージアーク溶接の場合、表ビード幅が広がらず、かつ不安定になるため、アンダーカットが発生しやすくなる。一方、SiO2含有量が10質量%未満の場合、溶融スラグの凝固温度が高くなり過ぎるため、良好な表ビード形状が得られない。よって、SiO2含有量は10〜30質量%とする。
CaOは、溶融スラグの粘度を低下させ、スラグの流動性を高めて、表ビード幅を広げる効果がある。しかしながら、CaO含有量が9質量%を超えると、溶融スラグの凝固温度が高くなり過ぎて、表ビード形状が損なわれる。一方、CaO含有量が3質量%未満の場合、溶融スラグの流動性を高める効果が得られず、表ビード幅が不足するため、アンダーカットが発生しやすくなる。よって、CaO含有量は3〜9質量%とする。
MgOは、前述したCaOと同様に、溶融スラグの粘度を低下させ、スラグの流動性を高めて、表ビード幅を広げる効果がある。ただし、MgOの含有量が15質量%未満の場合、溶融スラグの流動性を高める効果が得られず、表ビード幅が不足し、アンダーカットが発生しやすくなる。一方、MgOは高融点の成分であることから、35質量%を超えて添加すると、フラックス全体の溶融性が損なわれ、特に、小入熱になる薄板の高速片面サブマージアーク溶接を行う場合に、安定したビードを確保できなくなる。よって、MgO含有量は15〜35質量%とする。
TiO2は、片面溶接におけるスラグ剥離性の改善に、特に有効な成分である。しかしながら、その含有量が20質量%を超えると、表ビードの波目が粗くなり、また、4質量%未満の場合、前述したスラグ剥離性の改善効果が得られない。よって、TiO2含有量は4〜20質量%とする。
CaF2は、フラックス全体の溶融性を良好にする成分であり、特に片面サブマージアーク溶接のように、短時間にフラックスを溶かし、スラグを生成しなければならない溶接方法においては、不可欠な成分である。しかしながら、CaF2含有量が9質量%を超えると、アーク安定性が劣化し、アーク切れを発生しやすくなる。一方、CaF2含有量が2質量%未満の場合、フラックスの溶融性改善効果が得られず、ビード蛇行が発生する。よって、CaF2含有量は2〜9質量%とする。
Al2O3は中性成分であり、スラグの粘性及び凝固温度の調整に有効な成分である。しかしながら、Al2O3含有量が5質量%未満の場合、スラグの粘性及び凝固温度が低下し、ビード幅が不揃いになる。一方、20質量%を超えてAl2O3を添加すると、スラグの凝固温度が高くなり過ぎて、ビードが広がり難くなり、ビード形状が凸型となる。よって、Al2O3含有量は5〜20質量%とする。
CO2は、溶接金属への窒素の侵入抑制と、拡散性水素量の低減に有効な成分であり、金属炭酸塩としてフラックス中に添加される。しかしながら、CO2含有量が2質量%未満の場合、溶接金属中の拡散性水素量が高くなり、耐低温割れ性が劣化する。一方、CO2含有量が9質量%を超えると、ガス発生量が過大となり、表ビードにポックマークが発生する。よって、CO2含有量は2〜9質量%とする。
Na2Oはアーク安定性の確保のために必要な成分である。具体的には、Na2O含有量が1質量%未満の場合、アークが極端に不安定となり、アーク切れが発生し、ビード形状及び溶込みが不均一となる。一方、Na2O含有量が3質量%を超えると、耐吸湿性が低下して、耐低温割れ性が劣化する。
B2O3は、溶接中に還元され、溶接金属中にBとして存在して、靭性の確保に有効に作用する。しかしながら、B2O3含有量が0.1質量%未満の場合、その効果が十分に発揮されず、靭性が劣化する。一方、B2O3含有量が1質量%を超えると、強度が過大となり、高温割れが発生する。よって、B2O3含有量は0.1〜1質量%とする。
Moは、焼入れ性向上に有効な成分であり、Mo単体の他、Fe−Moなどの形態で添加される。ただし、Mo含有量が0.2質量%未満の場合、溶接金属の組織が粗大化し、靭性が劣化する。一方、1質量%を超えてMoを添加すると、溶接金属の強度が過大となり、高温割れが発生する。
鉄粉は、一度に多量の溶着金属が必要とされる片面サブマージアークにおいて必須の添加成分である。そして、鉄粉含有量が10質量%未満の場合、溶着金属量を補う効果が得られなくなると共に、フラックスの見掛密度が小さくなるため、耐吹き上げ性が劣化する。一方、30質量%を超えて鉄粉を含有させると、溶融・凝固中のフラックス内で鉄粉が凝集しやすくなり、凝集鉄粉が沈降する量が多くなって、ビード表面に鉄粒が付着しやすくなる。加えて、フラックスの見掛密度が高くなり、ビード幅が確保できなくなる。よって、鉄粉の含有量は10〜30質量%とする。
Siを2質量%を超えて含有していると、スラグがビード表面に焼付き、スラグの剥離性が劣化するため、Si含有量は2質量%以下に規制する。一方、Siは溶接金属中の酸素量低減に有効な成分でもあるため、Siを0.5質量%以上含有していると、更なる脱酸効果が発現し、靭性が改善する。そこで、本実施形態のフラックスにおいては、必要に応じて、Siを0.5〜2質量%の範囲で添加する。なお、Siは、Si単体の他、Fe−Siなどの形態で添加することができる。
Tiは、前述したSiと同様に、溶接金属中の酸素量低減に有効な成分であるが、この効果はSiの添加などによって十分達成可能であるため、本実施形態のフラックスにおいて、Tiは必須の成分ではない。また、Ti含有量が1質量%を超えると、スラグがビード表面に焼付き、スラグ剥離性が劣化する。よって、Ti含有量は1質量%以下に規制する。一方、Tiを0.3質量%以上含有していると、溶接金属の更なる脱酸効果が実現し、靭性の向上を図ることができる。そこで、本実施形態のフラックスにおいては、必要に応じて、Tiを0.3〜1質量%の範囲で添加する。なお、Tiは、Ti単体の他、Fe−Tiなどの形態で添加することができる。
Mnは、前述したMoと同様に、焼入れ性を向上させる効果があり、強度及び靭性の向上に有効な成分であるが、Mn含有量が1.5質量%を超えると、スラグがビード表面に焼付き、スラグ剥離性が劣化する。また、本実施形態のフラックスでは、Moを添加しており、それにより焼入れ性の効果が得られるため、Mn含有量は1.5質量%以下に規制する。一方、Mnを0.5質量%以上含有していると、更なる焼入れ性の向上が実現し、靭性が改善する。そこで、本実施形態のフラックスにおいては、必要に応じて、Mnを0.5〜1.5質量%の範囲で添加する。なお、Mnは、Mn単体の他、Fe−Mnなどの形態で添加することができる。
Alは、溶接金属の組織を微細にして、靭性の向上に有効な成分である。しかしながら、この効果は他成分の添加により十分達成可能であるため、本実施形態のフラックスにおいて、Alは必須の成分ではない。また、Al含有量が3質量%を超えると、焼入れが過度となり強度が上昇し低温割れが発生する。よって、Al含有量は3質量%以下に規制する。一方、Alを0.7質量%以上含有していると、更なる組織の微細化が実現し、靭性が向上する。そこで、本実施形態のフラックスにおいては、必要に応じて、Alを0.7〜3質量%の範囲で添加する。なお、Alは、Al単体の他、Fe−AlやAl−Mgなどの形態で添加することができる。
本実施形態のフラックスにおける上記以外の成分は、例えばFeO、ZrO2、K2Oなどである。
2 溶接金属
2a ビード表面
3 未溶融のフラックス
4 溶融・凝固中のフラックス(スラグ)
5 鉄粉
6 鉄粉の凝集
7 凝集鉄粉(鉄粒)
11 充填剤
Claims (4)
- SiO2:10〜30質量%、
CaO:3〜9質量%、
MgO:15〜35質量%、
TiO2:4〜20質量%、
CaF2:2〜9質量%、
Al2O3:5〜20質量%、
CO2:2〜9質量%、
Na2O:1〜3質量%、
B2O3:0.1〜1質量%、
Mo:0.2〜1質量%、
鉄粉:10〜30質量%
を含有すると共に、
Si:2質量%以下、
Mn:1.5質量%以下、
Ti:1質量%以下、
Al:3質量%以下
に規制した組成を有し、
前記鉄粉は、酸素含有量が0.5質量%以下のアトマイズ還元鉄粉であり、鉄粉全量に対して粒径が75μm以下のものが40質量%以上である片面サブマージアーク溶接用フラックス。 - Si:0.5〜2質量%及び/又はTi:0.3〜1質量%含有することを特徴とする請求項1に記載の片面サブマージアーク溶接用フラックス。
- Mnを0.5〜1.5質量%含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の片面サブマージアーク溶接用フラックス。
- Alを0.7〜3質量%含有することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の片面サブマージアーク溶接用フラックス。
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