JP2014091150A - Bonded flux for multi-electrode one side submerged arc welding - Google Patents

Bonded flux for multi-electrode one side submerged arc welding Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bonded flux for multi-electrode one side submerged arc welding, the bonded flux that eliminates the occurrence of iron particle projections on a top bead surface, can obtain a stable bead shape and bead appearance by forming a sound weld metal without weld defects, and further can obtain a weld metal of a superior machine performance.SOLUTION: A bonded flux for multi-electrode one side submerged arc welding contains, by mass, 7-27% SiO, 14-32% MgO, 3-15% CaO, 7-19% AlO, 4-11% CaF, 0.5-5% ZrO, 0.1-3% BO, 10-35% Fe, 0.3-4% Si, 0.1-3% Mo, and 0.1-3% Ti. In addition, the bonded flux comprises a deoxidizing agent, CO, alkali metal oxide and inevitable impurities.

Description

本発明は、造船などの大板継ぎに用いる多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスに関し、特に安定したビード形状等を得るとともに優れた機械性能の溶接金属を形成させる上で好適な多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスに関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bond flux for multi-electrode single-sided submerged arc welding used for large plate joints such as shipbuilding, and more particularly to obtain a stable bead shape and the like and to form a weld metal with excellent mechanical performance. The present invention relates to a bond flux for arc welding.

サブマージアーク溶接は、予め粒状のフラックスを溶接線に沿って散布しておき、その中に電極ワイヤを連続的に供給し、この電極ワイヤの先端と母材との間でアークを発生させて溶接を連続的に行う方法である。このサブマージアーク溶接方法によれば、高能率で安定した溶接作業性及び溶接金属の機械性能が得られることから、造船、鉄骨、造管、橋梁、車両等の大型構造物を始めとした幅広い分野で適用されている。近年、エネルギー産業の発展に伴い鋼材の高強度化及び高靭性化、また構造物の大型化に伴う板厚の極厚化などが検討され、高強度または極厚の鋼材の適用比率が年々増加している。そこで、サブマージアーク溶接においては、溶接施工における生産性の向上や安全性、耐久性の確保のため、更なる品質向上が求められているが、その中でも特に溶接作業の高能率化と溶接金属の高靭性化の要望が極めて大きい。   In submerged arc welding, a granular flux is dispersed in advance along the welding line, and an electrode wire is continuously supplied therein, and an arc is generated between the tip of the electrode wire and the base material to perform welding. Is a method of continuously performing. According to this submerged arc welding method, high efficiency and stable welding workability and mechanical performance of weld metal can be obtained, so a wide range of fields such as shipbuilding, steel frames, pipes, bridges, vehicles, etc. Has been applied. In recent years, with the development of the energy industry, increasing the strength and toughness of steel materials, and increasing the thickness of plates due to the increase in size of structures, etc. have been studied, and the application ratio of high-strength or extremely thick steel materials has been increasing year by year. doing. Therefore, in submerged arc welding, further quality improvement is required in order to improve productivity and ensure safety and durability in welding work. There is a great demand for higher toughness.

特に造船業界においては大型のバルクキャリア、タンカー、コンテナ運搬船等の建造数が年々増加傾向にあり、これら建造を行う上での生産性の向上や安全性、耐久性の確保のため、更なる溶接作業の高能率化と溶接金属の高靭性化の要望が極めて大きい。   Especially in the shipbuilding industry, the number of large-scale bulk carriers, tankers, container carriers, etc. is increasing year by year, and in order to improve productivity and secure safety and durability in the construction, further welding is required. The demand for higher work efficiency and higher weld metal toughness is extremely high.

この造船の建造工程の主軸である大板継への溶接は、図1に示すフラックス銅バッキング片面サブマージアーク溶接方法(以下、FCuB法という。)が多用されている。このFCuB法は、裏当銅板1に裏フラックス2を約4〜7mm程度散布し、エアーホース3に空気を注入して、これを被溶接鋼板4の裏側にあたる開先裏面4aに押し当てる。そして、2〜4本のワイヤ5を用いて表側より表フラックス6を散布して1層溶接し、表ビードと裏ビードを同時に形成するものである。この溶接方法は、開先裏面4aに裏フラックス2が密着するためバッキングの当りが良く、また裏フラックス2の下の裏当銅板1で裏ビードの余盛高さを抑制するので、大電流の溶接条件で施工しても美麗かつ溶接欠陥の無い健全な裏ビードが得られる。このため、FCuB法は薄板から厚板までの各溶接に幅広く適用されている。   For welding to the large plate joint, which is the main axis of the shipbuilding construction process, a flux copper backing single-sided submerged arc welding method (hereinafter referred to as FCuB method) shown in FIG. 1 is frequently used. In this FCuB method, about 4 to 7 mm of back flux 2 is sprayed on the backing copper plate 1, air is injected into the air hose 3, and this is pressed against the groove back surface 4 a corresponding to the back side of the steel plate 4 to be welded. And the front bead and the back bead are formed simultaneously by spraying the front flux 6 from the front side using 2 to 4 wires 5 and welding one layer. In this welding method, since the back flux 2 adheres closely to the groove back surface 4a, the backing hits well, and the back copper bead 1 under the back flux 2 suppresses the height of the back bead. Even if it is constructed under welding conditions, a beautiful back bead with no welding defects can be obtained. For this reason, the FCuB method is widely applied to each welding from a thin plate to a thick plate.

サブマージアーク溶接は、被覆アーク溶接やガスシールドアーク溶接に比べ、溶接入熱量が高く、母材希釈率が大きいため、溶接作業性や溶接金属の性能は、フラックスとワイヤの成分組成でほぼ決定される。サブマージアーク溶接の中でも特に上述した片面サブマージアーク溶接方法は、溶接入熱量が高く、母材希釈率が大きいことが特徴である。   Submerged arc welding has higher welding heat input and higher base metal dilution ratio than clad arc welding and gas shielded arc welding, so welding workability and weld metal performance are almost determined by the composition of flux and wire. The Among the submerged arc welding, the above-described single-sided submerged arc welding method is characterized by a high amount of welding heat input and a large base material dilution rate.

この片面サブマージアーク溶接方法には、焼成型フラックスであるボンドフラックスが主に適用されている。ボンドフラックスは、各種原材料に水ガラス等を添加して造粒し、500℃程度で焼成したものであり、溶接金属の化学成分を自由に調整でき、また鉄粉を添加することができるため溶着効率を高められるという優れた特徴がある。   In this single-sided submerged arc welding method, bond flux which is a calcined flux is mainly applied. Bond flux is made by adding water glass to various raw materials, granulated, and fired at about 500 ° C. It can be used to adjust the chemical composition of the weld metal freely and can add iron powder. There is an excellent feature that efficiency can be increased.

しかし、高速度の片面サブマージアーク溶接では、表ビード表面に鉄粒突起が発生し易く、またスラグがこびり付きやすい傾向がある。特にワイヤ電極数が3電極より4電極の方が顕著に鉄粒突起等が発生する傾向があり、これは溶接速度に依存することが既に確認されている。即ち、ワイヤ電極数を増やすと溶接速度を上げることが可能となることから、4電極の方が溶接速度は速くなるため、表ビード表面の鉄粒突起及びスラグこびり付きが発生し易くなる。   However, in high-speed single-sided submerged arc welding, iron grain protrusions are likely to occur on the surface bead surface, and slag tends to stick. In particular, when the number of wire electrodes is 4 electrodes, there is a tendency that iron grain protrusions or the like are remarkably generated, and it has already been confirmed that this depends on the welding speed. That is, if the number of wire electrodes is increased, the welding speed can be increased. Therefore, the welding speed is faster with the four electrodes, and iron grain protrusions on the surface bead surface and slag sticking are likely to occur.

これらの点を考慮し、良好な溶接作業性及び溶接金属機械性能が得られるサブマージアーク溶接用フラックス及び片面溶接方法が従来より提案されている。   In consideration of these points, a flux for submerged arc welding and a single-sided welding method that can provide good welding workability and weld metal machine performance have been proposed.

例えば特許文献1には、4電極による高速片面サブマージアーク溶接方法に関する基礎的な技術の開示がある。これは高速度の片面サブマージアーク溶接において健全な欠陥の無い溶接金属を得るためにワイヤ径、溶接電流、溶接速度、電極間の距離、フラックス及びワイヤ成分を限定し改善を図ったものである。しかし、この特許文献1記載の技術は、健全な欠陥の無い溶接金属を得ることは可能であるが、表ビード表面の鉄粒突起及びスラグこびり付きは改善できず、またフラックス中に脱酸剤、合金剤の添加が限定されていない。このため、厚板の大入熱溶接になると溶接金属の引張強度が低下し、さらに靭性が低下するため、安定した溶接作業性と良好な溶接金属機械性能は得られないという問題点がある。   For example, Patent Document 1 discloses a basic technique related to a high-speed single-sided submerged arc welding method using four electrodes. In order to obtain a weld metal free of sound defects in high-speed single-sided submerged arc welding, the wire diameter, welding current, welding speed, distance between electrodes, flux and wire components are limited and improved. However, although the technique described in Patent Document 1 can obtain a weld metal without a sound defect, it cannot improve the iron grain protrusion and slag sticking on the surface bead surface, and a deoxidizer in the flux, The addition of the alloying agent is not limited. For this reason, in the case of high heat input welding of a thick plate, the tensile strength of the weld metal is lowered and the toughness is further lowered, so that there is a problem that stable welding workability and good weld metal mechanical performance cannot be obtained.

特許文献2には、3電極以上の電極を使用した高速片面サブマージアーク溶接用フラックス及びそれを使用した溶接方法に関する技術の開示がある。これはフラックスの成分を限定し、さらにフラックスの粒度構成及び嵩密度を限定して、健全な表ビード及び裏ビードの改善を図ったものである。しかし粒度構成において粒径840μmを超える粒子が20重量%未満であるため、フラックス全体の粒径が細かくなる。それにより溶接時のアーク状態が緻密に散布された細かいフラックスによってアークが広がり難くなりビード形状が凸になり、またガス抜けが悪くなりピット及びポックマークなどの溶接欠陥を発生するため、健全で安定した表ビード及び裏ビードを得ることはできないという問題点がある。   Patent Document 2 discloses a technique relating to a high-speed single-sided submerged arc welding flux using three or more electrodes and a welding method using the same. This limits the components of the flux, further limits the particle size configuration and bulk density of the flux, and aims to improve sound front and back beads. However, since the particles having a particle size exceeding 840 μm are less than 20% by weight in the particle size configuration, the particle size of the entire flux becomes fine. As a result, the arc state during welding is finely dispersed and the arc is difficult to spread, the bead shape becomes convex, the gas escape is worsened, and welding defects such as pits and pock marks are generated. There is a problem that the front and back beads cannot be obtained.

また、特許文献3には、3電極以上の電極を使用し、ワイヤ径、溶接電流、電極間の距離、電極のトーチ角度を限定し、健全な裏ビードを得るための技術の開示がある。特許文献3記載の技術は、高速で片面サブマージアーク溶接しても健全な裏ビードを得ることは可能であるが、表ビード表面の鉄粒突起及びスラグこびり付きは改善できず、健全な表ビードを得ることはできない。   Patent Document 3 discloses a technique for obtaining a sound back bead by using three or more electrodes, limiting the wire diameter, welding current, distance between electrodes, and electrode torch angle. Although the technology described in Patent Document 3 can obtain a healthy back bead even at high speed by single-sided submerged arc welding, it cannot improve the iron grain protrusion and slag sticking on the surface bead surface. I can't get it.

特許文献4には、単電極による片面サブマージアーク溶接方法に関する技術の開示がある。本方法によれば溶接速度や溶接入熱の条件を最適化することで表ビード及び裏ビードともに健全で安定したビード形状及び外観を得ることができるが、単電極溶接であるため溶接速度が遅く、溶接効率が低下し、著しく生産効率が低下するという問題点がある。   Patent Document 4 discloses a technique related to a single-sided submerged arc welding method using a single electrode. According to this method, by optimizing the welding speed and welding heat input conditions, both the front bead and the back bead can obtain a sound and stable bead shape and appearance, but the welding speed is slow because of the single electrode welding. There is a problem that the welding efficiency is lowered and the production efficiency is remarkably lowered.

特許文献5には、多電極高速片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスに関する技術の開示がある。この開示技術では高速度の片面サブマージアーク溶接における表ビード表面の鉄粒突起及びアンダーカットの改善を図ったものである。特許文献5記載の技術によれば、フラックス組成の成分を限定し、特に鉄粒突起発生の原因として考えられる鉄粉(Fe)を5%以下とした結果、ビード表面における鉄粒突起の発生は減少させることができる。しかし、高速度の片面溶接においてフラックス中のFeは安定した裏ビード形状及び溶込みを得るための必須成分であり、また溶着効率を向上させることができるため、添加量が5%以下では安定した裏ビード形状を得ることができず、また溶着効率も低下するため、著しく溶接作業性及び生産効率を劣化させるという問題点がある。   Patent Document 5 discloses a technique related to a bond flux for multi-electrode high-speed single-sided submerged arc welding. This disclosed technique aims to improve iron grain protrusions and undercuts on the surface bead surface in high-speed single-sided submerged arc welding. According to the technique described in Patent Document 5, the composition of the flux composition is limited, and as a result of iron powder (Fe), which is considered to be the cause of generation of iron grain protrusions, being 5% or less, the generation of iron grain protrusions on the bead surface is Can be reduced. However, in high-speed single-sided welding, Fe in the flux is an essential component for obtaining a stable back bead shape and penetration, and can improve the welding efficiency, so that the addition amount is stable at 5% or less. Since the back bead shape cannot be obtained and the welding efficiency is also lowered, there is a problem that welding workability and production efficiency are remarkably deteriorated.

特許文献6にも、多電極高速片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスに関する表ビード表面の鉄粒突起及び溶接欠陥の改善を図った技術の開示がある。特許文献6記載の技術では特許文献5記載の技術と類似してフラックス組成の成分を限定し、特に鉄粒突起発生の原因として考えられる鉄粉(Fe)を5%以下、さらに溶接対象としての継手板厚を16mm以下としている。しかし、この特許文献6の開示技術では、前述したように適用継手板厚が16mm以下でもフラックス中のFe添加量が5%以下では安定した裏ビード形状を得ることができず、また溶着効率も低下するため、著しく溶接作業性及び生産効率を劣化させるという問題点がある。   Patent Document 6 also discloses a technique for improving iron grain protrusions and welding defects on the surface bead surface related to the bond flux for multi-electrode high-speed single-sided submerged arc welding. In the technique described in Patent Document 6, the components of the flux composition are limited in a manner similar to the technique described in Patent Document 5, and in particular, iron powder (Fe), which is considered to be the cause of the generation of iron grain protrusions, is 5% or less, and is further subjected to welding. The joint plate thickness is 16 mm or less. However, with the disclosed technique of Patent Document 6, as described above, even when the applied joint plate thickness is 16 mm or less, a stable back bead shape cannot be obtained if the Fe addition amount in the flux is 5% or less, and the welding efficiency is also low. Therefore, there is a problem that welding workability and production efficiency are remarkably deteriorated.

また、本出願人は特許文献7において、表ビード表面の鉄粒突起及び溶接欠陥の改善と優れた機械性能の溶接金属が得られる多電極高速片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスに関する技術を提案した。特許文献7記載の技術は、フラックス組成の成分を限定し、さらにフラックスの粒度を調整したことで表ビード表面の鉄粒突起改善を図ったが、フラックス組成の成分限定とフラックス粒度の調整だけでは完全に鉄粒突起の発生を無くすことはできないという問題があった。   In addition, the present applicant has proposed a technique related to bond flux for multi-electrode high-speed single-sided submerged arc welding, in which a weld metal with improved iron grain protrusions and welding defects on the surface bead surface and excellent mechanical performance can be obtained. The technology described in Patent Document 7 limits the components of the flux composition and further improves the iron grain protrusions on the surface bead surface by adjusting the particle size of the flux, but only by limiting the components of the flux composition and adjusting the flux particle size There was a problem that the generation of iron grain protrusions could not be completely eliminated.

特開平5−337651号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-337651 特開平6−277878号公報JP-A-6-277878 特開平8−99178号公報JP-A-8-99178 特開2004−154841号公報JP 2004-154841 A 特開2006−272348号公報JP 2006-272348 A 特開2007−136516号公報JP 2007-136516 A 特願2011−88311号Japanese Patent Application No. 2011-88311

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、3電極以上の多電極高速片面サブマージアーク溶接においても表ビード表面に鉄粒突起が発生せず、溶接欠陥の無い健全な溶接金属を形成させ、表ビード及び裏ビードともに安定したビード形状及びビード外観を得ることができ、さらに優れた機械性能の溶接金属が得られる多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and in multi-electrode high-speed single-sided submerged arc welding with three or more electrodes, iron grain protrusions do not occur on the surface bead surface, and there is no welding defect. To provide a bond flux for multi-electrode single-sided submerged arc welding that can form a stable weld metal, obtain a stable bead shape and bead appearance on both the front bead and the back bead, and obtain a weld metal with excellent mechanical performance. With the goal.

本発明者らは、前記課題を解決するために、ボンドフラックスの化学組成及びFe成分に使用する鉄粉原材料の粒度などについて検討を行った。その結果、ボンドフラックスの化学組成を限定し、さらにFe成分に使用する鉄粉原材料の粒度を限定することにより、3電極以上の多電極高速片面サブマージアーク溶接においても表ビード表面に鉄粒突起が発生せず、溶接欠陥の無い健全な溶接金属を形成させ、表ビード及び裏ビードともに安定したビード形状及びビード外観を得ることができ、さらに優れた機械性能の溶接金属を得ることを見出した。   In order to solve the above problems, the present inventors have studied the chemical composition of the bond flux and the particle size of the iron powder raw material used for the Fe component. As a result, by limiting the chemical composition of the bond flux and further limiting the particle size of the iron powder raw material used for the Fe component, iron grain protrusions are formed on the surface bead surface even in multi-electrode high-speed single-sided submerged arc welding of three or more electrodes. It has been found that a sound weld metal that does not occur and has no weld defects can be formed, a stable bead shape and a bead appearance can be obtained on both the front and back beads, and a weld metal with excellent mechanical performance can be obtained.

すなわち、本発明の要旨は、質量%で、SiO2:7〜27%、MgO:14〜32%、CaO:3〜15%、Al23:7〜19%、CaF2:4〜11%、ZrO2:0.5〜5%、B23:0.1〜3%、Fe:10〜35%、Si:0.3〜4%、Mo:0.1〜3%、Ti:0.1〜3%を含有し、その他は脱酸剤、CO2、アルカリ金属酸化物及び不可避不純物からなることを特徴とする。 That is, the gist of the present invention, in mass%, SiO 2: 7~27%, MgO: 14~32%, CaO: 3~15%, Al 2 O 3: 7~19%, CaF 2: 4~11 %, ZrO 2 : 0.5 to 5%, B 2 O 3 : 0.1 to 3%, Fe: 10 to 35%, Si: 0.3 to 4%, Mo: 0.1 to 3%, Ti : 0.1 to 3%, and the other is characterized by comprising a deoxidizer, CO 2 , an alkali metal oxide and inevitable impurities.

また、TiO2:1.5%以下、Fe成分に使用する鉄粉原材料の平均粒径が150μm以下であることも特徴とする多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスにある。 Further, TiO 2 : 1.5% or less, and the average particle size of the iron powder raw material used for the Fe component is 150 μm or less.

本発明の多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスによれば、3電極以上の多電極高速片面サブマージアーク溶接においても表ビード表面に鉄粒突起が発生せず、溶接欠陥の無い健全な溶接金属を形成させ、表ビード及び裏ビードともに安定したビード形状及びビード外観を得ることができ、さらに優れた機械性能の溶接金属を高能率に得ることができる。   According to the bond flux for multi-electrode single-sided submerged arc welding of the present invention, even in a multi-electrode high-speed single-sided submerged arc welding of 3 or more electrodes, iron grain protrusions are not generated on the surface bead surface, and a healthy weld metal without welding defects is formed. As a result, a stable bead shape and bead appearance can be obtained for both the front and back beads, and a weld metal having superior mechanical performance can be obtained with high efficiency.

本発明の実施例で用いたフラックス銅バッキング片面サブマージアーク溶接方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the flux copper backing single-sided submerged arc welding method used in the Example of this invention. 本発明の実施例で用いた鋼板の開先形状を示す図である。It is a figure which shows the groove shape of the steel plate used in the Example of this invention.

本発明者らは、良好な溶接金属の機械性能を維持し、表ビード表面に鉄粒突起が発生せず、溶接欠陥の無い優れた表ビード及び裏ビード形状を得るため、ボンドフラックスの化学組成及びFe成分に使用する鉄粉原材料の粒度などについて詳細に検討を行った。   The inventors of the present invention maintain a good weld metal mechanical performance, do not generate iron grain protrusions on the front bead surface, and obtain an excellent front and back bead shape having no welding defects. And the particle size of the iron powder raw material used for the Fe component was examined in detail.

造船建造の大板継に適用する多電極高速片面サブマージアーク溶接は、板厚が8mmから40mmまでと幅広く、鋼板の板厚が厚くなるほど大入熱の溶接となる。そのため、大入熱溶接においても優れた溶接金属の機械性能を得るために、ボンドフラックス中に脱酸剤、合金剤等を添加し、溶接金属の酸素量を低く抑え、焼入れ性を高める必要がある。しかし過剰に脱酸剤及び合金剤を添加すると、溶接金属の焼入れ性が過剰となり、強度が高くなって靭性が低下する。そこで、様々な板厚における溶接入熱量の変化に対応したボンドフラックスを開発するため、種々の脱酸剤及び合金剤を検討した結果、Si及びMoを適正量添加することによって、良好な溶接金属の引張強度及び靭性が得られることを見出した。   Multi-electrode high-speed single-sided submerged arc welding, which is applied to large plate joints for shipbuilding, has a wide range of plate thicknesses from 8 mm to 40 mm, and the heat input increases as the plate thickness increases. Therefore, to obtain excellent weld metal mechanical performance even in high heat input welding, it is necessary to add a deoxidizer, an alloying agent, etc. in the bond flux to keep the oxygen content of the weld metal low and to improve the hardenability. is there. However, if a deoxidizer and an alloying agent are added excessively, the hardenability of the weld metal becomes excessive, the strength increases, and the toughness decreases. Therefore, as a result of examining various deoxidizers and alloying agents in order to develop bond fluxes corresponding to changes in welding heat input at various plate thicknesses, by adding appropriate amounts of Si and Mo, a good weld metal It has been found that the tensile strength and toughness of can be obtained.

次に溶接作業性の改善では、現在、造船の大板継に適用する片面サブマージアーク溶接の最重要課題とされている表ビード表面の鉄粒突起改善である。表ビードに鉄粒突起が発生すると、造船の塗装工程において鉄粒突起部分に塗料が大量に付着することや、鉄粒突起の形状によっては剥がれ易いものもあるため、剥離した部分は塗装が無くなり、錆びが進行し易く耐食性を著しく低下させる。よって現在の造船所では表ビード表面の鉄粒突起をグラインダーやショットブラスト等で除去しているため、生産性の低下によるコストアップが問題とされている。   Next, the improvement in welding workability is the improvement of iron grain protrusions on the surface bead surface, which is currently considered the most important issue of single-sided submerged arc welding applied to large plate joints in shipbuilding. If iron grain protrusions occur on the front bead, a large amount of paint adheres to the iron grain protrusions in the shipbuilding coating process, and depending on the shape of the iron grain protrusions, it may be easy to peel off. Rust is easy to progress, and corrosion resistance is remarkably lowered. Therefore, the current shipyard removes the iron grain protrusions on the surface bead surface with a grinder, shot blasting, or the like, which raises a problem of cost increase due to a decrease in productivity.

上記課題を改善するため、ボンドフラックスの化学組成について検討を行った。鉄粒突起が発生する原因は、ボンドフラックス中に添加する鉄粉(Fe)が原因であり、溶接時の溶接金属及びスラグ凝固過程においてボンドフラックス中に添加された鉄粉が半溶融状態の溶接金属表面に溶け落ちて、完全に溶け込まない状態の時に表面に残るものである。   In order to improve the above problems, the chemical composition of bond flux was examined. The cause of the iron grain protrusion is the iron powder (Fe) added to the bond flux. The weld metal during welding and the iron powder added to the bond flux during the slag solidification process are in a semi-molten state. It melts on the metal surface and remains on the surface when it is not completely melted.

そこで、まずボンドフラックス中の鉄粉を除去した結果、表ビード表面の鉄粒突起は無くなったが、裏ビード形状が不安定で溶込み不良、アンダーカット等の溶接欠陥が発生し、さらに鉄粉を除去したことにより溶着効率が低下するため、溶接速度低下に伴って、生産性が著しく低下した。以上のことから、高速度の片面溶接では安定した裏ビード形状、溶込みと高い溶着効率を得るためには、ボンドフラックス中の鉄粉は必須成分であり、除去できないことが判明した。   Therefore, as a result of removing the iron powder in the bond flux, there was no iron grain protrusion on the front bead surface, but the back bead shape was unstable and welding defects such as poor penetration and undercut occurred. Since the welding efficiency is reduced by removing the, the productivity is remarkably reduced as the welding speed is reduced. From the above, it has been found that iron powder in the bond flux is an essential component and cannot be removed in order to obtain a stable back bead shape, penetration and high welding efficiency in high-speed single-side welding.

このため鉄粉添加型のボンドフラックスを前提としてボンドフラックス化学組成の検討を行った結果、TiO2、SiO2、MgO、CaO、Al23、CaF2等のスラグ組成を最適化することによって鉄粒突起を減少することに成功した。しかし、これらのスラグ組成を最適化するだけでは完全に鉄粒突起を無くすことができず、さらにスラグ組成の検討を行った。 Therefore the results of investigations of the bonded flux chemical composition assuming bonded flux of iron powder added type, by optimizing TiO 2, SiO 2, MgO, CaO, Al 2 O 3, the slag composition such as CaF 2 We succeeded in reducing iron grain protrusions. However, only by optimizing these slag compositions, the iron grain protrusions could not be completely eliminated, and the slag composition was further examined.

その結果、TiO2がスラグ組成に含有されると、スラグがビード表面にこびり付き易くなり、鉄粒突起の発生を助長させることが分かった。そこでTiO2を含有させないため、TiO2を含まない原材料を極力適用することで大幅に鉄粒突起を減少することに成功した。 As a result, it was found that when TiO 2 is contained in the slag composition, the slag tends to stick to the bead surface and promotes the generation of iron grain protrusions. Therefore, in order not to contain TiO 2, we succeeded in significantly reducing iron grain protrusions by applying raw materials not containing TiO 2 as much as possible.

しかし、TiO2はアーク安定性及びビード平滑性を維持するための成分として、溶接材料では必須の成分であり、TiO2を削除することで鉄粒突起は減少したが、アーク安定性が劣化し、ビード形状が乱れる傾向が認められた。また、TiO2は溶接金属組織形態においてTi酸化物等を生成して、強度および靭性の向上に有効な微細な結晶粒のアシキュラーフェライトを生成する重要な核生成サイトとなる。よって、TiO2の削除によりアシキュラーフェライトを生成するための核生成サイトが無くなり、溶接金属靭性が低下する傾向が認められた。 However, TiO 2 is an essential component for welding materials as a component for maintaining arc stability and bead smoothness. By removing TiO 2 , iron grain protrusions decreased, but arc stability deteriorated. In addition, a tendency to disturb the bead shape was observed. In addition, TiO 2 is an important nucleation site that generates Ti oxide and the like in the form of weld metal structure and generates fine crystal grain acicular ferrite effective in improving strength and toughness. Therefore, the removal of TiO 2 eliminated the nucleation site for generating acicular ferrite, and the tendency for weld metal toughness to decrease was recognized.

これらの問題を解決するため、さらにスラグ組成の検討を行ったのが、ZrO2と金属Tiの添加である。ZrO2はTiO2と同様、アーク安定性及びビード平滑性を向上させる効果が認められ、またスラグのこびり付きは全く認められず、さらにビード趾端部のなじみが良くなり、スラグ剥離性も良好となることが認められた。 In order to solve these problems, the slag composition was further examined by adding ZrO 2 and metal Ti. ZrO 2 is similar to TiO 2 in that it has the effect of improving arc stability and bead smoothness, and no slag sticking is observed, and the bead heel end is well adapted and slag peelability is good. It was recognized that

アシキュラーフェライトを生成するための核生成は、金属Tiを少量添加することで可能となり、溶接金属靭性は改善されることが認められた。   Nucleation for generating acicular ferrite was made possible by adding a small amount of metal Ti, and it was found that weld metal toughness was improved.

以上のフラックス化学組成を最適化することで、表ビード表面の鉄粒突起が大幅に減少し、また、優れた溶接金属機械性能を得ることが可能となったが、高速度及び連続長時間の溶接では、表ビード表面の鉄粒突起を完全に無くすことはできなかった。   By optimizing the above flux chemical composition, the iron grain protrusions on the surface bead surface were greatly reduced, and it became possible to obtain excellent weld metal mechanical performance. In welding, the iron grain protrusion on the surface bead surface could not be completely eliminated.

そこで、本発明者らは、この鉄粒突起の更なる改善としてボンドフラックスのFe成分に使用する鉄粉原材料の粒度に着目し、鉄粉原材料の粒度を調整することで、完全に鉄粒突起を無くすことに成功し、良好な表ビード形状及び外観が得られることを見出した。   Therefore, the present inventors paid attention to the particle size of the iron powder raw material used for the Fe component of the bond flux as a further improvement of the iron particle protrusion, and by adjusting the particle size of the iron powder raw material, It was found that a good front bead shape and appearance can be obtained.

即ち、本発明を適用した多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスは、質量%で、SiO2:7〜27%、MgO:14〜32%、CaO:3〜15%、Al23:7〜19%、CaF2:4〜11%、ZrO2:0.5〜5%、B23:0.1〜3%、Fe:10〜35%、Si:0.3〜4%、Mo:0.1〜3%、Ti:0.1〜3%を含有し、その他は脱酸剤、CO2、アルカリ金属酸化物及び不可避不純物からなる。このとき、TiO2:1.5%以下とされていてもよいし、Fe成分に使用する鉄粉原材料の平均粒径が150μm以下とされていてもよい。 That is, the bond flux for multi-electrode single-sided submerged arc welding to which the present invention is applied is in mass%, SiO 2 : 7 to 27%, MgO: 14 to 32%, CaO: 3 to 15%, Al 2 O 3 : 7 ~19%, CaF 2: 4~11% , ZrO 2: 0.5~5%, B 2 O 3: 0.1~3%, Fe: 10~35%, Si: 0.3~4%, Mo: 0.1% to 3%, Ti: contains 0.1% to 3%, others deoxidizing agent, CO 2, consisting of an alkali metal oxide and inevitable impurities. At this time, TiO 2 may be 1.5% or less, and the average particle size of the iron powder raw material used for the Fe component may be 150 μm or less.

以下に本発明の多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスのフラックス成分組成、Fe成分に使用する鉄粉原材料の粒度構成の限定理由について説明する。なお、各成分の含有量は、多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックス全質量に対する質量%で表すこととし、その質量%を表すときには単に%と記載して表すこととする。   The reason for limitation of the particle size constitution of the iron powder raw material used for the flux component composition and Fe component of the bond flux for multi-electrode single-sided submerged arc welding of the present invention will be described below. The content of each component is expressed by mass% with respect to the total mass of the bond flux for multi-electrode single-sided submerged arc welding, and when expressing the mass%, it is simply expressed as%.

SiO 2 :7〜27%
珪砂、ジルコンサンド、珪灰石、水ガラス(珪酸ソーダ、珪酸カリウム)などを原料とするSiO2は、良好な溶接ビードを形成するための重要な成分であるが、過多になると溶接金属中の酸素量が増加して靭性が劣化する。SiO2が7%未満では、ビード趾端部のなじみが悪くなり、スラグ剥離性が劣化し、また特に高速度の片面溶接においてはアンダーカットも生じる。一方、SiO2が27%を超えると、溶接金属の酸素量が増加して靭性が劣化する。したがって、SiO2の含有量は7〜27%とする。
SiO 2 : 7 to 27%
SiO 2 using silica sand, zircon sand, wollastonite, water glass (sodium silicate, potassium silicate), etc. as a raw material is an important component for forming a good weld bead. The amount increases and the toughness deteriorates. If the SiO 2 content is less than 7%, the fit of the bead end becomes worse, the slag peelability is deteriorated, and undercutting occurs particularly in high-speed single-sided welding. On the other hand, if SiO 2 exceeds 27%, the oxygen content of the weld metal increases and the toughness deteriorates. Therefore, the content of SiO 2 is 7 to 27%.

MgO:14〜32%
マグネシアクリンカー、炭酸マグネシウムなどを原料とするMgOは、スラグの耐火性及び塩基度を向上させて溶接金属の酸素量を低下させる効果がある。MgOが14%未満では、フラックスの塩基度が低くなり、溶接金属中の酸素量が増加して靭性が劣化する。一方、MgOが32%を超えるとフラックスの軟化溶融点が高くなり、ビード表面の波目が粗くなり、スラグ剥離性及びビード外観が不良となる。したがって、MgOの含有量は14〜32%とする。
MgO: 14-32%
MgO using magnesia clinker, magnesium carbonate or the like as a raw material has an effect of improving the slag fire resistance and basicity and reducing the oxygen content of the weld metal. If MgO is less than 14%, the basicity of the flux becomes low, the amount of oxygen in the weld metal increases, and the toughness deteriorates. On the other hand, if MgO exceeds 32%, the softening and melting point of the flux becomes high, the wavy surface of the bead becomes rough, and the slag peelability and the bead appearance become poor. Therefore, the content of MgO is 14 to 32%.

CaO:3〜15%
珪灰石、炭酸カルシウムなどを原料とするCaOは、スラグの融点及び流動性を調整するために重要な成分である。CaOが3%未満では、ビード趾端部のなじみが悪くビード外観が不良となり、高速度の片面溶接ではアンダーカットも生じる。一方、CaOが15%を超えると、スラグ流動性が不良となり、ビード高さが不均一でスラグ剥離性も不良になる。したがって、CaOの含有量は3〜15%とする。
CaO: 3 to 15%
CaO using wollastonite, calcium carbonate or the like as a raw material is an important component for adjusting the melting point and fluidity of slag. If the CaO content is less than 3%, the bead collar will not fit well and the bead appearance will be poor, and undercut will also occur in high-speed single-sided welding. On the other hand, if CaO exceeds 15%, the slag fluidity becomes poor, the bead height is uneven, and the slag peelability becomes poor. Therefore, the CaO content is 3 to 15%.

Al 2 3 :7〜19%
アルミナを主原料とするAl23は、高速度の片面溶接で良好なスラグ剥離性及びビード外観を得るためには極めて重要な成分である。また、アーク安定性を良好にする効果もある。Al23が7%未満ではその効果が得られない。一方、Al23が19%を超えると、凸ビードとなりスラグ剥離性も不良になる。したがって、Al23の含有量は7〜19%とする。
Al 2 O 3 : 7 to 19%
Al 2 O 3 mainly composed of alumina is an extremely important component for obtaining good slag removability and bead appearance by high-speed single-side welding. It also has the effect of improving the arc stability. If Al 2 O 3 is less than 7%, the effect cannot be obtained. On the other hand, if Al 2 O 3 exceeds 19%, it becomes a convex bead and the slag peelability becomes poor. Therefore, the content of Al 2 O 3 is 7 to 19%.

CaF 2 :4〜11%
蛍石を原料とするCaF2は、靭性改善に効果があるが、融点が低いため過多になるとビードの平滑性が損なわれる。CaF2が4%未満では、靭性改善の効果がなく、11%を超えるとビード外観が不良となる。したがって、CaF2の含有量は4〜11%とする。
CaF 2 : 4 to 11%
CaF 2 using fluorite as a raw material is effective in improving toughness, but since the melting point is low, if it is excessive, the smoothness of the beads is impaired. If CaF 2 is less than 4%, there is no effect of improving toughness, and if it exceeds 11%, the bead appearance becomes poor. Therefore, the content of CaF 2 is 4 to 11%.

ZrO 2 :0.5〜5%
ジルコンサンド、酸化ジルコンなどを原料とするZrO2は、高速度の片面溶接でアーク安定性及び良好なビード形状・外観、スラグ剥離性を得るためには極めて重要な成分である。ZrO2が0.5%未満では、その効果が得られない。一方、ZrO2が5%を超えると、溶接金属の酸素量が増加して靭性が劣化する。したがって、ZrO2の含有量は0.5〜5%とする。
ZrO 2 : 0.5 to 5%
ZrO 2 using zircon sand, zircon oxide, or the like as a raw material is an extremely important component for obtaining arc stability, good bead shape / appearance, and slag peelability by high-speed single-side welding. If ZrO 2 is less than 0.5%, the effect cannot be obtained. On the other hand, if ZrO 2 exceeds 5%, the oxygen content of the weld metal increases and the toughness deteriorates. Therefore, the ZrO 2 content is set to 0.5 to 5%.

2 3 :0.1〜3%
酸化硼素、硼砂などを原料とするB23は、靭性向上に効果がある。B23が0.1%未満では靭性向上の効果が得られず、3%を超えると溶接金属が硬化し、かえって靭性が劣化する。したがって、B23の含有量は0.1〜3%とする。
B 2 O 3 : 0.1 to 3%
B 2 O 3 made from boron oxide, borax or the like is effective in improving toughness. If B 2 O 3 is less than 0.1%, the effect of improving toughness cannot be obtained. If it exceeds 3%, the weld metal is hardened and the toughness is deteriorated. Therefore, the content of B 2 O 3 is 0.1 to 3%.

Fe:10〜35%
鉄粉およびFe−SiやFe−Mnなどの鉄合金を原料とするFeは、溶着効率の向上及びアークの集中性に効果がある。Feが10%未満では、溶着効率が低下し、アークの集中性が劣るため裏ビードのビード形状が不安定になる。一方、Feが35%を超えると、ビード表面に鉄粒突起が発生してスラグ剥離性が不良になる。したがって、Feの含有量は10〜35%とする。
Fe: 10 to 35%
Fe using iron powder and iron alloys such as Fe-Si and Fe-Mn as raw materials is effective in improving welding efficiency and arc concentration. If Fe is less than 10%, the welding efficiency is lowered and the arc concentration is inferior, so that the bead shape of the back bead becomes unstable. On the other hand, if Fe exceeds 35%, iron grain protrusions are generated on the bead surface and the slag peelability becomes poor. Therefore, the Fe content is 10 to 35%.

Fe成分に使用する鉄粉原材料の粒度:150μm以下
Fe成分に使用する鉄粉原材料の粒度は、高速度及び連続長時間の溶接において、ビード表面の鉄粒突起を完全に無くすための重要な因子である。ビード表面に鉄粒突起を発生させないためには、溶接時の早い段階で鉄粉が溶融金属に溶け落ちるようにする必要があり、フラックス全体の粒度を最適な構成に限定することで、ある程度改善が図れるが、適用する鉄粉原材料の粒度がより細粒のものを適用することが好ましく、その平均粒径が150μm以下であることが望ましい。但し、本発明では、鉄粉原材料の平均粒径が150μm以下であることは必須とならず、これを超えるものであっても所期の効果を奏するものである。
The particle size of the iron powder raw material used for the Fe component: 150 μm or less The particle size of the iron powder raw material used for the Fe component is an important factor for completely eliminating the iron particle protrusions on the bead surface in high speed and continuous welding. It is. In order not to generate iron grain protrusions on the bead surface, it is necessary to make the iron powder melt into the molten metal at an early stage of welding, and it is improved to some extent by limiting the overall particle size of the flux to the optimum configuration However, it is preferable that the iron powder raw material to be applied has a finer particle size, and the average particle size is preferably 150 μm or less. However, in the present invention, it is not essential that the average particle size of the iron powder raw material is 150 μm or less, and even if it exceeds this, the desired effect is exhibited.

Si:0.3〜4%
金属Si、Fe−Si、Fe−Si−Mnなどを原料とするSiは、脱酸元素であり、溶接金属の酸素量を低減させる。Siが0.3%未満では、脱酸効果が得られず、靭性が劣化する。一方、Siが4%を超えると、溶接金属の硬さが過剰となって靭性が劣化する。したがって、Siは0.3〜4%とする。
Si: 0.3 to 4%
Si using metal Si, Fe—Si, Fe—Si—Mn, or the like as a raw material is a deoxidizing element and reduces the oxygen content of the weld metal. If Si is less than 0.3%, the deoxidation effect cannot be obtained, and the toughness deteriorates. On the other hand, if Si exceeds 4%, the hardness of the weld metal becomes excessive and the toughness deteriorates. Therefore, Si is 0.3 to 4%.

Mo:0.1〜3%
金属Mo、Fe−Moを原料とするMoは、溶接金属の焼入れ性増大元素として重要な成分である。Moが0.1%未満では、溶接金属の強度が低くなり靭性向上にも効果がなく、一方、Moが3%を超えると、溶接金属の焼入れ性が過大となり、硬さが過剰となって靭性が劣化する。したがって、Moは0.1〜3%とする。
Mo: 0.1 to 3%
Mo made of metal Mo and Fe—Mo is an important component as an element for increasing the hardenability of weld metal. If Mo is less than 0.1%, the strength of the weld metal is reduced and there is no effect in improving toughness. On the other hand, if Mo exceeds 3%, the hardenability of the weld metal becomes excessive and the hardness becomes excessive. Toughness deteriorates. Therefore, Mo is 0.1 to 3%.

Ti:0.1〜3%
金属Ti、Fe−Tiなどを原料とするTiは、溶接金属の組織形態においてTi酸化物等を生成して、強度および靭性の向上に有効な微細な結晶粒のアシキュラーフェライトを生成する重要な核生成サイトとなる。Tiが0.1%未満では、靭性向上に有効なアシキュラーフェライトを生成することができず、靭性が劣化する。一方、Tiが3%を超えると、溶接金属の硬さが過剰となって靭性が劣化する。したがって、Tiは0.1〜3%とする。
Ti: 0.1 to 3%
Ti using metal Ti, Fe-Ti, etc. as a raw material is important to generate Ti oxides and the like in the weld metal microstructure, and to produce fine crystalline acicular ferrite effective in improving strength and toughness. It becomes a nucleation site. If Ti is less than 0.1%, acicular ferrite effective for improving toughness cannot be produced, and the toughness deteriorates. On the other hand, if Ti exceeds 3%, the hardness of the weld metal becomes excessive and the toughness deteriorates. Therefore, Ti is 0.1 to 3%.

TiO 2 :1.5%以下
TiO2は、アーク安定性及びビード平滑性を維持するための有効な成分であるが、スラグがビード表面にこびり付き易くなり、鉄粒突起の発生が助長される成分でもある。よって、各原料中の不純物としてのTiO2の含有量は極力低いことが好ましく、その含有量は1.5%以下であることが望ましい。但し、本発明では、このTiO2の含有量が1.5%以下であることは必須とならず、これを超えるものであっても所期の効果を奏するものである。
TiO 2 : 1.5% or less TiO 2 is an effective component for maintaining arc stability and bead smoothness, but slag tends to stick to the bead surface and promotes the generation of iron grain protrusions. But there is. Therefore, the content of TiO 2 as an impurity in each raw material is preferably as low as possible, and the content is desirably 1.5% or less. However, in the present invention, it is not essential that the content of TiO 2 is 1.5% or less, and even if it exceeds this, the desired effect can be obtained.

その他は、Mn及びAlなどの脱酸剤:0.3%以下、金属炭酸塩からのCO2、水ガラスからのK2O及びNa2Oなどのアルカリ金属酸化物:4%以下及びP、S等の不可避不純物であり、P及びSは共に低融点の化合物を生成して靭性を低下させるので、できるだけ低いことが好ましい。 Others include deoxidizers such as Mn and Al: 0.3% or less, CO 2 from metal carbonates, alkali metal oxides such as K 2 O and Na 2 O from water glass: 4% or less and P, It is an unavoidable impurity such as S, and both P and S are preferably as low as possible because they produce a low melting point compound and reduce toughness.

なお、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの金属炭酸塩からのCO2は、溶接熱によってガス化し、アーク雰囲気中のシールド効果とアークを安定にする効果を有する。しかし、CO2が過剰になると、アークが不安定になると共にビード表面にポックマークが生じるようになる。したがって、金属炭酸塩からのCO2は、1〜6%であることが好ましい。 Note that CO 2 from metal carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate is gasified by welding heat, and has a shielding effect in an arc atmosphere and an effect of stabilizing the arc. However, when CO 2 becomes excessive, the arc becomes unstable and a pock mark is generated on the bead surface. Therefore, the CO 2 from the metal carbonate is preferably 1 to 6%.

また、本発明の多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスを用いた片面溶接は、安定したアーク、ワイヤ送給性、溶着効率向上を可能とした溶接をするために、組合せるワイヤ径は4.0〜6.4mmとし、3電極以上の多電極片面サブマージアーク溶接に適用する。   Further, in the single-side welding using the bond flux for multi-electrode single-sided submerged arc welding according to the present invention, the wire diameter to be combined is 4 in order to perform welding that enables stable arc, wire feedability, and improved welding efficiency. 0 to 6.4 mm, and applied to multi-electrode single-sided submerged arc welding with 3 or more electrodes.

以下、実施例により本発明の効果をさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the effect of the present invention will be described in more detail with reference to examples.

表1に示す各種フラックス成分及びFe成分に適用する鉄粉原材料の平均粒度を調整したボンドフラックスと表2に示す化学組成の裏フラックス、表3に示す化学組成のワイヤを用いて、表4に示す化学組成の板厚20mmの被溶接鋼板4を図2に示すように開先角度50°、ルートフェイス3mmの開先形状に加工し、表5に示す3電極または4電極による溶接条件にて、図1に示すFCuB片面サブマージアーク溶接試験を実施した。   Table 4 shows the bond flux adjusted for the average particle size of the iron powder raw material applied to the various flux components and Fe components shown in Table 1, the back flux of the chemical composition shown in Table 2, and the wire of the chemical composition shown in Table 3. A welded steel plate 4 having a thickness of 20 mm having the chemical composition shown is processed into a groove shape having a groove angle of 50 ° and a root face of 3 mm as shown in FIG. The FCuB single-sided submerged arc welding test shown in FIG. 1 was performed.

このFCuB片面サブマージアーク溶接試験では、裏当銅板1に表2に示す組成からなる裏フラックス2を約4〜7mm程度散布し、エアーホース3に空気を注入して、これを被溶接鋼板4の裏側にあたる開先裏面4aに押し当てる。そして、2〜4本のワイヤ5を用いて表側より表フラックス6を散布して1層溶接し、表ビードと裏ビードを同時に形成するものである。   In this FCuB single-sided submerged arc welding test, about 4 to 7 mm of back flux 2 having the composition shown in Table 2 is sprayed on the backing copper plate 1 and air is injected into the air hose 3. The groove is pressed against the groove back surface 4a corresponding to the back side. And the front bead and the back bead are formed simultaneously by spraying the front flux 6 from the front side using 2 to 4 wires 5 and welding one layer.

なお、表1に示すボンドフラックスは水ガラスを固着剤として造粒した後、400〜550℃で2時間焼成し、12×100メッシュに整粒した。   The bond flux shown in Table 1 was granulated with water glass as a fixing agent, then baked at 400 to 550 ° C. for 2 hours, and sized to 12 × 100 mesh.

また、表3に示すワイヤは原線を縮径、焼鈍、酸洗、メッキして素線とし、それらの素線を4.8mm及び6.4mm径まで伸線して用いた。   In addition, the wires shown in Table 3 were used by reducing the diameter of the original wires, annealing, pickling, and plating to form the strands, and drawing these strands to 4.8 mm and 6.4 mm diameters.

Figure 2014091150
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各試作ボンドフラックスの評価は、3電極または4電極による片面サブマージアーク溶接時のアーク安定性、溶接後の表ビード表面の鉄粒突起及びスラグこびり付きの有無、ビード外観・形状、スラグ剥離性、アンダーカットの有無を調査し、さらに溶接金属の引張強度、靭性及び溶接金属酸素量を調査した。   Evaluation of each prototype bond flux is as follows: Arc stability during single-sided submerged arc welding with 3 or 4 electrodes, presence or absence of iron grain protrusions and slag sticking on the surface bead surface after welding, bead appearance / shape, slag peelability, under The presence or absence of cut was investigated, and the tensile strength, toughness and weld metal oxygen content of the weld metal were further investigated.

溶接金属の機械性能評価は、3電極または4電極による片面サブマージアーク溶接試験体の鋼板板厚の中央を中心にシャルピー衝撃試験片(JIS Z2242 Vノッチ試験片)及び引張試験片(JIS Z 2241 10号)を採取して、機械試験を実施した。靭性の評価は、−20℃におけるシャルピー衝撃試験により行い、各々繰返し数3本の吸収エネルギーvE(J)の平均により評価した。なお、シャルピー衝撃試験の吸収エネルギーは80J以上を良好とした。引張強さの評価は490〜690MPaを良好とした。これらの調査結果を表6にまとめて示す。   The mechanical performance evaluation of the weld metal was performed using a Charpy impact test piece (JIS Z2242 V-notch test piece) and a tensile test piece (JIS Z2241 10) centering on the center of the steel plate thickness of the single-sided submerged arc welding test piece with three electrodes or four electrodes. No.) was collected and subjected to a mechanical test. The toughness was evaluated by a Charpy impact test at −20 ° C., and evaluated by the average of absorbed energy vE (J) of 3 repetitions. The absorbed energy in the Charpy impact test was 80 J or more. Evaluation of tensile strength made 490-690 MPa favorable. The results of these surveys are summarized in Table 6.

Figure 2014091150
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表1及び表6中のフラックス記号F1〜F10が本発明例、フラックス記号F11〜F22は比較例である。本発明例であるフラックス記号F1〜F10は、フラックス成分が適正であるので、3電極または4電極による片面サブマージアーク溶接ともに表ビード表面の鉄粒突起及びスラグこびり付きは無く溶接作業性が良好で、溶接部に欠陥が無く、溶接金属の機械性能も優れており、極めて満足な結果であった。なお、TiO2が多いフラックス記号F5及び鉄粉原材料の平均粒径が大きいフラックス記号F10も、表ビード表面に鉄粒突起及びこびり付きは生じなかった。 Flux symbols F1 to F10 in Tables 1 and 6 are examples of the present invention, and flux symbols F11 to F22 are comparative examples. The flux symbols F1 to F10 according to the present invention have appropriate flux components, so that there is no iron grain protrusion and slag sticking on the surface bead surface in both one-sided submerged arc welding with three electrodes or four electrodes, and welding workability is good. There was no defect in the welded part, and the mechanical performance of the weld metal was excellent, which was a very satisfactory result. In addition, the flux symbol F5 having a large amount of TiO 2 and the flux symbol F10 having a large average particle diameter of the iron powder raw material did not cause iron grain protrusions and sticking on the surface bead surface.

比較例中フラックス記号F11は、MgOが多いのでビード表面の波目が粗くなり、スラグ剥離性及びビード外観が劣化した。また、Feが少ないので溶着効率が低下し、アークの集中性が劣るため裏ビードのビード形状が不安定になった。さらに、Moが高いので溶接金属の引張強さが高く吸収エネルギーが低値であった。   Since the flux symbol F11 in the comparative example has a large amount of MgO, the wavy surface of the bead surface becomes rough, and the slag peelability and the bead appearance deteriorate. Further, since the Fe content is small, the welding efficiency is lowered and the arc concentration is inferior, so that the bead shape of the back bead becomes unstable. Furthermore, since Mo is high, the tensile strength of the weld metal is high and the absorbed energy is low.

フラックス記号F12は、CaOが少ないのでビード外観が不良でアンダーカットも生じた。また、Siが多いので溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低値であった。   Since the flux symbol F12 has a small amount of CaO, the bead appearance is poor and undercutting occurs. Moreover, since there is much Si, the tensile strength of a weld metal became high and the absorbed energy was a low value.

フラックス記号F13は、SiO2が多いので、溶接金属の酸素量が多く吸収エネルギーが低値であった。また、ZrO2が少ないのでアークが不安定となり、ビード形状及び外観、スラグ剥離性が劣化した。さらに鉄粉原材料の平均粒径が大きいため、表ビードに鉄粒突起が発生し、スラグがこびり付いた。 Flux code F13, since SiO 2 is large, amount of oxygen in the weld metal is large and the absorbed energy were low. Further, since ZrO 2 was small, the arc became unstable, and the bead shape, appearance, and slag peelability deteriorated. Furthermore, since the average particle diameter of the iron powder raw material was large, iron grain protrusions were generated on the surface beads, and slag was stuck.

フラックス記号F14は、MgOが少ないので溶接金属の酸素量が多く吸収エネルギーが低値であった。また、Al23が多いのでビード形状及びスラグ剥離性が不良であった。さらに、TiO2が多いのでスラグがビード表面にこびり付き、鉄粒突起も発生した。 Flux symbol F14 has a small amount of MgO, so the amount of oxygen in the weld metal is large and the absorbed energy is low. Further, the bead shape and the slag removability was poor because Al 2 O 3 is large. Further, since TiO 2 is large sticking slag on the bead surface were also generated iron particle projection.

フラックス記号F15は、SiO2が低いので、スラグ剥離性が不良でアンダーカットも発生した。また、CaF2が多いので、ビード形状が不良であった。さらに、B23が多いので、溶接金属の引張強さが高く吸収エネルギーが低値であった。 Since the flux symbol F15 is low in SiO 2 , the slag peelability is poor and undercutting occurs. In addition, since the CaF 2 is large, the bead shape was poor. Furthermore, since the B 2 O 3 is large, the tensile strength of the weld metal was high and the absorbed energy was low.

フラックス記号F16は、CaOが多いので、ビード外観及びスラグ剥離性が不良であった。また、Tiが多いので、溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低値であった。   Since the flux symbol F16 contains a large amount of CaO, the bead appearance and slag peelability were poor. Moreover, since there is much Ti, the tensile strength of a weld metal became high and the absorbed energy was a low value.

フラックス記号F17は、Al23が少ないので、アークが不安定となり、スラグ剥離性及びビード外観が不良となった。また、Tiが添加されていないので、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。 Since the flux symbol F17 has a small amount of Al 2 O 3 , the arc becomes unstable, and the slag peelability and the bead appearance are poor. Moreover, since Ti was not added, the absorbed energy of the weld metal was low.

フラックス記号F18は、CaF2が少ないので、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Feが多いので、ビード表面に鉄粒突起が発生し、スラグがこびり付き、さらにスラグ剥離性が不良であった。 Since the flux symbol F18 has a small amount of CaF 2 , the absorbed energy of the weld metal was low. Moreover, since there was much Fe, the iron grain protrusion generate | occur | produced on the bead surface, slag stuck, and also slag peelability was unsatisfactory.

フラックス記号F19は、Moが添加されていないので、溶接金属の引張強さが低く、吸収エネルギーも低値であった。   In the flux symbol F19, since Mo is not added, the tensile strength of the weld metal is low and the absorbed energy is also low.

フラックス記号F20は、B23が添加されていないので、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。 In the flux symbol F20, since B 2 O 3 was not added, the absorbed energy of the weld metal was low.

フラックス記号F21は、ZrO2が多いので、溶接金属の酸素量が多く吸収エネルギーが低値であった。 Since the flux symbol F21 has a large amount of ZrO 2 , the amount of oxygen in the weld metal is large and the absorbed energy is low.

フラックス記号F22は、Siが少ないので、溶接金属の酸素量が多く吸収エネルギーが低値であった。   Since the flux symbol F22 has a small amount of Si, the amount of oxygen in the weld metal is large and the absorbed energy is low.

1 裏当銅板
2 裏フラックス
3 エアーホース
4 被溶接鋼板
5 ワイヤ
6 表フラックス
1 Back copper plate 2 Back flux 3 Air hose 4 Steel plate to be welded 5 Wire 6 Front flux

Claims (3)

質量%で、
SiO2:7〜27%、
MgO:14〜32%、
CaO:3〜15%、
Al23:7〜19%、
CaF2:4〜11%、
ZrO2:0.5〜5%、
23:0.1〜3%、
Fe:10〜35%、
Si:0.3〜4%、
Mo:0.1〜3%、
Ti:0.1〜3%
を含有し、その他は脱酸剤、CO2、アルカリ金属酸化物および不可避不純物からなることを特徴とする多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックス。
% By mass
SiO 2 : 7 to 27%,
MgO: 14 to 32%,
CaO: 3 to 15%,
Al 2 O 3 : 7 to 19%,
CaF 2 : 4 to 11%,
ZrO 2 : 0.5 to 5%,
B 2 O 3 : 0.1 to 3%,
Fe: 10 to 35%,
Si: 0.3 to 4%
Mo: 0.1 to 3%,
Ti: 0.1 to 3%
The other is composed of a deoxidizer, CO 2 , an alkali metal oxide and inevitable impurities, and a bond flux for multi-electrode single-sided submerged arc welding.
質量%で、
TiO2:1.5%以下であることを特徴とする請求項1記載の多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックス。
% By mass
The bond flux for multi-electrode single-sided submerged arc welding according to claim 1, wherein TiO 2 is 1.5% or less.
Fe成分に使用する鉄粉原材料の平均粒径が150μm以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックス。   3. The bond flux for multi-electrode single-sided submerged arc welding according to claim 1, wherein an average particle diameter of the iron powder raw material used for the Fe component is 150 μm or less.
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