JP2015033701A - Flux for one-side submerged arc welding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、１又は２以上の電極を使用して行う片面サブマージアーク溶接に用いられるフラックスに関する。より詳しくは、鉄粉を含有する片面サブマージアーク溶接用フラックスにおけるビード外観改善技術に関する。 The present invention relates to a flux used for single-sided submerged arc welding performed using one or two or more electrodes. More specifically, the present invention relates to a bead appearance improving technique in a single-sided submerged arc welding flux containing iron powder.
片面サブマージアーク溶接では、通常、溶着量を確保し、大入熱溶接においても安定したビード形成を実現させるために、鉄粉が添加されたフラックスが使用されている（例えば、特許文献１、２参照。）。しかしながら、特許文献１に記載されているような鉄粉を含有する従来の片面サブマージアーク溶接用フラックスには、表ビードの表面に微小な鉄粒突起物が発生しやすいという問題がある。また、特許文献２に記載されているフラックス組成にした場合でも、鉄粒突起物を十分に抑制することはできない。 In single-sided submerged arc welding, a flux to which iron powder is added is usually used in order to ensure the amount of welding and realize stable bead formation even in high heat input welding (for example, Patent Documents 1 and 2). reference.). However, the conventional single-sided submerged arc welding flux containing iron powder as described in Patent Document 1 has a problem that minute iron particle projections are likely to be generated on the surface of the front bead. Moreover, even when it is set as the flux composition described in patent document 2, an iron grain protrusion cannot fully be suppressed.
このような表ビード表面の突起物は、塗装工程で障害となる。例えば造船分野においては、国際海事機関（International Maritime Organization）により、船体の長寿命化や保守の容易化を目的に、全船舶のバラストタンク及びバルクキャリアの二重船側部を対象とする塗装基準が改訂され、例えば溶接時に発生するスパッタやビード表面汚れといった塗装性を阻害するものの除去実施の要件が定められた。このため、船舶の建造工程では、鉄粒突起物除去のために、ビード全線に亘ってグラインダー処理を余儀なくされている。 Such protrusions on the surface bead are an obstacle in the painting process. For example, in the shipbuilding field, the International Maritime Organization has established coating standards for the ballast tanks of all ships and the double side of bulk carriers for the purpose of extending the life of the hull and facilitating maintenance. Revisions have been made to define the requirements for the removal of things that hinder paintability, such as spatter and bead surface contamination that occur during welding. For this reason, in the ship construction process, a grinder process is forced over the entire bead line in order to remove the iron grain protrusions.
そこで、従来、片面サブマージアーク溶接用フラックスにおいて、鉄粒突起物の発生を抑制するための技術が提案されている（特許文献３、４参照。）。例えば、特許文献３に記載の片面サブマージアーク溶接用フラックスでは、粒径や見掛密度を特定の範囲にすることで、ビードの健全化を図っている。また、特許文献４に記載のサブマージアーク溶接用ボンドフラックスでは、鉄粒突起の発生を抑制するために、Ｆｅ成分の含有量を５質量％以下に規制している。 Therefore, conventionally, techniques for suppressing the generation of iron grain protrusions in a single-sided submerged arc welding flux have been proposed (see Patent Documents 3 and 4). For example, in the single-sided submerged arc welding flux described in Patent Document 3, bead soundness is achieved by setting the particle size and apparent density within a specific range. Moreover, in the bond flux for submerged arc welding described in Patent Document 4, the content of Fe component is restricted to 5% by mass or less in order to suppress the generation of iron grain protrusions.
しかしながら、特許文献３に記載の技術のように、フラックスの粒径や見掛密度を規制するだけでは、鉄粒突起の発生抑制に対する効果が小さい。また、特許文献４に記載のサブマージアーク溶接用ボンドフラックスのように、Ｆｅ含有量を規制すると、厚板の板継溶接において充分な溶着量を確保することが難しくなり、更に大入熱溶接においてビード形状が劣化する。このように、従来のビード外観改善技術では、片面サブマージアーク溶接において、フラックスへの鉄粉添加の効果を維持しつつ、鉄粒突起の発生を抑制して、ビード外観を健全化するには至っていない。 However, as in the technique described in Patent Document 3, the effect of suppressing the generation of iron grain protrusions is small only by regulating the particle size and apparent density of the flux. In addition, when the Fe content is regulated as in the bond flux for submerged arc welding described in Patent Document 4, it is difficult to ensure a sufficient amount of welding in thick plate joining, and in high heat input welding. The bead shape deteriorates. Thus, in conventional bead appearance improvement technology, in single-sided submerged arc welding, while maintaining the effect of adding iron powder to the flux, the occurrence of iron grain protrusions is suppressed and the bead appearance is soundened. Not in.
そこで、本発明は、健全な表ビード形状と機械的性能を得ることができる片面サブマージアーク溶接用フラックスを提供することを主目的とする。 Therefore, the main object of the present invention is to provide a single-sided submerged arc welding flux capable of obtaining a sound front bead shape and mechanical performance.
本発明者等は、前述した課題を解決するために、１又は２以上の電極を用いた片面サブマージアーク溶接において、表ビードの健全性を確保すべく、鋭意実験検討を行った結果、鉄粒突起の発生抑制には、鉄粉量やＳｉＯ２量に対する、ＭｇＯ量、Ａｌ２Ｏ３量、及びＴｉＯ２量の合計を一定量以上とすることが有効であることを見出し、本発明に至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted extensive experimental studies to ensure the soundness of the front bead in single-sided submerged arc welding using one or two or more electrodes. In order to suppress the generation of protrusions, it was found that the total amount of MgO, Al 2 O 3 and TiO 2 with respect to the amount of iron powder and SiO 2 is effective to be a certain amount or more, leading to the present invention. It was.
即ち、本発明に係る片面サブマージアーク溶接用フラックスは、Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物からなる群から選択される少なくとも１種（ＳｉＯ２換算値）：合計で６〜１２質量％、ＣａＯ：３〜９質量％、ＭｇＯ：１５〜３５質量％、ＴｉＯ２：５〜２３質量％、ＣａＦ２：２〜１０質量％、Ａｌ２Ｏ３：５〜２３質量％、ＣＯ２：２〜９質量％、Ｎａ２Ｏ：０．５〜３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、Ｍｎ：０．９質量％以下、Ｔｉ：１質量％以下、Ａｌ：３質量％以下に規制され、ＭｇＯの含有量（質量％）を［ＭｇＯ］、Ａｌ２Ｏ３の含有量（質量％）を［Ａｌ２Ｏ３］、ＴｉＯ２の含有量（質量％）を［ＴｉＯ２］、鉄粉の含有量（質量％）を［Ｆｅ］、並びに、Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量のＳｉＯ２換算値（質量％）を［Ｔ．ＳｉＯ２］としたとき、下記数式１及び／又は数式２を満たす組成を有するものである。 That is, the single-sided submerged arc welding flux according to the present invention is at least one selected from the group consisting of Si, Si alloys and Si oxides (SiO 2 equivalent value): 6 to 12% by mass in total, CaO: 3 to 9 wt%, MgO: 15 to 35 wt%, TiO 2: 5 to 23 wt%, CaF 2: 2 to 10 wt%, Al 2 O 3: 5~23 wt%, CO 2: 2 to 9 wt% , Na 2 O: 0.5 to 3 mass%, B 2 O 3 : 0.1 to 1 mass%, Mo: 0.2 to 1 mass%, iron powder: 10 to 30 mass%, and Mn : 0.9% by mass or less, Ti: 1% by mass or less, Al: 3% by mass or less, MgO content (% by mass) [MgO], Al 2 O 3 content (% by mass) [Al 2 O 3], the content of TiO 2 (mass%) [TiO 2], the content of iron powder Mass%) [Fe], and, Si, SiO 2 conversion value of the total content of Si alloy and Si oxide (wt%) [T. SiO 2 ] has a composition satisfying the following formula 1 and / or formula 2.
本発明の片面サブマージアーク溶接用フラックスでは、鉄粉の含有量（［Ｆｅ］）に対する、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、及びＴｉＯ２の合計の含有量（［ＭｇＯ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）、及び／又は、前記［Ｔ．ＳｉＯ２］に対する、［ＭｇＯ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］を、一定量以上としている。これにより溶接ビードが凝固する温度域において、鉄粒の含有量が相対的に少ないことから鉄粒の沈降量が抑制され、更に、スラグ内に例えばＭｇ２ＴｉＯ４、ＭｇＡｌ２Ｏ４及びそれらの固溶体などのＭｇ・Ａｌ・Ｔｉ系酸化物を積極的に生成することができる。Ｍｇ・Ａｌ・Ｔｉ系酸化物がスラグ内に生成されることにより、スラグ内の鉄粒が、凝固したビード表面に落下して付着する前にこれら酸化物と結合するため、ビード表面への微小突起物の生成が抑制される。 In the single-sided submerged arc welding flux of the present invention, the total content of MgO, Al 2 O 3 , and TiO 2 with respect to the iron powder content ([Fe]) ([MgO] + [Al 2 O 3 ] + [TiO 2 ]) and / or the above-mentioned [T. [MgO] + [Al 2 O 3 ] + [TiO 2 ] with respect to SiO 2 ] is set to a certain amount or more. As a result, in the temperature range where the weld bead solidifies, the content of iron particles is relatively small, so the amount of iron particles settled is suppressed, and further, for example, Mg 2 TiO 4 , MgAl 2 O 4 and those Mg / Al / Ti-based oxides such as solid solutions can be actively generated. Since the Mg, Al, Ti-based oxides are generated in the slag, the iron particles in the slag are bonded to these oxides before falling and adhering to the solidified bead surface. The formation of protrusions is suppressed.
このフラックスは、Ｔｉを０．１〜１質量％の範囲で含有していてもよい。
また、このフラックスは、Ｍｎを０．１〜０．９質量％の範囲で含有していてもよい。
This flux may contain 0.1 to 1% by mass of Ti.
Moreover, this flux may contain Mn in the range of 0.1-0.9 mass%.
本発明によれば、フラックス成分及びその含有量を特定しているため、１電極又は多電極を用いた片面サブマージアーク溶接においても、裏当て構造によらず、健全なビード形状と機械的性能を得ることができる。 According to the present invention, since the flux component and its content are specified, even in single-sided submerged arc welding using one electrode or multiple electrodes, a sound bead shape and mechanical performance can be obtained regardless of the backing structure. Can be obtained.
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below.
図１は片面サブマージアーク溶接過程における鉄粒発生挙動の想定図である。図１に示すように、片面サブマージアーク溶接において、従来の鉄粉５を含有するフラックス３を用いた場合、溶融・凝固中のフラックス（スラグ）４内で鉄粉５が凝集し（鉄粉の凝集６）、この凝集鉄粉（鉄粒）７が沈降して、母材１の溶接部に形成された溶接金属２の表面（ビード表面２ａ）に付着して、微小な突起物が発生すると想定される。そこで、本発明者等は、フラックス中の鉄粉などの成分含有量比、及びフラックスの特性を改善することで、鉄粒突起発生の問題を解決することにした。 FIG. 1 is an assumption diagram of iron particle generation behavior in a single-sided submerged arc welding process. As shown in FIG. 1, in the single-sided submerged arc welding, when the flux 3 containing the conventional iron powder 5 is used, the iron powder 5 aggregates in the flux (slag) 4 during melting and solidification (of the iron powder). Aggregation 6), when this agglomerated iron powder (iron particles) 7 settles down and adheres to the surface of weld metal 2 (bead surface 2a) formed at the welded portion of base material 1 to generate minute protrusions. is assumed. Therefore, the present inventors have decided to solve the problem of iron grain protrusion generation by improving the content ratio of components such as iron powder in the flux and the characteristics of the flux.
具体的には、本発明の実施形態に係るフラックスは、片面サブマージアーク溶接に用いられるものであり、少なくとも、Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物からなる群から選択される少なくとも１種、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＣａＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣＯ２、Ｎａ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、Ｍｏ及び鉄粉を特定量含有すると共に、Ｍｎ、Ｔｉ及びＡｌを特定量以下に規制した組成を有する。 Specifically, the flux according to the embodiment of the present invention is used for single-sided submerged arc welding, and at least one selected from the group consisting of Si, Si alloys, and Si oxides, CaO, MgO. , TiO 2 , CaF 2 , Al 2 O 3 , CO 2 , Na 2 O, B 2 O 3 , Mo and iron powder are contained in specific amounts, and Mn, Ti and Al are regulated to a specific amount or less. .
このフラックスでは、下記数式３及び／又は数式４を満たすように、「ＭｇＯ含有量」、「Ａｌ２Ｏ３含有量」、及び「ＴｉＯ２含有量」、並びに、「鉄粉含有量」及び／又は「Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量」をそれぞれ調整している。
なお、下記数式３及び４において、［ＭｇＯ］はＭｇＯの含有量（質量％）、［Ａｌ２Ｏ３］はＡｌ２Ｏ３の含有量（質量％）、［ＴｉＯ２］はＴｉＯ２の含有量（質量％）、［Ｆｅ］は鉄粉の含有量（質量％）、［Ｔ．ＳｉＯ２］はＳｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量のＳｉＯ２換算値（質量％）である。
In this flux, “MgO content”, “Al 2 O 3 content”, “TiO 2 content”, and “iron powder content” and / or so as to satisfy the following formula 3 and / or formula 4: Alternatively, “the total content of Si, Si alloy and Si oxide” is adjusted.
In the following formulas 3 and 4, [MgO] is the content (mass%) of MgO, [Al 2 O 3 ] is the content (mass%) of Al 2 O 3 , and [TiO 2 ] is the content of TiO 2 . Amount (mass%), [Fe] is the iron powder content (mass%), [T. [SiO 2 ] is the SiO 2 conversion value (mass%) of the total content of Si, Si alloy and Si oxide.
以下、本実施形態のフラックスにおける組成限定理由について説明する。 Hereinafter, the reasons for limiting the composition of the flux of this embodiment will be described.
［Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量：６〜１２質量％］
Ｓｉ、及びＦｅ−ＳｉなどのＳｉ合金は、脱酸作用を有し、溶接金属中の酸素と反応してＳｉＯ２を生成し、このＳｉＯ２は、粘結剤やスラグ造滓剤として作用する。また、Ｓｉ酸化物も同様に、スラグ造滓剤として作用する。
[Total content of Si, Si alloy and Si oxide: 6 to 12% by mass]
Si, and Si alloys such as Fe-Si has a deoxidation action and reacts with the oxygen in the weld metal to produce a SiO 2, the SiO 2 acts as a Nebayuizai and slag forming agent . In addition, Si oxide also acts as a slag building agent.
ただし、Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量が、ＳｉＯ２換算で、１２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。更には、鉄粒が発生しやすくなる。一方、Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量が、ＳｉＯ２換算で、６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。 However, when the total content of Si, Si alloy and Si oxide exceeds 12% by mass in terms of SiO 2 , the viscosity of the entire molten slag increases and the fluidity of the slag decreases. In the case of high-speed single-sided submerged arc welding, the front bead width does not widen and becomes unstable, so that undercut is likely to occur. Furthermore, iron particles are likely to be generated. On the other hand, when the total content of Si, Si alloy and Si oxide is less than 6% by mass in terms of SiO 2 , the solidification temperature of the molten slag becomes too high, so that a good surface bead shape cannot be obtained.
よって、Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量は、ＳｉＯ２換算で、６〜１２質量％とする。なお、本実施形態のフラックスでは、Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物のうちの少なくとも１種を含有していればよい。 Therefore, the total content of Si, Si alloy and Si oxide is 6 to 12% by mass in terms of SiO 2 . In addition, the flux of this embodiment should just contain at least 1 sort (s) of Si, Si alloy, and Si oxide.
［ＣａＯ：３〜９質量％］
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。
[CaO: 3 to 9% by mass]
CaO has the effect of reducing the viscosity of the molten slag, increasing the fluidity of the slag, and widening the surface bead width. However, if the CaO content exceeds 9% by mass, the solidification temperature of the molten slag becomes too high and the surface bead shape is impaired. On the other hand, when the CaO content is less than 3% by mass, the effect of increasing the fluidity of the molten slag cannot be obtained, and the surface bead width is insufficient, so that undercut is likely to occur. Therefore, the CaO content is 3 to 9% by mass.
［ＭｇＯ：１５〜３５質量％］
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。
[MgO: 15 to 35% by mass]
Similar to CaO described above, MgO has the effect of reducing the viscosity of the molten slag, increasing the fluidity of the slag, and widening the surface bead width. However, when the content of MgO is less than 15% by mass, the effect of increasing the fluidity of the molten slag cannot be obtained, the surface bead width is insufficient, and undercut is likely to occur.
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、安定したビードが確保できず、中凸ビードとなりやすい。ここで、「中凸ビード」とは、溶接方向に対して表ビード中央部が凸状となることであり、塗装不良の要因の一つである。よって、本実施形態のフラックスでは、ＭｇＯ含有量は１５〜３５質量％とする。 On the other hand, since MgO is a component having a high melting point, if it is added in an amount exceeding 35% by mass, the meltability of the entire flux is impaired, a stable bead cannot be secured, and a medium convex bead tends to be formed. Here, the “medium convex bead” means that the center portion of the front bead is convex with respect to the welding direction, which is one of the causes of poor coating. Therefore, in the flux of this embodiment, the MgO content is 15 to 35% by mass.
なお、ＭｇＯ含有量は２０質量％以上とすることが好ましく、これにより、溶融スラグの流動性を向上し、表ビード形状を更に健全化することができる。 In addition, it is preferable that MgO content shall be 20 mass% or more. Thereby, the fluidity | liquidity of molten slag can be improved and the surface bead shape can be further soundened.
［ＴｉＯ２：５〜２３質量％］
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２３質量％を超えると、表ビードの波目が粗くなる。また、ＴｉＯ２含有量が５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ず、更には鉄粒が発生しやすくなる。よって、ＴｉＯ２含有量は５〜２３質量％とする。
[TiO 2 : 5 to 23% by mass]
TiO 2 is a particularly effective component for improving the slag peelability in single-sided welding. However, when the content exceeds 23% by mass, the wave of the front bead becomes rough. Further, TiO 2 content of less than 5 wt%, can not be obtained the effect of improving the slag removability as described above, even iron particle is likely to occur. Therefore, the TiO 2 content is 5 to 23% by mass.
［Ａｌ２Ｏ３：５〜２３質量％］
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、２３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５〜２３質量％とする。
[Al 2 O 3 : 5 to 23% by mass]
Al 2 O 3 is a neutral component and is an effective component for adjusting the viscosity of the slag and the solidification temperature. However, when the Al 2 O 3 content is less than 5% by mass, the viscosity of the slag and the solidification temperature are lowered, and the bead width becomes uneven. On the other hand, when Al 2 O 3 is added in excess of 23 mass%, the solidification temperature of the slag becomes too high and the beads are difficult to spread, and the bead shape becomes convex. Thus, Al 2 O 3 content is 5 to 23 mass%.
［ＣａＦ２：２〜１０質量％］
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１０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２〜１０質量％とする。
[CaF 2 : 2 to 10% by mass]
CaF 2 is a component that improves the meltability of the entire flux, and is an indispensable component particularly in a welding method in which the flux must be melted in a short time and slag must be generated, such as single-sided submerged arc welding. . However, when the CaF 2 content exceeds 10% by mass, the arc stability is degraded and arc breakage is likely to occur. On the other hand, when the CaF 2 content is less than 2% by mass, the effect of improving the meltability of the flux cannot be obtained, and bead meandering occurs. Therefore, CaF 2 content is 2-10 wt%.
［ＣＯ２：２〜９質量％］
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。
[CO 2: 2 to 9 wt%
CO 2 is an effective component for suppressing the penetration of nitrogen into the weld metal and reducing the amount of diffusible hydrogen, and is added to the flux as a metal carbonate. However, when the CO 2 content is less than 2% by mass, the amount of diffusible hydrogen in the weld metal becomes high, and the cold cracking resistance deteriorates. On the other hand, when the CO 2 content exceeds 9% by mass, the amount of gas generated becomes excessive, and a pock mark is generated on the front bead. Accordingly, CO 2 content is 2-9 wt%.
［Ｎａ２Ｏ：０．５〜３質量％］
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０．５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。よって、Ｎａ２Ｏ含有量は０．５〜３質量％とする。
[Na 2 O: 0.5-3 mass%]
Na 2 O is a component necessary for ensuring arc stability. Specifically, when the Na 2 O content is less than 0.5% by mass, the arc becomes extremely unstable, arc breakage occurs, and the bead shape and penetration become uneven. On the other hand, when the Na 2 O content exceeds 3% by mass, the hygroscopic resistance is lowered and the low temperature cracking resistance is deteriorated. Thus, Na 2 O content is 0.5 to 3 wt%.
［Ｂ２Ｏ３：０．１〜１質量％］
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。
[B 2 O 3 : 0.1 to 1% by mass]
B 2 O 3 is reduced during welding and exists as B in the weld metal, and effectively acts to ensure toughness. However, when the content of B 2 O 3 is less than 0.1% by mass, the effect is not sufficiently exhibited and the toughness is deteriorated. On the other hand, if the B 2 O 3 content exceeds 1% by mass, the strength becomes excessive and high temperature cracking occurs. Accordingly, B 2 O 3 content is 0.1 to 1 mass%.
［Ｍｏ：０．２〜１質量％］
Ｍｏは、焼入れ性向上に有効な成分であり、Ｍｏ単体の他、Ｆｅ−Ｍｏなどの合金の形態で、フラックスに添加される。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。よって、Ｍｏ含有量は０．２〜１質量％とする。
[Mo: 0.2 to 1% by mass]
Mo is an effective component for improving the hardenability, and is added to the flux in the form of an alloy such as Fe—Mo in addition to Mo alone. However, when the Mo content is less than 0.2% by mass, the structure of the weld metal becomes coarse and the toughness deteriorates. On the other hand, if Mo is added in excess of 1% by mass, the strength of the weld metal becomes excessive and high temperature cracking occurs. Therefore, the Mo content is 0.2 to 1% by mass.
［鉄粉：１０〜３０質量％］
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。
[Iron powder: 10-30% by mass]
Iron powder is an essential additive component in a single-sided submerged arc that requires a large amount of deposited metal at a time. And when iron powder content is less than 10 mass%, while the effect which supplements the amount of welding metal cannot be acquired, since the apparent density of a flux becomes small, blowing-up resistance deteriorates. On the other hand, when iron powder is contained exceeding 30% by mass, the iron powder tends to aggregate in the flux during melting and solidification, and the amount of the aggregated iron powder settles, and iron particles adhere to the bead surface. It becomes easy to do. In addition, the apparent density of the flux increases and the bead width cannot be secured. Therefore, content of iron powder shall be 10-30 mass%.
［Ｔｉ：１質量％以下］
Ｔｉは、前述したＳｉやＳｉ合金と同様に、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及び／又はＳｉ合金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。
[Ti: 1% by mass or less]
Ti is an effective component for reducing the amount of oxygen in the weld metal as in the case of Si and Si alloy described above, but this effect can be sufficiently achieved by adding Si and / or Si alloy. In the form of flux, Ti is not an essential component. Moreover, when Ti content exceeds 1 mass%, slag will seize on the bead surface and slag peelability will deteriorate. Therefore, the Ti content is restricted to 1% by mass or less.
一方、Ｔｉを０．１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では、必要に応じて、Ｔｉを０．１〜１質量％の範囲で含有することができる。なお、Ｔｉは、Ｔｉ単体の他、Ｆｅ−Ｔｉなどの合金の形態で、フラックスに添加される。 On the other hand, when Ti is contained in an amount of 0.1% by mass or more, a further deoxidizing effect of the weld metal is realized, and the toughness can be improved. Then, in the flux of this embodiment, Ti can be contained in the range of 0.1 to 1% by mass as necessary. In addition to Ti alone, Ti is added to the flux in the form of an alloy such as Fe—Ti.
［Ｍｎ：０．９質量％以下］
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０．９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０．９質量％以下に規制する。
[Mn: 0.9% by mass or less]
Mn, like Mo described above, has an effect of improving hardenability and is an effective component for improving strength and toughness. However, when the Mn content exceeds 0.9 mass%, slag is formed on the bead surface. Seizure and slag peelability deteriorate. Moreover, in the flux of this embodiment, Mo is added, and thereby the effect of hardenability is obtained, so the Mn content is restricted to 0.9% by mass or less.
一方、Ｍｎを０．１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では、必要に応じて、Ｍｎを０．１〜０．９質量％の範囲で含有することができる。なお、Ｍｎは、Ｍｎ単体の他、Ｆｅ−Ｍｎなどの合金の形態で、フラックスに添加される。 On the other hand, when Mn is contained in an amount of 0.1% by mass or more, further improvement in hardenability is realized and toughness is improved. Therefore, in the flux of the present embodiment, Mn can be contained in the range of 0.1 to 0.9% by mass as necessary. Mn is added to the flux in the form of an alloy such as Fe-Mn in addition to Mn alone.
［Ａｌ：３質量％以下］
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、強度が上昇して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。なお、Ａｌは不可避的不純物であるが、前述したように溶接金属の組織を微細化する効果があることから、３質量％以下の含有は許容される。
[Al: 3% by mass or less]
Al is an effective component for improving the toughness by refining the structure of the weld metal. However, since this effect can be sufficiently achieved by adding other components, Al is not an essential component in the flux of the present embodiment. On the other hand, if the Al content exceeds 3% by mass, quenching becomes excessive, the strength increases, and low temperature cracking occurs. Therefore, the Al content is restricted to 3% by mass or less. Al is an unavoidable impurity, but since it has the effect of refining the structure of the weld metal as described above, the content of 3% by mass or less is allowed.
［ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、及びＴｉＯ２の総含有量と、鉄粉含有量、又はＳｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量との関係］
本実施形態のフラックスでは、各成分の含有量を前述した範囲にすると共に、（［ＭｇＯ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／［Ｆｅ］≧２．５（前記数式３）を満たすように、ＭｇＯ含有量、Ａｌ２Ｏ３含有量、ＴｉＯ２含有量、及び鉄粉含有量をそれぞれ調整する。又は、このフラックスでは、（［ＭｇＯ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／［Ｔ．ＳｉＯ２］≧４．６（前記数式４）を満たすように、ＭｇＯ含有量、Ａｌ２Ｏ３含有量、ＴｉＯ２含有量、並びにＳｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量をそれぞれ調整する。若しくは、このフラックスでは、（［ＭｇＯ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／［Ｆｅ］≧２．５（前記数式３）及び（［ＭｇＯ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／［Ｔ．ＳｉＯ２］≧４．６（前記数式４）の両方を満たすように、上述の各成分含有量をそれぞれ調整する。
[Relationship between the total content of MgO, Al 2 O 3 and TiO 2 and the total content of iron powder content, or Si, Si alloy and Si oxide]
In the flux of the present embodiment, the content of each component is set in the above-described range, and ([MgO] + [Al 2 O 3 ] + [TiO 2 ]) / [Fe] ≧ 2.5 (formula 3) The MgO content, Al 2 O 3 content, TiO 2 content, and iron powder content are adjusted so as to satisfy the above. Alternatively, in this flux, ([MgO] + [Al 2 O 3 ] + [TiO 2 ]) / [T. Adjust the MgO content, Al 2 O 3 content, TiO 2 content, and the total content of Si, Si alloy, and Si oxide so as to satisfy SiO 2 ] ≧ 4.6 (formula 4). . Alternatively, in this flux, ([MgO] + [Al 2 O 3 ] + [TiO 2 ]) / [Fe] ≧ 2.5 (Formula 3) and ([MgO] + [Al 2 O 3 ] + [ TiO 2 ]) / [T. The content of each component described above is adjusted so as to satisfy both of SiO 2 ] ≧ 4.6 (the above formula 4).
本実施形態のフラックスでは、（［ＭｇＯ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／［Ｆｅ］≧２．５（前記数式３）、及び（［ＭｇＯ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／［Ｔ．ＳｉＯ２］≧４．６（前記数式４）の両方を満たすようにすることがより好ましい。 In the flux of the present embodiment, ([MgO] + [Al 2 O 3 ] + [TiO 2 ]) / [Fe] ≧ 2.5 (formula 3) and ([MgO] + [Al 2 O 3 ] + [TiO 2 ]) / [T. More preferably, both of SiO 2 ] ≧ 4.6 (formula 4) are satisfied.
ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、鉄粉、並びにＳｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の各成分の含有量をそれぞれ上述のように調整することで、溶接ビードが凝固する温度域において鉄粒の沈降速度が抑制されると共に、鉄粒の沈降量も抑制される。更に、スラグ内にＭｇ・Ａｌ・Ｔｉ系酸化物を積極的が生成することにより、スラグ内の鉄粒が、凝固したビード表面に落下・付着する前にこの酸化物と結合するため、ビード表面への微小突起物の発生を抑制させる効果がある。前記数式３及び前記数式４のいずれの関係も満足しない場合、溶接時におけるスラグ内の鉄粒沈降量が増加するため溶接ビード凝固付近の温度でスラグ内の鉄粒が、凝固したビード表面に落下して付着することで微小突起物が発生する。よって、（［ＭｇＯ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／［Ｆｅ］≧２．５、及び／又は、（［ＭｇＯ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／［Ｔ．ＳｉＯ２］≧４．６とする。 By adjusting the content of each component of MgO, Al 2 O 3 , TiO 2 , iron powder, and Si, Si alloy, and Si oxide as described above, the iron particles in the temperature range where the weld bead solidifies. The sedimentation rate is suppressed, and the amount of iron particles settled is also suppressed. Further, the active generation of Mg / Al / Ti oxide in the slag causes the iron particles in the slag to bond with the oxide before dropping and adhering to the solidified bead surface, so the bead surface This has the effect of suppressing the generation of microprojections on If neither of the above formulas 3 and 4 is satisfied, the amount of iron particles settled in the slag during welding increases, so that the iron particles in the slag fall on the solidified bead surface at a temperature near the weld bead solidification. The fine protrusions are generated by adhering. Therefore, ([MgO] + [Al 2 O 3 ] + [TiO 2 ]) / [Fe] ≧ 2.5 and / or ([MgO] + [Al 2 O 3 ] + [TiO 2 ]) / [T. SiO 2 ] ≧ 4.6.
［その他の成分］
本実施形態のフラックスにおける上記以外の成分は、ＦｅＯ、ＺｒＯ２及びＫ２Ｏなどである。
[Other ingredients]
Components other than the above in the flux of the present embodiment are FeO, ZrO 2 and K 2 O.
以上詳述したように、本実施形態のフラックスは、微小突起物の発生機構から創意工夫を行ない、新たな視点でフラックス成分及び含有量を特定しているため、１電極又は多電極を用いた片面サブマージアーク溶接においても、裏当て構造によらず、健全なビード形状と機械的性能を得ることができる。 As described in detail above, the flux of the present embodiment has been devised from the generation mechanism of microprojections, and the flux component and content are specified from a new viewpoint, so one electrode or multiple electrodes were used. Even in single-sided submerged arc welding, a sound bead shape and mechanical performance can be obtained regardless of the backing structure.
具体的には、Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量を従来よりも少ない６〜１２質量％とすると共に、（［ＭｇＯ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／［Ｆｅ］≧２．５、及び／又は、（［ＭｇＯ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／［Ｔ．ＳｉＯ２］≧４．６としているため、溶融・凝固中のフラックス内での鉄粉の凝集及び生成した鉄粒の表ビードへの付着を抑制することができる。これにより、片面サブマージアーク溶接において、機械的性質に優れ、鉄粒突起のない健全な表ビードを形成することが可能となる。 Specifically, the total content of Si, Si alloy and Si oxide is 6 to 12% by mass, which is lower than the conventional content, and ([MgO] + [Al 2 O 3 ] + [TiO 2 ]) / [ Fe] ≧ 2.5 and / or ([MgO] + [Al 2 O 3 ] + [TiO 2 ]) / [T. Since SiO 2 ] ≧ 4.6, it is possible to suppress the aggregation of iron powder in the flux during melting and solidification and the adhesion of the generated iron particles to the surface bead. Thereby, in single-sided submerged arc welding, it is possible to form a sound surface bead having excellent mechanical properties and free from iron grain protrusions.
なお、本実施形態のフラックスは、主に片面サブマージアーク溶接方法で用いるものであるが、その裏当方法については、特に限定されるものではなく、フラックスと銅を裏当材とするフラックス銅裏当法、フラックスのみを裏当材とするフラックス裏当法、固形フラックスを用いた裏当て法など、いずれの方法にも適用することができる。また、裏当フラックスについても、特に限定されるものではなく、従来のフラックスをそのまま適用することが可能である。 The flux of this embodiment is mainly used in the single-sided submerged arc welding method, but the backing method is not particularly limited, and the flux copper back using the flux and copper as the backing material. This method, a flux backing method using only a flux as a backing material, and a backing method using a solid flux can be applied to any method. Further, the backing flux is not particularly limited, and a conventional flux can be applied as it is.
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果について具体的に説明する。本実施例においては、下記表１に示す鋼板及び表２に示すワイヤを使用し、下記表３に示す溶接条件及び図２に示す鋼板（母材１０）の開先形状により、片面サブマージアーク溶接を実施し、実施例及び比較例の各フラックスの性能を評価した。なお、本実施例では、下記表４及び表５に示す組成となるように原料を配合し、結合剤（水ガラス）と共に混練した後、造粒し、更にロータリーキルンを用いて４００〜６５０℃で焼成し、整粒することにより、粒子径が２．５ｍｍ以下のフラックスを得た。 Hereinafter, the effects of the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention. In this example, the steel plate shown in Table 1 and the wire shown in Table 2 are used, and the welding conditions shown in Table 3 below and the groove shape of the steel plate (base material 10) shown in FIG. The performance of each flux in the examples and comparative examples was evaluated. In addition, in a present Example, after mix | blending a raw material so that it may become a composition shown in the following Table 4 and Table 5, knead | mixing with a binder (water glass), it granulates, Furthermore, it is 400-650 degreeC using a rotary kiln. By baking and sizing, a flux having a particle size of 2.5 mm or less was obtained.
なお、上記表１に示す鋼板組成及び上記表２に示すワイヤ組成の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。また、上記表４及び表５に示す「Ｔ．ＳｉＯ２」は、フラックス中に含まれる、Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量を表し、「ＭＡＴ」は、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、及びＴｉＯ２の総含有量を表す。したがって、上記表４及び表５に示す「ＭＡＴ／Ｆｅ」は、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、及びＴｉＯ２の総含有量と、鉄粉含有量との比（（［ＭｇＯ］＋［Ａ１２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／［Ｆｅ］）である。また、上記表４及び表５に示す「ＭＡＴ／Ｔ．ＳｉＯ２」は、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＯ２の総含有量と、Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量との比（（［ＭｇＯ］＋［Ａ１２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／［Ｔ．ＳｉＯ２］）である。 In addition, the remainder of the steel plate composition shown in the said Table 1 and the wire composition shown in the said Table 2 is Fe and an unavoidable impurity. Further, “T.SiO 2 ” shown in Table 4 and Table 5 above represents the total content of Si, Si alloy and Si oxide contained in the flux, and “MAT” represents MgO, Al 2 O 3. , And the total content of TiO 2 . Therefore, “MAT / Fe” shown in Tables 4 and 5 above is the ratio of the total content of MgO, Al 2 O 3 and TiO 2 to the iron powder content (([MgO] + [A1 2 O 3 ] + [TiO 2 ]) / [Fe]). In addition, “MAT / T.SiO 2 ” shown in Table 4 and Table 5 is a ratio between the total content of MgO, Al 2 O 3 and TiO 2 and the total content of Si, Si alloy and Si oxide. (([MgO] + [A1 2 O 3 ] + [TiO 2 ]) / [T.SiO 2 ]).
実施例及び比較例の各フラックスの評価は、溶接作業性（ビード外観、アンダーカットなど）、ＪＩＳ Ｚ３０６０に準拠した超音波探傷（ＵＴ）試験（割れ、スラグ巻き込みなどの有無）及びＪＩＳ Ｚ２２４２に準拠したシャルピー衝撃試験により行った。これらの評価結果を下記表６に示す。 The evaluation of each flux in the examples and comparative examples is based on welding workability (bead appearance, undercut, etc.), ultrasonic flaw detection (UT) test based on JIS Z3060 (presence of cracks, slag entrainment, etc.) and JIS Z2242. The Charpy impact test was performed. The evaluation results are shown in Table 6 below.
なお、上記表６に示す溶接作業性の評価において、「鉄粒突起」とは、フラックス中に含まれる鉄粉が溶融・凝集してビード表面に付着した部分のことであり、塗装不良の原因の一つとなる。本実施例では、ビード表面観察により、粒径２００μｍ以上の鉄粒がビード長１ｍあたり１００個以上存在する場合を、「鉄粒突起あり」とした。 In the evaluation of welding workability shown in Table 6 above, the “iron grain protrusion” is a part where the iron powder contained in the flux melts and aggregates and adheres to the bead surface, which is a cause of coating failure. It becomes one of. In this example, a case where 100 or more iron particles having a particle diameter of 200 μm or more exist per 1 m of the bead length by observation of the bead surface was defined as “with iron particle protrusions”.
また、「中凸ビード」とは、溶接方向に対して表ビード中央部が凸状となることであり、塗装不良の要因の一つとなる。「スラグ焼付き」とは、溶接後のスラグがビードに焼付いて剥離しにくくなることであり、剥離後のビード外観が劣化するために塗装不良の原因の一つとなる。「アンダーカット」とは、溶接の止端に沿って母材が掘られて、溶着金属が満たされないで溝となって残っている部分のことで、溶接欠陥の一種である。 Further, the “medium convex bead” means that the center portion of the front bead is convex with respect to the welding direction, which is one of the causes of poor coating. “Slag seizure” means that the slag after welding is seized on the bead and is difficult to peel off, and the appearance of the bead after peeling is deteriorated, which is one of the causes of coating failure. “Undercut” is a kind of weld defect in which a base material is dug along the toe of welding and remains as a groove without being filled with the weld metal.
「波目粗い」とは、連続する５ピッチの合計長さが４０ｍｍを超えることを指し、ビード外観が劣化するために塗装不良の原因の一つとなる。「ビード不揃い」とは、任意の５０ｍｍ幅のビード最大幅と最小幅の差が５．０ｍｍを超える箇所が一箇所を超える場合を指し、ビード外観が劣化するために塗装不良の原因の一つとなる。なお、「アンダーカット」、「波目粗い」及び「ビード不揃い」に関する詳細は、１９８３年３月に（社）日本溶接協会により制定された「外観試験の合否判定指針」に記載されている。 “Rough wave” means that the total length of five consecutive pitches exceeds 40 mm, which is one of the causes of coating failure because the bead appearance deteriorates. “Bead irregularity” refers to the case where the difference between the maximum width and the minimum width of an arbitrary 50 mm bead exceeds 5.0 mm and is one of the causes of coating failure because the bead appearance deteriorates. Become. Details regarding “undercut”, “coarse wavy” and “bead irregularity” are described in “Appearance Test Passing Guidelines” established by the Japan Welding Association in March 1983.
一方、シャルピー衝撃試験は、試験温度−２０℃におけるシャルピー吸収エネルギー（ｖＥ−２０℃）が５０Ｊ以上のものを合格、５０Ｊ未満のものを不合格とした。 On the other hand, in the Charpy impact test, Charpy absorbed energy (vE-20 ° C) at a test temperature of -20 ° C passed 50J or more, and less than 50J was rejected.
表６に示すように、本発明の範囲内で作製した実施例１〜１８のフラックスは、溶接作業性、超音波探傷（ＵＴ）試験及び靭性（ｖＥ−２０℃）の全てにおいて、良好であった。 As shown in Table 6, the fluxes of Examples 1 to 18 produced within the scope of the present invention were good in all of welding workability, ultrasonic flaw detection (UT) test, and toughness (vE-20 ° C). It was.
これに対して、比較例１のフラックスは、Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量が本発明範囲の下限未満であったため、中凸ビードが発生した。一方、比較例２のフラックスは、Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量が本発明範囲の上限を超えていたため、アンダーカットと鉄粒突起が発生した。また、比較例３のフラックスは、ＣａＯ含有量が本発明範囲の下限未満であったため、アンダーカットが発生した。一方、比較例４のフラックスは、ＣａＯ含有量が本発明範囲の上限を超えていたため、ビードが凸型となった。 On the other hand, since the total content of Si, the Si alloy and the Si oxide was less than the lower limit of the range of the present invention, the center convex bead was generated in the flux of Comparative Example 1. On the other hand, in the flux of Comparative Example 2, since the total content of Si, Si alloy and Si oxide exceeded the upper limit of the range of the present invention, undercut and iron grain protrusion occurred. Moreover, since the CaO content of the flux of Comparative Example 3 was less than the lower limit of the range of the present invention, undercut occurred. On the other hand, the flux of Comparative Example 4 had a convex bead because the CaO content exceeded the upper limit of the range of the present invention.
比較例５のフラックスは、フラックス中のＭｇＯ含有量が、本発明範囲の下限未満であったため、アンダーカットが発生した。一方、比較例６のフラックスは、ＭｇＯの含有量が本発明範囲の上限を超えていたため、中凸ビードが発生した。また、比較例７のフラックスは、ＴｉＯ２含有量が本発明範囲の下限未満であったため、鉄粒突起が発生し、Ｍｎ含有量が本発明範囲の上限を超えていたため、スラグ焼付きが発生した。一方、比較例８のフラックスは、ＴｉＯ２含有量が本発明範囲の上限を超えていたため、ビードの波目が粗くなった。 The flux of Comparative Example 5 had an undercut because the MgO content in the flux was less than the lower limit of the range of the present invention. On the other hand, in the flux of Comparative Example 6, since the MgO content exceeded the upper limit of the range of the present invention, a medium convex bead was generated. Further, in the flux of Comparative Example 7, since the TiO 2 content was less than the lower limit of the present invention range, iron grain protrusions were generated, and since the Mn content exceeded the upper limit of the present invention range, slag seizure occurred. did. On the other hand, in the flux of Comparative Example 8, the TiO 2 content exceeded the upper limit of the range of the present invention, so that the beads were rough.
比較例９のフラックスは、Ａｌ２Ｏ３含有量が本発明範囲の下限未満であったため、ビード幅の揃いが不良であった。一方、比較例１０のフラックスは、Ａｌ２Ｏ３含有量が本発明範囲の上限を超えていたため、ビードが凸型となった。 Since the flux of Comparative Example 9 had an Al 2 O 3 content that was less than the lower limit of the range of the present invention, the bead width alignment was poor. On the other hand, in the flux of Comparative Example 10, the Al 2 O 3 content exceeded the upper limit of the range of the present invention, so that the beads became convex.
比較例１１、１２及び１４のフラックスは、ＭｇＯ含有量、Ａｌ２Ｏ３含有量、及びＴｉＯ２含有量の総量と、鉄粉含有量、若しくは、Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量との関係が、本発明の範囲から外れているものである。具体的には、比較例１１、１２及び１４のフラックスは、（［ＭｇＯ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／［Ｆｅ］≧２．５、及び（［ＭｇＯ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／［Ｔ．ＳｉＯ２］≧４．６のいずれも満足しないものである。このため、比較例１１、１２及び１４のフラックスでは、いずれもビード表面に鉄粒突起が発生した。 The fluxes of Comparative Examples 11, 12, and 14 are the total MgO content, Al 2 O 3 content, and TiO 2 content, and the iron powder content, or the total content of Si, Si alloy, and Si oxide. The relationship is deviated from the scope of the present invention. Specifically, the fluxes of Comparative Examples 11, 12, and 14 are ([MgO] + [Al 2 O 3 ] + [TiO 2 ]) / [Fe] ≧ 2.5 and ([MgO] + [Al 2 O 3] + [TiO 2 ]) / [T. Neither of SiO 2 ] ≧ 4.6 is satisfied. For this reason, in the fluxes of Comparative Examples 11, 12, and 14, iron grain protrusions were generated on the bead surface.
比較例１３のフラックスは、鉄粉含有量が本発明範囲の上限を超えていたため、ビード表面に鉄粒突起が発生した。 Since the iron powder content of the flux of Comparative Example 13 exceeded the upper limit of the range of the present invention, iron grain protrusions were generated on the bead surface.
なお、前述した実施例及び比較例の各フラックスの評価では、固形フラックスで生成された裏当材を用いて片面サブマージアーク溶接を実施したが、銅板と裏当フラックスを用いるフラックス銅裏当法及び銅板を使用せずに裏当フラックスを固化させながら行うフラックス裏当法においても、ほぼ同様の結果が得られた。また、表４及び表５には３電極溶接の結果を示しているが、その他に１電極、２電極、更には４電極溶接においても、溶接後のフラックスの溶融・凝固過程に違いは無いため、表４及び表５に示す３電極溶接の場合と同様の結果が得られた。 In addition, in the evaluation of each flux of the examples and comparative examples described above, single-sided submerged arc welding was performed using a backing material generated with a solid flux, but a flux copper backing method using a copper plate and a backing flux, and Similar results were obtained in the flux backing method performed while solidifying the backing flux without using a copper plate. Tables 4 and 5 show the results of three-electrode welding, but there is no difference in the melting and solidification process of the flux after welding in the case of one-electrode, two-electrode, and even four-electrode welding. The same results as in the three-electrode welding shown in Tables 4 and 5 were obtained.
以上の結果から、本発明のフラックスを使用することにより、１電極又は多電極の片面サブマージアーク溶接において、健全な表ビード形状と機械特性が得られることが確認された。 From the above results, it was confirmed that by using the flux of the present invention, a sound surface bead shape and mechanical characteristics can be obtained in single-electrode or multi-electrode single-sided submerged arc welding.
１、１０ 母材
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）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 10 Base material 2 Weld metal 2a Bead surface 3 Unmelted flux 4 Flux in melting and solidification (slag)
5 Iron powder 6 Aggregation of iron powder 7 Aggregated iron powder (iron particles)
Claims (3)
ＣａＯ：３〜９質量％、
ＭｇＯ：１５〜３５質量％、
ＴｉＯ２：５〜２３質量％、
ＣａＦ２：２〜１０質量％、
Ａｌ２Ｏ３：５〜２３質量％、
ＣＯ２：２〜９質量％、
Ｎａ２Ｏ：０．５〜３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、
Ｍｎ：０．９質量％以下、
Ｔｉ：１質量％以下、
Ａｌ：３質量％以下
に規制され、
ＭｇＯの含有量（質量％）を［ＭｇＯ］、Ａｌ２Ｏ３の含有量（質量％）を［Ａｌ２Ｏ３］、ＴｉＯ２の含有量（質量％）を［ＴｉＯ２］、鉄粉の含有量（質量％）を［Ｆｅ］、並びに、Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物の総含有量のＳｉＯ２換算値（質量％）を［Ｔ．ＳｉＯ２］としたとき、下記式（I）及び／又は式（II）を満たす片面サブマージアーク溶接用フラックス。
At least one selected from the group consisting of Si, Si alloy and Si oxide (in terms of SiO 2 ): 6 to 12% by mass in total,
CaO: 3 to 9% by mass,
MgO: 15 to 35% by mass,
TiO 2: 5 to 23 wt%,
CaF 2 : 2 to 10% by mass,
Al 2 O 3: 5~23 wt%,
CO 2 : 2 to 9% by mass,
Na 2 O: 0.5 to 3 wt%,
B 2 O 3 : 0.1 to 1% by mass,
Mo: 0.2-1 mass%,
Iron powder: 10-30% by mass
And containing
Mn: 0.9 mass% or less,
Ti: 1% by mass or less,
Al: restricted to 3% by mass or less,
The content of MgO (mass%) [MgO], the content of Al 2 O 3 (mass%) [Al 2 O 3] , the content of TiO 2 (mass%) [TiO 2], iron powder The content (% by mass) is [Fe], and the total content of Si, Si alloy and Si oxide is converted to SiO 2 (% by mass) [T. SiO 2 ], a flux for single-sided submerged arc welding that satisfies the following formula (I) and / or formula (II).
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