JP2023007911A - Melting type flux for submerged arc welding - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、鋼構造物を溶接する際に用いられるサブマージアーク溶接用溶融型フラックスに関する。 The present disclosure relates to a molten flux for submerged arc welding used in welding steel structures.
サブマージアーク溶接は、粒状のフラックスを予め溶接部に沿って散布し、そのフラックス内に溶接ワイヤを連続的に供給し、フラックスに覆われた状態で、被溶接材と溶接ワイヤ先端との間でアークを発生させて溶接を行う方法である。
サブマージアーク溶接における溶接作業性の改善目的として、様々な検討が行われている。例えば特許文献１～３には、フラックス粒子を発泡させて多孔質粒子とし、嵩密度を小さくすることで、スラグ剥離性やビード外観などの溶接作業性が良好になることが開示されている。
In submerged arc welding, granular flux is preliminarily dispersed along the welded part, the welding wire is continuously supplied into the flux, and the welding wire is covered with flux between the material to be welded and the tip of the welding wire. This is a method of welding by generating an arc.
Various studies have been made for the purpose of improving welding workability in submerged arc welding. For example, Patent Documents 1 to 3 disclose that by foaming flux particles to form porous particles and reducing the bulk density, welding workability such as slag releasability and bead appearance is improved.
しかしながら、サブマージアーク溶接の溶接現象は定常的ではなく、アーク空洞内のガスは一定の確率で順次に吹き上がり、フラックスを吹き飛ばす現象（吹上現象）が生じる場合がある。このような吹上現象が発現した場合、従来の発泡型の溶融型フラックスでは、フラックスの散布厚が不足してしまうという懸念がある。フラックスの散布厚が不足するとアークが直接的に視認できるようになり、大気の影響を排除した健全な溶接金属が得られなくなる。この理由は、アークの一部が大気に晒されると、溶接金属の窒素量が上昇し、ピット、ブローホール、ポックマークなどの溶接欠陥等の不具合が生じるためである。 However, the welding phenomenon of submerged arc welding is not steady, and the gas in the arc cavity may blow up sequentially with a certain probability, causing a phenomenon (blowing phenomenon) of blowing off the flux. When such a blow-up phenomenon occurs, there is a concern that the thickness of the flux sprayed in the conventional foamed molten flux will be insufficient. If the thickness of the flux distribution is insufficient, the arc becomes directly visible, making it impossible to obtain a sound weld metal free from the influence of the atmosphere. The reason for this is that when part of the arc is exposed to the air, the amount of nitrogen in the weld metal increases, causing problems such as welding defects such as pits, blowholes and pockmarks.
本開示は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、サブマージアーク溶接中にフラックスの吹上現象が生じても、散布厚が不足することが抑制され、アーク安定性、スラグ剥離性およびビード形状などの溶接作業性に優れたサブマージアーク溶接用溶融型フラックスを提供することを目的とする。 The present disclosure has been devised in view of the above-described problems, and even if a flux blow-up phenomenon occurs during submerged arc welding, the lack of spray thickness is suppressed, and arc stability and slag peelability are improved. It is an object of the present invention to provide a molten flux for submerged arc welding which is excellent in welding workability such as bead shape and bead shape.
前記課題を解決するための本開示の要旨は、以下の通りである。
＜１＞ フラックス全質量に対し、発泡フラックス粒子の質量比率をＸ％とし、前記発泡フラックス粒子以外のフラックス粒子の質量比率をＹ％とするとき、下記（１）式を満たすサブマージアーク溶接用溶融型フラックス。
The gist of the present disclosure for solving the above problems is as follows.
<1> A melting for submerged arc welding that satisfies the following formula (1), where X% is the mass ratio of foamed flux particles and Y% is the mass ratio of flux particles other than the foamed flux particles with respect to the total mass of flux. mold flux.
＜２＞ 前記フラックス全質量に対し、粒径が０．３ｍｍ超～１．４ｍｍの範囲にあるフラックス粒子が９０質量％以上である＜１＞に記載のサブマージアーク溶接用溶融型フラックス。
＜３＞ 嵩密度が０．６～１．３ｇ／ｃｍ３である＜１＞又は＜２＞に記載のサブマージアーク溶接用溶融型フラックス。
<2> The molten flux for submerged arc welding according to <1>, wherein flux particles having a particle size in the range of more than 0.3 mm to 1.4 mm account for 90% by mass or more of the total mass of the flux.
<3> The molten flux for submerged arc welding according to <1> or <2>, which has a bulk density of 0.6 to 1.3 g/cm 3 .
本開示によれば、サブマージアーク溶接中にフラックスの吹上現象が生じても、散布厚が不足することが抑制され、アーク安定性、スラグ剥離性およびビード形状などの溶接作業性に優れたサブマージアーク溶接用溶融型フラックスが提供される。 According to the present disclosure, even if a flux blow-up phenomenon occurs during submerged arc welding, insufficient spray thickness is suppressed, and submerged arc excellent in welding workability such as arc stability, slag peelability and bead shape A molten flux for welding is provided.
以下、本開示に係るサブマージアーク溶接用溶融型フラックス（本開示において「溶融型フラックス」又は単に「フラックス」と称する場合がある。）の一例である実施形態について説明する。
なお、本開示において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値に「超」又は「未満」が付されていない場合は、これらの数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、「～」の前後に記載される数値に「超」又は「未満」が付されている場合の数値範囲は、これらの数値を下限値又は上限値として含まない範囲を意味する。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階的な数値範囲の上限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値に置き換えてもよく、実施例に示されている値に置き換えてもよい。また、ある段階的な数値範囲の下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の下限値に置き換えてもよく、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
含有量について、「％」は特に断りのない限り「質量％」を意味する。
An embodiment that is an example of a molten flux for submerged arc welding according to the present disclosure (which may be referred to as "molten flux" or simply "flux" in the present disclosure) will be described below.
In the present disclosure, the numerical range represented by using "~" is the lower limit of these numerical values when "more" or "less than" is not attached to the numerical value described before and after "~". A range is meant as a value and an upper value. In addition, a numerical range when "more than" or "less than" is attached to the numerical value described before and after "-" means a range that does not include these numerical values as the lower or upper limit.
In the numerical ranges described stepwise in this specification, the upper limit of one stepwise numerical range may be replaced with the upper limit of another stepwise numerical range, which is shown in the examples. can be replaced with the value In addition, the lower limit value of a certain stepwise numerical range may be replaced with the lower limit value of another stepwise stated numerical range, or may be replaced with the values shown in the examples.
Regarding the content, "%" means "% by mass" unless otherwise specified.
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、サブマージアーク溶接を行う場合に用いる溶融フラックスとして、発泡フラックス粒子と、発泡フラックス粒子以外のフラックス粒子（本開示において発泡フラックス粒子以外のフラックス粒子を「非発泡フラックス粒子」と称する場合がある。）の質量比を一定範囲に制御することが前述の溶接作業性の向上に極めて有効であることを見出した。両者の質量比を規定することが溶接作業性の向上に有効である理由は必ずしも明らかではないが、本発明者らは、発泡フラックス粒子と非発泡フラックス粒子の双方が相互干渉し、吹上に対して抵抗するためであると推定している。 The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and found that the molten flux used in performing submerged arc welding is foamed flux particles and flux particles other than foamed flux particles (foamed flux in the present disclosure). Flux particles other than the particles are sometimes referred to as "non-foaming flux particles".) is extremely effective in improving the above-described welding workability. Although it is not necessarily clear why defining the mass ratio of the two is effective for improving welding workability, the present inventors have found that both the foamed flux particles and the non-foamed flux particles interfere with each other to prevent blowing up. It is presumed that this is to resist
以下、本開示に係るサブマージアーク溶接用溶融型フラックスの実施形態について詳細に説明する。なお、本開示に係るサブマージアーク溶接用溶融型フラックス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 of the molten flux for submerged arc welding according to the present disclosure will be described in detail. Note that the molten flux for submerged arc welding according to the present disclosure is not limited to the embodiments described below.
＜サブマージアーク溶接用溶融型フラックス＞
本開示に係るサブマージアーク溶接用溶融型フラックスは、フラックス全質量に対し、発泡フラックス粒子の質量比率をＸ％とし、発泡フラックス粒子以外のフラックス粒子（非発泡フラックス粒子）の質量比率をＹ％とするとき、下記（１）式を満たすように構成されている。
<Molten flux for submerged arc welding>
In the molten flux for submerged arc welding according to the present disclosure, the mass ratio of foamed flux particles to the total mass of flux is X%, and the mass ratio of flux particles other than foamed flux particles (non-foamed flux particles) is Y%. Then, it is configured to satisfy the following formula (1).
発泡フラックス粒子の質量比率Ｘ％と非発泡フラックス粒子の質量比率Ｙ％が（１）式を満たす、すなわち、フラックス全質量に対し、発泡フラックス粒子の質量比率が１～４０％の範囲にある溶融型フラックスを用いてサブマージアーク溶接を行うことで、吹上現象を抑制する効果が得られ、アークが大気から晒される（オープンアーク）が抑制される。
発泡フラックス粒子の質量比（Ｘ／（Ｘ＋Ｙ））が０．０１を下回ると、フラックス全体として発泡不足であり、安定したアーク空洞を形成することができないため、ビード形状の不良が生じやすい。一方、発泡フラックス粒子の質量比が０．４０を超えると、吹上現象に抵抗することができずにオープンアークとなり、大気からの混入により溶接金属中のＮ量が増加し、ピット、ブローホールなどの気孔欠陥が発生しやすくなる。したがって、本開示に係る溶融フラックスは、発泡フラックス粒子の質量比を０．０１～０．４０とし、好ましくは０．０１～０．３０である。
The mass ratio X% of the foamed flux particles and the mass ratio Y% of the non-expanded flux particles satisfy the expression (1), that is, the mass ratio of the foamed flux particles is in the range of 1 to 40% with respect to the total mass of the flux. By performing submerged arc welding using mold flux, the effect of suppressing the blow-up phenomenon is obtained, and exposure of the arc from the atmosphere (open arc) is suppressed.
When the mass ratio (X/(X+Y)) of the foamed flux particles is less than 0.01, the flux as a whole is insufficiently foamed, and a stable arc cavity cannot be formed, so that the bead shape tends to be defective. On the other hand, if the mass ratio of the foamed flux particles exceeds 0.40, the blow-up phenomenon cannot be resisted, resulting in an open arc, and contamination from the atmosphere increases the amount of N in the weld metal, resulting in pits, blowholes, and the like. of stomatal defects are likely to occur. Therefore, the molten flux according to the present disclosure has a foamed flux particle mass ratio of 0.01 to 0.40, preferably 0.01 to 0.30.
本開示に係るサブマージアーク溶接用溶融型フラックスにおいて、発泡フラックス粒子と、発泡フラックス粒子以外のフラックス粒子（非発泡フラックス粒子）の判断は、画像解析ソフトを使用して選別する。具体的には、任意に５０ｇのフラックスを採取し、キーエンス社製デジタルマイクロスコープ（ＶＨＸ－９００）を使ってフラックスの写真を撮影（倍率は３０倍）する。撮影した写真について画像解析ソフト（ＪＴｒｉｍ）を用いて１３００×１２００ピクセル（ピクセル数１５６００００）を二値化し、白い粒子を発泡している粒子、黒い粒子を発泡していない粒子と判断する。二値化については境界のしきい値を１５０とする。なお、白い部分と黒い部分を含む粒子、すなわち、発泡している部分と発泡していない部分の両方を含む粒子は、発泡フラックス粒子以外のフラックス粒子（非発泡フラックス粒子）と判断する。 In the molten flux for submerged arc welding according to the present disclosure, foamed flux particles and flux particles other than foamed flux particles (non-foamed flux particles) are determined using image analysis software. Specifically, 50 g of flux is arbitrarily collected, and a photograph of the flux is taken (at a magnification of 30) using a digital microscope (VHX-900) manufactured by Keyence Corporation. 1300×1200 pixels (1560000 pixels) of the photographed photograph are binarized using image analysis software (JTrim), and white particles are determined as foamed particles and black particles as unfoamed particles. A boundary threshold of 150 is used for binarization. Particles containing white portions and black portions, that is, particles containing both foamed and unfoamed portions are determined to be flux particles other than foamed flux particles (non-foamed flux particles).
本発明者らは、このようなフラックスの拡大写真を用いた画像解析による発泡フラックス粒子、非発泡フラックス粒子の判断の精度について嵩密度を測定して検証した。
発泡フラックス粒子と非発泡フラックス粒子が混合したフラックスについて、５～３０倍程度に拡大できる虫眼鏡を使用し、粒子の外観に基づいて分別作業を行った。なお、後述する実施例の表１における発明例Ｆ５のフラックスを用いた。具体的には、全体が白みないし黄みを帯びた軽石状の粒子Ａ、全体が黒みを帯びたガラス状の粒子Ｂ、白みないし黄みを帯びた部分と黒みを帯びた部分が混在した粒子Ｃに分別した。
このように虫眼鏡を用いて外観に基づいて分別した粒子Ａ、Ｂ、Ｃについて、それぞれＪＩＳ Ｋ５１０１に準拠して嵩密度を測定したところ、粒子Ａは約０．５ｇ／ｃｍ３、粒子Ｂは約１．５ｇ／ｃｍ３、粒子Ｃは約１．０ｇ／ｃｍ３であった。この結果から、白みないし黄みを帯びた粒子Ａは全体的に気泡を含むため嵩密度が小さく、黒みを帯びた粒子Ｂは全体的に気泡を含まないため嵩密度が大きく、白みないし黄みを帯びた部分と黒みを帯びた部分が混在した粒子Ｃは部分的に気泡を含むため、嵩密度は粒子Ａと粒子Ｂのほぼ中間にあると考えることができる。
The present inventors measured the bulk density and verified the accuracy of determination of expanded flux particles and non-expanded flux particles by image analysis using such enlarged photographs of flux.
Using a magnifying glass capable of magnifying about 5 to 30 times, the mixed flux of foamed flux particles and non-foamed flux particles was sorted based on the appearance of the particles. The flux of Invention Example F5 in Table 1 of Examples described later was used. Specifically, pumice-like particles A that are entirely whitish or yellowish, vitreous particles B that are entirely blackish, and whitish or yellowish portions and blackish portions are mixed. It was fractionated into fine particles C.
Particles A, B, and C thus separated based on their appearance using a magnifying glass were each measured for bulk density according to JIS K5101. 1.5 g/cm 3 and particles C about 1.0 g/cm 3 . From this result, the whitish or yellowish particles A contain air bubbles as a whole and thus have a low bulk density, and the blackish particles B do not contain air bubbles as a whole and therefore have a high bulk density and a whitish or yellowish particle. Particle C, in which a yellowish portion and a blackish portion are mixed, partially contains air bubbles, so it can be considered that the bulk density is approximately intermediate between that of Particle A and Particle B.
一方、分別したフラックス粒子Ａ、Ｂ、Ｃについて、それぞれ前述した方法によって拡大写真の画像解析を行ったところ、粒子Ａは白色粒子、粒子Ｂは黒色粒子、粒子Ｃは白色と黒色が混在した粒子として識別された。
このような結果から、フラックス粒子の発泡の有無は、前述した画像解析によって精度良く判別することができる。すなわち、本開示に係るサブマージアーク溶接用溶融型フラックスでは、前述した画像の二値化処理において白色粒子を発泡フラックス粒子とし、黒色粒子及び黒色と白色が混在した粒子を非発泡フラックス粒子として区別する。
そして、任意に５０ｇのフラックスを採取し、前述した二値化処理により白色粒子と他の粒子（黒色粒子及び黒色と白色が混在した粒子）とを分別し、白色粒子の合計質量を測定することで、発泡フラックス粒子の質量比率Ｘ％と非発泡フラックス粒子の質量比率Ｙ％を求めることができる。
On the other hand, for the separated flux particles A, B, and C, the image analysis of the magnified photographs was performed by the method described above. identified as
Based on these results, the presence or absence of foaming of the flux particles can be accurately determined by the image analysis described above. That is, in the molten flux for submerged arc welding according to the present disclosure, in the image binarization process described above, white particles are distinguished as foamed flux particles, and black particles and black and white mixed particles are distinguished as non-expanded flux particles. .
Then, 50 g of flux is arbitrarily collected, the white particles and other particles (black particles and black and white mixed particles) are separated by the binarization process described above, and the total mass of the white particles is measured. , the mass ratio X% of the foamed flux particles and the mass ratio Y% of the non-foamed flux particles can be obtained.
本開示に係るサブマージアーク溶接用溶融型フラックスを構成する成分は特に限定されないが、以下、好ましい成分について説明する。 Although the components constituting the molten flux for submerged arc welding according to the present disclosure are not particularly limited, preferred components will be described below.
［ＳｉＯ２：３０～５５％］
珪砂、珪灰石等を原料とするＳｉＯ２は溶融スラグの粘性を調整してビード形状を良好にする。ＳｉＯ２が３０％以上であると、溶融スラグの粘性が不足してアンダーカットやスラグ巻込み等の溶接欠陥が発生し難くなる。一方、ＳｉＯ２が５５％以下であると、スラグの粘度が高くなり過ぎず、ビード形状が良好となり易い。従って、ＳｉＯ２は３０～５５％とすることが好ましい。より好ましくは３５～５０％である。
[SiO 2 : 30-55%]
SiO 2 made from silica sand, wollastonite, etc. adjusts the viscosity of the molten slag to improve the bead shape. If the SiO 2 content is 30% or more, the viscosity of the molten slag becomes insufficient, and welding defects such as undercut and slag entrainment are less likely to occur. On the other hand, when the SiO 2 content is 55% or less, the viscosity of the slag does not become too high, and the bead shape tends to be good. Therefore, SiO 2 is preferably 30-55%. More preferably 35 to 50%.
［Ａｌ２Ｏ３：６～２０％］
アルミナ等を原料とするＡｌ２Ｏ３は、溶融スラグの粘性を調整するのに有効な成分である。Ａｌ２Ｏ３が６％以上であると、溶融スラグの粘性が低くなることが抑制され、アンダーカットが発生し難くなる。一方、Ａｌ２Ｏ３が２０％以下であると、溶融スラグの粘性が高くなり過ぎず、ビードが凸状になることが抑制される。従って、Ａｌ２Ｏ３は６～２０％とすることが好ましい。より好ましくは６～１５％である。
［ＭｇＯ：５～２０％］
マグネシアクリンカ、酸化マグネシア等を原料とするＭｇＯは、溶融スラグの粘性を調整してビード形状を良好にする。ＭｇＯが５％以上であると、溶融スラグの粘性が不足することが抑制され、ビードの蛇行やアンダーカットが発生し難い。一方、ＭｇＯが２０％以下であると、ビード幅の広がりが不連続となり難い。従って、ＭｇＯは５～２０％とすることが好ましい。より好ましくは１０～２０％である。
[Al 2 O 3 : 6 to 20%]
Al 2 O 3 made from alumina or the like is an effective component for adjusting the viscosity of molten slag. When the Al 2 O 3 content is 6% or more, the viscosity of the molten slag is suppressed from being lowered, and undercutting is less likely to occur. On the other hand, when the Al 2 O 3 content is 20% or less, the viscosity of the molten slag does not become too high, and the formation of convex beads is suppressed. Therefore, Al 2 O 3 is preferably 6-20%. More preferably 6 to 15%.
[MgO: 5 to 20%]
MgO, which is made from magnesia clinker, magnesia oxide, etc., adjusts the viscosity of molten slag to improve the bead shape. When the MgO content is 5% or more, insufficient viscosity of the molten slag is suppressed, and meandering and undercutting of the bead are less likely to occur. On the other hand, when the MgO content is 20% or less, the spread of the bead width is less likely to be discontinuous. Therefore, MgO is preferably 5 to 20%. More preferably 10 to 20%.
［ＦｅＯ：０．５～５％］
ミルスケール等を原料とするＦｅＯは、溶融スラグの粘性及び融点を調整してビード形状を良好にする。また、耐ポックマーク性を高める効果がある。ＦｅＯが０．５％以上であると、ビードの蛇行や、ポックマークが発生し難くなる。一方、ＦｅＯが５％以下であると、スラグが焼き付きスラグ剥離性が悪くなることが抑制される。より好ましくは１～４％である。
[FeO: 0.5 to 5%]
FeO made from mill scale or the like adjusts the viscosity and melting point of the molten slag to improve the bead shape. It also has the effect of increasing the resistance to pockmarks. When FeO is 0.5% or more, meandering of beads and pockmarks are less likely to occur. On the other hand, if the FeO content is 5% or less, slag seizure and poor slag removability are suppressed. More preferably 1 to 4%.
［ＭｎＯ：１８～２８％］
酸化マンガン、焙焼マンガン等を原料とするＭｎＯは、溶融スラグの粘性及びスラグ剥離性の調整に有効な成分である。この効果を得るためにＭｎＯを１８％以上含むことが好ましい。一方で、ＭｎＯの過剰の添加はビード形状を悪化させるため、その上限は２８％とすることが好ましい。より好ましくは２０～２６％である。
[MnO: 18-28%]
MnO, which is made from manganese oxide, roasted manganese, etc., is an effective component for adjusting the viscosity of molten slag and the slag releasability. In order to obtain this effect, it is preferable to contain 18% or more of MnO. On the other hand, excessive addition of MnO deteriorates the bead shape, so the upper limit is preferably 28%. More preferably 20 to 26%.
［ＴｉＯ２：２～６％］
ルチール、酸化チタン等を原料とするＴｉＯ２は、ビード表面の平滑性を得るのに効果がある。この効果を得るためにＴｉＯ２は２％以上含むことが好ましい。一方で、ＴｉＯ２の過剰の添加はスラグ剥離性が悪くなるため、その上限を６％とすることが好ましい。より好ましくは３～５％である。
[ TiO2 : 2 to 6%]
TiO 2 made from rutile, titanium oxide, etc. is effective in obtaining smoothness of the bead surface. In order to obtain this effect, TiO 2 is preferably contained at 2% or more. On the other hand, excessive addition of TiO 2 deteriorates the slag removability, so the upper limit is preferably 6%. More preferably 3 to 5%.
［ＣａＦ２：５～９％］
蛍石等を原料とするＣａＦ２は、溶融スラグの流動性を調整してスラグ剥離性を良好にする効果がある。この効果を得るために５％以上含むことが好ましい。一方で、ＣａＦ２の過剰の添加はガス成分が増加してポックマークが発生するため、その上限を９％とすることが好ましい。より好ましくは５～８％である。
[ CaF2 : 5-9%]
CaF2 , which is made from fluorite or the like, has the effect of adjusting the fluidity of molten slag and improving the slag releasability. In order to obtain this effect, it is preferably contained in an amount of 5% or more. On the other hand, excessive addition of CaF 2 increases gas components and generates pockmarks, so the upper limit is preferably 9%. More preferably 5 to 8%.
［Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの１種または２種の合計：０．５～２．０％］
炭酸ナトリウム及び炭酸カリウム等を原料とするＮａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、アークの安定性を良好する効果がある。その効果を得るために０．５％以上を添加することが好ましい。一方で、Ｎａ２Ｏ及び／又はＫ２Ｏの過剰の添加はビード形状を悪化させるため、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの１種または２種の合計の上限を２．０％とすることが好ましい。
[Total of one or two of Na 2 O and K 2 O: 0.5 to 2.0%]
Na 2 O and K 2 O, which are made from sodium carbonate, potassium carbonate, etc., have the effect of improving arc stability. It is preferable to add 0.5% or more to obtain the effect. On the other hand, excessive addition of Na 2 O and/or K 2 O deteriorates the bead shape, so the upper limit of the sum of one or two of Na 2 O and K 2 O can be set to 2.0%. preferable.
［Ｂｉ２Ｏ３：０．０５％以下］
酸化ビスマス等を原料とするＢｉ２Ｏ３は、スラグ剥離性を良好にする効果がある。Ｂｉ２Ｏ３が０．０５％以下であれば、溶接金属の靭性が劣化することが抑制される。従って、Ｂｉ２Ｏ３は０．０５％以下とすることが好ましい。なお、Ｂｉ２Ｏ３は、微量の添加でスラグ剥離性を良好にする効果が得られるが、その効果を得るためには０．００１％以上とすることが好ましい。
[ Bi2O3 : 0.05 % or less]
Bi 2 O 3 made from bismuth oxide or the like has the effect of improving the slag removability. If the Bi 2 O 3 content is 0.05% or less, deterioration of the toughness of the weld metal is suppressed. Therefore, Bi 2 O 3 is preferably 0.05% or less. Incidentally, although the addition of a very small amount of Bi 2 O 3 has the effect of improving the slag removability, it is preferable to make the content 0.001% or more in order to obtain the effect.
［Ｂ２Ｏ３：１．５％以下］
酸化ホウ素等を原料とするＢ２Ｏ３は、溶接金属のオーステナイト粒界に生成する初析フェライトの成長を抑制して靭性を向上させる効果がある。Ｂ２Ｏ３が１．５％以下であれば、溶接金属の高温割れが劣化することが抑制される。従って、Ｂ２Ｏ３は１．５％以下とすることが好ましい。なお、Ｂ２Ｏ３は、微量の添加で溶接金属の靭性を向上させる効果が得られるが、その効果を得るためには０．０１％以上とすることが好ましい。
[B 2 O 3 : 1.5% or less]
B 2 O 3 , which is made from boron oxide or the like, has the effect of suppressing the growth of pro-eutectoid ferrite formed at the austenite grain boundaries of the weld metal and improving the toughness. If the B 2 O 3 content is 1.5% or less, deterioration of hot cracking of the weld metal is suppressed. Therefore, B 2 O 3 is preferably 1.5% or less. B 2 O 3 has the effect of improving the toughness of the weld metal even when added in a very small amount.
［ＣａＯ：５．０％以下］
酸化カルシウム等を原料とするＣａＯは、溶接金属の靭性を向上させる効果がある。ＣａＯが５．０％以下であれば、ビード形状が劣化することが抑制される。従って、ＣａＯは５．０％以下とすることが好ましい。なお、ＣａＯは、微量の添加で溶接金属の靭性を向上させる効果が得られるが、その効果を得るためには０．０１％以上とすることが好ましい。
[CaO: 5.0% or less]
CaO, which is made from calcium oxide or the like, has the effect of improving the toughness of the weld metal. If CaO is 5.0% or less, deterioration of the bead shape is suppressed. Therefore, CaO is preferably 5.0% or less. In addition, CaO has the effect of improving the toughness of the weld metal by adding a small amount, but in order to obtain the effect, it is preferably 0.01% or more.
［ＢａＯ：５．０％以下］
酸化バリウム等を原料とするＢａＯは、溶接金属の靭性を向上させる効果がある。ＢａＯが５．０％以下であれば、ビード形状が劣化することが抑制される。従って、ＢａＯは５．０％以下とすることが好ましい。なお、ＢａＯは、微量の添加で溶接金属の靭性を向上させる効果が得られるが、その効果を得るためには０．０１％以上とすることが好ましい。
[BaO: 5.0% or less]
BaO made from barium oxide or the like has the effect of improving the toughness of the weld metal. When the BaO content is 5.0% or less, deterioration of the bead shape is suppressed. Therefore, BaO is preferably 5.0% or less. BaO has the effect of improving the toughness of the weld metal when added in a very small amount, but in order to obtain this effect, it is preferable to add 0.01% or more.
本開示に係る溶融型フラックスの残部は、前記原料に微量に含まれるＰ及びＳ等の不純物である。 The remainder of the molten flux according to the present disclosure is impurities such as P and S contained in trace amounts in the raw material.
［粒度］
次にフラックスの粒度について説明する。粒度に基づくフラックスの含有量についても本開示に係る溶融型フラックスの全質量に対する質量％で表し、単に％と記載する。
[Granularity]
Next, the grain size of the flux will be explained. The flux content based on the particle size is also expressed in mass % with respect to the total mass of the molten flux according to the present disclosure, and is simply described as %.
粒径が０．３ｍｍ超～１．４ｍｍのフラックス粒子は安定したビード形状を形成するために重要な粒子である。また、このようなフラックス粒子は、スラグ剥離性を良好にする効果がある。粒径０．３ｍｍ超～１．４ｍｍのフラックス粒子が９０％以上であれば、ビード形状が凸形状となることが抑制され、ガス抜けも悪くなることが抑制され、ポックマークが発生し難い。また、フラックスが微粉化し難くなる。このため、本開示に係るフラックスは、粒径０．３ｍｍ超～１．４ｍｍのフラックス粒子の合計質量が９０％以上であることが好ましい。なお、粒径が０．３ｍｍ以下の粒子及び粒径が１．４ｍｍを超える粒子の各含有量はより少ないほど好ましい。 Flux particles with a particle size of more than 0.3 mm to 1.4 mm are important particles for forming a stable bead shape. Moreover, such flux particles have the effect of improving the slag removability. If flux particles having a particle size of more than 0.3 mm to 1.4 mm account for 90% or more, the bead shape is prevented from becoming convex, gas escape is prevented from becoming worse, and pockmarks are less likely to occur. In addition, it becomes difficult to pulverize the flux. For this reason, the flux according to the present disclosure preferably contains 90% or more of the total mass of flux particles having a particle size of more than 0.3 mm to 1.4 mm. It is preferable that the content of particles with a particle size of 0.3 mm or less and particles with a particle size of more than 1.4 mm be as small as possible.
フラックス粒子の粒径は、ＪＩＳ Ｚ３３５２：２０１７ サブマージアーク溶接及びエレクトロスラグ溶接用フラックスにおける「６．３ フラックスの粒度試験」に準じて測定する。ＪＩＳ Ｚ８８０１－１：２０１９「試験用ふるい－第１部：金属製網ふるい」において相当する公称目開き（３００μｍ及び１．４ｍｍ）のふるいを使用し、ふるい分け時間は、４分間とする。ＪＩＳ Ｚ８８１５：１９９４「ふるい分け試験方法通則」における機械ふるい分けを行い、測定機器として、ロータップ型 ふるい振とう機を用いる。試験に用いるフラックスは２００ｇとする。このようなフラックスの粒度試験において、公称目開き１．４ｍｍのふるいを透過し、かつ公称目開き３００μｍのふるいを透過しないフラックス粒子が、粒径０．３ｍｍ超～１．４ｍｍのフラックス粒子である。 The particle size of the flux particles is measured according to JIS Z3352:2017 "6.3 Flux particle size test" for fluxes for submerged arc welding and electroslag welding. A sieve with a nominal opening (300 μm and 1.4 mm) corresponding to JIS Z8801-1:2019 “Test sieve-Part 1: Metal mesh sieve” is used, and the sieving time is 4 minutes. Perform mechanical sieving according to JIS Z8815:1994 "General rules for sieving test methods", and use a low-tap sieve shaker as a measuring instrument. 200 g of flux is used for the test. In such a flux particle size test, flux particles that pass through a sieve with a nominal opening of 1.4 mm and do not pass through a sieve with a nominal opening of 300 μm are flux particles with a particle size of more than 0.3 mm to 1.4 mm. .
［嵩密度］
フラックスの嵩密度は、溶接時に溶融プールの大気とのシールド性および溶接ビードの広がりに作用する。フラックスの嵩密度が０．６ｇ／ｃｍ３以上であれば、フラックスの吹上現象が起こり難く、シールド不足となってポックマークが発生することが抑制される。一方、フラックスの嵩密度が１．３ｇ／ｃｍ３以下であれば、ビードが広がり難くなってアンダーカットが発生することが抑制される。したがって、本開示に係るフラックスの嵩密度は０．６～１．３ｇ／ｃｍ３とすることが好ましい。より好ましい範囲は０．６～１．２ｇ／ｃｍ３である。
フラックスの嵩密度の測定は、ＪＩＳ Ｋ５１０１－１２－１：２００４に準拠して実施することができる。
嵩密度（ｇ／ｃｍ３）＝（試料の入った受器の質量（ｇ）－受器の質量（ｇ））／ 受器の内容積（ｃｍ３）
[The bulk density]
The bulk density of the flux affects the shielding properties of the molten pool from the atmosphere and the spread of the weld bead during welding. If the bulk density of the flux is 0.6 g/cm 3 or more, the flux blow-up phenomenon hardly occurs, and the occurrence of pockmarks due to insufficient shielding is suppressed. On the other hand, if the bulk density of the flux is 1.3 g/cm 3 or less, the bead is less likely to spread and the occurrence of undercut is suppressed. Therefore, the bulk density of the flux according to the present disclosure is preferably 0.6-1.3 g/cm 3 . A more preferred range is 0.6 to 1.2 g/cm 3 .
The bulk density of flux can be measured according to JIS K5101-12-1:2004.
Bulk density (g/cm 3 ) = (mass of receiver containing sample (g) - mass of receiver (g))/inner volume of receiver (cm 3 )
＜サブマージアーク溶接用溶融型フラックスの製造方法＞
次に、本開示に係るサブマージアーク溶接用溶融型フラックスの製造方法について説明する。本開示に係る溶融型フラックスの製造方法は、発泡フラックス粒子と非発泡フラックス粒子が式（１）を満たすように含まれれば特に限定されない。例えば、発泡フラックス粒子及び非発泡フラックス粒子の質量比率が異なる複数種のフラックスを製造し、発泡フラックス粒子と非発泡フラックス粒子の質量比（Ｘ／（Ｘ＋Ｙ））が式（１）を満たすように配合してもよい。製造容易性の観点からは、原料、製造条件を調整して、発泡フラックス粒子と非発泡フラックス粒子が式（１）を満たす質量比で形成されるようにフラックスを製造する方法が好ましい。
<Method for producing molten flux for submerged arc welding>
Next, a method for manufacturing a molten flux for submerged arc welding according to the present disclosure will be described. The method for producing a molten flux according to the present disclosure is not particularly limited as long as it contains foamed flux particles and non-foamed flux particles so as to satisfy formula (1). For example, a plurality of types of fluxes having different mass ratios of foamed flux particles and non-foamed flux particles are produced so that the mass ratio (X/(X+Y)) of foamed flux particles and non-foamed flux particles satisfies formula (1). May be blended. From the viewpoint of ease of manufacture, it is preferable to manufacture the flux by adjusting the raw materials and manufacturing conditions so that the mass ratio of the foamed flux particles and the non-expanded flux particles satisfies the formula (1).
本開示に係るにサブマージアーク溶接用溶融型フラックスは、例えば、前述した成分を含むように原料を配合し、加熱によって溶融したフラックスを水で冷却して製造することができる。このように溶融したフラックスを水で冷却して製造する場合、製造されるフラックスにおける発泡フラックス粒子の質量比率は、原料、冷却速度などの製造条件に依存する。例えば、Ｍｎ、Ｓｉなどの元素を含む比較的還元されやすい酸化物を含む組成の原料を還元剤（Ｃ、Ａｌなど）とともに高温（例えば１３００～１７００℃）で溶融することで発泡フラックス粒子の割合が上昇する傾向がある。 The molten flux for submerged arc welding according to the present disclosure can be produced, for example, by blending raw materials so as to contain the components described above, and cooling the flux melted by heating with water. When the flux thus melted is cooled with water to manufacture, the mass ratio of foamed flux particles in the manufactured flux depends on manufacturing conditions such as raw materials and cooling rate. For example, by melting a raw material having a composition containing relatively easily reduced oxides containing elements such as Mn and Si together with a reducing agent (C, Al, etc.) at a high temperature (for example, 1300 to 1700° C.), the proportion of foamed flux particles is tends to rise.
また、フラックスの嵩密度を調整する方法としては、フラックスの各種原材料を混合して電気炉で溶解した後、溶融したフラックスを温水中で冷却して、冷却速度を遅らせてフラックスを発泡させる方法や、溶融したフラックスをジェット水冷中で冷却して、針状、鹿角状、球状及び鱗片状粒子の混在したフラックスとすることによりフラックスの嵩密度を調整することができる。 As a method for adjusting the bulk density of the flux, various raw materials for the flux are mixed and melted in an electric furnace, then the melted flux is cooled in warm water to slow down the cooling rate to foam the flux. The bulk density of the flux can be adjusted by cooling the molten flux in jet water cooling to obtain a flux containing a mixture of needle-like, deer horn-like, spherical and scale-like particles.
また、フラックスの粒度を調整する方法としては、例えば、噴流水を直接、メルトに衝撃的に当てる方法が挙げられる。水圧、水量、溶融状態のフラックス量を制御して水砕し、ふるい分けすることでフラックスの粒度を調整することができる。 In addition, as a method of adjusting the particle size of the flux, for example, a method of impacting the melt directly with jet water can be mentioned. The particle size of the flux can be adjusted by controlling the water pressure, the amount of water, and the amount of the flux in the molten state to granulate and siev the flux.
以下、本開示の効果を実施例により更に詳細に説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the effects of the present disclosure will be described in more detail with reference to examples, but the present disclosure is not limited to the following examples.
［サブマージアーク溶接用溶融型フラックスの製造］
表１に示す各成分組成、質量比率、嵩密度の溶融フラックスを試作した。なお、表１において下線は、本開示の範囲外であることを示す。また、「０」、「０．０」、又は「０．００」は、その成分を含まない（添加していない）ことを意味する。
[Manufacture of molten flux for submerged arc welding]
A molten flux having each component composition, mass ratio, and bulk density shown in Table 1 was experimentally produced. In addition, underlines in Table 1 indicate that they are outside the scope of the present disclosure. Moreover, "0", "0.0", or "0.00" means that the component is not included (not added).
（溶融フラックスＦ１の製造）
表１のフラックス記号Ｆ１に示す成分となるように原料を配合、混合し、電気炉で１３５０℃に加熱して溶融状態のフラックス（メルト）とした後、大量の水中に投入して冷却した。溶融状態のフラックスを投入する前の冷却水の温度を２０℃に設定した。
(Manufacture of molten flux F1)
The raw materials were blended and mixed so as to have the components shown in the flux symbol F1 in Table 1, heated to 1350° C. in an electric furnace to form a molten flux (melt), and then poured into a large amount of water to cool. The temperature of the cooling water was set at 20° C. before the molten flux was introduced.
（溶融フラックスＦ２～Ｆ１７の製造）
それぞれ表１に示す成分となるように原料の配合を変更したこと以外は溶融フラックスＦ１と同様の方法により溶融フラックスＦ２～Ｆ１７を製造した。
(Production of molten fluxes F2 to F17)
Molten fluxes F2 to F17 were produced in the same manner as for the molten flux F1, except that the composition of the raw materials was changed so as to have the components shown in Table 1, respectively.
（溶融フラックスＦ２１～Ｆ２２の製造）
それぞれ表１に示す成分となるように原料の配合を変更したこと以外は溶融フラックスＦ１と同様の方法により溶融フラックスＦ２１～Ｆ２２を製造した。
(Manufacture of molten flux F21-F22)
Molten fluxes F21 to F22 were produced in the same manner as for the molten flux F1, except that the composition of the raw materials was changed so as to have the components shown in Table 1, respectively.
［測定］
上記のようにして製造した各フラックスを任意に５０ｇ採取し、前述した画像解析によって発泡フラックス粒子とその他の粒子（非発泡フラックス粒子）に分別して各粒子の質量比率（％）Ｘ、Ｙを計測した。
また、各フラックスの嵩密度を前述したＪＩＳ Ｋ５１０１－１２－１：２００４に準拠した方法によって測定した。
さらに、各フラックスの粒度について、ロータップ型 ふるい振とう機（伊藤製作所社製、商品名：ロータップ型ふるい振とう機Ｓ型）を用い、前述したＪＩＳ Ｚ８８１５：１９９４「ふるい分け試験方法通則」に準拠した方法により、粒径が０．３ｍｍ超～１．４ｍｍのフラックス粒子の質量比率（％）を測定した。
[measurement]
50 g of each flux produced as described above is arbitrarily sampled, separated into expanded flux particles and other particles (non-expanded flux particles) by the image analysis described above, and the mass ratio (%) X and Y of each particle is measured. bottom.
Also, the bulk density of each flux was measured by the method according to JIS K5101-12-1:2004 described above.
Furthermore, regarding the particle size of each flux, a low-tap sieve shaker (manufactured by Ito Seisakusho Co., Ltd., trade name: low-tap sieve shaker S type) was used, and the above-mentioned JIS Z8815: 1994 "General rules for sieving test methods" was used. According to the method, the mass ratio (%) of flux particles with a particle size of more than 0.3 mm to 1.4 mm was measured.
［評価］
試作した溶融フラックスを用いてサブマージアーク溶接を行った。具体的には、表２に示す溶接条件で表４に示すＪＩＳ Ｚ３３５１：２０１２ ＹＳ－Ｓ６のワイヤ径４．８ｍｍのソリッドワイヤと、表３に示すＪＩＳ Ｇ３１３６：２０１２ ＳＮ４９０Ｂの板厚１６ｍｍの鋼板を用いてビードオンプレート溶接を行った。なお、表３及び表４に示す各成分以外はＦｅ及び不純物である。
[evaluation]
Submerged arc welding was performed using the prototype molten flux. Specifically, under the welding conditions shown in Table 2, a solid wire with a wire diameter of 4.8 mm of JIS Z3351: 2012 YS-S6 shown in Table 4 and a steel plate with a thickness of 16 mm of JIS G3136: 2012 SN490B shown in Table 3 were welded. Bead-on-plate welding was performed using Components other than those shown in Tables 3 and 4 are Fe and impurities.
溶接作業性の評価は、アークの安定性、スラグ剥離性、ビード形状（アンダーカット、ピットの有無、ビード表面の不整）、ブローホールの有無を調査した。
アークの安定性は、溶接時の溶接電圧変動が±５Ｖ以内であれば「安定」とした。
スラグ剥離性は、溶接後のスラグは自然剥離するため、刷毛でスラグを除去し、目視で確認できる残存スラグの面積を推定し、スラグ剥離率９５％以上を「良好」、９８％以上を「非常に良好」とした。
ビード表面の不整は、溶接長長さ１５０ｍｍの範囲でビード幅の最小値と最大値の差が７ｍｍ以下を「良好」、５ｍｍ以下を「非常に良好」とした。また、ビード幅の最小値と最大値の差が７ｍｍを超える場合は「不良」とし、ビード形状の欠陥が生じた場合はその欠陥を記載した。
ブローホールは、ＪＩＳ Ｚ３１０４：１９９５に示す鋼溶接継手の放射線透過試験法に基づいて試験を行い、一つも疵が発生しない場合に無欠陥とした。
それらの評価結果を表５にまとめて示す。
Welding workability was evaluated by examining arc stability, slag releasability, bead shape (undercut, presence or absence of pits, irregularity of bead surface), and presence or absence of blowholes.
The arc stability was defined as "stable" if the welding voltage fluctuation during welding was within ±5V.
For slag removability, the slag after welding naturally delaminates, so the slag is removed with a brush, and the area of residual slag that can be visually confirmed is estimated. Very good."
The irregularities of the bead surface were evaluated as "good" when the difference between the minimum and maximum values of the bead width was 7 mm or less within a weld length of 150 mm, and "very good" when 5 mm or less. In addition, when the difference between the minimum value and the maximum value of the bead width exceeded 7 mm, it was judged as "defective", and when a bead shape defect occurred, the defect was described.
Blowholes were tested based on the radiographic test method for steel welded joints shown in JIS Z3104:1995, and were judged to be defect-free when no flaws occurred.
These evaluation results are summarized in Table 5.
表１、表５、表６においてフラックス記号Ｆ１～Ｆ１７は本発明例、フラックス記号Ｆ２１～Ｆ２２は比較例である。
本発明例であるフラックス記号Ｆ１～Ｆ１７は、発泡フラックス粒子の質量比が本開示の範囲内にあり、これらのフラックスを用いたビードオンプレート溶接において、アークが安定してアンダーカット、ピット等が生じずビード形状が良好で、スラグ剥離性も良好であり、ピットやブローホールも生じず、溶接作業性が良好であった。
In Tables 1, 5 and 6, flux symbols F1 to F17 are invention examples, and flux symbols F21 to F22 are comparative examples.
In the flux symbols F1 to F17, which are examples of the present invention, the mass ratio of foamed flux particles is within the range of the present disclosure, and in bead-on-plate welding using these fluxes, the arc is stable and undercuts, pits, etc. are not generated. The bead shape was good, slag removability was good, pits and blowholes were not generated, and welding workability was good.
比較例中のフラックス記号Ｆ２１は、発泡フラックス粒子の質量比が小さいので、アークが安定せず、アンダーカットが生じた。
比較例中フラックス記号Ｆ２２は、発泡フラックス粒子の質量比が大きいので、オープンアークとなり、アークが安定せず、ビード形状が不良となった。また、ピットやブローホールが生じた。
In the flux symbol F21 in the comparative example, the mass ratio of foamed flux particles was small, so the arc was not stabilized and undercut occurred.
In the comparative example, the flux having the symbol F22 had a large mass ratio of foamed flux particles, so that an open arc was formed, the arc was not stable, and the bead shape was defective. In addition, pits and blowholes were generated.
１ 発泡しているフラックス粒子（発泡フラックス粒子）
２ 発泡していないフラックス粒子（非発泡フラックス粒子）
1 Foamed flux particles (foamed flux particles)
2 Non-foamed flux particles (non-foamed flux particles)
Claims (3)
A molten flux for submerged arc welding that satisfies the following formula (1), where X% is the mass ratio of foamed flux particles and Y% is the mass ratio of flux particles other than the foamed flux particles to the total mass of flux.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021111047A JP2023007911A (en) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | Melting type flux for submerged arc welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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