JP2545605B2 - Bond flux for submerged arc welding - Google Patents
Bond flux for submerged arc weldingInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はサブマージアーク溶接用ボンドフラックスに
係り、特に横向サブマージアーク溶接において、優れた
溶接作業性と安定した機械的性能が得られるサブマージ
アーク溶接用ボンドフラックス組成に関するものであ
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bond flux for submerged arc welding, and particularly in lateral submerged arc welding, submerged arc welding that provides excellent welding workability and stable mechanical performance. The present invention relates to a bond flux composition.
（従来の技術及び解決しようとする課題） 横向サブマージアーク溶接では、比較的小電流の高速
溶接が行われている。これは、大電流で低速溶接を行う
と、重力によってビードが下側に垂れてくるためであ
る。(Prior art and problem to be solved) In horizontal submerged arc welding, high-speed welding with relatively small current is performed. This is because when low speed welding is performed with a large current, the bead hangs downward due to gravity.
従来、このような高速サブマージアーク溶接において
は、ポックマーク、ブローホール、ピット等のガス欠陥
発生の面から、炭酸塩を含有した低温ボンドフラックス
は採用されず、炭酸塩を含有しない溶融型フラックスが
一般に広く使用されていた。Conventionally, in such high-speed submerged arc welding, from the viewpoint of gas defects such as pockmarks, blowholes, and pits, low-temperature bond flux containing carbonate is not adopted, and molten flux containing no carbonate is used. It was widely used in general.
しかし、この炭酸塩を含有しない溶融型フラックスを
用いて溶接した場合、溶融中に、例えば、CaCO3→CaO＋
CO＋Ｏなる化学反応で発生するCOガスで大気からシール
ドする効果が期待できず、その結果、溶接金属中の
〔Ｎ〕量が非常に不安定となり、靱性にバラツキが生じ
るという問題があった。However, when welding is performed using a molten flux that does not contain this carbonate, during welding, for example, CaCO 3 → CaO +
The effect of shielding from the atmosphere by the CO gas generated by the chemical reaction of CO + O cannot be expected, and as a result, the amount of [N] in the weld metal becomes extremely unstable, and there is a problem that toughness varies.
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためにな
されたものであって、シールド効果を有するガス発生成
分を含有させたボンド型フラックスであっても、ガス欠
陥の発生がなく、優れた機械的性能の溶接金属が得ら
れ、また優れた溶接作業性を有するサブマージアーク溶
接用フラックスを提供することを目的とするものであ
る。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and even if it is a bond type flux containing a gas generating component having a shielding effect, no gas defect is generated and it is excellent. It is an object of the present invention to provide a flux for submerged arc welding which can obtain a weld metal having mechanical performance and has excellent welding workability.
（課題を解決するための手段） 本発明者は、上述のような問題点に対処すべくボンド
フラックスについて種々検討を重ねた。その結果、特に
横向の高速サブマージアーク溶接において、優れた溶接
作業性と安定した機械的性能が得られるサブマージアー
ク溶接用ボンドフラックスを見出したものである。(Means for Solving the Problems) The present inventor has made various studies on bond flux in order to address the above-mentioned problems. As a result, the inventors have found a bond flux for submerged arc welding, which has excellent welding workability and stable mechanical performance, especially in horizontal high-speed submerged arc welding.
すなわち、本発明に係るサブマージアーク溶接用ボン
ドフラックスは、SiO2:15〜22％、Al2O3:14〜26％、Mg
O:20〜30％、CaF2:18〜27％、ZrO2:4〜10％、Na2O及びK
2Oの１種又は２種:0.5〜3.5％、T.FeO:0.1〜7.0％、T.C
O2:0.05〜0.5％及びH2:10〜50ppmを含む組成からなるこ
とを特徴とするものである。That is, the bond flux for submerged arc welding according to the present invention is SiO 2 : 15 to 22%, Al 2 O 3 : 14 to 26%, Mg
O: 20~30%, CaF 2: 18~27%, ZrO 2: 4~10%, Na 2 O and K
1 type or 2 types of 2 O: 0.5 to 3.5%, T.FeO: 0.1 to 7.0%, TC
It is characterized by having a composition containing O 2 : 0.05 to 0.5% and H 2 : 10 to 50 ppm.
以下に本発明を更に詳細に説明する。 The present invention will be described in more detail below.
（作用） 本発明における化学成分の限定理由は以下のとおりで
ある。(Action) The reasons for limiting the chemical components in the present invention are as follows.
SiO2:15〜22％ SiO2は酸性成分であって、スラグの粘性、凝固温度を
調整するのに有効な成分である。しかし、15％未満では
スラグの粘性が不十分でビード幅の均一性が劣る。一
方、22％を超えると塩基度が低下し、溶接金属の靱性が
劣化し、また横向溶接において、ビード形状が凸とな
り、スラグ剥離性が劣化する。したがって、SiO2量は15
〜22％の範囲とする。SiO 2 : 15 to 22% SiO 2 is an acidic component and is an effective component for adjusting the viscosity and solidification temperature of slag. However, if it is less than 15%, the viscosity of the slag is insufficient and the uniformity of the bead width is poor. On the other hand, when it exceeds 22%, the basicity is lowered, the toughness of the weld metal is deteriorated, and the bead shape becomes convex in the horizontal welding, and the slag removability is deteriorated. Therefore, the amount of SiO 2 is 15
The range is up to 22%.
Al2O3:14〜26％ Al2O3は中性成分であり、スラグの塩基度を下げない
でスラグの粘性、凝固温度を調整するのに有効な成分で
ある。しかし、14％未満ではアンダーカットが生じ易い
ため好ましくない。一方、26％を超えると粘性が高くな
りすぎてスラグ巻込みが発生し易く、横向溶接において
凸ビードになり易い。したがって、Al2O3量は14〜26％
の範囲とする。Al 2 O 3 : 14 to 26% Al 2 O 3 is a neutral component and is an effective component for adjusting the viscosity and solidification temperature of the slag without lowering the basicity of the slag. However, if it is less than 14%, undercut is likely to occur, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 26%, the viscosity becomes too high and slag entrainment is likely to occur, and a convex bead is likely to occur in horizontal welding. Therefore, the amount of Al 2 O 3 is 14-26%
Range.
MgO:20〜30％ MgOは塩基性成分であり、溶接金属中〔Ｏ〕を低減す
るのに有効な成分であり、粘性調整剤としての作用も有
している。しかし、20％未満では溶接金属中〔Ｏ〕の低
減効果が少なく、靱性が劣る。またビードが蛇行し易
く、アンダーカットが発生する。一方、30％を超えると
スラグ焼付きが増すと共にポックマークが多発する。し
たがって、MgO量は20〜30％の範囲とする。MgO: 20-30% MgO is a basic component, is an effective component for reducing [O] in the weld metal, and also has a function as a viscosity modifier. However, if it is less than 20%, the effect of reducing [O] in the weld metal is small and the toughness is poor. Also, the bead is likely to meander and undercut occurs. On the other hand, if it exceeds 30%, seizure of slag increases and pock marks frequently occur. Therefore, the amount of MgO is set in the range of 20 to 30%.
CaF2:18〜27％ CaF2は塩基性成分であって、溶接金属中〔Ｏ〕を低下
させる効果があると共に、スラグの流動性を調整し、溶
接中のスラグ−メタル間の反応を促進させるために有効
な成分である。しかし、18％未満ではポックマークが発
生し易く、粘性向上に対しても効果が少ない。一方、27
％を超えるとスラグの流動性が増し、ビードの蛇行やア
ンダーカットが発生する。したがって、CaF2量は18〜27
％の範囲とする。CaF 2 : 18-27% CaF 2 is a basic component and has the effect of lowering [O] in the weld metal, while adjusting the fluidity of slag and promoting the reaction between slag and metal during welding. It is an effective ingredient for the purpose. However, if it is less than 18%, a pock mark is likely to be generated, and it is less effective for improving the viscosity. On the other hand, 27
When it exceeds%, the fluidity of the slag increases, and the meandering and undercut of the bead occur. Therefore, the amount of CaF 2 is 18-27.
The range is%.
ZrO2:4〜10％ ZrO2は中性成分であり、スラグの融点及び粘性調整剤
として有効な成分である。しかし、４％未満ではビード
の蛇行やアンダーカットが発生し易く好ましくない。ま
た10％を超えるとスラグの剥離性が極端に劣化するため
好ましくない。したがって、ZrO2は４〜10％の範囲とす
る。ZrO 2 : 4 to 10% ZrO 2 is a neutral component and is an effective component as a melting point and viscosity adjusting agent of slag. However, if it is less than 4%, meandering of beads and undercutting tend to occur, which is not preferable. If it exceeds 10%, the peelability of the slag is extremely deteriorated, which is not preferable. Therefore, ZrO 2 is in the range of 4 to 10%.
T.FeO:0.1〜7.0％ FeO成分は粘性調整剤として有効な成分であるが、0.1
未満ではスラグの粘性が高くなり、高速溶接においてア
ンダーカットやスラグ巻込みが増加するため好ましくな
い。一方、7.0％を超えると溶接金属中〔Ｏ〕量が増加
し、衝撃性能が劣化する。T.FeO: 0.1-7.0% FeO component is an effective component as a viscosity modifier, but 0.1
If it is less than 1, the viscosity of the slag becomes high, and undercut or slag entrainment in high speed welding increases, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 7.0%, the amount of [O] in the weld metal increases and the impact performance deteriorates.
なお、FeO成分はFe−Si、Fe−Mnなどの化合物及びFe
O、Fe2O3などの酸化物の形でフラックス中に添加される
が、ここではFeOの総量としてT.FeOで規定することにし
た。The FeO component is a compound such as Fe-Si or Fe-Mn or Fe.
It is added to the flux in the form of oxides such as O and Fe 2 O 3, but here the total amount of FeO is defined as T.FeO.
したがって、T.FeO量は0.1〜7.0％の範囲とする。 Therefore, the amount of T.FeO should be in the range of 0.1 to 7.0%.
Na2O及びK2Oの１種又は２種:0.5〜3.5％ Na2O、K2Oはアーク安定剤、スラグの粘性調整剤とし
て有効であり、特に高速溶接においてはアーク安定性を
確保するためには必須の成分であるので、Na2O及びK2O
の１種又は２種を添加する。しかし、0.5％未満ではア
ークの安定性、集中性が悪くなり、ビードが蛇行した
り、スラグ巻込みが増加する。一方、3.5％を超えると
フラックスの耐吸湿性が悪くなり、ピットやポックマー
クが発生し易い。したがって、Na2O及びK2の１種又は２
種の添加量は0.5〜3.5％の範囲とする。One or two types of Na 2 O and K 2 O: 0.5 to 3.5% Na 2 O and K 2 O are effective as arc stabilizers and viscosity modifiers for slags, and ensure arc stability especially in high-speed welding. In order to do so, since it is an essential component, Na 2 O and K 2 O
1 or 2 are added. However, if it is less than 0.5%, the stability and concentration of the arc will be deteriorated, and the bead will meander and the slag entrainment will increase. On the other hand, if it exceeds 3.5%, the moisture absorption resistance of the flux deteriorates, and pits and pock marks are likely to occur. Thus, one Na 2 O and K 2 or 2
The amount of seed added is in the range of 0.5 to 3.5%.
T.CO2:0.05〜0.5％ CO2成分は溶接中に発生するCOガスで大気をシールド
し溶接金属中〔Ｎ〕量を低減し、安定化するのに非常に
有効な成分である。COガスを発生させるためには、フラ
ックス中にCaCO3やBaCO3などの炭酸塩及びＣ（炭素）な
どの形で添加するが、ここではCO2の総量としてT.CO2で
規定することにした。しかし、T.CO2量が0.05％未満で
は溶接金属中〔Ｎ〕の低減及び安定化に対して効果がな
く、靱性が低下する。一方、0.5％を超えると高速溶接
においてポックマークが発生し易く。したがって、T.CO
2量は0.05〜0.5％の範囲とする。T.CO 2 : 0.05 to 0.5% CO 2 component is a very effective component for shielding the atmosphere with CO gas generated during welding, reducing the amount of [N] in the weld metal, and stabilizing it. In order to generate CO gas is added in the form of such carbonates and C (carbon), such as CaCO 3 and BaCO 3 in the flux, where that defined in t.co 2 as the total amount of CO 2 did. However, if the amount of T.CO 2 is less than 0.05%, it has no effect on the reduction and stabilization of [N] in the weld metal, and the toughness decreases. On the other hand, if it exceeds 0.5%, pock marks are likely to occur during high-speed welding. Therefore, T.CO
2 The amount should be 0.05-0.5%.
H2:10〜50ppm 溶接金属中〔Ｎ〕の低減及び安定化対策のためには、
上記T.CO2量の管理だけでは不十分であるので、本発明
では、アーク雰囲気中の〔Ｎ〕分圧を下げるためにH2の
添加を必須とした。しかし、10ppm未満では溶接金属中
〔Ｎ〕の低減及び安定化に対して効果がなく、靱性が低
下するため好ましくない。一方、50ppmを超えると溶接
金属中の〔H2〕量が高くなりすぎて、遅れ割れ等の問題
が発生するため好ましくない。また、ピットも発生し易
い。したがって、H2量は10〜50ppmの範囲とする。H 2: To 10~50ppm weld metal reduction and stabilization measures [N] is
Since management of the above-mentioned T.CO 2 amount is not sufficient, in the present invention, addition of H 2 was made essential in order to lower the [N] partial pressure in the arc atmosphere. However, if it is less than 10 ppm, there is no effect on the reduction and stabilization of [N] in the weld metal, and the toughness decreases, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 50 ppm, the amount of [H 2 ] in the weld metal becomes too high, and problems such as delayed cracking occur, which is not preferable. Also, pits are likely to occur. Therefore, the amount of H 2 is set in the range of 10 to 50 ppm.
なお、上記H2量はガスクロマトグラフィー法により測
定した量である。例えば、300℃×１時間の予備乾燥
後、インパルス炉を用いて抽出した水素をガスクロマト
グラフィー法で定量する。The H 2 amount is an amount measured by a gas chromatography method. For example, after predrying at 300 ° C. for 1 hour, hydrogen extracted using an impulse furnace is quantified by a gas chromatography method.
その他の条件としては、特に制限されないが、大気か
らのシールド効果を更に高めるためには、フラックス粒
度を、10メッシュより粗い粒子が全体の５％以下とし、
48メッシュより細い粒子が全体の８〜35％とするのが望
ましい。Other conditions are not particularly limited, but in order to further enhance the effect of shielding from the atmosphere, the flux particle size should be 5% or less of particles coarser than 10 mesh,
It is desirable that particles smaller than 48 mesh account for 8 to 35% of the whole.
なお、ボンドフラックスとは、溶融型フラックスとは
異なり、焼成又は焼結して製造されるフフラックス（ボ
ンドフラックス）を指している。Note that the bond flux refers to a flux (bond flux) manufactured by firing or sintering, unlike the melting type flux.
また、サブマージアーク溶接条件も特に制限されない
が、横向サブマージアーク溶接のもとで上記効果が顕著
である。The conditions for submerged arc welding are also not particularly limited, but the above effect is remarkable under the horizontal submerged arc welding.
次に本発明の実施例を示す。 Next, examples of the present invention will be described.
（実施例） まず、第１表に示す化学成分を有する供試ボンドフラ
ックスを準備した。その際、T.FeO量はFe−Mn、Fe−Si
等の化合物及びFeO、Fe2O3等の酸化物により、T.CO2量
はCaCO3、BaCO3及びNa2CO3等の炭酸塩により、H2量は、
例えば、SiO2源として用いる硅砂等に含まれる結晶水分
量、フラックスの固着剤として用いる水硝子の添加量及
びフラックスの焼成温度により、それぞれ含有量を調整
した。(Example) First, a test bond flux having the chemical components shown in Table 1 was prepared. At that time, the amounts of T.FeO were Fe-Mn and Fe-Si.
Etc. and FeO, Fe 2 O 3 etc. oxides, T.CO 2 amount is CaCO 3 , BaCO 3 and Na 2 CO 3 etc. carbonates, H 2 amount is
For example, the content of each was adjusted by the amount of crystalline water contained in silica sand or the like used as the SiO 2 source, the amount of water glass used as the flux fixing agent, and the firing temperature of the flux.
なお、比較例の各フラックスにおいて、No.5はAl2O3
が多い例、No.6はSiO2とZrO2が多くAl2O3が少ない例、N
o.7はCaF2とT.CO2が多くZrO2が少ない例、No.8はMgOとC
aF2が少なくT.FeOが多い例、No.9はSiO2が少なくMgOとH
2が多い例、No.10はT.FeOとNa2O及びK2Oが少ない例、N
o.11はT.CO2とH2が少ない例、No.12はNa2O及びK2OとH2
が多い例である。In addition, in each flux of the comparative example, No. 5 is Al 2 O 3
Many examples, No.6 is less SiO 2 and ZrO 2 are more Al 2 O 3 e.g., N
o.7 is an example in which CaF 2 and T.CO 2 are large and ZrO 2 is small, and No. 8 is MgO and C.
An example with less aF 2 and more T.FeO, No. 9 has less SiO 2 MgO and H
2 is a large amount, No. 10 is a case where T.FeO and Na 2 O and K 2 O are small, N.
o.11 is an example with less T.CO 2 and H 2 , No. 12 is Na 2 O and K 2 O and H 2.
Is an example.
前記供試フラックスを用い、19mmt×1000mmlの寸法で
第１図に示す開発形状の母材JIS G 3126 SLA−33B鋼
に、3.2mmφでJIS Z 3351 YS−M1相当のワイヤを用い
て、DC−RP、450A−28V−60cm/min（但し、開先内初層
は450A−28V−35cm/min）の溶接条件で単電極両面多層
横向のサブマージアーク溶接を行った。DC- RP, 450A-28V-60cm / min (however, the first layer in the groove was 450A-28V-35cm / min) Welding conditions were submerged arc welding with single electrode double-sided and multi-layered sideways.
溶接作業性及びＸ線透過試験結果並びに衝撃試験結果
を第２表に示す。Table 2 shows the welding workability, X-ray transmission test results, and impact test results.
なお、Ｘ線透過試験は、試験板全長を対象として行
い、欠陥の有無を判定した。また、衝撃試験は、板厚中
央部よりJIS Z 3111 A4号試験片を５個採取し、−60℃
で試験を行い、衝撃値（吸収エネルギー）を最小値及び
最大値と平均値で示した。The X-ray transmission test was performed on the entire length of the test plate to determine the presence or absence of defects. In the impact test, 5 JIS Z 3111 A4 test pieces were sampled from the center of the plate thickness at -60 ° C.
The impact value (absorbed energy) was shown by the minimum value, the maximum value and the average value.
第２表より明らかなように、本発明例はいずれも良好
な溶接作業性を有し、ガス欠陥の発生もなかった。As is clear from Table 2, all of the examples of the present invention had good welding workability and did not generate gas defects.
なお、第２表において、比較例No、５、No.9〜No.1
0、No.12についての試験結果が一部記載してないが、こ
れは、溶接作業性が悪く（スラグ巻込など）、確認する
までもないと判断し、試験を中止したためである。In Table 2, Comparative Examples No. 5, No. 9 to No. 1
Although some of the test results for 0 and No. 12 are not described, this is because the workability was poor (slag inclusion, etc.) and it was judged that there was no need to confirm, and the test was stopped.
（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、CO2、H2等の
ガス発生成分を含有するボンドフラックスであるが、優
れた溶接作業性と安定した機械的性能が得られる。特に
横向サブマージアーク溶接用のフラックスに好適であ
る。 (Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, although it is a bond flux containing gas generating components such as CO 2 and H 2 , excellent welding workability and stable mechanical performance can be obtained. To be Particularly, it is suitable for a flux for horizontal submerged arc welding.
第１図は実施例で用いた開先形状、寸法（mm）を示す説
明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the groove shape and dimensions (mm) used in the examples.
Claims (1)
％、Al2O3:14〜26％、MgO:20〜30％、CaF2:18〜27％、Z
rO2:4〜10％、Na2O及びK2Oの１種又は２種:0.5〜3.5
％、T.FeO:0.1〜7.0％、T.CO2:0.05〜0.5％及びH2:10〜
50ppmを含む組成からなることを特徴とするサブマージ
アーク溶接用ボンドフラックス。1. In weight% (hereinafter the same), SiO 2 : 15-22
%, Al 2 O 3 : 14 to 26%, MgO: 20 to 30%, CaF 2 : 18 to 27%, Z
rO 2: 4~10%, Na 2 O and K 2 O of one or: 0.5-3.5
%, T.FeO: 0.1~7.0%, T.CO 2: 0.05~0.5% and H 2:. 10 to
Bond flux for submerged arc welding, which is characterized by having a composition containing 50 ppm.
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