JP2546956B2

JP2546956B2 - 低ヒュームメタル系フラックス入りワイヤ

Info

Publication number: JP2546956B2
Application number: JP4285033A
Authority: JP
Inventors: 勲藍田; 池本和夫; 黒川剛志; 橋本哲哉
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1996-10-23
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: JPH06114593A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフラックス入りワイヤに
関し、特に、ヒューム発生量を低減したガスシールドア
ーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
産業界全体で人手不足が叫ばれているなか、特に溶接技
能者の不足は深刻で、鉄骨、産機、造船などの業界で
は、高能率化、自動化、ロボット化が進められる一方、
脱３Ｋなどの観点より溶接作業環境改善に関する取組が
急激に進んでいる。

【０００３】溶接技能者不足が一因として、ガスシール
ドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、(１)溶接の容
易性、(２)高能率性の面より、近年需要が急速に伸びて
いる。その中で、特にメタル系フラックス入りワイヤは
これらの(１)、(２)の利点に加え、スラグの発生量が少
ないという特長を有しており、その伸長が期待されてい
る。しかしながら、この種のワイヤの最大の難点は、ヒ
ューム発生量が多く、溶接作業環境面よりその伸展に疑
問が抱かれている。

【０００４】本発明は、上述の要請に鑑みて、ヒューム
発生量の少ないメタル系フラックス入りワイヤを提供す
ることを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、メタル系フ
ラックス入りワイヤのヒューム発生量の低減策について
鋭意研究を重ねた結果、ここに本発明を完成したもので
ある。

【０００６】すなわち、本発明は、対フラックス全重量
％で、鉄粉：６０〜８５％、Ｃ：０.５％以下、Ｔi：
０.５〜３.０％、Ｃs及びＲbの１種又は２種：０.０１
〜０.３％を含有するフラックスを、鋼製外皮内に、ワ
イヤ全重量％で、１０〜３０％充填してなり、且つ、
{Ｃ／(Ｃs＋Ｒb)}＋Ｔi＝３以上であることを特徴とす
る鉄粉系フラックス入りワイヤを要旨としている。

【０００７】以下に本発明を更に詳述する。

【０００８】

【作用】

【０００９】まず、本発明をなすに至った各種実験の結
果を示す。

【００１０】メタル系フラックス入りワイヤのヒューム
発生量を低減すべく、フラックス組成について溶接試験
により種々検討した。なお、その溶接条件は以下の如く
である。

【００１１】（供試ワイヤ）ワイヤ径：１.４mmφ、外
皮金属：後述の実施例の表１(Ａ)、断面形状：後述の図
４(Ａ)、フラックス：メタル系(表２中のＮo.１)、フラ
ックス率：１５％

【００１２】（溶接条件）極性：ＤＣワイヤ(＋極)、溶
接電流：３５０Ａ、溶接電圧：適性(アーク長:母材表面
より１.５mm)、溶接速度：３０cm／min)、チップ母材間
距離：２５mm、試験板：ＳＭ４９０Ａ(板厚１２t)、溶
接法：下向ビードオンプレート溶接

【００１３】（ヒューム測定法）後述の実施例の場合と
同一。

【００１４】溶接試験の結果を図１、図２、図３に示す
ように、メタル系フラックス入りワイヤのヒューム発生
量低減の支配因子として、Ｃ量、Ｔi量、Ｃs及び
／又はＲb量が重要であることが認められた。

【００１５】以上の如く、メタル系フラックス入りワイ
ヤのヒューム発生量の減少は、(ａ)Ｃ量の低減、(ｂ)Ｔ
i量の増加、(ｃ)Ｃs及び／又はＲbの添加、が必須であ
り、これらのうちのどの条件が欠けても有効な手段とは
ならないことが判明した。すなわち、上記３因子をすべ
て規制することによって始めて画期的な低ヒューム化が
達成できるものである。

【００１６】以上の実験結果に基づいて完成した本発明
におけるフラックス入りワイヤの成分等の限定理由を示
す。なお、フラックス成分は対フラックス全重量％であ
る。

【００１７】鉄粉：６０〜８５％鉄粉が６０％未満ではメタル系フラックス入りワイヤの
特徴である能率性が低下する。しかし、８５％を超える
と他の成分(脱酸剤など)が不足し、ピット、ブローホー
ル等の溶接欠陥が発生し、良好な溶接金属の確保が困難
である。

【００１８】Ｃ:０.５％以下Ｃは０．５％を超えるとヒュームが増え(図１参照)、ま
たスパッタも増えるので、０.５％以下に規制する。

【００１９】Ｔi:０.５〜３.０％Ｔiは、０.５％未満ではヒューム低減の効果がない(図
２参照)。しかし、３.０％を超えるとスラグ量が増え、
溶接金属の靭性及び耐割れ性の面で好ましくない。な
お、Ｔiは金属単体のほか、鉄合金、酸化物などの形で
添加できる。

【００２０】Ｃs及び／又はＲb：０.０１〜０.３％Ｃs及びＲbの１種又は２種の合計が０.０１％未満では
ヒューム低減の効果がない(図３参照)。しかし、０.３
％を超えると耐吸湿性の悪化に伴い耐気孔性の低下や溶
着金属の拡散性水素量が増大し、耐割れ性が劣化する。
なお、ＣsやＲbは適当な形で添加されるが、特にＣsは
Ｃs₂ＣＯ₃として、或いはＴiＯ₂、ＳiＯ₂等との複合酸
化物の形で添加できる。

【００２１】{Ｃ／(Ｃs＋Ｒb)}＋Ｔi＝３以上但し、Ｃと(Ｃs及びＲb)との比率と、Ｔiとの関係は、
溶接欠陥の観点より規制される。すなわち、{Ｃ／(Ｃs
＋Ｒb)}＋Ｔiの合計量が３未満では溶込み深さが浅くな
り、特に開先内の溶接においては溶込み不足、融合不良
等の溶接欠陥が発生し易くなるので、３以上とする必要
がある。なお、この式の第１項は無次限数、第２項は％
であるが、それぞれの数値を加えたものが３以上とす
る。

【００２２】フラックス率:１０〜３０％フラックス率(対ワイヤ全重量％)が１０％未満では大粒
のスパッタが増大する。一方、３０％を超えると外皮金
属の厚さ減少に伴いワイヤが柔らかくなるため送給性が
低下する他、アーク不安定によるアンダーカット等の欠
陥が発生し易くなる。したがって、フラツクス率は１０
〜３０％の範囲とする。

【００２３】なお、フラックスにはメイル系フラックス
入りワイヤにおいて通常添加される他の成分を添加する
ことができるのは云うまでもない。

【００２４】また、外皮金属としては通常の軟鋼材でよ
いが、特に、その化学成分がＣ：０.０１％以下、Ｔi：
０.０１〜０.２％を含む外皮金属を用いると、低ヒュー
ム化に有効である。Ｔi／Ｃ＝５以上の場合、更にヒュ
ーム低減に効果的である。

【００２５】本発明の適用母材鋼種は主として軟鋼、高
張力鋼であるが、用途により低合金鋼、高合金鋼などに
拡大しても差し支えない。

【００２６】シールドガスの種類としては炭酸ガスが主
体であるが、Ａr、Ｈe等でもよく、それらの混合物でも
適用できる。

【００２７】また、ワイヤの断面形状も何ら制限がな
く、例えば、図４(Ａ)、(Ｂ)、(Ｃ)、(Ｄ)等に示す種々
の形状のものが使用できる。(Ｄ)の形状の場合はワイヤ
表面にＡl、Ｃu等のメッキ処理を施してもよく、メッキ
量は０.０５〜０.３０％が適当である。ワイヤ径も用途
に応じて１.２mmφ、１.４mmφ、１.６mmφ、２.０mm
φ、２.４mmφ、３.２mmφの中から任意に決めることが
できる。

【００２８】次に本発明の実施例を示す。

【００２９】

【実施例】

【００３０】表１に示す外皮金属を用い、表２に示す成
分組成の充填用フラックスを作成し、図４(Ａ)の断面形
状にて供試ワイヤ(ワイヤ径１.２mmφ)を作成した。次
いで、各ワイヤを使用し、下記条件で溶接を行ない、ヒ
ューム発生量、作業性等について調査した。

【００３１】（溶接条件）極性：ＤＣワイヤ(＋)、溶接
電流：３００Ａ、電圧：適性(アーク長:母材表面より
１.５mm)、速度：３０cm／min、シールトガス：１００
％ＣＯ₂、２５ｌ／min、チップ母材間距離：２５mm、試
験板：ＪＩＳＧ３１０６、ＳＭ４９０Ａ(１２mmｔ)、
溶接法：下向ビードオンプレート溶接

【００３２】（ヒューム測定法）ＪＩＳＺ３９３０
「被覆アーク溶接棒の全ヒューム量測定方法」に準じ、１
分間溶接した際に発生するヒュームの重量を測定するこ
とにより、単位時間当たりの値(ｇ／min)(繰返し回数＝
３の平均)を求めた。ヒュームは図５に示す補集箱を備
えた装置により回収した。

【００３３】（作業性）官能判定により評価した。

【００３４】これらの実験結果を表３に示すが、下記の
如く考察できる。

【００３５】（１）実験Ｎo.１〜７は本発明の要件を満
足する本発明例であり、ヒューム発生量が極めて少なく
なっている(従来品の約１／２)。

【００３６】（２）実験Ｎo.１７、１８の比較例は、低
ヒューム化に関与している３要件(Ｃ量、Ｔi量、Ｃs及
び／又はＲb量)をすべて満足していない例であり、ヒュ
ーム発生量が極めて多い。（３）実験Ｎo.８の比較例は、Ｃ量が本発明範囲外であ
り、ヒューム発生量が増加している。（４）実験Ｎo.９、１０の比較例は、Ｔi量が本発明範
囲外にあるもので、少なすぎるとヒューム発生量が増加
し、多すぎると耐割れ性の面で問題がある。

【００３７】（５）実験Ｎo.１１、１２の比較例は、Ｃ
s及び／又はＲb量が本発明の囲外にあるもので、少なす
ぎるとヒューム発生量が増加し、多すぎるとワイヤの耐
吸湿性が劣化し、耐気孔性、耐割れ性等が低下する。（６）実験Ｎo.１３、１４の比較例は、フラックス率が
本発明範囲外にあるもので、小さすぎると大粒のスパッ
タが増大し、大きすぎると送給性が劣化する。（７）実験Ｎo.１５、１９の比較例は、鉄粉量が本発明
範囲外であり、少なすぎると能率性が劣化する。多すぎ
ると他の成分(脱酸剤等)が不足し、ピット、ブローホー
ル等の欠陥が発生する。（８）実験Ｎo.１７は、{Ｃ／(Ｃs＋Ｒb)}＋Ｔi量が本
発明範囲外であり、溶込みが浅く、開先内の溶接におい
て欠陥が発生し易い。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ヒューム発生量の少ないメタル系フラックス入りワイヤ
を提供できるので、溶接作業環境面の問題がなく、その
利用の伸展に寄与する効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】フラックス中のＣ量とヒューム発生量の関係を
示す図である。

【図２】フラックス中のＴi量とヒューム発生量の関係
を示す図である。

【図３】フラックス中のＣs(Ｒb)量とヒューム発生量の
関係を示す図である。

【図４】(Ａ)〜(Ｄ)フラックス入りワイヤの断面形状の
例を示す断面図である。

【図５】ヒューム発生量測定装置を示す図である。

【符号の説明】

Ｍ外皮金属Ｆフラックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本哲哉神奈川県藤沢市宮前字裏河内100−１株式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 (56)参考文献特公平８−22474（ＪＰ，Ｂ２) 特公平４−46677（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対フラックス全重量％で、鉄粉：６０〜
８５％、Ｃ：０.５％以下、Ｔi：０.５〜３.０％、Ｃs
及びＲbの１種又は２種：０.０１〜０.３％を含有する
フラックスを、鋼製外皮内に、ワイヤ全重量％で、１０
〜３０％充填してなり、且つ、{Ｃ／(Ｃs＋Ｒb)}＋Ｔi
＝３以上であることを特徴とする鉄粉系フラックス入り
ワイヤ。
【請求項２】鋼製外皮がＣ：０.０１％以下、Ｔi：
０.０１〜０.２０％を含むものである請求項１に記載の
フラックス入りワイヤ。