JP2667634B2 - オーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents

オーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ

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JP2667634B2 JP8605594A JP8605594A JP2667634B2 JP 2667634 B2 JP2667634 B2 JP 2667634B2 JP 8605594 A JP8605594 A JP 8605594A JP 8605594 A JP8605594 A JP 8605594A JP 2667634 B2 JP2667634 B2 JP 2667634B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はオーステナイト系ステン
レス鋼溶接用フラックス入りワイヤに係り、特に、極低
スパッタである作業性を持ち、しかもX線性能に優れた
溶接金属が得られるオーステナイト系ステンレス鋼溶接
用フラックス入りワイヤに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ステン
レス鋼の溶接において、フラックス入りワイヤは高能率
で使い易く、かつ高品質な溶接金属が得られることか
ら、近年急速にその需要が増えてきている。しかし、通
常、溶接を行うと多量のスパッタが発生して製品に付着
し、グラインダー研削等の後処理が必要とにり、製品の
外観悪化、工程の長期化、作業の環境悪化等がしばしば
問題となっている。そのため、これらの点が大きな問題
になる場合には、フラックス入りワイヤは適用されず、
TIG溶接で施工されていた。
【0003】本発明は、上記の事情に鑑みて、スパッタ
の発生を極力抑えることにより、フラックス入りワイヤ
の適応個所拡大、製品外観の向上、工程の短縮、作業環
境の改善等が得られるステンレス鋼溶接用フラックス入
りワイヤを提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段として、本発明は、オーステナイト系ステンレス
鋼からなる外皮中にフラックスを充填してなるオーステ
ナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤであ
って、該フラックスが、ワイヤ全重量比で、 TiO2、ZrO2の1種又は2種の合計:1.0〜15.0
%、 SiO2:0.5〜3.0%、 Al23:0.1〜2.0%、 金属炭酸塩(CO2換算量):0.03〜0.5%、 炭酸塩及び弗化物以外のアルカリ土類金属化合物(酸化
物換算量):0.05〜0.50%、 炭酸塩及び弗化物以外のアルカリ金属化合物(酸化物換
算量):0.05〜1.00%、 を含有し、かつ、 金属弗化物(弗素換算量):0.08%以下、 に抑制したことを特徴とするオーステナイト系ステンレ
ス鋼溶接用フラックス入りワイヤを要旨としている。
【0005】また、他の本発明は、更に、オーステナイ
ト系ステンレス鋼からなる外皮の成分が、C≦0.03
%、N≦0.02%、C+N≧0.01%、を満足するこ
とを特徴としている。
【0006】
【作用】以下に本発明を更に詳細に説明するが、まず、
本発明者らが各種の組成のフラックス入りワイヤを製作
して検討した結果について説明する。
【0007】まず、スパッタを減らす方法としては、一
般的には、アークを安定化させること、及びスパッタ飛
散の大きな原因となるプールの爆発を抑えること等の手
段が考えられた。アークを安定化させる方法には、従来
はアルカリ金属化合物等を添加していた。また、プール
の爆発は、主にシールドガスから供給される炭酸ガスの
溶湯からの放出によるカーボン爆発によるもの、すなわ
ち、炭酸ガスがアーク中でCOとOに解離して、遊離し
たOが溶湯中の炭素と反応するものと考えられた。した
がって、溶接材料中の炭素量を極力抑えることがスパッ
タ抑制に有利と考えられた。
【0008】そこで、本発明者らは、アルカリ金属化合
物の添加やC量の抑制を試みたが、充分な効果は得られ
なかった。
【0009】また、アークを安定化させる手段として種
々検討した結果、金属炭酸塩を添加するとアークが強く
なり、溶滴移行がスムーズになる傾向が見られた。従
来、金属炭酸塩はスパッタを増すと考えられ、この種の
ワイヤには添加は抑制されていたが、溶滴移行に関して
は好ましい効果が見られた。但し、若干スパッタはやは
り増加する傾向にあった。
【0010】そこで、それを改善する手段について検討
した結果、アルカリ土類金属化合物を併用すると炭酸塩
のスパッタ増大の影響が抑えられ、アークが強く溶滴移
行がスムーズで、かつスパッタの極めて少ないワイヤが
得られた。
【0011】以上の知見に基づいて本発明のワイヤを開
発したものである。次に本発明における成分の限定理由
を説明する。
【0012】TiO2、ZrO2:1.0〜15.0% TiO2、ZrO2は造滓剤としてスラグの被りを改善し、
ビード形状を良好にする作用がある。また、アーク安定
剤としてアークの集中性を改善し、スパッタを減らす効
果が若干ある。しかし、これらの単独又は合計が1.0
%未満では上記の効果が得られず、また15.0%を超
えるとスラグが多すぎ、スラグ巻込み等の欠陥が発生し
易くなる。
【0013】SiO2:0.5〜3.0% SiO2は造滓剤として、スラグの被りを改善し、ビード
形状を向上させる働きがある。しかし、0.5%未満で
はそのような効果が見られず、また3.0%を超えると
スラグの粘性が増大し、ビード形状が凸状になる。
【0014】Al23:0.1〜2.0% Al23は少量の添加により母材とのなじみを改善する
効果がある。しかし、0.1%未満ではその効果がな
く、また2.0%を超えるとスラグ中のAl23が増し、
スラグ剥離が劣化する。
【0015】金属炭酸塩(CO2換算量):0.03〜0.
5% 金属炭酸塩はアークを強め、溶滴移行をスムーズにする
働きがある。そのため、本発明では金属炭酸塩をCO2
に換算した量で0.03〜0.5%添加する。0.03%
未満では効果がなく、0.5%を超えると、スパッタ発
生量が極めて多くなり、アルカリ土類金属化合物との併
用によってもスパッタ量は減少しない。なお、金属炭酸
塩としては、例えば、CaCO3、BaCO3、MgCO3
Li2CO3等が挙げられる。また、好ましくは0.05〜
0.5%である。
【0016】金属弗化物(弗素換算量):0.08%以下 金属弗化物はスパッタ発生に極めて悪影響を及ぼすた
め、可及的に少ないのが望まれる。但し、金属弗化物は
弗素量に換算して0.08%までは実用上、問題がない
ため、0.08%までは含有してもよい。なお、金属弗
化物は弗素量換算で0.08%まで含有する場合、金属
弗化物としては、例えば、フッ化ソーダ、ケイフッ化カ
リ、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化リ
チウム、フッ化マギネシウム、フッ化バリウム、フッ化
ストロンチウム、氷晶石等が挙げられる。
【0017】炭酸塩及び弗化物以外のアルカリ土類金属
化合物(酸化物換算量):0.05 〜0.50% アルカリ土類金属化合物(但し、炭酸塩及び弗化物を除
く)を添加することにより、生じるスパッタ量の増加を
抑制する働きがある。しかし、酸化物に換算して0.0
5%未満ではその効果が少なく、また0.50%を超え
るとアークの集中性がなくなり、スラグ巻込み等の欠陥
が生じ易い。このようなアルカリ土類金属化合物として
は、例えば、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、
チタン酸ストロンチウムなどのチタン酸塩が望ましい。
【0018】炭酸塩及び弗化物以外のアルカリ金属化合
物(酸化物換算量):0.05 〜1.00% アルカリ金属化合物(但し、炭酸塩及び弗化物を除く)は
アーク安定性確保のために添加する。しかし、酸化物に
換算して0.05%未満ではその効果がなく、また1.0
0%を超えると耐吸湿性が劣化する。このようなアルカ
リ金属化合物としては、例えば、チタン酸カリ、チタン
酸ナトリウムなどのチタン酸塩が望ましい。
【0019】外皮:外皮としてはオーステナイト系ステ
ンレス鋼を用いる。この外皮成分は特に制限されず、J
IS G 4304“熱間圧延ステンレス鋼板”、JIS
G 4304“冷間圧延ステンレス鋼板”、JIS G
4306“熱間圧延ステンレス鋼帯”、JIS G 43
07“冷間圧延ステンレス鋼帯”に規定される成分系及
び組成のもの、或いは類似の組成のものが可能である
が、C、Nを以下の如く規制した成分組成が望ましい。
【0020】外皮成分のCはスパッタの発生量に大きく
影響するので、低いほど望ましい。また外皮成分のC量
は溶接金属中に歩留り易く、耐食性の点からも低い方が
望ましい。しかし、0.03%までは、本発明において
実用上許容される。
【0021】外皮成分のNはスラグ剥離を劣化させるた
め、できる限り、低く抑えるのが望ましい。しかし、
0.02%までは問題がない。
【0022】但し、C、N単独ではいずれも抑制すべき
成分ではあるが、それぞれの合計は加工性の点から、C
+N≧0.01%、の条件を満足する必要がある。すな
わち、C+Nは外皮の加工性に影響があり、フラックス
入りワイヤの製造時(外皮の成形時)の加工し易さから、
或る程度のC+Nが必要があるため、C+N≧0.01
%が必要である。
【0023】なお、フラックス入りワイヤの断面形状、
ワイヤ径等々も種々可能である。また、溶接施工はJI
S Z 3323“ステンレス鋼アーク溶接フラックス入
りワイヤ”に準拠して行えばよい。その際、シールドガ
スの成分系並びに組成も適宜決められる。
【0024】次に本発明の実施例を示す。
【0025】
【実施例】表1及び表2(表1の続き)に示す各種のフラ
ックス入りワイヤを試作し、表3に示す溶接条件で溶接
試験を行い、作業性を評価した。その結果を表4に示
す。外皮としては表5の成分のものを用いた。
【0026】表4より、以下の如く考察される。
【0027】No.1〜No.10は本発明例であり、いず
れも良好な作業性を示した。これに対して、比較例のN
o.11〜No.17は以下のとおり問題がある。
【0028】No.11はTiO2、ZrO2及び金属炭酸塩
が本発明範囲を外れており、アークの安定性が悪く、溶
滴の移行形態が不安定であり、スパツタ発生量も多かっ
た。また、スラグ剥離性にも劣り、焼き付きが生じた。
【0029】No.12はSiO2、金属炭酸塩、アルカリ
土類金属化合物が本発明範囲を外れている例であり、ス
パッタの発生量が多く、ビード形状が不安定であり、特
に側端部の揃いが悪い。
【0030】No.13はAl23及び金属弗化物が本発
明範囲を超えて含有している例であり、スパッタ発生量
が多いと共にスラグ剥離性が劣っている。
【0031】No.14はTiO2、ZrO2が過剰に含有す
ると同時に金属炭酸塩と金属弗化物が本発明範囲を外れ
ている例であり、アークが不安定で溶滴の移行性に劣
り、かつスラグ巻込み欠陥を生じた。
【0032】No.15はSiO2を過剰に含有すると共に
アルカリ金属化合物が添加されていない例であるが、ア
ーク安定性、溶滴の移行状態が若干劣り、ビード形状が
凸気味であった。
【0033】No.16はアルカリ金属化合物が本発明範
囲を超えて含有している例であり、製造直後の作業性は
良好であるが、強制吸湿させると容易に水分を吸収し、
スパツタ増加など作業性が劣化すると共にピット、ブロ
ーホールなどの気孔欠陥を生じた。
【0034】No.17は外皮成分(C+N)が本発明範囲
を外れている例であるが、(C+N)が不足しているた
め、成形時に形が不安定となり、内部のフラックスが移
動する結果、作業性も著しく不安定となった。
【0035】
【表1】
【0036】
【表2】
【0037】
【表3】
【0038】
【表4】
【0039】
【表5】
【0040】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
スパッタの発生を極めて低く抑えることができ、X線性
能に優れた溶接金属が得られる。そのため、この種のフ
ラックス入りワイヤの適応個所の拡大、製品外観の向
上、工程の短縮、作業環境の改善等に寄与する効果は大
きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西山繁樹 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番1株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 (56)参考文献 特開 平7−100692(JP,A) 特開 昭58−151993(JP,A) 特開 平4−319093(JP,A) 特開 昭55−149796(JP,A) 特公 昭59−15757(JP,B2) 特公 昭52−15247(JP,B2)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オーステナイト系ステンレス鋼からなる
    外皮中にフラックスを充填してなるオーステナイト系ス
    テンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤであって、該フ
    ラックスが、ワイヤ全重量比で、 TiO2、ZrO2の1種又は2種の合計:1.0〜15.0
    %、 SiO2:0.5〜3.0%、 Al23:0.1〜2.0%、 金属炭酸塩(CO2換算量):0.03〜0.5%、 炭酸塩及び弗化物以外のアルカリ土類金属化合物(酸化
    物換算量):0.05〜0.50%、 炭酸塩及び弗化物以外のアルカリ金属化合物(酸化物換
    算量):0.05〜1.00%、 を含有し、かつ、 金属弗化物(弗素換算量):0.08%以下、に抑制した
    ことを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼溶接用
    フラックス入りワイヤ。
  2. 【請求項2】 オーステナイト系ステンレス鋼からなる
    外皮の成分が、 C≦0.03%、 N≦0.02%、 C+N≧0.01%、を満足することを特徴とする請求
    項1に記載のオーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラ
    ックス入りワイヤ。
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KR100412044B1 (ko) * 2001-11-29 2003-12-18 고려용접봉 주식회사 오스테나이트계 스테인리스 플럭스 코어드 와이어

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