JP2667635B2 - Stainless steel flux cored wire - Google Patents

Stainless steel flux cored wire

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JP2667635B2
JP2667635B2 JP8605794A JP8605794A JP2667635B2 JP 2667635 B2 JP2667635 B2 JP 2667635B2 JP 8605794 A JP8605794 A JP 8605794A JP 8605794 A JP8605794 A JP 8605794A JP 2667635 B2 JP2667635 B2 JP 2667635B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はステンレス鋼用フラック
ス入りワイヤに係り、特に高温用途用のステンレス鋼の
溶接に供することを目的に開発されたステンレス鋼用フ
ラックス入りワイヤに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stainless steel flux cored wire, and more particularly to a stainless steel flux cored wire developed for welding stainless steel for high temperature applications.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ステン
レス鋼用フラックス入りワイヤは、ここ数年間に急速に
普及を成し遂げた溶接材料であり、施工面における優れ
た能率性と良好な溶接作業性がその普及の大きな要因と
なっている。しかし、ワイヤの普及に伴い、一部の産業
分野においては、フラックス入りワイヤを使用すること
によって予期せぬ問題点が生じている。
2. Description of the Related Art Flux-cored wire for stainless steel is a welding material that has rapidly spread in recent years, and has excellent workability and good welding workability. It is a major factor in its spread. However, with the widespread use of wires, the use of flux-cored wires has caused unexpected problems in some industrial fields.

【0003】すなわち、ステンレス鋼を耐熱鋼として使
用したり、厚板のステンレス鋼溶接物を溶体化処理や熱
間曲げ加工を行う分野である。このような高温用途分野
の材料を対象としてステンレス鋼用フラックス入りワイ
ヤを使用した場合、しばしば高温加熱/冷却中或いは熱
間曲げ加工中に溶接部に割れが生じることが知られてい
る。また、高温にて長時間操業運転中の機器等におい
て、フラックス入りワイヤを使用した溶接部にしばしば
割れが生じたり、溶接部のクリープ破断寿命が従来施工
法であるTIG溶接や被覆アーク溶接のそれと比較して
著しく低下したり、クリープ破断時の延性値が低下する
現象が最近になって確認されつつある(図1参照)。
[0003] In other words, there is a field in which stainless steel is used as heat-resistant steel, or a thick stainless steel weld is subjected to solution treatment or hot bending. It is known that when a flux-cored wire for stainless steel is used for such a material in a high-temperature application field, a weld often cracks during high-temperature heating / cooling or hot bending. Also, in equipment that has been operating for a long time at high temperature, cracks often occur in the welded part using the flux cored wire, and the creep rupture life of the welded part is different from that of TIG welding or covered arc welding, which is the conventional construction method. In recent years, phenomena of remarkably lowering and lowering of the ductility at the time of creep rupture have been confirmed (see FIG. 1).

【0004】本発明は、現状のフラックス入りワイヤを
使用した場合の上記のような問題点を解決するために、
高温用途用の溶接材料として良好な特性を有し、かつ溶
接作業性、具体的には、スラグ剥離性に優れ、スパッタ
発生量の少ないステンレス鋼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] The present invention has been developed to solve the above-mentioned problems when the current flux-cored wire is used.
An object of the present invention is to provide a flux-cored wire for stainless steel, which has good properties as a welding material for high-temperature applications, has excellent welding workability, specifically, excellent slag removability and has a small amount of spatter.

【0005】[0005]

【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、ステンレス鋼よりなる外皮に
フラックスを充填したステンレス鋼用フラックス入りワ
イヤにおいて、 該ステンレス鋼外皮全重量中の含有量として、 酸素量:50〜1000ppm、 Nb:0.015%以下、 V:0.10%以下、 炭素:0.015%以下、 窒素:0.025%以下、 に規制し、かつ、 充填フラックス中に、炭素源、窒素源として、金属C
r、金属Mn又はこれら元素との各種合金原料或いは化合
物、及び/又は、グラファイト或いは炭酸塩を除く炭素
化合物原料の少なくとも1種から、ワイヤ重量比にて、 炭素:0.020〜0.10% 窒素:0.008〜0.08% を含有し、 充填フラックス中には金属Si及び/又はSi合金を含
む脱酸剤を実質的に含有しておらず、 充填フラックス中にスラグ成分として、ワイヤ重量比
にて、 TiO2:5.50〜15.50%、 SiO2:0.20〜1.50%、 Al23:0.20〜1.50%、 金属弗化物:0.25〜1.35%、 Fe、Mn、Mgの金属酸化物の少なくとも1種以上:0.
02〜1.00%、を含有し、 充填フラックスより不可避的不純物として混入してく
るNb、V、及びこれらの化合物を、ワイヤ重量比に
て、Nb、V換算量で、 Nb:0.075%以下、V:0.10%以下、に規制
し、充填フラックス中に故意に添加、若しくは不可避
的に混入してくる低融点金属のAs、Sb、Pb、Bi及び
これらの酸化物或いは化合物を、ワイヤ重量比にて、A
s、Sb、Pb、Bi換算量で、As:0.010%以下、S
b:0.010%以下、Pb:0.008%以下、Bi:0.
008%以下、に規制したことを特徴とするステンレス
鋼用フラックス入りワイヤを要旨としている。
As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides a flux-cored wire for stainless steel in which an outer shell made of stainless steel is filled with a flux. Oxygen content: 50 to 1000 ppm, Nb: 0.015% or less, V: 0.10% or less, Carbon: 0.015% or less, Nitrogen: 0.025% or less, and filling flux Inside, metal C as a carbon source and a nitrogen source
r, from metal Mn or various alloy raw materials or compounds with these elements, and / or at least one of carbon compound raw materials excluding graphite or carbonate, in a wire weight ratio, carbon: 0.020 to 0.10% Nitrogen: 0.008 to 0.08%, and the filler flux contains substantially no deoxidizer containing metal Si and / or a Si alloy. The filler flux contains slag as a slag component. at a weight ratio, TiO 2: 5.50~15.50%, SiO 2: 0.20~1.50%, Al 2 O 3: 0.20~1.50%, metal fluoride: 0.25 At least one of Fe, Mn and Mg metal oxides:
02-1.00%, and Nb and V, which are mixed as unavoidable impurities from the filling flux, and these compounds, in Nb and V conversion amounts by wire weight ratio, Nb: 0.075 %, V: 0.10% or less, and the low melting point metals As, Sb, Pb, Bi and their oxides or compounds which are intentionally added or inevitably mixed in the filling flux. , Wire weight ratio, A
s, Sb, Pb, Bi conversion amount, As: 0.010% or less, S
b: 0.010% or less, Pb: 0.008% or less, Bi: 0.0.
The gist of the present invention is a flux-cored wire for stainless steel, which is regulated to 008% or less.

【0006】また、本発明は、ワイヤ中のS、As、S
b、Pb、Biを、ワイヤ重量比にて、S:0.003〜
0.035%、 5×(Bi+Pb)+2×(As+Sb):0.065%以下、
と規制したことを特徴としている。
The present invention also relates to S, As, S in the wire.
b, Pb, Bi in wire weight ratio S: 0.003 ~
0.035%, 5 × (Bi + Pb) + 2 × (As + Sb): 0.065% or less,
It is characterized by having been regulated.

【0007】[0007]

【作用】以下に本発明を更に詳述する。The present invention will be described below in more detail.

【0008】本発明者らは、前記課題を解決するに当た
り、ステンレス鋼用フラックス入りワイヤ溶着金属の高
温での引張特性、その中でも特に延性に着目して、これ
に対して影響を及ぼす要因として、ワイヤを構成する原
材料であるステンレス鋼製の外皮成分と充填フラックス
原料組成の双方に着目した。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have focused on the tensile properties of a flux-cored wire welded metal for stainless steel at a high temperature, particularly on ductility. We focused on both the outer shell component made of stainless steel, which is the raw material constituting the wire, and the raw material composition of the filled flux.

【0009】本発明者らは、前述した現状のステンレス
フラックス入りワイヤで生じている問題点がひとえに溶
着金属の高温延性の不足に起因しているものと考え、従
来施工法による溶着金属であるTIG溶着金属や被覆ア
ーク溶着金属と現行の市販フラックス入りワイヤによる
溶着金属についてそれぞれ500〜800℃での高温引
張試験を行って破断時の延性の比較を行った。この試験
結果の一例を図1に示す。これより明らかなように、ほ
ぼ600℃程度までは両者に大差がみられないにも拘ら
ず、600℃以上の高温では、明らかにフラックス入り
ワイヤ溶着金属の破断延性が低くなることが判明した。
The present inventors believe that the above-mentioned problems occurring in the current stainless steel flux-cored wire are solely due to the lack of high-temperature ductility of the weld metal, and therefore, TIG, which is a weld metal by the conventional construction method, is used. A high-temperature tensile test at 500 to 800 ° C. was performed for each of the deposited metal and the coated arc deposited metal and the deposited metal with the current commercially available flux cored wire to compare ductility at break. One example of the test results is shown in FIG. As is clear from this, it was found that at a high temperature of 600 ° C. or higher, the fracture ductility of the flux-cored wire weld metal was clearly lowered at about 600 ° C., although there was no significant difference between them.

【0010】このような高温での高温延性の低下の理由
については、従来より種々の原因が考えられており、従
来技術においては、溶着金属の低フェライト化(Delon
gFN等でもってFN値を下げ2〜6位の範囲とする)と
か、溶着金属の低酸素化等が有効であると論じられて
いる。しかし、本発明者らは、これら溶着金属の延性の
差異の原因について調査した結果、主たる原因は、溶着
金属中に含有される極微量の低融点元素及びそれら化合
物の存在にあることが推察された。ここで言うところの
低融点元素とは鉛(Pb)、ビスマス(Bi)、アンチモン
(Sb)、ヒ素(As)等であるが、これらの元素のうちP
b、Bi等は、単体ではその融点は270、327℃と極
めて低く、溶着金属中には殆ど酸化物や各種化合物の形
で存在するものと考えられた。なお、Bi23の融点は
820℃、Pb34の融点は830℃、Na3Sbの融点は
865℃、K3Sbの融点は812℃である。
Various reasons have been considered for the reason for the decrease in the high-temperature ductility at such a high temperature, and in the prior art, the ferrite reduction of the deposited metal (Delon
It is argued that reducing the FN value with gFN or the like to fall in the range of 2 to 6) or reducing the oxygen content of the deposited metal is effective. However, the present inventors have investigated the cause of the difference in ductility of these deposited metals, and as a result, it is presumed that the main cause is the presence of trace amounts of low-melting elements and their compounds contained in the deposited metal. Was. The low-melting elements referred to here are lead (Pb), bismuth (Bi), and antimony.
(Sb), arsenic (As) and the like.
The melting points of b, Bi and the like are extremely low at 270 ° C. and 327 ° C. when used alone, and it is considered that almost all of the deposited metal exists in the form of oxides and various compounds. The melting point of Bi 2 O 3 is 820 ° C., the melting point of Pb 3 O 4 is 830 ° C., the melting point of Na 3 Sb is 865 ° C., and the melting point of K 3 Sb is 812 ° C.

【0011】そこで、本発明者らは、これら低融点元素
又はそれら化合物の溶着金属中での含有量と溶着金属の
高温延性の低下挙動との関係を調査した結果、明確な関
係が存在することを発見した。すなわち、溶着金属の高
温延性の低下を防止するためには、これらの低融点元素
のワイヤ全重量中での含有量を、As:0.010%以
下、Sb:0.010%以下、Pb:0.008%以下、B
i:0.008%以下、に規制することである。望ましく
は、 5×(Bi+Pb)+2×(As+Sb):0.065%以下、
である。
The present inventors have investigated the relationship between the content of these low-melting elements or their compounds in the deposited metal and the behavior of reducing the hot ductility of the deposited metal, and found that a clear relationship exists. Was found. That is, in order to prevent a decrease in the high-temperature ductility of the deposited metal, the content of these low-melting elements in the total weight of the wire is set to 0.010% or less for As :, 0.010% or less for Sb, and Pb: 0.008% or less, B
i: To be regulated to 0.008% or less. Preferably, 5 × (Bi + Pb) + 2 × (As + Sb): 0.065% or less,
It is.

【0012】更に、この種の高温特性を求められるステ
ンレス鋼用溶接材料の特長として高温強度も大きなこと
が重要となる。このため、溶着金属の強度を十分に確保
する上では、ワイヤ中に添加される炭素(C)と窒素(N)
の量が極めて重要であることは周知のことである。しか
し、本発明者らは、溶接作業性の観点から、フラックス
入りワイヤに使用する外皮ステンレス鋼中に含有される
C、N等の元素は極力低くすることが重要であることを
見い出した。
Further, it is important that the high-temperature strength is large as a feature of the welding material for stainless steel which requires such high-temperature characteristics. Therefore, in order to sufficiently secure the strength of the deposited metal, carbon (C) and nitrogen (N) added to the wire are required.
It is well known that the amount of is very important. However, the present inventors have found that from the viewpoint of welding workability, it is important to minimize the elements such as C and N contained in the outer coating stainless steel used for the flux-cored wire.

【0013】すなわち、本発明者らは、外皮ステンレス
鋼中の炭素量と溶接作業性との関係を調査した結果、外
皮中の炭素量が少ない程、スパッタ発生量が低下するこ
と、更には、充填フラックス中に添加する炭素量が増加
しても外皮中の炭素含有量が低い場合にはスパッタ発生
量が少ない事実を見い出した。
That is, the inventors of the present invention have investigated the relationship between the carbon content in the outer coating stainless steel and the welding workability, and as a result, the smaller the carbon content in the outer coating, the lower the spatter generation amount. It has been found that even when the amount of carbon added to the filling flux increases, the amount of spatter generated is small when the carbon content in the outer skin is low.

【0014】このため、外皮中の炭素量は少ないほど好
ましいものであるが、実質的にスパッタの低減化効果が
明確に認められる限界量として、本発明では外皮ステン
レス鋼中での炭素量を0.015%以下とした。
Therefore, the smaller the amount of carbon in the outer shell is, the more preferable it is. However, in the present invention, the amount of carbon in the outer shell of stainless steel is 0 as a limit amount at which the effect of reducing spatter can be clearly recognized. 0.015% or less.

【0015】また、外皮ステンレス鋼中の窒素含有量に
ついても、炭素と同様に、低窒素化によるスパッタ低減
化の効果が確認されたことから、外皮ステンレス鋼中の
窒素含有量は0.025%以下とした。
Regarding the nitrogen content in the outer coating stainless steel, the effect of reducing spatter by lowering the nitrogen content was confirmed as in the case of carbon. Therefore, the nitrogen content in the outer coating stainless steel was 0.025%. It was as follows.

【0016】しかるに、前述の如く、高温用途用のステ
ンレス鋼フラックス入りワイヤとして溶着金属の高温強
度を確保するためには、ワイヤ中にある程度の炭素源及
び/又は窒素源を添加することは必須である。本発明に
おいては、溶接作業性を高めるために、外皮中のC、N
量を上記のように規制することが必要であるため、本発
明者らは、溶接作業性を極力損なわないことに留意しつ
つ、充填フラックス側より添加し得るC、Nの供給原料
として以下のものを見い出し、これら原料について溶接
作業性(スパッタ発生量)の観点からの添加上限の検討を
行った。
However, as described above, in order to ensure the high-temperature strength of the deposited metal as a stainless steel flux cored wire for high-temperature applications, it is essential to add a certain amount of carbon source and / or nitrogen source to the wire. is there. In the present invention, in order to improve welding workability, C and N in the outer skin are
Since it is necessary to regulate the amount as described above, the present inventors have noted that the following C and N feed materials that can be added from the filling flux side while keeping in mind that welding workability is not impaired as much as possible. They were found, and the upper limit of the addition of these materials was examined from the viewpoint of welding workability (spatter generation amount).

【0017】その結果、本発明のワイヤにおいては、充
填フラックス中に、炭素源、窒素源として、金属Cr、
金属Mn又はこれら元素との各種合金原料或いは化合
物、及び/又は、グラファイト或いは炭酸塩を除く炭素
化合物原料の少なくとも1種から、ワイヤ重量比にて、 炭素:0.020〜0.10% 窒素:0.008〜0.08% を含有させる。なお、それぞれの添加下限は強度確保上
必要な最低量である。ここで、炭素源、窒素源として金
属Cr、金属Mnやこれらの元素との合金原料又は化合物
を挙げたのは、溶接に際して酸化反応にあずかるC量の
割合を極力小さくし、酸化の結果として生じるCO2
スの発生等をできる限り抑えることを狙ったからであ
る。これはCO2ガス発生量が増加するとスパッタ発生
が増えるからであり、この理由により本発明では不純物
として混入する各種炭酸塩量をCO2換算にてワイヤ全
重量当たり0.1%未満とすることが望ましい。なお、
炭素源として金属Cr、金属Mn等を挙げた理由はそれら
に不純物として炭素、窒素が含まれることによる。炭酸
塩を除く炭素化合物原料には例えばCF(フッ化カーボ
ン)等がある。
As a result, in the wire of the present invention, metal Cr, as a carbon source and a nitrogen source,
From at least one kind of metal Mn or various alloy raw materials or compounds with these elements and / or a carbon compound raw material excluding graphite or carbonate, in a wire weight ratio, carbon: 0.020 to 0.10% nitrogen: 0.008 to 0.08%. The lower limit of each addition is the minimum amount necessary to secure strength. Here, as the carbon source and the nitrogen source, metal Cr, metal Mn, and alloy raw materials or compounds with these elements are cited because the ratio of the amount of C participating in the oxidation reaction during welding is reduced as much as possible, resulting in oxidation. This is because the aim was to minimize the generation of CO 2 gas and the like. This is because the spatter generation increases as the amount of generated CO 2 gas increases. For this reason, in the present invention, the amount of various carbonates mixed as impurities should be less than 0.1% of the total weight of the wire in terms of CO 2. Is desirable. In addition,
The reason why metals such as metal Cr and metal Mn are used as carbon sources is that they contain carbon and nitrogen as impurities. Examples of carbon compound raw materials other than carbonate include CF (carbon fluoride).

【0018】更に、本発明者らは、溶接材料中に通常は
脱酸剤として添加されるSi、Ti、Al、Zr及びこれら
の鉄系合金や複合合金の溶接作業性に及ぼす影響を検討
した結果、金属Siや、Ca−Si、Fe−Si、Fe−Si
−Mn、Fe−Si−Mg等のSi合金系の脱酸剤を使用す
ると、溶接時のスラグ剥離性が低下することが明らかに
なった。このため、本発明においては、金属Si及びSi
合金系の脱酸剤を実質的に含有させないことにした。な
お、本発明で言うところの実質的に含有しないレベルと
しては、不純物としての混入を考慮して、充填フラック
ス中での金属Si量として0.2%以下(充填フラックス
重量%)が目安とし得る。
Further, the present inventors examined the effects of Si, Ti, Al, Zr, which are usually added as a deoxidizing agent in the welding material, and their iron-based alloys and composite alloys on the welding workability. As a result, metal Si, Ca-Si, Fe-Si, Fe-Si
It has been clarified that the use of a Si alloy-based deoxidizing agent such as -Mn or Fe-Si-Mg lowers the slag removability during welding. Therefore, in the present invention, the metals Si and Si
It has been decided that the alloy-based deoxidizer is not substantially contained. In the present invention, as a level substantially not contained, in consideration of contamination as an impurity, the amount of metal Si in the filling flux may be 0.2% or less (filling flux weight%) as a guide. .

【0019】また、本発明のワイヤに充填されるフラッ
クス中のスラグ形成剤は、TiO2、SiO2、Al23
金属弗化物、金属酸化物等を主成分とするものである
が、以下の如くこれら原料の含有量(ワイヤ全重量比)を
限定する必要がある。
The slag forming agent in the flux filled in the wire of the present invention is TiO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 ,
Although it is mainly composed of metal fluoride, metal oxide and the like, it is necessary to limit the content (total weight ratio of wire) of these raw materials as follows.

【0020】TiO2:TiO2は本発明ワイヤのスラグ形
成剤のメインをなす原料であり、ワイヤ全重量比にて
5.5〜15.50%の範囲で添加される。5.5%未満
では溶接ビードの包被性が劣化すると共に、アークの安
定性が不十分となる。また、15.50%を超えるとス
ラグの粘性が高くなりすぎてスラグ巻や融合不良等の溶
接欠陥が発生し易くなる。
TiO 2 : TiO 2 is a main raw material of the slag forming agent of the wire of the present invention, and is added in the range of 5.5 to 15.50% by weight based on the total weight of the wire. If it is less than 5.5%, the encapsulation of the weld bead is deteriorated and the arc stability becomes insufficient. On the other hand, if it exceeds 15.50%, the viscosity of the slag becomes too high, and welding defects such as slag winding and poor fusion are likely to occur.

【0021】SiO2:SiO2はTiO2と共にスラグ形成
剤をなすものであり、特に溶接時のビード形状を整える
と共に母材とのなじみを向上させる効果がある。しか
し、SiO2が0.20%未満ではこのような効果が期待
できず、また、逆に多すぎると溶融スラグの粘性が低下
してビード形状がかえって劣化する。また同時にSiO2
の増加と共に溶接時のスラグ剥離性も低下する。よっ
て、SiO2量はワイヤ全重量比にて0.20〜1.50%
とする。
SiO 2 : SiO 2 forms a slag forming agent together with TiO 2 , and has an effect of particularly adjusting a bead shape at the time of welding and improving conformity with a base material. However, if the content of SiO 2 is less than 0.20%, such an effect cannot be expected. On the contrary, if the content is too large, the viscosity of the molten slag decreases and the bead shape is rather deteriorated. At the same time, SiO 2
The slag peelability at the time of welding also decreases with the increase in slag. Therefore, the amount of SiO 2 is 0.20 to 1.50% in the total weight ratio of the wire.
And

【0022】Al23:Al23もTiO2、SiO2と共に
スラグ形成剤をなすものであり、SiO2と同様に溶接時
のビード形状を整えると共に母材とのなじみを向上させ
る効果がある。特に適当にスラグの高温粘度を調整する
ことに有効な原料であり、0.20%未満ではスラグの
粘性が低すぎて立向溶接等でのビードの垂れ落ちが生じ
易くなる。しかし、逆に多すぎるとスラグ粘性が高くな
りすぎてスラグ巻き等の溶接欠陥が生じやすくなると共
にスラグ剥離性の低下も引き起こす。このため、Al2
3の添加範囲はワイヤ重量比にて0.20〜1.50%と
する。
[0022] Al 2 O 3: Al 2 O 3 is also intended to form a slag-forming agent together with TiO 2, SiO 2, the effect of improving the affinity with the base material together adjust the bead shape during welding as well as SiO 2 There is. Particularly, it is a raw material effective for appropriately adjusting the high-temperature viscosity of slag. If the slag is less than 0.20%, the viscosity of the slag is too low, and the bead tends to sag during vertical welding or the like. However, on the other hand, if the amount is too large, the slag viscosity becomes too high, so that welding defects such as slag winding are likely to occur, and the slag peeling property is also reduced. For this reason, Al 2 O
The addition range of 3 is 0.20 to 1.50% by weight of the wire.

【0023】金属弗化物:CaF2、フッ化ソーダ、硅フ
ッ化カリ、氷晶石等の各種金属弗化物原料は一般的には
溶接時のスラグの高温粘性や塩基度の調整作用がよく知
られている。しかし、本発明者らは、本発明のワイヤに
おいてはこれら金属弗化物を添加することでスラグ剥離
性が向上することを見い出した。このようなスラグ剥離
性の改善効果は、ワイヤ重量比で0.25%未満では明
確ではなく、金属弗化物の増加と共にスラグ剥離性は向
上し、5.0%程度までは良好なスラグ剥離性を維持す
ることが確認された。しかし、このような金属弗化物の
増加と共にスパッタの発生が顕著となることから、本発
明においては金属弗化物の添加上限を1.35%とす
る。
Metal Fluoride: Various metal fluoride raw materials such as CaF 2 , sodium fluoride, potassium silicofluoride and cryolite are generally well known for their action of adjusting the high temperature viscosity and basicity of slag during welding. Have been. However, the present inventors have found that the addition of these metal fluorides in the wire of the present invention improves slag peelability. The effect of improving the slag releasability is not clear when the wire weight ratio is less than 0.25%, and the slag releasability improves with an increase in metal fluoride, and the slag releasability is improved up to about 5.0%. It was confirmed that it would maintain. However, since the occurrence of spatter becomes remarkable with the increase of the metal fluoride, the upper limit of the addition of the metal fluoride is set to 1.35% in the present invention.

【0024】Fe、Mn、Mgの金属酸化物:本発明のワ
イヤの開発に当たり各種金属酸化物原料の溶接作業性に
対する影響を調査したところ、TiO2、FeO(Fe23
も含む)、MnO、MgO等はスラグ剥離性を向上させ、
SiO2、CrO(Cr23)、NbO、V23等は逆にこれ
を低下させること、またAl23は最適な添加範囲があ
ることが判明した。このため、本発明においては、前述
のようにTiO2、SiO2、Al23については総合的な
溶接作業性を考慮してその最適範囲を定めると共に、積
極的にFeO、MnO、MgO等のFe、Mn、Mgの各金属
酸化物の少なくとも1種以上を添加することとする。そ
の添加量の下限としては添加による改善効果の見られる
0.02%とする。しかし、これら酸化物はいずれも過
度に添加することによってスパッタの発生が顕著となる
ことから、添加上限を1.00%とする。
Metal oxides of Fe, Mn, Mg: In the development of the wire of the present invention, the effects of various metal oxide raw materials on the welding workability were investigated, and it was found that TiO 2 , FeO (Fe 2 O 3)
), MnO, MgO, etc. improve slag peelability,
It has been found that SiO 2 , CrO (Cr 2 O 3 ), NbO, V 2 O 3, etc., reduce the amount, and Al 2 O 3 has an optimum addition range. Therefore, in the present invention, as described above, regarding TiO 2 , SiO 2 , and Al 2 O 3 , the optimum range thereof is determined in consideration of the overall welding workability, and FeO, MnO, MgO, etc. are positively set. At least one of the metal oxides of Fe, Mn and Mg is added. The lower limit of the addition amount is set to 0.02% at which the improvement effect by addition is observed. However, excessive addition of any of these oxides causes remarkable spattering. Therefore, the upper limit of the addition is 1.00%.

【0025】Nb、V:前述の如くワイヤ中でのNb酸化
物やV酸化物の存在は、たとえそれが極微量であっても
溶接スラグの剥離性を劣化させることが判明した。これ
ら酸化物は従来は不可避的不純物として考えられていた
が、本発明においては積極的に排除することでスラグ剥
離性の改善を図ることに成功した。
Nb, V: As described above, the presence of Nb oxide and V oxide in the wire has been found to deteriorate the peelability of the weld slag even if the amount thereof is very small. Conventionally, these oxides have been considered as inevitable impurities, but in the present invention, slag removability has been successfully improved by positively removing them.

【0026】しかし、このような元素は外皮ステンレス
鋼中にも同成分が不純物として混入していることも多
く、これが溶接時に酸化されることでスラグ中に混入
し、スラグ剥離性の低下を招くことも確認された。この
ため、本ワイヤにおいては、外皮ステンレス鋼中での不
純物としてのNb含有量を0.015%以下、V含有量を
0.10%以下とし、更に、充填フラックス中より混入
してくるこれら元素並びにその酸化物等の化合物を、N
b、V換算値にて、ワイヤ重量比で、Nb:0.075%
以下、V:0.10%以下とする。
However, such elements are often mixed in the outer stainless steel as impurities, and are oxidized during welding to be mixed into the slag, resulting in a decrease in slag removability. It was also confirmed. Therefore, in the present wire, the Nb content as impurities in the outer stainless steel is set to 0.015% or less, the V content is set to 0.10% or less, and further, these elements mixed from the filling flux are included. And a compound such as an oxide thereof is represented by N
b, V conversion value, wire weight ratio, Nb: 0.075%
Hereinafter, V: 0.10% or less.

【0027】S:通常のステンレス鋼用フラックス入り
ワイヤ中でのSは不可避的不純物として外皮/充填フラ
ックスの双方より混入するものであり、Pと共にSの存
在は溶着金属の高温割れ感受性を高めるため、従来技術
においてはこれを極力低下させる努力が行われてきた。
しかるに、本発明者らはワイヤ中に適量のSを積極添加
することで、溶融金属の粘性を下げることに成功し、こ
れによって溶接中でのワイヤ先端部の溶融金属の離脱/
移行状態の大幅な安定化を図り、スパッタの発生を激減
させうることを発見した。この知見より、本発明におい
ては、必要に応じてSを積極添加することができる。添
加する場合、このような効果の認められるSの下限値と
してワイヤ全重量比で0.003%とし、また添加の上
限は溶着金属の耐高温割れ性能の劣化挙動よりワイヤ全
重量比で0.035%とする。
S: S in a normal flux cored wire for stainless steel is unavoidably mixed in from both the outer shell and the filling flux, and the presence of S together with P increases the hot cracking susceptibility of the deposited metal. In the prior art, efforts have been made to reduce this as much as possible.
However, the present inventors have succeeded in lowering the viscosity of the molten metal by positively adding an appropriate amount of S to the wire, and thereby, the detachment of the molten metal at the tip of the wire during welding /
It has been found that the transition state can be greatly stabilized and spatter generation can be drastically reduced. Based on this finding, in the present invention, S can be positively added as needed. When added, the lower limit of S at which such an effect is recognized is 0.003% in terms of the total weight of the wire, and the upper limit of the addition is 0.1% in terms of the total weight of the wire in view of the deterioration behavior of the hot-metal cracking resistance of the deposited metal. 035%.

【0028】O:外皮に含有される酸素は、通常は大部
分が酸化物としての介在物の形態で存在している。この
ような酸化物は溶接時にワイヤ未溶融部でのアークの起
点として作用し、ワイヤ先端における安定したアーク発
生点となるものであり、ひいてはスパッタ発生量の低減
に効果をもたらすことが明らかになった。このようなア
ーク安定性を高める効果は、外皮中の酸素量が50ppm
以上で明確となる。しかし、外皮中の酸素量が過多にな
ると、外皮中の酸化物(介在物)が伸線加工中において断
線の原因となるために、酸素量としての上限は300pp
mに抑えることが望ましいことが明らかになった。しか
し、このようなアーク安定剤としての酸化物は溶接用ワ
イヤとしての表面に存在すれば良いことになるため、ワ
イヤの外皮中に含まれる酸化物として存在する必要はな
く、ワイヤ伸線後に表面を強制酸化させることであって
もその目的は達成されることになる。このような処理を
実施する場合を考慮すれば、ワイヤ外皮中の総酸素量と
して50ppmから1000ppmが望ましいレベルである。
ここで上限を1000ppmとしたのは、表面酸化等の処
理を行った場合、過度の酸化処理による悪影響としてワ
イヤ表面の酸化によるワイヤ送給性の低下が生じるため
である。
O: Oxygen contained in the skin is usually mostly present in the form of inclusions as oxides. It is clear that such an oxide acts as the starting point of the arc in the unmelted part of the wire during welding, and serves as a stable arc generation point at the wire tip, which in turn is effective in reducing the amount of spatter generation. Was. The effect of enhancing the arc stability is that the oxygen content in the outer skin is 50 ppm.
This is clear. However, if the amount of oxygen in the outer skin becomes excessive, oxides (inclusions) in the outer skin may cause disconnection during wire drawing, so the upper limit of the oxygen amount is 300 pp.
It became clear that it was desirable to keep it to m. However, such an oxide as an arc stabilizer only needs to be present on the surface as a welding wire, and therefore does not need to be present as an oxide contained in the outer sheath of the wire, and the surface after the wire is drawn. The purpose is achieved even by forcibly oxidizing. In consideration of the case where such a treatment is performed, a desirable level is 50 ppm to 1000 ppm as the total oxygen content in the wire sheath.
The reason why the upper limit is set to 1000 ppm is that when a treatment such as surface oxidation is performed, as a bad influence of the excessive oxidation treatment, a decrease in wire feedability due to oxidation of the wire surface occurs.

【0029】なお、ステンレス鋼外皮の成分組成として
は、上記の各成分量を規制したものであれば、他の成分
はいわゆるステンレス鋼として含有する元素並びに含有
量が可能であるのは言うまでもない。ステンレス鋼の一
例として、JIS G 4304“熱間圧延ステンレス鋼
板”、JIS G 4305“冷間圧延ステンレス鋼
板”、JIS G 4307“冷間圧延ステンレス鋼帯”
に記載されているオーステナイト系ステンレス鋼が挙げ
られ、これらに類似の成分組成のものも可能である。勿
論、本発明の対象とするステンレス鋼も高温用であれば
これらの成分系及び組成のものが可能である。また、フ
ラックス入りワイヤの断面形状、ワイヤ径等々も適宜決
められる。
It is needless to say that, as long as the component composition of the stainless steel shell is such that the above-mentioned respective component amounts are regulated, the other components can be elements and contents contained in so-called stainless steel. Examples of stainless steel include JIS G 4304 “Hot rolled stainless steel sheet”, JIS G 4305 “Cold rolled stainless steel sheet”, and JIS G 4307 “Cold rolled stainless steel strip”.
And austenitic stainless steels having similar component compositions are also possible. Of course, if the stainless steel to be used in the present invention is for a high temperature, those of these component systems and compositions can be used. Further, the cross-sectional shape of the flux-cored wire, the wire diameter, etc. are also appropriately determined.

【0030】次に本発明の実施例を示す。Next, examples of the present invention will be described.

【0031】[0031]

【実施例】表1、表2、表3、表4に示す成分組成の各
種のフラックス入りワイヤ(ワイヤ径1.2φ)を試作
し、溶接試験を行い、高温特性、溶接作業性等を調べ
た。外皮には304L系ステンレス鋼(主成分として、
Cr:19%、Ni:10%を含む)を使用した。
EXAMPLES Various flux-cored wires (wire diameter: 1.2φ) having the component compositions shown in Tables 1, 2, 3, and 4 were prototyped, welding tests were conducted, and high-temperature characteristics, welding workability, etc. were examined. Was. 304L stainless steel (main component is
Cr: 19%, Ni: 10% included) was used.

【0032】高温特性は、高温用の304系ステンレス
鋼(通称304H)を母材とし、電流200A、電圧30
VのJIS Z3323に従った溶接条件で炭酸ガスア
ーク溶接を行い、溶接部より引張試験片を採取して、高
温引張試験を実施した。750℃での高温引張延性及び
高温破断強度が、それぞれ27%、210N/mm2以上
の場合を本発明設計範囲内で合格とした。
The high temperature characteristics are based on a 304 series stainless steel (commonly referred to as 304H) for high temperature, a current of 200 A and a voltage of 30.
Carbon dioxide arc welding was performed under welding conditions according to V. JIS Z3323, a tensile test specimen was collected from the welded portion, and a high-temperature tensile test was performed. The cases where the high-temperature tensile ductility at 750 ° C. and the high-temperature rupture strength were respectively 27% and 210 N / mm 2 or more were judged to be acceptable within the design range of the present invention.

【0033】溶接作業性は、上記の高温特性試験での溶
接時に評価するとともに、板厚6mmtのSUS304鋼
を用いた水平すみ肉溶接を行うことで評価した。また、
その他の特性として、高温割れ感受性はフィスコ割れ試
験によってクレータ割れの発生状況により評価した。伸
線性は実生産ラインで用いる伸線条件でもって評価し
た。
The welding workability was evaluated at the time of welding in the above-mentioned high temperature characteristic test, and also by performing horizontal fillet welding using SUS304 steel having a thickness of 6 mm. Also,
As other characteristics, the hot cracking susceptibility was evaluated by the Fisco cracking test based on the occurrence of crater cracking. The wire drawability was evaluated under the wire drawing conditions used in the actual production line.

【0034】試験結果を表5、表6に示すように、本発
明例では、いずれも優れた高温特性が得られていると共
に、スラグ剥離性に優れ、スパッタ発生量が少ない等で
溶接作業性も良好である。
As shown in the test results in Tables 5 and 6, in each of the examples of the present invention, excellent high-temperature characteristics were obtained, the slag peeling property was excellent, and the amount of spatter generated was small. Is also good.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】[0037]

【表3】 [Table 3]

【0038】[0038]

【表4】 [Table 4]

【0039】[0039]

【表5】 [Table 5]

【0040】[0040]

【表6】 [Table 6]

【0041】[0041]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高温用途用の溶接材料として良好な高温特性を有すると
共に、溶接作業性も優れ、特にスラグ剥離性に優れ、ス
パッタ発生量の少ないステンレス鋼用フラックス入りワ
イヤを提供することができ、フラックス入りワイヤの一
層の普及に寄与する効果は顕著である。
As described in detail above, according to the present invention,
We can provide flux-cored wire for stainless steel that has good high-temperature properties as a welding material for high-temperature applications, excellent welding workability, and particularly excellent slag removability and low spatter generation. The effect of contributing to further diffusion is remarkable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】TIG溶接金属と従来のフラックス入りワイヤ
溶接金属との高温特性を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing high-temperature characteristics of a TIG weld metal and a conventional flux-cored wire weld metal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 夏目松吾 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 特公 平7−83952(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shogo Natsume 100, No. 1 Urakawachi, Fujimae, Fujisawa, Kanagawa, Ltd. Fujisawa Works, Kobe Steel Works (56) References Japanese Patent Publication 7-83952 (JP, B2) )

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 重量%で(以下、同じ)、ステンレス鋼よ
りなる外皮にフラックスを充填したステンレス鋼用フラ
ックス入りワイヤにおいて、 該ステンレス鋼外皮全重量中の含有量として、 酸素量:50〜1000ppm、 Nb:0.015%以下、 V:0.10%以下、 炭素:0.015%以下、 窒素:0.025%以下、 に規制し、かつ、 充填フラックス中に、炭素源、窒素源として、金属C
r、金属Mn又はこれら元素との各種合金原料或いは化合
物、及び/又は、グラファイト或いは炭酸塩を除く炭素
化合物原料の少なくとも1種から、ワイヤ重量比にて、 炭素:0.020〜0.10% 窒素:0.008〜0.08% を含有し、 充填フラックス中には金属Si及び/又はSi合金を含
む脱酸剤を実質的に含有しておらず、 充填フラックス中にスラグ成分として、ワイヤ重量比
にて、 TiO2:5.50〜15.50%、 SiO2:0.20〜1.50%、 Al23:0.20〜1.50%、 金属弗化物:0.25〜1.35%、 Fe、Mn、Mgの金属酸化物の少なくとも1種以上:0.
02〜1.00%、を含有し、 充填フラックスより不可避的不純物として混入してく
るNb、V、及びこれらの化合物を、ワイヤ重量比に
て、Nb、V換算量で、 Nb:0.075%以下、 V:0.10%以下、 に規制し、 充填フラックス中に故意に添加、若しくは不可避的に
混入してくる低融点金属のAs、Sb、Pb、Bi及びこれ
らの酸化物或いは化合物を、ワイヤ重量比にて、As、
Sb、Pb、Bi換算量で、 As:0.010%以下、 Sb:0.010%以下、 Pb:0.008%以下、 Bi:0.008%以下、に規制したことを特徴とするス
テンレス鋼用フラックス入りワイヤ。
1. A flux-cored wire for stainless steel in which an outer shell made of stainless steel is filled with a flux in terms of% by weight (the same applies hereinafter), wherein the oxygen content is 50 to 1000 ppm as a content in the total weight of the stainless steel outer shell. , Nb: 0.015% or less, V: 0.10% or less, Carbon: 0.015% or less, Nitrogen: 0.025% or less, and as a carbon source and a nitrogen source in the filling flux , Metal C
r, from metal Mn or various alloy raw materials or compounds with these elements, and / or at least one of carbon compound raw materials excluding graphite or carbonate, in a wire weight ratio, carbon: 0.020 to 0.10% Nitrogen: 0.008 to 0.08%, and the filler flux contains substantially no deoxidizer containing metal Si and / or a Si alloy. The filler flux contains slag as a slag component. at a weight ratio, TiO 2: 5.50~15.50%, SiO 2: 0.20~1.50%, Al 2 O 3: 0.20~1.50%, metal fluoride: 0.25 At least one of Fe, Mn and Mg metal oxides:
Nb, V and these compounds, which are contained as unavoidable impurities from the filling flux, are contained in an amount of Nb: V in terms of wire weight ratio of Nb: 0.075. %, V: 0.10% or less, and the low melting point metals As, Sb, Pb, Bi and their oxides or compounds that are intentionally added to the filling flux or are unavoidably mixed. , Wire weight ratio, As,
Stainless steel characterized in that: As: Sb, Pb, Bi conversion amount: As: 0.010% or less, Sb: 0.010% or less, Pb: 0.008% or less, Bi: 0.008% or less. Flux-cored wire for steel.
【請求項2】 ワイヤ中のS、As、Sb、Pb、Biを、
ワイヤ重量比にて、 S:0.003〜0.035%、 5×(Bi+Pb)+2×(As+Sb):0.065%以下、
と規制したことを特徴とする請求項1に記載のステンレ
ス鋼用フラックス入りワイヤ。
2. S, As, Sb, Pb and Bi in the wire are
In terms of wire weight ratio, S: 0.003 to 0.035%, 5 × (Bi + Pb) + 2 × (As + Sb): 0.065% or less,
The flux-cored wire for stainless steel according to claim 1, wherein
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