JP3345295B2 - エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤInfo
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Description
エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤに関
し、特に、溶接部の低温靱性を改善したエレクトロガス
アーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。
を改善する技術として、特開平4−89196号公報又
は特開平4−279295号公報に開示されたものがあ
る。
生成剤が金属弗化物のみからなるフラックスを鋼製外皮
中に充填して、複合ワイヤ全重量に対して、金属弗化
物:0.7〜1.5%、Mn:0.7〜1.5%、S
i:0.15〜0.5%、Mg:0.1〜0.6%、T
i:0.05〜0.25%、Ni:1.5〜4.5%、
B:0.002〜0.02%、鉄粉:10〜25%を含
有させたエレクトロガスアーク溶接用複合ワイヤが開示
されている。また、特開平4−279295号公報に
は、スラグ生成剤が金属弗化物と金属酸化物からなり、
金属弗化物/金属酸化物=0.3〜0.8であるフラッ
クスを鋼製外皮中に充填して、複合ワイヤ全重量に対し
て、スラグ生成剤:0.7〜1.5%、Mn:0.7〜
1.5%、Si:0.15〜0.5%、Mg:0.1〜
0.6%、Ti:0.05〜0.25%、Ni:1.5
〜4.5%、B:0.002〜0.02%、鉄粉:10
〜25%、必要に応じてAl:0.005〜0.25%
をフラックスに含有させ、かつ鋼製外皮+フラックス中
のCの総和を0.02〜0.06%としたエレクトロガ
スアーク溶接用複合ワイヤが開示されている。
の従来技術で開示されているエレクトロガスアーク溶接
用フラックス入りワイヤは、比較的入熱量が低い(約1
00kJ/cm)場合に有効であり、大入熱溶接(20
0kJ/cm以上)においては、溶接金属の靭性を改善
できるまでは至っていない。
表されるように、肉厚部へのエレクトロガスアーク溶接
の適用が近時注目されているが、従来、この肉厚部に大
入熱のエレクトロガスアーク溶接を適用すると、溶接施
工能率は優秀であるものの、溶接部において、充分な靭
性が得られず、このため、この種の分野において、大入
熱エレクトロガスアーク溶接は未だ適用されていないの
が現実である。
のであって、大入熱溶接において、良好な低温靭性を有
する溶接部を形成することができる高能率なエレクトロ
ガスアーク溶接用ワイヤを提供することを目的とする。
ガスアーク溶接用ワイヤは、鋼製外皮中にフラックスを
充填してなり、鋼材をエレクトロガスアーク溶接するた
めのフラックス入りワイヤにおいて、フラックス充填率
が20乃至30質量%であり、ワイヤ全質量に対する質
量%で、C(外皮中のCを含む):0.02乃至0.1
0%、Si(外皮中のSiを含む):0.20乃至0.
60%、Mn(外皮中のMnを含む):1.5乃至2.
5%、Ni:1.5乃至3.5%、Ti:0.10乃至
0.30%、B:0.004乃至0.025%、Mg:
0.10乃至0.50%、金属弗化物(F換算):0.
20乃至1.00%、Ca:0.20乃至1.20%を
含有し、P:0.02%以下、S:0.02%以下に規
制され、Ti/B比が5乃至50であり、外皮中のC量
(ワイヤ全質量あたり)をCH、フラックス中のC量
(ワイヤ全質量あたり)をCFとしたとき、CH/CF
比が0.10乃至2.50となることを特徴とする。
ス入りワイヤにおいて、更に、ワイヤ全重量に対する重
量%で、Al:0.10%以下を含有することができ
る。
o:0.50%以下及びCr:0.50%以下の少なく
とも一方を含有することができる。
ルカリ金属化合物をアルカリ元素換算値で0.01乃至
0.50%含有することができる。
ーク溶接用フラックス入りワイヤにおける各成分の添加
理由及び組成限定理由について説明する。なお、以下、
各成分の%は、ワイヤ全重量に対する割合である。
皮中のCも含む) Cが0.02%未満では、焼入性が不足し、溶接部の靭
性及び引張性能が劣化する。一方、Cが0.10%を超
えると、溶接部の強度が高くなりすぎ、靭性が劣化する
と共に、高温割れが生じやすくなる。このため、外皮も
含めて、C量を0.02乃至0.10%、好ましくは
0.04乃至0.07%にする。
%(外皮中のSiも含む) Siが0.20%未満では、溶接部の延性が低下し、逆
にSiが0.60%を超えると、溶接部の強度が過剰に
高くなり、靭性が劣化して高温割れが生じやすくなる。
このため、Si量は0.20乃至0.60%、好ましく
は0.30乃至0.50%とする。このSi量を調節す
るための、Si源としては、Fe−Si及びFe−Si
−Mn合金等がある。
(外皮中のMnも含む) Mnが1.5%未満では、焼入性が不足し、溶接金属部
の靭性及び引張性能が劣化する。一方、Mnが2.5%
を超えると、強度が高くなりすぎ、靭性が劣化して高温
割れが生じやすくなる。このため、Mn量は1.5乃至
2.5%、好ましくは1.5乃至2.0%とする。この
Mn源としては、金属Mn及びFe−Mn、Fe−Si
−Mn等の合金がある。
低温靱性が優れた溶接部を得ることができる。Niが
1.5%未満では、溶接部の低温靭性が低下する。ま
た、Niが3.5%を超えると、強度が高くなりすぎ、
靭性が劣化して高温割れが生じやすくなる。このため、
Niは1.5乃至3.5%、好ましくは1.8乃至2.
8%とする。Ni源としては、金属Ni及びNi−Mg
等の合金がある。
より、靭性が強化される。Tiが0.10%未満又はB
が0.004%未満では、靭性強化効果が発揮されず、
得られる溶接部の靭性が低いものとなる。一方、Tiが
0.30%を超えるか、又はBが0.025%を超える
と、強度が過剰となり、靭性が劣化して高温割れが生じ
やすくなる。このため、Tiは0.10乃至0.30
%、好ましくは0.15乃至0.25%にする。また、
Bは0.004乃至0.025%、好ましくは0.00
8乃至0.015%とする。Ti源としては、金属Ti
及びFe−Ti等の合金がある。B源としては、Fe−
B、Fe−Si−B等の合金又は特殊ガラス等の酸化物
がある。なお、酸化物で添加する場合には、B換算量で
上記範囲とする。TiとBとの個別の添加量は上記範囲
であるが、後述するように、本願発明の目的である大入
熱溶接において良好な低温靱性を得るためには、Ti/
B比も調整する必要がある。
50% Mgは強脱酸剤であるため、その添加により溶接金属の
酸素量を低減し、靭性を向上させることができる。Mg
量が0.10%未満では、溶接金属の脱酸不足により靭
性が向上しない。一方、Mg量が0.50%を超える
と、溶接作業性が劣化し、スパッタ発生量が増加し、ス
ラグ発生量が増加することにより、アークが不安定とな
る。このため、Mg含有量は0.10乃至0.50%と
する。Mg源としては、金属Mg及びNi−Mg、Fe
−Si−Mg、Al−Mg等の合金がある。
0.02%以下とする。P量が0.02%を超えると溶
接部の靭性が劣化し、高温割れが生じやすくなる。
ため、S量は0.02%以下とする。S量が0.02%
を超えると、溶接部の靭性が劣化し、高温割れが生じや
すくなる。
20乃至1.00% 金属弗化物は溶接金属の酸素量を低減すると共に、アー
クを安定させるために添加する。金属弗化物の量がF換
算で0.20%未満では、溶接金属の酸素量が低減され
ず、靭性が劣化してアークが不安定となる。金属弗化物
の量が1.00%を超えると、蒸気圧が高いため、ヒュ
ーム発生量が増大して溶接作業性が劣悪となる。このた
め、金属弗化物の量は0.20乃至1.00%、好まし
くは0.30乃至0.70%とする。この金属弗化物源
としては、LiF、NaF、K2SiF6、CaF2等が
ある。
化物を使用した場合には、後述するアルカリ金属化合物
(アルカリ元素換算値)としての効果も得られる。
0% Caは強脱酸剤であるため、溶接金属の酸素量を低減
し、靭性を向上させることができる。Caが0.20%
未満では、酸素量が低減されず、このため靭性が向上し
ない。一方、Caが1.20%を超えると、スラグが過
剰に生成し、アークが不安定となる。このため、Caは
0.20乃至1.20%、好ましくは0.30乃至0.
80%とする。なお、Caは、Caのフッ化物(CaF
2)及び/又はCa合金(Ca−Si)により添加する
ことができ、添加量はそのCa換算量で決めればよい。
増加すると共に、電流密度が小さくなるため、高能率施
工を達成できない。一方、フラックス充填率が30重量
%を超えると、外皮金属の肉厚が薄くなるため、ワイヤ
強度が不足し、溶接中にワイヤが断線する虞れがある。
溶接法である。母材希釈率は以下のように定義される。
図4に示す溶接部の断面形状において、符号Aは全溶接
金属を示し、符号Bはそのうち母材が溶融した部分であ
る。この場合に母材希釈率とは、下記数式1にて表され
る。
/(全溶接金属断面積:Aの部分)}×100 このように、母材希釈率とは、全溶接金属に対し、溶接
金属となる母材の割合をいう。
響を大きく受ける。而して、CH/CF比が0.10乃至
2.50の範囲を外れると、アークが不安定となり、母
材の希釈率のバラツキが大きくなるため、設計通りの溶
接金属を得ることができない。このため、溶接金属の機
械的性質(特に低温靭性)のバラツキが大きくなる。ま
た、アークが安定しないため、スパッタ発生量が増大す
る等、溶接作業性も劣化する。このため、CH/CF比は
0.10乃至2.50、好ましくは0.50乃至1.5
0にする。
ャルピ衝撃値及び母材希釈率をとって、夫々の関係を示
すグラフ図である。なお、この図1のデータの溶接条件
は下記表2に示すとおりである。また、図1のデータは
表3、4の実施例43乃至48である。この図1から明
らかなように、CH/CF比が0.10未満又は2.50
超になると、母材希釈率のバラツキが大きくなり、シャ
ルピ吸収エネルギが低下する。
向上し、母材希釈率のバラツキが小さく、一定の母材希
釈率が得られるため、Ti及びBによる靭性強化作用が
十分に発揮される。しかし、上記範囲を外れると、靭性
のバラツキが大きくなる。このため、Ti/B比は5乃
至50、好ましくは10乃至30とする。
ャルピ衝撃値及び母材希釈率をとって、夫々の関係を示
すグラフ図である。なお、この図2のデータの溶接条件
は下記表2に示すとおりであり、図2のデータは表3、
4の実施例49乃至54である。この図2から明らかな
ように、Ti/B比が5未満又は50超の場合は、母材
希釈率のバラツキが大きく、またシャルピ吸収エネルギ
も小さい。
金属が良好な低温靭性を有するためには、CH/CF比及
びTi/B比が上記範囲内にあることが必要である。
に応じて添加する。このAl量が0.10%を超える
と、靱性が低下する。Al源としては、金属Al及びF
e−Al、Al−Mg等のAl合金がある。
引張強さを確保するために添加することができる。この
Mo及びCrが0.50%を超えると、靱性が低下す
る。Mo源としては、金属Mo及びFe−Mo等の合金
があり、Cr源としては、金属Cr及びFe−Cr等の
合金がある。
値):0.01乃至0.50% アルカリ金属化合物を添加することにより、更にアーク
安定性が向上すると共に、母材希釈率が安定した溶接部
を得ることができる。従って、溶接部は、安定した衝撃
性能を具備する。このため、必要に応じて、アルカリ金
属化合物を添加することが好ましい。アルカリ金属化合
物が0.01%未満の場合は、上記効果が少ない。一
方、アルカリ金属化合物が0.50%を超えると、スラ
グ量が若干増加するため、多少アークが不安定となり、
アルカリ金属化合物の添加効果が減少する。このため、
アルカリ金属化合物はアルカリ元素換算値で0.01乃
至0.50%とする。
ルカリ元素換算値)をとり、縦軸にシャルピ衝撃値及び
母材希釈率をとって、各関係を示すグラフ図である。こ
の図3に示すように、アルカリ金属化合物の量が0.0
1乃至0.50%の場合に、母材希釈率が安定し、シャ
ルピ吸収エネルギも高い。これに対し、アルカリ金属化
合物の量が0.006%の場合及び0.60%の場合は
母材希釈率のばらつきが若干大きく、シャルピ衝撃エネ
ルギも若干低い。
は、LiF、NaF、K2SiF6等の弗化物、Li2C
O3等の炭酸塩、長石等の酸化物がある。また、アルカ
リ金属化合物がアルカリ金属弗化物の場合は、その弗素
量は前述の金属弗化物の弗素量にも換算する。
と比較して説明する。下記表1は軟鋼製外皮の組成(外
皮全重量に対する重量%)を示す。また、表2は溶接条
件を示し、下記表3、4はワイヤ組成(ワイヤ全重量に
対する重量%)を示す。その試験結果を下記表5に示
す。なお、表5の備考欄に記載の◎、○、×は総合判定
を表し、◎は極めて良好、○は良好、×は不良を示す。
1、16〜18、23〜25、30〜34、39〜4
3、48、49、54は本発明の範囲から外れる比較例
である。このため、表5の備考欄に示した種々の欠点が
ある。これに対し、その他の試験例2〜5、12〜1
5、19〜22、26〜29、35〜38、44〜4
7、50〜53は本願請求項1の実施例であり、更に、
試験例55〜57は請求項2、3の条件も満足する実施
例である。これらの実施例は強度及び低温靱性が優れて
おり、高温割れが防止されていると共に、スパッタ等も
少なく溶接作業性も良好である。
いて、試験した実施例についてその比較例と比較して説
明する。下記表6は溶接条件を示す。アルカリ金属化合
物の添加効果をより明らかにするため母材希釈率の不安
定な低電流(320A)についても試験を行った。な
お、表7〜9において、各試験例の組成は表3、4の試
験例3(本願請求項1を満足する)の組成を基本とする
ものである。そして、試験例3はアルカリ金属化合物が
本願請求項4にて規定する範囲よりも低いもの、試験例
61はアルカリ金属化合物が本発明の請求項4にて規定
する範囲よりも多いものであり、試験例58〜60,6
2〜64は本願請求項4にて規定する範囲に入るもので
ある。
全重量に対する重量%)を示す。その試験結果を下記表
9に示す。なお、表9の溶接作業性欄に記載の◎、○、
×は総合判定を表し、◎は極めて良好、○は良好、×は
不良を示す。
請求項4の範囲から外れる比較例であるため、他の試験
例58〜60,62〜64に比して、溶接作業性が若干
劣り、またシャルピ吸収エネルギが若干低い。これに対
し、試験例58〜60,62〜64は溶接作業性及び衝
撃性能の双方が優れたものであった。
クトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤによれ
ば、入熱量が200kJ/cm以上の大入熱溶接におい
ても、優れた低温靱性を有する溶接金属部を得ることが
でき、高温割れも防止され、スパッタ等も少なく、溶接
作業性も優れている。また、アルカリ金属化合物の量を
適切に設定することにより、溶接作業性を更に向上で
き、また衝撃性能も更に安定させることができる。
ネルギとの関係を示すグラフ図である。
ネルギとの関係を示すグラフ図である。
ャルピ吸収エネルギとの関係を示すグラフ図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 鋼製外皮中にフラックスを充填してな
り、鋼材をエレクトロガスアーク溶接するためのフラッ
クス入りワイヤにおいて、フラックス充填率が20乃至
30質量%であり、ワイヤ全質量に対する質量%で、C
(外皮中のCを含む):0.02乃至0.10%、Si
(外皮中のSiを含む):0.20乃至0.60%、M
n(外皮中のMnを含む):1.5乃至2.5%、N
i:1.5乃至3.5%、Ti:0.10乃至0.30
%、B:0.004乃至0.025%、Mg:0.10
乃至0.50%、金属弗化物(F換算):0.20乃至
1.00%、Ca:0.20乃至1.20%を含有し、
P:0.02%以下、S:0.02%以下に規制され、
Ti/B比が5乃至50であり、外皮中のC量(ワイヤ
全質量あたり)をCH、フラックス中のC量(ワイヤ全
質量あたり)をCFとしたとき、CH/CF比が0.1
0乃至2.50となることを特徴とするエレクトロガス
アーク溶接用フラックス入りワイヤ。 - 【請求項2】 更に、ワイヤ全質量に対する質量%で、
Al:0.10%以下を含有することを特徴とする請求
項1に記載のエレクトロガスアーク溶接用フラックス入
りワイヤ。 - 【請求項3】 更に、ワイヤ全質量に対する質量%で、
Mo:0.50%以下及びCr:0.50%以下の少な
くとも一方を含有することを特徴とする請求項1又は2
に記載のエレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワ
イヤ。 - 【請求項4】 更に、ワイヤ全質量に対する質量%で、
アルカリ金属化合物をアルカリ元素換算値で0.01乃
至0.50%含有することを特徴とする請求項1乃至3
のいずれか1項に記載のエレクトロガスアーク溶接用フ
ラックス入りワイヤ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP07475097A JP3345295B2 (ja) | 1996-08-15 | 1997-03-27 | エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
KR1019980003845A KR100294454B1 (ko) | 1997-03-27 | 1998-02-10 | 일렉트로가스아크용접용플럭스충전와이어 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21582196 | 1996-08-15 | ||
JP8-215821 | 1996-08-15 | ||
JP07475097A JP3345295B2 (ja) | 1996-08-15 | 1997-03-27 | エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
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JPH10109189A JPH10109189A (ja) | 1998-04-28 |
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Family
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Family Applications (1)
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JP07475097A Expired - Lifetime JP3345295B2 (ja) | 1996-08-15 | 1997-03-27 | エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP3345295B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
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KR100347294B1 (ko) * | 1999-12-27 | 2002-08-07 | 현대종합금속 주식회사 | 일렉트로가스 아크 용접용 플럭스 충전 와이어 |
KR100646605B1 (ko) | 2005-11-14 | 2006-11-23 | 현대종합금속 주식회사 | 일렉트로가스 아크 용접용 플럭스 충전 와이어 |
JP5165322B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2013-03-21 | Jfeスチール株式会社 | エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP07475097A patent/JP3345295B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH10109189A (ja) | 1998-04-28 |
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