JP3707554B2 - Steel wire for electroslag welding - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロスラグ溶接用鋼ワイヤ（以下、 溶接ワイヤという）に関し、特に建築，造船，橋梁，海洋構造物，タンク等の各種溶接構造物を建造する際の大入熱エレクトロスラグ溶接において、良好な靭性を有する溶接金属が得られるとともに、優れた送給性を有する大入熱エレクトロスラグ溶接用鋼ワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にエレクトロスラグ溶接は、大入熱の１パス溶接によって高能率な溶接が可能であるので、鉄骨等のダイアフラムおよび仕口部や橋梁，造船等のロンジ材の立向溶接に広く用いられている。近年、エレクトロスラグ溶接は、高強度を目的として板厚80mm以上の厚鋼板の大入熱溶接が行なわれるようになってきた。たとえば特開2002-79396号公報に、このような大入熱溶接においても強度，靭性を確保する技術が開示されている。
【０００３】
ところがエレクトロスラグ溶接は、溶接長 400〜800mm を１パスで溶接するので、その間に溶接ワイヤの送給が乱れると、溶接電流や溶接電圧の変動，アークの停止等のトラブルを招く。特開2002-79396号公報に開示された技術のような従来のエレクトロスラグ溶接では、このような溶接ワイヤの送給に関わるトラブルに起因して溶接を中断すると、
(a) ビード上のスラグを完全に除去できず、溶接金属中にスラグを巻き込む、
(b) コールドラップによる溶接不良が発生する
等の問題が生じる。
【０００４】
したがって健全な溶接継手を得るためには、溶接ワイヤの送給性の向上が必要である。特に溶接作業の効率向上を図るために 350Ａ以上の大電流で、エレクトロスラグ溶接を行なうような場合には、 溶接ワイヤの送給性の向上が不可欠の要素である。そこで素材となる鋼素線に潤滑剤を塗布した溶接ワイヤが広く使用されている。しかしながら、 350Ａで10分以上連続してエレクトロスラグ溶接を行なうと、給電チップの先端の温度は 500℃以上に上昇する。このような高温では、従来の潤滑剤（たとえば脂肪酸エステル，潤滑油等）は分解するので、潤滑性を維持できない。
【０００５】
そこで高温における潤滑性を維持するために、特開平5-23731 号公報には、素材となる鋼素線の表面にポリ四弗化エチレン，MoＳ2 ，グラファイトおよび鉱物からなる潤滑剤を保持させて、溶接ワイヤの送給性を向上させる技術が開示されている。
また特開平11-217578 号公報には、素材となる鋼素線の表面にMoＳ2 またはＷＳ2 ，エステルまたは石油ろう等からなる潤滑剤を保持させて、溶接ワイヤの送給性を向上させる技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平5-23731 号公報および特開平11-217578 号公報に開示された技術では、 溶接ロボットを用いた大電流によるエレクトロスラグ溶接等に適用した場合に、依然として溶接ワイヤの送給の安定性を維持できず、溶接作業に支障をきたすのは避けられない。
【０００７】
したがって本発明の目的は、特に溶接ロボットを用いた大電流によるエレクトロスラグ溶接等の、溶接ワイヤの送給速度が増大したり、溶接ワイヤの温度が上昇するような厳しい条件下で行なうエレクトロスラグ溶接に使用した場合でも、安定した送給性が得られるエレクトロスラグ溶接用鋼ワイヤ（すなわち溶接ワイヤ）を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、溶接ロボットを用いた大電流によるエレクトロスラグ溶接を行なう際に、溶接ワイヤの送給性が不安定になる現象について鋭意研究した。 その結果、 素材となる鋼素線の成分，鋼素線に塗布する潤滑剤の成分や塗布量が多大な影響を及ぼすという知見を得た。
【０００９】
まず、鋼素線の成分については、所定量のＣ，SiおよびMnを含有することによって、溶接時の短絡および溶接ワイヤの送給抵抗の低下が達成される。その結果、 溶接ワイヤの送給速度を増大しても溶接ワイヤの送給の安定性を維持できるので、安定したアークが得られる。
さらに、溶接電流が 300Ａ以上の大電流でエレクトロスラグ溶接を行なう場合は、給電チップの先端の温度が 500℃を超えるので、従来から知られている潤滑油やエステル系潤滑剤は高温に曝されて分解する。したがって、これらの潤滑油やエステル系潤滑剤では、高温における潤滑性を維持できない。そこで熱に対して安定な無機物すなわちMoＳ2 やＫ化合物を含有する潤滑混合物を塗布することによって、給電チップの温度上昇に起因して溶接ワイヤの温度が上昇しても溶接ワイヤの送給性を維持する。その結果、安定性の高いアークを得ることができる。
【００１０】
すなわち本発明は、エレクトロスラグ溶接で用いられる溶接用鋼ワイヤであって、Ｃ：0.02〜0.30質量％，Si：0.05〜1.8 質量％，Mn： 0.5〜3.5 質量％，Mo：0.03〜2.5 質量％，Ni： 3.0質量％以下，Ti： 0.007〜0.40質量％，Ｂ：0.0003〜0.025 質量％，Ｎ： 0.012質量％以下，Ｏ：0.0009〜0.015 質量％を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼素線の表面に、脂肪酸エステルまたは潤滑油を鋼素線10kgあたり 0.2〜1.8 ｇあるいは脂肪酸エステルおよび潤滑油を前記鋼素線10kgあたり合計 0.2〜1.8 ｇ有し、かつMoＳ2 またはＢＮを15〜70質量％あるいはMoＳ2 およびＢＮを合計15〜70質量％，ワックス：２質量％以下，Ｋ化合物：２〜70質量％，銅粉：５〜70質量％からなる潤滑混合物を鋼素線10kgあたり 0.2〜1.0 ｇ有することを特徴とするエレクトロスラグ溶接用鋼ワイヤである。
【００１１】
前記した発明においては、好適態様として、鋼素線の実測表面積Ｓo （mm2 ）と理論表面積Ｓa （mm2 ）とを用いて下記の (1)式から算出される実表面積比Ｓが0.01〜3.0 ％の範囲内を満足することが好ましい。
Ｓ＝ 100×（Ｓo −Ｓa ）／Ｓa ・・・ (1)
Ｓ ：実表面積比（％）
Ｓo ：鋼素線の実測表面積（mm2 ）
Ｓa ：鋼素線の理論表面積（mm2 ）
また鋼素線の表面に、平均厚さ 0.5μｍ以上のCuめっき層を有することが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の溶接ワイヤの素材となる鋼素線の成分を限定した理由について説明する。
Ｃ：0.02〜0.30質量％
Ｃは、溶接金属の強度を向上させる成分であり、 500〜600MPa以上の溶接金属の引張強度を確保するためには、鋼素線中に0.02質量％以上含有する必要がある。しかしながらＣは、オーステナイトの安定化元素であるために、溶接金属に過剰に含有するとオーステナイト粒が粗大化し、また溶接金属の硬さが過剰となって溶接金属の靭性を劣化させるので、その含有量の上限を0.30質量％とした。また、溶接金属にＣを過剰に含有すると靭性に有害な粗大なセメンタイト（ Fe3Ｃ）がオーステナイト粒内に多く生成するため、さらに鋼素線中のＣの含有量の上限を0.15質量％とすることが、より溶接金属の靭性を向上させるために好ましい。
【００１３】
Si：0.05〜1.8 質量％
Siは、脱酸元素として働き、溶接金属の不純物としての酸素量を減少させる成分であるが、本発明では、δフェライトの安定化元素としてオーステナイト粒の粗大化を抑制し、オーステナイト粒径を微細化するために有効な元素として、鋼素線中に0.05質量％以上含有させる必要がある。 またSiは、このオーステナイト粒径を微細化する効果に加えて、オーステナイト粒内に生成する靭性に有害な粗大なセメンタイト（ Fe3Ｃ）の生成を抑制する効果があり、その効果を得るためには鋼素線中に 0.3質量％以上含有させることが好ましい。しかしながら鋼素線中に 1.8質量％を超えて含有すると、溶接金属の硬さを過剰に高め、靭性を劣化させるので、その含有量の上限を 1.8質量％とした。
【００１４】
Mn： 0.5〜3.5 質量％
Mnは、溶接金属の強度の向上および脱酸作用を有し、その鋼素線中の含有量が 0.5質量％未満では、溶接金属の十分な強度が得られず、 また溶接金属の酸素量が高くなり溶接金属の靭性を劣化させるので、その鋼素線中の含有量の下限を 0.5質量％とした。しかしながらMnは、オーステナイトの安定化元素であるため、その鋼素線中の含有量が 3.5質量％を超えると、溶接金属中のオーステナイト粒が粗大化するので、オーステナイト粒の微細化のためにその含有量の上限を 3.5質量％とする。
【００１５】
Mo：0.03〜2.50質量％
Moは、δフェライトの安定化元素としてオーステナイト粒の粗大化を抑制し、オーステナイト粒径を微細化すると同時に、オーステナイトからαフェライトの変態時には焼入性増大元素として有効に機能し、結晶粒内のベーナイトあるいはアシキュラーフェライトの生成を促進するので、本発明では、溶接金属の靭性の向上のために重要な元素である。この効果を得るために、Moは鋼素線中に0.03質量％以上含有される必要がある。しかしながら過剰に含有されると、溶接金属を過剰に硬化させ、溶接金属の靭性を劣化させるので、本発明ではその鋼素線中の含有量の上限を2.50質量％とした。
【００１６】
Ni： 3.0質量％以下
Niは、溶接金属中のフェライトマトリックスの靭性を向上させる元素であるが、オーステナイトの安定化元素であり、過剰に含有されるとオーステナイト粒を粗大化させるため、本発明ではオーステナイト粒の微細化のために、その鋼素線中の含有量の上限を 3.0質量％とした。なお、溶接金属のマトリックスの靭性向上のためには、0.05質量％以上含有する必要があるため、好ましくは0.05〜3.0 質量％である。
【００１７】
Ti： 0.007〜0.40質量％
Tiは、溶接金属中で微量でもTi酸化物等を形成して、強度，靭性の向上のために有効な微細な結晶粒のアシキュラーフェライトを生成するための核生成サイトとなり、その十分な効果を得るために鋼素線中に 0.007質量％以上含有する必要がある。しかしながら、0.40質量％を超えて鋼素線中に含有されると、酸化物あるいは窒化物として固定されなかったTiがフェライトマトリックス中に固溶し、靭性を劣化させるので、その含有量の上限を0.40質量％とした。
【００１８】
Ｂ：0.0003〜0.025 質量％
Ｂは、微量でも溶接金属中のオーステナイト粒界に偏析し、オーステナイト粒界における靭性に有害な初析フェライトの変態を抑止するので、鋼素線中に0.0003質量％以上含有する必要がある。しかしながら、鋼素線中に 0.025質量％を超えて含有されると、過剰なＢがフェライトマトリックス中に固溶し、靭性を劣化させるので、その含有量の上限を 0.025質量％とした。
【００１９】
Ｎ： 0.012質量％以下
Ｎは、溶接金属において不純物元素であり、溶接金属に固溶したＮがフェライトマトリックスの靭性を劣化させ、さらに過剰に溶接金属中に含有されるとＢを窒化物として固定してしまい、上記のＢのオーステナイト粒界の初析フェライト変態の抑止効果を低下させる。そこで、本発明ではその鋼素線中の含有量の上限を 0.012質量％とした。
【００２０】
Ｏ：0.0009〜0.015 質量％
Ｏは、微小量の添加によりオーステナイト粒内に強度，靭性の向上に有効なアシキユラーフェライト変態の核生成サイトとしてTi酸化物を形成するため、鋼素線中に0.0009質量％以上含有する必要がある。 しかしながら過剰に添加させると溶接金属の靭性を劣化させるので、その鋼素線中の含有量の上限を 0.015質量％とした。
【００２１】
Cr：0.03〜2.6 質量％
Crは、Moと同様に、δフェライトの安定化元素としてオーステナイト粒の粗大化を抑制し、オーステナイト粒径を微細化すると同時に、オーステナイトからαフェライトの変態時には焼入性増大元素として有効に機能し、結晶粒内のベーナイトあるいはアシキュラーフェライトの生成を促進するので、本発明では、溶接金属の靭性の向上のために望ましい元素である。この効果を得るために、Crは鋼素線中に0.03質量％以上含有されるのが好ましい。しかしながら過剰に含有されると溶接金属を過剰に硬化させ、溶接金属の靭性を劣化させるので、本発明ではその鋼素線中の含有量の上限を 2.6質量％とするのが好ましい。
【００２２】
Nb： 0.002〜0.17質量％
NbもCrと同様に、δフェライトの安定化元素としてオーステナイト粒の粗大化を抑制し、オーステナイト粒径を微細化すると同時に、オーステナイトからαフェライトの変態時には焼入性増大元素として有効に機能し、結晶粒内のベーナイトあるいはアシキュラーフェライトの生成を促進するので、本発明では、溶接金属の靭性の向上のために望ましい元素である。この効果を得るために、Nbは鋼素線中に 0.002質量％以上含有されるのが好ましい。しかしながら過剰に含有されると溶接金属を過剰に硬化させ、溶接金属の靭性を劣化させるので、本発明ではその鋼素線中の含有量の上限を0.17質量％とするのが好ましい。
【００２３】
Ｖ： 0.1〜1.7 質量％
ＶもCrと同様に、δフェライトの安定化元素としてオーステナイト粒の粗大化を抑制し、オーステナイト粒径を微細化すると同時に、オーステナイトからαフェライトの変態時には焼入性増大元素として有効に機能し、結晶粒内のベーナイトあるいはアシキュラーフェライトの生成を促進するので、本発明では、溶接金属の靭性の向上のために望ましい元素である。この効果を得るために、Ｖは鋼素線中に 0.1質量％以上含有されるのが好ましい。しかしながら過剰に含有されると溶接金属を過剰に硬化させ、溶接金属の靭性を劣化させるので、本発明ではその鋼素線中の含有量の上限を0.17質量％とするのが好ましい。
【００２４】
Cu： 3.0質量％以下
Cuは、溶接金属の強度を増加させる成分である。また給電性向上と防錆を目的として施されるCuめっきによっても 0.1〜0.6 質量％が鋼素線中に付与される。必要に応じて添加すれば良いが、過剰に添加すると溶接金属の靭性低下を招くので、鋼素線中のCu含有量は 3.0質量％以下が好ましい。なお、Cuが 0.1質量％未満ではめっきが不均一となり、送給性を阻害するから、 0.1質量％以上とすることが好ましい。
【００２５】
さらにまた本発明では、鋼素線の成分は、上記した組成に加えて、Al：0.50質量％以下を添加するのが好ましい。 つまりAlは、溶接金属の脱酸剤として作用するとともに、エレクトロスラグ溶接を行なう場合にアークの安定性を向上させる成分であり、必要に応じて添加すれば良い。 ただし鋼素線中に0.50質量％を超えて添加すると、靭性の低下を招く。したがって、Alを添加する場合には、添加量は0.50質量％以下とするのが好ましい。
【００２６】
上記した鋼素線の成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。不可避的不純物は、鋼材を溶製する段階や鋼素線を製造する段階で不可避的に混入する成分である。
次に、本発明の溶接ワイヤの製造方法について説明する。
転炉または電気炉等を用いて、上記した組成を有する溶鋼を溶製する。この溶鋼の溶製方法は、特定の技術に限定せず、従来から知られている技術を使用する。次いで、得られた溶鋼を、連続鋳造法や造塊法等によって鋼材（たとえばビレット等）を製造する。 この鋼材を加熱した後、熱間圧延を施し、さらに乾式の冷間圧延（すなわち伸線）を施して鋼素線を製造する。 熱間圧延や冷間圧延の操業条件は、特定の条件に限定せず、所望の寸法形状の鋼素線を製造する条件であれば良い。
【００２７】
さらに鋼素線は、焼鈍−酸洗−銅めっき−伸線加工−潤滑剤塗布の工程を順次施して、所定の製品すなわち溶接ワイヤとなる。
一般に大電流の連続溶接を行なう場合は、給電不良により溶接ワイヤの送給が阻害されやすい。これに対して、Cuめっき層の厚さを 0.5μｍ以上とすることによって、給電不良に起因する溶接ワイヤの送給の不安定化を防止できる。より好ましくは 0.8μｍ以上である。このようにCuめっきを厚目付とすることによって、給電チップの損耗を低減する効果も得られる。
【００２８】
さらに、鋼素線の実表面積比Ｓが0.01〜3.00％の範囲内を満足することが好ましい。 実表面積比Ｓは下記の (1)式で算出される値である。
Ｓ＝ 100×（Ｓo −Ｓa ）／Ｓa ・・・ (1)
Ｓ ：実表面積比（％）
Ｓo ：鋼素線の実測表面積（mm2 ）
Ｓa ：鋼素線の理論表面積（mm2 ）
ここで表面積とは、後述する潤滑剤を塗布する前の状態の表面積を意味する。したがって、溶接ワイヤの素材である鋼素線の表面積を指す。ただし鋼素線にCuめっきを施した場合は、Cuめっき層を含めた鋼素線の表面積である。
【００２９】
さらに鋼素線の実測表面積Ｓo （mm2 ）とは、走査型電子顕微鏡（いわゆるＳＥＭ）による 400倍の観察面に鋼素線が占める面積を指す。また鋼素線の理論表面積Ｓa （mm2 ）とは、同様の観察面で鋼素線を円柱として計算した表面積を指す。
したがって鋼素線の実表面積比Ｓは、潤滑剤を塗布する前の鋼素線表面の凹凸の大きさを表わすことになる。つまり実表面積比Ｓが増大すると、凹凸が大きくなり、潤滑剤が付着する面積が増加することを意味している。逆に実表面積比Ｓが減少すると、潤滑剤が付着する面積が縮小することを意味している。溶接を行なう際に給電の安定化を図るためには、鋼素線の表面を平滑にする（すなわち実表面積比Ｓを小さくする）ことが好ましく、実表面積比Ｓを3.00％以下とすることが好ましい。一方、 実表面積比Ｓが0.01％未満では、鋼素線の表面に潤滑剤を塗布したときに、その付着量が不足しやすい。潤滑剤を過剰に塗布すると、鋼素線の表面に潤滑剤を付着させることは可能であるが、溶接を行なうにあたって送給ローラーでスリップするので送給が不安定になる。したがって、鋼素線の実表面積比Ｓは0.01〜3.00％の範囲内を満足することが好ましい。
【００３０】
このようしてCuめっきを施した鋼素線を伸線、塗布工程を利用して表面に、MoＳ2 および／またはＢＮ：15〜70質量％，ワックス：２質量％以下，Ｋ化合物：２〜70質量％，伸線工程で発生する銅粉：５〜70質量％からなる固形潤滑剤層を形成する。この潤滑剤層は、鋼素線10kgあたり 0.2〜1.0 ｇ／min とする。
溶接電流 400Ａで１分以上の連続溶接を行なうと、給電チップは 500℃以上の温度になる。このような高温では、脂肪酸，脂肪酸エステルや潤滑油は分解するので潤滑性を維持できない。そこで発明者らは種々の潤滑剤を検討した結果、 高温でも潤滑性を維持するものとして、MoＳ2 ，ＢＮ，Ｋ化合物および銅粉が有効であることを見出した。ただしMoＳ2 および／またはＢＮは10〜70質量％，ワックスは２質量％以下，Ｋ化合物は２〜70質量％，伸線工程で発生する銅粉は５〜70質量％の範囲内を満足する必要がある。この範囲を外れると、エレクトロスラグ溶接を行なうにあたって、潤滑性を維持できず、溶接ワイヤの送給速度が著しく変動するので送給が不安定になる。
【００３１】
ワックス：２質量％以下
本出願でいうワックスとは、脂肪酸エステル，綿ろう，動植物の固体ろう，合成ろう，石油ろうの中で、常温で固体のものをいう。ワックスは、伸線性の向上，常温での潤滑性の向上等の効果があるが、２質量％を超えて添加すると、アーク不安定から送給性を阻害する。したがって、潤滑混合物層中のワックスの含有量は２質量％以下とした。
【００３２】
Ｋ化合物：２〜70質量％
Ｋはアークを安定化し、ワイヤの送給性を安定化する働きがある。Ｋ化合物としては、ステアリン酸カリウムが好ましい。Ｋ化合物が２質量％未満では、アーク安定化による送給の安定化効果がなく、70質量％を超えて添加すると、固形潤滑剤による送給性向上効果がなくなる。したがって、潤滑混合物層中のＫ化合物の含有量は２〜70質量％とした。
【００３３】
なおMoＳ2 含有量は、好ましくは15〜50質量％である。さらにグラファイトを５〜20質量％含有すると、高温の潤滑性が向上するので一層好ましい。
またＫ化合物として常温で固体のステアリン酸カリウムを使用すると、高温の潤滑性が向上するので好ましい。
伸線工程で発生する銅粉：５〜70質量％
Cuめっき後の伸線工程で発生する銅粉は、コンジットチューブでの摩擦を低減する効果がある。固形潤滑剤中の銅粉量が５質量％未満では溶接ワイヤを送給する際の抵抗を軽減する効果はない。一方、 固形潤滑剤中の銅粉量が70質量％を超えると、溶接を行なう際に給電チップで焼き付きが発生して、 瞬間的に溶接ワイヤの送給が停止する。その結果、アークが不安定になる。したがって、潤滑混合物層中の銅粉の含有量は５〜70質量％とする必要がある。
【００３４】
また、潤滑混合物層の付着量が鋼素線10kgあたり 0.2ｇ未満では、溶接ワイヤを送給する際の抵抗を軽減する効果が得られない。一方、 鋼素線10kgあたり 1.0ｇを超えると、給電チップ内面に潤滑混合物が付着蓄積されて溶接ワイヤの送給を阻害する。したがって、潤滑混合物の付着量は鋼素線10kgあたり 0.2〜1.0 ｇの範囲内を満足する必要がある。
【００３５】
さらに、溶接を行なう際の溶接ワイヤを送給抵抗を軽減して、送給を安定化させるために、この固形潤滑剤層の表面に脂肪酸エステルまたは潤滑油を塗布する。あるいは脂肪酸エステルと潤滑油を塗布しても良い。 このようにして脂肪酸エステルおよび／または潤滑油からなる潤滑剤層を形成する。この潤滑剤層が鋼素線10kgあたり 0.2ｇ未満では、溶接ワイヤを送給する際の抵抗を軽減する効果が得られない。一方、 鋼素線10kgあたり 1.8ｇを超えると、溶接を行なうにあたって溶接ワイヤが送給ローラーでスリップし、送給速度が著しく変動するので送給が不安定になる。したがって、潤滑剤層は鋼素線10kgあたり 0.2〜1.8 ｇの範囲内を満足する必要がある。
【００３６】
このようにして脂肪酸エステルおよび／または潤滑油を塗布して潤滑剤層を形成することによって、MoＳ2 やＫ化合物による鋼素線表面の変色と劣化を防止する効果も得られる。
【００３７】
【実施例】
連続鋳造によって製造されたビレットを熱間圧延して、直径 5.5〜7.0mm の線材とした。次いで冷間圧延（すなわち伸線）によって直径 2.0〜2.8mm の鋼素線とし、露点−２℃以下，酸素濃度 200体積ppm 以下，二酸化炭素濃度 0.1体積％以下の窒素雰囲気中で焼鈍した。焼鈍温度は 760〜950 ℃の範囲とした。
【００３８】
このようにして焼鈍した後、 鋼素線の表面にCuめっきを施し、さらに冷間で伸線加工を施して、直径 1.4〜1.6mm の溶接ワイヤを製造した。この冷間加工には湿式伸線を用いたが、その一部にMoＳ2 ，金属石鹸およびＫ化合物よりなる潤滑混合物を塗布して乾式伸線することによって、高温で潤滑性を維持できる潤滑混合物を付着させた。潤滑混合物の付着量は、乾式伸線数，ダイススケジュールおよびダイス形状を選定することによって調整した。
【００３９】
得られた溶接ワイヤの鋼素線の成分，実表面積比Ｓ，Cuめっき厚は、表１に示す通りである。また潤滑剤の塗布量，潤滑混合物の成分は表２〜３に示す通りである。
【００４０】
【表１】
【表２】
【表３】
次に、表４に示す成分の鋼板を、スキンプレート，ダイアフラム，側板に切断加工した。それぞれの寸法は表４に示す通りである。
【００４４】
【表４】
これらを組立てて図１に示すようなギャップ４が25mmの溶接用開先を作製し、表５に示す条件で大入熱エレクトロスラグ溶接を行ない、溶接中の溶接ワイヤの送給性と給電チップの摩耗を評価した。
【００４６】
【表５】
(A) 溶接ワイヤの送給性
エレクトロスラグ溶接法は、30分以上の連続溶接を必要とし、溶接の中断はスラグの巻き込み，コールドラップによって欠陥を生じやすく、溶接ワイヤの安定送給が必須である。溶接ワイヤの送給抵抗は、溶接ワイヤの送給中の摩擦により大きく振動し、最大送給抵抗は平均送給抵抗の４倍にも及ぶ。したがって溶接ワイヤの送給抵抗の目標値を、送給モーターの許容範囲 20kgf（＝ 196Ｎ）の25％以下すなわち49Ｎ以下とし、送給抵抗が39Ｎ以下のものを良（○），40Ｎ超え〜49Ｎ以下のものを可（△），50Ｎ超えのものを不可（×）として評価した。 その結果を表２〜３に示す。
(B) 給電チップの摩耗
連続溶接の終了後、 給電チップ先端の内径を測定し、その最大値Ｄmax （mm）と最小値Ｄmin （mm）を用いて下記の (2)式から楕円化率（％）を算出した。
【００４８】
楕円化率（％）＝ 100×（Ｄmax −Ｄmin ）／Ｄmin ・・・ (2)
Ｄmax ：内径の最大値（mm）
Ｄmin ：内径の最小値（mm）
ここで楕円化率の目標値を５％以下として、楕円化率が２％以下のものを良（○），２％超え〜５％以下のものを可（△），５％超えのものを不可（×）として評価した。 その結果を表２〜３に示す。
【００４９】
さらに溶接終了後にダイアフラム２板厚方向から引張試験片（ＪＩＳ規格に準拠した試験片）とシャルピー衝撃試験片（ＪＩＳ規格Z2202 に準拠した２mm−Ｖノッチ試験片）を採取して、それぞれ機械試験を実施した。目標値は、引張強度620MPa以上，０℃における吸収エネルギー110J以上とし、目標を達成したものを良（○），達成できなかったものを不良（×）として評価した。その結果を表６に示す。
【００５０】
【表６】
発明例では、引張強度は620MPa以上，０℃における吸収エネルギー110J以上，溶接ワイヤの送給抵抗49Ｎ以下であり、かつ給電チップの摩耗も低減された。一方、比較例では、引張強度は620MPa未満，０℃における吸収エネルギー110J未満，溶接ワイヤの送給抵抗49Ｎを超え、かつ給電チップは著しく摩耗した。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、大電流のエレクトロスラグ溶接において溶接ワイヤの送給性とアークの安定性に優れ、 安定した品質の溶接継手が得られる。 また給電の安定性に優れ、給電チップの摩耗も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で使用した溶接継手の組立て形状を示す平面図である。
【符号の説明】
１ スキンプレート
２ ダイアフラム
３ 側板
４ ギャップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steel wire for electroslag welding (hereinafter referred to as a welding wire), and particularly in high heat input electroslag welding when building various welded structures such as architecture, shipbuilding, bridges, offshore structures, tanks, etc. The present invention relates to a steel wire for high heat input electroslag welding having excellent toughness and a weld metal having good toughness.
[0002]
[Prior art]
Electroslag welding is generally widely used for vertical welding of diaphragms such as steel frames and longages such as joints, bridges, and shipbuilding because high-efficiency welding is possible by one-pass welding with high heat input. . In recent years, electroslag welding has been performed with high heat input welding of thick steel plates having a thickness of 80 mm or more for the purpose of high strength. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-79396 discloses a technique for ensuring strength and toughness even in such high heat input welding.
[0003]
However, in electroslag welding, a welding length of 400 to 800 mm is welded in one pass, so if the welding wire feed is disturbed during that time, problems such as fluctuations in the welding current and welding voltage and arc stoppage are caused. In conventional electroslag welding such as the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-79396, when welding is interrupted due to trouble related to feeding of such a welding wire,
(a) The slag on the bead cannot be completely removed, and the slag is caught in the weld metal.
(b) Problems such as poor welding due to cold lap occur.
[0004]
Therefore, in order to obtain a sound welded joint, it is necessary to improve the feedability of the welding wire. Especially when electroslag welding is performed at a large current of 350A or more in order to improve the efficiency of welding work, it is an essential factor to improve the feedability of the welding wire. Therefore, a welding wire in which a lubricant is applied to a steel wire as a material is widely used. However, if electroslag welding is continuously performed at 350 A for 10 minutes or more, the temperature of the tip of the power feed tip rises to 500 ° C. or more. At such high temperatures, conventional lubricants (for example, fatty acid esters, lubricating oils, etc.) are decomposed, so that the lubricity cannot be maintained.
[0005]
Therefore, in order to maintain lubricity at high temperatures, Japanese Patent Laid-Open No. 5-23731 discloses that a lubricant made of polytetrafluoroethylene, MoS 2 , graphite and mineral is held on the surface of a steel wire as a material. A technique for improving the feedability of the welding wire is disclosed.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-217578 discloses a technique for improving the feedability of a welding wire by holding a lubricant composed of MoS 2 or WS 2 , ester or petroleum wax on the surface of a steel wire as a material. Is disclosed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the techniques disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-23731 and 11-217578 still provide stable welding wire feeding when applied to electroslag welding with a large current using a welding robot. It is inevitable that the welding performance cannot be maintained and the welding work is hindered.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide electroslag welding performed under severe conditions such as an increase in the welding wire feed speed or a rise in the temperature of the welding wire, such as electroslag welding with a large current using a welding robot. An object of the present invention is to provide a steel wire for electroslag welding (that is, a welding wire) that can provide a stable feeding property even when used in the above.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have intensively studied the phenomenon that the feedability of the welding wire becomes unstable when performing electroslag welding with a large current using a welding robot. As a result, we have learned that the components of steel strands, the components of lubricant applied to steel strands, and the amount of coating are greatly affected.
[0009]
First, about the component of a steel strand, the short circuit at the time of welding and the fall of the feeding resistance of a welding wire are achieved by containing predetermined amount C, Si, and Mn. As a result, the stability of the welding wire feeding can be maintained even when the welding wire feeding speed is increased, so that a stable arc can be obtained.
Furthermore, when electroslag welding is performed at a large current of 300 A or more, the temperature of the tip of the power supply tip exceeds 500 ° C, so that conventionally known lubricants and ester lubricants are exposed to high temperatures. Disassemble. Therefore, these lubricating oils and ester lubricants cannot maintain lubricity at high temperatures. Therefore, by applying a lubricating mixture containing a heat-stable inorganic substance, that is, MoS 2 or K compound, even if the temperature of the welding wire rises due to the temperature rise of the power supply tip, the feedability of the welding wire is improved. maintain. As a result, a highly stable arc can be obtained.
[0010]
That is, the present invention is a steel wire for welding used in electroslag welding, and C: 0.02 to 0.30 mass%, Si: 0.05 to 1.8 mass%, Mn: 0.5 to 3.5 mass%, Mo: 0.03 to 2.5 mass% , Ni: 3.0 mass% or less, Ti: 0.007 to 0.40 mass%, B: 0.0003 to 0.025 mass%, N: 0.012 mass% or less, O: 0.0009 to 0.015 mass%, with the balance from Fe and inevitable impurities The surface of the steel strand has 0.2 to 1.8 g of fatty acid ester or lubricating oil per 10 kg of steel strand or 0.2 to 1.8 g of fatty acid ester and lubricating oil per 10 kg of steel strand, and MoS 2 or BN 15 to 70% by mass or 15 to 70% by mass of MoS 2 and BN, wax: 2% by mass or less, K compound: 2 to 70% by mass, copper powder: 5 to 70% by mass Steel wire for electroslag welding characterized by having 0.2 to 1.0 g per 10 kg It is an arrow.
[0011]
In the above-described invention, as a preferred embodiment, the actual surface area ratio S calculated from the following equation (1) using the measured surface area S o (mm 2 ) and the theoretical surface area S a (mm 2 ) of the steel wire is: It is preferable to satisfy the range of 0.01 to 3.0%.
S = 100 × (S o −S a ) / S a (1)
S: Real surface area ratio (%)
S o : Actual surface area of steel wire (mm 2 )
S a : Theoretical surface area of steel wire (mm 2 )
Moreover, it is preferable to have a Cu plating layer with an average thickness of 0.5 μm or more on the surface of the steel wire.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the reason for limiting the components of the steel strand that is the material of the welding wire of the present invention will be described.
C: 0.02 to 0.30 mass%
C is a component that improves the strength of the weld metal, and in order to ensure the tensile strength of the weld metal of 500 to 600 MPa or more, it is necessary to contain 0.02% by mass or more in the steel strand. However, since C is an austenite stabilizing element, if it is excessively contained in the weld metal, the austenite grains become coarse, and the hardness of the weld metal becomes excessive and deteriorates the toughness of the weld metal. The upper limit of the amount was 0.30% by mass. In addition, if C is contained excessively in the weld metal, a large amount of coarse cementite (Fe 3 C) harmful to toughness is generated in the austenite grains, and therefore the upper limit of the C content in the steel wire is 0.15% by mass. It is preferable to improve the toughness of the weld metal.
[0013]
Si: 0.05-1.8 mass%
Si is a component that acts as a deoxidizing element and reduces the amount of oxygen as an impurity in the weld metal, but in the present invention, as a stabilizing element for δ ferrite, it suppresses the coarsening of austenite grains and makes the austenite grain size fine. It is necessary to contain 0.05% by mass or more in the steel strand as an effective element for converting into steel. In addition to the effect of refining the austenite grain size, Si has the effect of suppressing the formation of coarse cementite (Fe 3 C) that is harmful to the toughness produced in the austenite grains. Is preferably contained in an amount of 0.3% by mass or more in the steel strand. However, if the content exceeds 1.8% by mass in the steel strand, the hardness of the weld metal is excessively increased and the toughness is deteriorated, so the upper limit of the content was set to 1.8% by mass.
[0014]
Mn: 0.5-3.5 mass%
Mn improves the strength of the weld metal and has a deoxidizing action. If the content in the steel wire is less than 0.5% by mass, sufficient strength of the weld metal cannot be obtained, and the oxygen content of the weld metal is low. Since this increases and deteriorates the toughness of the weld metal, the lower limit of the content in the steel wire is set to 0.5% by mass. However, since Mn is a stabilizing element of austenite, if the content in the steel wire exceeds 3.5% by mass, the austenite grains in the weld metal become coarser. The upper limit of the content is 3.5% by mass.
[0015]
Mo: 0.03-2.50 mass%
Mo, as a stabilizing element of δ ferrite, suppresses the coarsening of austenite grains and refines the austenite grain size, and at the same time, effectively functions as a hardenability increasing element during transformation of austenite to α ferrite, In the present invention, it is an important element for improving the toughness of the weld metal because it promotes the formation of bainite or acicular ferrite. In order to obtain this effect, Mo needs to be contained in the steel wire by 0.03% by mass or more. However, if contained excessively, the weld metal is excessively hardened and the toughness of the weld metal is deteriorated. Therefore, in the present invention, the upper limit of the content in the steel strand is set to 2.50% by mass.
[0016]
Ni: 3.0% by mass or less
Ni is an element that improves the toughness of the ferrite matrix in the weld metal, but it is an austenite stabilizing element, and if contained excessively, austenite grains are coarsened. Therefore, the upper limit of the content in the steel strand is set to 3.0% by mass. In order to improve the toughness of the matrix of the weld metal, it is necessary to contain 0.05% by mass or more, so 0.05 to 3.0% by mass is preferable.
[0017]
Ti: 0.007 to 0.40 mass%
Ti is a nucleation site for forming fine-grained acicular ferrite that is effective for improving strength and toughness by forming even small amounts of Ti oxide in the weld metal. Therefore, it is necessary to contain 0.007% by mass or more in the steel wire. However, if it exceeds 0.40% by mass and contained in the steel strand, Ti that has not been fixed as an oxide or nitride dissolves in the ferrite matrix and deteriorates the toughness, so the upper limit of the content is limited. The content was 0.40% by mass.
[0018]
B: 0.0003 to 0.025 mass%
B is segregated at the austenite grain boundary in the weld metal even in a small amount and suppresses the transformation of pro-eutectoid ferrite harmful to toughness at the austenite grain boundary, so it is necessary to contain 0.0003% by mass or more in the steel strand. However, if the steel wire contains more than 0.025% by mass, excess B dissolves in the ferrite matrix and deteriorates toughness. Therefore, the upper limit of the content is set to 0.025% by mass.
[0019]
N: 0.012% by mass or less N is an impurity element in the weld metal. N dissolved in the weld metal deteriorates the toughness of the ferrite matrix, and if it is excessively contained in the weld metal, B is fixed as a nitride. As a result, the effect of suppressing the pro-eutectoid ferrite transformation of the B austenite grain boundary is reduced. Therefore, in the present invention, the upper limit of the content in the steel strand is set to 0.012% by mass.
[0020]
O: 0.0009 to 0.015 mass%
O is added in a small amount to form Ti oxide as a nucleation site of the acicular ferrite transformation that is effective for improving strength and toughness in the austenite grains, so it is necessary to contain 0.0009% by mass or more in the steel strand. There is. However, if added excessively, the toughness of the weld metal deteriorates, so the upper limit of the content in the steel wire was set to 0.015 mass%.
[0021]
Cr: 0.03-2.6 mass%
Cr, like Mo, suppresses the coarsening of austenite grains as a stabilizing element of δ ferrite and refines the austenite grain size. At the same time, Cr effectively functions as a hardenability increasing element during the transformation of austenite to α ferrite. In the present invention, it is a desirable element for improving the toughness of the weld metal because it promotes the formation of bainite or acicular ferrite in the crystal grains. In order to obtain this effect, Cr is preferably contained in the steel wire in an amount of 0.03% by mass or more. However, if contained excessively, the weld metal is excessively hardened and the toughness of the weld metal is deteriorated. Therefore, in the present invention, the upper limit of the content in the steel strand is preferably 2.6% by mass.
[0022]
Nb: 0.002 to 0.17 mass%
Nb, like Cr, suppresses the coarsening of austenite grains as a stabilizing element of δ ferrite, refines the austenite grain size, and at the same time, effectively functions as a hardenability increasing element during the transformation of austenite to α ferrite, In the present invention, it is a desirable element for improving the toughness of the weld metal because it promotes the formation of bainite or acicular ferrite in the crystal grains. In order to obtain this effect, Nb is preferably contained in the steel strand in an amount of 0.002% by mass or more. However, if contained excessively, the weld metal is excessively cured and the toughness of the weld metal is deteriorated. Therefore, in the present invention, the upper limit of the content in the steel strand is preferably 0.17% by mass.
[0023]
V: 0.1-1.7% by mass
V, like Cr, suppresses the coarsening of austenite grains as a stabilizing element of δ ferrite, refines the austenite grain size, and at the same time, effectively functions as a hardenability increasing element during the transformation of austenite to α ferrite, In the present invention, it is a desirable element for improving the toughness of the weld metal because it promotes the formation of bainite or acicular ferrite in the crystal grains. In order to obtain this effect, V is preferably contained in the steel strand in an amount of 0.1% by mass or more. However, if contained excessively, the weld metal is excessively cured and the toughness of the weld metal is deteriorated. Therefore, in the present invention, the upper limit of the content in the steel strand is preferably 0.17% by mass.
[0024]
Cu: 3.0% by mass or less
Cu is a component that increases the strength of the weld metal. Moreover, 0.1 to 0.6 mass% is imparted to the steel wire by Cu plating applied for the purpose of improving power feeding and preventing rust. It may be added if necessary, but if added excessively, the toughness of the weld metal is reduced, so the Cu content in the steel wire is preferably 3.0% by mass or less. In addition, if Cu is less than 0.1% by mass, the plating becomes non-uniform and the feedability is hindered. Therefore, the content is preferably 0.1% by mass or more.
[0025]
Furthermore, in the present invention, in addition to the above composition, Al: 0.50% by mass or less is preferably added as a component of the steel wire. In other words, Al is a component that acts as a deoxidizer for the weld metal and improves the stability of the arc when electroslag welding is performed, and may be added as necessary. However, adding more than 0.50% by mass to the steel strand causes a reduction in toughness. Accordingly, when Al is added, the addition amount is preferably 0.50% by mass or less.
[0026]
The balance other than the components of the steel strand described above is Fe and inevitable impurities. Inevitable impurities are components that are inevitably mixed in the stage of melting a steel material or the stage of manufacturing a steel strand.
Next, the manufacturing method of the welding wire of this invention is demonstrated.
Using a converter or an electric furnace, molten steel having the above composition is produced. The melting method of the molten steel is not limited to a specific technique, and a conventionally known technique is used. Next, a steel material (for example, a billet) is manufactured from the obtained molten steel by a continuous casting method, an ingot-making method, or the like. After this steel material is heated, hot rolling is performed, and dry cold rolling (that is, wire drawing) is further performed to manufacture a steel strand. The operating conditions for hot rolling and cold rolling are not limited to specific conditions, and may be any conditions as long as they produce a steel wire having a desired size and shape.
[0027]
Further, the steel strand is subjected to the steps of annealing, pickling, copper plating, wire drawing, and lubricant application in sequence to form a predetermined product, that is, a welding wire.
In general, when performing continuous welding with a large current, feeding of the welding wire is likely to be hindered due to power feeding failure. On the other hand, by making the thickness of the Cu plating layer 0.5 μm or more, it is possible to prevent unstable welding wire feeding due to power feeding failure. More preferably, it is 0.8 μm or more. Thus, by making Cu plating thick, the effect of reducing the wear of the power feed tip can also be obtained.
[0028]
Furthermore, it is preferable that the actual surface area ratio S of the steel wire satisfies the range of 0.01 to 3.00%. The actual surface area ratio S is a value calculated by the following equation (1).
S = 100 × (S o −S a ) / S a (1)
S: Real surface area ratio (%)
S o : Actual surface area of steel wire (mm 2 )
S a : Theoretical surface area of steel wire (mm 2 )
Here, the surface area means a surface area in a state before applying a lubricant described later. Therefore, it refers to the surface area of the steel wire that is the material of the welding wire. However, when Cu plating is applied to the steel wire, it is the surface area of the steel wire including the Cu plating layer.
[0029]
Further, the measured surface area S o (mm 2 ) of the steel wire refers to the area occupied by the steel wire on the observation surface 400 times by a scanning electron microscope (so-called SEM). The theoretical surface area S a (mm 2 ) of the steel wire refers to the surface area calculated with the steel wire as a cylinder on the same observation surface.
Accordingly, the actual surface area ratio S of the steel wire represents the size of the irregularities on the surface of the steel wire before the lubricant is applied. That is, when the actual surface area ratio S increases, the unevenness increases, which means that the area to which the lubricant adheres increases. Conversely, when the actual surface area ratio S decreases, it means that the area where the lubricant adheres decreases. In order to stabilize the power supply during welding, it is preferable to smooth the surface of the steel wire (that is, to reduce the actual surface area ratio S), and to set the actual surface area ratio S to 3.00% or less. preferable. On the other hand, if the actual surface area ratio S is less than 0.01%, the amount of adhesion tends to be insufficient when a lubricant is applied to the surface of the steel wire. If an excessive amount of lubricant is applied, it is possible to adhere the lubricant to the surface of the steel wire, but the feeding will become unstable because it slips with the feeding roller during welding. Therefore, it is preferable that the actual surface area ratio S of the steel wire satisfies the range of 0.01 to 3.00%.
[0030]
In this way, the steel wire subjected to Cu plating is drawn, and MoS 2 and / or BN: 15 to 70% by mass, wax: 2% by mass or less, K compound: 2 to A solid lubricant layer composed of 70% by mass, copper powder generated in the wire drawing step: 5 to 70% by mass is formed. This lubricant layer is 0.2 to 1.0 g / min per 10 kg of steel wire.
When continuous welding is performed for 1 minute or more at a welding current of 400 A, the power supply tip becomes a temperature of 500 ° C or higher. At such a high temperature, the fatty acid, fatty acid ester and lubricating oil are decomposed, so that the lubricity cannot be maintained. As a result of studying various lubricants, the inventors have found that MoS 2 , BN, K compounds and copper powder are effective for maintaining lubricity even at high temperatures. However, MoS 2 and / or BN is 10 to 70% by mass, wax is 2% by mass or less, K compound is 2 to 70% by mass, and copper powder generated in the wire drawing process satisfies the range of 5 to 70% by mass. There is a need. Outside this range, the lubricity cannot be maintained when electroslag welding is performed, and the feeding speed of the welding wire fluctuates significantly, so feeding becomes unstable.
[0031]
Wax: 2% by mass or less The wax referred to in this application refers to a fatty acid ester, cotton wax, solid wax of animals and plants, synthetic wax, or petroleum wax that is solid at room temperature. Wax has effects such as improvement of wire drawing property and improvement of lubricity at normal temperature. However, if it is added in an amount exceeding 2% by mass, the feedability is hindered due to arc instability. Therefore, the content of the wax in the lubricating mixture layer is set to 2% by mass or less.
[0032]
K compound: 2 to 70% by mass
K stabilizes the arc and stabilizes the wire feedability. As the K compound, potassium stearate is preferable. When the K compound is less than 2% by mass, there is no effect of stabilizing the feed by stabilizing the arc, and when it exceeds 70% by mass, the effect of improving the feedability by the solid lubricant is lost. Therefore, the content of the K compound in the lubricating mixture layer is set to 2 to 70% by mass.
[0033]
The MoS 2 content is preferably 15 to 50% by mass. Further, it is more preferable to contain 5 to 20% by mass of graphite because high temperature lubricity is improved.
Further, it is preferable to use potassium stearate that is solid at room temperature as the K compound, since the high-temperature lubricity is improved.
Copper powder generated in the wire drawing process: 5 to 70% by mass
Copper powder generated in the wire drawing process after Cu plating has the effect of reducing friction in the conduit tube. If the amount of copper powder in the solid lubricant is less than 5% by mass, there is no effect of reducing the resistance when feeding the welding wire. On the other hand, if the amount of copper powder in the solid lubricant exceeds 70% by mass, seizure occurs at the power feed tip when welding is performed, and feeding of the welding wire is stopped instantaneously. As a result, the arc becomes unstable. Therefore, the content of the copper powder in the lubricating mixture layer needs to be 5 to 70% by mass.
[0034]
Moreover, if the adhesion amount of the lubricating mixture layer is less than 0.2 g per 10 kg of the steel strand, the effect of reducing the resistance when feeding the welding wire cannot be obtained. On the other hand, when the amount exceeds 1.0 g per 10 kg of the steel wire, the lubricating mixture adheres to and accumulates on the inner surface of the power feed tip, which hinders the feeding of the welding wire. Therefore, the adhesion amount of the lubricating mixture needs to satisfy the range of 0.2 to 1.0 g per 10 kg of steel wire.
[0035]
Further, in order to reduce the feeding resistance of the welding wire during welding and stabilize the feeding, a fatty acid ester or lubricating oil is applied to the surface of the solid lubricant layer. Or you may apply | coat fatty acid ester and lubricating oil. In this way, a lubricant layer composed of a fatty acid ester and / or a lubricating oil is formed. If this lubricant layer is less than 0.2 g per 10 kg of steel wire, the effect of reducing resistance when feeding the welding wire cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 1.8 g per 10 kg of steel wire, the welding wire slips on the feeding roller when welding is performed, and the feeding speed fluctuates significantly, so feeding becomes unstable. Therefore, the lubricant layer needs to satisfy the range of 0.2 to 1.8 g per 10 kg of steel wire.
[0036]
Thus, by applying a fatty acid ester and / or lubricating oil to form a lubricant layer, the effect of preventing discoloration and deterioration of the surface of the steel wire by MoS 2 or K compound can also be obtained.
[0037]
【Example】
A billet produced by continuous casting was hot-rolled to obtain a wire having a diameter of 5.5 to 7.0 mm. Next, the steel strand having a diameter of 2.0 to 2.8 mm was formed by cold rolling (that is, wire drawing) and annealed in a nitrogen atmosphere having a dew point of −2 ° C. or less, an oxygen concentration of 200 volume ppm or less, and a carbon dioxide concentration of 0.1 volume% or less. The annealing temperature was in the range of 760-950 ° C.
[0038]
After annealing in this manner, the surface of the steel wire was subjected to Cu plating, and further subjected to cold drawing to produce a welding wire having a diameter of 1.4 to 1.6 mm. Wet wire drawing was used for this cold working, but by applying a lubrication mixture consisting of MoS 2 , metal soap and K compound to a part of the wire and dry drawing, a lubricating mixture that can maintain lubricity at high temperatures Was attached. The adhesion amount of the lubricating mixture was adjusted by selecting the number of dry drawing, the die schedule and the die shape.
[0039]
Table 1 shows the components of the steel wire of the obtained welding wire, the actual surface area ratio S, and the Cu plating thickness. The amount of lubricant applied and the components of the lubricating mixture are as shown in Tables 2-3.
[0040]
[Table 1]
[Table 2]
[Table 3]
Next, the steel plates having the components shown in Table 4 were cut into skin plates, diaphragms, and side plates. Each dimension is as shown in Table 4.
[0044]
[Table 4]
These are assembled to produce a welding groove with a
[0046]
[Table 5]
(A) Welding wire feedability The electroslag welding method requires continuous welding for 30 minutes or more, and interruption of welding is likely to cause defects due to slag entrainment or cold lap, and stable feeding of the welding wire is essential. is there. The welding resistance of the welding wire is greatly oscillated due to friction during feeding of the welding wire, and the maximum feeding resistance reaches four times the average feeding resistance. Therefore, the welding wire feed resistance target value is 25% or less of the allowable range of 20kgf (= 196N) of the feed motor, that is, 49N or less, and the feed resistance is 39N or less. The following items were evaluated as acceptable (Δ) and those exceeding 50 N were evaluated as unacceptable (x). The results are shown in Tables 2-3.
(B) After the end of continuous welding of the power tip, measure the inner diameter of the tip of the power tip and use the maximum value D max (mm) and the minimum value D min (mm) to make an ellipse from the following equation (2) The rate (%) was calculated.
[0048]
Ovalization ratio (%) = 100 × (D max −D min ) / D min (2)
D max : Maximum inner diameter (mm)
D min : Minimum inner diameter (mm)
Here, if the target value of the ovalization rate is 5% or less, an ovalization rate of 2% or less is good (○), 2% to 5% or less is acceptable (△), 5% or more It was evaluated as impossible (×). The results are shown in Tables 2-3.
[0049]
In addition, after the end of welding, two tensile test pieces (test pieces conforming to JIS standard) and Charpy impact test pieces (2 mm-V notch test piece conforming to JIS standard Z2202) are collected from the thickness direction of the
[0050]
[Table 6]
In the inventive example, the tensile strength was 620 MPa or more, the absorbed energy at 0 ° C. was 110 J or more, the welding wire feed resistance was 49 N or less, and the wear of the power feed tip was also reduced. On the other hand, in the comparative example, the tensile strength was less than 620 MPa, the absorbed energy at 0 ° C. was less than 110 J, the welding wire feed resistance exceeded 49 N, and the feed tip was significantly worn.
[0052]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a welded joint having excellent quality in welding wire feeding and arc stability in electroslag welding with a large current and stable quality. In addition, the power feeding stability is excellent, and wear of the power feeding tip can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an assembled shape of a welded joint used in an example.
[Explanation of symbols]
1
Claims (3)
Ｓ＝ 100×（Ｓo −Ｓa ）／Ｓa ・・・ (1)
Ｓ ：実表面積比（％）
Ｓo ：鋼素線の実測表面積（mm2 ）
Ｓa ：鋼素線の理論表面積（mm2 ）Using the measured surface area S o (mm 2 ) and the theoretical surface area S a (mm 2 ) of the steel wire, the actual surface area ratio S calculated from the following formula (1) satisfies the range of 0.01 to 3.0%. The steel wire for electroslag welding according to claim 1, wherein:
S = 100 × (S o −S a ) / S a (1)
S: Real surface area ratio (%)
S o : Actual surface area of steel wire (mm 2 )
S a : Theoretical surface area of steel wire (mm 2 )
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