JP3729320B2

JP3729320B2 - Metal flux cored wire for arc welding

Info

Publication number: JP3729320B2
Application number: JP36561199A
Authority: JP
Inventors: 行伸松下; 和彦伊藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: JP2001179488A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラックスに主な成分が鉄粉であるアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤに関し、特に、フラックス率が低く、良好な溶接作業性を有すると共に、ソリッドワイヤ並みの溶込み性能と低スラグ性とを有するアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラックス入りワイヤ（以下、ＦＣＷという）は、鋼製外皮の中にフラックスを充填させており、このフラックスの量及び種類は、溶接作業性及び溶着金属性能等のＦＣＷの品質に大きく影響する。
【０００３】
ＦＣＷの中には、スラグ造滓剤をフラックス質量当たり１０乃至５０質量％含有させ、溶接作業性及び溶接金属の機械的性能を向上させたＦＣＷと、スラグ造滓剤を極端に減少させスラグの発生を極端に少なくしたメタル系のＦＣＷとがある。特に、後者のメタル系のＦＣＷは、１９８０年代頃に開発されたものであり、従来、ソリッドワイヤが使用されていた市場及び分野に使用可能のＦＣＷとして画期的なものと考えられている。
【０００４】
このメタル系のＦＣＷの最大の特徴は、ソリッドワイヤと比較して、高溶着の溶接が可能であり、且つフラックスを含有しているので、溶接時のスパッタを少なくすることができるという点である。従来、メタル系のＦＣＷとして、フラックス率（以下、Ｆ％ともいう）が１０乃至２５％程度のＦＣＷが一般的である（特開平１１−１５１５９２号公報）。これは、Ｆ％を低下させると、フラックス量の低下に従い溶滴が大きくなり、スパッタが増加するためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、メタル系のＦＣＷはソリッドワイヤが使用されているような分野において、あまり拡販されていない。この原因としては、メタル系のＦＣＷは溶接時のアークが極めてソフトであるため、ソリッドワイヤと比較して、溶込み性能が劣るということが挙げられ、これがメタル系のＦＣＷの問題点になっている。
【０００６】
また、多層盛り溶接等の場合においては、ソリッドワイヤに比較してメタル系のＦＣＷはスラグの発生量が多いことも指摘されている。従って、メタル系のＦＣＷにソリッドワイヤ並みの溶込み性能と低スラグ性とを付与することが、従来ソリッドワイヤが使用されていた市場において、メタル系のＦＣＷを拡販するために必要である。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、良好な溶接作業性を有すると共に、ソリッドワイヤ並みの溶込み性能と低スラグ性とを有するアーク溶接用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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤは、鋼製外皮中にフラックスを充填してなるアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対するフラックス率が５乃至１０質量％であり、前記外皮の内面に、Ｃが外皮質量当たり０．００５乃至０．０３０質量％塗布され、フラックス中に鉄粉をフラックス質量当たり３０乃至８０質量％含有することを特徴とする。
【０００９】
この場合、前記鉄粉はその粒子表面にＮａ及びＫからなる群から選択された少なくとも１種の元素が総量で鉄粉質量当たり０．１乃至５質量％膜状に被覆されていることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に係るアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤについて詳細に説明する。本願発明者等は実験研究の結果、フラックス率を低下させることにより、溶込み性能と低スラグ性との両方を向上させることができることを見出した。即ち、ＦＣＷに占める外皮（鋼の部分）をより多くすることにより、ＦＣＷはソリッドワイヤに近いワイヤ形状となり、溶込み性能及び低スラグ性の両方が向上する。具体的には、フラックス率が１０％以下になると、ＦＣＷの溶込み性能及び低スラグ性がほぼソリッドワイヤの溶込み性能及び低スラグ性と等しくなる。
【００１１】
上述のことから、本願発明者等はＦ％を低下させた場合においても、スパッタを増加させないようなメタル系のＦＣＷの開発に注力し、種々の実験研究の結果、外皮の内面に脱酸剤であるＣを塗布し、溶滴の表面張力を上昇させることにより、溶滴の離脱が飛躍的に向上することを明らかにした。このＣは、単にフラックスに含有させるだけではその効果は発揮されず、あくまでＦＣＷの外面に近い側（溶滴の表面に近い側）に存在することに意味があることが判明した。
【００１２】
ＦＣＷの最表面という意味においては、外皮の外面（ＦＣＷの表面）にＣを塗布する方法もあり、本願発明者等はこの方法においても溶滴の離脱が飛躍的に向上する効果を得ることができることを確認している。しかし、外皮の外面にＣを塗布した場合には、ワイヤ送給系でＣが脱離してしまう。このＣの脱離は、溶滴の離脱の効果が不安定になると共に、溶接時の通電性の不安定さを促進させる要因となり、ワイヤ送給系にＣが堆積しワイヤ送給系を詰まらせる要因ともなる。
このため、外皮の内面にＣを塗布することが現実的である。なお、Ｃの塗布方法としては、外皮にフラックスを投入する前に、外皮の内面を処理してＣを添着する方法、又は外皮の内面をダル加工（梨地加工）し、Ｃを物理的に外皮の内面に付着させる方法等の種々の方法が挙げられる。
【００１３】
また、塗布するＣの種類としては、粒径が２乃至１０μｍの粒子があり、そのうち、Ｃの平均粒径が３μｍものが、溶滴の離脱の効果を最も発揮する。
【００１４】
更に、本願発明者等はメタル系のＦＣＷのフラックスの主成分である鉄粉の表面に、例えばＮａ又はＫ等のアルカリ金属を被覆することにより、溶接作業性が向上することを見出した。これは、アーク安定剤としてのＮａ及びＫがフラックス全体に均一に分布すると共に、溶滴の主成分である鉄粉の表面にアーク安定剤が存在することが影響しているためである。鉄粉だけでなく、全てのフラックスの成分をアルカリ金属で被覆した場合には、アルカリ金属の量が過多になり、かえって溶接作業性が劣化する。
【００１５】
また、鉄粉の表面をＮａ及び／又はＫを含有する膜で被覆する表面処理を施すことにより、フラックス中にアーク安定剤として添加しているフラックス原料（アルカリ弗化物又は長石類等）を減少させることができる。このため、より一層低スラグ性を増すことができる。なお、鉄粉の表面処理方法としては、例えば水ガラスで造粒する方法がある。この方法は、鉄粉、Ｎａ粉末及びＫ粉末を水ガラス中に添加して混合し、乾燥させた後、粉末状に造粒するものである。これにより、鉄粉にＮａ及びＫが膜状に被覆される。
【００１６】
以下、本発明のアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤの数値限定理由について、説明する。
【００１７】
フラックス率：ワイヤ全質量に対して５乃至１０質量％
ワイヤ全質量に対するフラックス率が５質量％未満の場合には、溶接作業性が劣化しすぎると共に、脱酸剤が不足し、更に、ＦＣＷを安定して製造することができないという問題点が生じるので現実的ではない。一方、ワイヤ全質量に対するフラックス率が１０質量％を超える場合には、溶込み性能及び低スラグ性等の点が劣化する。従って、ワイヤ全質量に対するフラックス率は５乃至１０質量％とする。溶接作業性、溶込み性能及び低スラグ性等を考慮すると、ワイヤ全質量に対するフラックス率は７乃至９質量％が好ましい範囲である。
【００１８】
外皮の内面のＣの塗布量：外皮質量当たり０．００５乃至０．０３０質量％
外皮の内面のＣの塗布量が外皮質量当たり０．００５質量％未満の場合、スパッタの発生量を低減する効果が発揮されない。一方、外皮の内面のＣの塗布量が外皮質量当たり０．０３０質量％を超える場合、溶接作業性が劣化すると共に、ヒューム量も増加する。従って、外皮の内面のＣの塗布量は外皮質量当たり０．００５乃至０．０３０質量％とする。なお、低スパッタ性を考慮すると、外皮の内面のＣの塗布量は外皮質量当たり０．０１０乃至０．０２０質量％が好ましい範囲である。
【００１９】
鉄粉：フラックス質量当たり３０乃至８０質量％
鉄粉の含有量がフラックス質量当たり３０質量％未満である場合、メタル系のＦＣＷ特有の溶接の高能率性能が劣化する。一方、鉄粉の含有量がフラックス質量当たり８０質量％を超える場合、Ｓｉ又はＭｎ等の脱酸剤の量が不足する。従って、フラックス中の鉄粉の含有量はフラックス質量当たり３０乃至８０質量％とする。
【００２０】
鉄粉の粒子の表面に被覆されたＮａ及びＫからなる群から選択された少なくとも１種の元素：総量で鉄粉質量当たり０．１乃至５質量％
Ｎａ及びＫからなる群から選択された少なくとも１種の元素の含有量が総量で鉄粉質量当たり０．１質量％未満である場合、フラックス中のＮａ及び／又はＫの含有量が総量でフラックス質量当たり８０質量％を超えていても、スパッタ発生の低減の効果は発揮されない。一方、Ｎａ及びＫからなる群から選択された少なくとも１種の元素の含有量が総量で鉄粉質量当たり５質量％を超える場合、フラックス中のＮａ及び／又はＫの合計の含有量がフラックス質量当たり３０質量％未満であっても、溶接作業性が劣化したり、ワイヤの水分量が上昇し溶接金属に欠陥を発生させる要因となる。従って、Ｎａ及びＫからなる群から選択された少なくとも１種の元素の含有量は総量で鉄粉質量当たり０．１乃至５質量％とすることが好ましい。なお、低スパッタ性を考慮すると、Ｎａ及びＫからなる群から選択された少なくとも１種の元素の含有量は総量で鉄粉質量当たり０．２乃至２質量％が好ましい範囲である。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の範囲に入るアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤの実施例について、その特性を比較例と比較して具体的に説明する。
【００２２】
下記表１に示すフラックスと下記表２に示す軟鋼製外皮とを使用して溶接用ＦＣＷを試作した。このＦＣＷのフラックス率、外皮の内面のＣの塗布量及び表面処理鉄粉の割合を種々変更させ、各種のＦＣＷを作製した。この結果を表３及び４に示す。なお、フラックス率を変更する時には、ワイヤ成分が全てのワイヤにおいて等しくなるように、フラックスの各組成の量を調整した。また、ＦＣＷの線径は１．２ｍｍである。
【００２３】
なお、表１に示すスラグ形成剤は、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ及びＢａ等の金属酸化物である。但し、ＴｉＯ₂は除く。また、メタル成分は、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｎｉ及びＭｇ等である。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【表２】

【００２６】
以下、フラックス率の測定方法、Ｃ量の測定方法並びにＮａ及びＫの測定方法について説明する。
【００２７】
次に、フラックス率の測定方法について説明する。先ず、ＦＣＷ（線径：製品径は約４ｍｍ）の成形工程が終了した後、ＦＣＷの質量を測定する。次に、フープを剥いてフラックスを取り除き、外皮の質量を測定する。ワイヤ質量と外皮質量との差からフラックス質量を求め、これをワイヤ全質量で除してフラックス率を算出する。
【００２８】
次に、Ｃ量の測定方法について説明する。先ず、外皮の外面を有機溶剤で洗浄し、外皮の外面のＣを除去する。次に、外皮を有機溶剤中で超音波洗浄し、外皮の内面に付着したＣを有機溶剤中に回収する。これにより、外皮内面に付着したＣのみを抽出することができる。次に、このＣの量を燃焼赤外線吸収法により測定し、これを外皮内面のＣ量とする。
【００２９】
次に、Ｎａ及びＫの測定方法について説明する。鉄粉中に、Ｎａ及びＫは通常含有されない。そこで、先ず、Ｎａ及びＫの皮膜が被着した鉄粉の全質量を測定する。次に、鉄粉全量を塩酸、硫酸、硝酸又は王水等により溶解する。そして、溶解液を原子吸光法により分析してＮａ及びＫの量を測定する。そして、このように測定されたＮａ及びＫの量を前述の如くして予め測定されている鉄粉の全質量当たりの量に換算し、Ｎａ及びＫの鉄粉質量当たりの被着量とする。従って、このＮａ及びＫの量を規定する際の基準となる鉄粉の量はＮａ及び／又はＫを含んだ量である。
【００３０】
表１のフラックスにおいて、表３及び４に示すＦＣＷについて、溶込み性能、溶接作業性及びスラグ発生量を評価した。図１はビードの被溶接板に対する溶込み状態を示す断面図である。
【００３１】
溶込み性能については、溶接電流を２８０Ａ、溶接電圧を適正電圧とした溶接条件で被溶接板１にビードオンプレート溶接を行い、被溶接板１に対するビード２の溶込み深さＤをソリッドワイヤ及び従来のＦＣＷと比較して評価した。この比較に使用したソリッドワイヤはＹＧＷ１１（ＪＩＳＺ３３１１）であり、同じく従来のＦＣＷはＹＦＷＣ５０ＤＭ（ＪＩＳＺ３３１３）である。いずれのワイヤも直径は１．２ｍｍである。
【００３２】
また、溶込み性能については、被溶接板１に対するビード２の溶込み深さＤに基づいて評価した。溶込み深さＤが４．５ｍｍ以上（ソリッドワイヤ並）のものを◎とし、溶込み深さＤが４.３ｍｍを超え４．５ｍｍ未満（従来のＦＣＷより上ソリッドワイヤ未満）のものを○⁺とし、溶込み深さＤが４.０ｍｍを超え４．３ｍｍ以下（従来のＦＣＷより上ソリッドワイヤ未満）のものを○とし、溶込み深さＤが４．０ｍｍ以下（従来のＦＣＷ）のものを△とした。
【００３３】
溶接作業性については、溶接電流を２８０Ａ、溶接電圧を適正電圧、溶接速度を３０ｃｍ／分、ワイヤ突出し長さを２５ｍｍとした溶接条件で、被溶接板にビードオンプレート溶接を行い、箱型スパッタ捕集法により、１分間に発生したスパッタを捕集し、このスパッタの発生量を評価した。
【００３４】
また、溶接作業性については、１分間に発生したスパッタ量の総量（トータル量）及び官能評価により評価した。スパッタ発生量が１．２ｇ／分未満で官能評価が良好なのものを◎⁺とし、スパッタ発生量が１．２ｇ／分未満のものを◎とし、スパッタ発生量が１．２乃至１．５ｇ／分で官能評価が良好なのものを○⁺とし、スパッタ発生量が１．２乃至１．５ｇ／分のものを○とし、スパッタ発生量が１．５ｇ／分を超えるものを△とした。
【００３５】
スラグ発生量については、溶接電流を２８０Ａ、溶接電圧を適正電圧、溶接速度を３０ｃｍ／分、ワイヤ突出し長さを２５ｍｍとした溶接条件で、被溶接板にビードオンプレート溶接を行い１分間に発生したスラグ発生量を測定し、このスラグ発生量を評価した。なお、スラグ発生量の測定方法は、ビードの上に発生したスラグを剥離させてその質量を測定した。
【００３６】
スラグ発生量の評価については、１分間に発生したスラグ発生量のトータル量をソリッドワイヤ及び従来のＦＣＷと比較して評価した。スラグ発生量が１．５ｇ／分未満のものを◎とし、スラグ発生量が１．５乃至１．８ｇ／分のものを○とし、スラグ発生量が１．８ｇ／分を超えるものを△とした。
【００３７】
また、溶接溶込み性能、溶接作業性及びスラグ発生量の結果に基づいて総合判定を下した。これらの結果を表５及び６に示す。
【００３８】
総合判定の評価については、溶込み性能、溶接作業性及びスラグ発生量の評価が全て○であるものは総合判定を○とし、溶込み性能、溶接作業性及びスラグ発生量の評価うち、いずれか１つでも○⁺があるものは総合判定を○⁺とし、溶込み性能、溶接作業性及びスラグ発生量の評価うち、いずれか１つでも◎があるものは総合判定を◎とし、溶込み性能、溶接作業性及びスラグ発生量の評価うち、いずれか１つでも◎⁺があるものは総合判定を◎⁺とした。また、溶込み性能、溶接作業性及びスラグ発生量の評価うち、△がいずれか１つでもあるものは総合判定を△とした。
【００３９】
但し、溶込み性能、溶接作業性及びスラグ発生量の評価うち、◎が２つあるものでも、総合判定は◎とした。また、溶込み性能、溶接作業性及びスラグ発生量の評価が◎又は○であっても、その他の不具合があれば総合判定は△とした。
【００４０】
【表３】

【００４１】
【表４】

【００４２】
【表５】

【００４３】
【表６】

【００４４】
上記表５に示すように、実施例No.１乃至９は、フラックス率を低下させ、外皮の外面にＣを塗布したＦＣＷであって、溶込み性能及びスラグ発生量が向上し、溶接作業性も良好であり、総合判定についても良好な結果を得ることができた。特に、実施例No.３は、フラックス率が好ましい範囲内にあるので、溶込み性能が特に良好であった。また、実施例No.６及び７は、外皮の内面のＣ量が好ましい範囲内にあるので、溶接作業性が更に良好であった。
【００４５】
実施例No.１０乃至１２は、フラックス率を低下させ、外皮の内面にＣを塗布し、且つ表面処理鉄粉を使用したＦＣＷであって、溶込み性能が良好であり、スラグ発生量がより一層少なく、溶接作業性もより一層良好であり、総合判定についても更に良好な結果を得ることができた。
【００４６】
実施例No.１３は、請求項１は満足するものの、Ｎａ＋Ｋ量が請求項２の上限値を超えているため、総合判定が更に良好ではないが、良好であった。
【００４７】
実施例No.１４及び１５は、フラックス率を低下させ、外皮の内面にＣを塗布し、且つ表面処理鉄粉を使用したＦＣＷであって、溶込み性能が良好であり、スラグ発生量が少なく、溶接作業性が極めて良好であり、総合判定についても極めて良好な結果を得ることができた。
【００４８】
実施例No.１６は、請求項１は満足するものの、Ｎａ＋Ｋ量が請求項２の下限値未満であるため、総合判定が更に良好ではないが良好であった。
【００４９】
一方、比較例No.１７は、従来のフラックス入りワイヤであり、フラックス率が本発明の上限値を超えているので、溶込み性能及びスラグ発生量が劣り、総合判定の評価が劣った。
【００５０】
比較例No.１８乃至２０は、外皮の内面のＣの塗布量が本発明の下限値未満であるので、溶込み性能が良好であり、スラグ発生量が少なかったが、溶接作業性が劣り、総合判定の評価が劣った。
【００５１】
比較例No.２１は、外皮の内面のＣの塗布量が本発明の上限値を超えているので、溶込み性能が良好であり、スラグ発生量が少なかったが、溶接作業性が劣り、総合判定の評価が劣った。
【００５２】
比較例No.２２及び２３は、フラックス率が本発明の下限値未満であるので、溶込み性能が良好であり、スラグ発生量が少なかったが、溶接作業性が劣り、総合判定の評価が劣った。
【００５３】
比較例No.２４は、鉄粉の含有量が本発明の上限値を超えているので、合金不足となり溶着金属性能が劣り、総合判定の評価が劣った。
【００５４】
比較例No.２５は、フラックス率が本発明の上限値を超えているので、溶込み性能が劣り、総合判定の評価が劣った。
【００５５】
比較例No.２６は、鉄粉の含有量が本発明の下限値未満であるが、溶込み性能が良好であり、スラグ発生量が少なく、溶接作業性も良好であるが、メタル系の特徴である高能率性が劣るため、実用的でない。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、フラックス率、外皮の内面のＣの塗布量及びフラックスの組成を所定の範囲に規定することにより、良好な溶接作業性を有すると共に、ソリッドワイヤ並みの溶込み性能と低スラグ性とを有するアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤを得ることができる。また、フラックスの成分の１つである鉄粉の表面にＮａ及び／又はＫの元素を被覆することにより、更に溶接作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ビードの被溶接板に対する溶込み状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１；被溶接板
２；ビード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal-based flux-cored wire for arc welding in which the main component of the flux is iron powder, and in particular, has a low flux rate and good welding workability, and has penetration performance and low slag comparable to solid wires. The present invention relates to a metal-based flux-cored wire for arc welding having properties.
[0002]
[Prior art]
A flux-cored wire (hereinafter referred to as FCW) has a steel outer shell filled with a flux, and the amount and type of the flux greatly affects the quality of FCW such as welding workability and weld metal performance.
[0003]
FCW contains 10 to 50% by mass of slag forging agent per mass of flux to improve welding workability and mechanical performance of weld metal, and slag forging agent is extremely reduced by reducing slag forging agent. There is a metal-based FCW with extremely low generation. In particular, the latter metal-based FCW was developed around the 1980s, and is considered to be an epoch-making FCW that can be used in the market and field where solid wires have been used.
[0004]
The biggest feature of this metal-based FCW is that it can be welded with a higher degree of welding than a solid wire and contains a flux, so that spatter during welding can be reduced. . Conventionally, as a metal FCW, an FCW having a flux rate (hereinafter also referred to as F%) of about 10 to 25% is generally used (Japanese Patent Laid-Open No. 11-151592). This is because when the F% is decreased, the droplets increase as the flux amount decreases, and the spatter increases.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, metal FCWs are not so popular in fields where solid wires are used. The reason for this is that metal-based FCW has a very soft arc during welding, so the penetration performance is inferior to that of solid wire. This is a problem with metal-based FCW. Yes.
[0006]
It has also been pointed out that metal-based FCWs generate more slag than multi-layer welding in the case of multi-layer welding. Therefore, in order to expand sales of metal FCW, it is necessary to provide metal FCW with the same penetration performance and low slag as solid wire.
[0007]
The present invention has been made in view of such problems, and provides a metal-based flux-cored wire for arc welding having good welding workability and having penetration performance and low slag performance comparable to solid wires. For the purpose.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The metal-based flux cored wire for arc welding according to the present invention is a metal-based flux cored wire for arc welding formed by filling a flux in a steel outer sheath, and the flux rate with respect to the total mass of the wire is 5 to 10% by mass, C is applied to the inner surface of the outer skin in an amount of 0.005 to 0.030 mass% per outer mass, and iron powder is contained in the flux in an amount of 30 to 80 mass% per flux mass.
[0009]
In this case, it is preferable that at least one element selected from the group consisting of Na and K is coated on the surface of the particles in a film form of 0.1 to 5% by mass per mass of iron powder. .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the metal flux cored wire for arc welding according to the embodiment of the present invention will be described in detail. As a result of experimental studies, the inventors of the present application have found that both the penetration performance and the low slag property can be improved by reducing the flux rate. That is, by increasing the outer skin (steel portion) in the FCW, the FCW becomes a wire shape close to a solid wire, and both the penetration performance and the low slag property are improved. Specifically, when the flux rate is 10% or less, the penetration performance and low slag property of FCW are almost equal to the penetration performance and low slag property of solid wire.
[0011]
From the above, the inventors of the present application have focused on the development of metal-based FCW that does not increase spatter even when F% is lowered. As a result of various experimental studies, the deoxidizer is applied to the inner surface of the outer skin. It was clarified that the release of the droplets was drastically improved by applying C, which is, and increasing the surface tension of the droplets. It has been found that C is not effective when it is simply contained in the flux, and it is meaningful to exist on the side close to the outer surface of the FCW (side closer to the surface of the droplet).
[0012]
In the meaning of the outermost surface of the FCW, there is also a method of applying C to the outer surface of the outer skin (the surface of the FCW), and the inventors of the present application can obtain the effect of drastically improving the detachment of the droplets even in this method. I have confirmed that I can do it. However, when C is applied to the outer surface of the outer skin, C is detached by the wire feeding system. This desorption of C becomes unstable in the effect of droplet detachment and promotes instability of current conduction during welding, and C accumulates in the wire feeding system and clogs the wire feeding system. It becomes a factor to make.
For this reason, it is realistic to apply C to the inner surface of the outer skin. As a method for applying C, before the flux is introduced into the outer skin, the inner surface of the outer skin is treated and C is applied, or the inner surface of the outer skin is dulled (finished), and C is physically peeled. There are various methods such as a method of adhering to the inner surface of the material.
[0013]
Further, as the type of C to be applied, there are particles having a particle diameter of 2 to 10 [mu] m, and among them, those having an average particle diameter of 3 [mu] m exhibit the effect of detaching droplets most.
[0014]
Furthermore, the present inventors have found that the workability of welding is improved by coating the surface of the iron powder, which is the main component of the metal-based FCW flux, with an alkali metal such as Na or K. This is because Na and K as the arc stabilizer are uniformly distributed throughout the flux, and the presence of the arc stabilizer on the surface of the iron powder that is the main component of the droplets is affected. When not only the iron powder but all the flux components are coated with an alkali metal, the amount of the alkali metal becomes excessive, and the welding workability is deteriorated.
[0015]
Also, by applying a surface treatment that coats the surface of the iron powder with a film containing Na and / or K, the flux material (alkali fluoride or feldspar, etc.) added as an arc stabilizer in the flux is reduced. Can be made. For this reason, low slag property can be increased further. In addition, as a surface treatment method of iron powder, for example, there is a method of granulating with water glass. In this method, iron powder, Na powder, and K powder are added to water glass, mixed, dried, and then granulated into powder. Thereby, Na and K are coated on the iron powder in a film form.
[0016]
Hereinafter, the reason for limiting the numerical value of the metal-based flux cored wire for arc welding of the present invention will be described.
[0017]
Flux rate: 5 to 10% by mass with respect to the total mass of the wire
When the flux ratio with respect to the total mass of the wire is less than 5% by mass, the welding workability is deteriorated too much, the deoxidizer is insufficient, and further, the problem that the FCW cannot be stably produced occurs. Not realistic. On the other hand, when the flux rate with respect to the total mass of the wire exceeds 10% by mass, the penetration performance and the low slag property are deteriorated. Therefore, the flux rate with respect to the total mass of the wire is 5 to 10% by mass. In consideration of welding workability, penetration performance, low slag property, etc., the flux ratio with respect to the total mass of the wire is preferably 7 to 9 mass%.
[0018]
Application amount of C on inner surface of outer skin: 0.005 to 0.030 mass% per outer shell mass
When the coating amount of C on the inner surface of the outer skin is less than 0.005 mass% per outer shell mass, the effect of reducing the amount of spatter generated is not exhibited. On the other hand, when the coating amount of C on the inner surface of the outer skin exceeds 0.030 mass% per outer shell mass, the welding workability is deteriorated and the fume amount is also increased. Therefore, the coating amount of C on the inner surface of the outer skin is 0.005 to 0.030 mass% per outer shell mass. In consideration of the low sputtering property, the coating amount of C on the inner surface of the outer skin is preferably 0.010 to 0.020 mass% per outer shell mass.
[0019]
Iron powder: 30-80% by mass per mass of flux
When the iron powder content is less than 30% by mass per mass of flux, the high-efficiency performance specific to metal FCW welding deteriorates. On the other hand, when the content of iron powder exceeds 80% by mass per mass of flux, the amount of deoxidizer such as Si or Mn is insufficient. Therefore, the content of iron powder in the flux is 30 to 80% by mass per mass of the flux.
[0020]
Iron powder one to as least selected from the group consisting of coated Na and K on the surface of the particles of the elements: 0.1 to per iron powder mass in total 5%
When the content of at least one element selected from the group consisting of Na and K is less than 0.1% by mass per iron powder mass in the total amount, the content of Na and / or K in the flux is the flux in the total amount Even if it exceeds 80 mass% per mass, the effect of reducing spatter generation is not exhibited. On the other hand, when the total content of at least one element selected from the group consisting of Na and K exceeds 5% by mass per iron powder mass, the total content of Na and / or K in the flux is the mass of the flux. Even if it is less than 30% by mass, the welding workability is deteriorated, or the moisture content of the wire is increased, causing defects in the weld metal. Therefore, the content of at least one element selected from the group consisting of Na and K is preferably 0.1 to 5% by mass per mass of iron powder. In consideration of low sputtering properties, the total content of at least one element selected from the group consisting of Na and K is preferably 0.2 to 2 mass% per iron powder mass.
[0021]
【Example】
Hereinafter, the characteristics of the metal-based flux-cored wire for arc welding that falls within the scope of the present invention will be specifically described in comparison with the comparative examples.
[0022]
Using the flux shown in Table 1 below and the mild steel outer skin shown in Table 2 below, a trial welding FCW was made. Various FCWs were prepared by changing the flux rate of FCW, the coating amount of C on the inner surface of the outer skin, and the ratio of surface-treated iron powder. The results are shown in Tables 3 and 4. When changing the flux rate, the amount of each composition of the flux was adjusted so that the wire component was the same for all wires. The FCW wire diameter is 1.2 mm.
[0023]
The slag forming agent shown in Table 1 is a metal oxide such as Si, Mn, Zr, Al, Ca, Mg, and Ba. However, TiO ₂ is excluded. The metal component is Fe, Fe—Si, Fe—Mn, Fe—Al, Ni, Mg, or the like.
[0024]
[Table 1]

[0025]
[Table 2]

[0026]
Hereinafter, the measuring method of a flux rate, the measuring method of C amount, and the measuring method of Na and K are demonstrated.
[0027]
Next, a method for measuring the flux rate will be described. First, after the molding process of FCW (wire diameter: product diameter is about 4 mm) is completed, the mass of FCW is measured. Next, the hoop is peeled off to remove the flux, and the mass of the outer skin is measured. The flux mass is obtained from the difference between the wire mass and the outer sheath mass, and is divided by the total wire mass to calculate the flux rate.
[0028]
Next, a method for measuring the C amount will be described. First, the outer surface of the outer skin is washed with an organic solvent, and C on the outer surface of the outer skin is removed. Next, the outer skin is ultrasonically cleaned in an organic solvent, and C adhering to the inner surface of the outer skin is recovered in the organic solvent. Thereby, only C adhering to the inner surface of the outer skin can be extracted. Next, the amount of C is measured by the combustion infrared absorption method, and this is set as the amount of C on the inner surface of the outer skin.
[0029]
Next, a method for measuring Na and K will be described. Na and K are not usually contained in the iron powder. Therefore, first, the total mass of the iron powder to which the Na and K films are deposited is measured. Next, the total amount of iron powder is dissolved with hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid or aqua regia. Then, the dissolved solution is analyzed by an atomic absorption method to measure the amounts of Na and K. And the amount of Na and K measured in this way is converted into the amount per total mass of the iron powder measured in advance as described above, and the amount of Na and K deposited per mass of iron powder is obtained. . Therefore, the amount of iron powder that serves as a reference in defining the amounts of Na and K is an amount containing Na and / or K.
[0030]
In the flux of Table 1, penetration performance, welding workability, and slag generation amount were evaluated for FCWs shown in Tables 3 and 4. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a penetration state of a bead to a welded plate.
[0031]
With respect to the penetration performance, bead-on-plate welding is performed on the welded plate 1 under welding conditions where the welding current is 280 A and the welding voltage is an appropriate voltage, and the penetration depth D of the bead 2 with respect to the welded plate 1 is set to a solid wire and Evaluation was made in comparison with conventional FCW. The solid wire used for this comparison is YGW11 (JIS Z3311), and the conventional FCW is YFWC50DM (JIS Z3313). Both wires have a diameter of 1.2 mm.
[0032]
Further, the penetration performance was evaluated based on the penetration depth D of the bead 2 with respect to the welded plate 1. A penetration depth D of 4.5 mm or more (same as a solid wire) is marked ◎, and a penetration depth D of more than 4.3 mm and less than 4.5 mm (above the conventional FCW and less than solid wire) ^“+” Indicates that the penetration depth D exceeds 4.0 mm and is 4.3 mm or less (above the conventional FCW and less than the solid wire), and “◯” indicates that the penetration depth D is 4.0 mm or less (the conventional FCW). The thing was made into (triangle | delta).
[0033]
As for welding workability, bead-on-plate welding is performed on the plate to be welded under the welding conditions of a welding current of 280 A, a welding voltage of an appropriate voltage, a welding speed of 30 cm / min, and a wire protrusion length of 25 mm. Spatter generated in one minute was collected by the collection method, and the amount of spatter generated was evaluated.
[0034]
The welding workability was evaluated by the total amount of spatter generated per minute (total amount) and sensory evaluation. A sputter generation amount of less than 1.2 g / min and good sensory evaluation is marked with ◎ ⁺ , a spatter generation amount of less than 1.2 g / min is marked with ◎, and a sputter generation amount of 1.2 to 1.5 g / min. A sample having good sensory evaluation in minutes was rated as “ ^+” , a sample having a spatter generation rate of 1.2 to 1.5 g / min was evaluated as “B”, and a sample having a sputter generation amount exceeding 1.5 g / min was evaluated as “Δ”.
[0035]
The amount of slag generated is 1 minute by performing bead-on-plate welding on the welded plate under the welding conditions of 280A welding current, proper welding voltage, welding speed 30cm / min, wire protrusion length 25mm. The amount of generated slag was measured and the amount of generated slag was evaluated. In addition, the measuring method of the slag generation amount peeled the slag generated on the bead, and measured the mass.
[0036]
Regarding the evaluation of the slag generation amount, the total amount of slag generation generated per minute was evaluated by comparison with the solid wire and the conventional FCW. The slag generation rate is less than 1.5 g / min, ◎, the slag generation rate is 1.5 to 1.8 g / min, ◯, and the slag generation rate exceeds 1.8 g / min, △. did.
[0037]
Moreover, comprehensive judgment was made based on the results of welding penetration performance, welding workability, and slag generation amount. These results are shown in Tables 5 and 6.
[0038]
For the evaluation of the comprehensive judgment, if the evaluation of penetration performance, welding workability and slag generation amount is all ○, the overall judgment is ○, and any of the evaluation of penetration performance, welding workability and slag generation amount If there is at least one ○ ^{+, the} overall judgment is ○ ^+, and if any one of the evaluation of penetration performance, welding workability and slag generation amount is ◎, the overall judgment is ◎, and the penetration performance Among the evaluations of welding workability and slag generation amount, if any one has ◎ ^{+, the} overall judgment is ◎ ⁺ . Further, among the evaluations of penetration performance, welding workability, and slag generation amount, if any one is Δ, the comprehensive judgment is Δ.
[0039]
However, among the evaluations of penetration performance, welding workability, and slag generation amount, even if there were two ◎, the overall judgment was ◎. In addition, even if the penetration performance, welding workability, and slag generation amount were evaluated as ○ or ○, if there were other problems, the overall judgment was △.
[0040]
[Table 3]

[0041]
[Table 4]

[0042]
[Table 5]

[0043]
[Table 6]

[0044]
As shown in Table 5 above, Examples Nos. 1 to 9 are FCWs in which the flux rate is reduced and C is applied to the outer surface of the outer skin, the penetration performance and the amount of slag generation are improved, and welding workability is improved. Also, good results were obtained for the comprehensive judgment. In particular, Example No. 3 had particularly good penetration performance because the flux rate was in the preferred range. In Examples Nos. 6 and 7, since the C content on the inner surface of the outer skin was within a preferable range, the welding workability was further improved.
[0045]
Examples Nos. 10 to 12 are FCWs in which the flux rate is reduced, C is applied to the inner surface of the outer skin, and surface-treated iron powder is used, the penetration performance is good, and the slag generation amount is more It was much less, the welding workability was even better, and even better results could be obtained for comprehensive judgment.
[0046]
In Example No. 13, although Claim 1 was satisfied, since the Na + K amount exceeded the upper limit of Claim 2, the comprehensive judgment was not good, but it was good.
[0047]
Examples Nos. 14 and 15 are FCWs in which the flux rate is reduced, C is applied to the inner surface of the outer skin, and surface-treated iron powder is used. The penetration performance is good and the amount of slag generated is small. The welding workability was very good, and a very good result was obtained for the comprehensive judgment.
[0048]
In Example No. 16, although Claim 1 was satisfied, since the Na + K amount was less than the lower limit value of Claim 2, the comprehensive judgment was not good but good.
[0049]
On the other hand, Comparative Example No. 17 is a conventional flux-cored wire, and the flux rate exceeds the upper limit of the present invention, so that the penetration performance and the amount of slag generation are inferior, and the overall judgment is inferior.
[0050]
In Comparative Examples No. 18 to 20, since the coating amount of C on the inner surface of the outer skin is less than the lower limit of the present invention, the penetration performance is good and the slag generation amount is small, but the welding workability is inferior, Overall evaluation was inferior.
[0051]
In Comparative Example No. 21, since the coating amount of C on the inner surface of the outer skin exceeded the upper limit of the present invention, the penetration performance was good and the slag generation amount was small, but the welding workability was inferior. The evaluation of the judgment was inferior.
[0052]
Since Comparative Example No. 22 and 23 had a flux rate less than the lower limit of the present invention, the penetration performance was good and the amount of slag generation was small, but the welding workability was inferior, and the overall evaluation was inferior. It was.
[0053]
In Comparative Example No. 24, the iron powder content exceeded the upper limit of the present invention, so that the alloy was insufficient and the weld metal performance was inferior, and the overall judgment was inferior.
[0054]
In Comparative Example No. 25, the flux rate exceeded the upper limit of the present invention, so the penetration performance was inferior and the overall evaluation was inferior.
[0055]
In Comparative Example No. 26, the iron powder content is less than the lower limit of the present invention, but the penetration performance is good, the amount of slag generation is small, and the welding workability is good. This is not practical because the high efficiency is inferior.
[0056]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, by defining the flux rate, the coating amount of C on the inner surface of the outer skin, and the composition of the flux within a predetermined range, it has good welding workability and is comparable to a solid wire. A metal-based flux cored wire for arc welding having penetration performance and low slag properties can be obtained. Moreover, welding workability | operativity can further be improved by coat | covering the element of Na and / or K on the surface of the iron powder which is one of the components of a flux.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a penetration state of a bead to a welded plate.
[Explanation of symbols]
1; Welded plate 2; Bead

Claims

In a metal-based flux-cored wire for arc welding formed by filling a steel outer shell with a flux, the flux rate with respect to the total mass of the wire is 5 to 10% by mass, and C is 0.005 per outer shell mass on the inner surface of the outer shell. A metal-based flux-cored wire for arc welding, which is coated by 0.030% by mass and contains 30 to 80% by mass of iron powder in the flux.

The iron powder has a particle surface coated with at least one element selected from the group consisting of Na and K in a film form in a total amount of 0.1 to 5% by mass per iron powder mass. Item 2. A metal-based flux-cored wire for arc welding according to item 1.