JP5042744B2 - Electroslag welding method - Google Patents

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JP5042744B2 JP2007217655A JP2007217655A JP5042744B2 JP 5042744 B2 JP5042744 B2 JP 5042744B2 JP 2007217655 A JP2007217655 A JP 2007217655A JP 2007217655 A JP2007217655 A JP 2007217655A JP 5042744 B2 JP5042744 B2 JP 5042744B2
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本発明は、厚鋼板のエレクトロスラグ溶接方法に関し、特に建築鉄骨として使用される四面ボックス柱を構成するダイヤフラムとスキンプレートとの溶接に適用されるエレクトロスラグ溶接方法に関する。   The present invention relates to an electroslag welding method for thick steel plates, and more particularly to an electroslag welding method applied to welding a diaphragm and a skin plate constituting a four-sided box column used as a building steel frame.

一般に、エレクトロスラグ溶接法は、大入熱1パス溶接が可能なため、他の溶接法に比べて高能率な溶接が可能であり、建築および橋梁などの溶接構造物における鉄骨として使用される四面ボックス柱を構成するスキンプレートとダイヤフラム(補強財)とを立向溶接する場合に多く用いられている。その一方で、エレクトロスラグ溶接法は、溶接入熱が500kJ/cm程度以上と、一般のアーク溶接に比べて大きいため、溶接で形成される溶接金属の冷却速度が小さく、溶接金属の靭性確保が容易ではないという問題点がある。これは、溶接金属の冷却速度が遅いために、溶接金属が凝固した後の冷却過程でオーステナイト(以下、オーステナイトを略称でγということもある)粒界から粗大な初析フェライト(以下、略称でフェライトをαということもある)が生成し、また、粒内組織も粗大化し、これらが溶接金属の靭性低下の原因となっていると考えられている。   In general, the electroslag welding method can perform one-pass welding with large heat input, so that it is possible to perform welding more efficiently than other welding methods, and is used as a steel frame in welded structures such as buildings and bridges. It is often used for vertical welding of skin plates and diaphragms (reinforcing goods) that constitute box columns. On the other hand, the electroslag welding method has a welding heat input of about 500 kJ / cm or more, which is larger than that of general arc welding. Therefore, the cooling rate of the weld metal formed by welding is low, and the toughness of the weld metal is ensured. There is a problem that it is not easy. This is because the cooling rate of the weld metal is slow, so in the cooling process after the weld metal solidifies, a coarse proeutectoid ferrite (hereinafter abbreviated as austenite) (hereinafter abbreviated as austenite). It is believed that ferrite is sometimes referred to as α) and that the intragranular structure is coarsened, which causes a reduction in the toughness of the weld metal.

建築、橋梁などの溶接構造物では、地震時に脆性破壊による倒壊を回避するため、その溶接部の高靭性化の社会的要請が極めて大きい。この要請に対して、建築、橋梁などに適用される鋼材として溶接熱影響部(以下、HAZ(Heat Affected Zone)ということもある)の靭性として、0℃における2mmVノッチシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーで70J以上を保証する高HAZ靭性鋼が開発されている。また、溶接構造物の安全性を高めるために、溶接金属についても鋼材と同等以上の靭性が要求され、従来から、エレクトロスラグ溶接により溶接部に形成された溶接金属の靭性を向上するための技術がいろいろと検討されている。   In welded structures such as buildings and bridges, there is a great social demand for higher toughness of the welded parts in order to avoid collapse due to brittle fracture during an earthquake. In response to this request, the toughness of the weld heat affected zone (hereinafter sometimes referred to as HAZ (Heat Affected Zone)) as the steel material applied to buildings, bridges, etc., is the absorbed energy of the 2 mm V notch Charpy impact test at 0 ° C. High HAZ toughness steels that guarantee 70J and higher have been developed. In addition, in order to increase the safety of welded structures, weld metal is required to have toughness equal to or better than that of steel, and conventionally, a technology for improving the toughness of weld metal formed in welds by electroslag welding. Has been studied in various ways.

例えば、引張強度:500〜600MPa級の鋼を溶接入熱800kJ/cm以上のエレクトロスラグ溶接をする際に、溶接金属の靭性向上を目的として、C、Si、Mn、Mo、Ni、Ti、B、N及びOの含有量を適正化した大入熱エレクトロスラグ溶接用ワイヤが提案されている(例えば特許文献1、参照)。この特許文献1によれば、板厚50mmのダイアフラムと板厚80mmのスキンプレート、または、板厚85mmのダイアフラムと板厚85mmのスキンプレートとの溶接により0℃でのシャルピー吸収エネルギーで110J以上の溶接金属が得られたことが開示されている。   For example, when performing electroslag welding of steel having a tensile strength of 500 to 600 MPa class with a welding heat input of 800 kJ / cm or more, C, Si, Mn, Mo, Ni, Ti, B are used for the purpose of improving the toughness of the weld metal. , N and O contents have been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to this Patent Document 1, a Charpy absorbed energy at 0 ° C. of 110 J or more is obtained by welding a diaphragm having a thickness of 50 mm and a skin plate having a thickness of 80 mm, or a diaphragm having a thickness of 85 mm and a skin plate having a thickness of 85 mm. It is disclosed that a weld metal was obtained.

また、引張強度:400〜600MPa級の鋼を溶接入熱500kJ/cm以上のエレクトロスラグ溶接をする際に、溶接金属の靭性向上を目的として、C、Si、Mn、P、S、N及びOの含有量を適正化した大入熱エレクトロスラグ溶接用裏当金が提案されている(例えば特許文献2、参照)。この特許文献2によれば、板厚50mmのダイアフラムと板厚50mmのスキンプレートとの溶接により0℃でのシャルピー吸収エネルギーで70J以上の溶接金属が得られたことが開示されている。   In addition, when performing electroslag welding of steel having a tensile strength of 400 to 600 MPa class with a welding heat input of 500 kJ / cm or more, C, Si, Mn, P, S, N, and O are used for the purpose of improving the toughness of the weld metal. A backing metal for high heat input electroslag welding in which the content of is optimized is proposed (see, for example, Patent Document 2). According to Patent Document 2, it is disclosed that a weld metal of 70 J or more is obtained with Charpy absorbed energy at 0 ° C. by welding a diaphragm having a thickness of 50 mm and a skin plate having a thickness of 50 mm.

しかしながら、エレクトロスラグ溶接は上述したように超大入熱溶接であり、鋼材(母材)や裏当金の溶接金属への溶け込み率(以下、単に希釈率ということがある)が大きいため、溶接ワイヤの化学組成だけでなく、ダイアフラム及びスキンプレートの鋼材や裏当金の希釈による化学組成の影響を強く受ける。また、エレクトロスラグ溶接では、上述したように溶接入熱量が大きいことに加え、溶接入熱量はダイアフラムの板厚に応じて変更されるため、ダイアフラムの板厚の条件により溶接金属の冷却速度は変動し、さらに、ダイアフラムの板厚が同じでも、スキンプレートの板厚が薄くなると、スキンプレートの熱容量が小さくなるため、溶接金属の冷却速度がより遅くなる。   However, electroslag welding is super heat input welding as described above, and the welding rate of steel (base metal) and backing metal into the weld metal (hereinafter sometimes simply referred to as dilution rate) is large. Not only the chemical composition but also the chemical composition due to the dilution of diaphragm and skin plate steel and backing metal. Also, in electroslag welding, the welding heat input is large as described above, and the welding heat input is changed according to the diaphragm plate thickness. Therefore, the cooling rate of the weld metal varies depending on the diaphragm plate thickness conditions. Further, even if the plate thickness of the diaphragm is the same, if the plate thickness of the skin plate is reduced, the heat capacity of the skin plate is reduced, so that the cooling rate of the weld metal is further reduced.

このようにエレクトロスラグ溶接は、ダイアフラムの板厚に応じて変更される溶接入熱量や、ダイアフラムに対するスキンプレートの板厚比の条件により、鋼材(母材)や裏当金の溶接金属への溶け込み率、および、溶接金属の冷却速度は大きく変化するため、上記特許文献1または特許文献2で提案される溶接ワイヤまたは裏当金のみによる溶接金属の成分組成調整では、溶接金属の組織及び特性を制御することに限界があった。   In this way, electroslag welding involves the penetration of steel (base metal) and backing metal into the weld metal depending on the amount of welding heat input that changes according to the diaphragm thickness and the thickness ratio of the skin plate to the diaphragm. Since the rate and the cooling rate of the weld metal change greatly, in the adjustment of the composition of the weld metal using only the welding wire or the backing metal proposed in Patent Document 1 or Patent Document 2, the structure and characteristics of the weld metal are changed. There was a limit to control.

また、上記特許文献1などにより提案される従来の大入熱エレクトロスラグ溶接用溶接ワイヤは、板厚50mm以上のダイアフラムの溶接入熱量が高く、溶接金属の冷却速度が遅い条件において、溶接金属の焼入性を高め、靭性に有害な粒界フェライトの生成を抑制することにより、溶接金属の靭性向上効果が得るものである。しかし、同じ溶接入熱条件(同じダイアフラム板厚条件)でも、ダイアフラムに対するスキンプレートの板厚比を変更した場合には、溶接金属の冷却速度が大きく変化するため、同じ溶接金属の靭性向上効果を確保するためには、ダイヤフラム厚、スキンプレート厚の組み合わせ毎に溶接ワイヤの化学成分を設計する必要がある。   Moreover, the conventional welding wire for large heat input electroslag welding proposed by the above-mentioned Patent Document 1 or the like has a high welding heat input of a diaphragm having a plate thickness of 50 mm or more, and the welding metal has a low cooling rate. By improving the hardenability and suppressing the formation of grain boundary ferrite harmful to toughness, the effect of improving the toughness of the weld metal is obtained. However, under the same welding heat input conditions (same diaphragm plate thickness conditions), if the plate thickness ratio of the skin plate to the diaphragm is changed, the cooling rate of the weld metal changes greatly, so the effect of improving the toughness of the same weld metal is achieved. In order to ensure, it is necessary to design the chemical composition of the welding wire for each combination of diaphragm thickness and skin plate thickness.

すなわち、溶接後の溶接金属の冷却速度が小さくなる、ダイヤフラムの板厚が厚く溶接入熱が大きい上に、スキンプレートの板厚が薄い条件で、溶接金属の粒界フェライト生成を抑制しようとすれば、必然的に溶接ワイヤは高合金組成となる。しかし、この高合金組成の溶接ワイヤを用いて、溶接後の溶接金属の冷却速度が比較的大きくなる、板厚が薄いダイヤフラムと板厚が厚いスキンプレートとを溶接する場合には、溶接金属の焼入性は過大となり、硬質のベイナイト主体組織となるため、溶接金属の靭性は劣化する。   That is, when the welding metal cooling rate after welding is reduced, the diaphragm plate thickness is thick, the welding heat input is large, and the skin plate thickness is thin, it is attempted to suppress the formation of intergranular ferrite in the weld metal. Inevitably, the welding wire necessarily has a high alloy composition. However, when using this high alloy composition welding wire to weld a thin plate and a thick plate to the plate, the cooling rate of the weld metal after welding is relatively large. Since the hardenability becomes excessive and a hard bainite-based structure is formed, the toughness of the weld metal deteriorates.

反対に、板厚が薄いダイヤフラムと板厚が厚いスキンプレート条件に適合する比較的焼入れ性の低い合金組成の溶接ワイヤを用いて、板厚が厚いダイヤフラムと薄スキンプレートを溶接する場合には、溶接金属の焼入性が大幅に不足し、溶接金属の粗大な粒界フェライト生成が抑制できず、靭性が劣化する。   On the other hand, when welding a diaphragm with a large plate thickness and a thin skin plate using a welding wire with a relatively low hardenability alloy composition that meets the conditions of a thin plate and a thick plate plate, The hardenability of the weld metal is greatly insufficient, the formation of coarse grain boundary ferrite in the weld metal cannot be suppressed, and the toughness deteriorates.

また、上記特許文献2により提案される大入熱エレクトロスラグ溶接用裏当金は、板厚50mm以上のダイアフラムの溶接入熱量が高く、溶接金属の冷却速度が遅い条件において、裏当金から溶接金属への成分溶け込み(希釈)を考慮して裏当金の化学成分を設計し、溶接金属の焼入性を高め、靭性に有害な粒界フェライトの生成を抑制するものである。しかし、裏当金の希釈率は、たかだか10%程度であり、また、同じ溶接入熱条件(同じダイアフラム板厚条件)でも、ダイアフラムに対するスキンプレートの板厚比を変更した場合には、溶接金属の冷却速度が大きく変化するため、裏当金の化学成分を調整するだけでは、ダイヤフラムとスキンプレートの板厚の広い組み合わせにおいて、靭性向上効果を確保することは困難である。   Further, the backing metal for large heat input electroslag welding proposed by the above-mentioned Patent Document 2 is welded from the backing metal under the condition that the welding heat input of the diaphragm having a plate thickness of 50 mm or more is high and the cooling rate of the weld metal is low. The chemical composition of the backing metal is designed in consideration of the component penetration (dilution) into the metal, thereby improving the hardenability of the weld metal and suppressing the formation of grain boundary ferrite harmful to toughness. However, the dilution rate of the backing metal is only about 10%, and even if the welding heat metal condition (same diaphragm plate thickness condition) changes the plate thickness ratio of the skin plate to the diaphragm, the weld metal Therefore, it is difficult to ensure the effect of improving the toughness in a wide combination of diaphragm and skin plate thickness, simply by adjusting the chemical composition of the backing metal.

以上のとおり、エレクトロスラグ溶接における、広い範囲のダイヤフラムとスキンプレートの板厚の組み合わせ、具体的には、ダイヤフラムの板厚が25mm〜100mm、スキンプレートの板厚が20mm〜100mm(但し、スキンプレートの板厚は、ダイヤフラムの板厚以下である)の様々な組み合わせにおいて、安定して良好な溶接金属の靭性を確保できる技術は確立されていないのが現状である。   As described above, a wide range of diaphragm and skin plate thickness combinations in electroslag welding, specifically, the diaphragm plate thickness is 25 mm to 100 mm, and the skin plate thickness is 20 mm to 100 mm (however, the skin plate In the present situation, no technology has been established that can stably and satisfactorily ensure the toughness of weld metal in various combinations of plate thicknesses (which are equal to or less than the plate thickness of the diaphragm).

特に、従来技術では、溶接入熱量が大きくなるダイヤフラムの板厚が50mm以上、さらには、スキンプレートの板厚がダイヤフラムの板厚の2/3以下の鋼板の組み合わせ条件では、溶接後の溶接金属の冷却速度がより遅くなるため、良好な溶接金属の靭性を確保することが困難であった。   In particular, in the prior art, the welded metal after welding is used in the combination condition of the steel plate in which the thickness of the diaphragm that increases the heat input of welding is 50 mm or more, and further, the thickness of the skin plate is 2/3 or less of the thickness of the diaphragm. Since the cooling rate of the steel became slower, it was difficult to ensure good weld metal toughness.

特開2002−79396号公報JP 2002-79396 A 特開2004−216384号公報JP 2004-216384 A

本発明は、上記従来技術の現状に鑑みて、特に建築鉄骨として使用される四面ボックス柱を構成するダイヤフラムとスキンプレートとの溶接に適用されるエレクトロスラグ溶接であって、ダイヤフラムの板厚が50mm以上、さらには、スキンプレートの板厚が、ダイヤフラムの板厚の2/3以下である、溶接入熱量が高く、鋼板及び裏当金からの成分の希釈率が高く、かつ溶接金属の冷却速度が遅くなる鋼板の板厚の組み合わせ条件でも、引張強度が400〜780MPa、かつ靭性が0℃でのシャルピー吸収エネルギーvE0で70J以上の溶接金属を安定的に確保できる、エレクトロスラグ溶接方法を提供することを目的とする。   The present invention is an electroslag welding applied to the welding of a diaphragm and a skin plate that constitute a four-sided box column used as a construction steel frame in particular, in view of the above-described conventional technology, and the thickness of the diaphragm is 50 mm. In addition, the skin plate thickness is 2/3 or less of the diaphragm plate thickness, the welding heat input is high, the dilution ratio of the components from the steel plate and backing metal is high, and the cooling rate of the weld metal There is provided an electroslag welding method capable of stably securing a weld metal having a tensile strength of 400 to 780 MPa and a toughness of 0 J at a Charpy absorbed energy vE0 of 70 J or more even under a combination condition of steel plate thicknesses that slow down. For the purpose.

発明者らの検討によれば、従来の大入熱エレクトロスラグ溶接用ワイヤまたは裏当金を用いて、溶接金属のミクロ組織を、例えば、靭性に有害な粒界フェライトを抑制し、かつ粒内組織を靭性向上に好ましい微細アシキュラーフェライトあるいは微細ベイナイトとすることにより、溶接金属の靭性を確保できる冷却速度範囲は限られることを確認した。特に、ダイヤフラムの板厚が50mm以上、さらには、スキンプレートの板厚が、ダイヤフラムの板厚の2/3以下の条件では、溶接入熱量が高く、鋼板及び裏当金からの成分の希釈率が高く、かつ溶接金属の冷却速度が極端に遅くなるため、溶接ワイヤによる成分調整や裏当金からの成分希釈を考慮して0℃でのシャルピー吸収エネルギーvE0で70J以上の溶接金属の靭性を確保することは実用的に困難である。   According to the inventors' investigation, the conventional high heat input electroslag welding wire or backing metal is used to suppress the microstructure of the weld metal, for example, to suppress grain boundary ferrite harmful to toughness, and It was confirmed that the cooling rate range in which the toughness of the weld metal can be ensured is limited by making the structure fine acicular ferrite or fine bainite preferable for improving toughness. In particular, when the diaphragm plate thickness is 50 mm or more, and the plate thickness of the skin plate is 2/3 or less of the diaphragm plate thickness, the welding heat input is high, and the dilution ratio of components from the steel plate and backing metal And the cooling rate of the weld metal is extremely slow. Therefore, considering the component adjustment by the welding wire and the component dilution from the backing metal, the toughness of the weld metal is 70J or more with Charpy absorbed energy vE0 at 0 ° C. It is practically difficult to ensure.

本発明者らは、上記溶接ワイヤによる成分調整や裏当金からの成分希釈を考慮した溶接金属のミクロ組織制御では、広い範囲でのダイヤフラム及びスキンプレートの板厚の組み合わせ条件及び溶接金属の冷却速度に応じて、溶接ワイヤ及び裏当金の成分設計をする必要があり、実用性に欠けるため、ミクロ組織の依存性が小さい、溶接金属靭性の支配因子について実験などにより調査した。   In the microstructure control of the weld metal in consideration of the component adjustment by the welding wire and the component dilution from the backing metal, the inventors have combined the conditions of the diaphragm and skin plate thickness in a wide range and the cooling of the weld metal. It was necessary to design the components of the welding wire and backing metal depending on the speed, and because of lack of practicality, the factors controlling the weld metal toughness, which have a small dependence on the microstructure, were investigated by experiments.

その結果、溶接金属の基本成分組成が所定の範囲であれば、広い範囲でのダイヤフラム及びスキンプレートの板厚の組み合わせ条件で、冷却速度により溶接金属のミクロ組織の変化する場合であっても、溶接ワイヤ、鋼板(ダイヤフラム、スキンプレート)、および、裏当金の溶接金属への各寄与度(希釈率)を考慮し、それぞれのC量およびN量を最適化することで、0℃でのシャルピー吸収エネルギーvE0で70J以上の溶接金属の靭性を確保することが可能となることを知見した。
本発明は、これらの知見を基になされたものであり、その要旨は下記の通りである。
As a result, if the basic component composition of the weld metal is within a predetermined range, even if the microstructure of the weld metal changes depending on the cooling rate under the combined conditions of the diaphragm and skin plate thickness in a wide range, Considering each contribution (dilution rate) of welding wire, steel plate (diaphragm, skin plate) and backing metal to weld metal, optimizing the amount of C and N at 0 ° C It has been found that it is possible to ensure the toughness of a weld metal of 70 J or more with Charpy absorbed energy vE0.
The present invention has been made based on these findings, and the gist thereof is as follows.

(1) 板厚が50mm以上の鋼板1の端面を、該鋼板1の板厚2/3以下の板厚を有する鋼板2の表面に間隙を隔てて突き合わせ、該間隙の両側に配置された裏当金とによって開先を形成し、該開先空間内に、フラックスを充填すると共に給電ノズルを介して溶接ワイヤを送給しながら、給電ノズルを鉛直方向に引き上げて溶接するエレクトロスラグ溶接方法において、
前記溶接ワイヤの化学成分として、質量%で、
C:0.005〜0.1%、
Si:0.01〜1%、
Mn:0.1〜2.5%、
P:0.02%以下、
S:0.01%以下、
Al:0.002〜0.1%、
Ti:0.002〜0.3%、
B:0.0003〜0.015%、
N:0.001〜0.015%を含有し、かつ、
O:0.01%以下に制限し、
残部が不可避的不純物およびFeからなる溶接ワイヤを用い、
前記裏当金の化学成分として、質量%で、
C:0.02〜0.25%、
Si:0.01〜1.5%、
Mn:0.1〜2.5%、
P:0.02%以下、
S:0.01%以下、
N:0.001〜0.015%を含有し、かつ、
O:0.01%以下に制限し、
残部が不可避不純物およびFeからなる裏当金を用いて、
前記鋼板1および鋼板2の化学成分として、質量%で、
C:0.02〜0.2%、
Si:0.01〜1%、
Mn:0.1〜2.5%、
P:0.02%以下、
S:0.01%以下、
Al:0.002〜0.1%、
N:0.001〜0.015%を含有し、かつ、
O:0.01%以下に制限し、
残部が不可避不純物およびFeからなる鋼板1および鋼板2を溶接し、
さらに、前記溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金中にそれぞれ含有するCの質量%に基づいて下記(1)式により求められるX値が0.09以下であり、かつ、前記溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金中にそれぞれ含有するNの質量%に基づいて下記(2)式により求められるY値が0.007以下とすることを特徴とするエレクトロスラグ溶接方法。
X=0.6×C+0.2×(CS1+CS2)+0.1×C ・・・(1)
ただし、上記C、CS1、CS2、および、Cはそれぞれ溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金中に含有するCの質量%を示す。
Y=0.2×N+0.15×(NS1+NS2)+0.1×N ・・・(2)
ただし、上記N、NS1、NS2、および、Nはそれぞれ溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金中に含有するNの質量%を示す。
(1) The end face of the steel plate 1 having a plate thickness of 50 mm or more is butted against the surface of the steel plate 2 having a plate thickness of 2/3 or less of the steel plate 1 with a gap, and the back surface disposed on both sides of the gap In an electroslag welding method in which a groove is formed with a metal, and the gap is filled with flux and a welding wire is fed through the power supply nozzle, and the power supply nozzle is pulled up in the vertical direction and welded. ,
As a chemical component of the welding wire,
C: 0.005 to 0.1%
Si: 0.01 to 1%,
Mn: 0.1 to 2.5%
P: 0.02% or less,
S: 0.01% or less,
Al: 0.002 to 0.1%,
Ti: 0.002 to 0.3%,
B: 0.0003 to 0.015%,
N: 0.001 to 0.015%, and
O: limited to 0.01% or less,
Using the welding wire with the balance being inevitable impurities and Fe,
As a chemical component of the backing gold,
C: 0.02 to 0.25%,
Si: 0.01 to 1.5%,
Mn: 0.1 to 2.5%
P: 0.02% or less,
S: 0.01% or less,
N: 0.001 to 0.015%, and
O: limited to 0.01% or less,
Using the backing made of the inevitable impurities and Fe in the balance,
As a chemical component of the steel plate 1 and the steel plate 2 in mass%,
C: 0.02 to 0.2%,
Si: 0.01 to 1%,
Mn: 0.1 to 2.5%
P: 0.02% or less,
S: 0.01% or less,
Al: 0.002 to 0.1%,
N: 0.001 to 0.015%, and
O: limited to 0.01% or less,
Welding steel plate 1 and steel plate 2 with the balance being inevitable impurities and Fe,
Furthermore, X value calculated | required by the following (1) formula based on the mass% of C each contained in the said welding wire, the steel plate 1, the steel plate 2, and a backing metal is 0.09 or less, and the said An electroslag characterized in that the Y value obtained by the following formula (2) based on the welding wire, the steel plate 1, the steel plate 2, and the mass% of N contained in the backing metal is 0.007 or less. Welding method.
X = 0.6 × C W + 0.2 × (C S1 + C S2 ) + 0.1 × C F (1)
However, the C W, C S1, C S2 and shows C F respectively welding wire, the steel plate 1, the steel plate 2, and the mass% of C contained in in the backing metal.
Y = 0.2 × N W + 0.15 × (N S1 + N S2 ) + 0.1 × N F (2)
However, the N W, N S1, N S2 and, N F, each welding wire, the steel plate 1, the steel plate 2, and shows the mass% of N, contained in the backing metal.

)前記溶接ワイヤが、さらに、質量%で、
Mo:0.01〜2.5%、
Cr:0.01〜1.5%、
W:0.01〜1.5%、
Cu:0.01〜1.5%、
Ni:0.01〜6%、
Nb:0.002〜0.1%、
V:0.002〜0.5%、および、
Ta:0.002〜0.5%のうちの1種または2種以上を含有することを特徴とする前記(1)に記載のエレクトロスラグ溶接方法。
( 2 ) The welding wire is further in mass%,
Mo: 0.01 to 2.5%,
Cr: 0.01 to 1.5%
W: 0.01 to 1.5%
Cu: 0.01 to 1.5%,
Ni: 0.01-6%,
Nb: 0.002 to 0.1%,
V: 0.002 to 0.5% and
Ta: One or more of 0.002 to 0.5% are contained, The electroslag welding method as described in said ( 1) characterized by the above-mentioned.

) 前記溶接ワイヤが、さらに、質量%で、
Ca:0.0002〜0.01%、
Mg:0.0002〜0.01%、および、
REM:0.0002〜0.01%のうちの1種または2種以上を含有することを特徴とする前記(1)または(2)に記載のエレクトロスラグ溶接方法。
( 3 ) The welding wire is further in mass%,
Ca: 0.0002 to 0.01%,
Mg: 0.0002 to 0.01%, and
REM: The electroslag welding method according to (1) or (2) above, containing one or more of 0.0002 to 0.01%.

)前記鋼板1および鋼板2が、さらに、質量%で、
Ti:0.002〜0.05%、
B:0.0003〜0.015%、
Mo:0.01〜1.5%、
Cr:0.01〜1.5%、
W:0.01〜1.5%、
Cu:0.01〜1.5%、
Ni:0.01〜6%、
Nb:0.002〜0.1%、
V:0.002〜0.5%、および、
Ta:0.002〜0.5%のうちの1種または2種以上を含有することを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載のエレクトロスラグ溶接方法。
( 4 ) The steel plate 1 and the steel plate 2 are further in mass%,
Ti: 0.002 to 0.05%,
B: 0.0003 to 0.015%,
Mo: 0.01 to 1.5%,
Cr: 0.01 to 1.5%
W: 0.01 to 1.5%
Cu: 0.01 to 1.5%,
Ni: 0.01-6%,
Nb: 0.002 to 0.1%,
V: 0.002 to 0.5% and
The electroslag welding method according to any one of (1) to ( 3 ), wherein one or more of Ta: 0.002 to 0.5% are contained.

)前記鋼板1および鋼板2が、さらに、質量%で、
Ca:0.0002〜0.01%、
Mg:0.0002〜0.01%、および、
REM:0.0002〜0.01%のうちの1種または2種以上を含有することを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載のエレクトロスラグ溶接方法。
( 5 ) The steel plate 1 and the steel plate 2 are further in mass%,
Ca: 0.0002 to 0.01%,
Mg: 0.0002 to 0.01%, and
REM: One or more of 0.0002 to 0.01% are contained, The electroslag welding method in any one of said (1)-( 4 ) characterized by the above-mentioned.

)裏当金が、さらに、質量%で、
Al:0.002〜0.1%、
Ti:0.002〜0.05%、
B:0.0003〜0.015%、
Mo:0.01〜1.5%、
Cr:0.01〜1.5%、
W:0.01〜1.5%、
Cu:0.01〜1.5%、
Ni:0.01〜6%、
Nb:0.002〜0.1%、
V:0.002〜0.5%、および、
Ta:0.002〜0.5%のうちの1種または2種以上を含有することを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載のエレクトロスラグ溶接方法。
( 6 ) The backing money is further mass%,
Al: 0.002 to 0.1%,
Ti: 0.002 to 0.05%,
B: 0.0003 to 0.015%,
Mo: 0.01 to 1.5%,
Cr: 0.01 to 1.5%
W: 0.01 to 1.5%
Cu: 0.01 to 1.5%,
Ni: 0.01-6%,
Nb: 0.002 to 0.1%,
V: 0.002 to 0.5% and
The electroslag welding method according to any one of (1) to ( 5 ), wherein one or more of Ta: 0.002 to 0.5% are contained.

)裏当金が、さらに、質量%で、
Ca:0.0002〜0.01%、
Mg:0.0002〜0.01%、および、
REM:0.0002〜0.01%のうちの1種または2種以上を含有することを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載のエレクトロスラグ溶接方法。
( 7 ) The backing money is further mass%,
Ca: 0.0002 to 0.01%,
Mg: 0.0002 to 0.01%, and
REM: One or more of 0.0002 to 0.01% are contained, The electroslag welding method in any one of said (1)-( 6 ) characterized by the above-mentioned.

本発明によれば、特に建築鉄骨として使用される四面ボックス柱を構成するダイヤフラムとスキンプレートとの溶接に適用されるエレクトロスラグ溶接であって、ダイヤフラムの板厚が50mm以上、さらには、スキンプレートの板厚が、ダイヤフラムの板厚の2/3以下である、溶接入熱量が高く、鋼板及び裏当金からの成分の希釈率が高く、かつ溶接金属の冷却速度が遅くなる鋼板の板厚の組み合わせ条件でも、引張強度が400〜780MPa、かつ靭性が0℃でのシャルピー吸収エネルギーvE0で70J以上の溶接金属を安定的に確保できる、エレクトロスラグ溶接方法を提供することができる。本発明の適用によって、溶接金属の基本成分組成が所定の範囲であれば、広い範囲でのダイヤフラム及びスキンプレートの板厚の組み合わせ条件で、冷却速度により溶接金属のミクロ組織の変化する場合であっても、溶接ワイヤ、鋼板(ダイヤフラム、スキンプレート)、および、裏当金の溶接金属への各寄与度(希釈率)を考慮し、それぞれのC量およびN量を最適化することで、溶接金属の靭性を安定的に確保することができるため、本発明による産業上の貢献は極めて大きい。   According to the present invention, electroslag welding is applied to welding of a diaphragm and a skin plate that constitute a four-sided box column used as a construction steel frame in particular, and the thickness of the diaphragm is 50 mm or more. The plate thickness of the steel plate is 2/3 or less of the plate thickness of the diaphragm, the welding heat input is high, the dilution ratio of the components from the steel plate and the backing metal is high, and the cooling rate of the weld metal is slow The electroslag welding method can stably provide a weld metal having a tensile strength of 400 to 780 MPa and a toughness of 0 J at a Charpy absorbed energy vE0 of 70 J or more even under the above combination conditions. If the basic composition of the weld metal is within a predetermined range by the application of the present invention, the microstructure of the weld metal changes depending on the cooling rate under a combination condition of the diaphragm and skin plate thickness in a wide range. However, considering the contribution (dilution rate) of the welding wire, steel plate (diaphragm, skin plate), and backing metal to the weld metal, welding is performed by optimizing the amount of C and N respectively. Since the metal toughness can be stably secured, the industrial contribution of the present invention is extremely large.

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。一般に、建築鉄骨におけるボックス柱をエレクトロスラグ溶接する方法は、概略以下のように行なわれる。ボックス柱は、4枚の溶接構造用厚鋼材からなるスキンプレートで構成されている。そして、ボックス柱の内側のスキンプレート表面に対して、補強材としてダイヤフラムの端面を前記スキンプレート表面との間に所定の間隙(開先幅)を隔てて突合せ、この間隙の両側に2枚の裏当金を前記スキンプレート表面及びダイヤフラム端面に当接し、配置する。溶接する際は、スキンプレート表面、ダイヤフラム端面、及び裏当金によって囲まれた開先空間内に、フラックスを充填すると共に給電ノズルを挿入し、この給電ノズル内にワイヤを送給しながら給電ノズルを垂直方向に引き上げつつ溶接する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described. In general, a method of electroslag welding a box column in a building steel frame is generally performed as follows. The box column is composed of four skin plates made of a thick steel material for welded structure. Then, the end face of the diaphragm as a reinforcing material is abutted against the skin plate surface inside the box column with a predetermined gap (groove width) between the skin plate surface, and two sheets are provided on both sides of the gap. A backing metal is placed in contact with the skin plate surface and the diaphragm end face. When welding, the power supply nozzle is filled with the flux and inserted into the groove space surrounded by the skin plate surface, the diaphragm end face and the backing metal, and the wire is fed into the power supply nozzle. Weld while pulling up in the vertical direction.

このボックス柱の非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接は、建築用途が大半であるため、スキンプレート及びダイヤフラムとして使用される鋼材としては、一般に、JIS規格で規定されている溶接構造用熱間圧延鋼(例えば、SM材490、SM520及びSM570等)が挙げられる。特に、靭性及び耐ラメラティア特性が要求される場合には、建築構造用圧延鋼(例えば、SN400、SN490及びSA440等)が使用される。また、溶接ワイヤとしては、溶接金属に対する強度及び靭性要求に応じて、例えば、JIS Z3353 YES52又はJIS Z3353 YES62相当品が用いられる。一方、裏当金は、構造部材ではないため、通常、鋼材の強度レベルに関わらず、490MPa級の平鋼(フラットバー)が用いられる場合が多いが、スキンプレート及びダイヤフラムと同等の鋼材が用いられる場合もあり得る。   Since the non-consumable nozzle type electroslag welding of this box column is mostly used for construction, the steel materials used as skin plates and diaphragms are generally hot rolled steel for welded structures (specified in JIS standards) ( For example, SM material 490, SM520, SM570, etc.) may be mentioned. In particular, when toughness and lamellar resistance are required, rolled steel for building structures (for example, SN400, SN490, SA440, etc.) is used. As the welding wire, for example, JIS Z3353 YES52 or JIS Z3353 YES62 equivalent is used according to the strength and toughness requirements for the weld metal. On the other hand, since the backing metal is not a structural member, a 490 MPa class flat steel (flat bar) is usually used regardless of the strength level of the steel, but steel equivalent to the skin plate and diaphragm is used. It can be done.

本発明は、通常のエレクトロスラグ溶接方法において、ダイヤフラムに相当する鋼板1の板厚が50mm以上の端面を、この鋼板1の板厚以下の板厚を有するスキンプレートに相当する鋼板2の表面に間隙を隔てて突き合わせ、該間隙の両側に配置された裏当金とによって開先を形成し、該開先空間内に、フラックスを充填すると共に給電ノズルを介して溶接ワイヤを送給しながら、給電ノズルを鉛直方向に引き上げて溶接することを前提とする。通常のエレクトロスラグ溶接方法では、溶接入熱は、ダイヤフラムに相当する鋼板1の板厚に応じて設定され、鋼板1の板厚が50mm以上の場合には、溶接入熱が高くなり、溶接金属の冷却速度が遅くなるため、粒界フェライトの生成、粒内組織の粗大化により溶接金属の靭性が低下しやすい条件となる。   In the ordinary electroslag welding method, the present invention provides an end face having a thickness of 50 mm or more corresponding to a diaphragm as a surface of the steel plate 2 corresponding to a skin plate having a thickness equal to or less than the thickness of the steel sheet 1. A gap is formed with a gap between the gaps, and a backing metal disposed on both sides of the gap, and a flux is filled in the gap space and a welding wire is fed through a power supply nozzle. It is assumed that the power supply nozzle is pulled up and welded in the vertical direction. In the usual electroslag welding method, the welding heat input is set according to the plate thickness of the steel plate 1 corresponding to the diaphragm. When the plate thickness of the steel plate 1 is 50 mm or more, the welding heat input becomes high, and the weld metal Therefore, the toughness of the weld metal tends to decrease due to the formation of grain boundary ferrite and the coarsening of the grain structure.

本発明は、鋼板1の板厚が50mm以上、さらには、鋼板2(スキンプレートに相当)が鋼板1の2/3以下の板厚の条件で、冷却速度の低下により溶接金属の靭性が低下しやすい条件において、以下に示すように、溶接ワイヤ、鋼板1(ダイヤフラムに相当)、鋼板2(スキンプレートに相当)、および、裏当金の基本成分を規定するととともに、特にミクロ組織に寄らず、溶接金属の靭性を大きく支配する溶接ワイヤ、鋼板1(ダイヤフラムに相当)、鋼板2(スキンプレートに相当)、および、裏当金のC量及びN量をそれぞれの溶接金属への寄与度(希釈率)を考慮し、最適化することを特徴要件とする。   In the present invention, the toughness of the weld metal is reduced due to a decrease in the cooling rate under the condition that the thickness of the steel plate 1 is 50 mm or more, and further, the steel plate 2 (corresponding to a skin plate) is 2/3 or less of the steel plate 1. As shown below, the basic components of welding wire, steel plate 1 (corresponding to diaphragm), steel plate 2 (corresponding to skin plate), and backing metal are specified as shown below. , The welding wire that largely controls the toughness of the weld metal, steel plate 1 (corresponding to the diaphragm), steel plate 2 (corresponding to the skin plate), and the amount of C and N of the backing metal contribution to each weld metal ( Considering the dilution ratio), the feature is to optimize.

先ず、本発明の第1の特徴要件であるミクロ組織に寄らず、溶接金属の靭性を大きく支配する溶接ワイヤ、鋼板1(ダイヤフラムに相当)、鋼板2(スキンプレートに相当)、および、裏当金のC量及びN量をそれぞれの溶接金属への寄与度(希釈率)を考慮し、最適化条件の限定について以下に説明する。   First, a welding wire, a steel plate 1 (corresponding to a diaphragm), a steel plate 2 (corresponding to a skin plate), and a backing, which do not depend on the microstructure which is the first characteristic requirement of the present invention, but largely control the toughness of the weld metal. Considering the contribution (dilution rate) of each of the gold C and N to the weld metal, the limitation of the optimization conditions will be described below.

本発明者らは、種々の化学組成の溶接ワイヤ、鋼板、裏当金を用い、図1に示すT字継手である、補強材としてのダイヤフラムに相当する鋼板1と、4面ボックス柱のスキンプレートに相当する鋼板2との板厚の組み合わせも種々変化させてエレクトロスラグ溶接を行い、溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金の各々の化学組成と溶接金属靭性との関係を調べた。その結果、溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金の各々が本発明で規定するところの基本化学組成の範囲内であり、下記(1)式から求められる、溶接金属中のC量に関する指標であるX値が0.09以下、好ましくは0.08以下で、かつ、下記(2)式から求められる、溶接金属中のN量に関する指標であるY値が0.007以下の条件を満足する、溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金を用いることにより、広い範囲のダイヤフラム及びスキンプレートの板厚の組み合わせで、冷却速度の低下により溶接金属のミクロ組織が変化する条件でも、引張強度が400〜780MPa、かつ靭性が0℃でのシャルピー吸収エネルギーvE0で70J以上の溶接金属を安定的に確保できることを見いだした。
X=0.6×C+0.2×(CS1+CS2)+0.1×C ・・・(1)
ただし、上記C、CS1、CS2、および、Cはそれぞれ溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金中に含有するCの質量%を示す。
Y=0.2×N+0.15×(NS1+NS2)+0.1×N ・・・(2)
ただし、上記N、NS1、NS2、および、Nはそれぞれ溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金中に含有するNの質量%を示す。
The present inventors use welding wires, steel plates and backing metal having various chemical compositions, and the steel plate 1 corresponding to the diaphragm as a reinforcing material, which is the T-shaped joint shown in FIG. Electroslag welding is also performed by changing various combinations of plate thicknesses with the steel plate 2 corresponding to the plate, and the relationship between the chemical composition of each of the welding wire, the steel plate 1, the steel plate 2, and the backing metal and the weld metal toughness. Examined. As a result, each of the welding wire, the steel plate 1, the steel plate 2, and the backing metal is within the range of the basic chemical composition as defined in the present invention, and C in the weld metal obtained from the following formula (1). The X value, which is an index related to the amount, is 0.09 or less, preferably 0.08 or less, and the Y value, which is an index related to the N content in the weld metal, obtained from the following formula (2) is 0.007 or less. By using welding wire, steel plate 1, steel plate 2, and backing metal that satisfy the conditions, the microstructure of the weld metal changes due to a decrease in cooling rate in a wide range of diaphragm and skin plate thickness combinations. It was found that a weld metal with a tensile strength of 400 to 780 MPa and a toughness of 0 J with a Charpy absorbed energy vE0 of 70 J or more can be stably secured even under such conditions.
X = 0.6 × C W + 0.2 × (C S1 + C S2 ) + 0.1 × C F (1)
However, the C W, C S1, C S2 and shows C F respectively welding wire, the steel plate 1, the steel plate 2, and the mass% of C contained in in the backing metal.
Y = 0.2 × N W + 0.15 × (N S1 + N S2 ) + 0.1 × N F (2)
However, the N W, N S1, N S2 and, N F, each welding wire, the steel plate 1, the steel plate 2, and shows the mass% of N, contained in the backing metal.

上記(1)式及び(2)式は、種々ダイヤフラム及びスキンプレートの板厚の組み合わせ条件において、エレクトロスラグ溶接を行い、溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金の各々のC量及びN量と溶接金属靭性との関係を調べ、実験的な回帰式により、溶接金属靭性に及ぼす溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金組成のそれぞれのC量及びN量の寄与率(希釈率や金属歩留)を求めることにより導かれるものである。   In the above formulas (1) and (2), electroslag welding is performed under the combined conditions of the thickness of various diaphragms and skin plates, and the C amount of each of the welding wire, the steel plate 1, the steel plate 2, and the backing metal Investigating the relationship between the N content and the weld metal toughness, and by experimental regression, the contribution of the respective C content and N content of the welding wire, steel plate 1, steel plate 2, and backing metal composition to the weld metal toughness It is derived by determining the rate (dilution rate or metal yield).

溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金からの溶接金属へのC量及びN量の希釈率は、溶接継手形状や溶接条件等に影響を受けるが、溶接入熱を決めるダイヤフラムの板厚にほぼ支配されるため、上記(1)式及び(2)式も、ダイヤフラムの板厚により変わる。本発明では、本発明者らの実験結果から、従来技術では溶接金属の靭性確保が困難となる、鋼板1(ダイヤフラムに相当)の板厚が50mm以上、さらには、鋼板2(スキンプレートに相当)が鋼板1の2/3以下の板厚の条件で、エレクトロスラグ溶接が工業的に適用できる100m程度までの板厚範囲において上記(1)式及び(2)式を実験的に回帰式から導出するのが好ましい。この鋼板1(ダイヤフラムに相当)の板厚が50mm以上、100mm以下の条件では、溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金から溶接金属への希釈率の変動は少なく、溶接金属の靭性との相関関係のばらつきが少なくなる。   The dilution rate of C and N amounts from the welding wire, steel plate 1, steel plate 2 and the weld metal from the backing metal is affected by the weld joint shape, welding conditions, etc., but is a diaphragm that determines welding heat input. Since it is almost governed by the plate thickness, the above formulas (1) and (2) also change depending on the plate thickness of the diaphragm. In the present invention, from the experimental results of the present inventors, it is difficult to ensure the toughness of the weld metal in the prior art. The thickness of the steel plate 1 (corresponding to the diaphragm) is 50 mm or more, and further, the steel plate 2 (corresponding to the skin plate). ) In the plate thickness range up to about 100 m where electroslag welding can be applied industrially under the condition that the thickness of the steel plate 1 is 2/3 or less, the above equations (1) and (2) are experimentally derived from the regression equation. It is preferable to derive. When the plate thickness of this steel plate 1 (corresponding to the diaphragm) is 50 mm or more and 100 mm or less, there is little variation in the dilution rate from the welding wire, the steel plate 1, the steel plate 2, and the backing metal to the weld metal. Variation in correlation with toughness is reduced.

図2は、それぞれ成分組成を変えた溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金を用いてエレクトロスラグ溶接して得られた溶接金属中心の0℃における2mmVノッチシャルピー衝撃吸収エネルギー(vE)と、X値(溶接金属中のC量に関する指標)との関係を示す図である。なお、溶接金属のY値(溶接金属中のN量に関する指標)は、0.004〜0.007であった。 FIG. 2 shows a 2 mm V notch Charpy impact absorption energy (vE) at 0 ° C. of a weld metal center obtained by electroslag welding using a welding wire, steel plate 1, steel plate 2, and backing metal each having a different composition. 0 ) and the X value (an index related to the amount of C in the weld metal). The Y value of the weld metal (an index related to the amount of N in the weld metal) was 0.004 to 0.007.

図3は、それぞれ成分組成を変えた溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金を用いてエレクトロスラグ溶接して得られた溶接金属中心の0℃における2mmVノッチシャルピー衝撃吸収エネルギー(vE)と、および、Y値(溶接金属中のN量に関する指標)との関係を示す図である。なお、溶接金属のX値(溶接金属中のC量に関する指標)は、0.006〜0.009であった。 FIG. 3 shows a 2 mm V notch Charpy impact absorption energy (vE) at 0 ° C. of a weld metal center obtained by electroslag welding using a welding wire, steel plate 1, steel plate 2, and backing metal each having a different composition. 0 ) and a Y value (an index related to the amount of N in the weld metal). The X value of the weld metal (an index related to the amount of C in the weld metal) was 0.006 to 0.009.

図2及び図3は何れも、鋼板1(ダイヤフラムに相当)の板厚が50mm及び60mmの2種類で、鋼板2(スキンプレートに相当)の板厚が、鋼板1と同一板厚である、50mm及び60mm、並びに、鋼板1の板厚の2/3以下となる、25mm及び35mmの4種類を用いて、鋼板1と鋼板2の板厚をそれぞれ組み合わせた8条件(=2×4)で行なったものである。   2 and 3, both of the thicknesses of the steel plate 1 (corresponding to the diaphragm) are 50 mm and 60 mm, and the thickness of the steel plate 2 (corresponding to the skin plate) is the same as that of the steel plate 1. Using 4 types of 25 mm and 35 mm, which are 50 mm and 60 mm, and 2/3 or less of the plate thickness of the steel plate 1, 8 conditions (= 2 × 4) combining the plate thicknesses of the steel plate 1 and the steel plate 2 respectively. It was done.

また、鋼板1、鋼板2は引張強度が490〜780MPa級の化学組成に調整し、溶接ワイヤも引張強度490〜780MPa級の溶接金属に相当する化学組成に調整し、それぞれの化学組成の範囲内で変化させた。また、裏当金も通常市販されているフラットバーや、上記引張強度が490〜780MPa級の鋼板1、鋼板2から切り出した鋼板等を用いて同様の化学組成の範囲内で変化させた。   Further, the steel plate 1 and the steel plate 2 are adjusted to a chemical composition having a tensile strength of 490 to 780 MPa, and the welding wire is also adjusted to a chemical composition corresponding to a weld metal having a tensile strength of 490 to 780 MPa, and within the respective chemical composition ranges. It was changed with. The backing metal was also changed within the range of the same chemical composition using a commercially available flat bar, a steel plate 1 having a tensile strength of 490 to 780 MPa, a steel plate cut from the steel plate 2, and the like.

また、溶接金属中心の0℃における2mmVノッチシャルピー衝撃試験片5の採取位置は図4に示すように溶接金属中心がノッチ6位置になるように採取した。   Further, the sampling position of the 2 mm V notch Charpy impact test piece 5 at 0 ° C. at the center of the weld metal was sampled so that the center of the weld metal was at the position of the notch 6 as shown in FIG.

図2に示す、溶接金属のX値(溶接金属中のC量に関する指標)と靭性との関係グラフから、溶接金属のX値が小さいほど靭性は向上し、X値が0.09以下の条件で、0℃における2mmVノッチシャルピー衝撃吸収エネルギー(vE)が70J以上の高い靭性の溶接金属が得られることが分かる。 From the relationship graph between the X value of the weld metal (an index related to the amount of C in the weld metal) and toughness shown in FIG. 2, the smaller the X value of the weld metal, the better the toughness and Thus, it can be seen that a tough weld metal having a 2 mmV notch Charpy impact absorption energy (vE 0 ) at 0 ° C. of 70 J or more can be obtained.

また、図3に示す、溶接金属のY値(溶接金属中のN量に関する指標)と靭性との関係グラフから、溶接金属のY値が小さいほど靭性は向上し、Y値が0.007以下の条件で、0℃における2mmVノッチシャルピー衝撃吸収エネルギー(vE)が70J以上の高い靭性が得られることが分かる。 Further, from the relationship graph between the Y value of the weld metal (an index related to the amount of N in the weld metal) and the toughness shown in FIG. It can be seen that high toughness with a 2 mmV notch Charpy impact absorption energy (vE 0 ) at 0 ° C. of 70 J or more can be obtained under the above conditions.

なお、図2及び3で示した実験は、上記のとおり、鋼板1(ダイヤフラムに相当)の板厚が50mm以上で、この鋼板1と鋼板2(スキンプレートに相当)の板厚の組み合わせ条件も広い範囲のため、溶接金属の冷却速度も異なり、得られた溶接金属のミクロ組織は、靭性にとって好ましい低温で変態したベイナイト主体組織および全面アシキュラーフェライト組織から、靭性に有害な粒界フェライトが発達した、粒界フェライトとアシキュラーフェライトとの混合組織までを含んだものであった。このように、溶接金属の靭性に好ましくないマクロ組織が生成するような広い範囲での溶接金属組織の何れにおいても、溶接金属の靭性は、溶接金属のC量及びN量に強く支配され、溶接金属のC量に関する指標であるX値を0.09以下とし、かつ、溶接金属のN量に関する指標であるY値を0.007以下とすることにより、溶接金属の靭性を0℃における2mmVノッチシャルピー衝撃吸収エネルギー(vE)で70J以上に安定的に向上することが可能となる。 2 and 3, as described above, the thickness of the steel plate 1 (corresponding to the diaphragm) is 50 mm or more, and the combination conditions of the thicknesses of the steel plate 1 and the steel plate 2 (corresponding to the skin plate) are also included. Due to the wide range, the cooling rate of the weld metal is also different, and the microstructure of the resulting weld metal develops grain boundary ferrite, which is harmful to toughness, from a bainite main structure transformed at a low temperature preferable for toughness and an overall acicular ferrite structure. Even a mixed structure of grain boundary ferrite and acicular ferrite was included. As described above, in any of the weld metal structures in a wide range in which a macro structure undesirable for the toughness of the weld metal is generated, the toughness of the weld metal is strongly controlled by the C amount and the N amount of the weld metal. By setting the X value, which is an index related to the C amount of metal, to 0.09 or less and the Y value, which is an index related to the N amount of weld metal, to 0.007 or less, the toughness of the weld metal is 2 mmV notch at 0 ° C. The Charpy impact absorption energy (vE 0 ) can be stably improved to 70 J or more.

以上から、本発明では、鋼板1(ダイヤフラムに相当)の板厚が50mm以上、さらには、鋼板2(スキンプレートに相当)が鋼板1の2/3以下の板厚の条件で、冷却速度の低下により溶接金属の靭性が低下しやすい条件において、ミクロ組織に寄らず、溶接金属の靭性を大きく支配する溶接金属中のC量及びN量を最適に制御し、溶接金属の靭性を0℃における2mmVノッチシャルピー衝撃吸収エネルギー(vE)で70J以上に安定的に向上するために、上記(1)式で求められる溶接金属のC量に関する指標であるX値を0.09以下とし、かつ、上記(2)式で求められる溶接金属のN量に関する指標であるY値を0.007以下とする。 From the above, in the present invention, the sheet thickness of the steel plate 1 (corresponding to the diaphragm) is 50 mm or more, and further, the steel plate 2 (corresponding to the skin plate) is 2/3 or less of the steel plate 1 with the cooling rate. Under conditions where the toughness of the weld metal is likely to decrease due to the decrease, the amount of C and N in the weld metal, which largely controls the toughness of the weld metal, is optimally controlled without depending on the microstructure, and the toughness of the weld metal at 0 ° C. In order to stably improve to 70 J or more at 2 mm V notch Charpy impact absorption energy (vE 0 ), the X value that is an index related to the C amount of the weld metal obtained by the above formula (1) is set to 0.09 or less, and The Y value, which is an index related to the N amount of the weld metal obtained by the above equation (2), is set to 0.007 or less.

本発明は、以上の溶接金属のC量に関する指標であるX値、N量に関する指標であるYを満足するように、溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金の成分組成を調整することを第1の特徴とするが、目的とする溶接金属の強度と靭性を得るためには、溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金の化学組成を以下のように限定する必要がある。以下にその限定理由を説明する。なお、以下の説明において、「%」は特に説明がない限り「質量%」を意味するものである。   The present invention adjusts the composition of the components of the welding wire, the steel plate 1, the steel plate 2, and the backing metal so as to satisfy the above-described X value that is an indicator relating to the C amount of the weld metal and Y that is an indicator relating to the N amount. In order to obtain the intended strength and toughness of the weld metal, the chemical composition of the welding wire, steel plate 1, steel plate 2, and backing metal is limited as follows. There is a need. The reason for limitation will be described below. In the following description, “%” means “mass%” unless otherwise specified.

先ず、本発明における溶接ワイヤの成分組成の限定理由について説明する。
本発明において、溶接ワイヤの化学成分は、質量%で、C:0.005〜0.1%、Si:0.01〜1%、Mn:0.1〜2.5%、P:0.02%以下、S:0.01%以下、Al:0.002〜0.1%、Ti:0.002〜0.3%、B:0.0003〜0.015%、N:0.001〜0.015%を含有し、かつO:0.01%以下に制限し、必要に応じて、Mo:0.01〜2.5%、Cr:0.01〜1.5%、W:0.01〜1.5%、Cu:0.01〜1.5%、Ni:0.01〜6%、Nb:0.002〜0.1%、V:0.002〜0.5%、および、Ta:0.002〜0.5%のうちの1種または2種以上を含有し、さらに必要に応じて、Ca:0.0002〜0.01%、Mg:0.0002〜0.01%、および、REM:0.0002〜0.01%のうちの1種または2種以上を含有し、残部が不可避不純物ならびにFeからなることを特徴とする。
以下に溶接ワイヤの各化学成分の含有量の限定理由を説明する。
First, the reason for limiting the component composition of the welding wire in the present invention will be described.
In the present invention, the chemical composition of the welding wire is mass%, C: 0.005 to 0.1%, Si: 0.01 to 1%, Mn: 0.1 to 2.5%, P: 0.00. 02% or less, S: 0.01% or less, Al: 0.002-0.1%, Ti: 0.002-0.3%, B: 0.0003-0.015%, N: 0.001 And 0.015% or less, and O: 0.01% or less, if necessary, Mo: 0.01-2.5%, Cr: 0.01-1.5%, W: 0.01-1.5%, Cu: 0.01-1.5%, Ni: 0.01-6%, Nb: 0.002-0.1%, V: 0.002-0.5% And Ta: 0.002 to 0.5%, or one or more of them, and if necessary, Ca: 0.0002 to 0.01%, Mg: 0.0002 to 0 .01%, And, REM: contain one or two or more of from 0.0002 to 0.01 percent, the balance being inevitable impurities and Fe.
The reason for limiting the content of each chemical component of the welding wire will be described below.

[溶接ワイヤ中のC]
溶接ワイヤのCは、溶接金属の強度を向上させるために必要な成分であり、引張強度780MPa級まで溶接金属の強度を確保しようとすると、溶接ワイヤ中には0.005%以上含有する必要がある。しかしながら、溶接ワイヤ中のCが0.1%を超えて含有されると、溶接金属中のC量も過剰となり、上記(1)式で求められる溶接金属中のC量に関する指標であるX値を0.09以下にすることが容易でなくなり、溶接金属の靭性を劣化させるため、好ましくない。従って、本発明においては溶接ワイヤ中のC量は0.005〜0.1%に限定する。なお、溶接金属中のC量は低い方が好ましいため、例えば、0℃におけるシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーが100J以上の高靭性を得ようとする場合には溶接ワイヤのC含有量の上限を0.02%未満に制限することがより好ましい。
[C in the welding wire]
C of the welding wire is a component necessary for improving the strength of the weld metal, and if it is intended to ensure the strength of the weld metal up to a tensile strength of 780 MPa class, it is necessary to contain 0.005% or more in the welding wire. is there. However, if C in the welding wire exceeds 0.1%, the amount of C in the weld metal also becomes excessive, and the X value that is an index relating to the amount of C in the weld metal obtained by the above equation (1). Of 0.09 or less is not easy, and the toughness of the weld metal is deteriorated. Therefore, in the present invention, the amount of C in the welding wire is limited to 0.005 to 0.1%. In addition, since the one where the amount of C in a weld metal is low is preferable, when trying to obtain the high toughness whose absorbed energy of the Charpy impact test in 0 degreeC is 100 J or more, for example, the upper limit of C content of a welding wire is set to 0. More preferably, it is limited to less than 0.02%.

[溶接ワイヤのSi]
溶接ワイヤの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り、本発明では、0.01%以上含有させる必要がある。また、Siは固溶強化により溶接金属の強度を高める上で有効である。しかしながら、1%を超えてワイヤ中に含有すると溶接金属の硬さを過剰に高め、また靭性に有害な島状マルテンサイトの増加を促進して溶接金属の靭性を劣化させるため、その含有量の上限を1%とした。
[Si of welding wire]
Si in the welding wire is a component that acts as a deoxidizing element and reduces the amount of oxygen as an impurity of the weld metal. In the present invention, it is necessary to contain 0.01% or more. Si is effective in increasing the strength of the weld metal by solid solution strengthening. However, if the content exceeds 1% in the wire, the hardness of the weld metal is excessively increased, and the increase of island martensite harmful to toughness is promoted to deteriorate the toughness of the weld metal. The upper limit was 1%.

[溶接ワイヤのMn]
溶接ワイヤのMnは、溶接金属の強度の向上及び脱酸作用を有するが、溶接ワイヤ中の含有量が0.1%を下回ると、十分な脱酸作用と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るために、溶接金属の靭性を劣化させる。そのため、ワイヤ中の含有量の下限を0.1%とする。一方ワイヤ中のMn含有量が2.5%を超えると、溶接金属組織が粗大なベイナイト組織となって靭性が劣化する可能性が高くなるため、本発明においては、溶接ワイヤ中のMn含有量の上限を2.5%とする。
[Mn of welding wire]
Mn of the welding wire has an improvement in the strength of the weld metal and a deoxidizing action. However, if the content in the welding wire is less than 0.1%, a sufficient deoxidizing action and a sufficient strength of the welding metal can be obtained. Moreover, since the oxygen content of the weld metal becomes high, the toughness of the weld metal is deteriorated. Therefore, the lower limit of the content in the wire is 0.1%. On the other hand, if the Mn content in the wire exceeds 2.5%, the weld metal structure becomes a coarse bainite structure and the toughness is likely to deteriorate. Therefore, in the present invention, the Mn content in the welding wire Is set to 2.5%.

[溶接ワイヤのP]
溶接ワイヤのPは不純物元素であり、溶接金属中の含有量を低減するために溶接ワイヤ中の含有量も極力低減することが好ましいが、靭性確保の点から許容できる量として上限を0.02%とした。なお、Pによる溶接金属の靭性劣化を確実に抑制するためには溶接ワイヤにおけるP含有量を0.01%以下にすることがより好ましい。
[P of welding wire]
P in the welding wire is an impurity element, and it is preferable to reduce the content in the welding wire as much as possible in order to reduce the content in the weld metal. However, the upper limit is 0.02 as an allowable amount from the viewpoint of ensuring toughness. %. In addition, in order to suppress reliably the toughness deterioration of the weld metal by P, it is more preferable to make P content in a welding wire 0.01% or less.

[溶接ワイヤのS]
溶接ワイヤのSも不純物元素であり、溶接金属の延性、靭性をともに劣化させるため、溶接ワイヤ中の含有量も極力低減する必要がある。延性、靭性の劣化が大きくなく、実用的に許容できる上限として、その含有量を0.01%以下とする。なお、Sによる溶接金属の延性、靭性劣化を確実に抑制するためには溶接ワイヤにおけるS含有量を0.005%以下にすることがより好ましい。
[S of welding wire]
Since S of the welding wire is also an impurity element and degrades both the ductility and toughness of the weld metal, the content in the welding wire needs to be reduced as much as possible. As the upper limit that is practically acceptable without significant deterioration in ductility and toughness, the content is 0.01% or less. In order to surely suppress the ductility and toughness deterioration of the weld metal due to S, the S content in the welding wire is more preferably 0.005% or less.

[溶接ワイヤのAl]
溶接ワイヤのAlは、脱酸元素として働き、溶接金属中の酸素量制御に有効である。溶接金属の脱酸に有効に寄与するためには溶接ワイヤ中に0.002%以上含有させる必要がある。一方、溶接金属中にAlが過剰に含有されると、粗大な介在物が形成される可能性が高く、また、溶接金属においてアシキュラーフェライトの生成が抑制されて組織が粗大となるため、靭性が劣化する。これらの悪影響が生じないための溶接ワイヤ中のAlの上限は0.1%であるため、本発明においては溶接ワイヤ中のAlの範囲を0.002〜0.1%とする。
[Al of welding wire]
Al of the welding wire works as a deoxidizing element and is effective in controlling the amount of oxygen in the weld metal. In order to effectively contribute to deoxidation of the weld metal, it is necessary to contain 0.002% or more in the welding wire. On the other hand, if Al is excessively contained in the weld metal, there is a high possibility that coarse inclusions are formed, and the formation of acicular ferrite in the weld metal is suppressed and the structure becomes coarse, so that the toughness Deteriorates. Since the upper limit of Al in the welding wire for preventing these adverse effects is 0.1%, in the present invention, the range of Al in the welding wire is 0.002 to 0.1%.

[溶接ワイヤのTi]
溶接ワイヤのTiは、Si、Alと同様、脱酸元素としての効果を有するとともに、Tiを含有する比較的微細な酸化物を形成して溶接金属におけるアシキュラーフェライト核として組織微細化に寄与するため、靭性向上に有効な元素である。該効果が明確に生じる下限として、溶接ワイヤ中に0.002%以上含有させる必要があるが、溶接ワイヤ中のTi量が0.3%を超えると、溶接金属中に脆性破壊の起点となるような粗大な酸化物や窒化物を形成して溶接金属の靭性を劣化させるため、本発明においては、溶接ワイヤ中のTi含有量は0.002〜0.3%とする。
[Ti of welding wire]
Ti of the welding wire has an effect as a deoxidizing element like Si and Al, and forms a relatively fine oxide containing Ti and contributes to refinement of the structure as an acicular ferrite nucleus in the weld metal. Therefore, it is an effective element for improving toughness. As a lower limit at which the effect is clearly generated, it is necessary to contain 0.002% or more in the welding wire. However, when the Ti content in the welding wire exceeds 0.3%, it becomes a starting point of brittle fracture in the weld metal. In order to form such coarse oxides and nitrides and deteriorate the toughness of the weld metal, in the present invention, the Ti content in the welding wire is set to 0.002 to 0.3%.

[溶接ワイヤのB]
溶接ワイヤのBは、溶接金属中に適正量含有されると、焼入性を高めて粗大な粒界フェライトを抑制し、靭性向上に顕著な効果を発揮するため、本発明においても靭性発現の基本となる、一定以上の組織微細化を担保するために必須の元素である。溶接金属中に適正量のBを含有させるには、溶接金属組成への寄与の最も大きい溶接ワイヤに含有させることが最も有効であることから、本発明においては溶接ワイヤに適正量のBを含有させることを必須要件とする。溶接金属中にBを含有させて組織微細化効果を確実に発揮するためには、溶接ワイヤ中のB含有量は0.0003%以上必要である。一方、溶接ワイヤ中のB含有量が0.015%超になると、溶接金属中のBが過剰となって粗大な上部ベイナイト組織になりやすいため、靭性確保上好ましくない。また、溶接金属の高温割れを助長する場合もある。そこで、本発明においては、溶接ワイヤのB量含有量を0.0003〜0.015%とする。
[B of welding wire]
When an appropriate amount of B in the welding wire is contained in the weld metal, it enhances hardenability and suppresses coarse grain boundary ferrite, and exhibits a remarkable effect in improving toughness. It is an essential element in order to ensure a certain level of microstructural refinement. In order to contain an appropriate amount of B in the weld metal, it is most effective to make it contained in the welding wire having the largest contribution to the weld metal composition. Therefore, in the present invention, an appropriate amount of B is contained in the welding wire. Is an essential requirement. In order for B to be contained in the weld metal to reliably exhibit the effect of refining the structure, the B content in the welding wire needs to be 0.0003% or more. On the other hand, if the B content in the welding wire exceeds 0.015%, B in the weld metal becomes excessive and tends to be a coarse upper bainite structure. Moreover, it may promote hot cracking of the weld metal. Therefore, in the present invention, the B content of the welding wire is set to 0.0003 to 0.015%.

[溶接ワイヤのN]
溶接ワイヤのNは、溶接金属においてNは基本的には不純物元素であるため、極力低減することが好ましいが、溶接ワイヤ中のNの含有量を0.001%未満とすることは工業的に困難がともなうことから、その下限を0.001%とする。溶接ワイヤのN含有量が0.015%を超えて多くなると、鋼板や裏当金のN量によっては、上記(2)式で求められる溶接金属中のN量に関する指標であるY値が本発明を満足できず、溶接金属中Nが固溶状態でフェライトマトリックスの靭性を劣化させ、さらにBを窒化物として固定してしまい、溶接金属におけるBのオーステナイト粒界で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、その溶接ワイヤ中の含有量を0.001〜0.015%とする。
[N of welding wire]
N in the welding wire is preferably an impurity element in the weld metal, so it is preferable to reduce it as much as possible. However, it is industrially recommended that the N content in the welding wire is less than 0.001%. Due to difficulties, the lower limit is made 0.001%. When the N content of the welding wire exceeds 0.015%, depending on the N amount of the steel plate and the backing metal, the Y value, which is an index related to the N amount in the weld metal obtained by the above formula (2), is obtained. The invention cannot be satisfied and N in the weld metal is in a solid solution state, which deteriorates the toughness of the ferrite matrix and further fixes B as a nitride, thereby suppressing the pro-eutectoid ferrite transformation at the austenite grain boundary of B in the weld metal. Reduce the effect. Therefore, in the present invention, the content in the welding wire is 0.001 to 0.015%.

[溶接ワイヤのO]
溶接ワイヤのOは、ワイヤ中に多量に存在すると、溶接ワイヤの製造性を阻害するため、好ましくない。また、エレクトロスラグ溶接における溶接金属中ではOは基本的には不純物元素であり、溶接金属の延性、靭性を劣化させるため、好ましくない。そのため、溶接ワイヤ中のO量は極力低減することが好ましいが、本発明においては、溶接ワイヤの製造性、溶接金属の材質劣化を生じない範囲として、その含有量の上限を0.01%とする。
[O of welding wire]
If a large amount of O in the welding wire is present in the wire, the manufacturability of the welding wire is hindered. Further, in weld metal in electroslag welding, O is basically an impurity element, which is not preferable because it deteriorates the ductility and toughness of the weld metal. Therefore, it is preferable to reduce the amount of O in the welding wire as much as possible. However, in the present invention, the upper limit of the content is 0.01% as a range in which the weld wire manufacturability and the weld metal quality do not deteriorate. To do.

以上が、溶接ワイヤの化学組成における必須成分の限定理由であるが、溶接金属の材質の調整を目的として、さらにMo、Cr、W、Cu、Ni、Nb、V、および、Taのうちの1種または2種以上を含有させることができる。   The above is the reason for limiting the essential components in the chemical composition of the welding wire. For the purpose of adjusting the material of the weld metal, one of Mo, Cr, W, Cu, Ni, Nb, V, and Ta is used. A seed | species or 2 or more types can be contained.

[溶接ワイヤのMo]
Moは、焼入性を高めて溶接金属組織のベイナイトあるいはアシキュラーフェライトの微細化を通して靭性向上に有効な元素であり、かつ、固溶強化、析出強化により強度向上にも有効な元素である。この効果を得るために溶接ワイヤに含有させる場合は、0.01%以上含有させる必要がある。しかしながら、2.5%を超えて過剰に含有されると溶接金属を過剰に硬化させ、溶接金属の靭性を著しく劣化させるので、本発明ではその含有量の上限を2.5%とする。
[Mo of welding wire]
Mo is an element effective for improving toughness by increasing the hardenability and refining the bainite or acicular ferrite of the weld metal structure, and is also an element effective for improving the strength by solid solution strengthening and precipitation strengthening. In order to acquire this effect, when making it contain in a welding wire, it is necessary to make it contain 0.01% or more. However, if the content exceeds 2.5%, the weld metal is excessively cured and the toughness of the weld metal is remarkably deteriorated. Therefore, in the present invention, the upper limit of the content is set to 2.5%.

[溶接ワイヤのCr]
CrもほぼMoと同様の効果を有するため、ワイヤ中に含有させる場合の下限は0.01%とするが、過剰に含有させたときの靭性劣化がMoよりも顕著であるため、ワイヤ中の含有量の上限は1.5%とする。
[Cr of welding wire]
Since Cr has substantially the same effect as Mo, the lower limit when it is contained in the wire is 0.01%, but the toughness deterioration when it is excessively contained is more remarkable than Mo. The upper limit of the content is 1.5%.

[溶接ワイヤのW]
WもほぼCrと同様の効果を有するため、溶接ワイヤとしての含有量を0.01〜1.5%とする。
[W of welding wire]
Since W also has substantially the same effect as Cr, the content as a welding wire is set to 0.01 to 1.5%.

[溶接ワイヤのCu]
Cuは、オーステナイト安定化元素であり、溶接金属の焼入性を高めることにより、組織微細化を介した強度・靭性向上に有効な元素である。Cuを溶接ワイヤに含有させる場合、溶接金属の焼入性を確実に高めるためには溶接ワイヤの含有量としては0.01%以上必要である。一方、溶接ワイヤ中の含有量が 1.5%超であると、高温割れを生じやすくなるため、溶接ワイヤの製造性が劣化するため、好ましくない。本発明においては溶接ワイヤの製造性を劣化させないための含有量からその上限を1.5%に限定する。なお、溶接ワイヤ表面にCuメッキを施す場合は、該メッキ分も含有量に含める。
[Cu of welding wire]
Cu is an austenite stabilizing element, and is an element effective for improving the strength and toughness through microstructure refinement by enhancing the hardenability of the weld metal. When Cu is contained in the welding wire, the content of the welding wire needs to be 0.01% or more in order to reliably improve the hardenability of the weld metal. On the other hand, if the content in the welding wire is more than 1.5%, hot cracking tends to occur, which is not preferable because the productivity of the welding wire deteriorates. In the present invention, the upper limit is limited to 1.5% from the content for preventing the productivity of the welding wire from deteriorating. In addition, when Cu plating is performed on the surface of the welding wire, the plating content is also included in the content.

[溶接ワイヤのNi]
Niは溶接金属中に一定以上含有させると、固溶靱化効果によって靭性を高め、かつ焼入性向上、固溶強化によって同時に強度も高めることが可能な非常に有用な元素である。溶接ワイヤ中にNiを含有させる場合、溶接金属において、このNiの効果を明確に発揮するためには、溶接ワイヤ中のNi含有量は0.01%以上とする必要がある。一方、溶接ワイヤ中のNi含有量が6%超になると溶接金属の降伏応力の低下が著しく、必要な強度の確保が困難になるため、好ましくない。従って、本発明において溶接ワイヤにNiを含有させる場合は、溶接ワイヤ中のNi含有量は0.01〜6%とする。
[Ni of welding wire]
Ni is a very useful element that, when contained in a weld metal at a certain level or more, can increase toughness by the solid solution toughening effect, and at the same time increase the strength by improving hardenability and solid solution strengthening. In the case where Ni is contained in the welding wire, the Ni content in the welding wire needs to be 0.01% or more in order to clearly demonstrate the effect of Ni in the weld metal. On the other hand, if the Ni content in the welding wire exceeds 6%, the yield stress of the weld metal is remarkably lowered, and it is difficult to ensure the required strength. Therefore, in the present invention, when Ni is contained in the welding wire, the Ni content in the welding wire is 0.01 to 6%.

[溶接ワイヤのNb]
Nbは、溶接金属中に含有されると、焼入性向上効果、析出強化によって、溶接金属の強度向上に有効である。溶接ワイヤ中にNbを含有させる場合、この効果を確実に発揮するためには、溶接ワイヤ中のNb含有量は0.002%以上とする必要がある。一方、溶接ワイヤ中のNb量が0.1%を超えると、溶接金属の強度が過大となり、また、粗大なNb析出物が形成されるために、溶接金属の靭性劣化が著しくなるため、好ましくない。そのため、本発明においては、溶接ワイヤ中にNbを含有させる場合、Nb含有量の範囲を0.002〜0.1%に限定する。
[Nb of welding wire]
When Nb is contained in the weld metal, it is effective in improving the strength of the weld metal due to the effect of improving hardenability and precipitation strengthening. When Nb is contained in the welding wire, the Nb content in the welding wire needs to be 0.002% or more in order to reliably exhibit this effect. On the other hand, when the amount of Nb in the welding wire exceeds 0.1%, the strength of the weld metal becomes excessive, and coarse Nb precipitates are formed. Absent. Therefore, in the present invention, when Nb is contained in the welding wire, the range of Nb content is limited to 0.002 to 0.1%.

[溶接ワイヤのV]
Vは溶接金属中に含有されると、析出強化によって、溶接金属の強度向上に有効である。溶接ワイヤ中にVを含有させる場合、この効果を確実に発揮するためには、溶接ワイヤ中のV含有量は0.002%以上とする必要がある。一方、溶接ワイヤ中のV含有量が0.5%を超えると、溶接金属の強度が過大となるために、溶接金属の靭性劣化が著しくなるため、好ましくない。そのため、本発明において溶接ワイヤ中にVを含有させる場合、溶接ワイヤにおけるV含有量の範囲を0.002〜0.5%に限定する。
[V of welding wire]
When V is contained in the weld metal, it is effective for improving the strength of the weld metal by precipitation strengthening. When V is contained in the welding wire, the V content in the welding wire needs to be 0.002% or more in order to reliably exhibit this effect. On the other hand, if the V content in the welding wire exceeds 0.5%, the strength of the weld metal becomes excessive and the toughness of the weld metal is significantly deteriorated, which is not preferable. Therefore, when V is contained in the welding wire in the present invention, the range of the V content in the welding wire is limited to 0.002 to 0.5%.

[溶接ワイヤのTa]
TaもVと同様、溶接金属中に含有されると、析出強化によって、溶接金属の強度向上に有効である。溶接ワイヤ中にTaを含有させる場合、この効果を確実に発揮するためには、溶接ワイヤ中のTa含有量は0.002%以上とする必要がある。一方、溶接ワイヤ中のTa含有量が0.5%を超えると、溶接金属の強度が過大となるために、溶接金属の靭性劣化が著しくなるため、好ましくない。そのため、本発明において溶接ワイヤ中にTaを含有させる場合、溶接ワイヤにおけるTa含有量の範囲を0.002〜0.5%に限定する。
[Ta of welding wire]
When Ta is contained in the weld metal as in V, it is effective for improving the strength of the weld metal by precipitation strengthening. When Ta is contained in the welding wire, the Ta content in the welding wire needs to be 0.002% or more in order to reliably exhibit this effect. On the other hand, if the Ta content in the welding wire exceeds 0.5%, the strength of the weld metal becomes excessive, and the toughness deterioration of the weld metal becomes significant. Therefore, when Ta is contained in the welding wire in the present invention, the range of Ta content in the welding wire is limited to 0.002 to 0.5%.

本発明においては、さらに溶接金属の延性、靭性を改善する必要がある場合には、必要に応じてさらに、Ca、Mg、および、REMのうちの1種または2種以上を溶接ワイヤに含有させることができる。   In the present invention, when it is necessary to further improve the ductility and toughness of the weld metal, one or more of Ca, Mg, and REM are further included in the welding wire as necessary. be able to.

[溶接ワイヤのCa、Mg、および、REM]
Ca、Mg、および、REMはいずれも硫化物の構造を変化させ、また溶接金属中での硫化物、酸化物のサイズを微細化して延性及び靭性向上に有効である。溶接ワイヤ中にこれら元素を含有させる場合、その効果を発揮するための下限の含有量は、いずれも0.0002%である。一方、過剰に含有させると、硫化物や酸化物の粗大化を生じ、延性、靭性の劣化を招くため、また、溶接ビード形状の劣化、溶接性の劣化の可能性も生じるため、上限をいずれも0.01%とする。
[Ca, Mg, and REM of welding wire]
Ca, Mg, and REM are all effective for improving ductility and toughness by changing the structure of sulfides and reducing the size of sulfides and oxides in the weld metal. When these elements are contained in the welding wire, the lower limit content for exhibiting the effect is 0.0002%. On the other hand, if it is contained excessively, it causes coarsening of sulfides and oxides, leading to deterioration of ductility and toughness, and also the possibility of deterioration of weld bead shape and weldability. Is also 0.01%.

次に、本発明における鋼板1(補強材としてのダイヤフラムに相当)と鋼板2(4面ボックス柱のスキンプレートに相当)の成分組成の限定理由について説明する。   Next, the reasons for limiting the component compositions of the steel plate 1 (corresponding to a diaphragm as a reinforcing material) and the steel plate 2 (corresponding to a skin plate of a four-sided box column) in the present invention will be described.

本発明において、鋼板1(補強材としてのダイヤフラムに相当)と鋼板2(4面ボックス柱のスキンプレートに相当)の成分組成はいずれも、質量%で、C :0.02〜0.2%、Si:0.01〜1%、Mn:0.1〜2.5%、P:0.02%以下、S:0.01%以下、Al:0.002〜0.1%、N:0.001〜0.015%を含有し、O:0.01%以下に制限し、必要に応じて、Ti:0.002〜0.05%、B:0.0003〜0.015%、Mo:0.01〜1.5%、Cr:0.01〜1.5%、W:0.01〜1.5%、Cu:0.01〜1.5%、Ni:0.01〜6%、Nb:0.002〜0.1%、V:0.002〜0.5%、および、Ta:0.002〜0.5%のうちの1種または2種以上を含有し、さらに必要に応じて、Ca:0.0002〜0.01%、Mg:0.0002〜0.01%、および、REM:0.0002〜0.01%のうちの1種または2種以上を含有し、残部が不可避不純物ならびにFeからなることを特徴とする。   In the present invention, each of the component compositions of the steel plate 1 (corresponding to a diaphragm as a reinforcing material) and the steel plate 2 (corresponding to a skin plate of a four-sided box column) is mass%, and C: 0.02 to 0.2%. , Si: 0.01 to 1%, Mn: 0.1 to 2.5%, P: 0.02% or less, S: 0.01% or less, Al: 0.002 to 0.1%, N: 0.001-0.015% is contained, O: It restrict | limits to 0.01% or less, Ti: 0.002-0.05%, B: 0.0003-0.015% as needed, Mo: 0.01-1.5%, Cr: 0.01-1.5%, W: 0.01-1.5%, Cu: 0.01-1.5%, Ni: 0.01- 6%, Nb: 0.002 to 0.1%, V: 0.002 to 0.5%, and Ta: 0.002 to 0.5%. Further, if necessary, one or more of Ca: 0.0002 to 0.01%, Mg: 0.0002 to 0.01%, and REM: 0.0002 to 0.01% are added. And the balance is made of inevitable impurities and Fe.

なお、通常のエレクトロスラグ溶接において、鋼板1(補強材としてのダイヤフラムに相当)と鋼板2(4面ボックス柱のスキンプレートに相当)から溶接金属への希釈率はほぼ同程度であるため、鋼板1と鋼板2の何れの成分組成も同一組成としても溶接金属の靭性に対する効果は同等に得られる。なお、鋼板1と鋼板2の何れの成分組成は、本発明で規定する化学成分組成の範囲内であれば、両者の化学成分組成が異なっても構わないことは言うまでもない。   In normal electroslag welding, the dilution ratio from steel plate 1 (corresponding to a diaphragm as a reinforcing material) and steel plate 2 (corresponding to a skin plate of a four-sided box column) to the weld metal is approximately the same. The effect on the toughness of the weld metal can be obtained equally even if the composition of any of the components 1 and 2 is the same. Needless to say, the chemical composition of the steel plate 1 and the steel plate 2 may be different from each other as long as they are within the range of the chemical composition defined in the present invention.

以下に鋼板1ならびに鋼板2の各化学成分の含有量の限定理由を説明する。   Below, the reason for limitation of content of each chemical component of the steel plate 1 and the steel plate 2 is demonstrated.

[鋼板1及び鋼板2のC]
鋼板1ならびに鋼板2のCは、引張強度が400〜780MPa級において、鋼板の強度を確保する上で0.02%以上含有させる必要がある。一方、鋼板中に0.2%超含有させると、鋼板の靭性や溶接熱影響部靭性、さらには耐溶接割れ性の劣化が大きくなって構造用鋼としての安全性が損なわれることと、希釈によって溶接金属のC含有量が過大となって、溶接ワイヤ、裏当金組成によっては上記(1)式で求められる溶接金属のC量の指標であるX値が本発明範囲内を満足できなくなり、溶接金属の靭性を劣化させる懸念があるため、本発明においては鋼板1ならびに鋼板2のC含有量の上限を0.2%とする。
[C of steel plate 1 and steel plate 2]
C of the steel plate 1 and the steel plate 2 has a tensile strength of 400 to 780 MPa, and it is necessary to contain 0.02% or more for securing the strength of the steel plate. On the other hand, if more than 0.2% is contained in the steel plate, the deterioration of the toughness of the steel plate, the weld heat affected zone toughness, and further the resistance to weld cracking will be impaired, and the safety as structural steel will be impaired. As a result, the C content of the weld metal becomes excessive, and depending on the composition of the welding wire and backing metal, the X value, which is an index of the C amount of the weld metal obtained by the above formula (1), cannot be satisfied within the scope of the present invention. Since there is a concern that the toughness of the weld metal is deteriorated, in the present invention, the upper limit of the C content of the steel plate 1 and the steel plate 2 is set to 0.2%.

[鋼板1及び鋼板2のSi]
鋼板1ならびに鋼板2のSiは、脱酸元素として、また、鋼板の強度確保に有効な元素である。0.01%未満の含有では脱酸が不十分となり、また強度確保に不利である。逆に1%を超える過剰の含有は粗大な酸化物を形成して鋼板の延性や靭性劣化を招く。また、溶接金属中のSi含有量も過大となって靭性を損ねる恐れがある。そこで、鋼板におけるSi含有量の範囲は0.01〜1%とする。
[Si of steel plate 1 and steel plate 2]
Si in the steel plate 1 and the steel plate 2 is an element effective as a deoxidizing element and for securing the strength of the steel plate. If the content is less than 0.01%, deoxidation becomes insufficient and it is disadvantageous for securing the strength. On the other hand, an excessive content exceeding 1% forms a coarse oxide and causes the ductility and toughness of the steel sheet to deteriorate. In addition, the Si content in the weld metal may be excessive and impair the toughness. Then, the range of Si content in a steel plate shall be 0.01-1%.

[鋼板1及び鋼板2のMn]
鋼板1ならびに鋼板2のMnは、鋼板の焼入性を高めて強度、靭性の確保に必要な元素であり、最低限0.1%以上含有させる必要がある。しかし、2.5%を超える過剰な含有は、硬質相を生成するため、鋼板の靭性を著しく劣化させ、且つ、溶接熱影響部部の靭性、割れ性なども劣化させる。さらに溶接金属靭性にも悪影響を及ぼすようになるため、鋼板1ならびに鋼板2におけるMn含有量の上限を2.5%とする。
[Mn of steel plate 1 and steel plate 2]
Mn in the steel plate 1 and the steel plate 2 is an element necessary for enhancing the hardenability of the steel plate and ensuring strength and toughness, and it is necessary to contain at least 0.1% or more. However, an excessive content exceeding 2.5% generates a hard phase, so that the toughness of the steel sheet is remarkably deteriorated, and the toughness and crackability of the weld heat affected zone are also deteriorated. Furthermore, since it also adversely affects weld metal toughness, the upper limit of the Mn content in the steel plate 1 and the steel plate 2 is set to 2.5%.

[鋼板1及び鋼板2のP]
鋼板1ならびに鋼板2のPは、不純物元素であり、鋼板の特性、溶接金属の特性に対してともに、極力低減することが好ましいが、靭性確保の点から許容できる量として上限を0.02%とした。
[P of steel plate 1 and steel plate 2]
P in the steel plate 1 and the steel plate 2 is an impurity element and is preferably reduced as much as possible with respect to the properties of the steel plate and the weld metal. However, the upper limit is 0.02% as an allowable amount in terms of securing toughness. It was.

[鋼板1及び鋼板2のS]
鋼板1ならびに鋼板2のSも不純物元素であり、鋼板及び溶接金属の延性、靭性をともに劣化させるため、低減が必要である。延性、靭性の劣化が大きくなく、実用的に許容できる上限として、その含有量を0.01%以下とする。
[S of steel plate 1 and steel plate 2]
Since S of the steel plate 1 and the steel plate 2 is also an impurity element and deteriorates both the ductility and toughness of the steel plate and the weld metal, reduction is necessary. As the upper limit that is practically acceptable without significant deterioration in ductility and toughness, the content is 0.01% or less.

[鋼板1及び鋼板2のAl]
鋼板1ならびに鋼板2のAlは、鋼板の脱酸、加熱オーステナイト粒径の微細化等に有効な元素であり、効果を発揮するためには鋼板中に0.002%以上含有する必要があるが、0.1%を超えて過剰に含有させると、粗大な酸化物を形成して鋼板の靭性、延性を極端に劣化させるため、また、溶接金属中のAl量が過大となって、靭性に有害な上部ベイナイトが形成されて溶接金属の靭性が劣化する恐れがあるため、本発明においては、鋼板1ならびに鋼板2におけるAl含有量を0.002%〜0.1%の範囲に限定する。
[Al of steel plate 1 and steel plate 2]
The Al in the steel plate 1 and the steel plate 2 is an element effective for deoxidation of the steel plate, refinement of the grain size of the heated austenite, etc., and in order to exert the effect, it is necessary to contain 0.002% or more in the steel plate. If over 0.1% is included, a coarse oxide is formed, and the toughness and ductility of the steel sheet are extremely deteriorated. Also, the amount of Al in the weld metal becomes excessive, resulting in increased toughness. Since harmful upper bainite may be formed and the toughness of the weld metal may be deteriorated, in the present invention, the Al content in the steel plate 1 and the steel plate 2 is limited to a range of 0.002% to 0.1%.

[鋼板1及び鋼板2のN]
鋼板1ならびに鋼板2のNは、のAlやTiと結びついてオーステナイト粒微細化に有効に働いて鋼板の靭性向上に寄与するが、その効果が明確になるためには0.001%以上含有させる必要がある一方、鋼板1ならびに鋼板2中のN含有量が0.015%を超えて多くなると、溶接ワイヤや裏当金のN量によっては上記(2)式で求められる溶接金属のN量に関する指標であるY値が本発明範囲内を満足できず、溶接金属中のNが固溶状態でフェライトマトリックスの靭性を大きく劣化させ、溶接金属中のさらにBを窒化物として固定してしまい、Bのオーステナイト粒界での初析フェライト変態の抑止効果を低下させ、靭性を劣化させる。そのため、本発明においては、鋼板1ならびに鋼板2中のN量は上限を0.015%とする。
[N of steel plate 1 and steel plate 2]
N in the steel plate 1 and the steel plate 2 is combined with Al and Ti and effectively works to refine the austenite grains and contributes to improving the toughness of the steel plate. However, in order to clarify the effect, the N content is 0.001% or more. On the other hand, if the N content in steel plate 1 and steel plate 2 exceeds 0.015%, depending on the N amount of the welding wire or backing metal, the N amount of the weld metal determined by the above equation (2) Y value that is an index related to the present invention is not satisfied within the scope of the present invention, N in the weld metal is in a solid solution state greatly deteriorates the toughness of the ferrite matrix, and further B in the weld metal is fixed as a nitride, The effect of inhibiting pro-eutectoid ferrite transformation at the austenite grain boundaries of B is reduced, and the toughness is deteriorated. Therefore, in the present invention, the upper limit of the N amount in the steel plate 1 and the steel plate 2 is set to 0.015%.

[鋼板1及び鋼板2のO]
鋼板1ならびに鋼板2のOは、不純物元素であり、酸化物による悪影響で鋼板の延性、靭性に悪影響を与え、また、溶接金属のO量を高めて、同様に溶接金属の延性、靭性を劣化させるため、0.01%以下に制限する。
[O of steel plate 1 and steel plate 2]
O in steel plate 1 and steel plate 2 is an impurity element and adversely affects the ductility and toughness of the steel plate due to the adverse effects of oxides. Also, the amount of O in the weld metal is increased to similarly deteriorate the ductility and toughness of the weld metal. Therefore, it is limited to 0.01% or less.

以上が、ダイヤフラムに相当する鋼板1ならびにスキンプレートに相当する鋼板2の化学組成における必須要件についての効果及び限定理由であるが、鋼板1ならびに鋼板2が必要とされる特性に応じて、さらに、Ti、B、Mo、Cr、W、Cu、Ni、Nb、V、および、Taのうちの1種または2種以上含有させることができる。該選択可能な元素においても、各々の組成範囲について、下記のように限定する必要がある。   The above is the effect and the reason for limitation on the essential requirements in the chemical composition of the steel plate 1 corresponding to the diaphragm and the steel plate 2 corresponding to the skin plate, but depending on the properties required for the steel plate 1 and the steel plate 2, One or more of Ti, B, Mo, Cr, W, Cu, Ni, Nb, V, and Ta can be contained. Also in the selectable element, it is necessary to limit each composition range as follows.

[鋼板1及び鋼板2のTi]
鋼板1ならびに鋼板2のTiは、TiNの形成によりオーステナイト結晶粒を微細化して鋼板の靭性向上に有効な元素であるが、靭性向上を主たる目的として含有させる場合、効果を発揮できるためには0.002%以上の含有が必要である。一方、0.05%を超えると、粗大な酸化物や窒化物を形成して鋼板の靭性や延性を劣化させるため、上限を0.05%とする。
[Ti of steel plate 1 and steel plate 2]
Ti in the steel sheet 1 and the steel sheet 2 is an element effective for improving the toughness of the steel sheet by refining the austenite crystal grains by forming TiN. It is necessary to contain 0.002% or more. On the other hand, if it exceeds 0.05%, coarse oxides and nitrides are formed to deteriorate the toughness and ductility of the steel sheet, so the upper limit is made 0.05%.

[鋼板1及び鋼板2のB]
鋼板1ならびに鋼板2のBは、極微量で焼入性を高める元素であり、鋼板の高強度化に有効な元素である。また、鋼板にBが適正量含有されていると、希釈によって溶接金属中にも含有されて溶接金属の粒界フェライト抑制に効果がある。必要に応じて鋼板1ならびに鋼板2にBを含有させる場合、これらの効果を明確に発揮させるためには、Bは鋼板中に0.0003%以上含有する必要がある。一方、0.015%を超えて鋼板中に含有させると、鋼片製造時や鋼板製造時の加熱段階で粗大な析出物を形成する場合が多いため、焼入性向上効果が不十分となり、かつ、鋼片の割れや析出物に起因した靭性劣化を生じる危険性も増加する。そのため、本発明において鋼板1ならびに鋼板2にBを含有させる場合は、鋼板1ならびに鋼板2におけるBの範囲を0.0003〜0.015%とする。
[B of steel plate 1 and steel plate 2]
B in the steel plate 1 and the steel plate 2 is an element that enhances hardenability in a very small amount, and is an element effective for increasing the strength of the steel plate. Further, when an appropriate amount of B is contained in the steel plate, it is also contained in the weld metal by dilution, and is effective in suppressing the grain boundary ferrite of the weld metal. When B is contained in the steel plate 1 and the steel plate 2 as necessary, B must be contained in the steel plate in an amount of 0.0003% or more in order to clearly exhibit these effects. On the other hand, if it is included in the steel sheet in excess of 0.015%, a coarse precipitate is often formed in the heating stage at the time of steel slab production or steel sheet production, so the effect of improving the hardenability becomes insufficient. In addition, there is an increased risk of toughness degradation due to cracks and precipitates in the steel slab. Therefore, in the present invention, when B is contained in the steel plate 1 and the steel plate 2, the range of B in the steel plate 1 and the steel plate 2 is 0.0003 to 0.015%.

[鋼板1及び鋼板2のMo]
鋼板1ならびに鋼板2のMoは、焼入性向上と析出強化とによって鋼板の強度向上に有効な元素であるため、強度向上等で必要に応じて鋼板1ならびに鋼板2に含有させることができる。明瞭な効果を発揮するためには鋼板中に0.01%以上必要である。一方、Moが1.5%を超えて過剰に含有されると、強度が過度に高くなって鋼板の靭性を劣化させるため、本発明においては、鋼板1ならびに鋼板2にMoを含有させる場合は、鋼板1ならびに鋼板2におけるMoの含有量を0.01〜1.5%とする。
[Mo of steel plate 1 and steel plate 2]
Since Mo in the steel plate 1 and the steel plate 2 is an element effective for improving the strength of the steel plate by improving the hardenability and precipitation strengthening, it can be contained in the steel plate 1 and the steel plate 2 as necessary for improving the strength. In order to exhibit a clear effect, 0.01% or more is necessary in the steel sheet. On the other hand, when Mo is excessively contained exceeding 1.5%, the strength is excessively increased and the toughness of the steel sheet is deteriorated. Therefore, in the present invention, when steel sheet 1 and steel sheet 2 contain Mo. The Mo content in the steel plate 1 and the steel plate 2 is 0.01 to 1.5%.

[鋼板1及び鋼板2のCr]
鋼板1ならびに鋼板2のCrもMoと同様の効果を有するため、Moと同様の理由により、鋼板1ならびに鋼板2におけるCr含有量は0.01〜1.5%に限定する。
[Cr of steel plate 1 and steel plate 2]
Since Cr of the steel plate 1 and the steel plate 2 has the same effect as Mo, the Cr content in the steel plate 1 and the steel plate 2 is limited to 0.01 to 1.5% for the same reason as Mo.

[鋼板1及び鋼板2のW]
鋼板1ならびに鋼板2のWもMo、Wと同様の効果を有するため、同様の理由により、鋼板1ならびに鋼板2におけるW含有量は0.01〜1.5%に限定する。
[W of steel plate 1 and steel plate 2]
Since W of steel plate 1 and steel plate 2 has the same effect as Mo and W, W content in steel plate 1 and steel plate 2 is limited to 0.01 to 1.5% for the same reason.

[鋼板1及び鋼板2のCu]
鋼板1ならびに鋼板2のCuは、主として焼入性向上効果と固溶強化により鋼板の強度向上に有効な元素であるが、鋼板中に含有させる場合、効果を発揮するためには、0.01%以上含有させる必要がある。一方、鋼板中に1.5%超含有させると、熱間加工性に問題を生じるため、鋼板1ならびに鋼板2中のCu含有量は0.01〜1.5%に限定する。
[Cu of steel plate 1 and steel plate 2]
Cu in the steel plate 1 and the steel plate 2 is an element effective for improving the strength of the steel plate mainly by the effect of improving hardenability and solid solution strengthening. % Or more must be contained. On the other hand, if the steel plate contains more than 1.5%, there is a problem in hot workability, so the Cu content in the steel plate 1 and the steel plate 2 is limited to 0.01 to 1.5%.

[鋼板1及び鋼板2のNi]
鋼板1ならびに鋼板2のNiは、本質的に鋼板マトリクスの靭性を高めることが可能な元素であり、適正に用いればミクロ組織に大きく依存せず強度と靭性を同時に向上できるため、機械的性質向上には非常に有効な元素である。Niを鋼板に含有させる場合、効果を発揮するためには0.01%以上含有させる必要がある。鋼板中の含有量が多くなるにともなって強度−靭性バランスは向上するが、6%を超えて含有させても効果が飽和するため、経済性も考慮して、上限を6%とする。
[Ni in steel plate 1 and steel plate 2]
Ni in steel plate 1 and steel plate 2 is an element that can essentially increase the toughness of the steel plate matrix, and when used properly, it can improve strength and toughness simultaneously without greatly depending on the microstructure, improving mechanical properties. Is a very effective element. When Ni is contained in the steel sheet, it is necessary to contain 0.01% or more in order to exert the effect. As the content in the steel sheet increases, the strength-toughness balance is improved, but the effect is saturated even if the content exceeds 6%, so the upper limit is made 6% in consideration of economy.

[鋼板1及び鋼板2のNb]
鋼板1ならびに鋼板2のNbは、析出強化および変態強化により微量で鋼板の高強度化に有効な元素であり、また、加熱オーステナイト粒径微細化によって鋼板の靭性向上にも有効であるが、これらの効果を期待して鋼板1ならびに鋼板2にNbを含有させる場合、効果を発揮するためには、0.002%以上含有させる必要がある。ただし、0.1%を超えて過剰に含有させると、鋼板の靭性を劣化させ、かつ、希釈によって溶接金属中にも過剰なNbが含有されて溶接金属の靭性を劣化させる懸念も生じるため、本発明においては、鋼板1ならびに鋼板2のNb含有量は0.002〜0.1%の範囲に限定する。
[Nb of steel plate 1 and steel plate 2]
Nb of the steel plate 1 and the steel plate 2 is an element effective for increasing the strength of the steel plate in a small amount by precipitation strengthening and transformation strengthening, and also effective for improving the toughness of the steel plate by refining the heated austenite grain size. In the case where Nb is contained in the steel plate 1 and the steel plate 2 in anticipation of the effect, it is necessary to contain 0.002% or more in order to exert the effect. However, if it is excessively contained exceeding 0.1%, the toughness of the steel sheet is deteriorated, and there is also a concern that excessive Nb is contained in the weld metal due to dilution, and the toughness of the weld metal is deteriorated. In this invention, Nb content of the steel plate 1 and the steel plate 2 is limited to 0.002 to 0.1% of range.

[鋼板1及び鋼板2のV]
鋼板1ならびに鋼板2のVは、主として析出強化により微量で鋼板の高強度化に有効な元素であり、鋼板1ならびに鋼板2にVを含有させる場合、効果を発揮するためには、0.002%以上は必要である。ただし、0.5%を超えて過剰に含有させると、粗大な析出物を形成して鋼板の靭性を劣化させ、かつ、希釈によって溶接金属中にも過剰なVが含有されて溶接金属の靭性を劣化させる懸念も生じるため、本発明においては、鋼板1ならびに鋼板2のV含有量は0.002〜0.5%の範囲に限定する。
[V of steel plate 1 and steel plate 2]
V in the steel plate 1 and the steel plate 2 is an element effective for increasing the strength of the steel plate by a small amount mainly by precipitation strengthening. When V is contained in the steel plate 1 and the steel plate 2, 0.002 is necessary to exert the effect. % Or more is necessary. However, if it is contained excessively exceeding 0.5%, coarse precipitates are formed and the toughness of the steel sheet is deteriorated, and excessive V is also contained in the weld metal due to dilution, and the toughness of the weld metal. In the present invention, the V content of the steel plate 1 and the steel plate 2 is limited to a range of 0.002 to 0.5%.

[鋼板1及び鋼板2のTa]
鋼板1ならびに鋼板2のTaも主として析出強化により微量で鋼板の高強度化に有効な元素であり、鋼板1ならびに鋼板2にTaを含有させる場合、効果を発揮するためには、0.002%以上は必要である。ただし、0.5%を超えて過剰に含有させると、粗大な析出物を形成して鋼板の靭性を劣化させ、かつ、希釈によって溶接金属中にも過剰なTaが含有されて溶接金属の靭性を劣化させる懸念も生じるため、本発明においては、鋼板1ならびに鋼板2のTa含有量は0.002〜0.5%の範囲に限定する。
[Ta of steel plate 1 and steel plate 2]
The Ta of the steel plate 1 and the steel plate 2 is also an element effective for increasing the strength of the steel plate mainly by precipitation strengthening, and when the steel plate 1 and the steel plate 2 contain Ta, 0.002% The above is necessary. However, if it exceeds 0.5% and contains excessively, coarse precipitates are formed and the toughness of the steel sheet is deteriorated, and excessive Ta is also contained in the weld metal due to dilution, and the toughness of the weld metal In the present invention, the Ta content of the steel plate 1 and the steel plate 2 is limited to a range of 0.002 to 0.5%.

本発明においては、さらに鋼板1ならびに鋼板2の延性、靭性を改善する必要がある場合には、必要に応じてさらに、Ca、Mg、および、REMの1種または2種以上を鋼板1ならびに鋼板2に含有させることができる。   In the present invention, when it is necessary to further improve the ductility and toughness of the steel plate 1 and the steel plate 2, one or more of Ca, Mg, and REM are further added to the steel plate 1 and the steel plate as necessary. 2 can be contained.

[鋼板1及び鋼板2のCa、Mg、および、REM]
Ca、Mg、および、REMはいずれも硫化物の構造を変化させ、また鋼板中での硫化物、酸化物のサイズを微細化して鋼板の延性及び靭性向上に有効である。鋼板1ならびに鋼板2にこれら元素を含有させる場合、その効果を発揮するための下限の含有量は、いずれも0.0002%である。一方、過剰に含有させると、硫化物や酸化物の粗大化を生じ、延性、靭性の劣化を招くため、また、溶接ビード形状の劣化、溶接性の劣化の可能性も生じるため、上限をいずれも0.01%とする。
[Ca, Mg, and REM of steel plate 1 and steel plate 2]
Ca, Mg, and REM are all effective in improving the ductility and toughness of the steel sheet by changing the sulfide structure and reducing the size of the sulfide and oxide in the steel sheet. When these elements are contained in the steel plate 1 and the steel plate 2, the lower limit content for exhibiting the effect is 0.0002%. On the other hand, if it is contained excessively, it causes coarsening of sulfides and oxides, leading to deterioration of ductility and toughness, and also the possibility of deterioration of weld bead shape and weldability. Is also 0.01%.

次に、本発明における裏当金の成分組成の限定理由について説明する。   Next, the reason for limiting the component composition of the backing metal in the present invention will be described.

裏当金は、希釈によって、溶接金属の強度、靭性に影響を及ぼすため、また、裏当金の材質確保や耐溶接割れの確保、等のために、その成分含有量を限定する必要がある。   Since the backing metal affects the strength and toughness of the weld metal due to dilution, it is necessary to limit the content of the components in order to ensure the material of the backing metal and to secure weld cracking resistance. .

すなわち、本発明において、裏当金の化学成分は、質量%で、C:0.02〜0.25%、Si:0.01〜1.5%、Mn:0.1〜2.5%、P:0.02%以下、S:0.01%以下、N:0.001〜0.015%を含有し、O:0.01%以下に制限し、必要に応じて、Al:0.002〜0.1%、Ti:0.002〜0.05%、B:0.0003〜0.015%、Mo:0.01〜1.5%、Cr:0.01〜1.5%、W:0.01〜1.5%、Cu:0.01〜1.5%、Ni:0.01〜6%、Nb:0.002〜0.1%、V:0.002〜0.5%、および、Ta:0.002〜0.5%のうちの1種または2種以上を含有し、さらに必要に応じて、Ca:0.0002〜0.01%、Mg:0.0002〜0.01%、および、REM:0.0002〜0.01%のうちの1種または2種以上を含有し、残部が不可避不純物ならびにFeからなることを特徴とする。   That is, in the present invention, the chemical components of the backing gold are in mass%, C: 0.02-0.25%, Si: 0.01-1.5%, Mn: 0.1-2.5% , P: 0.02% or less, S: 0.01% or less, N: 0.001 to 0.015%, O: Restricted to 0.01% or less, and if necessary, Al: 0 0.002-0.1%, Ti: 0.002-0.05%, B: 0.0003-0.015%, Mo: 0.01-1.5%, Cr: 0.01-1.5 %, W: 0.01-1.5%, Cu: 0.01-1.5%, Ni: 0.01-6%, Nb: 0.002-0.1%, V: 0.002- 0.5% and Ta: 0.002 to 0.5% of one or two or more kinds, if necessary, Ca: 0.0002-0.01%, Mg: 0 .0002-0. 1% and, REM: contain one or two or more of from 0.0002 to 0.01 percent, the balance being inevitable impurities and Fe.

以下に裏当金の各化学成分の含有量の限定理由を説明する。   The reason for limiting the content of each chemical component of the backing gold will be described below.

[裏当金のC]
裏当金のCは、希釈により溶接金属のC含有量を高めることにより溶接金属の焼入性を高めて組織を微細化し、それにより溶接金属の靭性を向上させる効果を有する。効果を発揮するためには、裏当材中にCを0.02%以上含有する必要がある。しかしながら、Cは溶接金属に過剰に含有すると、溶接ワイヤや鋼板のC含有量によっては上記(1)式で求められる溶接金属のC量に関する指標X値を本発明範囲内とすることが困難となる場合があり、その場合には、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、また、裏当金の低温割れ感受性が高まって好ましくないため、裏当金のC含有量の上限は0.25%とする。
[C of backing money]
The C of the backing metal has the effect of increasing the C content of the weld metal by dilution to increase the hardenability of the weld metal and refine the structure, thereby improving the toughness of the weld metal. In order to exert the effect, it is necessary to contain 0.02% or more of C in the backing material. However, if C is excessively contained in the weld metal, it is difficult to set the index X value relating to the C amount of the weld metal obtained by the above formula (1) within the scope of the present invention depending on the C content of the welding wire or steel plate. In such a case, the hardness of the weld metal becomes excessive and deteriorates the toughness of the weld metal, and the low-temperature cracking susceptibility of the back metal increases, which is not preferable. The upper limit of the amount is 0.25%.

[裏当金のSi]
裏当金のSiは、希釈により溶接金属のSi含有量を高めることにより、溶接金属の脱酸や高強度化に有効である。これらの効果を発揮させるためには、裏当金中に0.01%以上含有させる必要があるが、1.5%を超えて裏当金中に含有すると溶接金属の硬さを過剰に高め、また靭性に有害な島状マルテンサイトの増加を促進して溶接金属の靭性を劣化させるため、さらに、裏当金の割れ感受性を高めるため、本発明においては、裏当金のSi含有量の範囲を0.01〜1.5%とする。
[Si of backing gold]
The backing metal Si is effective in deoxidizing the weld metal and increasing its strength by increasing the Si content of the weld metal by dilution. In order to exert these effects, it is necessary to contain 0.01% or more in the backing metal. However, if it exceeds 1.5%, the hardness of the weld metal is excessively increased. In addition, in order to promote the increase of island martensite harmful to toughness and deteriorate the toughness of the weld metal, and further increase the cracking sensitivity of the backing metal, in the present invention, the Si content of the backing metal is reduced. The range is 0.01-1.5%.

[裏当金のMn]
裏当金のMnも、希釈により溶接金属のMn含有量を高めることにより、溶接金属の脱酸や高強度化に有効である。裏当金における含有量が0.1%を下回ると効果が明確でなく、一方、2.5%を超えて裏当金中に含有すると、溶接金属の硬さを過剰に高め、溶接金属の靭性を劣化させる可能性が高いため、さらに、裏当金の割れ感受性を高めるため、本発明においては、裏当金の含有量の範囲を0.1〜2.5%とする。
[Mn of backing gold]
The Mn of the backing metal is also effective for deoxidizing the weld metal and increasing the strength by increasing the Mn content of the weld metal by dilution. If the content in the backing metal is less than 0.1%, the effect is not clear. On the other hand, if the content exceeds 2.5% in the backing metal, the hardness of the weld metal is increased excessively, Since the possibility of degrading toughness is high, in order to further increase the cracking sensitivity of the backing metal, the range of the backing metal content is set to 0.1 to 2.5% in the present invention.

[裏当金のP]
裏当金におけるPは不純物元素であり、希釈によって溶接金属中の含有量が増加すると溶接金属の靭性を劣化させるため、裏当金の含有量を極力低減して、希釈による溶接金属特性への悪影響を抑制すべき元素である。溶接金属への希釈率を考慮して、溶接金属靭性への悪影響が許容できる上限として、本発明においては、裏当金におけるP含有量を0.02%以下に限定する。
[P of backing money]
P in the backing metal is an impurity element. If the content in the weld metal increases due to dilution, the toughness of the weld metal is deteriorated. Therefore, the content of the backing metal is reduced as much as possible to reduce the weld metal properties by dilution. It is an element that should suppress adverse effects. In consideration of the dilution ratio to the weld metal, as an upper limit that can adversely affect the weld metal toughness, in the present invention, the P content in the backing metal is limited to 0.02% or less.

[裏当金のS]
裏当金におけるSも不純物元素であり、希釈によって溶接金属中の含有量が増加すると溶接金属の靭性や延性を劣化させるため、裏当金の含有量を極力低減して、希釈による溶接金属特性への悪影響を抑制すべき元素である。溶接金属への希釈率を考慮して、溶接金属靭性や延性への悪影響が許容できる上限として、本発明においては、裏当金におけるS含有量を0.01%以下に限定する。
[Singe money]
S in the backing metal is also an impurity element. When the content in the weld metal increases due to dilution, the toughness and ductility of the weld metal is deteriorated. It is an element that should suppress adverse effects on the body. In consideration of the dilution ratio to the weld metal, as an upper limit that can adversely affect the weld metal toughness and ductility, the S content in the backing metal is limited to 0.01% or less in the present invention.

[裏当金のN]
裏当金におけるNも不純物元素であり、溶接ワイヤや鋼板のN含有量によっては、上記(2)式で求められる溶接金属のN量に関する指標Y値が本発明範囲を逸脱して過大となる可能性があるため、裏当金における含有量を極力低減して、希釈による溶接金属特性への悪影響を抑制すべき元素である。溶接ワイヤ、鋼板のN含有量に対する制限が極端に厳しくならない上限として、また、裏当金自体への悪影響が許容できる上限として、本発明においては、裏当金におけるN含有量を0.015%以下とする。なお、裏当金におけるN含有量は低いほど好ましいが、工業的に低減できる量に限度があることから、本発明においては、裏当金におけるN含有量の範囲を0.001〜0.015%に限定する。
[N of backing money]
N in the backing metal is also an impurity element, and depending on the N content of the welding wire or steel plate, the index Y value related to the N amount of the weld metal obtained by the above formula (2) is excessively deviating from the scope of the present invention. Therefore, it is an element that should reduce the content in the backing metal as much as possible and suppress the adverse effects on the weld metal properties due to dilution. In the present invention, the N content in the backing metal is set to 0.015% as an upper limit where the limitation on the N content of the welding wire and the steel plate does not become extremely strict, and as an upper limit that can adversely affect the backing metal itself. The following. The lower the N content in the backing metal, the better. However, since there is a limit to the amount that can be industrially reduced, in the present invention, the range of the N content in the backing metal is 0.001 to 0.015. Limited to%.

[裏当金のO]
裏当金におけるOも不純物元素であり、希釈によって溶接金属中の含有量が増加すると溶接金属の靭性や延性を劣化させるため、裏当金の含有量を極力低減して、希釈による溶接金属特性への悪影響を抑制すべき元素である。溶接金属への希釈率を考慮して、溶接金属靭性や延性への悪影響が許容できる上限として、本発明においては、裏当金におけるO含有量を0.01%以下に限定する。
[Our money of backing money]
O in the backing metal is also an impurity element, and if the content in the weld metal increases due to dilution, the toughness and ductility of the weld metal deteriorates. It is an element that should suppress adverse effects on the body. In consideration of the dilution ratio to the weld metal, as an upper limit that can adversely affect the weld metal toughness and ductility, the O content in the backing metal is limited to 0.01% or less in the present invention.

以上が裏当金の化学組成における必須要件についての限定理由であるが、溶接金属の組織、特性制御のために、必要に応じて、Al、Ti、B、Mo、Cr、W、Cu、Ni、Nb、V、および、Taのうちの1種または2種以上を含有させることができる。   The above is the reason for the limitation on the essential requirements in the chemical composition of the backing metal. For the microstructure and property control of the weld metal, Al, Ti, B, Mo, Cr, W, Cu, Ni are optionally used. , Nb, V, and Ta can be contained alone or in combination.

[裏当金のAl]
裏当金におけるAlは、希釈によって溶接金属に含有されると、溶接金属中で脱酸元素として働き、溶接金属の不純物としてのO量を減少させる有益な元素である。裏当金にAlを含有させる場合、効果を発揮させるためには、裏当金に0.002%以上含有させる必要がある。しかしながら、0.1%を超えて裏当中に含有すると、裏当金中に粗大な酸化物や窒化物が形成されて裏当金の材質に悪影響を及ぼす恐れがあるため、裏当金中の含有量の上限を0.1%とする。
[Back gold Al]
When Al is contained in the weld metal by dilution, it is a beneficial element that acts as a deoxidizing element in the weld metal and reduces the amount of O as an impurity of the weld metal. When Al is contained in the backing metal, it is necessary to contain 0.002% or more in the backing metal in order to exert the effect. However, if the content exceeds 0.1% in the backing, coarse oxides and nitrides may be formed in the backing, which may adversely affect the material of the backing. The upper limit of the content is 0.1%.

[裏当金のTi]
裏当金におけるTiも、希釈によって溶接金属に含有されると、溶接金属中で脱酸元素として働き、溶接金属の不純物としてのO量を減少させる効果を有するとともに、溶接金属中で微細なアシキュラーフェライトの生成核となるTi酸化物等に寄与することで溶接金属の靭性向上に有効である。これらの効果を狙って裏当金にTiを含有させる場合、効果を明確に発揮させるためには裏当金中に0.002%以上含有する必要がある。しかしながら、0.05%を超えて裏当中に含有すると、裏当金中にTiの粗大な酸化物や窒化物が形成されて、裏当金の特性や、表面性状を劣化させて好ましくないため、本発明において、裏当金にTiを含有させる場合には、その含有量を0.002〜0.05%に制限する。
[Ti of backing gold]
When Ti in the backing metal is also contained in the weld metal by dilution, it acts as a deoxidizing element in the weld metal and has the effect of reducing the amount of O as an impurity of the weld metal, and also has a fine ashes in the weld metal. It contributes to Ti oxides and the like that form nuclei of curled ferrite, and is effective in improving the toughness of the weld metal. When Ti is contained in the backing metal aiming at these effects, it is necessary to contain 0.002% or more in the backing metal in order to exhibit the effect clearly. However, if the content exceeds 0.05% in the backing, coarse Ti oxides and nitrides are formed in the backing, which is undesirable because it deteriorates the properties and surface properties of the backing. In the present invention, when Ti is contained in the backing metal, the content is limited to 0.002 to 0.05%.

[裏当金のB]
裏当金におけるBは、希釈によって溶接金属に含有されると、溶接金属の焼入性向上を通じて、溶接金属の強度・靭性を向上させる効果を有する。裏当金にBを含有させる場合、その効果を十分得るためには、裏当金中にBは0.0003%以上含有する必要がある。しかしながら、0.015%を超えて裏当中にBが多量に含有されると、過剰なBが粗大な析出物を形成して溶接金属の靭性を劣化させるため、また、裏当金の製造性を阻害するため、その含有量の上限を0.015%とする。
[Binner money B]
When B in the backing metal is contained in the weld metal by dilution, it has the effect of improving the strength and toughness of the weld metal through improving the hardenability of the weld metal. When B is contained in the backing metal, in order to sufficiently obtain the effect, B must be contained in the backing metal in an amount of 0.0003% or more. However, if the B content exceeds 0.015% and a large amount of B is contained in the backing, excess B forms coarse precipitates and deteriorates the toughness of the weld metal. In order to inhibit this, the upper limit of the content is made 0.015%.

[裏当金のMo]
裏当金におけるMoは、希釈によって溶接金属に含有されると、溶接金属の焼入性を高めて溶接金属組織のベイナイトあるいはアシキュラーフェライトの微細化を通じて、溶接金属の靭性向上に有効な元素であり、かつ、固溶強化、析出強化により強度向上にも有効な元素である。裏当金にMoを含有させてこの効果を得るためには、裏当金にMoは0.01%以上含有させる必要がある。しかしながら、裏当金に1.5%を超えて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恐れがあるため、また、裏当金の割れ感受性を高めるため、Mo含有量の上限を1.5%とする。従って、本発明においては、裏当金にMoを含有させる場合、その範囲を0.01〜1.5%に限定する。
[Mo of backing gold]
When Mo in the backing metal is contained in the weld metal by dilution, it is an element effective in improving the toughness of the weld metal by increasing the hardenability of the weld metal and refining the weld metal structure bainite or acicular ferrite. In addition, it is an element effective for improving the strength by solid solution strengthening and precipitation strengthening. In order to obtain Mo by including Mo in the backing metal, it is necessary to contain 0.01% or more of Mo in the backing metal. However, if the backing metal is contained in excess of 1.5%, the weld metal may be excessively hardened and the toughness of the weld metal may be deteriorated, and the crack sensitivity of the backing metal is increased. The upper limit of the Mo content is 1.5%. Therefore, in the present invention, when Mo is contained in the backing metal, the range is limited to 0.01 to 1.5%.

[裏当金のCr]
裏当金のCrはMoと同様の効果を有するため、Moと同様の理由により、裏当金におけるCr含有量は0.01〜1.5%に限定する。
[Cr of backing gold]
Since the backing metal Cr has the same effect as Mo, the Cr content in the backing metal is limited to 0.01 to 1.5% for the same reason as Mo.

[裏当金のW]
裏当金のWはMoやWと同様の効果を有するため、Mo、Wと同様の理由により、裏当金におけるW含有量は0.01〜1.5%に限定する。
[The W of the backing money]
Since the backing W has the same effect as Mo and W, the W content in the backing is limited to 0.01 to 1.5% for the same reason as Mo and W.

[裏当金のCu]
裏当金におけるCuは、希釈によって溶接金属に含有されると、溶接金属の焼入性を高めて組織を細粒化させる作用を有し、それにより溶接金属の靭性向上を図ることが可能である。裏当金にCuを含有させて該効果を発揮させるためには、裏当金中に0.01%以上含有する必要がある。しかしながら、1.5%を超えて裏当金中にCuを含有させると、溶接金属の硬さを過剰に上昇させ、靭性を劣化させるる恐れがあり、また、裏当金の製造性や耐溶接割れ性を劣化させるため、上限は1.5%とする。
[Cu of backing gold]
When Cu in the backing metal is contained in the weld metal by dilution, it has the effect of increasing the hardenability of the weld metal and making the structure finer, thereby improving the toughness of the weld metal. is there. In order for Cu to be contained in the backing metal to exert the effect, it is necessary to contain 0.01% or more in the backing metal. However, if Cu is contained in the backing metal in excess of 1.5%, the hardness of the weld metal may be excessively increased and the toughness may be deteriorated. In order to degrade weld cracking, the upper limit is made 1.5%.

[裏当金のNi]
裏当金におけるNiは、希釈によって溶接金属に含有されると、溶接金属の靭性向上に有効である。裏当金中にNiを含有させて該効果を確実に発揮するためには、裏当金中に0.01%以上含有させる必要がある。しかしながら、裏当金に6%を超えて含有させると、溶接金属の高温割れが助長される懸念が生じ、好ましくないため、また、裏当金の製造性や耐溶接割れ性を劣化させるため、上限は6%とする。
[Ni of backing gold]
When Ni in the backing metal is contained in the weld metal by dilution, it is effective for improving the toughness of the weld metal. In order for Ni to be contained in the backing metal to reliably exhibit the effect, it is necessary to contain 0.01% or more in the backing metal. However, if it contains more than 6% in the backing metal, there is a concern that hot cracking of the weld metal is promoted, which is not preferable, and also deteriorates the productivity and welding crack resistance of the backing metal. The upper limit is 6%.

[裏当金のNb]
裏当金におけるNbは、希釈によって溶接金属に含有されると、溶接金属の焼入性を高めて粒界フェライトを抑制し、粒内アシキュラーフェライトを微細化することにより靭性向上に有効であり、また、変態強化、析出強化により強度調整元素としても有効である。裏当金中にNbを含有させてこれらの効果を発揮するためには、少なくとも0.002%以上、裏当金に含有させる必要がある。一方、0.1%を超えて過剰に裏当金中に含有させると、溶接金属の硬さが過大となって靭性劣化が著しくなるため、また、裏当金の耐溶接割れ性を劣化させるため、本発明においては、Nbを裏当金に含有させる場合の範囲を0.002〜0.1%に限定する。
[Nb of backing money]
When Nb in the backing metal is contained in the weld metal by dilution, it is effective for improving toughness by increasing the hardenability of the weld metal, suppressing intergranular ferrite, and refining intragranular acicular ferrite. Moreover, it is also effective as a strength adjusting element by transformation strengthening and precipitation strengthening. In order for Nb to be contained in the backing metal to exhibit these effects, it is necessary to contain at least 0.002% or more in the backing metal. On the other hand, if it exceeds 0.1% and is contained in the backing metal excessively, the hardness of the weld metal becomes excessive and the toughness deteriorates significantly, and the welding crack resistance of the backing metal deteriorates. Therefore, in the present invention, the range when Nb is contained in the backing metal is limited to 0.002 to 0.1%.

[裏当金のV]
裏当金におけるVは、希釈によって溶接金属に含有されると、主として析出強化による強度調整元素として有効である。裏当金中にVを含有させて該効果を発揮するためには、少なくとも0.002%以上、裏当金に含有させる必要がある。一方、0.5%を超えて過剰に裏当金中に含有させると、溶接金属の硬さが過大となって靭性劣化が大きくなるため、また、裏当金の耐溶接割れ性を劣化させるため、本発明においては、Vを裏当金に含有させる場合の範囲を0.002〜0.5%に限定する。
[Back money V]
When V in the backing metal is contained in the weld metal by dilution, it is effective as a strength adjusting element mainly by precipitation strengthening. In order for V to be contained in the backing metal to exhibit this effect, it is necessary to contain at least 0.002% or more in the backing metal. On the other hand, if it exceeds 0.5% and is contained in the backing metal excessively, the hardness of the weld metal becomes excessive and the toughness deterioration increases, and the welding crack resistance of the backing metal deteriorates. Therefore, in the present invention, the range when V is contained in the backing metal is limited to 0.002 to 0.5%.

[裏当金のTa]
裏当金におけるTaは、希釈によって溶接金属に含有されると、Vと同様、主として析出強化による強度調整元素として有効である。裏当金中にTaを含有させて該効果を発揮するためには、少なくとも0.002%以上、裏当金に含有させる必要がある。一方、0.5%を超えて過剰に裏当金中に含有させると、溶接金属の硬さが過大となって靭性劣化が大きくなるため、また、裏当金の耐溶接割れ性を劣化させるため、本発明においては、Taを裏当金に含有させる場合の範囲を0.002〜0.5%に限定する。
[Tank of backing gold]
When Ta in the backing metal is contained in the weld metal by dilution, like V, it is effective mainly as a strength adjusting element by precipitation strengthening. In order to exhibit this effect by including Ta in the backing metal, it is necessary to contain at least 0.002% or more in the backing metal. On the other hand, if it exceeds 0.5% and is contained in the backing metal excessively, the hardness of the weld metal becomes excessive and the toughness deterioration increases, and the welding crack resistance of the backing metal deteriorates. Therefore, in the present invention, the range when Ta is contained in the backing metal is limited to 0.002 to 0.5%.

以上が裏当金の化学組成における溶接金属の組織、特性制御のために、必要に応じて裏当金に含有させることのできる、Al、Ti、B、Mo、Cr、W、Cu、Ni、Nb、V、および、Taのうちの1種または2種以上の限定理由であるが、本発明においては、溶接金属の組織、延性制御のために、あるいは、裏当金の製造性や材質確保のために、さらに必要に応じて、裏当金に、Ca、Mg、および、REMのうちの1種または2種以上を含有させることができる。   In order to control the structure and properties of the weld metal in the chemical composition of the backing metal, Al, Ti, B, Mo, Cr, W, Cu, Ni, which can be contained in the backing metal as necessary. The reason for the limitation is one or more of Nb, V, and Ta, but in the present invention, it is necessary to control the structure and ductility of the weld metal, or to secure the manufacturability and material of the backing metal. Therefore, if necessary, the backing metal can contain one or more of Ca, Mg, and REM.

[裏当金のCa、Mg、および、REM]
Ca、Mg、および、REMは各々同様の効果を有し、溶接金属において脱酸元素として働き、不純物としての酸素の量を減少させるため、溶接金属の靭性、延性向上に有効である。また、裏当金の延性向上にも有効であり、特に裏当金のS量が多い場合にこれらの元素を適正量含有させると、延性確保に有効である。裏当金中にこれらの元素を含有させる場合、該効果を確実に得るためには、裏当金中に各々0.0002%以上含有する必要がある。しかしながら、0.01%を超えて裏当金中に含有すると、溶接金属中で粗大な酸化物を形成し、かえって靭性や延性を劣化させる恐れがあるため、本発明においてはCa、Mg、REMいずれも裏当金に含有させる場合には、その範囲を0.0002〜0.01%とする。
[Back metal Ca, Mg, and REM]
Ca, Mg, and REM each have the same effect and act as a deoxidizing element in the weld metal and reduce the amount of oxygen as an impurity, which is effective in improving the toughness and ductility of the weld metal. Further, it is effective for improving the ductility of the backing metal. In particular, when the amount of S in the backing metal is large, it is effective for ensuring ductility to contain appropriate amounts of these elements. When these elements are contained in the backing metal, it is necessary to contain 0.0002% or more of each in the backing metal in order to reliably obtain the effect. However, if the content exceeds 0.01% in the backing metal, a coarse oxide is formed in the weld metal, which may deteriorate the toughness and ductility. Therefore, in the present invention, Ca, Mg, REM When both are contained in backing metal, the range is made 0.0002 to 0.01%.

以下に、実施例により本発明の効果をさらに説明する。種々の化学組成の溶接ワイヤ、鋼板、裏当金を用い、図1に示すようなT字継手により溶接継手を作製し、開先中央の溶接金属の靭性を2mmVノッチシャルピー衝撃試験の0℃における吸収エネルギーで評価した。   The effects of the present invention will be further described below with reference to examples. Using weld wires, steel plates and backing metal of various chemical compositions, weld joints are produced by T-shaped joints as shown in FIG. 1, and the toughness of the weld metal at the center of the groove is measured at 0 ° C. in a 2 mm V notch Charpy impact test. Evaluation was based on absorbed energy.

表1は使用した溶接ワイヤの化学組成を示す。全て直径1.6mmmの試作ソリッドワイヤで、ワイヤ番号WA1〜WA7は本発明のワイヤの化学組成を満足しているものであり、ワイヤ番号WB1〜WB6は本発明の溶接ワイヤの化学組成に関わる要件を満足していない比較の溶接ワイヤである。   Table 1 shows the chemical composition of the welding wire used. All are trial solid wires with a diameter of 1.6 mm, wire numbers WA1 to WA7 satisfy the chemical composition of the wire of the present invention, and wire numbers WB1 to WB6 are requirements related to the chemical composition of the welding wire of the present invention. It is a comparative welding wire that does not satisfy the above.

表2にスキンプレート相当の鋼板2として用いた鋼板の化学組成を示す。また、表3には、ダイヤフラム相当の鋼板1に用いた鋼板の化学組成を示す。表2、3の化学組成はインゴットまたはスラブの化学組成で該インゴットまたはスラブを用いて種々の板厚の鋼板を熱間圧延により製造して継手作製に供した。すなわち、種々の板厚の組み合わせにおける溶接金属の靭性変化を確認するため、各組成とも鋼板2は板厚を25mm、35mm、50mmの3種類とし、鋼板1は板厚50mm、60mmの2種類とした。   Table 2 shows the chemical composition of the steel plate used as the steel plate 2 corresponding to the skin plate. Table 3 shows the chemical composition of the steel plate used for the steel plate 1 corresponding to the diaphragm. The chemical compositions in Tables 2 and 3 were ingots or slabs, and steel plates with various plate thicknesses were manufactured by hot rolling using the ingots or slabs and used for joint production. That is, in order to confirm the change in the toughness of the weld metal in various combinations of plate thickness, the steel plate 2 has three types of plate thicknesses of 25 mm, 35 mm, and 50 mm for each composition, and the steel plate 1 has two types of plate thicknesses of 50 mm and 60 mm. did.

表2のうち、鋼板番号SA1〜SA8は本発明の鋼板2に関わる成分要件を満足しているものであり、鋼板番号SB1〜SB4は本発明の鋼板2に関わる成分要件を満足していない例である。   In Table 2, steel plate numbers SA1 to SA8 satisfy the component requirements related to the steel plate 2 of the present invention, and the steel plate numbers SB1 to SB4 do not satisfy the component requirements related to the steel plate 2 of the present invention. It is.

表3のうち、鋼板番号DA1〜DA8は本発明の鋼板1に関わる成分要件を満足しているものであり、鋼板番号DB1〜DB4は本発明の鋼板1に関わる成分要件を満足していない例である。   In Table 3, the steel plate numbers DA1 to DA8 satisfy the component requirements related to the steel plate 1 of the present invention, and the steel plate numbers DB1 to DB4 do not satisfy the component requirements related to the steel plate 1 of the present invention. It is.

表4に継手作製に用いた裏当金の化学組成を示す。市販のフラットバーや厚鋼板を切断したものを用いた。表4のうち、裏当金番号BA1〜BA6は本発明の裏当金に関わる成分要件を満足している例であり、裏当金番号BB1〜BB4は本発明の裏当金に関わる成分要件を満足していない例である。   Table 4 shows the chemical composition of the backing metal used to produce the joint. A commercially available flat bar or a thick steel plate was used. In Table 4, the backing metal numbers BA1 to BA6 are examples satisfying the component requirements relating to the backing metal of the present invention, and the backing metal numbers BB1 to BB4 are the component requirements relating to the backing metal of the present invention. This is an example not satisfying.

表1〜表4に示す材料を種々組み合わせて、図1のような継手を作製したが、その際の溶接条件はダイヤフラム相当の鋼板1の板厚ごとに表5のように設定した。すなわち、鋼板1の板厚が大きくなるほど、開先断面積が大きくなるため、それに応じて溶接入熱を大きくする必要がある。また、開先が長方形となっているため、溶接金属を開先内に行き渡らせる目的で溶接中に溶接ノズルを引き上げつつ、鋼板2の表面に沿ってオシレートさせているが、そのオシレート幅も鋼板1の板厚に応じて適正に調整している。   Various combinations of the materials shown in Tables 1 to 4 were made to produce a joint as shown in FIG. 1, and the welding conditions at that time were set as shown in Table 5 for each plate thickness of the steel plate 1 corresponding to the diaphragm. That is, as the plate thickness of the steel plate 1 increases, the groove cross-sectional area increases, and it is necessary to increase the welding heat input accordingly. In addition, since the groove is rectangular, the welding nozzle is pulled up during welding for the purpose of spreading the weld metal into the groove, and is oscillated along the surface of the steel plate 2. 1 is adjusted appropriately according to the plate thickness.

溶接後の継手において、図4に示す要領で、溶接金属中央から2mmVノッチシャルピー衝撃試験片を採取し、0℃において衝撃試験を実施し、2mmVノッチシャルピー衝撃試験の0℃における吸収エネルギーにより靭性を評価した。   In the joint after welding, a 2 mm V notch Charpy impact test piece is taken from the center of the weld metal as shown in FIG. 4 and subjected to an impact test at 0 ° C. The toughness is obtained by the absorbed energy at 0 ° C. of the 2 mm V notch Charpy impact test. evaluated.

表6に、各材料、鋼板板厚の組み合わせを種々変えたときのエレクトロスラグ溶接継手における溶接金属靭性を示す。各材料の組み合わせごとに、鋼板1と鋼板2の組み合わせを4種類変えて、各々の靭性レベルとともに各板厚組み合わせ間の靭性変化の大小を比較した。すなわち、鋼板1(ダイヤフラム)と鋼板2(スキンプレート)の板厚組み合わせは、(a)50mm×50mm、(b)60mm×50mm、(c)50mm×25mm、(d)60mm×35mmであり、入熱としては79.0〜93.0kJ/mmと大幅に変化しており、さらに、鋼板2の板厚が25mm、35mmと、ダイヤフラム相当の鋼板1の2/3より薄い場合は、鋼板2の板厚が鋼板1と同じかわずかに薄い50mmの場合よりも、溶接後の溶接金属の冷却速度は小さくなる。従って、従来は、同じ鋼板、ワイヤ、裏当金の組み合わせで、上記(a)〜(d)の条件全てで安定した溶接金属靭性を確保することは困難であった。すなわち、薄手材の溶接条件に合わせた材料を用いれば、条件(a)、(b)ですら靭性が低値となる場合や、あるいは(a)、(b)では靭性を確保できても、(c)、(d)で大幅な焼入性不足のため靭性が劣化する場合が生じ、逆に(c)、(d)に合わせた材料を用いれば、(a)、(b)の条件で焼入性過剰のために硬質のベイナイト相が生成して靭性が劣化する。また、(c)や(d)の条件では、従来の溶接金属組成を適正化して組織微細化する手段ではvE0≧70Jを達成することは非常に困難である。   Table 6 shows weld metal toughness in electroslag welded joints when various combinations of materials and steel plate thicknesses are changed. For each combination of materials, four types of combinations of the steel plate 1 and the steel plate 2 were changed, and the toughness change between the respective plate thickness combinations was compared with each toughness level. That is, the plate thickness combinations of the steel plate 1 (diaphragm) and the steel plate 2 (skin plate) are (a) 50 mm × 50 mm, (b) 60 mm × 50 mm, (c) 50 mm × 25 mm, (d) 60 mm × 35 mm, As the heat input, 79.0 to 93.0 kJ / mm is significantly changed. Further, when the plate thickness of the steel plate 2 is 25 mm and 35 mm, which is thinner than 2/3 of the steel plate 1 corresponding to the diaphragm, the steel plate 2 The cooling rate of the weld metal after welding is smaller than when the plate thickness is 50 mm, which is the same as or slightly thinner than that of the steel plate 1. Therefore, conventionally, it has been difficult to ensure stable weld metal toughness under all of the above conditions (a) to (d) with the same steel plate, wire, and backing metal combination. That is, if a material matched to the welding conditions of the thin material is used, even if the conditions (a) and (b) have a low toughness, or (a) and (b), the toughness can be secured, In (c) and (d), the toughness may be deteriorated due to a significant lack of hardenability. Conversely, if the materials matched to (c) and (d) are used, the conditions of (a) and (b) Due to excessive hardenability, a hard bainite phase is generated and toughness deteriorates. In addition, under the conditions (c) and (d), it is very difficult to achieve vE0 ≧ 70 J with the conventional means for refining the structure by optimizing the weld metal composition.

表6に示す通り、本発明を満足する継手A1(鋼板の組み合わせにより継手A1−3、A1−4、以下同様)〜継手A10(継手A10−3、A10−4、)においては、全ての鋼板板厚組み合わせ条件で溶接金属の0℃シャルピー衝撃吸収エネルギー(vE0)が70J以上でかつ、各鋼板組み合わせ間の靭性差が小さく、本発明によれば、各板厚組み合わせごとに溶接ワイヤを変えることなく、安定して高靭性が得られることが明らかである。
なお、継手A1(鋼板の組み合わせにより継手A1−1、A1−2、以下同様)〜継手A10(継手A10−1〜A10−2)は、参考例である。
As shown in Table 6, the joint A1 (joints by a combination of steel A1- 3, A1-4, hereinafter the same) satisfying the present invention - joint A10 (joint A10-3, A10-4,) in all of the steel sheet Under the plate thickness combination conditions, the weld metal has a 0 ° C Charpy impact absorption energy (vE0) of 70 J or more, and the toughness difference between the steel plate combinations is small. According to the present invention, the welding wire is changed for each plate thickness combination. It is clear that high toughness can be obtained stably.
Note that joints A1 (joints A1-1, A1-2, and so on depending on the combination of steel plates) to joint A10 (joints A10-1 to A10-2) are reference examples.

一方、表6における継手B1〜B8は本発明の要件を満足していないため、(a)〜(d)の鋼板板厚組み合わせの一部または全部において、溶接金属の靭性が本発明に比べて劣り、一つの材料組み合わせ(ワイヤ、鋼板、裏当金)で鋼板板厚によらず、高靭性用として必要なvE0≧70Jを得ることができないことが明らかである。   On the other hand, since the joints B1 to B8 in Table 6 do not satisfy the requirements of the present invention, the toughness of the weld metal is higher than that of the present invention in some or all of the steel plate thickness combinations of (a) to (d). Inferior, it is apparent that vE0 ≧ 70J required for high toughness cannot be obtained with one material combination (wire, steel plate, backing metal) regardless of the steel plate thickness.

すなわち、比較例の継手B1(鋼板の組み合わせにより継手B1−1〜B1−4、以下同様)の場合は、溶接ワイヤのC量が過大であり、また、鋼板1、2のC量も過大であり、さらに、裏当金のC量も過大で、その結果、溶接金属のC量に関する指標であるX値が極めて過大であるため、何れの鋼板板厚組み合わせにおいても、靭性は極めて劣る。また、鋼板1、2のC量が過大であるため、鋼板の溶接熱影響部の靭性もvE0≧70Jを満足できないため、構造物全体の安全性の観点でも好ましくない。   That is, in the case of the joint B1 of the comparative example (joints B1-1 to B1-4 depending on the combination of steel plates, the same applies hereinafter), the C amount of the welding wire is excessive, and the C amount of the steel plates 1 and 2 is also excessive. In addition, the amount of C in the backing metal is excessive, and as a result, the X value, which is an index related to the amount of C in the weld metal, is extremely excessive, so that the toughness is extremely inferior in any steel plate thickness combination. Moreover, since the C amount of the steel plates 1 and 2 is excessive, the toughness of the welding heat-affected zone of the steel plate cannot satisfy vE0 ≧ 70J, which is not preferable from the viewpoint of the safety of the entire structure.

比較例の継手B2は、溶接ワイヤ、鋼板1、2、裏当金全てのN量が本発明を逸脱して過大であるため、溶接金属のN量に関する指標であるY値が過大であるのはもちろん、個々の材料のC量は本発明を満足しているにも関わらず、溶接金属のC量に関する指標であるX値が過大であるため、溶接金属の靭性は鋼板板厚の組み合わせによらず全般的に劣位である。その中でも入熱の大きい溶接条件における溶接金属靭性はより劣っている。   In the joint B2 of the comparative example, since the N amount of all of the welding wires, the steel plates 1, 2 and the backing metal deviates from the present invention, the Y value which is an index related to the N amount of the weld metal is excessive. Of course, although the C amount of each material satisfies the present invention, the X value that is an index related to the C amount of the weld metal is excessive, so the toughness of the weld metal depends on the combination of the steel plate thickness. Regardless, it is generally inferior. Among them, the weld metal toughness under welding conditions with large heat input is inferior.

比較例の継手B3は、溶接ワイヤはBが無添加であり、かつ、鋼板1、2はともにMnが過大であり、かつ、裏当金はPが過大であるため、溶接金属のC量に関する指標であるX値、溶接金属のN量に関する指標であるY値は本発明を満足しているが、溶接金属の靭性は鋼板板厚の組み合わせによらず全般的に劣位である。   The joint B3 of the comparative example relates to the C amount of the weld metal because B is not added to the welding wire, Mn is excessive in both the steel plates 1 and 2, and P is excessive in the backing metal. The X value as an index and the Y value as an index related to the N amount of the weld metal satisfy the present invention, but the toughness of the weld metal is generally inferior regardless of the combination of the steel plate thicknesses.

比較例の継手B4は、溶接ワイヤはTiが無添加であり、かつ、鋼板1はPが過大であり、かつ、鋼板2と裏当金はともにSが過大であり、さらに、パ溶接金属のC量に関する指標であるX値も過大であるため、溶接金属の靭性は鋼板板厚の組み合わせによらず全般的に劣位である。その中でも入熱の大きい溶接条件における溶接金属靭性はより劣っている。   In the joint B4 of the comparative example, Ti is not added to the welding wire, P is excessive in the steel plate 1, and S is excessive in both the steel plate 2 and the backing metal. Since the X value, which is an index related to the amount of C, is too large, the toughness of the weld metal is generally inferior regardless of the combination of the steel plate thicknesses. Among them, the weld metal toughness under welding conditions with large heat input is inferior.

比較例の継手B5は、鋼板1、2と裏当金は本発明を満足するものの、溶接ワイヤのみが本発明を逸脱してOが過大となっている例である。溶接ワイヤのOが過大である上、溶接金属のC量に関する指標であるX値も過大であるため、特に鋼板2の板厚が大きい条件で溶接金属の靭性劣化が著しい。また、溶接ワイヤのO量が過大でるため、素材から溶接ワイヤに伸線加工する際、断線が頻発し、割れが生じ安い問題もあり、好ましくない。   The joint B5 of the comparative example is an example in which the steel plates 1 and 2 and the backing metal satisfy the present invention, but only the welding wire deviates from the present invention and O is excessive. Since the welding wire O is excessive and the X value, which is an index relating to the C amount of the weld metal, is also excessive, the deterioration of the toughness of the weld metal is remarkable especially under the condition that the thickness of the steel plate 2 is large. In addition, since the amount of O of the welding wire is excessive, there is a problem that when wire-drawing from a material to the welding wire, disconnection frequently occurs and cracks are generated, which is not preferable.

比較例の継手B6は、鋼板1、2と裏当金は継手B6と同じで、本発明を満足しているが、溶接ワイヤのMn量が過大であり、かつ、溶接金属のC量に関する指標であるX値も過大であるため、溶接金属の靭性は全般的に劣る。溶接ワイヤのMn量が多いため、溶接金属が焼入性の高い化学組成となるため、どちらかというとね鋼板2の板厚が小さい、入熱の低い条件の溶接金属靭性がさらに低い。   The joint B6 of the comparative example has the same steel plates 1 and 2 and backing metal as the joint B6 and satisfies the present invention, but the Mn amount of the welding wire is excessive, and the index relating to the C amount of the weld metal Since the X value is too large, the toughness of the weld metal is generally poor. Since the welding metal has a high chemical composition with high hardenability because the amount of Mn in the welding wire is large, the weld metal toughness of the steel plate 2 having a smaller thickness and lower heat input is even lower.

比較例の継手B7は、溶接ワイヤ、鋼板1、2、裏当金、いずれも、各々の化学組成は本発明を満足しているが、組み合わせの結果、溶接金属のC量に関する指標であるX値が本発明を逸脱して過大となる例である。そのため、溶接金属の靭性は、鋼板2がより薄手の例えば25mmの場合は良好であると想定されるが、鋼板2の板厚が大きく、入熱が大きくなる場合や、鋼板2の板厚が大きく、かつ、鋼板1の板厚が小さい場合には大幅に劣化し、板厚の組み合わせに依存せずに良好な靭性を達成できていない。   As for the joint B7 of the comparative example, each of the welding wire, the steel plates 1 and 2 and the backing metal satisfies the present invention, but as a result of the combination, X is an index relating to the C amount of the weld metal. This is an example in which the value deviates from the present invention and becomes excessive. Therefore, it is assumed that the toughness of the weld metal is good when the steel plate 2 is thinner, for example, 25 mm. However, the thickness of the steel plate 2 is large and the heat input becomes large. When it is large and the plate thickness of the steel plate 1 is small, the steel plate 1 is greatly deteriorated, and good toughness cannot be achieved without depending on the combination of plate thicknesses.

比較例の継手B8は、溶接ワイヤの化学組成は本発明を満足しているが、鋼板1、2および裏当金が本発明を満足していないため、組み合わせの結果、溶接金属のN量に関する指標であるY値が本発明を逸脱して過大となる例である。そのため、溶接金属の靭性は、鋼板2がより薄手の例えば25mmの場合は良好であると想定されるが、鋼板2の板厚が大きく、入熱が大きくなる場合や、鋼板2の板厚が大きく、かつ、鋼板1の板厚が小さい場合には大幅に劣化し、板厚の組み合わせに依存せずに良好な靭性を達成できていない。   In the joint B8 of the comparative example, the chemical composition of the welding wire satisfies the present invention, but the steel plates 1, 2 and the backing metal do not satisfy the present invention. This is an example in which the Y value that is an index is excessively deviating from the present invention. Therefore, it is assumed that the toughness of the weld metal is good when the steel plate 2 is thinner, for example, 25 mm. However, the thickness of the steel plate 2 is large and the heat input becomes large. When it is large and the plate thickness of the steel plate 1 is small, the steel plate 1 is greatly deteriorated, and good toughness cannot be achieved without depending on the combination of plate thicknesses.

以上の実施例からも、本発明によれば、エレクトロスラグ溶接における、広い範囲のダイヤフラムとスキンプレートの板厚の組み合わせ、具体的には、ダイヤフラムの板厚が25mm〜100mm、スキンプレートの板厚が20mm〜100mm(但し、スキンプレートの板厚は、ダイヤフラムの板厚以下である)の様々な組み合わせにおいても、溶接ワイヤの化学組成を大きく変える成分設計をしなくても、一つの溶接ワイヤで全て、溶接金属の靭性を安定的にvE0≧70Jを確保できる。特に、従来技術ではこのような高靭性が達成できない、溶接後の溶接金属の冷却速度がより遅くなる、ダイヤフラム厚が50mm以上、さらには、スキンプレート厚がダイヤフラム厚の2/3以下の鋼板の組み合わせ条件で、良好な溶接金属の靭性を確保することができるものである。   Also from the above examples, according to the present invention, a wide range of diaphragm and skin plate thickness combinations in electroslag welding, specifically, the diaphragm plate thickness is 25 mm to 100 mm, and the plate thickness of the skin plate. Even in various combinations of 20 mm to 100 mm (however, the plate thickness of the skin plate is equal to or less than the plate thickness of the diaphragm), a single welding wire can be used without having to design components that greatly change the chemical composition of the welding wire. In all cases, vE0 ≧ 70 J can be secured stably for the toughness of the weld metal. In particular, the conventional technology cannot achieve such high toughness, the cooling rate of the weld metal after welding becomes slower, the diaphragm thickness is 50 mm or more, and the skin plate thickness is 2/3 or less of the diaphragm thickness. Good toughness of the weld metal can be secured under the combination conditions.

Figure 0005042744
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図2、図3の実験及び実施例に用いた溶接継手の開先形状を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the groove shape of the welded joint used for the experiment and Example of FIG. 2, FIG. パラメターXと溶接金属靭性との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the parameter X and weld metal toughness. パラメターYと溶接金属靭性との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the parameter Y and weld metal toughness. 図2、図3の実験及び実施例のおける2mmVノッチシャルピー衝撃試験片の採取要領を示す図である。It is a figure which shows the sampling procedure of the 2 mmV notch Charpy impact test piece in the experiment of FIG. 2, FIG. 3, and an Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 鋼板1(ダイヤフラム)
2 鋼板2(スキンプレート)
3 裏当金
4 開先幅
5 衝撃試験片
6 ノッチ
1 Steel plate 1 (diaphragm)
2 Steel plate 2 (skin plate)
3 Back metal 4 Groove width 5 Impact test piece 6 Notch

Claims (7)

板厚が50mm以上の鋼板1の端面を、該鋼板1の板厚の2/3以下の板厚を有する鋼板2の表面に間隙を隔てて突き合わせ、該間隙の両側に配置された裏当金とによって開先を形成し、該開先空間内に、フラックスを充填すると共に給電ノズルを介して溶接ワイヤを送給しながら、給電ノズルを鉛直方向に引き上げて溶接するエレクトロスラグ溶接方法において、
前記溶接ワイヤの化学成分として、質量%で、
C :0.005〜0.1%、
Si:0.01〜1%、
Mn:0.1〜2.5%、
P:0.02%以下、
S:0.01%以下、
Al:0.002〜0.1%、
Ti:0.002〜0.3%、
B:0.0003〜0.015%、
N:0.001〜0.015%を含有し、かつ、
O:0.01%以下に制限し、
残部が不可避的不純物およびFeからなる溶接ワイヤを用い、
前記裏当金の化学成分として、質量%で、
C :0.02〜0.25%、
Si:0.01〜1.5%、
Mn:0.1〜2.5%、
P:0.02%以下、
S:0.01%以下、
N:0.001〜0.015%を含有し、かつ、
O:0.01%以下に制限し、
残部が不可避不純物およびFeからなる裏当金を用いて、
前記鋼板1および鋼板2の化学成分として、質量%で、
C :0.02〜0.2%、
Si:0.01〜1%、
Mn:0.1〜2.5%、
P:0.02%以下、
S:0.01%以下、
Al:0.002〜0.1%、
N:0.001〜0.015%を含有し、かつ、
O:0.01%以下に制限し、
残部が不可避不純物およびFeからなる鋼板1および鋼板2を溶接し、
さらに、前記溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金中にそれぞれ含有するCの質量%に基づいて下記(1)式により求められるX値が0.09以下であり、かつ、前記溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金中にそれぞれ含有するNの質量%に基づいて下記(2)式により求められるY値が0.007以下とすることを特徴とするエレクトロスラグ溶接方法。
X=0.6×C+0.2×(CS1+CS2)+0.1×C ・・・(1)
ただし、上記C、CS1、CS2、および、Cはそれぞれ溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金中に含有するCの質量%を示す。
Y=0.2×N+0.15×(NS1+NS2)+0.1×N ・・・(2)
ただし、上記N、NS1、NS2、および、Nはそれぞれ溶接ワイヤ、鋼板1、鋼板2、および、裏当金中に含有するNの質量%を示す。
The end face of the steel plate 1 having a thickness of 50 mm or more is butted against the surface of the steel plate 2 having a thickness of 2/3 or less of the thickness of the steel plate 1 with a gap, and a backing metal disposed on both sides of the gap In the electroslag welding method of forming a groove by the above, and filling the groove space with a flux and feeding a welding wire through the power supply nozzle while pulling up the power supply nozzle in the vertical direction and welding,
As a chemical component of the welding wire,
C: 0.005-0.1%,
Si: 0.01 to 1%,
Mn: 0.1 to 2.5%
P: 0.02% or less,
S: 0.01% or less,
Al: 0.002 to 0.1%,
Ti: 0.002 to 0.3%,
B: 0.0003 to 0.015%,
N: 0.001 to 0.015%, and
O: limited to 0.01% or less,
Using the welding wire with the balance being inevitable impurities and Fe,
As a chemical component of the backing gold,
C: 0.02-0.25%,
Si: 0.01 to 1.5%,
Mn: 0.1 to 2.5%
P: 0.02% or less,
S: 0.01% or less,
N: 0.001 to 0.015%, and
O: limited to 0.01% or less,
Using the backing made of the inevitable impurities and Fe in the balance,
As a chemical component of the steel plate 1 and the steel plate 2 in mass%,
C: 0.02 to 0.2%,
Si: 0.01 to 1%,
Mn: 0.1 to 2.5%
P: 0.02% or less,
S: 0.01% or less,
Al: 0.002 to 0.1%,
N: 0.001 to 0.015%, and
O: limited to 0.01% or less,
Welding steel plate 1 and steel plate 2 with the balance being inevitable impurities and Fe,
Furthermore, X value calculated | required by the following (1) formula based on the mass% of C each contained in the said welding wire, the steel plate 1, the steel plate 2, and a backing metal is 0.09 or less, and the said An electroslag characterized in that the Y value obtained by the following formula (2) based on the welding wire, the steel plate 1, the steel plate 2, and the mass% of N contained in the backing metal is 0.007 or less. Welding method.
X = 0.6 × C W + 0.2 × (C S1 + C S2 ) + 0.1 × C F (1)
However, the C W, C S1, C S2 and shows C F respectively welding wire, the steel plate 1, the steel plate 2, and the mass% of C contained in in the backing metal.
Y = 0.2 × N W + 0.15 × (N S1 + N S2 ) + 0.1 × N F (2)
However, the N W, N S1, N S2 and, N F, each welding wire, the steel plate 1, the steel plate 2, and shows the mass% of N, contained in the backing metal.
前記溶接ワイヤが、さらに、質量%で、
Mo:0.01〜2.5%、
Cr:0.01〜1.5%、
W:0.01〜1.5%、
Cu:0.01〜1.5%、
Ni:0.01〜6%、
Nb:0.002〜0.1%、
V:0.002〜0.5%、および、
Ta:0.002〜0.5%のうちの1種または2種以上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スラグ溶接方法。
The welding wire is further in mass%,
Mo: 0.01 to 2.5%,
Cr: 0.01 to 1.5%
W: 0.01 to 1.5%
Cu: 0.01 to 1.5%,
Ni: 0.01-6%,
Nb: 0.002 to 0.1%,
V: 0.002 to 0.5% and
The electroslag welding method according to claim 1, wherein one or more of Ta: 0.002 to 0.5% are contained.
前記溶接ワイヤが、さらに、質量%で、
Ca:0.0002〜0.01%、
Mg:0.0002〜0.01%、および、
REM:0.0002〜0.01%のうちの1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1または2に記載のエレクトロスラグ溶接方法。
The welding wire is further in mass%,
Ca: 0.0002 to 0.01%,
Mg: 0.0002 to 0.01%, and
The electroslag welding method according to claim 1 or 2 , comprising one or more of REM: 0.0002 to 0.01%.
前記鋼板1および鋼板2が、さらに、質量%で、
Ti:0.002〜0.05%、
B:0.0003〜0.015%、
Mo:0.01〜1.5%、
Cr:0.01〜1.5%、
W:0.01〜1.5%、
Cu:0.01〜1.5%、
Ni:0.01〜6%、
Nb:0.002〜0.1%、
V:0.002〜0.5%、および、
Ta:0.002〜0.5%のうちの1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のエレクトロスラグ溶接方法。
The steel plate 1 and the steel plate 2 are further in mass%,
Ti: 0.002 to 0.05%,
B: 0.0003 to 0.015%,
Mo: 0.01 to 1.5%,
Cr: 0.01 to 1.5%
W: 0.01 to 1.5%
Cu: 0.01 to 1.5%,
Ni: 0.01-6%,
Nb: 0.002 to 0.1%,
V: 0.002 to 0.5% and
The electroslag welding method according to any one of claims 1 to 3 , comprising one or more of Ta: 0.002 to 0.5%.
前記鋼板1および鋼板2が、さらに、質量%で、
Ca:0.0002〜0.01%、
Mg:0.0002〜0.01%、および、
REM:0.0002〜0.01%のうちの1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のエレクトロスラグ溶接方法。
The steel plate 1 and the steel plate 2 are further in mass%,
Ca: 0.0002 to 0.01%,
Mg: 0.0002 to 0.01%, and
The electroslag welding method according to any one of claims 1 to 4 , comprising one or more of REM: 0.0002 to 0.01%.
裏当金が、さらに、質量%で、
Al:0.002〜0.1%、
Ti:0.002〜0.05%、
B:0.0003〜0.015%、
Mo:0.01〜1.5%、
Cr:0.01〜1.5%、
W:0.01〜1.5%、
Cu:0.01〜1.5%、
Ni:0.01〜6%、
Nb:0.002〜0.1%、
V:0.002〜0.5%、および、
Ta:0.002〜0.5%のうちの1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のエレクトロスラグ溶接方法。
The backing money is further in mass%,
Al: 0.002 to 0.1%,
Ti: 0.002 to 0.05%,
B: 0.0003 to 0.015%,
Mo: 0.01 to 1.5%,
Cr: 0.01 to 1.5%
W: 0.01 to 1.5%
Cu: 0.01 to 1.5%,
Ni: 0.01-6%,
Nb: 0.002 to 0.1%,
V: 0.002 to 0.5% and
The electroslag welding method according to any one of claims 1 to 5 , wherein one or more of Ta: 0.002 to 0.5% are contained.
裏当金が、さらに、質量%で、
Ca:0.0002〜0.01%、
Mg:0.0002〜0.01%、および、
REM:0.0002〜0.01%のうちの1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のエレクトロスラグ溶接方法。
The backing money is further in mass%,
Ca: 0.0002 to 0.01%,
Mg: 0.0002 to 0.01%, and
The electroslag welding method according to any one of claims 1 to 6 , comprising one or more of REM: 0.0002 to 0.01%.
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