JP5069590B2 - 片面サブマージアーク溶接用再生下敷きフラックスの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、片面サブマージアーク溶接時に発生した表スラグ、裏スラグ、使用済み裏当てフラックス、使用済み下敷きフラックスの再生利用を図る再生下敷きフラックスの製造方法に関する。

近年の環境問題において、急激な産業廃棄物量の増加、さらには新規産業廃棄物処理場の建設が容易でないという情勢により、産業廃棄物排出量の抑制は、今日の大きな課題となっている。
このような状況において、片面サブマージアーク溶接時に溶接スラグ類が発生する。しかし、この溶接スラグ類は廃棄していた。溶接スラグ類は表スラグ、裏スラグ、使用済み裏当てフラックス、使用済み下敷きフラックスをさす。
サブマージアーク溶接の使用済みスラグ類のリサイクルはさかんに行われている。しかし、片面サブマージアーク溶接の溶接スラグ類のリサイクルは進んでいない。この溶接スラグ類のリサイクルについて、特許文献１や特許文献２が挙げられる。
特開２００５−３４８７７号公報 特開２００２−３３１３８９号公報

特許文献１の発明は、片面サブマージアーク溶接用再生裏当てフラックスの製造方法が記載されている。詳しく説明すると、溶接に使用済みの片面サブマージアーク溶接用裏当てフラックスを回収し、加熱処理を施して４００℃乃至６００℃の温度に５分間保持する。この工程により、使用済みフラックスの粉体部分及び塊状部分から、熱硬化性樹脂からなる被覆層が除去され、塊状部分が粉体化する。次にこのフラックスを篩にかけ、スラグ部分を除去する。そして、粉体のみとなったフラックスの各粉末表面に熱硬化性樹脂を改めて被覆する。これにより、片面サブマージアーク溶接用再生裏当てフラックスが製造される。

特許文献２の発明は、サブマージアーク溶接に使用したボンドフラックスのスラグを裏当てフラックスの原料として使用する再生裏当てフラックスについて記載されている。詳しく説明すると、サブマージアーク溶接に使用したボンドフラックスのスラグを粉砕した溶接スラグを原料粉として使用する。この溶接スラグをその他のフラックス原料と溶接スラグとの合計量に対して１０ｗｔ％以上の含有量で添加する。その後結合剤を使用して造粒、焼成した後、熱硬化性樹脂をコーティングする。これによりサブマージアーク溶接用裏当てフラックスが製造される。

しかし、特許文献１の発明によれば、片面サブマージアーク溶接時に発生する使用済み裏当てフラックスのみを使用して再生裏当てフラックスを製造することしか記載されていない。すなわち、片面サブマージアーク溶接時に発生する表スラグ、裏スラグ、使用済み下敷きフラックスの再利用について特許文献１には触れられていない。
また、特許文献１及び特許文献２の発明によれば、再生裏当てフラックスの製造方法について記載があるが、再生下敷きフラックスの製造方法については記載されていない。この再生裏当てフラックスを製造するために、両文献とも加熱により熱硬化性樹脂の分解除去を行い、その後、熱硬化性樹脂をコーティングすることが記載されている。この方法では、再生裏当てフラックスを製造するために複雑な工程が必要になる。また、加工の際には大量の熱エネルギーが必要となる。また、樹脂の分解により大気汚染物質を排出するため、環境問題対策としては不十分である。

上述の通り、溶融スラグ類を裏当てフラックスに利用することは、環境問題対策として不十分である。また、一度使用された下敷きフラックスは、廃棄していた。溶接時において、下敷きフラックス中に裏当てフラックスが混入するためである。

しかし、下敷きフラックスは、裏当てフラックスを溶接部分に下から押圧するために使用することを目的とする。
そのため、新品のものを使用したときの押圧状況と同一であれば、この下敷きフラックスの材質やその粉体形状が同一である必要がなく、この粉体に熱硬化性樹脂の付着の有無も関係なく、下敷きフラックスとして用いることができる。
そこで、本発明は、新品の下敷きフラックスを使用した場合と同条件で溶接を行った際と同等の加工性を有する再生下敷きフラックスについてその製造方法を提供することを目的とする。また、産業廃棄物、大気汚染物質及び加工エネルギーの削減を達成させ、廃棄物を排出しない再生下敷きフラックスの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、片面サブマージアーク溶接用再生下敷きフラックスの製造方法であって、片面サブマージアーク溶接作業にて発生した表スラグ、裏スラグ、使用済み裏当てフラックス、使用済み下敷きフラックスの少なくともいずれか１つを片面サブマージアーク溶接用再生下敷きフラックスの原料として回収する回収工程と、回収工程で回収されたこの原料を粉砕する粉砕工程と、粉砕工程で粉砕されたこの原料を分級する分級工程とを備え、これらの工程を経て、この原料の最大粒径が３．０ｍｍ以下、その嵩比重が１．２乃至１．８ｇ／ｃｍ ^３ になるように調合される片面サブマージアーク溶接用再生下敷きフラックスの製造方法である。
原料として回収するのは、表スラグ、裏スラグ、使用済み裏当てフラックス、使用済み下敷きフラックスの少なくともいずれか１つであり、これら全てを回収して原料とすることもできる。

請求項１に記載の発明によれば、この片面サブマージアーク溶接用再生下敷きフラックスは新品の下敷きフラックスと比較した場合、新品を使用した場合と同等の溶接作業性を有し、かつ、同等の溶接形状を得ることができる。また、溶接時に発生する産業廃棄物を削減することができる。また、従来の再生裏当てフラックスの製造工程においては必須であった樹脂の分解工程等が不要となり、大気汚染物質及び加工エネルギーを削減することができる。

本発明に基づく再生下敷きフラックスは、新品の下敷きフラックスを使用した場合と同条件で溶接を行う際の溶接作業性、溶接後の溶接部分の溶接形状が同一である。この再生下敷きフラックスを製造するに際して、産業廃棄物を従来より削減することができる。また、従来の再生裏当てフラックスの製造工程において必須の樹脂の分解工程等が不要となり、大気汚染物質及び加工エネルギーを削減することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明する。図１は実施例１に基づくフラックスバッキング法での片面サブマージアーク溶接法を示す断面図である。図２は、実施例１に基づく再生下敷きフラックスの製造方法を示すフローチャートである。図３は、実施例２に基づくフラックスカッパーバッキング法での片面サブマージアーク溶接を示す断面図である。図４は、実施例２に基づく再生下敷きフラックスの製造方法を示すフローチャートである。

実施例１に基づく片面サブマージアーク溶接用再生下敷きフラックスは、フラックスバッキング法にて溶接を行った際に生じる表スラグ１２１、裏スラグ１１９、使用済み裏当てフラックス１１７及び使用済み下敷きフラックス１１３の全てを原料として製造されたものである。
まず、フラックスバッキング法での片面サブマージアーク溶接の終了時について、図１を参照して説明する。この方法は、フラックスのみをエアーの圧力によって鋼板１１１の裏面に密着させる工法である。この状態から、表スラグ１２１、裏スラグ１１９、使用済み裏当てフラックス１１７及び使用済み下敷きフラックス１１３を回収する。回収には鉄ブラシなどで溶接部分を削ることでこれらの溶融スラグ類を得ることができる。これらの溶融スラグ類の状態を表１に示す。なお、図中、１１２は鋼板１１１のＶ字開先を、１１５はエアホースを、１１６は裏当て容器を、１１８は裏面の溶融金属を、１２０は表面側の溶融金属を、１２２は表フラックスをそれぞれ示している。
なお、使用済み裏当てフラックス１１７とは、溶接後に不要となる裏当てフラックスをさす。また、使用済み下敷きフラックス１１３とは、溶接後に不要となる下敷きフラックスをさす。

表１に示すように、溶接後に回収した溶融スラグ類は、溶接熱によりフラックスが溶融・凝固したスラグと、溶融熱により塊状になった部分と、熱があまり伝わらず粉体のまま残っている部分とが混在している。また、使用済み裏当てフラックス１１７はスラグが付着している可能性がある。

溶融後の溶融スラグ類のうち、粉体部分の使用済み下敷きフラックス１１３はそのままで再利用可能である。しかし、表スラグ１２１、裏スラグ１１９、使用済み裏当てフラックス１１７、塊状部分の使用済み下敷きフラックス１１３は塊状または溶融凝固しているため、そのままでは使用できない。そこで、図２に示すように、粉砕機にこれらを投入し、粉砕作業を行う。具体的には、塊状または溶融凝固の状態になっているものをハンマクラッシャに投入し、粉砕を行う。なお、粉砕機は溶融スラグ類より硬いボール、乳棒、ロールで粉砕可能な機械であれば種類は問わない。

粉砕後の溶融スラグ類は、ふるいにかけ、分級される。この分級工程により大きな粒子を取り除く。下敷きフラックスの最大粒径を３．０ｍｍ以下にするため、ふるいのメッシュサイズは６．５ｍｅｓｈ（目開き２．８ｍｍ）以上とする。このようにして調合した結果、所定粒径、所定嵩比重の再生下敷きフラックスを得ることができる。
再生下敷きフラックスの最大粒径を３．０ｍｍ以下にする理由は、適切な溶接形状を得るために、溶接時に裏当てフラックスを適当な圧力で均一に押し上げる必要があるからである。また、３．０ｍｍを超えると、裏当てフラックスへの充填密度が変わり、粒子間の空隙により、裏当てフラックスを均一に押し上げることができないからである。
また、分級工程で除かれた粒径３．０ｍｍを超える粒子は再び粉砕工程に投入され、粉砕される。

この再生下敷きフラックスの嵩比重を１．２乃至１．８ｇ／ｃｍ ^３ にする理由は、嵩比重が１．２ｇ／ｃｍ ^３ 未満であると、適切な空隙が得られず、裏ビード形状が不安定になるからである。また、嵩比重が１．８ｇ／ｃｍ ^３ を超えると、裏ビードは凸となる傾向にあり、裏ビートが適切な形状をとることができないからである。

実施例２に基づく片面サブマージアーク溶接用再生下敷きフラックスは、フラックスカッパーバッキング法にて溶接を行った際に生じる表スラグ１２１、裏スラグ１１９、使用済み裏当てフラックス１１７を原料として製造されたものである。
まず、フラックスカッパーバッキング法での片面サブマージアーク溶接の終了時は、溶接部位は図３に示す構成となっている。この状態から、表スラグ１２１、裏スラグ１１９、使用済み裏当てフラックス１１７を回収する。図中、１１１は鋼板、１１２は開先、１１５はエアホース、１１６は容器、１１０は銅板、１１７は裏当てフラックス、１１８は裏側の溶融金属、１１９は裏スラグ、１２０は表側の溶融金属、１２１は表スラグ、１２２は表フラックスである。
その後の加工方法は実施例１と同様である（図４参照）。

次に、本発明の範囲に入る実施例の片面サブマージアーク溶接用再生下敷きフラックスについて、本発明の範囲から外れる比較例と比較してその効果について説明する。
まず、フラックスバッキング法による溶接を実施した際に生じる溶融スラグ類を種々の最大粒径、嵩比重にて製造された再生下敷きフラックスを使用して、表２に示す条件で片面サブマージアーク溶接を実施した。次に、得られた裏ビードの形状を観察することにより、溶接性を評価した。評価結果は表３に示す。なお、比較例は新品の下敷きフラックスを使用し、同条件で片面サブマージアーク溶接を実施した結果である。

本実施例の評価基準について説明する。
「裏ビード形状」は、目視により、湯漏れ、変形、欠陥の有無により判断した。
「溶接の安定性」は、溶接時、電流値、電圧値のばらつきの大きさにより判断した。

表３の結果より、最大粒径が３．０ｍｍ以下、嵩比重が１．２乃至１．８ｇ／ｃｍ ^３ に加工した再生下敷きフラックスは、新品の下敷きフラックスの場合と同等の溶接形状を得ることができると判明した。

実施例１に基づくフラックスバッキング法での片面サブマージアーク溶接後の溶接部位の状態を示す断面図である。 実施例１に基づく再生下敷きフラックスの製造方法を示すフローチャートである。 実施例２に基づくフラックスカッパーバッキング法での片面サブマージアーク溶接後の状態を示す断面図である。 実施例２に基づく再生下敷きフラックスの製造方法を示すフローチャートである。

１１３ 使用済み下敷きフラックス、
１１７ 使用済み裏当てフラックス、
１１９ 裏スラグ、
１２１ 表スラグ。

Claims (1)

1. 片面サブマージアーク溶接用再生下敷きフラックスの製造方法であって、
   片面サブマージアーク溶接作業にて発生した表スラグ、裏スラグ、使用済み裏当てフラックス、使用済み下敷きフラックスの少なくともいずれか１つを片面サブマージアーク溶接用再生下敷きフラックスの原料として回収する回収工程と、
   回収工程で回収されたこの原料を粉砕する粉砕工程と、
   粉砕工程で粉砕されたこの原料を分級する分級工程とを備え、
   これらの工程を経て、この原料の最大粒径が３．０ｍｍ以下、その嵩比重が１．２乃至１．８ｇ／ｃｍ ^３ になるように調合される片面サブマージアーク溶接用再生下敷きフラックスの製造方法。

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