JP5136466B2 - Flux-cored wire for welding high-strength steel and method for producing the same - Google Patents

Flux-cored wire for welding high-strength steel and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、建築機械や海洋構造物等における耐力690MPa以上の高強度鋼に使用される高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤに関し、特に、全姿勢溶接が可能で耐割れ性に優れた高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a flux-cored wire for welding high strength steel used in high strength steel having a yield strength of 690 MPa or more in construction machinery, offshore structures, etc., and in particular, high strength steel capable of all-position welding and having excellent crack resistance. The present invention relates to a flux-cored wire for welding and a manufacturing method thereof.

建築機械や海洋構造物等で主に使用される高強度鋼の溶接は、衝撃靭性に優れた被覆アーク溶接棒やサブマージアーク溶接法、ソリッドワイヤを用いたガスシールドアーク溶接法が適用されている。その中で、立向や上向、横向といった姿勢溶接が必要は部材には、被覆アーク溶接棒またはソリッドワイヤを用いたガスシールドアーク溶接法を適用するのが一般的である。   Welding of high-strength steel, which is mainly used in construction machinery and offshore structures, employs covered arc welding rods with excellent impact toughness, submerged arc welding, and gas shielded arc welding using solid wire. . Among them, a gas shielded arc welding method using a covered arc welding rod or a solid wire is generally applied to a member that requires posture welding such as vertical, upward, and horizontal.

しかしながら、被覆アーク溶接棒は溶接能率が低く、またソリッドワイヤを用いたガスシールドアーク溶接法についても姿勢溶接ではメタル垂れ防止のため低電流での溶接が必要となることから、同様に高能率な溶接が困難である。   However, the coated arc welding rod has low welding efficiency, and the gas shielded arc welding method using solid wire also requires high current welding because it requires low current welding to prevent metal dripping in posture welding. Welding is difficult.

一方、一般的な耐力690MPa未満の低強度鋼の全姿勢溶接は、その大部分はフラックス入りワイヤを用いたガスシールドアーク溶接が適用される。   On the other hand, gas shield arc welding using a flux-cored wire is mostly applied to general orientation welding of low strength steel having a proof stress of less than 690 MPa.

フラックス入りワイヤを用いたガスシールドアーク溶接は、溶接時にワイヤ中に添加した高融点のスラグ剤が溶接金属より先に凝固しこれを保持するため、立向上進溶接のような姿勢溶接でもメタル垂れが発生し難く、高電流、即ち高溶着で高能率な溶接が可能となる。   In gas shielded arc welding using flux-cored wire, the high melting point slag agent added to the wire at the time of welding solidifies and retains it before the weld metal. Therefore, it is possible to perform high-current welding with high current, that is, high welding.

しかし、フラックス入りワイヤを用いたガスシールドアーク溶接は、一般的に、フラックス入りワイヤに添加するスラグ剤が主に酸化物であるため、他の溶接法に比べ衝撃靭性が得にくいこと、また、フラックス原料に含有される水分やワイヤ保管時の吸湿により拡散性水素量がソリッドワイヤに比べ高いことから、高強度鋼の溶接への適用は困難であった。   However, gas shielded arc welding using a flux cored wire is generally an oxide mainly of slag agent added to the flux cored wire, so it is difficult to obtain impact toughness compared to other welding methods, Since the amount of diffusible hydrogen is higher than that of solid wire due to moisture contained in the flux raw material and moisture absorption during wire storage, it has been difficult to apply it to welding of high-strength steel.

高強度鋼用のフラックス入りワイヤについては、これまで種々の開発が進められており、例えば、特許文献1、2には、スラグ剤を添加しないメタル系フラックス入りワイヤが開示されているが、これらは下向溶接を主眼としており全姿勢溶接についてはソリッドワイヤを用いたガスシールドアーク溶接法と同様にメタル垂れ防止のため低電流での溶接が必要となる。   Various developments have been made so far on flux cored wires for high-strength steel. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose metal-based flux cored wires to which no slag agent is added. The main focus is downward welding, and all-position welding requires welding at a low current to prevent metal dripping as in the gas shielded arc welding method using solid wire.

また、特許文献3、4には、高強度鋼用の全姿勢用フラックス入りワイヤに関し、ルチールを主体としたスラグ剤に金属弗化物や塩基性酸化物を添加し、溶接金属の酸素量低減により低温靭性を改善したフラックス入りワイヤが開示されているが、これらは溶接金属の耐割れ性については考慮されていない。   Patent Documents 3 and 4 also relate to flux cored wires for all positions for high-strength steel by adding metal fluoride or basic oxide to slag agent mainly composed of rutile to reduce the oxygen content of the weld metal. Although flux-cored wires with improved low temperature toughness are disclosed, they are not considered for crack resistance of the weld metal.

特許文献5には、フラックス入りワイヤの水素量を低減する方法として、ワイヤを所定の温度で焼鈍する技術が公開されているが、この技術は、従来フラックス入りワイヤに対しては有効であるものの、本発明が目的とする耐力690MPa級用のフラックス入りワイヤに対しても有効であるかは明確ではない。一般に、690MPa級のフラックス入りワイヤに関しては、いわゆる水素吸蔵合金と呼ばれているNi、Mgなどの合金を添加する必要がある。これら元素を添加する理由は、溶接金属の強度および靭性を確保するためであるが、ワイヤ焼鈍中にフラックス内に存在する水素がワイヤ外に拡散していくのか、水素吸蔵合金内にとどまる形でワイヤ内部に残存するのかは、従来技術では明確にされていないのが現状である。そのため、耐割れ性を改善した高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤは、従来技術の範囲では実現されていない。   Patent Document 5 discloses a technique for annealing a wire at a predetermined temperature as a method for reducing the amount of hydrogen in the flux-cored wire, but this technique is effective for conventional flux-cored wires. It is not clear whether the present invention is effective even for a flux-cored wire for a proof stress of 690 MPa class. In general, for a 690 MPa-class flux cored wire, it is necessary to add an alloy such as Ni or Mg called a so-called hydrogen storage alloy. The reason for adding these elements is to ensure the strength and toughness of the weld metal, but in the form that the hydrogen present in the flux diffuses out of the wire during wire annealing or stays in the hydrogen storage alloy. Whether the wire remains inside the wire is not clarified in the prior art. Therefore, a high-strength steel welding flux cored wire with improved crack resistance has not been realized within the scope of the prior art.

特開2006−198630号公報JP 2006-198630 A 特開2007−144516号公報JP 2007-144516 A 特開平09−253886号公報JP 09-253886 A 特開平03−047695号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-047695 特開平09−57489号公報JP 09-57489 A

本発明は、耐力690MPa以上の高強度鋼に使用される高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤにおいて、全姿勢で高能率な溶接が可能で、且つ、耐割れ性に優れた高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤおよびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention relates to a flux cored wire for high strength steel welding used for high strength steel having a proof stress of 690 MPa or more. High efficiency steel welding flux capable of high efficiency welding in all positions and excellent in crack resistance. An object of the present invention is to provide a corrugated wire and a method for manufacturing the same.

上記課題を解決するための本発明の要旨は、以下のとおりである。   The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.

(1) 鋼製外皮にフラックスを充填してなる高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対する質量%で、
C:0.03〜0.10%、
Si:0.25〜0.7%、
Mn:1.0〜3.0%、
Ni:1.0〜3.5%、
B:0.001〜0.015%を含有し、
Cr、Alは、
Cr:0.05%以下、
Al:0.05%以下
に制限され、且つフラックスに、
TiO:2.5〜7.5%、
SiO:0.1〜0.5%、
ZrO:0.2〜0.9%、
Al2O:0.1〜0.4%
を含有し、残部は、Fe、アーク安定剤および不可避不純物からなり、ワイヤの全水素量が15ppm以下であることを特徴とする、高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
(1) In a high strength steel welding flux cored wire in which a steel outer sheath is filled with flux,
C: 0.03-0.10%,
Si: 0.25 to 0.7%,
Mn: 1.0 to 3.0%
Ni: 1.0 to 3.5%
B: contains 0.001 to 0.015%,
Cr, Al
Cr: 0.05% or less,
Al: limited to 0.05% or less, and flux
TiO 2: 2.5~7.5%,
SiO 2 : 0.1 to 0.5%,
ZrO 2 : 0.2 to 0.9%,
Al2O 3: 0.1~0.4%
The balance is made of Fe, an arc stabilizer, and unavoidable impurities, and the total hydrogen content of the wire is 15 ppm or less. A flux-cored wire for high-strength steel welding.

(2) ワイヤ全質量に対する質量%で、Mo:0.1〜1.0%、Nb:0.01〜0.05%、V:0.01〜0.05%の1種または2種以上を含有することを特徴とする、上記(1)に記載の高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤ。   (2) Mass% relative to the total mass of the wire, Mo: 0.1 to 1.0%, Nb: 0.01 to 0.05%, V: 0.01 to 0.05%, one or more The flux-cored wire for welding high-strength steel as described in (1) above, characterized by comprising:

(3) ワイヤ全質量に対する質量%で、Ti:0.1〜1.0%、Mg:0.01〜0.9%、Ca:0.01〜0.5%、REM:0.01〜0.5%の1種または2種以上を含有することを特徴とする、上記(1)または(2)に記載の高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤ。   (3) Mass% relative to the total mass of the wire, Ti: 0.1 to 1.0%, Mg: 0.01 to 0.9%, Ca: 0.01 to 0.5%, REM: 0.01 to The flux-cored wire for high-strength steel welding according to (1) or (2) above, containing 0.5% of one or more.

(4) 鋼帯をこれの長手方向に送りながら成形ロールによりオープン管に成形し、この成形途中でオープン管の開口部からフラックスを供給し、開口部の相対するエッジ面を突合せ溶接し、溶接により得られた管に縮径と焼鈍を実施する際に、ワイヤ直径が10.0mm以下となるまで縮径された後に、ワイヤを700℃以上、1000℃以下の温度で焼鈍することを特徴とする、上記(1)ないし(3)のいずれか1項に記載の高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤの製造方法。   (4) The steel strip is formed into an open tube with a forming roll while feeding it in the longitudinal direction. Flux is supplied from the opening of the open tube in the middle of forming, and the opposite edge surfaces of the opening are butt welded and welded. When performing diameter reduction and annealing on the tube obtained by the above, the wire is annealed at a temperature of 700 ° C. or more and 1000 ° C. or less after the wire diameter is reduced to 10.0 mm or less. The manufacturing method of the flux cored wire for high-strength steel welding of any one of said (1) thru | or (3).

本発明の高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤによれば、耐力690MPa以上の高強度鋼の溶接において、被覆アーク溶接棒やソリッドワイヤを用いたガスシールドアーク溶接法に比べ高能率な溶接が全姿勢で可能で、且つ耐割れ性に優れ、低温靭性が良好であるなど、溶接部の品質および溶接能率の向上を図ることができる。   According to the flux-cored wire for welding high strength steel of the present invention, high-efficiency welding is possible in all positions in welding of high-strength steel with a yield strength of 690 MPa or more compared to gas shielded arc welding using a coated arc welding rod or solid wire. It is possible to improve the quality of the welded portion and the welding efficiency, such as being excellent in cracking resistance and good low-temperature toughness.

本発明者らは、全姿勢溶接用のフラックス入りワイヤにおいて、高強度鋼溶接金属として690MPa以上の耐力をはじめとした強度および衝撃靭性等の機械的性能を確保し、且つ、耐割れ性に優れたワイヤ成分を得るべく、種々検討を行った。   In the flux-cored wire for all-position welding, the present inventors ensure mechanical performance such as strength and impact toughness including 690 MPa or more as a high-strength steel weld metal and have excellent crack resistance. Various studies were conducted to obtain a wire component.

その結果、ルチールを主成分とした全姿勢溶接用のスラグ成分における最適な合金剤添加量を見出し、更に、耐割れ性を改善する手段として、ワイヤ焼鈍の条件を明確にすることによりワイヤ中の全水素量を15ppm以下に低減できることを明らかにし、これらを両立できることを見出した。   As a result, the optimum addition amount of the alloying agent in the slag component for all-position welding mainly composed of rutile is found, and further, as a means for improving crack resistance, by clarifying the conditions of wire annealing, It has been clarified that the total hydrogen amount can be reduced to 15 ppm or less, and it has been found that both can be achieved.

以下に本発明の高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤの成分等限定理由を述べる。   The reasons for limiting the components of the flux-cored wire for welding high strength steel of the present invention will be described below.

[C:0.03〜0.10質量%]
Cは、固溶強化による溶接金属の強度を確保する重要な元素である。鋼製外皮とフラックス成分合計(以下、ワイヤ成分という。)のCが0.03質量%(以下、%という。)未満では、前記強度確保の効果が得られず、0.10%を超えると過剰なCが溶接金属に歩留り、耐力および強度が過度に上昇して靭性が低下する。
[C: 0.03-0.10 mass%]
C is an important element that ensures the strength of the weld metal by solid solution strengthening. If the C of the steel outer shell and the flux component total (hereinafter referred to as wire component) is less than 0.03% by mass (hereinafter referred to as%), the effect of securing the strength cannot be obtained, and if it exceeds 0.10%. Excessive C yields in the weld metal, yield strength and strength increase excessively, and toughness decreases.

[Si:0.25〜0.7%]
Siは、溶接金属の靭性向上を目的とする。ワイヤ成分のSiが0.25%未満では靭性が低下する。一方、0.7%を超えるとスラグ生成量が多くなって、多層盛溶接した場合スラグ巻き込み欠陥が生じる。また、溶接金属中への歩留が過剰となり、強度が過度に上昇するため靭性が低下する。
[Si: 0.25 to 0.7%]
Si aims to improve the toughness of the weld metal. If Si of the wire component is less than 0.25%, toughness decreases. On the other hand, when it exceeds 0.7%, the amount of slag generation increases, and slag entrainment defects occur when multi-layer welding is performed. Further, the yield in the weld metal becomes excessive, and the strength increases excessively, so that the toughness decreases.

[Mn:1.0〜3.0%]
Mnは、溶接金属の靭性の確保と強度および耐力の向上を目的とする。ワイヤ成分のMnが1.0%未満では、靭性が低下する。一方、3.0%を超えるとスラグ生成量が多くなって、多層盛溶接した場合スラグ巻き込み欠陥が生じる。また、溶接金属中への歩留が過剰となり、強度が過度に上昇するため靭性が低下する。
[Mn: 1.0 to 3.0%]
Mn aims at ensuring the toughness of weld metal and improving the strength and proof stress. If the Mn of the wire component is less than 1.0%, the toughness decreases. On the other hand, if it exceeds 3.0%, the amount of slag generation increases, and slag entrainment defects occur when multi-layer welding is performed. Further, the yield in the weld metal becomes excessive, and the strength increases excessively, so that the toughness decreases.

[Ni:1.0〜3.5%]
Niは、溶接金属の強度および靭性向上を目的とする。ワイヤ成分のNiが1.0%未満ではその効果が不十分であり、3.5%を超えると強度が過度に上昇し靭性が低下する。
[Ni: 1.0 to 3.5%]
Ni aims at improving the strength and toughness of the weld metal. If the wire component Ni is less than 1.0%, the effect is insufficient, and if it exceeds 3.5%, the strength increases excessively and the toughness decreases.

[B:0.001〜0.015%]
Bは、微量の添加で溶接金属の焼入れ性を高め、溶接金属の強度および低温靭性を向上させる。Bが、0.001%未満ではその効果が不十分であり、0.015%を超えると強度が過大となり低温靭性が劣化する。なお、Bの効果は、金属単体、合金または酸化物による何れでも発揮することができるため、フラックスに添加する場合の形態は自由である。
[B: 0.001 to 0.015%]
B improves the hardenability of the weld metal by adding a small amount, and improves the strength and low temperature toughness of the weld metal. If B is less than 0.001%, the effect is insufficient, and if it exceeds 0.015%, the strength becomes excessive and the low temperature toughness deteriorates. In addition, since the effect of B can be exhibited by any of a single metal, an alloy, or an oxide, the form when added to the flux is arbitrary.

[Cr:0.05%以下]
Crは、溶接金属中で炭化物を形成し強度を向上させる効果があるが、反面、低温靭性を低下させる作用があるため、0.05%以下に制限する。
[Cr: 0.05% or less]
Cr has the effect of improving the strength by forming carbides in the weld metal, but on the other hand, it has the effect of reducing the low temperature toughness, so it is limited to 0.05% or less.

[Al:0.05%以下]
Alは、溶融池中に溶解した酸素と結合する脱酸剤としての効果があるが、フラックス入りワイヤを用いたガスシールドアーク溶接での比較的低い入熱条件の場合、形成された酸化物のスラグ浮上が不十分となり易く、溶接金属中に非金属介在物として残留し靭性低下を招くため、0.05%以下に制限する。
[Al: 0.05% or less]
Al is effective as a deoxidizer that combines with dissolved oxygen in the molten pool, but in the case of relatively low heat input conditions in gas shielded arc welding using a flux-cored wire, Slag levitation tends to be insufficient, and remains as non-metallic inclusions in the weld metal, resulting in a decrease in toughness.

[TiO:2.5〜7.5%]
TiOは、アーク安定剤であると共に、スラグ剤の主成分である。溶接時に溶接金属を被包して大気から遮断すると共に、適度な粘性により溶接金属のビード形状を適正に保ち、特に、立向上進溶接では他の金属成分とのバランスによりメタルの垂れ性に大きく影響する。TiOが、2.5%未満では、立向上進溶接においてメタル垂れが発生し易く、全姿勢溶接が困難である。一方、7.5%を超えるとスラグ量が過剰となりスラグ巻込みが発生したり、非金属介在物が増加して靭性が低下する。
[TiO 2 : 2.5 to 7.5%]
TiO 2 is an arc stabilizer and a main component of the slag agent. Encapsulates the weld metal during welding and shields it from the atmosphere, and keeps the bead shape of the weld metal appropriately due to its appropriate viscosity. Affect. If TiO 2 is less than 2.5%, metal dripping is likely to occur in the vertical improvement welding, and all-position welding is difficult. On the other hand, if it exceeds 7.5%, the amount of slag becomes excessive and slag entrainment occurs, or nonmetallic inclusions increase and toughness decreases.

[SiO:0.1〜0.5%]
SiOは、溶融スラグの粘性を高めスラグ被包性を向上させる。SiOが、0.1%未満ではスラグの粘性が不足してスラグ被包性が不十分となり立向上進溶接においてメタル垂れが発生する。一方、0.5%を超えると溶融スラグの粘性が過剰となりスラグ剥離性およびビード形状が不良となる。
[SiO 2 : 0.1 to 0.5%]
SiO 2 increases the viscosity of the molten slag and improves the slag encapsulation. If SiO 2 is less than 0.1%, the viscosity of the slag is insufficient and the slag encapsulation is insufficient, and metal dripping occurs in the vertical improvement welding. On the other hand, when it exceeds 0.5%, the viscosity of the molten slag becomes excessive, and the slag peelability and the bead shape become poor.

[ZrO:0.2〜0.9%]
ZrOは、溶融スラグの粘性および凝固温度を調整し、スラグ被包性を高める作用を有する。0.2%未満ではその効果が不十分で立向上進溶接においてメタル垂れが発生する。一方、0.9%を超えるとビード形状が凸状となりスラグ巻込みや融合不良を発生し易くなる。
[ZrO 2 : 0.2 to 0.9%]
ZrO 2 has the effect of adjusting the viscosity and solidification temperature of the molten slag and improving the slag encapsulation. If it is less than 0.2%, the effect is insufficient, and metal sag occurs in vertical welding. On the other hand, if it exceeds 0.9%, the bead shape becomes convex, and slag entrainment or poor fusion tends to occur.

[Al:0.1〜0.4%]
Alは、ZrOと同様に溶融スラグの粘性および凝固温度を調整し、スラグ被包性を高める作用を有する。0.1%未満ではその効果が不十分で立向上進溶接においてメタル垂れが発生する。一方、0.4%を超えるとビード形状が凸状となりスラグ巻込みや融合不良を発生し易くなる。
[Al 2 O 3 : 0.1 to 0.4%]
Al 2 O 3 has the effect of adjusting the viscosity and solidification temperature of the molten slag and improving the slag encapsulation, like ZrO 2 . If it is less than 0.1%, the effect is insufficient, and metal dripping occurs in the vertical improvement welding. On the other hand, if it exceeds 0.4%, the bead shape becomes convex, and slag entrainment or poor fusion tends to occur.

[ワイヤの全水素量:15ppm以下]
ワイヤ中の水素量は、不活性ガス融解熱伝導度法などにより測定することができる。ワイヤ中の水素は、溶接金属の拡散性水素源となるため、できるだけ低減する必要がある。ワイヤ中の水素量が15ppmを超えると拡散性水素量(JIS Z3118)は4ml/100gを超えるため、高強度鋼の溶接金属では低温割れの感受性が高まる。
[Total hydrogen content of wire: 15 ppm or less]
The amount of hydrogen in the wire can be measured by an inert gas melting thermal conductivity method or the like. Since hydrogen in the wire serves as a diffusible hydrogen source for the weld metal, it must be reduced as much as possible. If the amount of hydrogen in the wire exceeds 15 ppm, the amount of diffusible hydrogen (JIS Z3118) exceeds 4 ml / 100 g, so that the sensitivity to cold cracking is increased in high strength steel weld metals.

なお、ワイヤの全水素量は、水素含有量の低い充填フラックスの選定およびフラックス充填後の焼成によって低減することができる。   The total hydrogen content of the wire can be reduced by selecting a filling flux having a low hydrogen content and firing after filling the flux.

[Mo:0.1〜1.0%、Nb:0.01〜0.05%、V:0.01〜0.05%]
Mo、NbおよびVは、いずれも溶接金属の耐力および強度向上を目的とする。これらは1種または2種以上を選択してワイヤ中に添加する元素であるが、上限のMoが1.0%、Nbが0.05%、Vが0.05%の夫々の規定量を超えると強度が過多となり靭性が低下する。
[Mo: 0.1 to 1.0%, Nb: 0.01 to 0.05%, V: 0.01 to 0.05%]
Mo, Nb, and V are all intended to improve the yield strength and strength of the weld metal. These are elements to be added to the wire by selecting one or more, but the upper limit of Mo is 1.0%, Nb is 0.05%, and V is 0.05%. If it exceeds, the strength becomes excessive and the toughness decreases.

また、Moが0.1%未満、Nbが0.01%未満およびVが0.01%未満の1種または2種以上では、溶接金属の耐力および強度向上効果は得られない。   In addition, when the Mo content is less than 0.1%, Nb is less than 0.01%, and V is less than 0.01%, the effect of improving the yield strength and strength of the weld metal cannot be obtained.

[Ti:0.1〜1.0%、Mg:0.01〜0.9%、Ca:0.01〜0.5%、REM:0.01〜0.5%]
Ti、Mg、CaおよびREMは、いずれも脱酸剤として溶接金属の酸素を低減し靭性の向上を目的とする。これらは1種または2種以上を選択してワイヤ中に添加する元素であるが、上限のTiが1.0%、Mgが0.9%、Caが0.5%、REMが0.5%の夫々の規定量を超えるとアーク中で激しく酸素と反応しスパッタやヒュームの発生が増大する。
[Ti: 0.1 to 1.0%, Mg: 0.01 to 0.9%, Ca: 0.01 to 0.5%, REM: 0.01 to 0.5%]
Ti, Mg, Ca, and REM all serve as deoxidizers to reduce oxygen in the weld metal and improve toughness. These elements are selected from one or more elements and added to the wire. The upper limit of Ti is 1.0%, Mg is 0.9%, Ca is 0.5%, and REM is 0.5. Exceeding each specified amount of%, it reacts violently with oxygen in the arc, increasing the generation of spatter and fumes.

また、Tiが0.1%未満、Mgが0.01%未満、Caが0.01%未満およびREMが0.01%未満では、脱酸剤として溶接金属の酸素を低減し靭性の向上効果は得られない。   Further, when Ti is less than 0.1%, Mg is less than 0.01%, Ca is less than 0.01%, and REM is less than 0.01%, the oxygen of the weld metal is reduced as a deoxidizer and the effect of improving toughness is achieved. Cannot be obtained.

[鋼製外皮に外気浸入の危険性のあるスリット状の継ぎ目が無いこと]
フラックス入りワイヤは、鋼製外皮をパイプ状に成型しその内部にフラックスを充填した構造で、製造の過程で成型した鋼製外皮を溶接して、外気浸入の危険性のあるスリット状の継ぎ目が無いワイヤと溶接を行わずスリット状の隙間を有するワイヤとに大別できる。本発明は、いずれの断面構造も採用することができるが、鋼製外皮に外気浸入の危険性のあるスリット状の継ぎ目が無いワイヤは、ワイヤ中の全水素量低減を目的とした熱処理が可能であり、また製造後の吸湿がないことから、拡散性水素量を低減し耐割れ性を向上する目的において、より望ましい。
[There must be no slit-like seams in the steel skin that could cause intrusion into the air]
A flux-cored wire has a structure in which a steel outer shell is molded into a pipe shape and the inside is filled with flux, and the steel outer shell molded in the manufacturing process is welded to form a slit-like seam that has the risk of entering the outside air. It can be roughly divided into a wire having no slit and a slit-like gap without welding. Any cross-sectional structure can be used in the present invention, but a wire without a slit-like joint that has a risk of intrusion into the outside of the steel outer shell can be heat-treated for the purpose of reducing the total amount of hydrogen in the wire. In addition, since there is no moisture absorption after production, it is more desirable for the purpose of reducing the amount of diffusible hydrogen and improving crack resistance.

なお、フラックス中の合金成分は、鋼製外皮の成分とその含有量を考慮して、各限定した範囲内で配合成分を調整する。フラックス中の合金成分を調整することで、種々の高強度鋼(母材)の成分に応じたフラックス入りワイヤとすることができる。   In addition, the alloy component in a flux adjusts a compounding component in each limited range in consideration of the component and content of a steel outer shell. By adjusting the alloy components in the flux, it is possible to obtain flux-cored wires according to the components of various high-strength steels (base materials).

また、PおよびSは、共に低融点の化合物を生成して粒界の強度を低下させ、溶接金属の靭性を低下させるため、Pは0.015%以下、Sは0.010%以下とし、できるだけ低いことが好ましい。更に、鉄粉は、フラックス充填率を10〜20%に調整するために用いることができるが、酸素を持ち込むため、フラックス充填率、鉄粉添加量共に低いことが望ましい。   P and S both generate a low melting point compound to lower the grain boundary strength and lower the toughness of the weld metal, so that P is 0.015% or less, S is 0.010% or less, Preferably it is as low as possible. Furthermore, the iron powder can be used to adjust the flux filling rate to 10 to 20%. However, since oxygen is introduced, it is desirable that both the flux filling rate and the iron powder addition amount are low.

また、ワイヤ中のその他成分として、鋼製外皮、フラックス中に添加された鉄粉及び合金成分中のFe、アルカリ金属の酸化物および弗化物、アルカリ土類金属の酸化物および弗化物のアーク安定剤として、例えば、NaO、KO、NaF、KSiF、KZrF、NaAlF、MgF、防錆や通電性、耐チップ磨耗性に有効なワイヤ表面へのCuメッキ処理を施した場合はそのCuを含む。 In addition, as other components in the wire, steel outer sheath, iron powder added in the flux, and Fe in the alloy components, oxides and fluorides of alkali metals, arc stability of oxides and fluorides of alkaline earth metals As an agent, for example, Na 2 O, K 2 O, NaF, K 2 SiF 6 , K 2 ZrF 6 , Na 3 AlF 6 , MgF, Cu on the wire surface effective for rust prevention, electrical conductivity, and chip wear resistance When the plating process is performed, the Cu is included.

次に、本発明におけるワイヤ製造方法について述べる。   Next, the wire manufacturing method in the present invention will be described.

本発明のフラックス入りワイヤの製造方法では、鋼帯をこれの長手方向に送りながら成形ロールによりオープン管(U字型)に成形して鋼製外皮とし、この成形途中でオープン管の開口部からフラックスを供給し、開口部の相対するエッジ面を突合せ溶接し、溶接により得られた管に縮径と焼鈍を実施する際に、ワイヤ直径が10.0mm以下となるまで縮径された後に、ワイヤを700℃以上、1000℃以下の温度で焼鈍することを特徴としている。これらの目的は、ワイヤ内の水素量を低減し、耐割れ性を確保することにある。   In the method for manufacturing a flux-cored wire of the present invention, a steel strip is formed into an open pipe (U-shaped) by a forming roll while feeding a steel strip in the longitudinal direction thereof to form a steel outer shell. After supplying the flux, butt-welding the opposing edge surfaces of the opening, and performing the diameter reduction and annealing on the pipe obtained by welding, after the wire diameter is reduced to 10.0 mm or less, The wire is annealed at a temperature of 700 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. These objects are to reduce the amount of hydrogen in the wire and ensure crack resistance.

鋼製外皮の継ぎ目に隙間のあるCタイプのフラックス入りワイヤでは、ワイヤを焼鈍すると鋼製外皮の熱変形により隙間が拡大したり、内包するフラックスが酸化したりする危険があり、焼鈍にはそれなりの注意が必要である。一方、ワイヤは隙間のないOタイプの場合、焼鈍処理を行っても鋼製外皮の継ぎ目が開口することはなく、内包するフラックスは外気との接触が遮断されているので酸化や窒化などの変質は無い。   For C-type flux-cored wires with gaps in the seam of the steel outer shell, there is a risk that if the wire is annealed, the gap will expand due to thermal deformation of the steel outer shell, and the contained flux may be oxidized. It is necessary to be careful. On the other hand, if the wire is O-type with no gaps, the joint of the steel outer shell will not open even if annealing is performed, and the flux contained will be blocked from contact with the outside air, so it will be altered such as oxidation and nitridation. There is no.

これまで、Oタイプのフラックス入りワイヤでも、650℃程度での熱処理を行うことはあったが、本発明が対象とする690MPa級以上の引張り強度を有するフラックス入りワイヤの水素量を低減することを目的とするものではない。尚、1000℃を超える高温で焼鈍を行うと、鋼製外皮の軟化が著しくなり、伸線工程でワイヤが破断する危険性が高くなるため、焼鈍温度の上限は1000℃とした。   So far, even with O-type flux-cored wires, heat treatment has been performed at about 650 ° C., but the amount of hydrogen in flux-cored wires having a tensile strength of 690 MPa class or higher, which is the subject of the present invention, can be reduced. It is not intended. In addition, if annealing is performed at a high temperature exceeding 1000 ° C., the steel outer shell becomes extremely softened, and the risk of the wire breaking in the wire drawing process increases. Therefore, the upper limit of the annealing temperature is set to 1000 ° C.

尚、焼鈍を行う際のワイヤ直径を10mm以下と限定した。この理由は、10mmを超える太径のワイヤを焼鈍すると、ワイヤ内の空隙に溜まっている空気量が多すぎて、これが原因で、フラックスが窒化や酸化する危険が生じ、ワイヤが変質してしまう可能性があるからである。また、ワイヤ焼鈍による水素低減効果は、ワイヤ内部の水素が焼鈍中に鋼製外皮を透過してワイヤ外に逃げていくプロセスであるが、ワイヤが太いということはそれだけ水素の拡散距離が長いことでもあり、効率よく水素を低減する観点からは好ましくはない。一方、本発明に規定するように10mm以下の直径まで縮径された場合は、管内空隙、及びフラックス中の空気は縮径によって後方(管の送りとは逆方向)に押し出され、オープン管の状態にある管の開口部から外部へ排出されるため、管内に残存する空気量は無視できる程度に十分に減少している。尚、ワイヤ直径の下限値は特に規定しないが、2mm未満では生産性を阻害するので、2mm以上のワイヤ直径で焼鈍を実施するのが好ましい。   In addition, the wire diameter at the time of performing annealing was limited to 10 mm or less. The reason for this is that if a wire with a large diameter exceeding 10 mm is annealed, the amount of air accumulated in the voids in the wire is too large, and this causes the risk of nitriding or oxidizing the flux, and the wire will be altered. Because there is a possibility. In addition, the hydrogen reduction effect by wire annealing is a process in which the hydrogen inside the wire permeates the steel outer shell during the annealing and escapes to the outside of the wire, but the thicker the wire, the longer the hydrogen diffusion distance. However, it is not preferable from the viewpoint of efficiently reducing hydrogen. On the other hand, when the diameter is reduced to a diameter of 10 mm or less as defined in the present invention, the air in the pipe and the air in the flux are pushed backward (opposite to the pipe feed) by the reduced diameter, and the open pipe Since the air is discharged from the opening of the pipe in the state, the amount of air remaining in the pipe is sufficiently reduced to be negligible. The lower limit value of the wire diameter is not particularly defined, but if it is less than 2 mm, productivity is hindered, so it is preferable to perform annealing with a wire diameter of 2 mm or more.

なお、本発明が開示しているワイヤ製造方法以外の製造方法を用いても、ワイヤ全水素量を15ppm以下にすることができる製造方法が存在する。例えば、継ぎ目なしワイヤに関しては、フラックスをワイヤに充填する前に、フラックスそのものを充分焼鈍する方法である。この場合は、フラックスの焼鈍の後に、フラックスが再び吸湿すれば焼鈍効果がなくなるので、焼鈍後、フラックスをArガス中に保管するなどの管理を厳しくする必要がある。また、継ぎ目ありのワイヤに関しては、ワイヤ焼鈍をArガス雰囲気中にて実施し、その後、継ぎ目からの吸湿を防ぐために、一般に、このような工程管理を厳しくする方法は、ワイヤ製造コストを増加させることを意味するため、特段の事情がない場合は、本発明が開示しているワイヤ製造方法を採用することが望ましい。   In addition, even if it uses manufacturing methods other than the wire manufacturing method which this invention discloses, the manufacturing method which can make wire total hydrogen amount 15 ppm or less exists. For example, for a seamless wire, the flux itself is sufficiently annealed before filling the wire with the flux. In this case, after the flux is annealed, if the flux absorbs moisture again, the annealing effect is lost. Therefore, after annealing, it is necessary to strictly manage such as storing the flux in Ar gas. For wires with joints, wire annealing is performed in an Ar gas atmosphere, and thereafter, in order to prevent moisture absorption from the joints, generally, such a method of strict process control increases the wire manufacturing cost. Therefore, when there is no particular circumstance, it is desirable to adopt the wire manufacturing method disclosed in the present invention.

本発明のワイヤの径は、溶接時の電流密度を高くし高溶着率が得られる直径1.0〜2.0mmとすることができるが、好ましい範囲は1.2〜1.6mmである。   The diameter of the wire of the present invention can be set to 1.0 to 2.0 mm in diameter to increase the current density during welding and obtain a high deposition rate, but a preferable range is 1.2 to 1.6 mm.

また、溶接時のシールドガスは、溶接金属中の酸素量を低減するためにAr−5〜25%COの混合ガスであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the shielding gas at the time of welding is a mixed gas of Ar-5 to 25% CO 2 in order to reduce the amount of oxygen in the weld metal.

以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。   Hereinafter, the effect of the present invention will be described in detail with reference to examples.

鋼製外皮を成型工程でU型に成型して各種成分のフラックスを充填し、更にO型に成型した後、鋼製外皮の合わせ目を溶接した、外気浸入の危険性のあるスリット状の継ぎ目が無いワイヤと、溶接しないスリット状の隙間の有るワイヤを造管、伸線して表1および表2に示すワイヤ径が1.2mmのフラックス入りワイヤを試作した。本実施例では、鋼製外皮として用いた鋼は、すべての試作フラックス入りワイヤに対して同じものを用いている。その成分は、質量%で、C:0.03%、Si:0.25%、Mn;0.4%、P;0.003%、S;0.002%、で、残部は鉄および不可避不純物である。すなわち、この成分に対して、不足している元素をフラックスに充填することにより表1、2に示すワイヤ成分を持つフラックス入りワイヤを試作した。但し、本発明においては、Niなどの合金元素をフラックスのみに含有させる場合に限定されるものではない。鋼製外皮にNiなどの合金元素が含有されている場合でも、ワイヤ全質量に対しての成分範囲が、本発明の範囲内であればよい。Niなどの合金元素を鋼製外皮に含有させるのか、フラックスに充填するのかは、ワイヤ製造コストなどの観点から決定されるべきもので、当該者であれば容易に判断できるものである。
各ワイヤは、伸線途中で焼鈍を実施しているが、スリット状の隙間のあるワイヤを焼鈍する場合に関しては、ワイヤ中のフラックスが隙間を通して大気に接触することを防ぐために、Arガス雰囲気中で焼鈍を実施した。そして、ワイヤ製造後は、フラックスの吸湿を防ぐために、ビニール製の袋に封入して、溶接開始直前までその状態で保管した。なお、比較例ワイヤB18では、このような焼鈍や保管を実施していない。一般に、Arガスシールド雰囲気での焼鈍やビニール袋への封入保管は費用が高くなる傾向があるため、これを防ぐ必要がある場合は、継ぎ目なしワイヤにすることが好ましい。
A steel-shaped outer shell is molded into a U-shape, filled with fluxes of various components, further molded into an O-shape, and then a seam-shaped seam welded at the seam. A wire with no gap and a wire with a slit-like gap that was not welded were piped and drawn to produce a flux-cored wire with a wire diameter of 1.2 mm shown in Tables 1 and 2. In the present embodiment, the same steel is used for all the prototype flux-cored wires as the steel outer shell. Its components are, by mass, C: 0.03%, Si: 0.25%, Mn; 0.4%, P; 0.003%, S; 0.002%, the balance being iron and inevitable It is an impurity. That is, for this component, a flux-cored wire having the wire components shown in Tables 1 and 2 was manufactured by filling the flux with an insufficient element. However, the present invention is not limited to the case where an alloy element such as Ni is contained only in the flux. Even when an alloy element such as Ni is contained in the steel outer sheath, the component range relative to the total mass of the wire may be within the range of the present invention. Whether an alloy element such as Ni is contained in the steel outer shell or whether the flux is filled should be determined from the viewpoint of the wire manufacturing cost and the like, and can be easily determined by the person concerned.
Each wire is annealed in the middle of wire drawing. However, in the case of annealing a wire having a slit-like gap, in order to prevent the flux in the wire from coming into contact with the air through the gap, an Ar gas atmosphere is used. Annealing was carried out. And after wire manufacture, in order to prevent moisture absorption of a flux, it enclosed with the bag made from vinyl, and stored in the state until just before welding start. In the comparative example wire B18, such annealing and storage are not performed. In general, annealing in an Ar gas shield atmosphere and storage in a plastic bag tend to be expensive, so if it is necessary to prevent this, it is preferable to use a seamless wire.

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試作したワイヤは、(株)堀場製作所製の水素分析装置:EMGA−621を用いて全水素量を測定した後、JIS G3128 SHY685に規定される鋼板を用いて立向上進すみ肉溶接による溶接作業性の評価と溶着金属試験を実施した。更に、立向上進すみ肉溶接で溶接作業性が良好であったものについて割れ試験を実施した。これらの溶接条件を表3にまとめて示す。   The prototype wire was measured by measuring the total amount of hydrogen using a hydrogen analyzer manufactured by HORIBA, Ltd .: EMGA-621, and then using a steel plate specified in JIS G3128 SHY685 to improve the welding process by fillet welding. Evaluation and weld metal test were carried out. Furthermore, a crack test was carried out for the case where the welding workability was good in the case of fillet welding with the vertical improvement. These welding conditions are summarized in Table 3.

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立向上進すみ肉溶接は、半自動溶接で実施し、メタル垂れ、スパッタ発生状態、スラグ剥離性およびビード形状を調べた後、マクロ断面を5断面採取してスラグ巻き込み欠陥の有無を調べた。   The fillet welding for the vertical improvement was carried out by semi-automatic welding, and after checking the metal sag, spatter generation state, slag peelability and bead shape, five macro sections were collected to check for slag entrainment defects.

溶着金属試験では、引張試験片(JIS Z3111 A号)および衝撃試験片(JIS Z3111 4号)をそれぞれ溶着金属の板厚中央部から採取して試験に供した。機械的性能の評価は、0.2%耐力が690MPa以上で且つ試験温度−40℃における吸収エネルギーが47J以上を合格とした。   In the weld metal test, a tensile test piece (JIS Z3111 A) and an impact test piece (JIS Z3111-4) were sampled from the center of the thickness of the weld metal and used for the test. In the evaluation of mechanical performance, the 0.2% proof stress was 690 MPa or more, and the absorbed energy at a test temperature of −40 ° C. was 47 J or more.

割れ試験は、U形溶接割れ試験方法(JIS Z3257)に準拠して実施した。溶接後48時間経過した試験体について、表面割れおよび断面割れ(5断面)の発生有無を浸透探傷試験(JIS Z2343)により調査した。それらの結果を表4にまとめて示す。   The crack test was performed according to the U-shaped weld crack test method (JIS Z3257). About the test body which passed 48 hours after welding, the presence or absence of the generation | occurrence | production of a surface crack and a cross-section crack (5 cross sections) was investigated by the penetration test (JIS Z2343). The results are summarized in Table 4.

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表1、表2および表4のワイヤ記号A1〜A13が本発明例、ワイヤ記号B1〜B17は比較例である。これらワイヤのうちワイヤA13のみ、ワイヤ焼鈍温度が本発明の範囲外の状態で全水素量を本発明の範囲内にしたものである。ワイヤA13に関しては、フラックスをワイヤに充填する前に、Arガス雰囲気中にて800℃で焼鈍し、充填する直前までArガス中に保持してからワイヤに充填したArガス中で焼鈍した理由は、大気中での焼鈍ではフラックスが酸素や窒素と接触することになるため、フラックスの材質が変化する危険があるためである。一般に、フラックスをワイヤ充填する前にこのような高温度で焼鈍することはあまりない。ワイヤA13以外は、200℃の大気中でフラックスを焼鈍し、ワイヤ中の水分を低減させた。ワイヤA13をその後さらにワイヤ焼鈍した理由は、線引き中の加工硬化によるワイヤ硬さの調整のためである。   The wire symbols A1 to A13 in Tables 1, 2 and 4 are examples of the present invention, and the wire symbols B1 to B17 are comparative examples. Of these wires, only wire A13 has the total hydrogen content within the scope of the present invention with the wire annealing temperature outside the scope of the present invention. Regarding the wire A13, the reason why the wire A13 was annealed at 800 ° C. in an Ar gas atmosphere before filling the wire with the flux and held in the Ar gas until just before filling, and then annealed in the Ar gas filled in the wire. This is because, in annealing in the air, the flux comes into contact with oxygen and nitrogen, and there is a risk of changing the material of the flux. In general, annealing at such high temperatures is less likely before the flux is wire filled. Except for the wire A13, the flux was annealed in the atmosphere at 200 ° C. to reduce the moisture in the wire. The reason why the wire A13 was further annealed thereafter was to adjust the wire hardness by work hardening during drawing.

なお、ワイヤ焼鈍温度が1000℃を上回る、具体的には1050℃でのワイヤ製造も実施してみたが、焼鈍後のワイヤ強度が極めて低く、線引き中に断線を起こしたため、表1、表2には、このような高い焼鈍温度の実施例は記載されていない。   In addition, although the wire annealing temperature exceeded 1000 degreeC, specifically, the wire manufacture at 1050 degreeC was also implemented, since the wire intensity | strength after annealing was very low and a breakage occurred during wire drawing, Table 1 and Table 2 Does not describe examples of such high annealing temperatures.

本発明例であるワイヤ記号A1〜A13は、C、Si、Mn、Ni、B、Cr、Al、TiO、SiO、ZrO、Alおよび全水素量が適量で、Mo、Nb、Vの1種または2種以上の量およびTi、Mg、Ca、REMの1種または2種以上の量も適量であるので、溶接作業性が良好で溶着金属の耐力および吸収エネルギーも良好な値が得られ、さらに低温割れも生じることがないなど、極めて満足な結果であった。なお、本発明のうち、ワイヤA13は、ワイヤA12と同じワイヤ成分系であり、かつワイヤA13のみ、ワイヤ焼鈍温度が本発明の範囲外にもかかわらず全水素量が低いため十分な耐割れ性を示したものである。これは、すでに述べたように、ワイヤ充填前に、Arガス雰囲気中でフラックスを十分焼鈍したことと、その後、Arガス中に保持してフラックスの吸湿を防いだためである。一般に、このような工程は費用増加をもたらすため、ワイヤ焼鈍で水素量を低減するのか、充填前のフラックスを焼鈍し、その後の保持をしっかりさせるのかは、ワイヤ製造上のコストに与える影響を考慮して決定すべきであるが、これらに比較は当業者であれば容易に判断できる。 Wire Symbol A1~A13 an invention example, C, Si, Mn, Ni , B, Cr, Al, TiO 2, SiO 2, ZrO 2, Al 2 O 3 and total amount of hydrogen in an appropriate amount, Mo, Nb The amount of one or more of V and the amount of one or more of Ti, Mg, Ca, and REM are also appropriate, so that the welding workability is good and the proof stress and absorbed energy of the deposited metal are also good. The value was obtained and the results were very satisfactory, such as no cold cracking. Of the present invention, the wire A13 is the same wire component system as the wire A12, and only the wire A13 has sufficient crack resistance because the total hydrogen amount is low although the wire annealing temperature is outside the scope of the present invention. Is shown. As described above, this is because the flux was sufficiently annealed in the Ar gas atmosphere before filling the wire, and thereafter, the flux was kept in the Ar gas to prevent moisture absorption of the flux. In general, such a process increases costs, so whether to reduce the amount of hydrogen by wire annealing, or to anneal the flux before filling, and secure the subsequent holding, consider the impact on the cost of wire production However, a comparison with these can be easily determined by those skilled in the art.

比較例中ワイヤ記号B1は、Tiが多いのでスパッタ発生量が多かった。また、Cが少ないので0.2%耐力が低値であった。   In the comparative example, the wire symbol B1 has a large amount of spatter due to a large amount of Ti. Further, since C is small, the 0.2% proof stress was low.

ワイヤ記号B2は、TiOが少ないのでメタル垂れが生じた。また、Cが多いので0.2%耐力が高く吸収エネルギーが低値であった。 Since the wire symbol B2 has a small amount of TiO 2 , metal dripping occurred. Moreover, since there was much C, 0.2% yield strength was high and the absorbed energy was a low value.

ワイヤ記号B3は、SiOが少ないのでスラグ剥離性およびビード形状が不良であった。また、Siが少ないので吸収エネルギーが低値であった。 The wire symbol B3 had poor slag removability and bead shape because of a small amount of SiO 2 . Further, since the amount of Si is small, the absorbed energy is low.

ワイヤ記号B4は、ZrOが少ないのでメタル垂れが生じた。また、Siが多いのでスラグ巻き込み欠陥が生じ、吸収エネルギーも低値であった。 In the wire symbol B4, metal dripping occurred because ZrO 2 was small. Moreover, since there was much Si, the slag entrainment defect occurred and the absorbed energy was also low.

ワイヤ記号B5は、SiOが多いのでスラグ剥離性およびビード形状が不良であった。また、Mnが少ないので吸収エネルギーが低値であった。 Wire symbol B5, since SiO 2 is large slag removability and the bead shape was poor. Moreover, since Mn was small, the absorbed energy was low.

ワイヤ記号B6は、Alが少ないのでメタル垂れが生じた。また、Mnが多いのでスラグ巻き込み欠陥が生じ、0.2%耐力が高く吸収エネルギーが低値であった。 In the wire symbol B6, metal dripping occurred because of a small amount of Al 2 O 3 . Moreover, since there was much Mn, the slag entrainment defect occurred, the 0.2% yield strength was high, and the absorbed energy was low.

ワイヤ記号B7は、REMが多いのでスパッタ発生量が多かった。また、Niが少ないので吸収エネルギーが低値であった。   The wire symbol B7 has a large amount of spatter due to a large amount of REM. Further, since the amount of Ni is small, the absorbed energy is low.

ワイヤ記号B8は、Alが多いのでビード形状が不良で、スラグ巻き込み欠陥も生じた。また、Niが多いので0.2%耐力が高く吸収エネルギーが低値であった。 Since the wire symbol B8 has a large amount of Al 2 O 3, the bead shape is poor, and a slag entrainment defect also occurs. Further, since the Ni content is large, the 0.2% yield strength is high and the absorbed energy is low.

ワイヤ記号B9は、Bが少ないので吸収エネルギーが低値であった。また、全水素量が多いので割れが生じた。なお、ワイヤ焼鈍をArガス雰囲気中で実施したにもかかわらず全水素量が多かった理由は、表2に示すように、ワイヤ焼鈍温度が本発明の範囲外であったためと考えられる。このように、本発明の範囲外でのワイヤ焼鈍条件で全水素量を低くするためには、本発明例のA13のように、事前にフラックスを充分焼鈍し、さらにフラックスの吸湿を避けるためにワイヤ挿入前にはArガス中で保管して置くなどの厳しい工程管理が必要になる。これら工程管理はワイヤ製造コスト増をもたらすため、本発明が開示しているワイヤ製造方法を採用することが望ましい。   The wire symbol B9 had a low absorption energy because B was small. In addition, cracking occurred because the total amount of hydrogen was large. The reason why the total amount of hydrogen was large despite wire annealing in an Ar gas atmosphere is considered to be because the wire annealing temperature was outside the scope of the present invention as shown in Table 2. As described above, in order to reduce the total hydrogen amount under the wire annealing conditions outside the scope of the present invention, as in A13 of the present invention example, in order to sufficiently anneal the flux in advance and further avoid moisture absorption of the flux. Strict process control such as storing in Ar gas before wire insertion is required. Since these process controls increase the wire manufacturing cost, it is desirable to employ the wire manufacturing method disclosed in the present invention.

ワイヤ記号B10は、ZrOが多いのでビード形状が不良で、スラグ巻き込み欠陥も生じた。また、Bが多いので0.2%耐力が高く吸収エネルギーが低値であった。 Since the wire symbol B10 has a large amount of ZrO 2 , the bead shape was poor and slag entrainment defects were also generated. Further, since B was large, the 0.2% proof stress was high and the absorbed energy was low.

ワイヤ記号B11は、Caが多いのでスパッタ発生量が多かった。また、Crが高いので吸収エネルギーが低値であった。   The wire symbol B11 has a large amount of spatter due to a large amount of Ca. Moreover, since Cr is high, the absorbed energy was low.

ワイヤ記号B12は、Alが多いので吸収エネルギーが低値であった。また、ワイヤ焼鈍温度が低く全水素量が多いので割れが生じた。   The wire symbol B12 had a low absorption energy because of a large amount of Al. Further, cracks occurred because the wire annealing temperature was low and the total amount of hydrogen was large.

ワイヤ記号B13は、Mgが多いのでスパッタ発生量が多かった。また、TiOが多いのでスラグ巻き込み欠陥が生じ、吸収エネルギーも低値であった。 The wire symbol B13 had a large amount of spatter due to a large amount of Mg. Moreover, slag inclusion defects because TiO 2 is large occurs, the absorption energy was also low.

ワイヤ記号B14は、Nbが多いので0.2%耐力が高く吸収エネルギーが低値であった。また、比較例B9と同様に、ワイヤ焼鈍をArガス中で実施したにもかかわらずワイヤ焼鈍温度が本発明の範囲外であったため、全水素量が多いので割れが生じた。   Since the wire symbol B14 has a large amount of Nb, the 0.2% yield strength was high and the absorbed energy was low. Further, as in Comparative Example B9, although wire annealing was performed in Ar gas, the wire annealing temperature was outside the range of the present invention, so that the total hydrogen amount was large, and cracking occurred.

ワイヤ記号B15は、SiOが少ないのでスラグ剥離性およびビード形状が不良であった。また、Vが多いので0.2%耐力が高く吸収エネルギーが低値であった。 The wire symbol B15 was poor in slag removability and bead shape because of a small amount of SiO 2 . Further, since V is large, the 0.2% yield strength was high and the absorbed energy was low.

ワイヤ記号B16は、TiOが少ないのでメタル垂れが生じた。また、Moが多いので0.2%耐力が高く吸収エネルギーが低値であった。 In the wire symbol B16, metal dripping occurred because of a small amount of TiO 2 . Moreover, since there was much Mo, the 0.2% yield strength was high and the absorbed energy was low.

B17は、ワイヤ成分はB16と同じものであるが、焼鈍時のワイヤ径が本発明の範囲外であるものである。また、充填前にフラックスを焼鈍するときも、ワイヤA13のような800℃Arガス雰囲気中での焼鈍は実施しておらず、ワイヤA1〜A12と同様に、大気中で200℃の焼鈍を実施しただけである。このフラックス焼鈍過程でフラックス内の水分を充分除去しきれない可能性があり、本発明例のワイヤA1〜A12では、ワイヤ焼鈍を本発明の範囲内の条件で実施したため、水素量低減が達成されたが、比較例のワイヤB17は、ワイヤ径が本発明の範囲外であった。そのため、ワイヤ焼鈍温度は本発明の範囲内であってもワイヤ焼鈍効果が十分発揮できず、全水素量が表2に示すように、B16ワイヤより高くなってしまったものである。その結果、表4に示すように、割れが発生した実施例である。さらには、表4に示すように、成分が同じであるはずのワイヤB16よりシャルピー吸収エネルギーがより低くなっているが、これは、焼鈍時のワイヤ直径が大きく、ワイヤ内部に残存する大気とフラックスが化学反応を起こし変質したためと考えられる。比較例ワイヤB17から理解できることは、水素量を低減させるためには、本発明が提供している方法でワイヤ製造を実施するか、本発明例のワイヤA13の示すような、フラックス焼鈍工程にArガスを利用した厳しい焼鈍管理を行うか、いずれかを選択する必要がある、ということである。一般に、Arガス利用のフラックス焼鈍による低水素化は、工程管理等の問題から、ワイヤ製造コストが増加する傾向にあり、それゆえ、本発明では、ワイヤ製造方法としては、フラックス焼鈍条件ではなく、管理の簡単なワイヤ焼鈍条件を限定する方法を提供している。しかし、ワイヤ製造設備条件等の問題から、ワイヤ焼鈍だけではなく、フラックス焼鈍による水素低減を検討するほうが好ましい場合もありえる。このような場合において、どちらの方法を選択するかは、当業者であれば容易に判断できることである。   B17 has the same wire component as B16, but the wire diameter during annealing is outside the scope of the present invention. Also, when the flux is annealed before filling, annealing in an 800 ° C. Ar gas atmosphere like the wire A13 is not performed, and annealing at 200 ° C. is performed in the air as in the case of the wires A1 to A12. I just did it. There is a possibility that the moisture in the flux cannot be sufficiently removed during the flux annealing process, and in the wires A1 to A12 of the example of the present invention, the wire annealing was performed under the conditions within the scope of the present invention, so that the reduction in the amount of hydrogen was achieved. However, the wire B17 of the comparative example had a wire diameter outside the scope of the present invention. Therefore, even if the wire annealing temperature is within the range of the present invention, the wire annealing effect cannot be sufficiently exhibited, and the total hydrogen amount is higher than that of the B16 wire as shown in Table 2. As a result, as shown in Table 4, this is an example in which cracks occurred. Furthermore, as shown in Table 4, the Charpy absorbed energy is lower than that of the wire B16 that should have the same component, but this is because the wire diameter during annealing is large, and the atmosphere and flux remaining inside the wire This is thought to be due to a chemical reaction and alteration. It can be understood from the comparative example wire B17 that in order to reduce the amount of hydrogen, the wire is manufactured by the method provided by the present invention, or Ar is used in the flux annealing process as shown by the wire A13 of the present invention example. This means that it is necessary to select either strict annealing control using gas. Generally, hydrogen reduction by Ar gas-based flux annealing tends to increase the wire manufacturing cost due to problems such as process control.Therefore, in the present invention, the wire manufacturing method is not flux annealing conditions, It provides a method for limiting easy-to-manage wire annealing conditions. However, it may be preferable to study not only wire annealing but also hydrogen reduction by flux annealing because of problems such as wire manufacturing equipment conditions. In such a case, a person skilled in the art can easily determine which method is selected.

ワイヤB18は、成分的にはワイヤB17と同等であるが、ワイヤの種類がC、すなわち、合わせ目ありのワイヤ製造工程で作製したものである。そして、ワイヤの種類がCのもののなかでは、ただ1つ、ワイヤ焼鈍をArガス雰囲気中ではなく、大気中で実施したものである。そのときの焼鈍温度は、650℃であった。この場合、ワイヤの水素量は25ppmと、本発明例のA13より2倍も高い値であることがわかった。そのため、本発明例のA13のように水素量を低減させるためには、ワイヤ製造方法を本発明例のA13の場合と同じようにするか、本発明が提供しているワイヤ製造方法を実施すべきである。さらにワイヤB18は、表4に示すように、ワイヤB17と比べても−40℃シャルピー特性が18Jと低い。これは、合わせ目がありかつ大気焼鈍を実施したため、フラックス中の窒素、酸素などが増加したことによるものと考えられる。そのため、大気焼鈍を行う場合は合わせ目なしのワイヤ製造方法を採用する、あるいは、合わせ目ありのワイヤ製造方法を採用する場合は、焼鈍はArガス雰囲気中で実施する、のいずれかを採用すべきである。なお、本発明では、製造管理の容易さから、合わせ目なしのワイヤ製造方法を提供しているが、どちらを採用するかは、当業者であればよいうに判断できる。   The wire B18 is componentally equivalent to the wire B17, but the wire type is C, that is, manufactured by a wire manufacturing process with a joint. And in the thing of the kind of wire C, only one wire annealing was implemented not in Ar gas atmosphere but in air | atmosphere. The annealing temperature at that time was 650 ° C. In this case, it was found that the amount of hydrogen in the wire was 25 ppm, which is twice as high as A13 of the present invention example. Therefore, in order to reduce the amount of hydrogen as in A13 of the present invention example, the wire manufacturing method is made the same as in A13 of the present invention example, or the wire manufacturing method provided by the present invention is carried out. Should. Furthermore, as shown in Table 4, the wire B18 has a low −40 ° C. Charpy characteristic of 18J compared to the wire B17. This is considered to be due to an increase in nitrogen, oxygen, etc. in the flux because there was a seam and atmospheric annealing was performed. Therefore, when air annealing is performed, either a seamless wire manufacturing method is adopted, or when a seamed wire manufacturing method is adopted, annealing is performed in an Ar gas atmosphere. Should. In the present invention, a wire manufacturing method without a seam is provided from the viewpoint of ease of manufacturing management. However, a person skilled in the art can easily determine which one to use.

以上の試験結果から、本発明の高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ及びその製造方法により、優れた耐割れ性を確保しつつ、高強度鋼の溶接が可能となるので、本発明の産業的な意義は非常に多大であると結論づけられる。   From the above test results, the high-strength steel welding flux-cored wire of the present invention and the manufacturing method thereof enable welding of high-strength steel while ensuring excellent crack resistance. It can be concluded that the significance is very great.

Claims (4)

鋼製外皮にフラックスを充填してなる高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤにおいて、
ワイヤ全質量に対する質量%で、
C:0.03〜0.10%、
Si:0.25〜0.7%、
Mn:1.0〜3.0%、
Ni:1.0〜3.5%、
B:0.001〜0.015%
を含有し、Cr、Alは、
Cr:0.05%以下、
Al:0.05%以下
に制限され、且つフラックスに、
TiO:2.5〜7.5%、
SiO:0.1〜0.5%、
ZrO:0.2〜0.9%、
Al:0.1〜0.4%
を含有し、残部は、を含有し、残部は、Fe、アーク安定剤および不可避不純物からなり、ワイヤの全水素量が15ppm以下であることを特徴とする、高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
In flux cored wire for welding high strength steel that is made by filling steel outer shell with flux,
In mass% of the total mass of wire
C: 0.03-0.10%,
Si: 0.25 to 0.7%,
Mn: 1.0 to 3.0%
Ni: 1.0 to 3.5%
B: 0.001 to 0.015%
Cr, Al is
Cr: 0.05% or less,
Al: limited to 0.05% or less, and flux
TiO 2: 2.5~7.5%,
SiO 2 : 0.1 to 0.5%,
ZrO 2 : 0.2 to 0.9%,
Al 2 O 3 : 0.1 to 0.4%
A flux cored wire for high-strength steel welding, characterized in that the balance contains, the balance is made of Fe, an arc stabilizer, and inevitable impurities, and the total hydrogen content of the wire is 15 ppm or less.
ワイヤ全質量に対する質量%で、
Mo:0.1〜1.0%、
Nb:0.01〜0.05%、
V:0.01〜0.05%
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に記載の高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
In mass% of the total mass of the wire
Mo: 0.1 to 1.0%,
Nb: 0.01-0.05%
V: 0.01-0.05%
The flux-cored wire for high-strength steel welding according to claim 1, comprising one or more of the following.
ワイヤ全質量に対する質量%で、
Ti:0.1〜1.0%、
Mg:0.01〜0.9%、
Ca:0.01〜0.5%、
REM:0.01〜0.5%
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に記載の高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
In mass% of the total mass of the wire
Ti: 0.1 to 1.0%,
Mg: 0.01 to 0.9%
Ca: 0.01 to 0.5%,
REM: 0.01 to 0.5%
The flux-cored wire for high-strength steel welding according to claim 1 or 2, characterized by containing one or more of the following.
鋼帯をこれの長手方向に送りながら成形ロールによりオープン管に成形し、この成形途中でオープン管の開口部からフラックスを供給し、開口部の相対するエッジ面を突合せ溶接し、溶接により得られた管に縮径と焼鈍を実施する際に、ワイヤ直径が10.0mm以下となるまで縮径された後に、ワイヤを700℃以上、1000℃以下の温度で焼鈍することを特徴とする、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤの製造方法。   The steel strip is formed into an open tube with a forming roll while feeding it in the longitudinal direction. Flux is supplied from the opening of the open tube in the middle of this forming, and the opposite edge surfaces of the opening are butt welded and obtained by welding. When carrying out the diameter reduction and annealing on the pipe, the wire is annealed at a temperature of 700 ° C. or more and 1000 ° C. or less after the wire diameter is reduced to 10.0 mm or less. Item 4. A method for producing a flux-cored wire for welding high-strength steel according to any one of Items 1 to 3.
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