JP6322096B2 - ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6322096B2 JP6322096B2 JP2014183308A JP2014183308A JP6322096B2 JP 6322096 B2 JP6322096 B2 JP 6322096B2 JP 2014183308 A JP2014183308 A JP 2014183308A JP 2014183308 A JP2014183308 A JP 2014183308A JP 6322096 B2 JP6322096 B2 JP 6322096B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- flux
- oxide
- total
- slag
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims description 210
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 79
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 78
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 48
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 46
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 39
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 24
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 14
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 103
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 94
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 94
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 63
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 17
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 10
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 10
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910006639 Si—Mn Inorganic materials 0.000 description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000035611 feeding Effects 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 3
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 3
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 3
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910002551 Fe-Mn Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017082 Fe-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017133 Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 2
- AHKZTVQIVOEVFO-UHFFFAOYSA-N oxide(2-) Chemical compound [O-2] AHKZTVQIVOEVFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018134 Al-Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018467 Al—Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000521 B alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004111 Potassium silicate Chemical class 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DLHONNLASJQAHX-UHFFFAOYSA-N aluminum;potassium;oxygen(2-);silicon(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Si+4].[Si+4].[Si+4].[K+] DLHONNLASJQAHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 crystallite Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical class [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052913 potassium silicate Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Description
本発明は、造船、橋梁、鉄骨等の軟鋼および４９０ＭＰａ級高張力鋼構造物のアーク溶接に用いられるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関し、全姿勢溶接での溶接作業性に優れ、特に立向下進姿勢溶接でのアーク状態が良好で、優れたビード形状が得られ、溶接金属の機械的性質も良好なガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。
造船、橋梁、建築・鉄骨等の軟鋼および４９０ＭＰａ級高張力鋼の構造物の溶接には、アーク状態が安定してスパッタ発生量が少なく、ビード形状が良好なフラックス入りワイヤによるガスシールドアーク溶接が広く使用され、下向、水平、立向上進、立向下進および上向姿勢等様々な姿勢での溶接が行うことができる全姿勢溶接用フラックス入りワイヤが使用されている。
全姿勢溶接の中で立向下進姿勢溶接は、溶接トーチを左右に振ることなくストレート運棒で溶接するので、立向上進姿勢溶接に比べてトーチ操作が簡単で平滑なビードが得られ、造船、橋梁等で広く使用されているが、溶接部の溶込みが浅く、溶融プールから溶融金属および溶融スラグの垂れ（以下、メタル垂れという。）やスラグ巻込み、融合不良といった溶接欠陥も発生しやすいといったデメリットがあり、立向下進姿勢溶接の溶接作業性にも優れる全姿勢用フラックス入りワイヤが要望されている。
立向下進姿勢用の溶接用フラックス入りワイヤは、例えば、特許文献１に、ＴｉＯ2等の酸化物を極力低減することで、メタル垂れを抑えつつ溶接欠陥を防止できる溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。しかし、特許文献１に記載の溶接用フラックス入りワイヤは、鋼板の板厚が２〜６ｍｍの薄鋼板用の立向下進溶接用フラックス入りワイヤに限定され、中・厚鋼板での全姿勢溶接は想定していないため、立向上進姿勢や上向姿勢などの溶接ではメタル垂れが発生してビード外観およびビード形状が不良になるとともに、溶接部への溶け込みも浅く、融合不良等の溶接欠陥が発生しやすく、また、十分な溶接金属の機械的性性質が得られない。
また、特許文献２には、粒径を限定した鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金等をフラックスに所定量含有させることで、高電流域での高速水平すみ肉溶接に使用した場合でも良好な耐プライマ性、ビード外観、ビード形状およびスラグ剥離性が得られ、かつ、立向上進姿勢および立向下進姿勢溶接でのメタル垂れを防止し、スラグ巻込み等の溶接欠陥を防止する溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。しかし、特許文献２に記載の溶接用フラックス入りワイヤは、高速すみ肉溶接で優れた溶接作業性を得ることを目的とした全姿勢溶接用の溶接用フラックス入りワイヤで、立向下進姿勢溶接に重点をおいた溶接用フラックス入りワイヤではないので、立向下進姿勢の溶接では溶滴移行性が悪くアーク状態が不安定であり、メタル垂れも発生しやすく、ビード外観およびビード形状が不良になりやすい。
特許文献３には、ワイヤ径を１．３ｍｍとし、溶接用フラックス入りワイヤ中のＴｉＯ2換算値、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｆ換算値、Ｍｇ、Ａｌ2Ｏ3の含有量を適正にすることで、立向下進姿勢溶接においても溶融スラグ先行することなく無欠陥の溶接を行うことができる溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。しかし、特許文献３に記載の溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ径が１．３ｍｍに限定されているため、一般的に用いられる１．２ｍｍ、１．４ｍｍおよび１．６ｍｍの溶接チップおよび送給ローラが使用できず、専用の溶接チップおよびワイヤ送給装置の送給ローラを準備する必要があるため、一般の溶接現場では使用できない。
さらに、特許文献４には、ＴｉＯ2を主成分としたスラグ形成剤の含有量、Ｆｅ酸化物とＡｌの含有量および両者の比率を限定することで、全姿勢溶接でも十分なスラグ被包性、耐気孔性、耐メタル垂れ性が得られる溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。しかし、特許文献４に記載の溶接用フラックス入りワイヤは、水平すみ肉溶接でビード形状および耐気孔性を改善することを目的とした全姿勢用溶接用フラックス入りワイヤであり、立向下進姿勢溶接に重点をおいたものではないため、立向下進姿勢での溶接では、溶接部への溶け込みが浅く、融合不良等の溶接欠陥やメタル垂れも発生しやすく、ビード外観およびビード形状が不良になるなど溶接作業性も不十分であった。
本発明は、上述した問題を鑑みて案出されたものであり、軟鋼および４９０ＭＰａ級高張力鋼用のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関し、特に立向下進姿勢溶接の溶接作業性が良好で、かつ、機械的性能に優れる溶接金属を得ることができる全姿勢溶接用のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの成分組成に着目し、鋭意研究を行った。その結果、全姿勢溶接の溶接作業性が良好で、かつ、立向下進姿勢溶接で優れた溶接作業性を得るためには、溶接用フラックス入りワイヤ中のＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値、弗素化合物のＦ換算値、Ｎａ化合物のＮａ2Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ2Ｏ含有量の合計、さらにスラグ形成剤の合計量を適正とするとともに、ＭｇのＭｇＯ換算値に対するＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の合計量より低く抑え、かつ、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値およびＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値に対するＺｒ酸化物のＺｒＯ2換算値を低く抑えることで、全姿勢溶接の溶接作業性が良好で、かつ、立向下進姿勢溶接のスラグ被包性およびメタル垂れ性を改善してビード外観およびビード形状を良好にするとともに、スラグ巻込みや融合不良等の溶接欠陥を防止できることを知見した。
また、十分な溶接金属の強度および靭性を確保するためには、溶接用フラックス入りワイヤ中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、ＭｇのＭｇＯ換算値を適正とすることで、必要な溶接金属の強度および靭性が得られることを知見した。
本発明は、これらの知見に基づいて完成したもので、その発明の要旨は次の通りである。
（１） 鋼製外皮にフラックスを充填してなるガスシールドアーク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、
鋼製外皮とフラックスの合計で、
Ｃ：０．０２〜０．０８％、
Ｓｉ：０．２〜０．８％、
Ｍｎ：２．０〜４．０％、
ＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の１種または２種の合計：０．１０〜０．９０％を含有し、
フラックスに、
Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値：４．０〜６．８９％、
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値：０．２〜１．５％、
Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値：０．０５〜０．６％、
ＭｇのＭｇＯ換算値：０．２０〜１．００％、
弗素化合物のＦ換算値：０．０１〜０．１５％、
Ｎａ化合物のＮａ2Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ2Ｏ換算値の合計：０．０５〜０．３０％、
Ｂｉ：０．００５〜０．０４５％、
スラグ形成剤の合計：５．０〜１０．０％を含有し、
かつ、下記（１）式で定義されるＡ値が５７〜８４を満足し、
残部はＦｅおよび不可避不純物であることを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
Ａ＝｛（［ＴｉＯ2］×２．２＋［ＳｉＯ2］×０．５）／［ＺｒＯ2］｝×０．８＋｛［ＭｇＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］｝×１６・・・（１）式
但し、［ＴｉＯ2］、［ＳｉＯ2］、［ＺｒＯ2］は各々酸化物の換算値、［ＭｇＯ］はＭｇのＭｇＯ換算値、［Ａｌ2Ｏ3］はＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の１種または２種の合計の含有量（質量％）を示す。
鋼製外皮とフラックスの合計で、
Ｃ：０．０２〜０．０８％、
Ｓｉ：０．２〜０．８％、
Ｍｎ：２．０〜４．０％、
ＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の１種または２種の合計：０．１０〜０．９０％を含有し、
フラックスに、
Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値：４．０〜６．８９％、
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値：０．２〜１．５％、
Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値：０．０５〜０．６％、
ＭｇのＭｇＯ換算値：０．２０〜１．００％、
弗素化合物のＦ換算値：０．０１〜０．１５％、
Ｎａ化合物のＮａ2Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ2Ｏ換算値の合計：０．０５〜０．３０％、
Ｂｉ：０．００５〜０．０４５％、
スラグ形成剤の合計：５．０〜１０．０％を含有し、
かつ、下記（１）式で定義されるＡ値が５７〜８４を満足し、
残部はＦｅおよび不可避不純物であることを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
Ａ＝｛（［ＴｉＯ2］×２．２＋［ＳｉＯ2］×０．５）／［ＺｒＯ2］｝×０．８＋｛［ＭｇＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］｝×１６・・・（１）式
但し、［ＴｉＯ2］、［ＳｉＯ2］、［ＺｒＯ2］は各々酸化物の換算値、［ＭｇＯ］はＭｇのＭｇＯ換算値、［Ａｌ2Ｏ3］はＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の１種または２種の合計の含有量（質量％）を示す。
（２） ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックスに、Ｂ：０．００３〜０．０１５％を含有することを特徴とする上記（１）に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤによれば、軟鋼および４９０ＭＰａ級高張力鋼板の全姿勢溶接での溶接作業性に優れるとともに、特に、立向下進姿勢溶接でアーク状態が安定して溶接移行がスムーズでスパッタ発生量が少なく、スラグ被包性、スラグ剥離性および耐メタル垂れ性が良好でビード外観およびビード形状も良好であるなど溶接作業性が良好で、かつ、機械的性能に優れた溶接金属を得ることが可能となる。
以下本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明者らは、軟鋼および４９０ＭＰａ級高張力鋼の全姿勢溶接での溶接作業性が良好で、特に立向下進姿勢でのガスシールドアーク溶接のアーク状態および溶接時の溶接移行性が良好で、スラグ被包性、スラグ剥離性、耐メタル垂れ性等の溶接作業性が良好で、かつ、溶接部の強度および靭性等の機械的性質に優れた溶接金属を得るべく、溶接用フラックス入りワイヤの成分組成について種々検討を行った。
その結果、下記の事項を見出した。
（ａ）全姿勢溶接の溶接作業性が良好で、かつ、立向下進姿勢溶接で優れた溶接作業性を得るためには、溶接用フラックス入りワイヤ中のＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値、弗素化合物のＦ換算値、Ｎａ化合物のＮａ2Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ2Ｏ含有量の合計、さらにスラグ形成剤の合計量を適正とするとともに、ＭｇのＭｇＯ換算値に対するＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の合計量より低く抑え、かつ、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値およびＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値に対するＺｒ酸化物のＺｒＯ2換算値を低く抑えることで、全姿勢溶接の溶接作業性が良好で、かつ、立向下進姿勢溶接のスラグ被包性およびメタル垂れ性を改善してビード外観およびビード形状を良好にするとともに、スラグ巻込みや融合不良等の溶接欠陥を防止できることを見出した。
（ｂ）また、十分な溶接金属の強度および靭性を確保するためには、溶接用フラックス入りワイヤ中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、ＭｇのＭｇＯ換算値を適正とすることで、必要な溶接金属の強度および靭性が得られることを見出した。
本発明はこれらの事項に基づいて、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの成分組成を決定した。
以下、本発明のフラックス入りワイヤの成分組成の限定理由について説明する。各成分組成は、ワイヤ全質量に対する質量％で表すこととし、その質量％を表すときには単に％と記載して表すこととする。
まず、溶接用フラックス入りワイヤに含有する鋼製外皮とフラックスの合計の限定理由を述べる。
（Ｃ：０．０２〜０．０８％）
Ｃは、アーク状態を安定させて溶滴移行をスムーズにするとともに、溶接金属中に歩留まって強度を上昇させる効果がある。Ｃが０．０２％未満では、これらの効果が十分に得られず、アーク状態が不安定となって溶滴移行が不規則となり、スパッタ発生量が増加する。また、必要な溶接金属の強度も得られない。一方、Ｃが０．０８％を超えると、Ｃが溶接金属中に過剰に歩留まって強度が過剰に高くなるとともに靱性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＣは０．０２〜０．０８％とする。
Ｃは、アーク状態を安定させて溶滴移行をスムーズにするとともに、溶接金属中に歩留まって強度を上昇させる効果がある。Ｃが０．０２％未満では、これらの効果が十分に得られず、アーク状態が不安定となって溶滴移行が不規則となり、スパッタ発生量が増加する。また、必要な溶接金属の強度も得られない。一方、Ｃが０．０８％を超えると、Ｃが溶接金属中に過剰に歩留まって強度が過剰に高くなるとともに靱性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＣは０．０２〜０．０８％とする。
なお、Ｃは、鋼製外皮やフラックス中の金属粉および合金粉等から添加される。
（Ｓｉ：０．２〜０．８％）
Ｓｉは、溶接時に溶融スラグとなってビード表面を均一に被包し、全姿勢溶接でのビード外観およびビード形状を良好にするとともに、溶接金属中に歩留まって強度を向上させる効果がある。Ｓｉが０．２％未満では、全姿勢溶接でのビード外観およびビード形状が不良となる。また、必要な溶接金属の強度が得られない。一方、Ｓｉが０．８％を超えると、Ｓｉが溶接金属中に過剰に歩留まって靱性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＳｉは０．２〜０．８％とする。
Ｓｉは、溶接時に溶融スラグとなってビード表面を均一に被包し、全姿勢溶接でのビード外観およびビード形状を良好にするとともに、溶接金属中に歩留まって強度を向上させる効果がある。Ｓｉが０．２％未満では、全姿勢溶接でのビード外観およびビード形状が不良となる。また、必要な溶接金属の強度が得られない。一方、Ｓｉが０．８％を超えると、Ｓｉが溶接金属中に過剰に歩留まって靱性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＳｉは０．２〜０．８％とする。
なお、Ｓｉは、鋼製外皮やフラックス中の金属Ｓｉの他、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等のＳｉ合金等から添加される。
（Ｍｎ：２．０〜４．０％）
Ｍｎは、Ｓｉと同様、溶接時に溶融スラグとなってビード表面全体を被包し、全姿勢溶接でのビード外観やビード形状を良好にするとともに、溶接金属中に歩留まって強度および靱性を向上させる効果がある。Ｍｎが２．０％未満では、全姿勢溶接でのビード外観およびビード形状が不良になるとともに、必要な溶接金属の強度および靭性が得られない。一方、Ｍｎが４．０％を超えると、Ｍｎが溶接金属中に過剰に歩留まるため、強度が過剰に高くなって靱性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＭｎは２．０〜４．０％とする。
Ｍｎは、Ｓｉと同様、溶接時に溶融スラグとなってビード表面全体を被包し、全姿勢溶接でのビード外観やビード形状を良好にするとともに、溶接金属中に歩留まって強度および靱性を向上させる効果がある。Ｍｎが２．０％未満では、全姿勢溶接でのビード外観およびビード形状が不良になるとともに、必要な溶接金属の強度および靭性が得られない。一方、Ｍｎが４．０％を超えると、Ｍｎが溶接金属中に過剰に歩留まるため、強度が過剰に高くなって靱性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＭｎは２．０〜４．０％とする。
なお、Ｍｎは、鋼製外皮やフラックス中の金属Ｍｎの他、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−ＭｎのようなＭｎ合金等から添加される。
（ＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の１種または２種の合計：０．１０〜０．９０％）
ＡｌおよびＡｌ2Ｏ3は、アーク状態を安定化して溶滴移行を良好にするとともに、溶融プール内でＡｌ2Ｏ3の形態になって溶融スラグの粘性および融点を調整し、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でのメタル垂れを防止する効果がある。ＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の１種または２種の合計が０．１０％未満では、溶融スラグの融点が低くなり、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が不良になる。一方、ＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の１種または２種の合計が０．９０％を超えると、溶融スラグの粘性が高くなりすぎるため、全姿勢溶接でスラグ巻込みが発生する。また、ワイヤ先端からの溶滴の離脱が悪くなるため、立向下進姿勢溶接でビード外観およびビード形状が不良になる。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の１種または２種の合計は０．１０〜０．９０％とする。
ＡｌおよびＡｌ2Ｏ3は、アーク状態を安定化して溶滴移行を良好にするとともに、溶融プール内でＡｌ2Ｏ3の形態になって溶融スラグの粘性および融点を調整し、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でのメタル垂れを防止する効果がある。ＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の１種または２種の合計が０．１０％未満では、溶融スラグの融点が低くなり、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が不良になる。一方、ＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の１種または２種の合計が０．９０％を超えると、溶融スラグの粘性が高くなりすぎるため、全姿勢溶接でスラグ巻込みが発生する。また、ワイヤ先端からの溶滴の離脱が悪くなるため、立向下進姿勢溶接でビード外観およびビード形状が不良になる。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の１種または２種の合計は０．１０〜０．９０％とする。
なお、Ａｌは、鋼製外皮やフラックス中の金属Ａｌや、Ｆｅ−Ａｌ等のＡｌ合金等から、Ａｌ2Ｏ3はフラックス中のアルミナ等から添加される。
次に、溶接用フラックス入りワイヤに含有するフラックス成分の限定理由を述べる。
（Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値：４．０〜７．０％）
ルチール、チタンスラグ等からなるＴｉ酸化物は、アーク安定剤として作用し、アーク状態を安定させて溶滴移行をスムーズにするとともに、溶融スラグとなってビード全面を被包してビード外観およびビード形状を良好にする。また、溶融スラグの融点および粘性を調整してメタル垂れを防止する。さらに、一部が溶接金属に歩留ることで、溶接金属のミクロ組織を微細化して靭性を向上させる効果がある。Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値が４．０％未満では、アーク状態が不安定になって溶滴移行が不規則となり、スパッタ発生量が増加する。また、スラグ生成量が少ないので、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が凸状になる。さらに、溶接金属のミクロ組織が粗大化して靭性が低下する。一方、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値が７．０％を超えると、スラグの量が過多となり、立向下進姿勢溶接、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生しやすくなってビード外観およびビード形状が不良になるとともに、スラグ巻込みや融合不良等の溶接欠陥が発生しやすくなる。また、溶接金属中の非金属介在物が多くなって靭性が低下する。したがって、フラックス中のＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値は４．０〜７．０％とする。
ルチール、チタンスラグ等からなるＴｉ酸化物は、アーク安定剤として作用し、アーク状態を安定させて溶滴移行をスムーズにするとともに、溶融スラグとなってビード全面を被包してビード外観およびビード形状を良好にする。また、溶融スラグの融点および粘性を調整してメタル垂れを防止する。さらに、一部が溶接金属に歩留ることで、溶接金属のミクロ組織を微細化して靭性を向上させる効果がある。Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値が４．０％未満では、アーク状態が不安定になって溶滴移行が不規則となり、スパッタ発生量が増加する。また、スラグ生成量が少ないので、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が凸状になる。さらに、溶接金属のミクロ組織が粗大化して靭性が低下する。一方、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値が７．０％を超えると、スラグの量が過多となり、立向下進姿勢溶接、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生しやすくなってビード外観およびビード形状が不良になるとともに、スラグ巻込みや融合不良等の溶接欠陥が発生しやすくなる。また、溶接金属中の非金属介在物が多くなって靭性が低下する。したがって、フラックス中のＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値は４．０〜７．０％とする。
（Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値：０．２〜１．５％）
珪砂やジルコンサンド、珪酸ソーダ等からなるＳｉ酸化物は、溶融スラグの粘性を調整してスラグ被包性を良好にし、ビード外観およびビード形状を改善する効果がある。Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値が０．２％未満では、溶融スラグの粘性が低くなるので、全姿勢溶接でスラグ被包性が悪くなり、ビード外観およびビード形状も不良となる。一方、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値が１．５％を超えると、溶接金属のミクロ組織の硬化相生成が促進されて靭性が低下する。したがって、フラックス中のＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値は０．２〜１．５％とする。
珪砂やジルコンサンド、珪酸ソーダ等からなるＳｉ酸化物は、溶融スラグの粘性を調整してスラグ被包性を良好にし、ビード外観およびビード形状を改善する効果がある。Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値が０．２％未満では、溶融スラグの粘性が低くなるので、全姿勢溶接でスラグ被包性が悪くなり、ビード外観およびビード形状も不良となる。一方、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値が１．５％を超えると、溶接金属のミクロ組織の硬化相生成が促進されて靭性が低下する。したがって、フラックス中のＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値は０．２〜１．５％とする。
（Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値：０．０５〜０．６％）
ジルコンサンドや酸化ジルコン等からなるＺｒ酸化物は、溶融スラグの融点を調整してメタル垂れを防止する効果がある。Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値が０．０５％未満では、溶融スラグの融点が低くなり、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が不良になる。一方、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値が０．６％を超えると、スラグが緻密で固くなり、全姿勢溶接でのスラグ剥離性が不良となる。したがって、フラックス中のＺｒ酸化物のＺｒＯ2換算値は０．０５〜０．６％とする。
ジルコンサンドや酸化ジルコン等からなるＺｒ酸化物は、溶融スラグの融点を調整してメタル垂れを防止する効果がある。Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値が０．０５％未満では、溶融スラグの融点が低くなり、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が不良になる。一方、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値が０．６％を超えると、スラグが緻密で固くなり、全姿勢溶接でのスラグ剥離性が不良となる。したがって、フラックス中のＺｒ酸化物のＺｒＯ2換算値は０．０５〜０．６％とする。
（ＭｇのＭｇＯ換算値：０．２０〜１．００％）
Ｍｇは、溶融プール内で強脱酸剤として作用し、溶接金属の酸素量を低減して靭性を向上させる効果がある。ＭｇのＭｇＯ換算値が０．２０％未満であると、溶接金属の酸素量が多くなり、靭性が低下する。一方、ＭｇのＭｇＯ換算値が１．００％を超えると、アーク状態が粗くなり、溶滴移行が不規則となってスパッタ発生量が多くなる。したがって、フラックス中のＭｇのＭｇＯ換算値は０．２０〜１．００％とする。
なお、Ｍｇは、フラックス中の金属Ｍｇや、Ａｌ−ＭｇといったＭｇ合金等から添加される。
Ｍｇは、溶融プール内で強脱酸剤として作用し、溶接金属の酸素量を低減して靭性を向上させる効果がある。ＭｇのＭｇＯ換算値が０．２０％未満であると、溶接金属の酸素量が多くなり、靭性が低下する。一方、ＭｇのＭｇＯ換算値が１．００％を超えると、アーク状態が粗くなり、溶滴移行が不規則となってスパッタ発生量が多くなる。したがって、フラックス中のＭｇのＭｇＯ換算値は０．２０〜１．００％とする。
なお、Ｍｇは、フラックス中の金属Ｍｇや、Ａｌ−ＭｇといったＭｇ合金等から添加される。
（弗素化合物のＦ換算値：０．０１〜０．１５％）
弗化ソーダ、氷晶石、弗化アルミ、珪弗化カリ等からなる弗素化合物は、アークの指向性を高めてアーク状態を強く安定させるとともに、溶融スラグの粘性を調整してスラグ被包性を良好にする効果がある。弗素化合物のＦ換算値が０．０１％未満では、アーク状態が不安定になり、溶滴移行が不規則となってスパッタ発生量が増加し、全姿勢溶接でビード外観およびビード形状が不良になる。一方、弗素化合物のＦ換算値が０．１５％を超えると、アーク状態が過剰に強くなってスパッタ発生量が多くなる。また、溶融スラグの粘性が低くなりすぎるため、立向下進姿勢溶接、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が不良になる。したがって、フラックス中の弗素化合物のＦ換算値は０．０１〜０．１５％とする。
弗化ソーダ、氷晶石、弗化アルミ、珪弗化カリ等からなる弗素化合物は、アークの指向性を高めてアーク状態を強く安定させるとともに、溶融スラグの粘性を調整してスラグ被包性を良好にする効果がある。弗素化合物のＦ換算値が０．０１％未満では、アーク状態が不安定になり、溶滴移行が不規則となってスパッタ発生量が増加し、全姿勢溶接でビード外観およびビード形状が不良になる。一方、弗素化合物のＦ換算値が０．１５％を超えると、アーク状態が過剰に強くなってスパッタ発生量が多くなる。また、溶融スラグの粘性が低くなりすぎるため、立向下進姿勢溶接、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が不良になる。したがって、フラックス中の弗素化合物のＦ換算値は０．０１〜０．１５％とする。
（Ｎａ化合物のＮａ2Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ2Ｏ換算値の合計：０．０５〜０．３０％）
カリ長石、珪酸ソーダや珪酸カリからなる水ガラスの固質成分、弗化ソーダや珪弗化カリ等の弗素化合物からのＮａ化合物およびＫ化合物は、アーク安定剤およびスラグ形成剤として作用する。Ｎａ化合物のＮａ2Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ2Ｏ換算値の合計が０．０５％未満であると、アーク状態が不安定となり、溶滴移行が不規則となってスパッタ発生量が多くなる。一方、Ｎａ化合物のＮａ2Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ2Ｏ換算値との合計が０．３０％を超えると、アーク長が長くなって立向下進姿勢溶接、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が不良となる。したがって、フラックス中のＮａ化合物のＮａ2Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ2Ｏ換算値の合計は０．０５〜０．３０％とする。
カリ長石、珪酸ソーダや珪酸カリからなる水ガラスの固質成分、弗化ソーダや珪弗化カリ等の弗素化合物からのＮａ化合物およびＫ化合物は、アーク安定剤およびスラグ形成剤として作用する。Ｎａ化合物のＮａ2Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ2Ｏ換算値の合計が０．０５％未満であると、アーク状態が不安定となり、溶滴移行が不規則となってスパッタ発生量が多くなる。一方、Ｎａ化合物のＮａ2Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ2Ｏ換算値との合計が０．３０％を超えると、アーク長が長くなって立向下進姿勢溶接、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が不良となる。したがって、フラックス中のＮａ化合物のＮａ2Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ2Ｏ換算値の合計は０．０５〜０．３０％とする。
（スラグ形成剤の合計：５．０〜１０．０％）
スラグ形成剤は、立向下進姿勢溶接、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接において、溶融プール中の溶融金属を保持してメタル垂れを防止しつつ、溶融スラグがビード全面に被包してビード外観およびビード形状を良好にするのに非常に重要なファクターである。スラグ形成剤の合計が５．０％未満であると、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接で溶融プールを保持する溶融スラグ量が不足し、メタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が不良になる。一方、スラグ形成剤の合計が１０．０％を超えると、スラグ量が過多となり、立向下進姿勢溶接、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が不良になる。したがって、フラックス中のスラグ形成剤の合計は５．０〜１０．０％とする。
スラグ形成剤は、立向下進姿勢溶接、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接において、溶融プール中の溶融金属を保持してメタル垂れを防止しつつ、溶融スラグがビード全面に被包してビード外観およびビード形状を良好にするのに非常に重要なファクターである。スラグ形成剤の合計が５．０％未満であると、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接で溶融プールを保持する溶融スラグ量が不足し、メタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が不良になる。一方、スラグ形成剤の合計が１０．０％を超えると、スラグ量が過多となり、立向下進姿勢溶接、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が不良になる。したがって、フラックス中のスラグ形成剤の合計は５．０〜１０．０％とする。
なお、スラグ形成剤は、Ｔｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、Ｎａ酸化物、Ｋ酸化物、ＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3等の酸化物および弗化ソーダ、氷晶石、弗化アルミ、珪弗化カリ等の弗化物の合計をいう。
（Ａ＝｛（［ＴｉＯ2］×２．２＋［ＳｉＯ2］×０．５）／［ＺｒＯ2］｝×０．８＋｛［ＭｇＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］｝×１６：５７〜８４）
全姿勢溶接で良好な溶接作業性を維持しつつ、特に立向下進姿勢溶接でのメタル垂れを防止して良好なビード外観およびビード形状を確保するためには、フラックス中のＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値［ＴｉＯ2］、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値［ＳｉＯ2］、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値［ＺｒＯ2］、ＭｇのＭｇＯ換算値［ＭｇＯ］、ＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の合計［Ａｌ2Ｏ3］のバランスが非常に重要である。特に、［Ａｌ2Ｏ3］と［ＺｒＯ2］は、溶融スラグの融点を上げて立向下進姿勢溶接でのメタル垂れを防止する重要な酸化物であるが、この割合が多すぎると、溶融スラグの凝固速度が早くなってスラグ被包性が悪くなり、ビード外観およびビード形状が不良となる。よって、全姿勢溶接の溶接作業性が良好で、特に立向下進姿勢溶接で優れた溶接作業性を得るためには、［ＴｉＯ2］と［ＳｉＯ2］の和に対する［ＺｒＯ2］の割合（［ＴｉＯ2］＋［ＳｉＯ2］）／［ＺｒＯ2］（以下、前項という。）と、［ＭｇＯ］に対する［Ａｌ2Ｏ3］の割合［ＭｇＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］（以下、後項という。）の合計を低く設定することが有効である。なお、それぞれの係数は、各成分組成が溶接作業性に及ぼす作用効果から実験的に求めた値であり、下記（１）式で示すＡ値によって溶接作業性が左右される。
Ａ＝｛（［ＴｉＯ2］×２．２＋［ＳｉＯ2］×０．５）／［ＺｒＯ2］｝×０．８＋｛［ＭｇＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］｝×１６ ・・・（１）式
全姿勢溶接で良好な溶接作業性を維持しつつ、特に立向下進姿勢溶接でのメタル垂れを防止して良好なビード外観およびビード形状を確保するためには、フラックス中のＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値［ＴｉＯ2］、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値［ＳｉＯ2］、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値［ＺｒＯ2］、ＭｇのＭｇＯ換算値［ＭｇＯ］、ＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の合計［Ａｌ2Ｏ3］のバランスが非常に重要である。特に、［Ａｌ2Ｏ3］と［ＺｒＯ2］は、溶融スラグの融点を上げて立向下進姿勢溶接でのメタル垂れを防止する重要な酸化物であるが、この割合が多すぎると、溶融スラグの凝固速度が早くなってスラグ被包性が悪くなり、ビード外観およびビード形状が不良となる。よって、全姿勢溶接の溶接作業性が良好で、特に立向下進姿勢溶接で優れた溶接作業性を得るためには、［ＴｉＯ2］と［ＳｉＯ2］の和に対する［ＺｒＯ2］の割合（［ＴｉＯ2］＋［ＳｉＯ2］）／［ＺｒＯ2］（以下、前項という。）と、［ＭｇＯ］に対する［Ａｌ2Ｏ3］の割合［ＭｇＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］（以下、後項という。）の合計を低く設定することが有効である。なお、それぞれの係数は、各成分組成が溶接作業性に及ぼす作用効果から実験的に求めた値であり、下記（１）式で示すＡ値によって溶接作業性が左右される。
Ａ＝｛（［ＴｉＯ2］×２．２＋［ＳｉＯ2］×０．５）／［ＺｒＯ2］｝×０．８＋｛［ＭｇＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］｝×１６ ・・・（１）式
すなわち、Ａ値が５７未満では、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値［ＴｉＯ2］、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値［ＳｉＯ2］およびＺｒ酸化物のＺｒＯ2換算値［ＺｒＯ2］から算出される前項、および、ＭｇのＭｇＯ換算値［ＭｇＯ］およびＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値［Ａｌ2Ｏ3］から算出される後項がともに高くなり、溶融スラグの凝固速度が早くなるので、立向下進姿勢溶接でのスラグ被包性が悪くなり、ビード外観およびビード形状が不良となる。一方、Ａ値が８４を超えると、溶融スラグの融点が低くなりすぎ、立向下進姿勢溶接でのメタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が不良になる。したがって、フラックス中の各酸化物から算出されるＡ値は５７〜８４とする。
（Ｂｉ：０．００５〜０．０４５％）
Ｂｉは、立向下進姿勢溶接でのスラグ剥離性を向上させる効果がある。Ｂｉが０．００５％未満では、その効果が得られず、全姿勢溶接でスラグ剥離性が不良になる。一方、Ｂｉが０．０４５％を超えると、溶接金属中にＢｉが過剰に歩留まり、靭性が低下する。したがって、フラックス中のＢｉおよびＢｉ酸化物のＢｉ換算値の合計は０．００５〜０．０４５％とする。なお、Ｂｉは、フラックス中の金属Ｂｉ等から添加される。
Ｂｉは、立向下進姿勢溶接でのスラグ剥離性を向上させる効果がある。Ｂｉが０．００５％未満では、その効果が得られず、全姿勢溶接でスラグ剥離性が不良になる。一方、Ｂｉが０．０４５％を超えると、溶接金属中にＢｉが過剰に歩留まり、靭性が低下する。したがって、フラックス中のＢｉおよびＢｉ酸化物のＢｉ換算値の合計は０．００５〜０．０４５％とする。なお、Ｂｉは、フラックス中の金属Ｂｉ等から添加される。
（Ｂ：０．００３〜０．０１５％）
Ｂは、溶接金属のミクロ組織の粒界フェライトの粗大化を抑制して溶接金属の靭性を向上する効果がある。Ｂが０．００３％未満では、この効果が得られず、溶接金属の靭性の向上効果が得られない。一方、Ｂが０．０１５％を超えると、低融点のＢが粒界に偏析して全姿勢溶接で高温割れが発生しやすくなる。したがって、フラックス中のＢは、０．００３〜０．０１５％とする。
Ｂは、溶接金属のミクロ組織の粒界フェライトの粗大化を抑制して溶接金属の靭性を向上する効果がある。Ｂが０．００３％未満では、この効果が得られず、溶接金属の靭性の向上効果が得られない。一方、Ｂが０．０１５％を超えると、低融点のＢが粒界に偏析して全姿勢溶接で高温割れが発生しやすくなる。したがって、フラックス中のＢは、０．００３〜０．０１５％とする。
なお、Ｂは、フラックス中のＦｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｍｎ−ＢといったＢ合金等から添加される。
以上、本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ成分組成の限定理由を述べたが、残部はＦｅおよび不可避不純物からなるものとする。Ｆｅとは、鋼製外皮のＦｅ、フラックスの鉄粉、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等のフェロアロイである鉄合金粉等からのＦｅであり、鉄粉は溶着速度を高めるとともに溶接用フラックス入りワイヤの充填率調整の目的から適量添加することができる。不可避不純物とは、ＰおよびＳ等の不可避に混入する不純物であり、溶接金属の靭性確保の観点から、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２％以下とすることが好ましい。
なお、本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、鋼帯をパイプ状に成形して内部にフラックスを充填したものであり、鋼製外皮の端部同士を溶接した継ぎ目の無いシームレスタイプ、鋼製外皮の端部同士をかしめて繋げた継ぎ目のあるかしめタイプがあるが、本発明は両方のタイプで適用可能である。建設現場等の現地溶接や高所および低温環境での溶接では、低温割れ防止や予熱温度低減の理由から、耐吸湿性に優れて拡散性水素を低減することができるシームレスタイプであることが好ましく、さらに、ワイヤ送給性が良好でアークの安定性に優れたワイヤ表面に銅めっきを施した溶接用フラックス入りワイヤであることが好ましい。
また、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤのワイヤ径は１．２〜１．６ｍｍ、フラックスの充填率は高溶着性と生産性を考慮して１１〜２０％程度であることが好ましい。
また、本発明の溶接用フラックス入りワイヤの溶接で使用するシールドガスはＣＯ2ガスとすることが好ましい。
以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。
ＪＩＳ Ｇ３１４１ ＳＰＨＣの鋼製外皮（Ｃ：０．０２％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．４０％、Ｐ：０．０２％、Ｓ：０．０１％、Ａｌ：０．０３％）に、各種フラックスをフラックス充填率１５％で充填し、表１に示すワイヤ径１．２ｍｍまで縮径したフラックス入りワイヤを各種試作した。
表１に示す各試作ワイヤを用い、立向下進姿勢溶接、立向上進溶接、上向姿勢溶接、水平姿勢溶接でアーク状態の安定性、溶滴移行性、スパッタ発生量、メタル垂れ性、スラグ被包性、スラグ剥離性、ビード外観およびビード形状等の溶接作業性を調査し、溶着金属試験で溶接金属の引張強さおよび吸収エネルギー等の機械的性能の調査を行った。
溶接作業性は、板厚１２ｍｍのＪＩＳ Ｇ３１０６ ＳＭ４９０Ｂ鋼をＴ字に組み、表２に示す各姿勢の溶接条件にて立向下進すみ肉溶接、立向上進すみ肉溶接、上向きすみ肉溶接、水平すみ肉溶接を行い、アーク状態、溶滴移行、スパッタ発生量、メタル垂れの有無、スラグ被包性およびスラグ剥離性の良否、ビード外観およびビード形状の良否、高温割れの有無について目視確認にて調査した。また、ＪＩＳ Ｚ ３１８１に準じて破断面の観察を行い、スラグ巻込みおよび融合不良等の溶接欠陥の有無を調査した。
溶着金属試験は、ＪＩＳ Ｚ ３１１１に準じ、板厚２０ｍｍのＪＩＳ Ｇ３１０６ ＳＭ４９０Ｂ鋼を用い、開先角度４５°、ルート間隔１２ｍｍ、裏当付きの試験体を、表２に示す下向姿勢の溶接条件で多層盛溶接を行い、溶着金属の板厚中央部から引張試験片（ＪＩＳ Ｚ２２０１ Ａ０号）およびシャルピー衝撃試験片（ＪＩＳ Ｚ２２０２ ４号）を採取して評価し、引張強さは４９０〜５９０ＭＰａ、シャルピー衝撃試験は試験温度０℃で３本の吸収エネルギーの平均値が４７Ｊ以上を合格とした。それらの結果を表３にまとめて示す。
表３及び表４中Ｎｏ．２〜７が本発明例、Ｎｏ．８〜２２は比較例である。
本発明例であるＮｏ．２〜７は、溶接用フラックス入りワイヤ中の鋼製外皮とフラックスの合計のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、ＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の含有量の合計が適正で、フラックスのＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値、ＭｇのＭｇＯ換算値、弗素化合物のＦ換算値、Ｎａ化合物のＮａ2Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ2Ｏ換算値の合計、Ｂｉ、スラグ形成剤の含有量が適正で、Ａ値も適正であるので、全姿勢溶接でアーク状態が安定していて溶滴移行が良好であり、スパッタ発生量も少なく、メタル垂れも発生せず、スラグ被包性、スラグ剥離性、ビード外観およびビード形状が良好で、スラグ巻込みや融合不良等の溶接欠陥も発生せず、溶接作業性が良好であった。また、溶着金属の引張強さおよび吸収エネルギーも良好であり、極めて満足な結果であった。また、Ｎｏ．２、３、５、６は、フラックス中にＢが添加されているので、溶着金属の吸収エネルギーが極めて良好であった。
これに対して、比較例中、Ｎｏ．８は、鋼製外皮とフラックスの合計のＣが少ないので、全姿勢溶接でアーク状態が不安定で溶滴移行が不規則となり、スパッタ発生量が多く、溶着金属の引張強さが低かった。また、鋼製外皮とフラックスの合計でのＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値とＡｌ2Ｏ3の合計が多いので、全姿勢溶接でスラグ巻込みが発生し、立向下進姿勢溶接ではビード外観およびビード形状が不良であった。さらに、フラックス中のＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値が多く、かつ、フラックス中のＢｉが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが極めて低かった。
比較例中、Ｎｏ．９は、鋼製外皮とフラックスの合計のＣが多いので、溶着金属の引張強さが過剰に高く、吸収エネルギーが低かった。また、フラックス中のＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値が少ないので、全姿勢溶接でスラグ被包性が悪く、ビード外観およびビード形状が不良であった。さらに、フラックス中のＮａ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ化合物のＫ2Ｏ換算値の合計が少ないので、全姿勢溶接でアーク状態が不安定で溶滴移行が不規則となり、スパッタ発生量が多かった。
比較例中、Ｎｏ．１０は、鋼製外皮とフラックスの合計のＳｉが多いので、全姿勢溶接でビード外観およびビード形状が不良で、溶着金属の引張強さも低かった。また、フラックス中のＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値が多く、かつ、フラックス中にＢが添加されていないので、溶着金属の吸収エネルギーが極めて低かった。さらに、フラックス中のＺｒ酸化物のＺｒＯ2換算値が多く、かつ、フラックス中にＢｉが添加されていないので、全姿勢溶接でスラグ剥離性が極めて不良であった。
比較例中、Ｎｏ．１１は、フラックス中のＺｒ酸化物のＺｒＯ2換算値が少ないので、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生し、ビード外観およびビード形状が不良であった。また、フラックス中の各酸化物から算出されるＡ値が高いので、立向下進姿勢溶接でメタル垂れが発生し、ビード外観およびビード形状が不良であった。
比較例中、Ｎｏ．１２は、鋼製外皮とフラックスの合計のＭｎが少ないので、全姿勢溶接でビード外観およびビード形状が不良で、溶着金属の引張強さが低く、かつ、フラックス中にＢが添加されていないので、溶接金属の吸収エネルギーが極めて低かった。また、フラックス中のＭｇのＭｇＯ換算値が多いので、全姿勢溶接でアークが粗くなって溶滴移行が不規則になり、スパッタ発生量が多かった。
比較例中、Ｎｏ．１３は、鋼製外皮とフラックスの合計のＭｎが多いので、溶着金属の引張強さが過剰に高く、かつ、フラックス中にＢが添加されていないので、吸収エネルギーが極めて低かった。また、フラックス中のスラグ形成剤の合計が少ないので、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生し、ビード外観およびビード形状が不良であった。
比較例中、Ｎｏ．１４は、鋼製外皮とフラックスの合計のＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値とＡｌ2Ｏ3の合計が少ないので、立向上進姿勢および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生し、ビード外観およびビード形状が不良であった。
比較例中、Ｎｏ．１５は、フラックス中のＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値が少ないので、全姿勢溶接でアーク状態が不安定で溶滴移行が不規則となり、スパッタ発生量が多く、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生し、ビード外観が不良でビード形状が凸状になり、溶着金属の吸収エネルギーが低かった。また、各酸化物から算出されるＡ値が低いので、立向下進姿勢溶接でスラグ被包性が悪く、ビード外観およびビード形状が不良であった。
比較例中、Ｎｏ．１６は、フラックス中のＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値が多いので、立向下進姿勢溶接、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生し、ビード外観およびビード形状が不良で、スラグ巻込みおよび融合不良が発生し、かつ、フラックス中にＢが添加されていないので、溶着金属の吸収エネルギーが極めて低かった。また、フラックス中にＢｉが添加されていないので、全姿勢溶接でスラグ剥離性が不良であった。
比較例中、Ｎｏ．１７は、各酸化物から算出されるＡ値が高いので、立向下進姿勢溶接でメタル垂れが発生し、ビード外観およびビード形状が不良であった。
比較例中、Ｎｏ．１８は、フラックス中の弗素化合物のＦ換算値が少ないので、全姿勢溶接でアーク状態が不安定で溶滴移行が不規則となり、スパッタ発生量が多く、ビード外観およびビード形状が不良であった。
比較例中、Ｎｏ．１９は、フラックス中のＭｇのＭｇＯ換算値が少なく、かつ、フラックス中のＢが少ないので、溶着金属の吸収エネルギーが極めて低かった。また、フラックス中の弗素化合物のＦ換算値が多いので、全姿勢溶接でアークが強くなってスパッタ発生量が多く、立向下進姿勢溶接、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生し、ビード外観およびビード形状が不良であった。
比較例中、Ｎｏ．２０は、フラックス中のＮａ化合物のＮａ2Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ2Ｏ換算値の合計が多いので、立向下進姿勢溶接、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生し、ビード外観およびビード形状が不良であった。また、フラックス中のＢが多いので、全姿勢溶接で高温割れが発生した。
比較例中、Ｎｏ．２１は、フラックス中のスラグ形成剤の合計が多いので、立向下進姿勢溶接、立向上進姿勢溶接および上向姿勢溶接でメタル垂れが発生し、ビード外観およびビード形状が不良であった。
比較例中、Ｎｏ．２２は、鋼製外皮とフラックスの合計でＳｉが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが極めて低かった。また、フラックス中のＺｒ酸化物のＺｒＯ2換算値が多く、かつ、フラックス中のＢｉが少ないので、全姿勢溶接でのスラグ剥離性が不良であった。
Claims (2)
- 鋼製外皮にフラックスを充填してなるガスシールドアーク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、
鋼製外皮とフラックスの合計で、
Ｃ：０．０２〜０．０８％、
Ｓｉ：０．２〜０．８％、
Ｍｎ：２．０〜４．０％、
ＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の１種または２種の合計：０．１０〜０．９０％を含有し、
フラックスに、
Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値：４．０〜６．８９％、
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値：０．２〜１．５％、
Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値：０．０５〜０．６％、
ＭｇのＭｇＯ換算値：０．２０〜１．００％、
弗素化合物のＦ換算値：０．０１〜０．１５％、
Ｎａ化合物のＮａ2Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ2Ｏ換算値の合計：０．０５〜０．３０％、
Ｂｉ：０．００５〜０．０４５％、
スラグ形成剤の合計：５．０〜１０．０％を含有し、
かつ、下記（１）式で定義されるＡ値が５７〜８４を満足し、
残部はＦｅおよび不可避不純物であることを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
Ａ＝｛（［ＴｉＯ2］×２．２＋［ＳｉＯ2］×０．５）／［ＺｒＯ2］｝×０．８＋｛［ＭｇＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］｝×１６・・・（１）式
但し、［ＴｉＯ2］、［ＳｉＯ2］、［ＺｒＯ2］は各々酸化物の換算値、［ＭｇＯ］はＭｇのＭｇＯ換算値、［Ａｌ2Ｏ3］はＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3の１種または２種の合計の含有量（質量％）を示す。 - ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックスに、Ｂ：０．００３〜０．０１５％を含有することを特徴とする請求項１に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014183308A JP6322096B2 (ja) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014183308A JP6322096B2 (ja) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016055311A JP2016055311A (ja) | 2016-04-21 |
| JP6322096B2 true JP6322096B2 (ja) | 2018-05-09 |
Family
ID=55756974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014183308A Active JP6322096B2 (ja) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6322096B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6658424B2 (ja) * | 2016-09-21 | 2020-03-04 | 日本製鉄株式会社 | 耐食鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| CN110023030B (zh) * | 2016-11-08 | 2022-04-15 | 日本制铁株式会社 | 药芯焊丝、焊接接头的制造方法以及焊接接头 |
| JP6951313B2 (ja) * | 2018-01-16 | 2021-10-20 | 日鉄溶接工業株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP7247079B2 (ja) * | 2019-12-09 | 2023-03-28 | 日鉄溶接工業株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4300153B2 (ja) * | 2004-05-11 | 2009-07-22 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP4986562B2 (ja) * | 2006-10-02 | 2012-07-25 | 株式会社神戸製鋼所 | チタニヤ系ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP2009148774A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | ガスシールドアーク溶接用ルチール系フラックス入りワイヤ |
| JP5518773B2 (ja) * | 2011-03-15 | 2014-06-11 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP5824403B2 (ja) * | 2012-04-04 | 2015-11-25 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | 炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP6084948B2 (ja) * | 2014-04-18 | 2017-02-22 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
-
2014
- 2014-09-09 JP JP2014183308A patent/JP6322096B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2016055311A (ja) | 2016-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5359561B2 (ja) | 高張力鋼用フラックス入りワイヤ | |
| JP2013151001A (ja) | 耐候性鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP5242665B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP6188621B2 (ja) | 炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP5356142B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接方法 | |
| JP2014113615A (ja) | 炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP5153421B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP6033755B2 (ja) | Ａｒ−ＣＯ２混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP2015217393A (ja) | 炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP2006289404A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP6434387B2 (ja) | 低水素系被覆アーク溶接棒 | |
| JP2018153853A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP2013158777A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP6322096B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP6437419B2 (ja) | 炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP4300153B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP6669613B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP6794295B2 (ja) | ９％Ｎｉ鋼溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP6017406B2 (ja) | セルフシールドアーク溶接用ステンレス鋼フラックス入りワイヤ | |
| JP6385879B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP5558406B2 (ja) | 炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP6040133B2 (ja) | 立向上進ガスシールドアーク溶接方法 | |
| JP6084948B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP6599807B2 (ja) | 炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP5518773B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160929 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170919 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171003 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171127 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180403 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180406 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6322096 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |