JP6434386B2 - Bond flux for downward fillet submerged arc welding - Google Patents

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Description

本発明は、下向きサブマージアーク溶接用ボンドフラックスに係り、特に建築および橋梁等に多く使用されるビルドHといわれる溶接H型鋼の柱や梁の下向きすみ肉溶接に使用した場合に優れた溶接作業性、ビード形状および機械的性能の溶接金属を得ることができる下向きすみ肉サブマージアーク溶接用ボンドフラックスに関するものである。   The present invention relates to a bond flux for downward submerged arc welding, and particularly has excellent workability when used for downward fillet welding of welded H-shaped steel columns and beams, which are called build H, which is often used for construction and bridges. Further, the present invention relates to a bond flux for downward fillet submerged arc welding that can obtain a weld metal having a bead shape and mechanical performance.

近年、建築や橋梁等の鋼構造物に用いられる鋼板は厚肉化の傾向にあり、能率良く溶接するため、大入熱のサブマージアーク溶接が用いられている。また地震等の破壊事例等を教訓として鋼構造物全般の安全性に対する関心が高まっており、大入熱で溶接しても安定した溶接金属の機械的性能を得ることが求められている。   In recent years, steel plates used in steel structures such as buildings and bridges have a tendency to become thicker, and in order to weld efficiently, submerged arc welding with large heat input is used. In addition, lessons learned from destruction cases such as earthquakes have raised interest in the safety of steel structures in general, and there is a demand for stable mechanical performance of weld metal even when welding with high heat input.

下向きすみ肉サブマージアーク溶接によって形成される溶接継手は、溶込み深さおよび必要脚長の確保、並びにビード形状の平滑性および溶接金属と母材とのなじみ性が良好であることが要求されている。また、近年では構造物の大型化により耐震性等を考慮し、溶接金属の良好な機械的性能が要求される傾向にある。   Welded joints formed by downward fillet submerged arc welding are required to ensure penetration depth and required leg length, bead shape smoothness, and good compatibility between weld metal and base metal. . In recent years, due to the increase in size of structures, in consideration of earthquake resistance and the like, there is a tendency that good mechanical performance of the weld metal is required.

従来、下向きすみ肉サブマージアーク溶接用フラックスは、ボンドフラックスよりも高速溶接が可能な溶融型フラックスが多く使用されている。しかし、鋼材の厚肉化により溶接入熱量が大きくなり、溶融型フラックスではフラックス自体の融点が低いためにビードの平滑性が不良になるとともに溶接金属の所定の機械的性能を得ることができない。   Conventionally, as the flux for downward fillet submerged arc welding, a melting type flux that can be welded at a higher speed than a bond flux is often used. However, the thickness of the steel material increases the heat input of welding, and the melt type flux has a low melting point of the flux itself, so that the smoothness of the beads becomes poor and the predetermined mechanical performance of the weld metal cannot be obtained.

そこで、これらの点を考慮し溶接作業性および溶接金属の機械的性能が良好なボンドフラックスが検討されている。例えば、特開平11−347788号公報(特許文献1)や特開2008−161902号公報(特許文献2)に、下向きすみ肉サブマージ溶接の溶接作業性が優れ良好な溶接金属性能が得られるボンドフラックスが開示されている。しかしながら、特許文献1および特許文献2のボンドフラックスは、SiO含有量が少なくAl含有量が多いので、大入熱溶接においては、平滑なビード形状が得られない。また、鉄粉の含有量が少ないので溶着金属量が少なくなり、さらに大入熱の溶接が必要となって溶接金属の靭性が低下するという問題がある。 Accordingly, in consideration of these points, bond fluxes with favorable welding workability and mechanical performance of the weld metal have been studied. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-347788 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-161902 (Patent Document 2) have a bond flux that provides excellent weld metal performance with excellent fillability in downward fillet submerged welding. Is disclosed. However, since the bond fluxes of Patent Document 1 and Patent Document 2 have a low SiO 2 content and a high Al 2 O 3 content, a smooth bead shape cannot be obtained in high heat input welding. Moreover, since there is little content of an iron powder, there exists a problem that the amount of welding metals decreases, and also the welding of high heat input is needed and the toughness of a weld metal falls.

また、特開2010−125508号公報(特許文献3)には、大入熱の下向きすみ肉サブマージアーク溶接における溶接作業性が良好で優れた溶接金属が得られる技術の開示がある。しかし、引用文献3のボンドフラックスは、TiOを含有するとともにAl含有量が多いのでビードの揃いが不連続でスラグ剥離性が不良になるという問題があった。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2010-125508 (Patent Document 3) discloses a technique for obtaining an excellent weld metal with good welding workability in downward fillet submerged arc welding with large heat input. However, since the bond flux of the cited document 3 contains TiO 2 and the content of Al 2 O 3 is large, there is a problem that the bead alignment is discontinuous and the slag peelability is poor.

特開平11−347788号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-347788 特開2008−161902号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2008-161902 特開2010−125508号公報JP 2010-125508 A

本発明は、大入熱のサブマージアーク溶接においても良好な溶接作業性、ビード形状および溶接金属の機械的性能を得ることができる下向きすみ肉サブマージアーク溶接用ボンドフラックスを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a downward fillet submerged arc welding bond flux capable of obtaining good welding workability, bead shape and weld metal mechanical performance even in submerged arc welding with high heat input. .

本発明の要旨は、下向きすみ肉サブマージアーク溶接用ボンドフラックスにおいて、フラックスの全質量%に対する質量%で、SiO:25〜45%、CaO:5〜15%、MgO:10〜30%、Al:5〜15%、金属弗化物の1種または2種以上の合計:1〜8%、NaOおよびKOの1種または2種の合計:1〜5%、金属炭酸塩のCO換算値:2〜10%、Mn:1〜10%、Al:0.1〜0.8%、Fe:5〜15%を含有し、Si:0.1%以下で、残部は不可避不純物であることを特徴とする。
また、B:0.1〜1%を更に含有することも特徴とする下向きすみ肉サブマージアーク溶接用ボンドフラックスにある。
The gist of the present invention is a mass% with respect to the total mass% of the flux in the downward fillet submerged arc welding flux, SiO 2 : 25 to 45%, CaO: 5 to 15%, MgO: 10 to 30%, Al 2 O 3 : 5 to 15%, total of one or more metal fluorides: 1 to 8%, total of one or two kinds of Na 2 O and K 2 O: 1 to 5%, metal carbonate CO 2 conversion value of salt: 2 to 10%, Mn: 1 to 10%, Al: 0.1 to 0.8%, Fe: 5 to 15%, Si: 0.1% or less, the balance Is an inevitable impurity.
Further, B 2 O 3: in downward fillet submerged arc welding bonded flux also characterized in that the further contains 0.1% to 1%.

本発明の下向きすみ肉サブマージアーク溶接用ボンドフラックスによれば、特に溶接H型鋼などの開先加工有りおよび開先加工無しの大入熱の下向きすみ肉溶接において、アークの安定性、スラグ剥離性およびビード形状等の溶接作業性が良好で、溶接金属の機械的性能が優れるなど、高溶接能率で高品質の溶接部を得ることができる。   According to the bond flux for downward fillet submerged arc welding of the present invention, arc stability and slag peelability particularly in downfill fillet welding with high heat input with and without groove processing such as welded H-shaped steel. In addition, it is possible to obtain a high-quality welded portion with high welding efficiency, such as good welding workability such as a bead shape and excellent mechanical performance of the weld metal.

本発明のすみ肉溶接における継手形状を示す図であって、(a)は開先加工なしの場合、(b)と(c)は開先加工ありの場合である。It is a figure which shows the joint shape in the fillet welding of this invention, Comprising: (a) is a case without a groove process, (b) and (c) are the cases with a groove process. 本発明の実施例に用いた溶接試験板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 welding test board used for the Example of this invention. シャルピー衝撃試験片の採取位置を示す溶接後の試験板の断面図である。It is sectional drawing of the test plate after welding which shows the collection position of a Charpy impact test piece.

本発明のフラックスが使用される溶接方法はすみ肉サブマージアーク溶接であるが、前記のように開先加工有りの場合と開先加工無しの場合とがある。図1は本発明のすみ肉溶接における継手形状を示す図であって、(a)は開先加工なしの場合、(b)と(c)は開先加工ありの場合であり、11は立板、12は下板、13、14は溶接ビードである。(a)図の開先加工なしは一般的なすみ肉溶接であって、溶接後の不溶着部の長さdが大きい。(b)図は開先加工によって溶接後の不溶着部の長さdを小さくしたもので、これに応じて疲れ強さを大きくできるなど優れた継手性能が得られる。(c)図はさらに開先を深くして溶接後の不溶着部の長さをゼロにしたものであって、K開先の突合せ溶接と同等になる。本発明において、すみ肉サブマージアーク溶接とは上記図1(a)から図1(c)に至る範囲の継手形状をすべて包含するものである。   The welding method in which the flux of the present invention is used is fillet submerged arc welding. As described above, there is a case where groove processing is performed and a case where groove processing is not performed. FIG. 1 is a view showing a joint shape in fillet welding according to the present invention, where (a) shows a case without groove processing, (b) and (c) show a case with groove processing, and 11 shows a standing shape. A plate, 12 is a lower plate, and 13 and 14 are weld beads. (A) No groove processing in the figure is general fillet welding, and the length d of the welded portion after welding is large. (B) In the figure, the length d of the welded part after welding is reduced by groove processing, and excellent joint performance is obtained such that the fatigue strength can be increased accordingly. (C) The figure further deepens the groove to make the length of the welded portion after welding zero, and is equivalent to butt welding of the K groove. In the present invention, fillet submerged arc welding includes all joint shapes in the range from FIG. 1 (a) to FIG. 1 (c).

本発明者らは、大入熱の溶接条件で耐火度の高いスラグが得られるボンドフラックスの成分組成について種々検討を行い、溶接作業性および溶接金属の機械的性能に及ぼす影響について調査した。
その結果、アークの安定性は、NaO、KOおよびCOを適量とすることにより得られる。また、ビード形状は、SiO、CaO、MgO、Al、金属弗化物、NaO、KO、Mn、AlおよびFeの調整により良好な形状が得られる。スラグ剥離性は、SiO、CaO、金属弗化物およびAlを調整することによって平滑でなじみの良好なビード形状が得られることを見出した。さらに、溶接金属の機械的性能は、SiO、MgO、金属弗化物、CO、Mn、AlおよびSiを適量とすることによって優れた性能が得られることを見出した。
The inventors of the present invention conducted various studies on the composition of the bond flux that can produce slag with high fire resistance under high heat input welding conditions, and investigated the effects on welding workability and the mechanical performance of the weld metal.
As a result, arc stability can be obtained by using appropriate amounts of Na 2 O, K 2 O and CO 2 . The bead shape can be obtained by adjusting SiO 2 , CaO, MgO, Al 2 O 3 , metal fluoride, Na 2 O, K 2 O, Mn, Al, and Fe. As for slag removability, it was found that a smooth and familiar bead shape can be obtained by adjusting SiO 2 , CaO, metal fluoride and Al. Furthermore, it has been found that the mechanical performance of the weld metal can be obtained by adjusting SiO 2 , MgO, metal fluoride, CO 2 , Mn, Al and Si to appropriate amounts.

本発明の下向きすみ肉サブマージアーク溶接用ボンドフラックスは、各成分組成それぞれ単独および共存による相乗効果によりなし得たものであるが、以下に本発明の下向きすみ肉サブマージアーク溶接用ボンドフラックスの成分組成の限定理由について説明する。なお、各成分の含有量は、下向きすみ肉サブマージアーク溶接用ボンドフラックス全質量に対する質量%で表わすこととし、その質量%を表すときは単に%と記載して表すこととする。   The downward fillet submerged arc welding bond flux of the present invention can be achieved by a synergistic effect of each component composition alone and coexisting, and the component composition of the downward fillet submerged arc welding bond flux of the present invention will be described below. The reason for limitation will be described. The content of each component is expressed by mass% with respect to the total mass of the bond flux for downward fillet submerged arc welding, and when expressing the mass%, it is simply expressed as%.

[SiO:25〜45%]
珪砂、珪灰石、水ガラス(珪酸ソーダ、珪酸カリウム)などを原料とするSiOは、溶融スラグの粘性を高くし、溶接作業性、ビード形状および溶接金属の機械的性能に影響を与える。SiOが25%未満であると、溶融スラグの粘性が不足してビード形状が不良となりビードの蛇行やアンダーカットが発生する。一方、SiOが45%を超えると、溶融スラグの粘性が高くなりすぎてビード止端部がオーバーラップとなりスラグ剥離性も劣化する。さらに、溶接金属の酸素量が高くなり靭性が劣化する。したがって、SiOは25〜45%とする。
[SiO 2: 25~45%]
SiO 2 made of silica sand, wollastonite, water glass (sodium silicate, potassium silicate) or the like increases the viscosity of the molten slag and affects welding workability, bead shape, and mechanical performance of the weld metal. If the SiO 2 content is less than 25%, the viscosity of the molten slag is insufficient, the bead shape becomes poor, and bead meandering or undercut occurs. On the other hand, if SiO 2 exceeds 45%, the viscosity of the molten slag becomes too high, the bead toes overlap and the slag peelability deteriorates. Furthermore, the oxygen content of the weld metal increases and the toughness deteriorates. Thus, SiO 2 is set to 25% to 45%.

[CaO:5〜15%]
珪灰石、炭酸カルシウムなどを原料とするCaOは、溶融スラグの融点および流動性を調整するために重要な成分である。CaOが5%未満では、溶融スラグの融点が低く流動性が大きくなりビード止端部のなじみが悪くアンダーカットが生じる。一方、CaOが15%を超えると、溶融スラグの融点が高く流動性が小さくなりビード高さが不均一でスラグ剥離性が劣化する。したがって、CaOは5〜15%とする。
[CaO: 5 to 15%]
CaO using wollastonite, calcium carbonate, or the like as a raw material is an important component for adjusting the melting point and fluidity of molten slag. If CaO is less than 5%, the melting point of the molten slag is low and the fluidity becomes large, and the fit of the bead toe is poor and undercut occurs. On the other hand, if CaO exceeds 15%, the melting point of the molten slag is high and the fluidity is low, the bead height is non-uniform and the slag peelability is deteriorated. Therefore, CaO is 5 to 15%.

[MgO:10〜30%]
マグネシアクリンカー、炭酸マグネシウムなどを原料とするMgOは、溶接金属の酸素量を低減するのに有効な成分で、溶融スラグの融点および粘性を高くする性質も有している。MgOが10%未満であると、溶接金属の酸素量が高くなり靭性が低下する。また、溶融スラグの粘性が不足してビードの蛇行やアンダーカットが発生する。一方、MgOが30%を超えるとフラックスの融点が高くなり十分なビード幅が得られず、また溶融スラグの粘性も高くなるのでビード止端部がオーバーラップとなる。したがって、MgOは10〜30%とする。
[MgO: 10-30%]
MgO using magnesia clinker, magnesium carbonate, or the like as a raw material is an effective component for reducing the oxygen content of the weld metal, and has the property of increasing the melting point and viscosity of the molten slag. If the MgO content is less than 10%, the oxygen content of the weld metal increases and the toughness decreases. Further, the viscosity of the molten slag is insufficient, and bead meandering and undercutting occur. On the other hand, if the MgO content exceeds 30%, the melting point of the flux increases and a sufficient bead width cannot be obtained, and the viscosity of the molten slag also increases, so that the bead toes overlap. Therefore, MgO is 10 to 30%.

[Al:5〜15%]
アルミナを主原料とするAlは、溶融スラグの粘性を調整するのに有効な成分である。Alが5%未満であると、溶融スラグの粘性が不足するのでアンダーカットが発生しやすくなる。一方、Alが15%を超えると、溶融スラグの粘性が過剰となりビードが凸状となる。したがって、Alは5〜15%とする。
[Al 2 O 3: 5~15% ]
Al 2 O 3 containing alumina as a main material is an effective component for adjusting the viscosity of molten slag. When Al 2 O 3 is less than 5%, the melt slag is insufficient in viscosity, so that undercut is likely to occur. On the other hand, when Al 2 O 3 exceeds 15%, the viscosity of the molten slag becomes excessive and the bead becomes convex. Accordingly, Al 2 O 3 is 5 to 15%.

[金属弗化物の1種または2種以上の合計:1〜8%]
蛍石、弗化アルミニウム、弗化バリウム、弗化マグネシウムなどを原料とする金属弗化物は、溶融スラグの融点および粘性を低くする性質を有しており、大入熱の溶接条件でビードを平滑に保つのに有効な成分である。また、溶接金属の酸素を低減して靭性を向上させる。金属弗化物の1種または2種以上の合計が1%未満では、ビード形状が平滑にならず、また溶接金属の靭性が劣化する。一方、金属弗化物の1種または2種以上の合計が8%を超えると、溶融スラグの流動性が過剰となりアンダーカットが発生しやすく、スラグ剥離性も劣化する。したがって、金属弗化物の1種または2種以上の合計は1〜8%とする。
[Total of one or more metal fluorides: 1 to 8%]
Metal fluorides that use fluorite, aluminum fluoride, barium fluoride, magnesium fluoride, etc. as raw materials have the property of lowering the melting point and viscosity of molten slag, and smooth the beads under high heat input welding conditions. It is an effective ingredient to keep. Moreover, the oxygen of a weld metal is reduced and toughness is improved. If the total of one or more metal fluorides is less than 1%, the bead shape is not smooth and the toughness of the weld metal deteriorates. On the other hand, if the total of one or more of the metal fluorides exceeds 8%, the fluidity of the molten slag becomes excessive and undercut is likely to occur, and the slag peelability deteriorates. Accordingly, the total of one or more metal fluorides is 1 to 8%.

[NaOおよびKOの1種または2種の合計:1〜5%]
水ガラス(珪酸ソーダ、珪酸カリウム)を主原料とするNaOおよびKOは、アークの安定性を良好にしてビードの波目を細かくしてビード外観を良好にするのに有効な成分である。NaOおよびKOの1種または2種の合計が1%未満では、アークが不安定でビードが蛇行しやすくなる、一方、NaOおよびKOの1種または2種の合計が5%を超えると、アンダーカットが生じる。したがって、NaOおよびKOの1種または2種の合計は1〜5%とする。
[Total of one or two of Na 2 O and K 2 O: 1 to 5%]
Na 2 O and K 2 O mainly composed of water glass (sodium silicate, potassium silicate) are effective components for improving the stability of the arc and making the bead wave finer by improving the bead appearance. It is. When the total of one or two of Na 2 O and K 2 O is less than 1%, the arc is unstable and the bead tends to meander, whereas the total of one or two of Na 2 O and K 2 O When it exceeds 5%, undercut occurs. Therefore, the total of one or two of Na 2 O and K 2 O is 1 to 5%.

[金属炭酸塩のCO2換算値:2〜10%]
炭酸カルシウム(CaCO3)や炭酸マグネシウム(MgCO3)などの金属炭酸塩からのCO2換算値は、溶融金属を大気から遮断するとともにアークを安定にする効果がある。金属炭酸塩のCO2換算値が2%未満であると、アークが不安定になるとともにシールドが不足して溶接金属のN量が多くなって溶接金属の靭性が劣化する。一方、金属炭酸塩のCO2換算値が10%を超えると、ガス量が過剰となりポックマークが発生する。したがって、金属炭酸塩のCO2換算値は2〜10%とする。
[CO 2 conversion value of metal carbonate: 2 to 10%]
CO 2 equivalent values from metal carbonates such as calcium carbonate (CaCO 3 ) and magnesium carbonate (MgCO 3 ) have the effect of blocking molten metal from the atmosphere and stabilizing the arc. If the CO 2 conversion value of the metal carbonate is less than 2%, the arc becomes unstable and the shield becomes insufficient, the N amount of the weld metal increases, and the toughness of the weld metal deteriorates. On the other hand, if the CO 2 conversion value of the metal carbonate exceeds 10 %, the gas amount becomes excessive and a pock mark is generated. Therefore, the CO 2 conversion value of the metal carbonate is 2 to 10%.

[Mn:1〜10%]
金属Mn、Fe−Mnを原料とするMnは、溶接金属の焼入れ性を向上させて強度および靭性を高めるのに有効な成分である。また、ビード表面を平滑にする作用がある。Mnが1%未満であると、溶接金属の焼入れ性が不足して靭性が低下する。また、平滑なビード形状が得られない。一方、Mnが10%を超えると、溶接金属の焼入れ性が過剰となり強度が高くなり過ぎ靭性が低下する。したがって、Mnは1〜10%とする。
[Mn: 1 to 10%]
Mn using metal Mn and Fe—Mn as raw materials is an effective component for improving the hardenability of the weld metal and enhancing the strength and toughness. In addition, the bead surface is smoothed. If Mn is less than 1%, the hardenability of the weld metal is insufficient and the toughness is lowered. In addition, a smooth bead shape cannot be obtained. On the other hand, if Mn exceeds 10%, the hardenability of the weld metal becomes excessive, the strength becomes too high, and the toughness decreases. Therefore, Mn is 1 to 10%.

[Al:0.1〜0.8%]
金属Al、Fe−Alを原料とするAlは、脱酸剤として作用するとともに溶融金属の粘性を調整してビード形状を平滑にする。Alが0.1%未満であると、溶接金属の靭性が低下する。また、溶融金属の粘性が低くなりビードの波目が粗くなってスラグ剥離性が不良となる。一方、Alが0.8%を超えると、溶融金属の粘性が高くなってビードが凸状となる。したがって、Alは0.1〜0.8%とする。
[Al: 0.1 to 0.8%]
Metal Al and Al made from Fe—Al act as a deoxidizer and adjust the viscosity of the molten metal to smooth the bead shape. If the Al content is less than 0.1%, the toughness of the weld metal decreases. Further, the viscosity of the molten metal becomes low, and the wave of the bead becomes rough, resulting in poor slag removability. On the other hand, if Al exceeds 0.8%, the viscosity of the molten metal becomes high and the bead becomes convex. Therefore, Al is made 0.1 to 0.8%.

[Fe:5〜15%]
鉄粉、鉄合金(Fe−Mn、Fe−Al)のFe分を原料とするFeは、溶接中にFeが溶融池に移行して溶着量を増加する。Feが5%未満であると、溶着量が不足し溶接能率が低下する。一方、Feが15%を超えると、ビードが凸状となる。したがって、Feは5〜15%とする。
[Fe: 5 to 15%]
Fe made from iron content of iron powder and iron alloy (Fe—Mn, Fe—Al) as a raw material moves to the molten pool during welding and increases the amount of welding. If the Fe content is less than 5%, the welding amount is insufficient and the welding efficiency is lowered. On the other hand, if Fe exceeds 15%, the bead becomes convex. Therefore, Fe is 5 to 15%.

[Si:0.1%以下]
Siは、脱酸成分として有効な成分であるが、大入熱の下向きすみ肉溶接においては母材の希釈量が多く、母材から希釈されたSiで十分である。フラックスのSiが0.1%を超えると、溶接金属の硬さが過剰となり靭性が劣化する。したがて、Siは0.1%以下とする。
[Si: 0.1% or less]
Si is an effective component as a deoxidizing component, but in downward fillet welding with high heat input, the amount of dilution of the base material is large, and Si diluted from the base material is sufficient. If the flux Si exceeds 0.1%, the hardness of the weld metal becomes excessive and the toughness deteriorates. Therefore, Si is made 0.1% or less.

[B:0.1〜1%]
硼砂、酸化ボロンを主原料とするBは、溶接熱で還元されBとして溶接金属に歩留まって溶接金属の靭性を向上する。Bが0.1%未満であると、靭性向上の効果は得られない。一方、Bが1%を超えると、溶接金属に高温割れが生じるようになる。したがって、Bは0.1〜1%とする。
[B 2 O 3 : 0.1 to 1%]
B 2 O 3 mainly composed of borax and boron oxide is reduced by welding heat and yielded as B to the weld metal to improve the toughness of the weld metal. If B 2 O 3 is less than 0.1%, the effect of improving toughness cannot be obtained. On the other hand, when B 2 O 3 exceeds 1%, hot cracking occurs in the weld metal. Therefore, B 2 O 3 is 0.1 to 1%.

なお、本発明の下向きすみ肉サブマージアーク溶接用ボンドフラックスのその他は、FeO、TiO、MnO、P、S等の不可避不純物であり、PおよびSは共に溶接金属の高温割れを助長するので、できるだけ少ないことが好ましい。 The other of the downward fillet submerged arc welding bond flux of the present invention is unavoidable impurities such as FeO, TiO 2 , MnO, P, and S, both of which promote hot cracking of the weld metal, Preferably as little as possible.

以下、実施例により本発明の効果を詳細に説明する。
表1に示す化学成分の板厚32mmの鋼板を、図2に示すようにウェブ鋼板1を45°、ルートフェイスrが16mmの両面対称開先とし、フランジ鋼板2の表面中央部に対して垂直となるように、ウェブ鋼板1の端面を当接させて組み立てた開先とした。試験板長さは1000mmとし、溶接に際しては下向き溶接になるようにフランジ鋼板2を水平に対して60°傾斜させた。
Hereinafter, the effects of the present invention will be described in detail by way of examples.
As shown in FIG. 2, a steel plate having a thickness of 32 mm having the chemical composition shown in Table 1 is a double-sided groove having a web steel plate 1 of 45 ° and a root face r of 16 mm as shown in FIG. Thus, the groove was assembled by bringing the end face of the web steel plate 1 into contact with each other. The length of the test plate was 1000 mm, and the flanged steel plate 2 was tilted by 60 ° with respect to the horizontal so as to be welded downward during welding.

Figure 0006434386
Figure 0006434386

表2に示すワイヤと表3に示す種々の成分組成のボンドフラックスを組み合わせて、表4に示す溶接条件で2電極による1パス盛りの下向きすみ肉サブマージアーク溶接を実施した。   Combining the wires shown in Table 2 and bond fluxes with various component compositions shown in Table 3, downward fillet submerged arc welding with one electrode on two passes was performed under the welding conditions shown in Table 4.

Figure 0006434386
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Figure 0006434386
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評価項目は、アークの安定性、スラグ剥離性、ビード形状、溶接欠陥の有無および溶接金属の靭性を調査した。
スラグ剥離性の評価は、ハンマーまたはタガネを用いてスラグを軽打して簡単にスラグが剥離すれば良好とし、軽打でスラグが剥離しなければ不良とした。
The evaluation items were the arc stability, slag peelability, bead shape, presence or absence of weld defects, and weld metal toughness.
The slag peelability was evaluated as good if the slag was easily peeled off with a hammer or a chisel and was easily peeled off.

溶接金属の靭性は、図3に示す最初に溶接した溶接金属3、後から溶接した溶接金属4
のうち後から溶接した溶接金属のビード表面下7mmを中心としてシャルピー衝撃試験片5(JIS Z 2242 Vノッチ試験片)を採取し、試験温度0℃におけるシャルピー衝撃試験を繰り返し3本行い、吸収エネルギーの平均値が50J以上であれば良好とした。それらの結果を表5にまとめて示す。
The toughness of the weld metal is as follows: weld metal 3 welded first shown in FIG. 3, weld metal 4 welded later
Among them, Charpy impact test piece 5 (JIS Z 2242 V notch test piece) was sampled around 7 mm below the bead surface of the weld metal welded later, and three Charpy impact tests at a test temperature of 0 ° C. were repeated, and the absorbed energy If the average value of was 50 J or more, it was considered good. The results are summarized in Table 5.

Figure 0006434386
Figure 0006434386

表3中および表5中フラックス記号F1〜F10が本発明例、フラックス記号F11〜F24は比較例である。本発明例であるフラックス記号F1〜F10は、SiO、CaO、MgO、Al、金属弗化物の1種または2種以上の合計、NaOおよびKOの1種または2種の合計、金属炭酸塩のCO換算値、Mn、Al、FeおよびSiの量が適量であるので、アークが安定で、スラグ剥離性が良く、ビード形状は平滑で滑らかであり、アンダーカットやオーバーラップ等の溶接欠陥もなく、溶接金属の吸収エネルギーも良好な値が得られた。なお、フラックス記号F4、F5およびF7〜F9は、Bを適量含有するので吸収エネルギーが50J以上得られ極めて満足な結果であった。 In Table 3 and Table 5, flux symbols F1 to F10 are examples of the present invention, and flux symbols F11 to F24 are comparative examples. Flux symbols F1 to F10 which are examples of the present invention are SiO 2 , CaO, MgO, Al 2 O 3 , one or more of metal fluorides, or one or two of Na 2 O and K 2 O. total, CO 2 conversion value of metal carbonates, Mn, Al, the amount of Fe and Si is at an appropriate amount, the arc is stable, good slag removability, a bead shape is smooth, smooth, undercut Ya There was no weld defect such as overlap, and a good value of the absorbed energy of the weld metal was obtained. Flux symbols F4, F5, and F7 to F9 contained an appropriate amount of B 2 O 3 , so that the absorbed energy was 50 J or more, which was a very satisfactory result.

比較例中フラックス記号F11は、SiOが少ないので、ビードが蛇行しアンダーカットも生じた。また、Alが少ないので、スラグ剥離性が不良で、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。 In the comparative example, the flux symbol F11 has a small amount of SiO 2 , so that the bead snaked and undercutting occurred. Moreover, since there is little Al, the slag peelability was poor and the absorbed energy of the weld metal was low.

フラックス記号F12は、SiOが多いので、スラグ剥離性が不良でオーバーラップとなった。また、溶接金属の吸収エネルギーも低値であった。なお、Bを添加したが量が少ないので、溶接金属の吸収エネルギーの向上効果は得られなかった。 Since the flux symbol F12 has a large amount of SiO 2 , the slag peelability was poor and overlapped. Also, the absorbed energy of the weld metal was low. Although the addition of B 2 O 3 because a small amount, the effect of improving the absorption energy of the weld metal is not obtained.

フラックス記号F13は、CaOが少ないので、ビード止端部のなじみが悪くアンダーカットが生じた。また、Mnが少ないので、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。
フラックス記号F14は、CaOが多いので、スラグ剥離性が不良でビード高さが不均一であった。また、CO換算値が多いので、ポックマークが生じた。
Since the flux symbol F13 has little CaO, the familiarity of the bead toe portion was poor and undercut occurred. Moreover, since Mn is small, the absorbed energy of the weld metal was low.
Since the flux symbol F14 contains a large amount of CaO, the slag peelability was poor and the bead height was non-uniform. Moreover, since the CO 2 converted value is large, pock marks occurred.

フラックス記号F15は、MgOが少ないので、ビードが蛇行してアンダーカットも生じた。また、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。さらに、Feが少ないので、溶着量が少なかった。
フラックス記号F16は、MgOが多いので、ビード幅が狭くオーバーラップとなった。また、Bが多いので、クレータ割れが生じた。
In the flux symbol F15, since there was little MgO, the bead meandered and an undercut also occurred. Moreover, the absorbed energy of the weld metal was low. Furthermore, since there was little Fe, the amount of welding was small.
Since the flux symbol F16 has a lot of MgO, the bead width was narrow and overlapped. Moreover, since the B 2 O 3 is large, crater cracks occurred.

フラックス記号F17は、Alが少ないので、アンダーカットが生じた。また、NaOとKOの合計が少ないので、アークが不安定でビードが蛇行した。
フラックス記号F18は、Alが多いので、ビードが凸状となった。また、Siが多いので、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。
In the flux symbol F17, undercutting occurred because Al 2 O 3 was small. Also, since the total of Na 2 O and K 2 O was small, the arc was unstable and the beads meandered.
Since the flux symbol F18 has a lot of Al 2 O 3 , the bead has a convex shape. Moreover, since there is much Si, the absorbed energy of the weld metal was low.

フラックス記号F19は、金属弗化物の合計が少ないので、ビード形状が平滑にならなかった。また、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。なお、Bを添加したが量が少ないので、溶接金属の吸収エネルギーの向上効果は得られなかった。
フラックス記号F20は、金属弗化物の合計が多いので、スラグ剥離性が不良でアンダーカットも生じた。
With the flux symbol F19, the bead shape was not smooth because the total amount of metal fluoride was small. Moreover, the absorbed energy of the weld metal was low. Although the addition of B 2 O 3 because a small amount, the effect of improving the absorption energy of the weld metal is not obtained.
In the flux symbol F20, since the total amount of metal fluorides is large, the slag peelability is poor and undercutting occurs.

フラックス記号F21は、NaOとKOの合計が多いので、アンダーカットが生じた。また、Bが多いので、クレータ割れが生じた。
フラックス記号F22は、CO換算値が少ないので、アークが不安定であった。また、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。さらに、Alが多いので、ビードが凸状となった。
In the flux symbol F21, since the total of Na 2 O and K 2 O was large, an undercut occurred. Moreover, since the B 2 O 3 is large, crater cracks occurred.
Since the flux symbol F22 has a small amount of CO 2 conversion, the arc is unstable. Moreover, the absorbed energy of the weld metal was low. Furthermore, since there was much Al, the bead became convex.

フラックス記号F23は、Mnが多いので溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。なお、Bを添加したが量が少ないので、溶接金属の吸収エネルギーの向上効果は得られなかった。
フラックス記号F24は、Feが多いので、ビードが凸状となった。
Since the flux symbol F23 has a large amount of Mn, the absorbed energy of the weld metal was low. Although the addition of B 2 O 3 because a small amount, the effect of improving the absorption energy of the weld metal is not obtained.
Since the flux symbol F24 has a large amount of Fe, the bead has a convex shape.

1 ウェブ鋼板
2 フランジ鋼板
3 最初に溶接した溶接金属
4 後から溶接した溶接金属
5 シャルピー衝撃試験片
11 立板
12 下板
13、14 溶接ビード
d 不溶着部の長さ
r ルートフェイスの長さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Web steel plate 2 Flange steel plate 3 Welded metal initially welded 4 Welded metal welded later 5 Charpy impact test piece 11 Standing plate 12 Lower plate 13, 14 Weld bead d Length of non-welded part r Length of root face

Claims (2)

下向きすみ肉サブマージアーク溶接用ボンドフラックスにおいて、フラックスの全質量%に対する質量%で、
SiO:25〜45%、
CaO:5〜15%、
MgO:10〜30%、
Al:5〜15%、
金属弗化物の1種または2種以上の合計:1〜8%、
NaOおよびKOの1種または2種の合計:1〜5%、
金属炭酸塩のCO換算値:2〜10%、
Mn:1〜10%、
Al:0.1〜0.8%、
Fe:5〜15%
を含有し、
Si:0.1%以下
で、残部は不可避不純物であることを特徴とする下向きすみ肉サブマージアーク溶接用ボンドフラックス。
In the downward fillet submerged arc welding bond flux, the mass% of the total mass% of the flux,
SiO 2: 25~45%,
CaO: 5 to 15%,
MgO: 10-30%,
Al 2 O 3: 5~15%,
Total of one or more metal fluorides: 1 to 8%,
One or of the sum of Na 2 O and K 2 O: 1~5%,
CO 2 conversion value of metal carbonate: 2-10%,
Mn: 1-10%
Al: 0.1 to 0.8%,
Fe: 5 to 15%
Containing
Si: Bond flux for fillet submerged arc welding facing downward, characterized in that it is 0.1% or less and the balance is inevitable impurities.
フラックスの全質量%に対する質量%で、B:0.1〜1%を更に含有することを特徴とする請求項1に記載の下向きすみ肉サブマージアーク溶接用ボンドフラックス。 2. The downward fillet submerged arc welding bond flux according to claim 1, further comprising B 2 O 3 : 0.1 to 1% by mass% relative to the total mass% of the flux.
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