JP6460910B2 - Electroslag welding method and electroslag welding apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、エレクトロスラグ溶接方法及びエレクトロスラグ溶接装置に関する。   The present invention relates to an electroslag welding method and an electroslag welding apparatus.

近年、造船や産業機械分野において構造物の大型化に伴って板厚が増大する傾向にある。これらの構造物の立向き溶接は、高能率なエレクトロガスアーク溶接で行われてきた。しかしながら、溶接作業者にとってアーク放射熱、ヒューム、スパッタ等の作業環境上の問題があり、さらに板厚が増すとシールドが劣化し、溶接部の機械的性能が劣化するなどの問題が顕在化してきた。   In recent years, the plate thickness tends to increase as the size of structures increases in the shipbuilding and industrial machinery fields. Upright welding of these structures has been performed by highly efficient electrogas arc welding. However, there are problems in the work environment such as arc radiant heat, fume, and spatter for the welding operator, and problems such as the deterioration of the shield and the mechanical performance of the welded part have become apparent as the plate thickness increases. It was.

これに対して、溶融スラグのジュール熱を熱源とするエレクトロスラグ溶接がある。エレクトロスラグ溶接は、露出したアークではなく溶融スラグ内で熱が発生してワイヤ及び母材を溶融するので、アーク放射熱が発生せず、またヒューム、スパッタの発生も少なく、作業環境の改善になる。また溶融スラグで溶接金属を大気から遮蔽するのでシールドガスが不要であり、板厚が大きくなってもシールド効果が劣化することがなく、大気に存在する窒素などの溶融金属内への侵入を板厚に関係なく効果的に防止できるので、溶接金属の機械的な劣化も発生しない。   On the other hand, there is electroslag welding using Joule heat of molten slag as a heat source. In electroslag welding, heat is generated not in the exposed arc but in the molten slag to melt the wire and base material, so there is no arc radiant heat and less fume and spatter are generated, improving the working environment. Become. Also, since the weld metal is shielded from the atmosphere with molten slag, no shielding gas is required, and even if the plate thickness increases, the shielding effect does not deteriorate, and the penetration of nitrogen and other elements in the atmosphere into the molten metal is prevented. Since it can be effectively prevented regardless of the thickness, mechanical deterioration of the weld metal does not occur.

一方、エレクトロガスアーク溶接は、溶融プールと母材の溶込み状態を監視することができるが、エレクトロスラグ溶接は、溶融プールと母材溶融部が溶融スラグで覆われており、溶込み状態を確認することができない。健全な溶込みが得られているか否かは、ビードを覆っている固まったスラグをハンマーなどで破壊してビードを目視することにより、初めて確認できることとなる。   On the other hand, electrogas arc welding can monitor the penetration state of the molten pool and the base material, but electroslag welding confirms the penetration state because the molten pool and the base metal melted part are covered with molten slag. Can not do it. Whether or not sound penetration has been obtained can be confirmed for the first time by destroying the hardened slag covering the bead with a hammer and visually observing the bead.

また、健全な溶込みは、単に溶込み不良が発生するか否かだけではなく、溶込みの程度により、溶接金属の機械的性質が左右されるために重要である。すなわち、溶接金属の化学成分は、溶接ワイヤの化学成分と母材の化学成分と溶込み割合とで決定されるが、溶接ワイヤの化学成分と母材の化学成分とは異なるために、溶込み割合が変化すると溶接金属の化学成分が変化し、これが溶接金属の機械的性質に影響を及ぼす。そのため、溶込み比率をできるだけ一定にしながら溶接することが重要となる。
溶込みに影響する要因としては、溶接電流、溶接電圧、ワイヤ突出し長などに加えて、エレクトロスラグ溶接ではスラグ浴深さがある。溶接電流、溶接電圧、ワイヤ突き出し長などは容易に管理できるパラメータであるが、スラグ浴深さを測定することは難しく、制御することが難しい。
Further, sound penetration is important not only because whether or not poor penetration occurs but also because the mechanical properties of the weld metal depend on the degree of penetration. In other words, the chemical composition of the weld metal is determined by the chemical composition of the welding wire, the chemical composition of the base metal, and the penetration ratio, but the chemical composition of the welding wire is different from the chemical composition of the base metal. As the ratio changes, the chemical composition of the weld metal changes, which affects the mechanical properties of the weld metal. Therefore, it is important to perform welding while keeping the penetration ratio as constant as possible.
Factors affecting penetration are slag bath depth in electroslag welding in addition to welding current, welding voltage, wire protrusion length, and the like. Although welding current, welding voltage, wire protrusion length, and the like are parameters that can be easily managed, it is difficult to measure and control the slag bath depth.

ここで、例えば、特許文献1には、従来のエレクトロガスアーク溶接として、実質上垂直に立てられた鋼板の上下方向zに延びる開先にフラックス入りワイヤを供給しつつ、上方向に溶接する立向エレクトロガス溶接装置において、開先内に先端が進入する第1電極、開先内の、第1電極の先端よりも鋼板の板厚方向xで開先開口側に近い位置に進入する第2電極、走行駆動用モータを含み、開先に沿って上昇する台車、及び、台車に支持され、第1及び第2電極を、板厚方向xに揺動駆動する振動手段を備える立向エレクトロガス溶接装置が開示されている。   Here, for example, in Patent Document 1, as conventional electrogas arc welding, while supplying a flux-cored wire to a groove extending in the vertical direction z of a steel plate erected substantially vertically, welding is performed in an upward direction. In the electrogas welding apparatus, a first electrode whose tip enters the groove, and a second electrode which enters the groove closer to the groove opening side in the plate thickness direction x than the tip of the first electrode in the groove. A trolley including a driving motor and rising along the groove, and a vertical electrogas welding provided with oscillating means supported by the trolley and driven to swing the first and second electrodes in the plate thickness direction x. An apparatus is disclosed.

また、この特許文献1には、溶接の進行に伴い、開先内には溶融メタルが形成され、さらにその上に溶融スラグが溜まっていき、その表面が上昇して溶接トーチから突き出されるワイヤの突き出し長が短くなって、電源回路と垂直板の間の電流値が所定値より上昇すると、台車に上昇指示を出すことが記載されている。さらに、溶融プール上の溶融スラグは、開先の開口を覆う摺動銅当て金が溶接の進行に伴って上昇するのに従って、順次摺動銅当て金と溶接ビードとの間に流入し、溶接ビード上に固化して行き、これにより消費されていくことが記載されている。   Further, in Patent Document 1, as welding progresses, molten metal is formed in the groove, and further, molten slag accumulates on the groove, and the surface rises and protrudes from the welding torch. It is described that when the protrusion length of the power supply becomes shorter and the current value between the power supply circuit and the vertical plate rises above a predetermined value, an instruction to raise is given to the carriage. Furthermore, the molten slag on the molten pool sequentially flows between the sliding copper plating and the weld bead as the sliding copper plating covering the opening of the groove rises as welding progresses, and welding is performed. It is described that it solidifies on the bead and is consumed by this.

また、例えば、特許文献2には、従来のエレクトロスラグ溶接として、当て金及び母材にて囲み形成された開先を2電極で同時に溶接する非消耗ノズル式2電極エレクトロスラグ溶接において、2電極の給電ノズルを同時にそれらの並び方向に同方向で揺動させ、開先端部及び開先中央部近傍で停止させ、給電ノズル揺動時の電流エネルギWmと、開先端部停止時の電流エネルギWhと、開先中央部近傍で停止時の電流エネルギWcを、Wc<Wm<Whとし、更に、溶接電流が目標電流値となる溶接ワイヤ突出長を維持するように給電ノズルを引上げ駆動する非消耗ノズル式2電極エレクトロスラグ溶接方法が開示されている。   Further, for example, in Patent Document 2, as conventional electroslag welding, in a non-consumable nozzle type two-electrode electroslag welding in which a groove surrounded by a base metal and a base material is welded simultaneously with two electrodes, two electrodes The feed nozzles are simultaneously swung in the same direction in the arrangement direction, stopped near the open tip and the groove center, and the current energy Wm when the feed nozzle is swung and the current energy Wh when the open tip is stopped And the current energy Wc at the time of stopping near the center of the groove is set to Wc <Wm <Wh, and the power supply nozzle is pulled up and driven so as to maintain the welding wire protrusion length at which the welding current becomes the target current value. A nozzle-type two-electrode electroslag welding method is disclosed.

また、この特許文献2には、当て金及び母材で四方を囲まれた開先に対して溶接が行われ、溶接中のスラグ浴深さが15mmになるように、溶接スタート時に二酸化マンガン系フラックスが投入されることが記載されている。   Further, in Patent Document 2, welding is performed on a groove surrounded on all sides by a metal base and a base metal, and a manganese dioxide system is used at the start of welding so that a slag bath depth during welding is 15 mm. It is described that the flux is charged.

特開平10−118771号公報JP-A-10-118771 特開平5−42377号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-42377

エレクトロスラグ溶接は、エレクトロガスアーク溶接と比べて、アーク放射熱が発生せず、またヒュームやスパッタの発生も少ない等の特徴を有している。しかし、従来のエレクトロスラグ溶接では、鋼板で四方を囲まれた開先に対して上方から電極を垂らして溶接を行うため、スラグは消耗せずに適正なスラグ浴深さが維持されるが、母材が大きくなるほど作業性が悪くなり、ノズルの大きさに応じて溶接可能な母材の大きさが制限されていた。そのため、エレクトロスラグ溶接は、例えば数メートルの長さの建築用鋼材などを溶接する際に用いられるのが一般的であった。一方、エレクトロガスアーク溶接のように台車を用いて当て金を摺動させれば、より大きな母材に対して溶接が可能になるが、この場合には鋼板で四方を囲まれた開先に溶接を行うわけではないため、スラグが摺動式当て金と溶接ビードとの間に流入し消費されてしまう。   Electroslag welding has features such as no arc radiant heat and less generation of fumes and spatters compared to electrogas arc welding. However, in the conventional electroslag welding, the electrode is hung from the upper side to the groove surrounded on all sides by the steel plate, so that the slag is not consumed and the appropriate slag bath depth is maintained. The larger the base material, the worse the workability, and the size of the base material that can be welded is limited according to the size of the nozzle. For this reason, electroslag welding has been generally used when, for example, building steel having a length of several meters is welded. On the other hand, if a base metal is slid using a carriage as in electrogas arc welding, welding to a larger base metal is possible, but in this case, welding is performed on a groove surrounded on all sides by a steel plate. Therefore, the slag flows and flows between the sliding metal pad and the weld bead.

そこで、摺動式当て金を用いてエレクトロスラグ溶接を行う場合には、健全な溶込みを確保するために、スラグの消費分を補うためのフラックスを上部から投入して、スラグ浴深さをできるだけ一定に保つことが求められる。基本的には消耗分に相当したフラックスを投入すればスラグ浴を一定にすることができるが、開先幅が広くなるとビード幅が広がってスラグの消耗量が増加する。また、当て金の温度によりスラグの流れが変化して消耗量が変化する。さらに、当て金と母材との隙間が変化したり、溶接速度が変化したりすることによっても、消耗量は変化する。   Therefore, when electroslag welding is performed using a sliding pad, in order to ensure sound penetration, a flux is added from the top to compensate for slag consumption, and the slag bath depth is reduced. It is required to keep it as constant as possible. Basically, a slag bath can be made constant by adding a flux corresponding to the amount of wear, but as the groove width increases, the bead width increases and the amount of slag consumption increases. Further, the slag flow changes depending on the temperature of the contact metal, and the amount of wear changes. Furthermore, the amount of wear also changes when the gap between the backing metal and the base material changes or when the welding speed changes.

このように、摺動式当て金を用いたエレクトロスラグ溶接においては、様々な要因でスラグの消費量が変化するために、フラックスの投入量を変えなければならないが、スラグ浴深さを測定することは難しく、投入量を溶接作業者の観察と推定で行わざるを得ない。そのため、溶接作業者の技量と推察力に依存してしまい、スラグ浴深さを予め定めた深さに保ち溶込みを健全にすることが極めて難しい。また、溶込みの変化は溶接欠陥の原因となるばかりでなく、溶接金属の機械的性質にも悪影響を及ぼす。
以上、特許文献1と特許文献2に示す方法で摺動式当て金を用いたエレクトロスラグ溶接を行うと、スラグ浴深さが変化し、溶込みや溶接金属の機械的性質に影響を及ぼすため、溶接作業性が優れるものの、残念ながら長い溶接線の構造物溶接に適用不可能であった。
As described above, in electroslag welding using a sliding contact metal, since the slag consumption changes due to various factors, the flux input amount must be changed, but the slag bath depth is measured. It is difficult to do this, and the amount to be input must be observed and estimated by the welding operator. Therefore, it depends on the skill and inference force of the welding operator, and it is extremely difficult to keep the slag bath depth at a predetermined depth and make the penetration sound. In addition, penetration changes not only cause weld defects, but also adversely affect the mechanical properties of the weld metal.
As described above, when electroslag welding is performed using a sliding-type pad by the methods shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, the slag bath depth changes, which affects the penetration and mechanical properties of the weld metal. Unfortunately, the welding workability is excellent, but unfortunately it was not applicable to long-line welding.

本発明は、摺動式当て金を用いたエレクトロスラグ溶接において、スラグ浴深さを予め定めた深さに保ちながら溶接を行い、健全な溶込みを確保して溶接金属の機械的性質の劣化を防止することを目的とする。   The present invention relates to electroslag welding using a sliding metal pad, welding while maintaining a slag bath depth at a predetermined depth, ensuring sound penetration and deteriorating the mechanical properties of the weld metal. The purpose is to prevent.

かかる目的のもと、本発明は、エレクトロスラグ溶接において、ワイヤ送給速度と基準電流値との予め定めた関係を基に、当該ワイヤ送給速度及び当該基準電流値を設定し、コンタクトチップ先端からスラグ浴までの溶接ワイヤの長さが予め定めた長さとなるようにフラックスを供給し、前記基準電流値に対して溶接電流が予め定めた関係となるように溶接トーチと摺動式当て金とを搭載した走行台車の走行速度を調整し、スラグ浴深さを予め定めた深さに保ちつつ溶接を行うエレクトロスラグ溶接方法である。 For this purpose, in the electroslag welding, the present invention sets the wire feed speed and the reference current value on the basis of a predetermined relationship between the wire feed speed and the reference current value. the length of the welding wire to the slag bath supplies the flux so that the length predetermined by the welding torch slidingly straps as welding current becomes a predetermined relationship to the reference current value This is an electroslag welding method in which welding is performed while adjusting the traveling speed of a traveling carriage equipped with the above and maintaining the slag bath depth at a predetermined depth.

他の観点から捉えると、本発明は、溶接ワイヤに給電するコンタクトチップを有する溶接トーチと、摺動式当て金と、溶接トーチ及び摺動式当て金を搭載した走行台車と、走行台車制御装置と、スラグ浴検出器と、フラックス供給装置と、フラックス供給制御装置とを備え、スラグ浴検出器は、コンタクトチップの先端から予め定めた長さの位置にスラグ浴が上昇してきた場合にスラグ浴を検出し、フラックス供給制御装置は、コンタクトチップの先端からスラグ浴までの溶接ワイヤの長さが予め定めた長さとなるように、スラグ浴検出器がスラグ浴を検出した場合にはフラックスの供給を停止し、スラグ浴検出器がスラグ浴を検出していない場合にはフラックスの供給を行うようにフラックス供給装置を制御し、走行台車制御装置は、ワイヤ送給速度に応じて定められた基準電流値に対して溶接電流が予め定めた関係となるように走行台車の走行速度を制御し、スラグ浴深さを予め定めた深さに保ちつつ溶接を行うエレクトロスラグ溶接装置である。
また、走行台車制御装置は、予め定めた関係として、溶接電流が基準電流値より大きくなると走行台車の走行速度を増大させ、溶接電流が基準電流値より小さくなると走行台車の走行速度を減少させるように制御することを特徴とすることができる。
さらに、スラグ浴検出器は、スラグ浴検出器の検出端子がスラグ浴と接触したときに溶接電圧を検知して、スラグ浴を検出することを特徴とすることができる。
そして、スラグ浴検出器は、検知した溶接電圧を、ウィービング周期の1/2〜2倍を時定数とするフィルタで処理して、スラグ浴を検出したか否かの判定を行うことを特徴とすることができる。
また、検出端子は、溶接トーチと連結されていることを特徴とすることができる。
さらに、スラグ浴検出器は、スラグ浴検出器の検出端子に直流電源から抵抗を通して電圧を印加し、検出端子がスラグ浴と接触したとき、検出端子の電圧が低下することによりスラグ浴を検出することを特徴とすることができる。
そして、スラグ浴検出器は、フォトセンサーを有し、スラグ浴の光を検出して、スラグ浴を検出することを特徴とすることができる。
また、フラックス供給装置は、ソレノイドにより駆動される弁によりフラックスを供給することを特徴とすることができる。
さらに、フラックス供給装置は、モータによって駆動されるスクリューによりフラックスを供給することを特徴とすることができる。
そして、基準電流値は、ワイヤ送給速度を変更した場合、ワイヤ送給速度と基準電流値との関係を示す予め定められた関数をもとに、自動的に変更されることを特徴とすることができる。
また、基準電流値は、溶接ワイヤの種別に応じて定められる関数により種別ごとに求められることを特徴とすることができる。
From another point of view, the present invention relates to a welding torch having a contact tip for supplying power to a welding wire, a sliding contact, a traveling carriage equipped with the welding torch and the sliding application, and a traveling carriage control device. And a slag bath detector, a flux supply device, and a flux supply control device, and the slag bath detector is a slag bath when the slag bath rises to a position of a predetermined length from the tip of the contact tip. When the slag bath detector detects the slag bath, the flux supply control device detects the slag bath so that the length of the welding wire from the tip of the contact tip to the slag bath becomes a predetermined length. When the slag bath detector does not detect the slag bath, the flux supply device is controlled so as to supply the flux. The traveling speed of the traveling carriage is controlled so that the welding current has a predetermined relationship with respect to a reference current value determined according to the feeding speed, and welding is performed while maintaining the slag bath depth at a predetermined depth. It is an electroslag welding apparatus to be performed.
Further, as a predetermined relationship, the traveling carriage control device increases the traveling speed of the traveling carriage when the welding current becomes larger than the reference current value, and decreases the traveling speed of the traveling carriage when the welding current becomes smaller than the reference current value. It can be characterized by controlling to.
Furthermore, the slag bath detector can detect the slag bath by detecting the welding voltage when the detection terminal of the slag bath detector comes into contact with the slag bath.
The slag bath detector processes the detected welding voltage with a filter having a time constant of 1/2 to 2 times the weaving cycle, and determines whether or not a slag bath has been detected. can do.
Further, the detection terminal may be connected to a welding torch.
Furthermore, the slag bath detector applies a voltage from a DC power supply to the detection terminal of the slag bath detector through a resistor, and when the detection terminal comes into contact with the slag bath, the slag bath detector detects the slag bath by reducing the voltage of the detection terminal. Can be characterized.
And a slag bath detector has a photo sensor, can detect the light of a slag bath, and can be characterized by detecting a slag bath.
Further, the flux supply device may be characterized in that the flux is supplied by a valve driven by a solenoid.
Further, the flux supply device may be characterized in that the flux is supplied by a screw driven by a motor.
When the wire feed speed is changed, the reference current value is automatically changed based on a predetermined function indicating a relationship between the wire feed speed and the reference current value. be able to.
The reference current value can be obtained for each type by a function determined according to the type of the welding wire.

本発明によれば、摺動式当て金を用いたエレクトロスラグ溶接において、スラグ浴深さを予め定めた深さに保ちながら溶接を行い、健全な溶込みを確保して溶接金属の機械的性質の劣化を防止することができる。   According to the present invention, in electroslag welding using a sliding-type metal pad, welding is carried out while maintaining the slag bath depth at a predetermined depth, ensuring sound penetration and mechanical properties of the weld metal. Can be prevented.

本実施の形態に係るエレクトロスラグ溶接装置の概略構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of schematic structure of the electroslag welding apparatus which concerns on this Embodiment. 図1に示すエレクトロスラグ溶接装置をT方向から見た図である。It is the figure which looked at the electroslag welding apparatus shown in FIG. 1 from the T direction. 溶融スラグ浴の深さ、溶接ワイヤの長さ、溶接電流、溶込み幅の相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation of the depth of a molten slag bath, the length of a welding wire, welding current, and penetration width. 溶融スラグ浴の深さ、溶接ワイヤの長さ、溶接電流、溶込み幅の相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation of the depth of a molten slag bath, the length of a welding wire, welding current, and penetration width. 溶融スラグ浴の深さ、溶接ワイヤの長さ、溶接電流、溶込み幅の相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation of the depth of a molten slag bath, the length of a welding wire, welding current, and penetration width. 溶融スラグ浴検出器の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a molten slag bath detector. 溶融スラグ浴表面の溶接電圧分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the welding voltage distribution on the surface of a molten slag bath. 溶接トーチを板厚方向に揺動させた場合の溶融スラグ浴表面の溶接電圧分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the welding voltage distribution of the molten slag bath surface at the time of rocking | fluctuating a welding torch in a plate | board thickness direction. 溶接トーチを板厚方向に揺動させた場合の溶融スラグ浴表面の溶接電圧分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the welding voltage distribution of the molten slag bath surface at the time of rocking | fluctuating a welding torch in a plate | board thickness direction. 溶接トーチを板厚方向に揺動させた場合の溶融スラグ浴表面の溶接電圧分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the welding voltage distribution of the molten slag bath surface at the time of rocking | fluctuating a welding torch in a plate | board thickness direction. 図4に示す溶融スラグ浴検出装置にフィルタ回路を設けた構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example which provided the filter circuit in the molten slag bath detection apparatus shown in FIG. フィルタ回路がない場合の溶接電圧波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the welding voltage waveform when there is no filter circuit. フィルタ回路を介した場合の溶接電圧波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the welding voltage waveform at the time of passing through a filter circuit. 検出端子を溶接トーチに連結させた構成の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the structure which connected the detection terminal to the welding torch. 溶融スラグ浴検出器の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of a molten slag bath detector. 溶融スラグ浴検出器の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of a molten slag bath detector. フラックス供給装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a flux supply apparatus. フラックス供給装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a flux supply apparatus. フラックス供給装置の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of a flux supply apparatus. スラグ浴制御しない場合と本実施の形態にてスラグ浴を制御する場合との比較結果を示す図である。It is a figure which shows the comparison result with the case where a slag bath control is not carried out, and the case where a slag bath is controlled in this Embodiment. スラグ浴深さが溶接に及ぼす影響を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the influence which slag bath depth has on welding.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<溶接装置の構成>
まず、本実施の形態に係るエレクトロスラグ溶接装置100について説明する。図1は、本実施の形態に係るエレクトロスラグ溶接装置100の概略構成の一例を示す図である。図1において、矢印Zの示す方向を垂直方向(上下方向)の上方向とし、矢印Xの示す方向を板厚方向(左右方向)の右方向とするとともに、紙面に対して垂直に裏面より表面に向かう方向を水平横方向Yの手前方向とする。また、図2は、図1に示すエレクトロスラグ溶接装置100を矢印Tから見た図である。すなわち、図2は、エレクトロスラグ溶接装置100を上方より見下ろした図である。ただし、図2では、後述する溶接トーチ4、フラックス供給装置14、フラックス供給制御装置15、走行台車16、走行台車制御装置17等を省略している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
<Configuration of welding equipment>
First, the electroslag welding apparatus 100 according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of an electroslag welding apparatus 100 according to the present embodiment. In FIG. 1, the direction indicated by arrow Z is the upward direction in the vertical direction (up and down direction), the direction indicated by arrow X is the right direction in the plate thickness direction (left and right direction), and the surface from the back surface is perpendicular to the paper surface. The direction toward is the front side of the horizontal horizontal direction Y. 2 is a view of the electroslag welding apparatus 100 shown in FIG. That is, FIG. 2 is a view of the electroslag welding apparatus 100 as viewed from above. However, in FIG. 2, a welding torch 4, a flux supply device 14, a flux supply control device 15, a traveling carriage 16, a traveling carriage control device 17, and the like which will be described later are omitted.

図1に示すように、本実施の形態に係るエレクトロスラグ溶接装置100は、固定の銅当て金1及び摺動式銅当て金2と、溶接トーチ4と、溶融スラグ浴検出器13と、フラックス供給装置14と、フラックス供給制御装置15と、走行台車16と、走行台車制御装置17とを備える。   As shown in FIG. 1, the electroslag welding apparatus 100 according to the present embodiment includes a fixed copper plating 1 and a sliding copper plating 2, a welding torch 4, a molten slag bath detector 13, a flux A supply device 14, a flux supply control device 15, a traveling cart 16, and a traveling cart control device 17 are provided.

エレクトロスラグ溶接装置100において、開先の裏側には固定の銅当て金1が配置されており、開先の表側には摺動式銅当て金2が配置される。ここで、裏側の銅当て金1の代わりに、耐熱性のセラミックスから構成される裏当て材を用いても良い。また、表側の摺動式銅当て金2は、上下方向に摺動する銅当て金であり、水冷されている。ただし、摺動式銅当て金2として、銅の代わりのものを用いても良い。   In the electroslag welding apparatus 100, a fixed copper plating 1 is disposed on the back side of the groove, and a sliding copper plating 2 is disposed on the front side of the groove. Here, a backing material made of heat-resistant ceramics may be used in place of the back-side copper plating 1. The front-side sliding copper plating 2 is a copper plating that slides in the vertical direction and is water-cooled. However, instead of copper, the sliding copper plating 2 may be used.

溶接トーチ4は、溶接電源(不図示)から供給される溶接電流8により溶接ワイヤ6を給電して溶接母材3を溶接する。また、溶接トーチ4は、コンタクトチップ5を有しており、コンタクトチップ5は、溶接ワイヤ6を案内するとともに溶接ワイヤ6に溶接電流8を供給する。   The welding torch 4 feeds the welding wire 6 with a welding current 8 supplied from a welding power source (not shown) to weld the welding base material 3. In addition, the welding torch 4 has a contact tip 5 that guides the welding wire 6 and supplies a welding current 8 to the welding wire 6.

溶融スラグ浴検出器13は、溶融スラグ浴7の位置を検出する。
フラックス供給装置14は、溶融スラグ浴7にフラックス12を投入する。フラックス12は溶融して溶融スラグになるため、フラックス12を投入することにより、溶融スラグ浴7の量が増えることとなる。
フラックス供給制御装置15は、フラックス供給装置14の動作を制御し、溶融スラグ浴7に投入されるフラックス12の量を調整する。
The molten slag bath detector 13 detects the position of the molten slag bath 7.
The flux supply device 14 throws the flux 12 into the molten slag bath 7. Since the flux 12 is melted to form molten slag, the amount of the molten slag bath 7 is increased by introducing the flux 12.
The flux supply control device 15 controls the operation of the flux supply device 14 and adjusts the amount of the flux 12 put into the molten slag bath 7.

走行台車16は、摺動式銅当て金2、溶接トーチ4、溶融スラグ浴検出器13、フラックス供給装置14、フラックス供給制御装置15、走行台車制御装置17を搭載しており、上方向(矢印zの示す方向)に移動する。すなわち、走行台車16は、摺動式銅当て金2、溶接トーチ4、溶融スラグ浴検出器13、フラックス供給装置14、フラックス供給制御装置15、走行台車制御装置17と一体となって移動するため、それぞれの相対的な位置関係は変わらない。走行台車16が上昇することにより、上方向に沿って溶接が行われる。
走行台車制御装置17は、走行台車16の走行速度を増大させたり減少させたりして、走行台車16の動作を制御する。
The traveling cart 16 is equipped with a sliding copper brazing metal 2, a welding torch 4, a molten slag bath detector 13, a flux supply device 14, a flux supply control device 15, and a traveling cart control device 17, and is directed upward (arrows). move in the direction indicated by z). In other words, the traveling carriage 16 moves together with the sliding copper plating 2, the welding torch 4, the molten slag bath detector 13, the flux supply device 14, the flux supply control device 15, and the traveling carriage control device 17. The relative positional relationship between them does not change. As the traveling carriage 16 rises, welding is performed along the upward direction.
The traveling cart control device 17 controls the operation of the traveling cart 16 by increasing or decreasing the traveling speed of the traveling cart 16.

そして、溶接母材3、銅当て金1及び摺動式銅当て金2に囲まれた開先内に、溶接トーチ4のコンタクトチップ5から溶接ワイヤ6が送給され、開先内に形成された溶融スラグ浴7内に送り込まれる。溶接電流8は、溶接ワイヤ6から溶融スラグ浴7を通して溶融金属9に流れる。このとき、溶融スラグ浴7を流れる溶接電流8及び溶融スラグ浴7の抵抗により、ジュール熱が発生し、溶接ワイヤ6及び溶接母材3を溶融しながら溶接が進行する。   Then, the welding wire 6 is fed from the contact tip 5 of the welding torch 4 into the groove surrounded by the welding base material 3, the copper plating 1, and the sliding copper plating 2, and is formed in the groove. Into the molten slag bath 7. The welding current 8 flows from the welding wire 6 through the molten slag bath 7 to the molten metal 9. At this time, Joule heat is generated by the welding current 8 flowing through the molten slag bath 7 and the resistance of the molten slag bath 7, and welding proceeds while melting the welding wire 6 and the welding base material 3.

溶接が進行するにつれて、溶融金属9は冷却されて溶接金属10となり、溶融スラグ浴7の一部は、銅当て金1と溶接金属10との間、及び摺動式銅当て金2と溶接金属10との間に形成された溶融スラグ層となり、この溶融スラグ層が冷却されて固化スラグ11となる。このようにして、溶融スラグ浴7は、その一部がビード表面を覆う固化スラグ11となるので、溶接の進行につれて消費され、溶融スラグ浴7の深さLsが減少していくことになる。この溶融スラグ浴7の減少を補うためには、溶融して溶融スラグ浴7となるフラックス12を追加投入する必要がある。   As the welding progresses, the molten metal 9 is cooled to become the weld metal 10, and a part of the molten slag bath 7 is between the copper metal 1 and the weld metal 10 and between the sliding copper metal 2 and the weld metal. The molten slag layer is formed between the molten slag layer 10 and the molten slag layer is cooled to become the solidified slag 11. In this manner, the molten slag bath 7 becomes a solidified slag 11 that partially covers the bead surface, so that the molten slag bath 7 is consumed as the welding progresses, and the depth Ls of the molten slag bath 7 decreases. In order to compensate for the decrease in the molten slag bath 7, it is necessary to add an additional flux 12 that melts and becomes the molten slag bath 7.

ビード表面を覆う固化スラグ11の量は、ビード幅や溶接開先の幅によって変動する。また、固化スラグ11の量は、銅当て金1及び摺動式銅当て金2の密着度合や冷却状態によっても変動する。そのため、固化スラグ11の量は一定ではなく、溶融スラグ浴7の深さLsを一定に保つためには投入するフラックス12の量も変化させる必要がある。しかしながら、溶融スラグ浴7の深さLsがわからないために、フラックス12の投入量が適切でない場合には、溶融スラグ浴7の深さLsが変動することになる。   The amount of the solidified slag 11 covering the bead surface varies depending on the bead width and the width of the weld groove. Further, the amount of the solidified slag 11 varies depending on the adhesion degree of the copper plating 1 and the sliding copper plating 2 and the cooling state. Therefore, the amount of the solidified slag 11 is not constant, and the amount of the flux 12 to be input needs to be changed in order to keep the depth Ls of the molten slag bath 7 constant. However, since the depth Ls of the molten slag bath 7 is not known, the depth Ls of the molten slag bath 7 varies when the amount of the flux 12 is not appropriate.

そこで、本実施の形態では、溶融スラグ浴7の深さLsを一定にするための制御を行う。ここで、一定とは、溶融スラグ浴7の深さLsが常に1つの値になる場合に限られず、誤差を考慮して溶融スラグ浴7の深さLsが一定の範囲内の値を示す場合も含まれる。すなわち、溶融スラグ浴7の深さLsは、予め定めた深さに保つように制御される。   Therefore, in the present embodiment, control is performed to keep the depth Ls of the molten slag bath 7 constant. Here, “constant” is not limited to the case where the depth Ls of the molten slag bath 7 is always one value, and the depth Ls of the molten slag bath 7 shows a value within a certain range in consideration of errors. Is also included. That is, the depth Ls of the molten slag bath 7 is controlled so as to maintain a predetermined depth.

そして、溶融スラグ浴7の深さLsを一定にするための第1の要件は、コンタクトチップ5の先端から溶融スラグ浴7の上面までの溶接ワイヤ長Ld(以下、ドライエクステンションLdと称する)が予め定めた長さになるように制御することである。また、溶融スラグ浴7の深さLsを一定にするための第2の要件は、ワイヤ送給速度に応じて定められた基準電流値に対して溶接電流8が予め定めた関係、すなわち、基準電流値と溶接電流8とが等しくなるように、走行台車制御装置17が走行台車16の走行速度を制御することである。   The first requirement for making the depth Ls of the molten slag bath 7 constant is that the welding wire length Ld from the tip of the contact tip 5 to the upper surface of the molten slag bath 7 (hereinafter referred to as dry extension Ld). Control is made to have a predetermined length. The second requirement for making the depth Ls of the molten slag bath 7 constant is the relationship in which the welding current 8 is predetermined with respect to the reference current value determined according to the wire feed speed, that is, the reference The traveling carriage control device 17 controls the traveling speed of the traveling carriage 16 so that the current value and the welding current 8 are equal.

<溶融スラグ浴の深さを一定にする要件>
まず、溶融スラグ浴7の深さLsを一定にするための第1の要件について説明する。
フラックス供給制御装置15は、溶融スラグ浴検出器13が溶融スラグ浴7を検出していない場合、すなわち、摺動式銅当て金2の上部に設置された溶融スラグ浴検出器13が溶融スラグ浴7の上面に接触していない場合には、フラックス12を投入するようにフラックス供給装置14を制御する。一方、フラックス供給制御装置15は、溶融スラグ浴検出器13が溶融スラグ浴7を検出している場合、すなわち、摺動式銅当て金2の上部に設置された溶融スラグ浴検出器13が溶融スラグ浴7の上面に接触している場合には、フラックス12の投入を停止するようにフラックス供給装置14を制御する。このように、フラックス供給装置14は、溶融スラグ浴検出器13が溶融スラグ浴7を検出するようにフラックス12を投入し、溶融スラグ浴7の深さLsを調整する。
<Requirements to keep the depth of the molten slag bath>
First, the first requirement for making the depth Ls of the molten slag bath 7 constant will be described.
When the molten slag bath detector 13 does not detect the molten slag bath 7, that is, when the molten slag bath detector 13 is installed on the upper part of the sliding copper metal plate 2, the flux supply control device 15 When the upper surface of 7 is not touched, the flux supply device 14 is controlled so as to feed the flux 12. On the other hand, in the flux supply control device 15, when the molten slag bath detector 13 detects the molten slag bath 7, that is, the molten slag bath detector 13 installed on the upper part of the sliding copper plating 2 is melted. When it is in contact with the upper surface of the slag bath 7, the flux supply device 14 is controlled so as to stop the introduction of the flux 12. In this way, the flux supply device 14 inputs the flux 12 so that the molten slag bath detector 13 detects the molten slag bath 7, and adjusts the depth Ls of the molten slag bath 7.

ここで、溶接トーチ4、摺動式銅当て金2、溶融スラグ浴検出器13は全て走行台車16に搭載されており、走行台車16が移動しても、相対的な位置関係は変わらない。そのため、コンタクトチップ5の先端と溶融スラグ浴検出器13との間の距離も変わらない。そして、コンタクトチップ5の先端から予め定めた長さの位置(すなわち、溶融スラグ浴検出器13の位置)に溶融スラグ浴7が上昇してきた場合に、溶融スラグ浴検出器13は溶融スラグ浴7を検出する。フラックス供給制御装置15は、溶融スラグ浴検出器13が溶融スラグ浴7を検出するようにフラックス12の投入量を制御するため、コンタクトチップ5先端から溶融スラグ浴7の上面までの距離、すなわちドライエクステンションLdは、予め定めた長さになるように制御される。   Here, the welding torch 4, the sliding copper pad 2, and the molten slag bath detector 13 are all mounted on the traveling carriage 16, and the relative positional relationship does not change even when the traveling carriage 16 moves. Therefore, the distance between the tip of the contact tip 5 and the molten slag bath detector 13 does not change. When the molten slag bath 7 rises to a position of a predetermined length from the tip of the contact tip 5 (that is, the position of the molten slag bath detector 13), the molten slag bath detector 13 is connected to the molten slag bath 7 Is detected. The flux supply control device 15 controls the amount of the flux 12 so that the molten slag bath detector 13 detects the molten slag bath 7, so that the distance from the tip of the contact tip 5 to the upper surface of the molten slag bath 7, that is, the dry The extension Ld is controlled to have a predetermined length.

次に、溶融スラグ浴7の深さLsを一定にするための第2の要件について説明する。
図3−1〜図3−3は、溶融スラグ浴7の深さ、溶接ワイヤ6の長さ、溶接電流8、溶込み幅の相関関係を示す図である。ここで、図3−1〜図3−3に示すように、ドライエクステンションLdが予め定めた長さに制御された状態において、溶融スラグ浴7の深さLsが、Ls1>Ls2>Ls3と変化すると、溶接ワイヤ6が溶融スラグ浴7に浸漬している長さ(以下、ウェットエクステンションLwと称する)は、ほぼ比例してLw1>Lw2>Lw3と変化し、溶込み幅Lmは、Lm1<Lm2<Lm3と変化する。一方、溶接電流8の値をIwとすると、溶接電流Iwとワイヤ送給速度Vwとの関係は、次の数1式のように表される。
Next, the second requirement for making the depth Ls of the molten slag bath 7 constant will be described.
FIGS. 3-1 to 3-3 are diagrams showing the correlation among the depth of the molten slag bath 7, the length of the welding wire 6, the welding current 8, and the penetration width. Here, as shown in FIGS. 3-1 to 3-3, in the state where the dry extension Ld is controlled to a predetermined length, the depth Ls of the molten slag bath 7 changes as Ls1>Ls2> Ls3. Then, the length in which the welding wire 6 is immersed in the molten slag bath 7 (hereinafter referred to as wet extension Lw) changes in proportion to Lw1>Lw2> Lw3, and the penetration width Lm is Lm1 <Lm2. <Lm3 changes. On the other hand, when the value of the welding current 8 is Iw, the relationship between the welding current Iw and the wire feed speed Vw is expressed by the following equation (1).

数1式において、K1〜K4は溶接ワイヤ6の径、構造及び材質により定まる定数である。   In Equation 1, K1 to K4 are constants determined by the diameter, structure, and material of the welding wire 6.

さらに、ワイヤ送給速度Vwを一定にして溶接している状態で、上述の第1の要件で示したようにフラックス供給制御装置15によりドライエクステンションLdが予め定めた長さに制御される条件下では、数1式は、次の数2式のように表される。   Furthermore, in the state where welding is performed with the wire feed speed Vw constant, the condition that the dry extension Ld is controlled to a predetermined length by the flux supply control device 15 as shown in the first requirement described above. Then, Formula 1 is expressed as the following Formula 2.

すなわち、数2式より、溶接電流Iwは、ウェットエクステンションLwに逆比例して変化し、ウェットエクステンションLwが大きくなると、溶接電流Iwは小さくなる。また、上述したように、溶融スラグ浴7の深さLsは、ウェットエクステンションLwに比例することから、適切な溶融スラグ浴7の深さLs2のときの溶接電流Iwを基準電流値Iw2として設定しておく。そして、溶接の進行に伴って、溶接電流Iwが基準電流値Iw2より大きくなった場合は、溶融スラグ浴7の深さLsがLs2より小さくなり、溶込み幅LmがLm2より大きくなったと判断して、走行台車制御装置17は走行台車16の走行速度を増大させる。走行台車16の走行速度が増大することにより、ワイヤ突き出し長(Ld+Lw)が大きくなり、溶接電流Iwが小さくなって基準電流値Iw2になるように制御される。一方、溶接電流Iwが基準電流値Iw2より小さくなった場合は、溶融スラグ浴7の深さLsがLs2より大きくなり、溶込み幅LmがLm2より小さくなったと判断して、走行台車制御装置17は走行台車16の走行速度を減少させる。   That is, from Equation 2, the welding current Iw changes in inverse proportion to the wet extension Lw, and when the wet extension Lw increases, the welding current Iw decreases. As described above, since the depth Ls of the molten slag bath 7 is proportional to the wet extension Lw, the welding current Iw at the appropriate depth Ls2 of the molten slag bath 7 is set as the reference current value Iw2. Keep it. When the welding current Iw becomes larger than the reference current value Iw2 as welding progresses, it is determined that the depth Ls of the molten slag bath 7 is smaller than Ls2 and the penetration width Lm is larger than Lm2. Thus, the traveling carriage control device 17 increases the traveling speed of the traveling carriage 16. When the traveling speed of the traveling carriage 16 is increased, the wire protrusion length (Ld + Lw) is increased, and the welding current Iw is decreased to the reference current value Iw2. On the other hand, when the welding current Iw becomes smaller than the reference current value Iw2, it is determined that the depth Ls of the molten slag bath 7 is larger than Ls2 and the penetration width Lm is smaller than Lm2, and the traveling vehicle controller 17 Decreases the traveling speed of the traveling carriage 16.

付言すると、初めに、溶融スラグ浴7の深さLsは、予め定めた深さとしてLs2に調整されて、溶接が開始される。また、走行台車16の走行速度は、溶接電流Iwの大きさに合わせて決定される。そして、溶接の進行に伴い、溶融スラグ浴7の一部は固化スラグ11となり消費されるため、溶融スラグ浴7の深さLsは減少する。摺動式銅当て金2の上部に設置された溶融スラグ浴検出器13が溶融スラグ浴7の上面に接触しない程度まで減少すると、フラックス供給制御装置15は、フラックス12を投入するようにフラックス供給装置14を制御する。しばらく投入し、フラックス供給制御装置15は、溶融スラグ浴検出器13が溶融スラグ浴7を検出する場合、すなわち、摺動式銅当て金2の上部に設置された溶融スラグ浴検出器13が溶融スラグ浴7の上面に接触すると、フラックス12の投入を停止するようにフラックス供給装置14を制御する。このように、コンタクトチップ5先端から溶融スラグ浴7の上面までの距離、すなわちドライエクステンションLdは、予め定めた長さになるように制御される。一方、適切な溶融スラグ浴深さの場合の溶接電流Iwが基準電流値Iw2として設定されているため、ドライエクステンションLdが上記の制御で一定となれば、ウェットエクステンションLwも一定となり、スラグ浴深さも一定となる。   If it adds, first, the depth Ls of the molten slag bath 7 will be adjusted to Ls2 as a predetermined depth, and welding will be started. Further, the traveling speed of the traveling carriage 16 is determined in accordance with the magnitude of the welding current Iw. As the welding progresses, a part of the molten slag bath 7 becomes the solidified slag 11 and is consumed, so the depth Ls of the molten slag bath 7 decreases. When the molten slag bath detector 13 installed on the upper part of the sliding copper plating 2 decreases to such an extent that it does not contact the upper surface of the molten slag bath 7, the flux supply control device 15 supplies the flux 12 so that the flux 12 is introduced. The device 14 is controlled. When the molten slag bath detector 13 detects the molten slag bath 7, that is, the molten slag bath detector 13 installed on the upper part of the sliding copper plating 2 is melted. When it comes into contact with the upper surface of the slag bath 7, the flux supply device 14 is controlled so as to stop the charging of the flux 12. As described above, the distance from the tip of the contact tip 5 to the upper surface of the molten slag bath 7, that is, the dry extension Ld is controlled to be a predetermined length. On the other hand, since the welding current Iw in the case of an appropriate molten slag bath depth is set as the reference current value Iw2, if the dry extension Ld becomes constant by the above control, the wet extension Lw also becomes constant, and the slag bath depth It is also constant.

このように、走行台車制御装置17は、溶接電流Iwが基準電流値Iw2と等しくなるように走行台車16の走行速度を制御することにより、溶融スラグ浴7の深さLsが適切な深さLs2で一定になるように制御され、適切な溶込み幅Lm2を得ることができる。また、安定した機械的性質を有する溶接金属を得ることができる。   Thus, the traveling vehicle controller 17 controls the traveling speed of the traveling vehicle 16 so that the welding current Iw becomes equal to the reference current value Iw2, so that the depth Ls of the molten slag bath 7 is an appropriate depth Ls2. Thus, an appropriate penetration width Lm2 can be obtained. In addition, a weld metal having stable mechanical properties can be obtained.

また、基準電流値Iw2を決定するにあたり、まず、エレクトロスラグ溶接装置100において、ある溶接ワイヤ6を用いて、ワイヤ送給速度Vwを固定として溶接すると、ドライエクステンションLdは予め定めた長さに制御される。ここで何種類かの溶接電流Iwを用いて溶接を行うと、それぞれ異なったウェットエクステンションLw及び溶込み幅Lmの溶接が行われる。このとき最適な溶込み幅Lm2が得られたときの溶接電流Iwが、ワイヤ送給速度Vwの基準電流値Iw2として決定される。   In determining the reference current value Iw2, first, in the electroslag welding apparatus 100, when welding is performed with the wire feed speed Vw fixed using a certain welding wire 6, the dry extension Ld is controlled to a predetermined length. Is done. Here, when welding is performed using several types of welding currents Iw, welding with different wet extensions Lw and penetration widths Lm is performed. At this time, the welding current Iw when the optimum penetration width Lm2 is obtained is determined as the reference current value Iw2 of the wire feed speed Vw.

次に、ワイヤ送給速度Vwを変更して、同様に最適な基準電流値Iw2を求める。これを繰り返して、基準電流値Iw2をワイヤ送給速度Vwの関数として得ることができる。この関数(基準電流値Iw2とワイヤ送給速度Vwとの関係を示す関数)を走行台車制御装置17に記憶させておき、ワイヤ送給速度設定器の出力、あるいはワイヤ送給速度の検出値を用いて、基準電流値Iw2を設定するように制御すれば、ワイヤ送給速度Vwに応じて基準電流値Iw2が設定される。ワイヤ送給速度Vwを変更した場合には、変更後のワイヤ送給速度Vwに合わせて自動的に基準電流値Iw2も変更される。そして、自動的に最適な溶込みの得られるウェットエクステンションLw(または溶融スラグ浴7の深さLs)で溶接することができる。   Next, the wire feed speed Vw is changed, and similarly the optimum reference current value Iw2 is obtained. By repeating this, the reference current value Iw2 can be obtained as a function of the wire feed speed Vw. This function (function indicating the relationship between the reference current value Iw2 and the wire feed speed Vw) is stored in the traveling carriage control device 17, and the output of the wire feed speed setter or the detected value of the wire feed speed is obtained. If the control is performed to set the reference current value Iw2, the reference current value Iw2 is set according to the wire feed speed Vw. When the wire feed speed Vw is changed, the reference current value Iw2 is automatically changed according to the changed wire feed speed Vw. Then, welding can be automatically performed with the wet extension Lw (or the depth Ls of the molten slag bath 7) that automatically obtains the optimum penetration.

また、溶接ワイヤ6を変更して、上記手順を行うことで、各種溶接ワイヤ6についても、ワイヤ送給速度Vwに応じた基準電流値Iw2を求めることができる。ここで、基準電流値Iw2は、例えば、溶接ワイヤ6の径、構造及び材質などの溶接ワイヤ6の種別ごとに、ワイヤ送給速度Vwの関数で求められることとなる。付言すると、ワイヤ送給速度Vwの関数は、溶接ワイヤ6の種別に応じて定められ、基準電流値Iw2は、溶接ワイヤ6の種別ごとの関数により求められる。   Moreover, the reference current value Iw2 corresponding to the wire feed speed Vw can be obtained for various welding wires 6 by changing the welding wire 6 and performing the above procedure. Here, the reference current value Iw2 is obtained as a function of the wire feed speed Vw for each type of the welding wire 6 such as the diameter, structure, and material of the welding wire 6, for example. In addition, the function of the wire feed speed Vw is determined according to the type of the welding wire 6, and the reference current value Iw2 is obtained by a function for each type of the welding wire 6.

<溶融スラグ浴検出器の構成>
次に、溶融スラグ浴検出器13の構成について詳細に説明する。図4は、溶融スラグ浴検出器13の構成例を示す図である。
図4に示すように、本実施の形態に係る溶融スラグ浴検出器13は、検出端子18、差動増幅器19、接触判定基準信号設定器20、比較器21を有し、検出端子18は導電性金属である銅からなり、一般には水冷されている。検出端子18は、溶融スラグ浴7に接触すると溶接電圧の一部の電圧を検出する。
<Configuration of molten slag bath detector>
Next, the configuration of the molten slag bath detector 13 will be described in detail. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the molten slag bath detector 13.
As shown in FIG. 4, the molten slag bath detector 13 according to the present embodiment includes a detection terminal 18, a differential amplifier 19, a contact determination reference signal setting device 20, and a comparator 21, and the detection terminal 18 is conductive. It is made of copper, which is a conductive metal, and is generally water-cooled. When the detection terminal 18 contacts the molten slag bath 7, it detects a part of the welding voltage.

差動増幅器19は、検出端子18の電圧と、摺動式銅当て金2の電圧とを入力として、両電圧の差を出力する。摺動式銅当て金2は溶接母材3と接触しているので、摺動式銅当て金2の電圧は母材電圧である。
接触判定基準信号設定器20は、検出端子18が溶融スラグ浴7に接触したときに検出する電圧の半分程度の電圧を、基準信号として出力する。例えば、図5に溶融スラグ浴7表面の溶接電圧分布の一例を示すが、検出端子18は通常6ボルト(電圧の単位:V)程度の溶接電圧を検出するので、例えば、基準信号としてはその半分の約3Vの電圧に設定される。検出端子18が溶融スラグ浴7に接触していないときは、溶接電圧が検出端子18にかからないので、検出端子18の電圧は0Vである。
The differential amplifier 19 receives the voltage of the detection terminal 18 and the voltage of the sliding copper pad 2 and outputs the difference between the two voltages. Since the sliding copper plating 2 is in contact with the weld base material 3, the voltage of the sliding copper plating 2 is the base material voltage.
The contact determination reference signal setting device 20 outputs a voltage that is about half of the voltage detected when the detection terminal 18 contacts the molten slag bath 7 as a reference signal. For example, FIG. 5 shows an example of the welding voltage distribution on the surface of the molten slag bath 7, but the detection terminal 18 normally detects a welding voltage of about 6 volts (unit of voltage: V). Half of the voltage is set to about 3V. When the detection terminal 18 is not in contact with the molten slag bath 7, the welding voltage is not applied to the detection terminal 18, so the voltage of the detection terminal 18 is 0V.

比較器21は、差動増幅器19の出力信号と接触判定基準信号設定器20の基準信号とを入力として、差動増幅器19の出力信号が接触判定基準信号設定器20の基準信号より大きくなったとき、検出端子18と溶融スラグ浴7とが接触したと判断した信号を作成する。作成された信号は、フラックス供給制御装置15に送られ、フラックス供給装置14によりフラックス12の供給及び停止が行われ、溶融スラグ浴7の上面がコンタクトチップ5の先端から予め定めた長さに位置するように制御され、ドライエクステンションLdが予め定めた長さに保たれる。   The comparator 21 receives the output signal of the differential amplifier 19 and the reference signal of the contact determination reference signal setting unit 20, and the output signal of the differential amplifier 19 is larger than the reference signal of the contact determination reference signal setting unit 20. At this time, a signal determined that the detection terminal 18 and the molten slag bath 7 are in contact with each other is created. The generated signal is sent to the flux supply control device 15, and the flux 12 is supplied and stopped by the flux supply device 14, and the upper surface of the molten slag bath 7 is positioned at a predetermined length from the tip of the contact tip 5. The dry extension Ld is maintained at a predetermined length.

また、図6−1〜図6−3は、溶接トーチ4を板厚方向に揺動させた場合の溶融スラグ浴7表面の溶接電圧分布の一例を示す図である。まず、図6−2に示す溶接電圧分布は、溶接ワイヤ6が板厚中央にいるときのものであり、検出端子18が検出する溶接電圧は6V程度である。そこで、板厚方向の溶込みを均一化するために溶接トーチ4を揺動させ、溶接トーチ4が銅当て金1の近傍にいるときは、摺動式銅当て金2の近傍に配置されている検出端子18の検出する電圧は、図6−1に示すように、6Vの半分の3V程度に低下する。逆に、図6−3に示すように、溶接トーチ4が摺動式銅当て金2の近傍に来たときには、検出端子18の検出する溶接電圧は、12V程度と高くなる。   FIGS. 6A to 6C are diagrams illustrating an example of a welding voltage distribution on the surface of the molten slag bath 7 when the welding torch 4 is swung in the plate thickness direction. First, the welding voltage distribution shown in FIG. 6B is that when the welding wire 6 is in the center of the plate thickness, and the welding voltage detected by the detection terminal 18 is about 6V. Therefore, when the welding torch 4 is swung in order to make the penetration in the plate thickness direction uniform and the welding torch 4 is in the vicinity of the copper plating 1, it is arranged in the vicinity of the sliding copper plating 2. As shown in FIG. 6A, the voltage detected by the detection terminal 18 is reduced to about 3V, which is half of 6V. On the other hand, as shown in FIG. 6-3, when the welding torch 4 comes near the sliding copper plating 2, the welding voltage detected by the detection terminal 18 becomes as high as about 12V.

ここで、接触判定基準信号設定器20の基準信号の電圧を1.5V程度に設定すれば、比較器21は溶融スラグ浴7と検出端子18とが接触していることを正しく判断できるが、基準信号の値が小さいため、溶接の状態あるいは外部ノイズ等で正しい判断ができない可能性もある。
この誤検知を防止するため、溶融スラグ浴検出装置13は、差動増幅器19の後にフィルタ回路22が設置され、フィルタ回路22により処理をした溶接電圧をもとに溶融スラグ浴7を検出したか否かの判定を行うこととしても良い。図7は、図4に示す溶融スラグ浴検出装置13にフィルタ回路22を設けた構成例を示す図である。フィルタ回路22は、溶接トーチ4の揺動周期程度、すなわち周期の1/2から2倍程度の時定数をもったフィルタ回路22とすることが望ましい。
Here, if the voltage of the reference signal of the contact determination reference signal setting unit 20 is set to about 1.5 V, the comparator 21 can correctly determine that the molten slag bath 7 and the detection terminal 18 are in contact with each other. Since the value of the reference signal is small, there is a possibility that correct determination cannot be made due to the welding state or external noise.
In order to prevent this erroneous detection, the molten slag bath detection device 13 has a filter circuit 22 installed after the differential amplifier 19 and has detected the molten slag bath 7 based on the welding voltage processed by the filter circuit 22. It may be determined whether or not. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example in which a filter circuit 22 is provided in the molten slag bath detection device 13 illustrated in FIG. 4. The filter circuit 22 is desirably a filter circuit 22 having a time constant that is about the oscillation period of the welding torch 4, that is, about 1/2 to twice the period.

図8は、フィルタ回路22がない場合の溶接電圧波形の一例を示す図であり、図9は、フィルタ回路22を介した場合の溶接電圧波形の一例を示す図である。具体的には、図8に示す波形は、サンプリング周期250msのフィルタのない場合に検出された溶接電圧波形である。また、図9に示す波形は、27データの移動平均、すなわち6.75秒(6750ms)の区間の移動平均の溶接電圧波形である。ここで、縦軸の1目盛りは3.000Vを示し、横軸の1目盛りは1秒(sec)を示している。また、図8及び図9に示す例では溶接トーチ4の揺動周期が8秒であるので、溶接電圧波形は溶接トーチ4の揺動周期と同等である。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a welding voltage waveform when the filter circuit 22 is not provided, and FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a welding voltage waveform when the filter circuit 22 is interposed. Specifically, the waveform shown in FIG. 8 is a welding voltage waveform detected without a filter having a sampling period of 250 ms. Further, the waveform shown in FIG. 9 is a welding voltage waveform of a moving average of 27 data, that is, a moving average of a section of 6.75 seconds (6750 ms). Here, one scale on the vertical axis indicates 3.000 V, and one scale on the horizontal axis indicates 1 second (sec). Further, in the example shown in FIGS. 8 and 9, the oscillation cycle of the welding torch 4 is 8 seconds, so that the welding voltage waveform is equivalent to the oscillation cycle of the welding torch 4.

これらの溶接電圧波形から明らかなように、フィルタがない場合には、溶接トーチ4が銅当て金1の近傍にあるときは、検出端子18が検出する電圧は3V程度まで低下し、溶接トーチ4が摺動式銅当て金2の近傍にあるときは、12V程度の検出電圧となる。また、検出された溶接電圧は大きな変動をもっている。これに対して、フィルタを介した溶接電圧波形は、9Vから12Vの範囲に平均化されている。そのため、フィルタ回路22を用いた場合には、接触判定の基準信号を3V〜6Vとすることができ、誤判定のリスクは大きく減少する。ここでは、揺動周期とほぼ同等な時定数を用いた例を示したが、揺動周期の1/2から2倍程度の時定数を用いたフィルタでも効果が確認された。   As is apparent from these welding voltage waveforms, when there is no filter, when the welding torch 4 is in the vicinity of the copper pad 1, the voltage detected by the detection terminal 18 decreases to about 3 V, and the welding torch 4 Is in the vicinity of the sliding copper plating 2, the detection voltage is about 12V. Further, the detected welding voltage has a large fluctuation. On the other hand, the welding voltage waveform through the filter is averaged in the range of 9V to 12V. Therefore, when the filter circuit 22 is used, the reference signal for contact determination can be set to 3V to 6V, and the risk of erroneous determination is greatly reduced. Here, an example using a time constant substantially equal to the oscillation period is shown, but the effect was confirmed even with a filter using a time constant of about 1/2 to twice the oscillation period.

また、検出端子18は、溶接トーチ4と連結させることとしても良い。図10は、検出端子18を溶接トーチ4に連結させた構成の一例を説明するための図である。図10に示す例では、差動増幅器19、接触判定基準信号設定器20、比較器21、フィルタ回路22の構成は、図7に示す構成と同様であるが、検出端子18は溶接トーチ4と連結されている。そして、溶接トーチ4が揺動したときは、検出端子18も溶接トーチ4とともに揺動するため、検出端子18は、常に溶接ワイヤ6の近傍に位置する。このため、図6−1〜図6−3に示す溶接電圧分布を参照すると、検出端子18が溶融スラグ浴7と接触したときには、24V程度の溶接電圧を検出することができ、かつ溶接トーチ4の揺動にかかわらず、略一定の電圧を検出することができる。したがって、ノイズ等の影響を受けるリスクが減少する。   Further, the detection terminal 18 may be connected to the welding torch 4. FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a configuration in which the detection terminal 18 is connected to the welding torch 4. In the example shown in FIG. 10, the configurations of the differential amplifier 19, the contact determination reference signal setting unit 20, the comparator 21, and the filter circuit 22 are the same as those shown in FIG. 7, but the detection terminal 18 is connected to the welding torch 4. It is connected. When the welding torch 4 swings, the detection terminal 18 also swings with the welding torch 4, so that the detection terminal 18 is always located in the vicinity of the welding wire 6. For this reason, referring to the welding voltage distribution shown in FIGS. 6-1 to 6-3, when the detection terminal 18 comes into contact with the molten slag bath 7, a welding voltage of about 24 V can be detected, and the welding torch 4 A substantially constant voltage can be detected regardless of the oscillation of the. Therefore, the risk of being affected by noise and the like is reduced.

<溶融スラグ浴検出器の他の構成例>
次に、溶融スラグ浴検出器13の他の構成例について説明する。図11及び図12は、溶融スラグ浴検出器13の他の構成例を示す図である。
図11に示す例では、溶融スラグ浴検出器13は、検出端子18、直流電源23、抵抗24、差動増幅器19、フィルタ回路22、接触判定基準信号設定器20、比較器21を有している。直流電源23は、例えば100V〜200V程度の電源であり、この直流電源23の出力は、抵抗24を通して検出端子18に接続される。ここで抵抗24の値は、例えば20kΩ〜500kΩである。
<Other structural examples of molten slag bath detector>
Next, another configuration example of the molten slag bath detector 13 will be described. 11 and 12 are diagrams showing another configuration example of the molten slag bath detector 13.
In the example shown in FIG. 11, the molten slag bath detector 13 includes a detection terminal 18, a DC power supply 23, a resistor 24, a differential amplifier 19, a filter circuit 22, a contact determination reference signal setting device 20, and a comparator 21. Yes. The DC power supply 23 is a power supply of about 100V to 200V, for example, and the output of the DC power supply 23 is connected to the detection terminal 18 through the resistor 24. Here, the value of the resistor 24 is, for example, 20 kΩ to 500 kΩ.

検出端子18が溶融スラグ浴7に接触していない場合には、電流が流れないので、ほぼ直流電源23の電圧が検出端子18に印加される。一方、検出端子18が溶融スラグ浴7と接触すると、検出端子18から溶融スラグ浴7を通して摺動式銅当て金2に電流が流れるので、直流電源23の電圧が抵抗24によりドロップして、検出端子18の電圧は溶接電圧の一部、すなわち3V〜12V程度まで低下する。この変化を差動増幅器19、フィルタ回路22、接触判定基準信号設定器20、比較器21で判定して、溶融スラグ浴7を検出する。これらの動作については、前述の方法と同様であるので説明を省略する。
この方法によれば、検出端子18と溶融スラグ浴7とが接触していないときの検出端子18の電圧は100V〜200Vであるのに対して、検出端子18と溶融スラグ浴7とが接触しているときの検出端子18の電圧は3V〜12Vとなり、両電圧の差が大きいので、信頼性のある動作が期待される。
When the detection terminal 18 is not in contact with the molten slag bath 7, no current flows, so that the voltage of the DC power source 23 is applied to the detection terminal 18. On the other hand, when the detection terminal 18 comes into contact with the molten slag bath 7, current flows from the detection terminal 18 through the molten slag bath 7 to the sliding copper pad 2, so that the voltage of the DC power supply 23 is dropped by the resistor 24 and detected. The voltage at the terminal 18 decreases to a part of the welding voltage, that is, about 3V to 12V. This change is determined by the differential amplifier 19, the filter circuit 22, the contact determination reference signal setting unit 20, and the comparator 21, and the molten slag bath 7 is detected. Since these operations are the same as those described above, description thereof will be omitted.
According to this method, the voltage of the detection terminal 18 when the detection terminal 18 and the molten slag bath 7 are not in contact is 100V to 200V, whereas the detection terminal 18 and the molten slag bath 7 are in contact with each other. Since the voltage of the detection terminal 18 is 3V to 12V and the difference between the two voltages is large, a reliable operation is expected.

また、図12に示す例では、溶融スラグ浴検出器13は、フォトセンサーとして、溶融スラグ浴7の表面から放たれる光を受光する受光器25と、受光器25の光量があるレベルになったときを判定する受光判定器26とを有する。光量の判定レベルはあらかじめ決められたものとし、受光器25の角度等を調整して、ドライエクステンションLdが目標とする予め定めた長さとなるように調整する。また、この判定結果は、フラックス供給制御装置15に送られ、ドライエクステンションLdが一定になるようにフラックス12が供給される。   In the example shown in FIG. 12, the molten slag bath detector 13 is a photosensor that receives light emitted from the surface of the molten slag bath 7 and the light amount of the light receiver 25 is at a certain level. A light reception determination unit 26 for determining when The determination level of the light amount is determined in advance, and the angle of the light receiver 25 is adjusted so that the dry extension Ld has a target predetermined length. The determination result is sent to the flux supply control device 15, and the flux 12 is supplied so that the dry extension Ld is constant.

付言すると、受光判定器26が受光器25の光量があるレベルに達していると判定した場合、溶融スラグ浴7がコンタクトチップ5の先端から予め定めた長さの位置まで上昇してきたこととなる。この場合、ドライエクステンションLdは予め定めた長さ以下になるため、フラックス供給制御装置15はフラックス12の投入を停止するように制御する。一方、受光判定器26が受光器25の光量があるレベルに達していないと判定した場合、溶融スラグ浴7はコンタクトチップ5の先端から予め定めた長さの位置まで上昇していないこととなる。この場合、ドライエクステンションLdは予め定めた長さより大きい状態であり、フラックス供給制御装置15はフラックス12を投入するように制御する。   In addition, when the light reception determination unit 26 determines that the light amount of the light receiver 25 has reached a certain level, the molten slag bath 7 has risen from the tip of the contact tip 5 to a position of a predetermined length. . In this case, since the dry extension Ld is equal to or shorter than a predetermined length, the flux supply control device 15 performs control so as to stop the introduction of the flux 12. On the other hand, when the light reception determining unit 26 determines that the light amount of the light receiving unit 25 has not reached a certain level, the molten slag bath 7 has not risen from the tip of the contact tip 5 to a position of a predetermined length. . In this case, the dry extension Ld is larger than a predetermined length, and the flux supply control device 15 performs control so that the flux 12 is introduced.

<フラックス供給装置の構成>
次に、フラックス供給装置14の構成について詳細に説明する。図13−1及び図13−2は、フラックス供給装置14の構成例を示す図である。
図13−1に示すように、本実施の形態に係るフラックス供給装置14は、ソレノイド27が矢印28のように往復動することにより、回転軸29を中心として、弁30が矢印31のように回転し、フラックス供給ノズル32が開閉する。この動作により、フラックスホッパー33のフラックス12が溶融スラグ浴7に供給される。
<Configuration of flux supply device>
Next, the configuration of the flux supply device 14 will be described in detail. FIG. 13A and FIG. 13B are diagrams illustrating a configuration example of the flux supply device 14.
As shown in FIG. 13A, in the flux supply device 14 according to the present embodiment, the solenoid 30 reciprocates as indicated by an arrow 28, so that the valve 30 is indicated as indicated by an arrow 31 around the rotation shaft 29. It rotates and the flux supply nozzle 32 opens and closes. By this operation, the flux 12 of the flux hopper 33 is supplied to the molten slag bath 7.

ここで、図13−1は、フラックス供給ノズル32が閉じている状態を示している。一方、図13−2は、フラックス供給ノズル32が開いている状態を示しており、フラックス供給ノズル32が開くことにより、フラックスホッパー33のフラックス12がフラックス供給ノズル32を介して溶融スラグ浴7に供給される。   Here, FIG. 13A shows a state where the flux supply nozzle 32 is closed. On the other hand, FIG. 13-2 shows a state in which the flux supply nozzle 32 is open. When the flux supply nozzle 32 is opened, the flux 12 of the flux hopper 33 is transferred to the molten slag bath 7 via the flux supply nozzle 32. Supplied.

<フラックス供給装置の他の構成例>
次に、フラックス供給装置14の他の構成例について説明する。図14は、フラックス供給装置14の他の構成例を示す図である。
図14に示す例では、フラックス供給装置14において、モータ34によって駆動されるスクリュー35の回転により、フラックスホッパー33からフラックス12が押し出され、図示していない経路を経て、溶融スラグ浴7へと供給される。
<Other configuration examples of the flux supply device>
Next, another configuration example of the flux supply device 14 will be described. FIG. 14 is a diagram illustrating another configuration example of the flux supply device 14.
In the example shown in FIG. 14, in the flux supply device 14, the flux 12 is pushed out from the flux hopper 33 by the rotation of the screw 35 driven by the motor 34, and supplied to the molten slag bath 7 through a path not shown. Is done.

<実施例>
次に、実験結果を示し、本実施の形態における実施例について説明する。なお、本実施の形態はこの実施例に限定されるものではない。
図1に示すエレクトロスラグ溶接装置100において、1.6mmφの溶接ワイヤ6を用い、ワイヤ送給速度15.4m/min、溶接電圧42V、基準電流値380Aの条件で、板厚60mmの20°V開先溶接を行った。なお、チップ母材距離を45mmとした。また、スラグ浴深さ25mmで溶接を開始した。エレクトロスラグ溶接が安定してから、スラグ浴制御しない場合(従来法)と本実施の形態にてスラグ浴を制御する場合との比較結果を図15に示す。ここで、本実施の形態での結果を実施例、従来法での結果を比較例として示す。
<Example>
Next, an experimental result is shown and the Example in this Embodiment is described. Note that the present embodiment is not limited to this example.
In the electroslag welding apparatus 100 shown in FIG. 1, a welding wire 6 of 1.6 mmφ is used, a wire feed speed of 15.4 m / min, a welding voltage of 42 V, and a reference current value of 380 A, a plate thickness of 60 mm and 20 ° V. Groove welding was performed. The tip base material distance was 45 mm. Moreover, welding was started at a slag bath depth of 25 mm. FIG. 15 shows a comparison result between the case where the slag bath is not controlled after the electroslag welding is stabilized (conventional method) and the case where the slag bath is controlled in the present embodiment. Here, the result of this embodiment is shown as an example, and the result of the conventional method is shown as a comparative example.

図15には、エレクトロスラグ溶接が安定してからの距離として、走行台車16が上昇した距離を示し、各距離において、「アーク発生」、「表ビード幅」、「溶込み」の評価結果を示している。「アーク発生」では、アーク発生ありの場合に「×」、アーク発生なしの場合に「×」とした。また、「溶込み」では、溶込み不良ありの場合に「×」、溶込み不良なしの場合に「○」とした。図15に示す結果によると、溶融スラグ浴7を制御することで、溶込み深さがほぼ一定となり、表ビード幅が大きく変化していないことがわかる。   FIG. 15 shows the distance that the traveling carriage 16 has risen as the distance after the electroslag welding has stabilized, and the evaluation results of “arc generation”, “surface bead width”, and “penetration” are shown at each distance. Show. In the “arc generation”, “x” was set when an arc was generated, and “x” was set when no arc was generated. In “penetration”, “X” was given when there was a penetration failure, and “◯” was given when there was no penetration failure. According to the results shown in FIG. 15, it can be seen that by controlling the molten slag bath 7, the penetration depth becomes substantially constant and the front bead width does not change greatly.

また、本実施の形態に係るエレクトロスラグ溶接装置100を用いて上記ワイヤ送給速度で溶接し、スラグ浴深さを変化させた場合の溶接結果について説明する。図16は、スラグ浴深さが溶接に及ぼす影響を説明するための図である。図16には、それぞれのスラグ浴深さにおいて、「アーク発生」、「表ビード幅」、「溶込み」、「靭性」の評価結果を示している。「靭性」では、温度−20度の条件で、39J(ジュール)以上の場合に「○」、39Jより小さい場合に「×」とした。図16に示す結果によると、この場合の適正スラグ浴深さが20〜60mmであることがわかる。ここでは一例のみを示しているが、実際に溶接で使用されるフラックス種類、ワイヤ種類、溶接電圧によって作業性が変化し、適正なフラグ浴深さも変化する。   Moreover, the welding result at the time of welding at the said wire feed speed using the electroslag welding apparatus 100 which concerns on this Embodiment, and changing slag bath depth is demonstrated. FIG. 16 is a diagram for explaining the influence of the slag bath depth on welding. FIG. 16 shows the evaluation results of “arc generation”, “surface bead width”, “penetration”, and “toughness” at each slag bath depth. In “toughness”, when the temperature was −20 degrees and the temperature was 39 J (joules) or more, “◯” was given, and when it was smaller than 39 J, “x” was given. According to the result shown in FIG. 16, it turns out that the appropriate slag bath depth in this case is 20-60 mm. Although only an example is shown here, workability varies depending on the type of flux, wire type, and welding voltage that are actually used in welding, and the appropriate flag bath depth also varies.

また、本実施の形態では、エレクトロスラグ溶接装置100は1電極で溶接を行うこととしたが、このような構成に限られるものではなく、多電極で溶接を行うこととしても良い。   Moreover, in this Embodiment, although the electroslag welding apparatus 100 decided to weld with 1 electrode, it is not restricted to such a structure, It is good also as welding with multiple electrodes.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記の実施形態には限定されない。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々に変更したり代替態様を採用したりすることが可能なことは、当業者に明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and alternative embodiments can be made without departing from the spirit and scope of the invention.

1…銅当て金、2…摺動式銅当て金、3…溶接母材、4…溶接トーチ、5…コンタクトチップ、6…溶接ワイヤ、7…溶融スラグ浴、8…溶接電流、9…溶融金属、10…溶接金属、11…固化スラグ、12…フラックス、13…溶融スラグ浴検出器、14…フラックス供給装置、15…フラックス供給制御装置、16…走行台車、17…走行台車制御装置、18…検出端子、19…差動増幅器、20…接触判定基準信号設定器、21…比較器、22…フィルタ回路、23…直流電源、24…抵抗、25…受光器、26…受光判定器、27…ソレノイド、28…矢印、29…回転軸、30…弁、31…矢印、32…フラックス供給ノズル、33…フラックスホッパー、34…モータ、35…スクリュー、100…エレクトロスラグ溶接装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Copper plating, 2 ... Sliding copper plating, 3 ... Welding base material, 4 ... Welding torch, 5 ... Contact tip, 6 ... Welding wire, 7 ... Molten slag bath, 8 ... Welding current, 9 ... Melting Metal: 10 ... Weld metal, 11 ... Solidified slag, 12 ... Flux, 13 ... Molten slag bath detector, 14 ... Flux supply device, 15 ... Flux supply control device, 16 ... Traveling cart, 17 ... Traveling cart control device, 18 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Detection terminal, 19 ... Differential amplifier, 20 ... Contact judgment reference signal setting device, 21 ... Comparator, 22 ... Filter circuit, 23 ... DC power supply, 24 ... Resistance, 25 ... Light receiver, 26 ... Light reception judgment device, 27 ... Solenoid, 28 ... Arrow, 29 ... Rotating shaft, 30 ... Valve, 31 ... Arrow, 32 ... Flux supply nozzle, 33 ... Flux hopper, 34 ... Motor, 35 ... Screw, 100 ... Electroslag welding equipment

Claims (12)

エレクトロスラグ溶接において、
ワイヤ送給速度と基準電流値との予め定めた関係を基に、当該ワイヤ送給速度及び当該基準電流値を設定し、
コンタクトチップ先端からスラグ浴までの溶接ワイヤの長さが予め定めた長さとなるようにフラックスを供給し、
前記基準電流値に対して溶接電流が予め定めた関係となるように溶接トーチと摺動式当て金とを搭載した走行台車の走行速度を調整し、
スラグ浴深さを予め定めた深さに保ちつつ溶接を行うエレクトロスラグ溶接方法。
In electroslag welding,
Based on the predetermined relationship between the wire feed speed and the reference current value, set the wire feed speed and the reference current value,
Supply the flux so that the length of the welding wire from the contact tip tip to the slag bath becomes a predetermined length,
Adjust the speed of the traveling vehicle that the welding current is equipped with a welding torch so that the predetermined relationship with the sliding straps with respect to the reference current value,
An electroslag welding method for performing welding while maintaining a slag bath depth at a predetermined depth.
溶接ワイヤに給電するコンタクトチップを有する溶接トーチと、摺動式当て金と、
前記溶接トーチ及び前記摺動式当て金を搭載した走行台車と、走行台車制御装置と、
スラグ浴検出器と、フラックス供給装置と、フラックス供給制御装置とを備え、
前記スラグ浴検出器は、前記コンタクトチップの先端から予め定めた長さの位置にスラグ浴が上昇してきた場合にスラグ浴を検出し、
前記フラックス供給制御装置は、前記コンタクトチップの先端からスラグ浴までの溶接ワイヤの長さが前記予め定めた長さとなるように、前記スラグ浴検出器がスラグ浴を検出した場合にはフラックスの供給を停止し、当該スラグ浴検出器がスラグ浴を検出していない場合にはフラックスの供給を行うように前記フラックス供給装置を制御し、
前記走行台車制御装置は、ワイヤ送給速度に応じて定められた基準電流値に対して溶接電流が予め定めた関係となるように前記走行台車の走行速度を制御し、
スラグ浴深さを予め定めた深さに保ちつつ溶接を行うエレクトロスラグ溶接装置。
A welding torch having a contact tip for supplying power to the welding wire, a sliding batten,
A traveling carriage equipped with the welding torch and the sliding-type stopper, a traveling carriage controller,
A slag bath detector, a flux supply device, and a flux supply control device;
The slag bath detector detects a slag bath when the slag bath rises to a position of a predetermined length from the tip of the contact tip,
The flux supply control device supplies the flux when the slag bath detector detects the slag bath so that the length of the welding wire from the tip of the contact tip to the slag bath becomes the predetermined length. And when the slag bath detector does not detect the slag bath, the flux supply device is controlled to supply the flux,
The traveling carriage control device controls the traveling speed of the traveling carriage so that a welding current has a predetermined relationship with respect to a reference current value determined according to a wire feeding speed,
An electroslag welding apparatus that performs welding while maintaining a slag bath depth at a predetermined depth.
前記走行台車制御装置は、前記予め定めた関係として、前記溶接電流が前記基準電流値より大きくなると前記走行台車の走行速度を増大させ、当該溶接電流が当該基準電流値より小さくなると当該走行台車の走行速度を減少させるように制御すること
を特徴とする請求項2に記載のエレクトロスラグ溶接装置。
As the predetermined relationship, the traveling cart control device increases the traveling speed of the traveling cart when the welding current becomes larger than the reference current value, and when the welding current becomes smaller than the reference current value, The electroslag welding apparatus according to claim 2, wherein the electroslag welding apparatus is controlled so as to reduce a traveling speed.
前記スラグ浴検出器は、当該スラグ浴検出器の検出端子がスラグ浴と接触したときに溶接電圧を検知して、スラグ浴を検出すること
を特徴とする請求項2に記載のエレクトロスラグ溶接装置。
The electroslag welding apparatus according to claim 2, wherein the slag bath detector detects a slag bath by detecting a welding voltage when a detection terminal of the slag bath detector comes into contact with the slag bath. .
前記スラグ浴検出器は、検知した前記溶接電圧を、ウィービング周期の1/2から2倍を時定数とするフィルタで処理して、スラグ浴を検出したか否かの判定を行うこと
を特徴とする請求項4に記載のエレクトロスラグ溶接装置。
The slag bath detector processes the detected welding voltage with a filter having a time constant of 1/2 to 2 times the weaving cycle, and determines whether or not a slag bath has been detected. The electroslag welding apparatus according to claim 4.
前記検出端子は、前記溶接トーチと連結されていること
を特徴とする請求項4に記載のエレクトロスラグ溶接装置。
The electroslag welding apparatus according to claim 4, wherein the detection terminal is connected to the welding torch.
前記スラグ浴検出器は、当該スラグ浴検出器の検出端子に直流電源から抵抗を通して電圧を印加し、当該検出端子がスラグ浴と接触したとき、当該検出端子の電圧が低下することによりスラグ浴を検出すること
を特徴とする請求項2に記載のエレクトロスラグ溶接装置。
The slag bath detector applies a voltage from a DC power source to a detection terminal of the slag bath detector through a resistor, and when the detection terminal comes into contact with the slag bath, the voltage of the detection terminal decreases to reduce the slag bath. The electroslag welding apparatus according to claim 2, wherein the electroslag welding apparatus is detected.
前記スラグ浴検出器は、フォトセンサーを有し、スラグ浴の光を検出して、スラグ浴を検出すること
を特徴とする請求項2に記載のエレクトロスラグ溶接装置。
The electroslag welding apparatus according to claim 2, wherein the slag bath detector includes a photosensor, and detects slag bath by detecting light of the slag bath.
前記フラックス供給装置は、ソレノイドにより駆動される弁によりフラックスを供給すること
を特徴とする請求項2に記載のエレクトロスラグ溶接装置。
The electroslag welding apparatus according to claim 2, wherein the flux supply apparatus supplies the flux by a valve driven by a solenoid.
前記フラックス供給装置は、モータによって駆動されるスクリューによりフラックスを供給すること
を特徴とする請求項2に記載のエレクトロスラグ溶接装置。
The electroslag welding apparatus according to claim 2, wherein the flux supply apparatus supplies a flux by a screw driven by a motor.
前記基準電流値は、ワイヤ送給速度を変更した場合、当該ワイヤ送給速度と当該基準電流値との関係を示す予め定められた関数をもとに、自動的に変更されること
を特徴とする請求項2に記載のエレクトロスラグ溶接装置。
When the wire feeding speed is changed, the reference current value is automatically changed based on a predetermined function indicating a relationship between the wire feeding speed and the reference current value. The electroslag welding apparatus according to claim 2.
前記基準電流値は、前記溶接ワイヤの種別に応じて定められる前記関数により当該種別ごとに求められること
を特徴とする請求項11に記載のエレクトロスラグ溶接装置。
The electroslag welding apparatus according to claim 11, wherein the reference current value is obtained for each type by the function determined according to the type of the welding wire.
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