JP6688192B2 - エレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
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Description
鋼製外皮は、溶接時のワイヤ矯正の容易性を左右するものであり、溶接部の健全性に影響する。鋼製外皮中のCが0.07%超、Siが0.2%超、Mnが0.6%を超えると、ワイヤが硬くなってワイヤ矯正が十分にできず、矯正ローラ部及び非消耗ノズル内でのワイヤ送給抵抗が大きくなってワイヤ送給速度が不安定になってしまう。その結果、母材を十分溶融できず溶接金属の靭性が安定化させることができない。また鋼製外皮中のC、Si、Mnが上述した範囲を超えると、非消耗ノズル先端の給電チップからワイヤが曲がって供給されて母材が片溶けする場合がある。一方、Mnが0.1%未満であると、フラックス入りワイヤ製造時の伸線工程で断線しやすくなる。よって鋼製外皮は、C:0.07%以下、Si:0.2%以下、Mn:0.1〜0.6%とする。なお、C及びSiの下限は限定しないが、製鋼コストの観点からCは0.005%、Siは0.005%であることが好ましい。
Cは、溶接金属の強度を向上させる成分であり、490〜590MPa以上の溶接金属の高度を確保するためには、鋼製外皮とフラックスの合計で0.01%以上含有する必要がある。一方、Cが0.10%を超えると、溶接金属の強度が高くなって靭性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でCは0.01〜0.10%とする。なお、Cは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスから金属粉及び合金粉等で添加できる。
Siは、溶接金属のオーステナイト粒径を微細化する元素として作用して靭性を向上させる。鋼製外皮とフラックスの合計でSiが0.01%未満であると、溶接金属のオーステナイト粒径が粗大化して靭性が低下する。一方、Siが0.50%を超えると、溶接金属の強度が高くなって靭性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でSiは0.01〜0.50%とする。なお、Siは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスから金属Si、Fe−Si、Fe−Si−Mn等の合金粉末で添加できる。
Mnは、溶接金属の強度向上及びオーステナイト粒径微細化元素として作用する。鋼製外皮とフラックスの合計でMnが1.8%未満であると、溶接金属の強度及び靭性が低下する。一方、Mnが2.8%を超えると、溶接金属の強度が高くなって靭性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でMnは1.8〜2.8%とする。なお、Mnは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスから金属Mn、Fe−Mn、Fe−Si−Mn等の合金粉末で添加できる。
Moは、変態温度を低下させ、組織を微細化して溶接金属の靭性を向上させる作用を有する。フラックス中のMoが0.2%未満であると、これらの作用が十分に得られず、溶接金属の靭性が低下する。一方、Moが0.7%を超えると、溶接金属の強度が高くなって靭性が低下する。したがって、フラックス中のMoは0.2〜0.7%とする。なお、Moは、フラックスから金属Mo、Fe―Mo等の合金粉末で添加できる。
Tiは、溶接金属中に微細酸化物を生成して溶接金属の靭性を向上させる作用を有する。フラックス中のTiが0.01%未満であると、溶接金属の靭性が低下する。一方、Tiが0.20%を超えると、溶接金属中の固溶Tiが増加して靭性が低下する。したがって、フラックス中のTiは0.01〜0.20%とする。なお、Tiは、フラックスから金属Ti、Fe−Ti等の合金粉末で添加できる。
Si酸化物は、鋼製外皮内に充填した鉄合金粉及び鉄粉表面の酸化を起因として、溶接が進むにつれて溶融スラグ中の鉄酸化物が多くなり、溶融スラグの粘性が高くなるのを抑制する効果を有する。フラックス中のSi酸化物のSiO2換算値の合計が0.02%未満であると、溶接の進行につれて溶融スラグの粘性が高くなり母材への溶け込み量が少なくなって溶接線方向の強度が徐々に高くなり靭性は低くなる。一方、フラックス中のSi酸化物のSiO2換算値の合計が0.20%を超えると、溶接の進行につれて溶融スラグの量が多くなりスラグ浴深さが大きくなってスラグが対流しなくなり母材への溶け込み量が少なくなって溶接線方向の強度が徐々に高くなり靭性は低くなる。したがって、フラックス中のSi酸化物のSiO2換算値の合計は0.02〜0.20%とする。なお、Si酸化物は、フラックスから珪砂、珪酸ソーダ及び珪酸カリからなる水ガラスの固質成分等で添加できる。
Na酸化物、Na弗化物、K酸化物及びK弗化物は、鋼製外皮内に充填した鉄合金粉及び鉄粉の酸化を起因として、溶接が進むにつれて溶融スラグ中の鉄酸化物が多くなり、溶融スラグの流動性が低下するのを抑制する効果を有する。フラックス中のNa酸化物、Na弗化物、K酸化物及びK弗化物のNa2O換算値とK2O換算値の1種又は2種の合計が0.02%未満であると、溶接の進行につれて溶融スラグの流動性が低下して母材への溶け込み量が少なくなり溶接線方向の強度が徐々に高くなり靭性は低くなる。一方、Na酸化物、Na弗化物、K酸化物及びK弗化物のNa2O換算値とK2O換算値の1種又は2種の合計が0.10%を超えると、溶接の進行につれて溶融スラグの流動性が高くなり過ぎて母材への溶け込み量が多くなって溶接線方向の強度及び靭性が徐々に低くなる。したがって、フラックス中のNa酸化物、Na弗化物、K酸化物及びK弗化物のNa2O換算値とK2O換算値の1種又は2種の合計は0.02〜0.10%とする。なお、Na酸化物、Na弗化物、K酸化物及びK弗化物は、フラックスから珪酸ソーダ及び珪酸カリの固質分、NaF、K2SiF6等の粉末で添加できる。
Bは、溶接金属の靱性を更に向上させる作用を有する。Bが0.002%未満であると作用が十分に得られず、溶接金属の靱性が低下する。一方、0.010%を超えると、過剰なBが粒界に固溶して靱性が低下する。したがって、フラックス中のBは0.002〜0.010%とする。なお、Bは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属B、Fe−B、Fe−Mn−B等の合金粉末から添加できる。
本発明のエレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤは、鋼製外皮をパイプ状に成形し、その内部にフラックスを充填した構造である。フラックス入りワイヤの種類としては、成形した鋼製外皮の合わせ目を溶接して得られた鋼製外皮に継目の無いフラックス入りワイヤと、鋼製外皮の合わせ目の溶接を行わないままとした鋼製外皮に継目を有するフラックス入りワイヤとに大別できる。本発明の鋼製外皮に継目が無いフラックス入りワイヤは、熱処理が可能であるので、製造時の伸線工程で加工硬化した鋼製外皮を焼鈍して軟化できるので、溶接時のワイヤ矯正を容易にできるとともにワイヤ送給抵抗が良好となり溶接部の健全性を確保できる。さらに、ワイヤ中の全水素量を低減することができる。
2、22 ダイアフラム
3、23 当金
9 溶接金属
19 引張試験片
20 衝撃試験片
24 開先
25 非消耗ノズル
26 溶接用ワイヤ
27 溶融スラグ
29 溶接金属
30 ノズル上昇用ローラ
31 ガイド
32 ワイヤガイド輪
33 溝付ローラ
34 給電チップ
35a、35b 第一矯正ローラ
36a、36b、36c 第二矯正ローラ
G ギャップ
L ドライエクステンション
Claims (3)
- 鋼製外皮にフラックスを充填してなるエレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤにおいて、
鋼製外皮は、鋼製外皮全質量に対する質量%で、
C:0.07%以下、
Si:0.2%以下、
Mn:0.1〜0.6%を含有し、
ワイヤ成分は、ワイヤ全質量に対する質量%で、鋼製外皮とフラックスの合計で、
C:0.01〜0.10%、
Si:0.01〜0.50%、
Mn:1.8〜2.8%、
さらに、ワイヤ全質量に対する質量%で、フラックス中に、
Mo:0.2〜0.7%、
Ti:0.01〜0.20%、
Si酸化物のSiO2換算値の合計:0.02〜0.20%、
Na酸化物、Na弗化物、K酸化物及びK弗化物のNa2O換算値とK2O換算値の1種又は2種の合計:0.02〜0.10%を含有し、
残部は鋼製外皮のFe、フラックス中の鉄粉、鉄合金粉のFe分及び不可避不純物からなることを特徴
とするエレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤ。 - ワイヤ全質量に対する質量%で、フラックス中に、B:0.002〜0.010%をさらに含有することを特徴とする請求項1に記載のエレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤ。
- 成形された鋼製外皮の合わせ目が溶接されていることで鋼製外皮に継目を無くしたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤ。
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