JP6725294B2 - Submerged arc welding flux - Google Patents
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Description
本発明は、肉盛りサブマージアーク溶接に使用されるサブマージアーク溶接用フラックスに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a submerged arc welding flux used for overlay submerged arc welding.
一般に、連続鋳造設備等に用いられるガイドやロール等は高温かつ水蒸気環境にさらされ、加熱、冷却の繰り返しを受けるため、高温での耐摩耗性、耐食性および耐熱亀裂性が要求される。そこで、従来から、これらの性能を向上させるため、例えば、低合金鋼の下地ロールに、Ｃｒ合金鋼を肉盛溶接したものが用いられている。 Generally, guides, rolls and the like used in continuous casting equipment are exposed to a high temperature and steam environment and repeatedly subjected to heating and cooling, so that they are required to have wear resistance, corrosion resistance and heat crack resistance at high temperatures. Therefore, in order to improve these performances, for example, a base roll of low alloy steel to which Cr alloy steel is overlay welded has been used.
このような肉盛溶接に用いるフラックスとして、例えば特許文献１には、フラックスの組成を所定範囲に規定した肉盛溶接用フラックスが開示されている。特許文献１によれば、この肉盛溶接用フラックスを用いることで、耐熱亀裂性、耐摩耗性および耐食性に優れた肉盛溶着金属が得られ、かつ良好な溶接作業性を有すると記載されている。
また、特許文献２には、フラックスの組成を所定範囲に規定したサブマージアーク溶接用フラックスが開示されている。特許文献２によれば、このサブマージアーク溶接用フラックスを用いることで、高温での強度、耐摩耗性、耐食性に優れた肉盛溶接金属が得られ、かつ良好な溶接作業性を有すると記載されている。
As a flux to be used for such overlay welding, for example, Patent Document 1 discloses a flux for overlay welding in which the composition of the flux is defined in a predetermined range. According to Patent Document 1, it is described that, by using this build-up welding flux, a build-up weld metal having excellent heat crack resistance, wear resistance and corrosion resistance can be obtained, and that the workability is good. There is.
Further, Patent Document 2 discloses a flux for submerged arc welding in which the composition of the flux is regulated within a predetermined range. According to Patent Document 2, it is described that by using this flux for submerged arc welding, a weld overlay metal having excellent strength at high temperature, wear resistance, and corrosion resistance can be obtained, and also has good welding workability. ing.
ところで、肉盛りサブマージアーク溶接では、特に直径が２００ｍｍ以上２５０ｍｍ以下程度の比較的小径のロールを肉盛する場合、ロール素材が溶接入熱により加熱されやすい。そのため、高パス間温度（例えば３００℃以上６００℃以下）での作業が余儀なくされ、スラグ剥離性が著しく劣化する傾向がみられる。従来の肉盛溶接用フラックスにおいては、特に高パス間温度域で肉盛溶接を行う場合のスラグ剥離性について改善の余地がある。また、肉盛溶接においては、良好なビード形状が得られることが望まれている。 By the way, in the build-up submerged arc welding, especially when building up a roll having a relatively small diameter of 200 mm or more and 250 mm or less, the roll material is likely to be heated by welding heat input. Therefore, work at a high temperature between passes (for example, 300° C. or more and 600° C. or less) is unavoidable, and the slag removability tends to be significantly deteriorated. In the conventional overlay welding flux, there is room for improvement in slag removability particularly when overlay welding is performed in a high-pass temperature range. In overlay welding, it is desired to obtain a good bead shape.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、高パス間温度域での肉盛溶接においてもスラグ剥離性に優れ、かつ良好なビード形状が得られるサブマージアーク溶接用フラックスを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a flux for submerged arc welding, which has excellent slag removability even in overlay welding in a high-pass temperature range, and which has a good bead shape. This is an issue.
従来の技術においては、肉盛溶接用フラックスについて、高パス間温度域での肉盛溶接においてスラグ剥離性が飛躍的に改善する、即ち、フラックスの設計を最適化することで、高パス間温度域での肉盛溶接におけるスラグ剥離性を改善したというような知見は一切示唆されていない。そこで、本発明者らは鋭意検討した結果、フラックスの成分組成や含有量の関係を規定することで、高パス間温度域での肉盛溶接においてもスラグ剥離性に優れ、かつ良好なビード形状が得られるサブマージアーク溶接用フラックスの発明を成すに至った。 In the prior art, for the overlay welding flux, the slag releasability is dramatically improved in overlay welding in the high pass temperature range, that is, by optimizing the flux design, the high pass temperature is improved. No findings have been suggested that the slag peeling property in overlay welding in the region was improved. Therefore, as a result of intensive investigations by the present inventors, by defining the relationship between the component composition and the content of the flux, the slag peeling property is excellent even in the overlay welding in the high pass temperature range, and the good bead shape is obtained. The present invention has led to the invention of a flux for submerged arc welding.
すなわち、本発明に係るサブマージアーク溶接用フラックスは、ステンレス鋼からなる帯状電極と組み合わせて肉盛りサブマージアーク溶接に使用されるサブマージアーク溶接用フラックスであって、ＭｇＯ：１７質量％以上３０質量％以下、Ａｌ２Ｏ３：１０質量％以上２０質量％以下、ＳｉＯ２：１０質量％以上３０質量％以下、ＺｒＯ２：５質量％以上１５質量％以下、ＣａＯ：１．０質量％以上１５質量％以下、を含有するとともに、金属Ｓｉを含有し、前記金属Ｓｉの含有量［Ｓｉ］（質量％）と、前記ステンレス鋼に含有されるＣｒの含有量［Ｃｒ］（質量％）との関係が、０．０６４≧３［Ｓｉ］／２［Ｃｒ］≧０．０２５であることとした。 That is, the flux for submerged arc welding according to the present invention is a flux for submerged arc welding used in overlay submerged arc welding in combination with a strip electrode made of stainless steel, and MgO: 17 mass% or more and 30 mass% or less. , Al 2 O 3 : 10 mass% to 20 mass%, SiO 2 : 10 mass% to 30 mass%, ZrO 2 : 5 mass% to 15 mass%, CaO: 1.0 mass% to 15 mass% In addition to containing the following, the relationship between the content [Si] (mass%) of the metal Si and the content [Si] of the metal Si and the content [Cr] (mass%) of Cr contained in the stainless steel is as follows. , 0.064≧ 3[Si]/2[Cr]≧0.025.
かかる構成によれば、サブマージアーク溶接用フラックス（以下、適宜、フラックスという）は、成分組成を規定するとともに、金属Ｓｉの含有量と、ステンレス鋼に含有されるＣｒの含有量との関係を規定することで、高パス間温度域での肉盛溶接においてもスラグ剥離性に優れ、かつ良好なビード形状が得られる。 According to this configuration, the flux for submerged arc welding (hereinafter, appropriately referred to as flux) defines the component composition and also defines the relationship between the content of metallic Si and the content of Cr contained in stainless steel. By doing so, even in the overlay welding in the high pass temperature range, the slag releasability is excellent and a good bead shape is obtained.
本発明に係るサブマージアーク溶接用フラックスは、前記金属Ｓｉの含有量が０．１質量％以上３質量％以下であることが好ましい。
かかる構成によれば、スラグ剥離性がより向上する。
In the flux for submerged arc welding according to the present invention, the content of the metal Si is preferably 0.1% by mass or more and 3% by mass or less.
With this configuration, the slag removability is further improved.
本発明に係るサブマージアーク溶接用フラックスは、金属弗化物：１質量％以上２０質量％以下を含有することが好ましい。
かかる構成によれば、アークが安定するとともにスラグの流動性が増し、ビード形状がより良好となる。
The flux for submerged arc welding according to the present invention preferably contains metal fluoride: 1 mass% or more and 20 mass% or less.
According to this structure, the arc is stabilized, the fluidity of the slag is increased, and the bead shape is improved.
本発明に係るサブマージアーク溶接用フラックスは、金属Ｖおよび金属Ｎｂを含有し、
前記金属Ｖの含有量［Ｖ］（質量％）と、前記金属Ｎｂの含有量［Ｎｂ］（質量％）との合計の含有量が、０．１≦［Ｖ］＋［Ｎｂ］≦３．０の範囲であることが好ましい。
かかる構成によれば、溶接金属の耐熱亀裂性が向上する。
The flux for submerged arc welding according to the present invention contains metal V and metal Nb,
The total content of the content [V] (mass %) of the metal V and the content [Nb] (mass %) of the metal Nb is 0.1≦[V]+[Nb]≦3. It is preferably in the range of 0.
According to this structure, the heat crack resistance of the weld metal is improved.
本発明のサブマージアーク溶接用フラックスは、高パス間温度域での肉盛溶接においてもスラグ剥離性に優れ、かつ良好なビード形状が得られる。 The submerged arc welding flux of the present invention is excellent in slag removability and has a good bead shape even in overlay welding in a high pass temperature range.
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。
本実施形態のサブマージアーク溶接用フラックスは、ステンレス鋼からなる帯状電極と組み合わせて肉盛りサブマージアーク溶接に使用されるものである。そして、フラックスは、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＣａＯを所定量含有するとともに、金属Ｓｉを含有する。さらに、フラックスは、金属Ｓｉの含有量［Ｓｉ］（質量％）と、ステンレス鋼に含有されるＣｒの含有量［Ｃｒ］（質量％）との関係を規定したものである。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described in detail.
The flux for submerged arc welding of the present embodiment is used for overlay submerged arc welding in combination with a strip electrode made of stainless steel. The flux contains a predetermined amount of MgO, Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , and CaO, and also contains metallic Si. Further, the flux defines the relationship between the content [Si] (mass%) of metallic Si and the content [Cr] (mass%) of Cr contained in stainless steel.
また、フラックスは、金属弗化物を所定量含有することが好ましい。また、フラックスは、金属Ｖおよび金属Ｎｂを含有し、金属Ｖの含有量［Ｖ］（質量％）と、金属Ｎｂの含有量［Ｎｂ］（質量％）との合計の含有量を所定にすることが好ましい。 Further, the flux preferably contains a predetermined amount of metal fluoride. Further, the flux contains the metal V and the metal Nb, and the total content of the content [V] (mass%) of the metal V and the content [Nb] (mass%) of the metal Nb is set to a predetermined content. It is preferable.
以下、フラックスの化学成分等の限定理由について詳細に説明する。なお、各成分の含有量は、フラックス全体についての含有量である。 Hereinafter, the reasons for limiting the chemical components of the flux will be described in detail. The content of each component is the content of the entire flux.
［ＭｇＯ：１７質量％以上３０質量％以下］
ＭｇＯは、塩基度を高めるとともに、スラグ剥離性を向上させる作用があり、これらの作用を有効に発揮させるためには１７質量％以上添加する必要がある。しかし、３０質量％を超えると、スラグ焼き付きを引き起こす。したがって、ＭｇＯ含有量は、１７質量％以上３０質量％以下とする。ＭｇＯ含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは２１質量％以上である。また、スラグ焼き付きの発生をより抑制する観点から、好ましくは２７質量％以下、より好ましくは２６質量％以下である。なお、ＭｇＯは炭酸塩の形で添加しても同様の効果が得られる。その場合は、ＭｇＯに換算して上記範囲内になるように添加する必要がある。
[MgO: 17% by mass or more and 30% by mass or less]
MgO has the effects of increasing the basicity and improving the slag removability, and it is necessary to add 17 mass% or more in order to effectively exhibit these effects. However, if it exceeds 30% by mass, slag seizure occurs. Therefore, the MgO content is set to 17% by mass or more and 30% by mass or less. The MgO content is preferably 20% by mass or more, and more preferably 21% by mass or more, from the viewpoint of further improving the effect. From the viewpoint of further suppressing the occurrence of slag seizure, the content is preferably 27% by mass or less, more preferably 26% by mass or less. The same effect can be obtained by adding MgO in the form of carbonate. In that case, it is necessary to add MgO so as to be within the above range in terms of MgO.
［Ａｌ２Ｏ３：１０質量％以上２０質量％以下］
Ａｌ２Ｏ３は、スラグの融点に作用する成分でビードの止端部の直線性を保つ効果がある。しかし、Ａｌ２Ｏ３含有量が１０質量％未満であったり、２０質量％を超えたりすると、ビードの止端部の直線性が保てなくなる。したがって、Ａｌ２Ｏ３含有量は、１０質量％以上２０質量％以下とする。Ａｌ２Ｏ３含有量は、ビードの止端部の直線性をより良好にする観点から、好ましくは１２質量％以上、より好ましくは１３質量％以上である。また、ビードの止端部の直線性をより良好にする観点から、好ましくは１８質量％以下、より好ましくは１７質量％以下である。
[Al 2 O 3 : 10% by mass or more and 20% by mass or less]
Al 2 O 3 is a component that acts on the melting point of the slag and has the effect of maintaining the linearity of the toe portion of the bead. However, if the Al 2 O 3 content is less than 10% by mass or exceeds 20% by mass, the linearity of the toe part of the bead cannot be maintained. Therefore, the Al 2 O 3 content is 10% by mass or more and 20% by mass or less. The Al 2 O 3 content is preferably 12% by mass or more, and more preferably 13% by mass or more, from the viewpoint of improving the linearity of the toe of the bead. From the viewpoint of improving the linearity of the toe of the bead, the content is preferably 18% by mass or less, more preferably 17% by mass or less.
［ＳｉＯ２：１０質量％以上３０質量％以下］
ＳｉＯ２は、滑らかなビード形状を得るために不可欠であり、この効果を発揮するためには１０質量％以上添加する必要がある。しかし、３０質量％を超えると、ビードの均一性が損なわれる。したがって、ＳｉＯ２含有量は、１０質量％以上３０質量％以下とする。ＳｉＯ２含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは１４質量％以上、より好ましくは１５質量％以上である。また、ビード形状をより良好にする観点から、好ましくは２１質量％以下、より好ましくは２０質量％以下である。なお、ＳｉＯ２は粘結剤（水ガラス等）から添加されるものも含まれる。
[SiO 2 : 10% by mass or more and 30% by mass or less]
SiO 2 is indispensable for obtaining a smooth bead shape, and it is necessary to add 10% by mass or more in order to exert this effect. However, when it exceeds 30% by mass, the uniformity of the beads is impaired. Therefore, the SiO 2 content is set to 10% by mass or more and 30% by mass or less. The SiO 2 content is preferably 14% by mass or more, and more preferably 15% by mass or more, from the viewpoint of further improving the effect. Further, from the viewpoint of improving the bead shape, it is preferably 21% by mass or less, more preferably 20% by mass or less. Note that SiO 2 also includes those added from a binder (water glass or the like).
［ＺｒＯ２：５質量％以上１５質量％以下］
ＺｒＯ２は、ビードの馴染みを向上させるのに有効であり、この効果を発揮させるためには５質量％以上添加する必要がある。しかし、１５質量％を超えると、スラグ剥離性が劣化する。したがって、ＺｒＯ２含有量は、５質量％以上１５質量％以下とする。ＺｒＯ２含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは７質量％以上、より好ましくは８質量％以上である。また、スラグ剥離性をより向上させる観点から、好ましくは１３質量％以下、より好ましくは１２質量％以下である。
[ZrO 2 : 5% by mass or more and 15% by mass or less]
ZrO 2 is effective in improving the familiarity of beads, and it is necessary to add 5% by mass or more in order to exert this effect. However, if it exceeds 15 mass %, the slag removability deteriorates. Therefore, the ZrO 2 content is set to 5% by mass or more and 15% by mass or less. The ZrO 2 content is preferably 7% by mass or more, more preferably 8% by mass or more, from the viewpoint of further improving the effect. From the viewpoint of further improving the slag releasability, it is preferably 13% by mass or less, more preferably 12% by mass or less.
［ＣａＯ：１．０質量％以上１５質量％以下］
ＣａＯは、フラックスの塩基度を高め、溶接時の冶金反応を促進するとともにスラグ剥離性を高める成分であり、これらの効果を発揮させるためには１．０質量％以上添加する必要がある。しかし、１５質量％を超えると、スラグの粘性が増大しすぎて、均一なビード形状を得にくくなる。したがって、ＣａＯ含有量は、１．０質量％以上１５質量％以下とする。ＣａＯ含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは１．５質量％以上、より好ましくは２．０質量％以上である。また、ビード形状をより良好にする観点から、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは９質量％以下である。なお、ＣａＯは炭酸塩の形で添加しても同様の効果が得られる。その場合は、ＣａＯに換算して上記範囲内になるように添加する必要がある。
[CaO: 1.0% by mass or more and 15% by mass or less]
CaO is a component that enhances the basicity of the flux, promotes the metallurgical reaction during welding, and enhances the slag removability, and it is necessary to add 1.0 mass% or more to exert these effects. However, if it exceeds 15% by mass, the viscosity of the slag increases excessively, and it becomes difficult to obtain a uniform bead shape. Therefore, the CaO content is set to 1.0% by mass or more and 15% by mass or less. The CaO content is preferably 1.5% by mass or more, and more preferably 2.0% by mass or more, from the viewpoint of further improving the effect. Further, from the viewpoint of improving the bead shape, it is preferably 10% by mass or less, more preferably 9% by mass or less. The same effect can be obtained by adding CaO in the form of carbonate. In that case, it is necessary to add it so as to be in the above range when converted to CaO.
［金属Ｓｉ］
金属Ｓｉは、フラックス中に、単体または合金として含有される。本発明者らは、ステンレス鋼の帯状電極を用いたサブマージアーク溶接において、溶接金属とスラグとの界面においてＣｒ酸化物（Ｃｒ２Ｏ３）が形成されることによりスラグ剥離性が悪化する知見を得た。そして、フラックス中に含まれる金属Ｓｉは、ステンレス鋼が溶接されることで形成される溶接金属の表面側で、スラグと溶接金属との界面でＣｒより優先的に酸化することを見出した。すなわち、金属Ｓｉは、スラグの剥離性を悪化させるＣｒ酸化物（Ｃｒ２Ｏ３）が形成されることを防止し、スラグ剥離性を向上させるための元素である。
[Metallic Si]
The metal Si is contained in the flux as a simple substance or an alloy. The present inventors have found that in submerged arc welding using a strip electrode of stainless steel, slag releasability deteriorates due to the formation of Cr oxide (Cr 2 O 3 ) at the interface between the weld metal and slag. Obtained. Then, it has been found that the metal Si contained in the flux is preferentially oxidized over Cr at the interface between the slag and the weld metal on the surface side of the weld metal formed by welding stainless steel. That is, metallic Si is an element for preventing the formation of Cr oxide (Cr 2 O 3 ) that deteriorates the slag removability and improving the slag releasability.
金属Ｓｉ含有量が０．１質量％以上３質量％以下の場合、スラグ剥離性を良好にする効果がより向上する。したがって、金属Ｓｉ含有量は、０．１質量％以上３質量％以下とすることが好ましい。金属Ｓｉ含有量は、前記効果をより向上させる観点から、より好ましくは０．２質量％以上である。また、前記効果をより向上させる観点から、より好ましくは１質量％以下である。 When the metal Si content is 0.1% by mass or more and 3% by mass or less, the effect of improving the slag releasability is further improved. Therefore, the metal Si content is preferably 0.1% by mass or more and 3% by mass or less. The metal Si content is more preferably 0.2% by mass or more from the viewpoint of further improving the effect. Further, from the viewpoint of further improving the effect, it is more preferably 1% by mass or less.
［金属Ｓｉの含有量［Ｓｉ］（質量％）と、ステンレス鋼に含有されるＣｒの含有量［Ｃｒ］（質量％）との関係：３［Ｓｉ］／２［Ｃｒ］≧０．０２５］
本発明者らは、鋭意検討した結果、フラックス中の金属Ｓｉの含有量とステンレス鋼中のＣｒの含有量には、スラグ剥離性を向上させるための関係があることを見出した。すなわち、「３［Ｓｉ］／２［Ｃｒ］」（｛３×Ｓｉ含有量｝÷｛２×Ｃｒ含有量｝）の値を０．０２５以上とすることで、ステンレス鋼中のＣｒが酸化することを十分に防止し、スラグ剥離性を向上させることができる。「３［Ｓｉ］／２［Ｃｒ］」の値が０．０２５未満では、Ｃｒの酸化を防ぐ効果が低く、十分なスラグ剥離性が得られない。したがって、「３［Ｓｉ］／２［Ｃｒ］」の値は、０．０２５以上とする。「３［Ｓｉ］／２［Ｃｒ］」の値は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは０．０３５以上、より好ましくは０．０４５以上である。
[Relationship between content [Si] (mass %) of metallic Si and content [Cr] (mass %) of Cr contained in stainless steel: 3 [Si]/2 [Cr]≧0.025]
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the content of metallic Si in the flux and the content of Cr in stainless steel have a relationship for improving the slag removability. That is, by setting the value of “3 [Si]/2 [Cr]” ({3×Si content}÷{2×Cr content}) to 0.025 or more, Cr in the stainless steel is oxidized. This can be sufficiently prevented and the slag releasability can be improved. When the value of “3 [Si]/2 [Cr]” is less than 0.025, the effect of preventing the oxidation of Cr is low and sufficient slag removability cannot be obtained. Therefore, the value of “3 [Si]/2 [Cr]” is set to 0.025 or more. The value of “3 [Si]/2 [Cr]” is preferably 0.035 or more, and more preferably 0.045 or more, from the viewpoint of further improving the effect.
［金属弗化物：１質量％以上２０質量％以下］
フラックスは、金属弗化物を含有してもよい。金属弗化物はアークを安定させるとともにスラグの流動性を増し、滑らかなビードを得るために重要な役割を果たす成分である。これらの効果は１質量％以上添加することで有効に発揮される。また、２０質量％以下では、アンダカットの発生を抑制できる。したがって、金属弗化物を添加する場合には、金属弗化物含有量は、１質量％以上２０質量％以下とするとよい。ただし、金属弗化物含有量は、１質量％未満であっても問題ない。金属弗化物含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは２質量％以上、より好ましくは３質量％以上である。また、アンダカットの発生をより抑制する観点から、好ましくは１７質量％以下である。なお、金属弗化物としては、ＣａＦ２、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＢａＦ２等が挙げられ、具体的な原料としては、ほたる石、氷晶石あるいはフッ化バリウム等が挙げられる。
[Metal fluoride: 1 mass% or more and 20 mass% or less]
The flux may contain a metal fluoride. The metal fluoride is a component that stabilizes the arc, increases the fluidity of the slag, and plays an important role in obtaining a smooth bead. These effects are effectively exhibited by adding 1 mass% or more. Further, when the content is 20% by mass or less, the occurrence of undercut can be suppressed. Therefore, when the metal fluoride is added, the content of the metal fluoride is preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less. However, there is no problem if the metal fluoride content is less than 1% by mass. The content of metal fluoride is preferably 2% by mass or more, and more preferably 3% by mass or more, from the viewpoint of further improving the effect. Further, from the viewpoint of further suppressing the occurrence of undercut, it is preferably 17% by mass or less. Examples of metal fluorides include CaF 2 , Na 3 AlF 6 , and BaF 2 , and specific raw materials include fluorite, cryolite, barium fluoride, and the like.
［金属Ｖの含有量［Ｖ］（質量％）と、金属Ｎｂの含有量［Ｎｂ］（質量％）との合計の含有量：０．１≦［Ｖ］＋［Ｎｂ］≦３．０］
金属Ｖおよび金属Ｎｂは、それぞれ溶接金属中のＣやＮと結びつき、炭化物や窒化物を形成することにより、溶接金属の耐熱亀裂性を向上させる。溶接金属の耐熱亀裂性が要求される場合は、金属Ｖ、金属Ｎｂについては、金属Ｖの含有量［Ｖ］（質量％）と、金属Ｎｂの含有量［Ｎｂ］（質量％）との合計の含有量が、「０．１≦［Ｖ］＋［Ｎｂ］≦３．０」を満たす範囲で添加するとよい。「［Ｖ］＋［Ｎｂ］」の値は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは０．３以上である。また、スラグ剥離性をより向上させる観点から、好ましくは２以下である。
[Total content of metal V content [V] (mass %) and metal Nb content [Nb] (mass %): 0.1≦[V]+[Nb]≦3.0]
The metal V and the metal Nb are combined with C and N in the weld metal to form carbides and nitrides, thereby improving the heat crack resistance of the weld metal. When heat crack resistance of the weld metal is required, for metal V and metal Nb, the total of the content V of metal V [V] (mass %) and the content of metal Nb [Nb] (mass %) Is preferably added in a range satisfying “0.1≦[V]+[Nb]≦3.0”. The value of “[V]+[Nb]” is preferably 0.3 or more from the viewpoint of further improving the effect. Further, from the viewpoint of further improving the slag removability, it is preferably 2 or less.
金属Ｖおよび金属Ｎｂの含有量は、「０．１≦［Ｖ］＋［Ｎｂ］≦３．０」を満たす範囲で添加する場合、いずれか一方が０質量％であってもよい。
金属Ｖおよび金属Ｎｂは、フラックス中に、単体または合金として含有される。なお、上記金属成分については、フェロバナジウム、フェロニオブといった形で添加してもよい。
When the contents of the metal V and the metal Nb are added in a range satisfying “0.1≦[V]+[Nb]≦3.0”, either one may be 0 mass %.
The metal V and the metal Nb are contained in the flux as a simple substance or an alloy. The metal component may be added in the form of ferrovanadium or ferroniobium.
［残部］
本実施形態のフラックスの成分組成におけるその他の残部には、その他の金属として、例えば、金属Ｍｎ、金属Ｆｅ、金属Ｎｉ、金属Ｍｏ、金属Ｗ、金属Ｃｕを本発明の効果を妨げない範囲で含有してもよい。詳細には、例えば、合計２８質量％以下、好ましくは２６質量％以下、より好ましくは２５質量％以下の範囲で含有されていてもよい。なお、これらの成分は、単体として存在してもよいし、合金として存在していてもよい。
[Remainder]
In the rest of the composition of the flux of the present embodiment, other metals such as metal Mn, metal Fe, metal Ni, metal Mo, metal W, and metal Cu are contained as long as the effects of the present invention are not impaired. You may. Specifically, for example, the total amount may be 28 mass% or less, preferably 26 mass% or less, and more preferably 25 mass% or less. In addition, these components may exist as a simple substance or may exist as an alloy.
また、その他の残部は、不可避的不純物である。不可避的不純物として、Ｐ、Ｓ、Ａｓ、Ｔａ、Ｂ、Ｃ、およびＣＯ２等が本発明の効果を妨げない範囲で含有されていてもよい。詳細には、例えば、合計１質量％以上９質量％以下の範囲で含有されていてもよい。これらの不可避的不純物は、天然鉱物を原料とするため含まれるものである。また、ＣＯ２は、ＭｇＯやＣａＯの炭酸塩に由来するものであり、例えば０．５質量％以上７質量％以下含まれる。なお、Ｃは単体として含まれたり合金中として含まれたりする。
そして、Ｐ、Ｓ、Ａｓ、Ｔａ、Ｂ、Ｃ、およびＣＯ２等については、前記した所定の含有量を超えなければ、不可避的不純物として含有される場合だけではなく、積極的に添加される場合であっても、本発明の効果を妨げない。また、前記した必須成分ではない金属弗化物、金属Ｖ、金属Ｎｂ、金属Ｍｎ、金属Ｆｅ、金属Ｎｉ、金属Ｍｏ、金属Ｗ、金属Ｃｕ等については、積極的に添加してもよいが、不可避的不純物として含まれていてもよい。
The other balance is unavoidable impurities. As unavoidable impurities, P, S, As, Ta, B, C, CO 2 and the like may be contained within a range that does not impair the effects of the present invention. Specifically, for example, it may be contained in a total range of 1% by mass or more and 9% by mass or less. These unavoidable impurities are included because they are made from natural minerals. Further, CO 2 is derived from a carbonate of MgO or CaO, and is contained in, for example, 0.5% by mass or more and 7% by mass or less. Note that C is contained as a simple substance or contained in an alloy.
Then, P, S, As, Ta, B, C, CO 2, etc. are positively added, not only when they are contained as unavoidable impurities, unless they exceed the above-mentioned predetermined contents. Even in the case, the effect of the present invention is not impaired. Further, the above-mentioned non-essential components such as metal fluoride, metal V, metal Nb, metal Mn, metal Fe, metal Ni, metal Mo, metal W, and metal Cu may be positively added, but they are unavoidable. It may be contained as a specific impurity.
［その他］
本実施形態において、溶接の対象とするワークは、例えば軟鋼や低合金鋼である。また、溶接に用いる帯状電極は、例えば、Ｃｒを１０質量％以上１９質量％以下含有するステンレス鋼である。
本実施形態のサブマージアーク溶接用フラックスは、連鋳用ロール等の肉盛溶接を行う場合に適する。
[Other]
In the present embodiment, the work to be welded is, for example, mild steel or low alloy steel. The strip electrode used for welding is, for example, stainless steel containing 10 mass% or more and 19 mass% or less of Cr.
The submerged arc welding flux of this embodiment is suitable for overlay welding of continuous casting rolls and the like.
［製造方法］
本実施形態のフラックスの製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられるが、これに限定されるものではない。所定量の原料粉を配合し、結合剤（バインダ）とともに混練した後、造粒し、焼成し、整粒する等して、本実施形態に係る組成を有するサブマージアーク溶接用フラックスを製造する。その際、結合剤としては、例えば、ポリビニルアルコールや水ガラスを使用することができる。また、造粒法は、特に限定されるものではないが、転動式造粒機や押し出し式造粒機等を用いる方法が好ましい。
[Production method]
The method for producing the flux of the present embodiment includes, for example, the following method, but is not limited to this. A predetermined amount of raw material powder is blended, kneaded with a binder (binder), granulated, fired, and sized to produce a flux for submerged arc welding having the composition according to the present embodiment. At that time, as the binder, for example, polyvinyl alcohol or water glass can be used. The granulation method is not particularly limited, but a method using a rolling granulator, an extrusion granulator, or the like is preferable.
以上のような構成とされた本実施形態のサブマージアーク溶接用フラックスにおいては、ＭｇＯ：１７質量％以上３０質量％以下、Ａｌ２Ｏ３：１０質量％以上２０質量％以下、ＳｉＯ２：１０質量％以上３０質量％以下、ＺｒＯ２：５質量％以上１５質量％以下、ＣａＯ：１．０質量％以上１５質量％以下、を含有するとともに、金属Ｓｉを含有し、金属Ｓｉの含有量［Ｓｉ］（質量％）と、ステンレス鋼に含有されるＣｒの含有量［Ｃｒ］（質量％）との関係が、３［Ｓｉ］／２［Ｃｒ］≧０．０２５とされているので、例えば３００℃以上６００℃以下のような高温のパス間温度域で、サブマージアーク溶接によってステンレス鋼の帯状電極を用いて肉盛溶接を行っても、スラグ剥離性に優れ、かつ良好なビード形状の溶接金属を得ることができる。 In the flux for submerged arc welding according to the present embodiment configured as described above, MgO: 17% by mass or more and 30% by mass or less, Al 2 O 3 : 10% by mass or more and 20% by mass or less, and SiO 2 : 10% by mass. % Or more and 30% by mass or less, ZrO 2 : 5% by mass or more and 15% by mass or less, CaO: 1.0% by mass or more and 15% by mass or less, and contains metal Si, and the content of metal Si [Si ] (Mass %) and the content [Cr] of Cr contained in the stainless steel [mass %] is 3 [Si]/2[Cr]≧0.025, and therefore, for example, 300 Even if overlay welding is performed using a stainless steel strip electrode by submerged arc welding in a high temperature range between passes, such as ℃ or more and 600 ℃ or less, excellent weld bead shape with excellent slag removability. Can be obtained.
また、本実施形態のサブマージアーク溶接用フラックスは、金属弗化物：１質量％以上２０質量％以下を含有する場合、アークが安定するとともにスラグの流動性が増し、溶接金属のビード形状がより良好となる。 Further, in the submerged arc welding flux of the present embodiment, when the metal fluoride contains 1 mass% or more and 20 mass% or less, the arc becomes stable and the fluidity of the slag increases, and the bead shape of the weld metal is better. Becomes
次に本発明の実施例を示す。表１、２に示す成分組成のサブマージアーク溶接用フラックスおよびバンドフープを使用して以下の条件で周方向に肉盛溶接を行い、スラグ剥離性およびビード形状について評価した。なお、予熱・パス間温度は、接触式の温度センサや放射温度計等を用いることで測定することができる。また、フラックスの成分は、例えばＪＩＳ Ｚ ３３５２：２０１０に記載の方法に準拠して測定すればよい。 Next, examples of the present invention will be described. Using the submerged arc welding fluxes and band hoops having the component compositions shown in Tables 1 and 2, overlay welding was performed in the circumferential direction under the following conditions, and slag releasability and bead shape were evaluated. The preheating/interpass temperature can be measured by using a contact type temperature sensor, a radiation thermometer, or the like. The component of the flux may be measured according to the method described in JIS Z 3352:2010, for example.
〈溶接施工条件〉
被溶接材：Ｓ２５Ｃ（軟鋼）、直径２５０ｍｍ×長さ１０００ｍｍ
溶接方法：帯状電極サブマージアーク溶接
使用電極（バンドフープ）：ステンレス鋼、厚さ０．４ｍｍ×幅５０ｍｍ
極性：ＤＣ，ＲＰ
溶接電流：６５０Ａ
溶接電圧：２５Ｖ
溶接速度：１９ｃｍ／ｍｉｎ
予熱・パス間：３５０℃以上６００℃以下
溶接方法：４パス１層で３層盛
<Conditions for welding>
Workpiece material: S25C (mild steel), diameter 250 mm x length 1000 mm
Welding method: Strip electrode submerged arc welding Electrode used (band hoop): Stainless steel, thickness 0.4 mm x width 50 mm
Polarity: DC, RP
Welding current: 650A
Welding voltage: 25V
Welding speed: 19cm/min
Between preheating and passes: 350°C or more and 600°C or less Welding method: 4 passes 1 layer 3 layers
評価項目および評価基準は以下のとおりである。
［スラグ剥離性］
スラグ剥離性は、自然剥離したものを非常に良好（◎）、軽くたたくことにより剥離したものを良好（○）、軽くたたくだけでは剥離しなかったものを不良（×）とし、◎、○のものを合格とした。
The evaluation items and evaluation criteria are as follows.
[Slag releasability]
As for slag releasability, those that were naturally peeled were very good (◎), those that were peeled by tapping were good (○), those that were not peeled only by tapping were bad (×). The one was accepted.
［ビード形状］
ビード形状は、目視によって評価した。
ビード表面が均一でアンダカットやオーバーラップが無いビードであったものを非常に良好（◎）、アンダカットやオーバーラップがあったものの、０．３ｍｍ未満の軽度のアンダカットや０．３ｍｍ未満の軽度のオーバーラップであったものを良好（○）、０．３ｍｍ以上のアンダカットや０．３ｍｍ以上のオーバーラップがあったものを不良（×）とし、◎、○のものを合格とした。
[Bead shape]
The bead shape was visually evaluated.
A bead with a uniform bead surface and no undercuts or overlaps was very good (◎), although there were undercuts or overlaps, a mild undercut of less than 0.3mm or less than 0.3mm Those with a slight overlap were evaluated as good (∘), those with an undercut of 0.3 mm or more and an overlap of 0.3 mm or more were evaluated as bad (x), and those with ⊚ and ○ were passed.
そして、総合評価として、前記評価項目のいずれも◎のものを◎、いずれか一方が◎で他方が○、または、いずれも○のものを○、いずれか一つでも×のものを×として記した。 Then, as a comprehensive evaluation, all of the evaluation items are marked with ◎, one of them is marked with ◎ and the other is marked with ○, or both are marked with ○, and any one is marked with ×. did.
これらの結果を表１、２に示す。なお、表中、本発明の範囲を満たさないものは数値に下線を引いて示す。また、「その他の金属」の数値は、小数点以下２桁目を四捨五入した値である。 The results are shown in Tables 1 and 2. In the table, those not satisfying the range of the present invention are indicated by underlining the numerical values. Moreover, the numerical value of "other metals" is a value rounded off to the second decimal place.
表１、２に示すように、本発明の範囲を満足するまたは参考例であるＡ１〜Ａ２４、Ａ１−２〜Ａ４−３は、すべての評価項目において合格であった。
一方、本発明の範囲を満足しないＢ１〜Ｂ１３は、以下の結果となった。
As shown in Tables 1 and 2, A1 to A24 and A1-2 to A4-3, which satisfy the scope of the present invention or are reference examples , passed all the evaluation items.
On the other hand, B1 to B13 which do not satisfy the scope of the present invention have the following results.
Ｂ１は、ＭｇＯ含有量が少ないため、スラグ剥離性に劣った。
Ｂ２は、ＭｇＯ含有量が多いため、スラグ剥離性に劣った。
Ｂ３は、Ａｌ２Ｏ３含有量が少ないため、ビード形状に劣った。
Ｂ４は、Ａｌ２Ｏ３含有量が多いため、ビード形状に劣った。
B1 had a low MgO content and thus was inferior in slag removability.
B2 was inferior in slag removability because it had a high MgO content.
B3 was inferior in bead shape because the content of Al 2 O 3 was small.
B4 was inferior in bead shape because it contained a large amount of Al 2 O 3 .
Ｂ５は、ＳｉＯ２含有量が少ないため、ビード形状に劣った。
Ｂ６は、ＳｉＯ２含有量が多いため、ビード形状に劣った。
Ｂ７は、ＺｒＯ２含有量が少ないため、ビード形状に劣った。
Ｂ８は、ＺｒＯ２含有量が多いため、スラグ剥離性に劣った。
B5 was inferior in bead shape because the content of SiO 2 was small.
B6 was inferior in bead shape because it had a large SiO 2 content.
B7 was inferior in bead shape because the ZrO 2 content was small.
B8 had a large ZrO 2 content and thus was inferior in slag removability.
Ｂ９は、ＣａＯ含有量が少ないため、スラグ剥離性に劣った。
Ｂ１０は、ＣａＯ含有量が多いため、ビード形状に劣った。
Ｂ１１は、「３Ｓｉ／２Ｃｒ」の値が小さいため、スラグ剥離性に劣った。
Ｂ１２は、「３Ｓｉ／２Ｃｒ」の値が小さいため、スラグ剥離性に劣った。
Ｂ１３は、「３Ｓｉ／２Ｃｒ」の値が小さいため、スラグ剥離性に劣った。
B9 had a low CaO content and thus was inferior in slag removability.
B10 was inferior in bead shape because it contained a large amount of CaO.
B11 had a small value of "3Si/2Cr", and thus was inferior in slag releasability.
B12 had a small value of "3Si/2Cr", and thus was inferior in slag releasability.
B13 was inferior in slag removability because the value of "3Si/2Cr" was small.
また、Ａ１〜Ａ４については、それぞれ、Ａ１−２〜Ａ４−２と比較して特にビード形状が良好であった。これにより金属弗化物による効果が確認された。
また、Ａ１〜Ａ４、Ａ１−３〜Ａ４−３については、下記のヒートクラック試験方法にて耐熱亀裂性を評価したところ、Ａ１〜Ａ４は、Ａ１−３〜Ａ４−３と比較して良好な耐熱亀裂性を有することが確認された。これによりＶ、Ｎｂによる効果が確認された。
なお、ヒートクラック試験は、高周波コイルにより試験片表面を急速加熱し、次いで表面から水冷するという行為を繰り返す方式の試験である。具体的条件としては、試験片表面温度において７００℃と１５０℃との繰り返しを８００回行った。試験後、試験片を切断し、最大割れ深さを測定して耐熱亀裂性を評価した。
Further, regarding A1 to A4, the bead shape was particularly good as compared with A1-2 to A4-2, respectively. This confirmed the effect of metal fluoride.
Regarding A1 to A4 and A1-3 to A4-3, when the thermal crack resistance was evaluated by the following heat crack test method, A1 to A4 were better than A1-3 to A4-3. It was confirmed to have heat crack resistance. This confirmed the effect of V and Nb.
The heat crack test is a test of a system in which the surface of the test piece is rapidly heated by a high frequency coil and then water cooling is performed from the surface. As specific conditions, 700° C. and 150° C. were repeated 800 times at the surface temperature of the test piece. After the test, the test piece was cut and the maximum crack depth was measured to evaluate the heat crack resistance.
以上、本発明について実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されることなく、その権利範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈しなければならない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することが可能であることはいうまでもない。 Although the present invention has been described in detail above with reference to the embodiments and examples, the scope of the present invention is not construed to be limited to the contents described above, and the scope of rights thereof is widely interpreted based on the description of the claims. Must. Needless to say, the contents of the present invention can be widely modified and changed based on the above description.
Claims (4)
ＭｇＯ：１７質量％以上３０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：１０質量％以上２０質量％以下、
ＳｉＯ２：１０質量％以上３０質量％以下、
ＺｒＯ２：５質量％以上１５質量％以下、
ＣａＯ：１．０質量％以上１５質量％以下、
を含有するとともに、
金属Ｓｉを含有し、
前記金属Ｓｉの含有量［Ｓｉ］（質量％）と、前記ステンレス鋼に含有されるＣｒの含有量［Ｃｒ］（質量％）との関係が、
０．０６４≧３［Ｓｉ］／２［Ｃｒ］≧０．０２５
であることを特徴とするサブマージアーク溶接用フラックス。 A flux for submerged arc welding used in overlay submerged arc welding in combination with a strip electrode made of stainless steel,
MgO: 17% by mass or more and 30% by mass or less,
Al 2 O 3 : 10% by mass or more and 20% by mass or less,
SiO 2 : 10% by mass or more and 30% by mass or less,
ZrO 2 : 5% by mass or more and 15% by mass or less,
CaO: 1.0% by mass or more and 15% by mass or less,
And contains
Contains metallic Si,
The relationship between the content [Si] (mass %) of the metal Si and the content [Cr] (mass %) of Cr contained in the stainless steel is
0.064≧ 3[Si]/2[Cr]≧0.025
Flux for submerged arc welding, characterized in that
前記金属Ｖの含有量［Ｖ］（質量％）と、前記金属Ｎｂの含有量［Ｎｂ］（質量％）との合計の含有量が、
０．１≦［Ｖ］＋［Ｎｂ］≦３．０
の範囲であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のサブマージアーク溶接用フラックス。 Containing metal V and metal Nb,
The total content of the content [V] (mass %) of the metal V and the content [Nb] (mass %) of the metal Nb is
0.1≦[V]+[Nb]≦3.0
The flux for submerged arc welding according to any one of claims 1 to 3, wherein the flux is in the range.
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