JP6845094B2 - 高酸化チタン系被覆アーク溶接棒 - Google Patents
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Description
本発明は、溶接作業性等の諸性能を確保すると共に特に耐棒焼け性に優れ、かつ、ビード外観及びビード形状が良好な高酸化チタン系被覆アーク溶接棒に関するものである。
非低水素系被覆アーク溶接棒は、低水素系被覆アーク溶接棒等に比べ、安定したアーク状態が得られ、ビード外観が良好で、スパッタ発生量が少なく、再アーク性が良好であるなど溶接作業性に優れるため、車両、建築等の一般構造物の溶接に広く使用されている。
しかし近年では、更なる溶接作業能率の向上が要求されることから、溶接部の融合不良やブローホール等の溶接欠陥の抑制が重要課題となっており、深い溶込みが得られ、かつ、優れた溶接作業性をも有する非低水素系被覆アーク溶接棒が要望されている。
中でも高酸化チタン系被覆アーク溶接棒は、他の非低水素系被覆アーク溶接棒に比べてアークの安定性に優れ、スラグ剥離性が良好なことから、様々な環境下での溶接に適用される。しかしながら、この高酸化チタン系被覆アーク溶接棒は、耐棒焼け性及び薄板の溶接時にビード外観及びビード形状が悪化してしまうという問題点がある。
このため、従来より高酸化チタン系被覆アーク溶接棒の耐棒焼け性、ビード外観及びビード形状の改善に対しては、種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１には、非低水素系被覆アーク溶接棒の被覆剤中に放熱作用に有効な特定のガス発生剤の量を所定範囲内に定めることで、放熱作用を活発にして耐棒焼け性を改善する技術が開示されている。
また、特許文献２には、酸化チタン原料の成分においてＡｌ及びＳｉの原子百分率を規定することで、酸化チタン原料の融点が適度となり、ビード形状が良好となる技術が開示されている。また特許文献２には、被覆アーク溶接棒の被覆剤中のＺｒＯ2を所定範囲内に定めることで、ビード表面の光沢を向上させる技術が開示されている。
しかしながら、これら特許文献１及び特許文献２の開示技術によれば、従来からの高酸化チタン系溶接棒の課題とされてきた耐棒焼け性、ビード外観及びビード形状を改善することはできるものの、スパッタの発生量の低減及びアークの安定性を維持することは困難であった。
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、スパッタ発生量が少なく、優れたアークの安定性やスラグ剥離性、再アーク性等を確保すると共に、高電流の溶接条件で溶接をしても耐棒焼け性に優れ、薄板の溶接時でも良好なビード外観及びビード形状が得られる高酸化チタン系被覆アーク溶接棒を提供することを目的とする。
本発明の要旨は、
（１）鋼心線に被覆剤が被覆されている高酸化チタン系被覆アーク溶接棒において、前記被覆剤は、被覆剤全質量に対する質量％で、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計：３５〜５５％、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：１０〜２５％、金属炭酸塩の１種または２種の合計：３〜１２％、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計：１〜７％、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値：１〜７％、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計：１〜７％、Ｍｎ：２〜１２％、有機物の１種または２種以上の合計：２〜８％を含有し、残部は鉄合金のＦｅ分及び不可避不純物からなり、前記金属炭酸塩の平均粒径が４５〜１３０μｍであることを特徴とする高酸化チタン系被覆アーク溶接棒。
（１）鋼心線に被覆剤が被覆されている高酸化チタン系被覆アーク溶接棒において、前記被覆剤は、被覆剤全質量に対する質量％で、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計：３５〜５５％、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：１０〜２５％、金属炭酸塩の１種または２種の合計：３〜１２％、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計：１〜７％、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値：１〜７％、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計：１〜７％、Ｍｎ：２〜１２％、有機物の１種または２種以上の合計：２〜８％を含有し、残部は鉄合金のＦｅ分及び不可避不純物からなり、前記金属炭酸塩の平均粒径が４５〜１３０μｍであることを特徴とする高酸化チタン系被覆アーク溶接棒。
（２）被覆剤全質量に対する質量％で、前記金属炭酸塩中にＭｎＣＯ3及びＦｅＣＯ3の１種または２種の合計：１〜５％を含有することを特徴とする（１）に記載の高酸化チタン系被覆アーク溶接棒。
（３）被覆剤全質量に対する質量％で、砂鉄：１〜６％をさらに含有することを特徴とする（１）または（２）に記載の高酸化チタン系被覆アーク溶接棒である。
本発明の高酸化チタン系被覆アーク溶接棒によれば、スパッタ発生量が少なく、優れたアークの安定性やスラグ剥離性、再アーク性等を確保でき、特に高電流の溶接条件で溶接をしても耐棒焼け性に優れ、薄板の溶接時でも良好なビード外観及びビード形状が得られるので、溶接作業能率の向上に大いに貢献できる。
本発明者らは、上述した課題を解決するために、高酸化チタン系被覆アーク溶接棒を試作し、スパッタ発生量、アークの安定性、スラグ剥離性、再アーク性、耐棒焼け性、ビード外観及びビード形状等の溶接作業性について詳細に調査した。その結果、適正溶接電流範囲の上限付近の電流にて溶接を行うと、溶接棒の温度が上昇し、保護筒の形成が不均一となり、ビード形状不良を引き起こすことがわかった。また、上述と同様の溶接電流で薄板の溶接を行うと、溶融池を被包する溶融スラグの被包状態が不均一で、溶融スラグがビード表面に焼き付きやすく、金属光沢を得るのが困難であった。
そこで、高酸化チタン系被覆アーク溶接棒の特徴である優れたアークの安定性やスラグ剥離性、再アーク性等の溶接作業性を維持しながら耐棒焼け性及びビード外観及びビード形状を改善する方法を種々検討した結果、被覆剤中に、Ｔｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、金属炭酸塩、Ａｌ酸化物、Ｎａ化合物及びＫ化合物、有機物を適量添加することでアークの安定性を向上し、有機物を適量添加することでスパッタ発生量を低減し、Ｔｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｚｒ酸化物を適量添加することでスラグ剥離性を良好にし、Ｓｉ酸化物、Ｎａ化合物及びＫ化合物、有機物を適量添加することで再アーク性を向上し、金属炭酸塩及びＭｎを適量添加することでブローホール等の溶接欠陥を防止できることを見出した。
一方、耐棒焼け性に関しては、金属炭酸塩を適量添加することで、被覆剤が燃焼し、金属炭酸塩が分解されＣＯ2ガスが発生した時に放熱作用が働くので、被覆剤の温度上昇を抑制でき、十分な耐棒焼け性が得られることを見出した。
ビード外観及びビード形状に関しては、Ｔｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物を適量添加することで、溶融スラグの融点が上がり、かつ、溶融スラグの流動性が良くなり、溶融池を均一に被包するので良好なビード外観及びビード形状が得られることを見出した。
また、金属炭酸塩の平均粒径を調整することにより、さらにビード形状が良好になり、ＭｎＣＯ3及びＦｅＣＯ3の１種または２種の添加量を調整することにより、さらに耐棒焼け性が良好になることを見出した。さらに、砂鉄の添加量を調整することでさらにアークの安定性が良好になることを見出した。
以下、本発明における高酸化チタン系被覆アーク溶接棒の被覆剤の成分組成と、その成分組成の限定理由について詳細に説明する。なお、各成分組成の含有量は、被覆剤全質量に対する質量％で表すこととし、その質量％を表すときには単に％と記載することとする。
［Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計：３５〜５５％］
Ｔｉ酸化物は、ルチール、酸化チタン、チタン酸ソーダ、チタンスラグ等から添加され、スラグ生成剤及びアーク安定剤として作用し、アーク安定性、ビード外観やビード形状を改善する効果を有する。Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計が３５％未満であると、アークが弱くなって不安定になるとともに、スラグ流動性が悪くなってビード外観やビード形状が不良となる。一方、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計が５５％を超えると、スラグが緻密になってスラグ剥離性が不良となる。したがって、被覆剤中のＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計は３５〜５５％とする。
Ｔｉ酸化物は、ルチール、酸化チタン、チタン酸ソーダ、チタンスラグ等から添加され、スラグ生成剤及びアーク安定剤として作用し、アーク安定性、ビード外観やビード形状を改善する効果を有する。Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計が３５％未満であると、アークが弱くなって不安定になるとともに、スラグ流動性が悪くなってビード外観やビード形状が不良となる。一方、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計が５５％を超えると、スラグが緻密になってスラグ剥離性が不良となる。したがって、被覆剤中のＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計は３５〜５５％とする。
［Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：１０〜２５％］
Ｓｉ酸化物は、珪砂、長石、水ガラス等から添加され、スラグ生成剤及びアーク安定剤として作用し、アーク安定性及びスラグ剥離性を改善する効果を有する。Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が１０％未満であると、アークが弱くなって不安定になるとともに、生成したスラグのガラス質が少なくなり、スラグ剥離性が不良になる。一方、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が２５％を超えると、スラグの粘性が高くなってビード形状が不良となる。またＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が２５％を超えると、被覆剤の電気伝導性が低くなって再アーク性が不良となる。したがって、被覆剤中のＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計は１０〜２５％とする。
Ｓｉ酸化物は、珪砂、長石、水ガラス等から添加され、スラグ生成剤及びアーク安定剤として作用し、アーク安定性及びスラグ剥離性を改善する効果を有する。Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が１０％未満であると、アークが弱くなって不安定になるとともに、生成したスラグのガラス質が少なくなり、スラグ剥離性が不良になる。一方、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が２５％を超えると、スラグの粘性が高くなってビード形状が不良となる。またＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が２５％を超えると、被覆剤の電気伝導性が低くなって再アーク性が不良となる。したがって、被覆剤中のＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計は１０〜２５％とする。
［金属炭酸塩の１種または２種以上の合計：３〜１２％］
金属炭酸塩は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸マンガン、炭酸鉄、炭酸リチウム等から添加され、アーク中で分解してＣＯ2ガスを発生させて溶着金属を大気から遮蔽して保護する効果を有する。金属炭酸塩の１種または２種以上の合計が３％未満であると、シールド効果が不足してブローホールが発生しやすくなる。また、ＣＯ2ガスの発生量が不十分となり、被覆剤の放熱作用が不足することで耐棒焼け性が劣化する。一方、金属炭酸塩の１種または２種以上の合計が１２％を超えると、アークが弱くなって不安定になる。したがって、被覆剤中の金属炭酸塩の１種または２種以上の合計は３〜１２％とする。
金属炭酸塩は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸マンガン、炭酸鉄、炭酸リチウム等から添加され、アーク中で分解してＣＯ2ガスを発生させて溶着金属を大気から遮蔽して保護する効果を有する。金属炭酸塩の１種または２種以上の合計が３％未満であると、シールド効果が不足してブローホールが発生しやすくなる。また、ＣＯ2ガスの発生量が不十分となり、被覆剤の放熱作用が不足することで耐棒焼け性が劣化する。一方、金属炭酸塩の１種または２種以上の合計が１２％を超えると、アークが弱くなって不安定になる。したがって、被覆剤中の金属炭酸塩の１種または２種以上の合計は３〜１２％とする。
［Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計：１〜７％］
Ａｌ酸化物は、アルミナ、長石、珪砂、マイカ等から添加され、アークを安定にする効果を有する。Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計が１％未満では、アークが弱くなって不安定になる。一方、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計が７％を超えると、スラグ剥離性が不良になる。したがって、被覆剤中のＡｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計は１〜７％とする。
Ａｌ酸化物は、アルミナ、長石、珪砂、マイカ等から添加され、アークを安定にする効果を有する。Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計が１％未満では、アークが弱くなって不安定になる。一方、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計が７％を超えると、スラグ剥離性が不良になる。したがって、被覆剤中のＡｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計は１〜７％とする。
［Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計：１〜７％］
Ｚｒ酸化物は、ジルコンサンド、ジルコンフラワー、酸化ジルコニウム等から添加されビード外観に光沢が付与する効果を有する。Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計が１％未満では、ビード外観に十分な光沢が得られない。一方、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計が７％を超えるとスラグが緻密になってスラグ剥離性が不良になる。したがって、被覆剤中のＺｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計は１〜７％とする。
Ｚｒ酸化物は、ジルコンサンド、ジルコンフラワー、酸化ジルコニウム等から添加されビード外観に光沢が付与する効果を有する。Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計が１％未満では、ビード外観に十分な光沢が得られない。一方、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計が７％を超えるとスラグが緻密になってスラグ剥離性が不良になる。したがって、被覆剤中のＺｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計は１〜７％とする。
［Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計：１〜７％］
Ｎａ化合物及びＫ化合物は、水ガラス中の珪酸ソーダ及び珪酸カリウム、カリ長石、カリガラス及びソーダ長石等から添加され、アーク安定性を改善する効果を有する。Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計が１％未満では、アークが不安定になる。一方、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計が７％を超えると、再アーク性が不良になる。したがって、被覆剤中のＮａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計は１〜７％とする。
Ｎａ化合物及びＫ化合物は、水ガラス中の珪酸ソーダ及び珪酸カリウム、カリ長石、カリガラス及びソーダ長石等から添加され、アーク安定性を改善する効果を有する。Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計が１％未満では、アークが不安定になる。一方、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計が７％を超えると、再アーク性が不良になる。したがって、被覆剤中のＮａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計は１〜７％とする。
［Ｍｎ：２〜１２％］
Ｍｎは、金属Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等から添加され、脱酸剤として添加する他、溶接金属の強度及び靭性向上に有効である。Ｍｎが２％未満では、脱酸不足となり、ブローホールが発生しやすくなり、また溶接金属の強度及び靭性が低下する。一方、Ｍｎが１２％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靭性が低下する。したがって、被覆剤中のＭｎは２〜１２％とする。
Ｍｎは、金属Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等から添加され、脱酸剤として添加する他、溶接金属の強度及び靭性向上に有効である。Ｍｎが２％未満では、脱酸不足となり、ブローホールが発生しやすくなり、また溶接金属の強度及び靭性が低下する。一方、Ｍｎが１２％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靭性が低下する。したがって、被覆剤中のＭｎは２〜１２％とする。
［有機物の１種または２種以上の合計：２〜８％］
有機物は、セルロース、デキストリン、小麦粉、澱粉、コーンスターチ等から添加され、再アーク性を改善に有効である。有機物の１種または２種以上の合計が２％未満であると、良好な再アーク性が得られない。一方、有機物の１種または２種以上の合計が８％を超えると、アークが強くなりすぎてスパッタ発生量が多くなる。したがって、被覆剤中の有機物の１種または２種以上の合計は２〜８％とする。
有機物は、セルロース、デキストリン、小麦粉、澱粉、コーンスターチ等から添加され、再アーク性を改善に有効である。有機物の１種または２種以上の合計が２％未満であると、良好な再アーク性が得られない。一方、有機物の１種または２種以上の合計が８％を超えると、アークが強くなりすぎてスパッタ発生量が多くなる。したがって、被覆剤中の有機物の１種または２種以上の合計は２〜８％とする。
［金属炭酸塩の平均粒径：４５〜１３０μｍ］
金属炭酸塩の平均粒径は、ビード止端部のなじみを改善してビード形状を良好にする効果を有する。金属炭酸塩の平均粒径が４５μｍ未満であると、ビード止端部のなじみを改善する効果が得られない。一方、金属炭酸塩の平均粒径が１３０μｍを超えると、アークが強くなりすぎてスパッタ発生量が増加多くなる。したがって、被覆剤中の金属炭酸塩の平均粒径は４５〜１３０μｍとする。
金属炭酸塩の平均粒径は、ビード止端部のなじみを改善してビード形状を良好にする効果を有する。金属炭酸塩の平均粒径が４５μｍ未満であると、ビード止端部のなじみを改善する効果が得られない。一方、金属炭酸塩の平均粒径が１３０μｍを超えると、アークが強くなりすぎてスパッタ発生量が増加多くなる。したがって、被覆剤中の金属炭酸塩の平均粒径は４５〜１３０μｍとする。
［ＭｎＣＯ3及びＦｅＣＯ3の１種または２種の合計：１〜５％］
ＭｎＣＯ3及びＦｅＣＯ3は、耐棒焼け性を向上させる効果を有する。ＭｎＣＯ3及びＦｅＣＯ3の１種または２種の合計が１％未満であると、耐棒焼け性を向上させる効果が得られない。一方、ＭｎＣＯ3及びＦｅＣＯ3の１種または２種の合計が５％を超えると、アークが強くなりすぎてスパッタ発生量が多くなる。したがって、被覆剤中のＭｎＣＯ3及びＦｅＣＯ3の１種または２種の合計は１〜５％とする。
ＭｎＣＯ3及びＦｅＣＯ3は、耐棒焼け性を向上させる効果を有する。ＭｎＣＯ3及びＦｅＣＯ3の１種または２種の合計が１％未満であると、耐棒焼け性を向上させる効果が得られない。一方、ＭｎＣＯ3及びＦｅＣＯ3の１種または２種の合計が５％を超えると、アークが強くなりすぎてスパッタ発生量が多くなる。したがって、被覆剤中のＭｎＣＯ3及びＦｅＣＯ3の１種または２種の合計は１〜５％とする。
［砂鉄：１〜６％］
砂鉄は、アーク安定剤として作用し、アーク安定性を改善する効果を有する。砂鉄が１％未満であると、アーク安定性を改善させる効果が得られない。一方、砂鉄が６％を超えると、スラグが緻密になってスラグ剥離性が不良となる。したがって、被覆剤中の砂鉄は１〜６％とする。
砂鉄は、アーク安定剤として作用し、アーク安定性を改善する効果を有する。砂鉄が１％未満であると、アーク安定性を改善させる効果が得られない。一方、砂鉄が６％を超えると、スラグが緻密になってスラグ剥離性が不良となる。したがって、被覆剤中の砂鉄は１〜６％とする。
なお、本発明の高酸化チタン系被覆アーク溶接棒の被覆剤の残部は、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の鉄合金からのＦｅ分及び不可避不純物である。
また、使用する軟鋼心線は、ＪＩＳ Ｇ３５２３ ＳＷＹ１１を用いることが好ましい。さらに、軟鋼心線中のＣは、軟鋼心線全質量に対する質量％で０．０５〜０．０８％、高酸化チタン系被覆アーク溶接棒全質量に対する質量％で、軟鋼心線と被覆剤の合計でＣは０．０６〜０．２０％、Ｐは靭性が低化するので０．０１０％以下であることが好ましい。また、被覆剤の軟鋼心線への被覆率（アーク溶接棒全質量に対する被覆剤の質量％）は、２５〜４０％であることが好ましい。
本発明の効果を実施例により具体的に説明する。
表１に示す各種成分組成の被覆剤を直径３．２ｍｍ、長さ３５０ｍｍのＪＩＳ Ｇ３５２３ ＳＷＹ１１の軟鋼心線（軟鋼心線全質量に対して、Ｃ:０．０７質量％、Ｓｉ:０．０１質量％、Ｍｎ:０．４８質量％、Ｐ:０．００９質量％、Ｓ:０．００５質量％）に被覆率３２％で塗装することで被覆した後に乾燥して各種高酸化チタン系被覆アーク溶接棒を試作した。
表１に示す試作溶接棒を使用し、耐棒焼け性、ビード外観及びビード形状等の溶接作業性について調査した。
溶接作業性の評価は、板厚３．２ｍｍのＪＩＳ Ｇ ３１０１ ＳＳ４００の軟鋼板を、用い、二次側無負荷電圧が６０Ｖの小型溶接機を使用し、溶接電流１２０〜１４０Ａで下向のビードオンプレート溶接を行い、アーク安定性、スパッタ発生量、耐棒焼け性、スラグ剥離性、ビード形状及びビード外観を評価した。また、再アーク性は、１０秒間溶接した後、直ちにアークが発生したものを合格とし、試験本数を２０本とし、２０本中１６本合格したものを良好とした。
機械性能の評価は、板厚１６ｍｍのＪＩＳ Ｇ ３１０６ ＳＭ４９０Ａを用い、ＪＩＺ Ｚ３１１１に準じて交流溶接機で溶着金属試験を行い、引張試験片（Ａ２号）と衝撃試験片（Ｖノッチ試験片）を採取して引張試験及び衝撃試験を行った。
引張試験の評価は、引張強さが４００〜５６０ＭＰａを良好とした。また、靭性の評価は、試験温度０℃でシャルピー衝撃試験を行い、各々繰り返し３回の吸収エネルギーの平均値が３０Ｊ以上を良好とした。
溶接欠陥の評価は、溶着金属試験後の試験体を、ＪＩＳ Ｚ ３１０６に準じてＸ線透過試験を実施し、ブローホール及び融合不良等の有無を調査した。これらの調査結果を表２にまとめて示す。
表１及び表２中、溶接棒Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２が本発明例、溶接棒Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．２１は比較例である。本発明例である溶接棒Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２は、被覆剤中のＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計、金属炭酸塩の合計、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計、Ｍｎ、有機物の合計が適正であるので、アークが安定で、スパッタ発生量が少なく、再アーク性、スラグ剥離性、ビード外観及びビード形状が良好であった。また、耐棒焼性も良好で、ブローホールもなく、溶着金属の引張強さ及び吸収エネルギーも良好であるなど極めて満足な結果であった。
なお、溶接棒Ｎｏ．２、Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２は、金属炭酸塩の平均粒径が適正であるのでビード形状が非常に良好であった。また、溶接棒Ｎｏ．１、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．８は、ＭｎＣＯ3及びＦｅＣＯ3の１種または２種を適量含むので耐棒焼け性が非常に良好であった。さらに、溶接棒Ｎｏ．１、Ｎｏ．３、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８は、砂鉄を適量含むためアークが非常に安定していた。
比較例中溶接棒Ｎｏ．１３は、ＴｉＯ2換算値が少ないので、アークが不安定で、ビード外観及びビード形状が不良であった。また、Ａｌ2Ｏ3換算値が多いので、スラグ剥離性が不良であった。さらに、金属炭酸塩の平均粒径が細かいので、ビード形状を改善する効果が得られなかった。
溶接棒Ｎｏ．１４は、ＴｉＯ2換算値が多いので、スラグ剥離性が不良であった。また、ＳｉＯ2換算値が多いので、ビード形状及び再アーク性が不良であった。
溶接棒Ｎｏ．１５は、ＳｉＯ2換算値が少ないので、アークが不安定で、スラグ剥離性も不良であった。また、金属炭酸塩の１種または２種以上の合計が少ないので、耐棒焼け性が不良で、ブローホールも発生した。さらに、ＭｎＣＯ3及びＦｅＣＯ3の１種または２種の合計が少ないので、耐棒焼け性を改善する効果が得られなかった。
溶接棒Ｎｏ．１６は、金属炭酸塩の１種または２種以上の合計が多いので、アークが不安定であった。また、ＺｒＯ2換算値が多いので、スラグ剥離性が不良であった。さらに、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計が多いので、再アーク性が不良であった。
溶接棒Ｎｏ．１７は、Ａｌ2Ｏ3換算値が少ないので、アークが不安定であった。また、有機物の１種または２種以上の合計が少ないので、再アーク性が不良であった。さらに、砂鉄が少ないので、アーク安定性を改善する効果が得られなかった。
溶接棒Ｎｏ．１８は、ＺｒＯ2換算値が少ないので、ビード外観が不良であった。また、ＭｎＣＯ3及びＦｅＣＯ3の１種または２種の合計が多いので、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。
溶接棒Ｎｏ．１９は、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計が少ないので、アークが不安定であった。また、Ｍｎが多いので、溶着金属の引張強さが高く、吸収エネルギーが低かった。
溶接棒Ｎｏ．２０は、有機物の１種または２種以上の合計が多いので、アークが不安定で、スパッタ発生量が多かった。また、砂鉄が多いので、スラグ剥離性が不良であった。
溶接棒Ｎｏ．２１は、Ｍｎが少ないので、ブローホールが発生し、溶着金属の引張強さが低く、吸収エネルギーも低かった。さらに、金属炭酸塩の平均粒径が粗いので、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。
Claims (3)
- 鋼心線に被覆剤が被覆されている高酸化チタン系被覆アーク溶接棒において、
前記被覆剤は、被覆剤全質量に対する質量％で、
Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計：３５〜５５％、
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：１０〜２５％、
金属炭酸塩の１種または２種以上の合計：３〜１２％、
Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計：１〜７％、
Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計：１〜７％、
Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計：１〜７％、
Ｍｎ：２〜１２％、
有機物の１種または２種以上の合計：２〜８％を含有し、
残部は鉄合金のＦｅ分及び不可避不純物からなり、
前記金属炭酸塩の平均粒径が４５〜１３０μｍであることを特徴とする高酸化チタン系被覆アーク溶接棒。 - 被覆剤全質量に対する質量％で、前記金属炭酸塩中にＭｎＣＯ3及びＦｅＣＯ3の１種または２種の合計：１〜５％を含有することを特徴とする請求項１に記載の高酸化チタン系被覆アーク溶接棒。
- 被覆剤全質量に対する質量％で、砂鉄：１〜６％をさらに含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高酸化チタン系被覆アーク溶接棒。
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