JPH0195898A - サブマージアーク溶接用溶融形フラックスの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、船舶、海洋構造物、貯槽、鉄骨および橋梁等
の網構造物の溶接に用いられるサブマージアーク溶接用
溶融形フラックスの製造法に係り、さらに詳しくは優れ
たビード形状と共に、良好な機械的性質を得ることの出
来る溶融形フラックスを安定してかつ、安価に製造し得
る方法に関するものである。

（従来の技術） 溶接構造物の溶接には、一般にアーク溶接法が用いられ
ているが、主なアーク溶接法としては被覆アーク溶接法
、ガスシールドアーク溶接法およびサブマージアーク溶
接法がある。

これらの方法はそれぞれの特長を有するものであるが、
このうち、サブマージアーク溶接法は、比較的高電流を
用いることが可能であるため、高能率溶接法として突合
わせ溶接や、すみ肉溶接に広く用いられている。

即ちサブマージアーク溶接法は、電極ワイヤを粉粒状の
フラックスで被包された溶融池に自動的に送給し、ワイ
ヤと母材間にアークを発生させ溶接を行う自動溶接法で
ある。

ところでフラックスの形態としては、製造法により、溶
融形フラックスと焼成形フラックスの２種に大別される
。

溶融形フラックスは、原料を電気炉等の溶解炉で溶融し
、冷却後適正粒度に粉砕、整粒し、フラックスとしたも
のである。

一方、焼成形フラックスは原料粉を水ガラス等の固着剤
で造粒した後、所定温度で焼成したものである。

溶融フラックスは一旦、溶融されているので、均一な化
学組成のものとなっており、又吸湿性も焼成形フラック
スに比べて著しく小さく、安定した品質を有する。

一般に溶融形フラックスに使用される主な成分としては
、ｐＡ　ｇ　ｏ、ＣａＯ１Ｔ　ｉ　Ｏｘ、Ｓ　ｉ　Ｏｔ
　％Ａ１ｔｏ３等の金属酸化物、ＣａＦｇ、ＮａＦのよ
うな金属部物化である。

これらの成分の原料としては、Ｍ　ｇ　ｏ源としてマグ
ネシアクリンカ−１ＣａＯ源として石灰石、Ｔｉ０ｚ源
としてルチール、ＳｉＯ□源として珪砂、Ａ　Ｉ　ｚ　
Ｏｓ源としてアルーミナが主に用いられる。

これらは、殆んどが単一成分の組成物であり、品位を基
にして、目的組成になるよう配合計算をして原料組成を
決定している。

この場合、原料として単一組成物を多く用いると、多種
類の原料を管理する必要があることの他にマグネシアク
リンカ−、アルミナのような単一組成物は溶融点が相当
に高く　（マグネシア２７８０℃、アルミナ２０５０℃
）ｔ＠解性が悪いという問題点がある。

即ち、このような成分、特にマグネシアクリンカ−を多
量に用いた組成のフラックスを、安定して生産すること
は困難である。

特にＭ　ｇ　ｏはフラックスを塩基性にし、溶接金属の
靭性を向上するのに極めて有用な成分であるが、生産上
のこのような問題は、溶融形フラックスの大きな制約で
ある。

ところで、高融点酸化物の溶解性を改善する手段として
は、複合酸化物を用いる方法がある。即ち複合酸化物は
共晶組成の生成により、そのもの自体の溶融点が大中に
低下するという利点がある。

ところで、高塩基性でかつ高融点の原料を低融点の組成
物として添加するフラックスの製造方法には、特開昭５
．５−１３６５９４号公報に開示された高炉スラグを主
原料として用いる方法がある。

高炉スラグはＣａＯとＳｉＯ□を主成分とするものであ
り、ＣａＯとＳｔｏｗの共晶生成により熔融点が低下し
、溶解性の点では優れたものであると言えるが、一方溶
接金属の特性を劣化せしめるＳを多量に含有するもので
あり、たとえ溶融処理したとしても無害な程度まで低減
するのは困難であり、実際には用いられていない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はＮｇｏを多量に含有し、優れた溶融金属靭性を
得ることが可能であり、かつ、低入熱高速溶接あるいは
すみ肉熔接等において、なじみのよい優れたビード形状
を得ることの出来るフラ・ノクスを安定して安価に製造
することを目的とする□ものである。

（問題点を解決するための手段、作用）本発明の要旨は
、原料全体に対し、二・ノケルスラグ３０〜９０ｗｔ％
（以下％と記す）、酸化マンガン鉱及び／又は珪酸マン
ガン鉱１０〜４０％を含有するフラックス原料を溶融・
粉砕して製造することを特徴とするサブマージアーク溶
接用溶融形フラックスの製造法にある。

本発明におけるニッケルスラグとは、ＮｉＯ製練過程に
おいて排出されるスラグを意味するものである。即ち、
ニッケル地金の生産は、ニッケルを含有する鉱石を電気
炉等で溶解還元し、Ｎｉを回収することにより行われる
が、ニッケルスラグとは、ニッケル鉱石よりＮｉを取り
去った後のスラグであり、組成としては、５ｉＯｚ５０
〜６０％、Ｍｇｏ３Ｑ〜４０％を主成分とし、他にＡＪ
２０．５％以下、Ｃａ０３％以下等から構成されるもの
である。

上記の組成は、一般的なニッケルスラグの組成を包括的
に示したものであり、実際に用いる場合の組成は、もっ
と狭い範囲に管理されたものとして使用することが出来
る。

本発明法に用いる酸化マンガン鉱および珪酸マンガン鉱
は、従来よりＭｎＯ源として溶融形フラックスの製造に
用いられて来たものであり、酸化マンガン鉱はＭ　ｎ　
ＯＳＭ　ｎ　Ｏ２の如き酸化マンガンを主成分とする鉱
物であり、珪酸マンガン鉱はＳ　ｉ　Ｏ２とＭｎＯの両
者を主成分とする複合酸化物である。

本発明は上記のようなニッケルスラグを原料中に３０〜
９０％添加するものであるが、これは第一にはニッケル
スラグの主成分であるＭｇｏとＳｉＯ□がサブマージア
ーク溶接用フラックスに対して極めて有用な成分である
ことによる。

即ちｓ　ｉ　Ｏ，は溶融スラグ中において、スラグの粘
性を上げ平滑なビード形状を生成するのに有用な成分で
あり、特に高速溶接およびすみ肉溶接におけるビード形
状の改善に有効である。

又、ニッケルスラグは多量のＭｇ　ｏを含有するもので
あるが、Ｍ　ｇ　ｏは塩基性酸化物であり、これを多量
に含有するフラックスは溶接金属中の酸素量を低減させ
、溶接金属靭性を向上するのに著しく有効である。

さらにＭ　ｇ　ｏは溶融点が高く、フラックスの耐火性
を上げるため、サブマージアーク溶接のように、比較的
高電流を用いる溶接にはビード形状の保持にも有効であ
る。

ところが、ＭｇＯをその従来の原料であるマグネシアク
リンカ−により多量に添加すると、高融点であることが
原因で、製造時において溶解し難く、大量生産が困難で
ある。

本発明においては、Ｍ　ｇ　ｏをニッケルスラグとして
添加するため、このような問題点は全く解消される。即
ち、ニッケルスラグはＭｇｏとＳｉＯ２との共晶組成に
より、本来のＭｇＯの溶融点である２８００℃より大巾
に低下しており、１６００℃程度になっている。

さらにニッケルスラグを用いることの長所は、それが精
選された鉱石を溶解して得られたスラグであり、有害な
不純物の含有量が極めて少ないことである。特にニッケ
ルスラグにおいてはＰの含有量が低く、０．００５％以
下である。

Ｐの場合は、溶融スラグによる溶接金属の脱燐が困難で
、逆にスラグ中のＰが溶接金属中に移行する傾向がある
。従ってＰ含有量の少ないフラ・ノクス原料は極めて貴
重である。

以上のようなニッケルスラグの効果は、原料中に添加す
るニッケルスラグの量が３０％以上で得ることが出来る
が、９０％を超えると、溶融形フラックスに必要な他の
成分を添加することが出来なくなるため９０％以下にす
ることが必要である。

次に本発明においては、原料中にＭｎ鉱石を１０〜４０
％添加することが必要である。Ｍｎ鉱石は、フラックス
中にＭｎ０２Ｍ　ｎ　Ｏｔ、Ｍ　ｎ　３０４等のＭｎ酸
化物を添加するために用いるものであるが、これはニッ
ケルスラグのみでは得られない高速溶接性あるいはすみ
肉溶接におけるビード表面の滑らかさおよび母材へのな
じみを確保することを目的とするものである。

即ち、本発明においては、ニッケルスラグとＭｎ鉱石を
フラックスの主成分として用いることにより、溶接にお
いてＭｇｏ−３１０２−Ｍｎ０系スラグを生成させ、溶
接金属靭性の確保とビード形状の改善を同時に行なおう
とするものであり、その結果、通常の軟鋼、５０ＨＴ鋼
への適用性ばかりでなく、６０　ＨＴ鋼あるいは低温用
鋼への適用を可能にするものである。

さらに本発明法によれば、多種類の原料を扱う必要がな
く、原料管理が簡易であり、又製造時の原料の溶解性も
良好であり、製造時間および電力量の節減に大いに寄与
するものである。

本発明法においては、原料にニッケルスラグとＭｎ鉱石
を主成分として用いる点板外は、通常の溶融形フラック
スの製造法と全く同じであり、溶解法としては電気抵抗
熱により加熱溶解するものであり、又溶解後のフラック
スの冷却は水中で強制冷却するか、又は鋼製容器内で空
冷する方法等による。

冷却後の粉砕は通常のハンマーミル、ショークラッシャ
ー等による。

本発明法に用いるニッケルスラグおよびＭ　ｎ　ｌｉ石
の他の原料としては、通常のフラックス原料を用いれば
よ（、ルチール、珪砂、珪灰石、アルミナ、螢石等であ
る。

（実施例） まず、第１表に示すようなＦ１〜Ｆ９の９種類の配合原
料を作製した後、第２表に示すような組成の９種類の溶
融形フラックスを製造した。

製造方法としては、水冷を施した鋼製の抵抗溶解炉中で
溶解し、後溶融したフラックスを水中に注入し強制冷却
した。

その後ハンマーミルで１２Ｘ６５メツシユの粒度に整粒
しフラックスとした。

なお、第１表の配合原料のうちＦ１〜Ｆ５は本発明に用
いたものであり、Ｆ６〜Ｆ９は本発明の効果を明確にす
るための比較例に用いた配合原料である。

又、第１表の原料のうち本発明要件に関する原料すなわ
ちニッケルスラグ、二酸化マンガン鉱、焙焼マンガン鉱
、珪酸マンガン鉱の組成は第３表に示すものである。

第４表に各配合原料の溶解時における炉中での溶融の難
易状況について示すが、特にＦ−１−Ｆ−５の配合原料
は本発明効果により容易に溶解することが出来た。

次に第２表の９種類のフラックス（ＭＦ−１〜ＭＦ−９
）を用いて１１種の溶接を行った。即ち溶接法としては
、板厚１２．７ｍ−の高速突合わせ溶接、同じく板厚１
２．７ｍｍの水平すみ肉溶接、板厚２５鶴の突合わせ溶
接および板厚２０璽１の全溶着金属溶接を行った。この
場合の供試ワイヤを第５表に、又供試鋼板を第６表に示
す。

さらに溶接条件については、第７表に示す通りである。

以上のような溶接材料、供試鋼板および溶接条件の各溶
接における組み合わせは、第８表左欄に示す通りである
。

これらの場合突合わせ溶接の場合は、その溶接継手から
衝撃試験片を採取したが、水平すみ溶接を行った組み合
わせについては、衝撃試験片の採取が困難であったので
、別途に全溶着金属試験を実施した。

なお、第１図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）は溶接に
用いた開先形状を示すもので、ｌ、１ａは母材、２は裏
はつり形状、３は裏当金を示すものである。又、衝撃試
験片は第２図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）に示すような位置
よりＶノツチシャルピー試験片４（ＪＩＳＺ３１１２４
号）を採取した。

溶接実施後、溶接作業性について評価すると共に、溶接
金属の衝撃試験を実施した。

以上の結果を第８表右欄に示すが、磁１〜隘７は本発明
の効果により充分満足し得る結果が得られたが、比較例
阻８〜１ｌｈｌｌの場合は、ニッケルスラグの不足によ
るフラックスの不均一、あるいはＭｎ鉱石の過不足等に
より満足なビードもしく、よ衝撃値が得られなかった。

（以下余白、次頁へつづく） （本発明の効果） 本発明法はフラックス原料としてニッケルスラグを用い
ることにより、優れた溶解性が得られ、安定した生産が
可能になると共に、ニッケルスラグの他に主成分として
Ｍｎ鉱石を用いることにより、優れたスラグ組成を得る
ことが出来、優れた溶接作業性と溶接金属靭性を得るこ
とが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明実施
例に用いた開先形状の正面図、第２図（ａ）、（ｂ）は
本発明実施例において実施した衝撃試験に用いた試験片
の採取位置を説明するための正面図である。 １、ｌａ：母材　　　　２：裏はつり形状３：真当金　
　　　　　４＝衝撃試験片代理人　弁理士　茶　野　木
　立　夫 （Ｃ） Ｃｄ） 手続補正書（方式） 昭和６３年１月２９日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 全重量に対し、ニッケルスラグ３０〜９０ｗｔ％、酸化
   マンガン鉱、珪酸マンガン鉱の１種または２種の合計１
   ０〜４０ｗｔ％を含有するフラックス原料を溶融・粉砕
   して製造することを特徴とするサブマージアーク溶接用
   溶融形フラックスの製造法。