JPH02280995A - サブマージアーク溶接用ボンドフラックス - 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） 本発明はサブマージアーク溶接用ボンドフラックスに係
り、特に横向サブマージアーク溶接において、優れた溶
接作業性と安定した機械的性能が得られるサブマージア
ーク溶接用ボンドフラックス組成に関するものである。 （従来の技術及び解決しようとする課Ｍ）横向サブマー
ジアーク溶接では、比較的小電流の高速溶接が行われて
いる。これは、大電流で低速溶接を行うと、重力によっ
てビードが下側に垂れてくるためである。 従来、このような高速サブマージアーク溶接においては
、ポックマーク、ブローホール、ピット等のガス欠陥発
生の面から、炭酸塩を含有した低温ボンドフラックスは
採用されず、炭酸塩を含有しない溶融型フラックスが一
般に広く使用されていた。 しかし、この炭酸塩を含有しない溶融型フラックスを用
いて溶接した場合、溶融中に、例えば、Ｃａ　ＣＯｚ　
→Ｃａ　Ｏ＋　Ｇ　Ｏ十〇なる化学反応で発生するＣＯ
ガスで大気からシールドする効果が期待できず、その結
果、溶接金属中のＣＮｌ量が非常に不安定となり、靭性
にバラツキが生じるという問題があった。 本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであって、シールド効果を有するガス発生成分
を含有させたボンド型フラックスであっても、ガス欠陥
の発生がなく、優れた機械的性能の溶接金属が得られ、
また優れた溶接作業性を有す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目的とするものである。 （課題を解決するための手段） 本発明者は、上述のような問題点に対処すべくボンドフ
ラックスについて種々検討を重ねた。その結果、特に横
向の高速サブマージアーク溶接において、優れた溶接作
業性と安定した機械的性能が得られるサブマージアーク
溶接用ボンドフラックスを見出したものである。 すなわち、本発明に係るサブマージアーク溶接用ボンド
フラックスは、ＳｉＯ２：１５〜２２％、Ａ　Ｑ２ｏ、
：１４〜２６％、ＭｇＯ：２０〜３０％、ＣａＦ２＝１
８〜２７％、ｚｒＯ２＝４〜１０％、Ｎａ、Ｏ及びＫ２
Ｏの１種又は２種：０．５〜３．５％。 Ｔ、ＦｅＯ：０．１〜７．０％、Ｔ、ＣＯ２：０．０５
〜０．５％及びＨ，：１０〜５０ｐｐｍを含む組成から
なることを特徴とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 （作用） 本発明における化学成分の限定理由は以下のとおりであ
る。 Ｓｉｏ：１５〜２２％ ＳｉＯ２は酸性成分であって、スラグの粘性、凝固温度
を調整するのに有効な成分である。しかし。 １５％未満ではスラブの粘性が不十分てビード幅の均一
性が劣る。一方、２２％を超えると塩基度が低下し、溶
接金属の靭性が劣化し、また横向溶接において、ビード
形状が凸となり、スラグ剥離性が劣化する。したがって
、ＳｉＯ，量は１５〜２２％の範囲とする。 ＡＱＯ：１４〜２６％ Ａｆｆ、Ｏ，は中性成分であり、スラグの塩基度を下げ
ないでスラグの粘性、ａｉ固湿温度調整するのに有効な
成分である。しかし、１４％未満ではアンダーカットが
生じ易いため好ましくない。一方、２６％を超えると粘
性が高くなりすぎてスラグ巻込みが発生し易く、横向溶
接において凸ビードになり易い。したがって、ＡＱ、○
、量は１４〜２６％の範囲とする。 ＭＯ：２０〜３０％ ＭｇＯは塩基性成分であり、溶接金属中（０）を低減す
るのに有効な成分であり、粘性調整剤としての作用も有
している。しかし、２０％未満では溶接金属中（０）の
低減効果が少なく、靭性が劣る。 またビードが蛇行し易く、アンダーカットが発生する。 一方、３０％を超えるとスラグ焼付きが増すと共にポッ
クマークが多発する。したがって、ＭｇＯ量は２０〜３
０％の範囲とする。 ＣａＦ：１８〜２７％ ＣａＦ、は塩基性成分であって、溶接金属中

〔０〕を低
下させる効果があると共に、スラグの流動性を調整し、
溶接中のスラグ−メタル間の反応を促進させるために有
効な成分である。しかし、１８％未満ではポックマーク
が発生し易く、粘性向上に対しても効果が少ない。一方
、２７％を超えるとスラグの流動性が増し、ビードの蛇
行やアンダーカットが発生する。したがって、ＣａＦ２
量は１８〜２７％の範囲とする。 ＺｒＯ：４〜ｌＯ％ ＺｒＯ□は中性成分であり、スラグの融点及び粘性調整
剤として有効な成分である。しかし、４％未満ではビー
ドの蛇行やアンダーカットが発生し易く好ましくない。 また１０％を超えるとスラグの剥離性が極端に劣化する
ため好ましくない。したがって、ＺｒＯ□は４〜１０％
の範囲とする。 Ｔ、ＦｅＯ：０．１〜７．０％ ＦｅＯ成分は粘性調整剤として有効な成分であるが、０
．１％未満ではスラグの粘性が高くなり、高速溶接にお
いてアンダーカットやスラグ巻込みが増加するため好ま
しくない。一方、７．０％を超えると溶接金属中（０）
量が増加し、衝撃性能が劣化する。 なお、ＦｅＯ成分はＦｅ−３ｉ、Ｆｅ−Ｍｎなどの化合
物及びＦｅｄ、Ｆｅ２Ｏ，などの酸化物の形でフラック
ス中に添加されるが、ここではＦｅＯの総景としてＴ、
ＦｅＯで規定することにした。 したがって、Ｔ　、　Ｆ　ｅＯ量は０．１〜７．０％の
範囲とする。 Ｎａ　ＯびＫＯの１　又は２　　：０．５〜３．５％Ｎ
ａ２Ｏ，Ｋ２Ｏはアーク安定剤、スラグの粘性調整剤と
して有効であり、特に高速溶接においてはアーク安定性
を確保するためには必須の成分であるので、Ｎａ、Ｏ及
びＫ２Ｏの１種又は２種を添加する。しかし、０．５％
未満ではアークの安定性、集中性が悪くなり、ビードが
蛇行したり、スラグ巻込みが増加する。一方、３．５％
を超えるとフラックスの耐吸湿性が悪くなり、ビットや
ポックマークが発生し易い。したがって、Ｎａ２Ｏ及び
Ｋ２Ｏの１種又は２種の添加量は０．５〜３．５％の範
囲とする。 Ｔ、ＣＯ：０．０５〜０．５ Ｃ０２成分は溶接中に発生するＣＯガスで大気をシール
ドし溶接金属中（Ｎ）量を低減し、安定化するのに非常
に有効な成分である。ＣＯガスを発生させるためには、
フラックス中にＣａ　ＣＯ３やＢａＣＯ，などの炭酸塩
及びＣ（炭素）などの形で添加するが、ここではＣＯ□
の総量としてＴ、ＣＯ２で規定することにした。しかし
、Ｔ、ＣＯ，量が０００５％未満では溶接金属中（Ｎ）
の低減及び安定化に対して効果がなく、靭性が低下する
。一方、０゜５％を超えると高速溶接においてポックマ
ークが発生し易い、したがって、Ｔ、ＣＯ，量は０．０
５〜０．５％の範囲とする。 Ｈ：１０〜５０　■ 溶接金属中（Ｎ）の低減及び安定化対策のためには、上
記Ｔ、ＣＯ，量の管理だけでは不十分であるので１本発
明では、アーク雰囲気中の（Ｎ）分圧を下げるためにＨ
，の添加を必須とした。しかし、１０ｐｐｍ未満では溶
接金属中（Ｎ）の低減及び安定化に対して効果がなく、
靭性が低下するため好ましくない、一方、５ｏｐｐ−を
超えると溶接金属中の〔Ｈ２〕量が高くなりすぎて、遅
れ割れ等の問題が発生するため好ましくない。また、ピ
ットも発生し易い。したがって、Ｈ２量は１０〜５０ｐ
ｐｍの範囲とする。 なお、上記Ｈ２量はガスクロマトグラフィー法により測
定した量である。例えば、３００”Ｃｘ　を時間の予備
乾燥後、インパルス炉を用いて抽出した水素をガスクロ
マトグラフィー法で定量する。 その他の条件としては、特に制限されないが、大気から
のシールド効果を更に高めるためには、フラックス粒度
を、１０メツシユより粗い粒子が全体の５％以下とし、
４８メツシユより細い粒子が全体の８〜３５％とするの
が望ましい。 なお、ボンドフラックスとは、溶融型フラックスとは異
なり、焼成又は焼結して製造されるフフラッグス（ボン
ドフラックス）を指している。 また、サブマージアーク溶接条件も特に制限されないが
、横向サブマージアーク溶接のもとて上記効果が顕著で
ある。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） まず、第１表に示す化学成分を有する供試ボンドフラッ
クスを準備した。その際、Ｔ、ＦｅＯ量はＦｅ−Ｍｎ、
Ｆｅ−８ｉ等の化合物及びＦｅｄ、Ｆｅ２Ｏ、等の酸化
物により、Ｔ、ＣＯ２量はＣａＣ０，、ＢａＣＯ，及び
Ｎａ、Ｃｏ３等の炭酸塩により、ｈａｆｔは１例えば、
ＳｉＯ，源として用いる珪砂等に含まれる結晶水分量、
フラックスの固着剤として用いる水硝子の添加量及びフ
ラックスの焼成温度により、それぞれ含有量を調整した
。 なお、比較例の各フラックスにおいて、Ｎα５はＡＱ２
０．が多い例、Ｈａ　６はＳｉｏ□とＺｒＯ，が多くＡ
ｌ１１２０．が少ない例、Ｎａ’！はＣａＦ２とＴ、Ｃ
Ｏ，が多くＺｒＯ２が少ない例、Ｎｎ８はＭｇＯとＣａ
　Ｆ　２が少なくＴ、ＦｅＯが多い例、＆９はＳｉｏ２
が少なくＭｇＯとＨ２が多い例、Ｎ（Ｌ　１０はＴ、Ｆ
ｅＯとＮａ２Ｏ及びＫ２Ｏが少ない例、ＭａｉｌはＴ、
ＣＯ２とＨ，が少ない例、Ｎ（１１２はＮａ２Ｏ及びに
２０とＨ２が多い例である。 前記供試フラックスを用い、１９ｍ＋ｍｔＸ１０００　
ｍｍ　Ｑの寸法で第１図に示す開先形状の母材ＪＩＳ　
　Ｇ　　３１２６　５ＬＡ−３３Ｂ鋼に、３．２ｍ鳳φ
でＪＩＳ　　Ｚ　３３５１　　ＹＳ−Ｍｌ相当のワイヤ
を用イテ、ＤＣ−ＲＰ、４５０Ａ−２８Ｖ−６０ｃｍ／
ｗｉｎ（但し、開先内初層は４５０Ａ−２８Ｖ−３５ｃ
ｍ／　ｌ１ｉｎ）の溶接条件で単電極両面多層横向のサ
ブマージアーク溶接を行った。 溶接作業性及びＸ線透過試験結果並びに衝撃試験結果を
第２表に示す。 なお、Ｘ線透過試験は、試験板全長を対象として行い、
欠陥の有無を判定した。また、衝撃試験は、板厚中央部
よりＪＩＳ　　Ｚ　　３１１１　　Ａ４号試験片を５個
採取し、−６０℃で試験を行い、衝撃値（吸収エネルギ
ー）を最小値及び最大値と平均値で示した。 第２表より明らかなように１本発明例はいずれも良好な
溶接作業性を有し、ガス欠陥の発生もなかった。 なお、第２表において、比較例Ｎａ　５、Ｎα９〜Ｎｃ
ｈ１０、Ｎａ１２についての試験結果が一部記載してな
いが、これは、溶接作業性が悪く（スラグ巻込など）、
確認するまでもないと判断し、試験を中止したためであ
る。

【以下余白】

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、ＣＯ□。 Ｈ２等のガス発生成分を含有するボンドフラックスであ
るが、優れた溶接作業性と安定した機械的性能が得られ
る。特に横向サブマージアーク溶接用のフラックスに好
適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で用いた開先形状１寸法（ｍｍ）を示す
説明図である。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量％で（以下、同じ）、ＳｉＯ＿２：１５〜２２％、
   Ａｌ＿２Ｏ＿３：１４〜２６％、ＭｇＯ：２０〜３０％
   、ＣａＦ＿２：１８〜２７％、ＺｒＯ＿２：４〜１０％
   、Ｎａ＿２Ｏ及びＫ＿２Ｏの１種又は２種：０．５〜３
   ．５％、Ｔ、ＦｅＯ：０．１〜７．０％、Ｔ、ＣＯ＿２
   ：０．０５〜０．５％及びＨ＿２：１０〜５０ｐｐｍを
   含む組成からなることを特徴とするサブマージアーク溶
   接用ボンドフラックス。