JPH03124396A - 低水素系被覆アーク溶接棒 - 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、低水素系被覆アーク溶接棒に関し、特にスパ
ッタ発生量が少なく、かつスパッタの粒径が細粒化する
低水素系被覆アーク溶接棒に関するものである。

（従来の技術） 炭素鋼心線にＣａＣ０，−ＣａＦｚを主成分とする被覆
剤を塗布した従来の低水素系被覆アーク溶接棒（以下、
溶接棒という）は、造船、造機、車両、建築、橋梁、各
種圧力容器および海洋構造物など特に機械的性能および
耐われ性などが重要視される溶接構造物の分野に広く使
用されている。

しかし、従来の溶接棒は、被覆剤特性の面より、溶滴が
短落移行のため、大粒のスパッタが発生しやすく、発生
量も非低水素系被覆アーク溶接棒と比較してかなり多い
。

このスパッタ発生量の多さと大粒のスパッタ発生は、溶
接後の清掃に多大な労力を費やし、また溶接者自身の火
傷や溶接作業場所近傍の可燃物の燃焼による火災の原因
になる。

このような問題に応えるものとして、例えば特開昭５４
−２６４１４号公報に開示された全被覆剤中の特定成分
の関係を規定する方法や特開昭５７−９３７４７号公報
に開示された特定粒度の微粒Ｐｅ−Ｍｎ、　Ｆｅ−Ｓｉ
を配合する方法などがある。これらの方法は、スパッタ
発生量の減少に関してはある程度の効果を得たものとい
える。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の方法は大粒のスパッタ発生の減少
に関してはあまり効果的ではない。

本発明は、スパッタの発生量を少なくし、かつスパッタ
の粒径を細粒化してスパッタ自体の持つ熱量を小さくし
、鋼板に付着するスパッタを減少させて溶接後の清掃を
容易にすることにより、溶接効率の向上を計り、また、
スパッタによる火傷および火災等を著しく減少させる低
水素系被覆アーク溶接棒を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の被覆アーク溶接棒にお
いて平均粒径１４０〜１８０μｍの鉄粉を２０〜５０ｗ
ｔ％、平均粒径１５０〜１９０１ＩＴｎのＦｅ−３ｉを
８〜１５ｗｔ％含有し、残部がアーク安定剤、スラグ生
成剤および合金剤からなる被覆剤を固着剤を用いて鋼心
線に塗布することを課題解決の手段とした。

（作　用） 本発明の作用は、以下の検討結果から知ることができよ
う。

本発明者らは、種々の検討結果より、鉄粉の量、および
粒径が溶接棒のスパッタ発生量および粒径に対して大き
な影響をもつことを見出した。

まず、第１表で示される組成の被覆剤に鉄粉の平均粒径
を６０〜２２０ｔｔｍの間で種々に変化させ、かつ鉄粉
の含有量を徐々に変化させて鋼心線に塗布し、鉄粉量、
鉄粉の粒径とスパッタ発生量との関係およびスパッタ平
均粒径との関係を調べた。この被覆剤は、ＣａＣ０３−
ＣａＦ２系であり、溶接棒サイズを４．０　ｍｍφＸ４
５０ｍｍｊ２とし、ＪＩＳ　Ｇ３５２３の１種１号に相
当する心線を使用した。

第１図および第２図は、この結果を示したグラフであり
、第２表は、次の判定基準を用いた総合評価である。

〈判定基準〉 スパッタの発生量； ０　：　１．６　ｇｒ／ｍｉｎ未満 Δ：１未満−１，８ｇｒ／ｍ１ｎ Ｘ　：　１．８　ｇｒ／ｍｉｎ超 スパッタの平均粒径； ０：９００μｍ未満 △：　９００〜１０００μｍ Ｘ：　１０００頗超 総合評価； Ｏ：発生量、平均粒径ともにＯ △ニ一方だけＯ ×：いずれも△または× 第１図および第２図に示したグラフかられかるように被
覆剤中の鉄粉量が増加するに伴い、スパッタ発生量が減
少し、同時にスパッタが細粒化する。また鉄粉の平均粒
径の粗粒化により、その傾向が顕著になることがわかる
。しかし、第２図に示したように鉄粉を増加しても、ま
たさらに粗粒化してもスパッタの平均粒径は目標値に達
しておらず、総合評価において満足できるレベルが得ら
れていない。

また、第２図に示したグラフから鉄粉をこれ以上増加し
てもまた、粗粒化してもスパッタの平均粒径が細粒化で
きないと予想されるため、被覆剤の他の成分に対する検
討を種々行なった。

炭酸石灰、蛍石はＣａＣ０３−ＣａＦ２系の主成分であ
るが、これらの粒径を変化させてもスパッタ発生量の低
減および細粒化に顕著な効果は少なく、むしろ生産性や
作業性が劣化した。

ルチール、金属ＭｎおよびＦｅ−Ｔｉは、含有量や粒径
を変化させてもスパッタ発生量の低減および細粒化に効
果はなかった。そこで第３表に示す被覆剤中の鉄粉の平
均粒径を１４０〜１８０μｍに限定し、被覆剤中のＦｅ
−５ｉの平均粒径を７０〜２３０頗まで種々変化させス
パッタ発生量およびスパッタ平均粒径との関係を調査し
た。

それらの結果を第３図および第４図に示す。

溶接棒試作要領は前記と同じである。

第３図はスパッタ発生量とＦｅ−３ｔの平均粒径との関
係を示したもので、第４図はスパッタの平均粒径とＦｅ
−３ｔの平均粒径との関係を示したものである。

それらの総合評価を第４表に示す。

判定基準は、前記と同じである。

以上の試験から本発明者らは、被覆剤中に平均粒径１４
０ｎ以上の鉄粉を２０ｗｔ％以上使用し、かつＦｅ−５
ｉの平均粒径が１５０茸以上のものを使用すれば、スパ
ッタの発生量が低減でき、かつスパッタの粒径も細粒化
することを新規に見出した。

以下に構成要件の限定理由について説明する。

まず鉄粉の平均粒径を１４０〜１８０μｍに限定した理
由は、鉄粉の平均粒径が１８０１１ｍを超えてもこれ以
上の顕著な効果が得られず、また溶接棒の生産性が１８
０μｍを超えると著しく劣化するためである。１４０μ
ｍを下限としたのは、これ未満の場合、スパッタの低減
効果が不十分となるためである。

またＦｅ−３ｔの平均粒径を１５０〜１９０ｎに限定し
た理由は、平均粒径が１９０μｍを超えるとアークが不
安定となり、ビード形状が劣化するためである。下限を
１５０μｍとしたのは、これ未満の場合、スパッタの平
均粒径が目標値以下に小さく出来ないためである。

また鉄粉は、スパッタ発生量を低減し、スパッタの平均
粒径を細粒化する重要な成分であるが、鉄粉量を２０〜
５０ｗｔ％とした理由は、２０ｗｔ％未満では、これら
の効果が十分期待できないこと、一方、５０ｉｙｔ％を
超えると被覆の絶縁性が低下し、安全上問題があり、生
産性も劣化することによる。

Ｆｅ−５ｉは、脱酸および溶着金属の強度を調整するの
に不可欠な成分であるが、８ｗｔ％未満では脱酸不足お
よび溶着金属の強度が確保できないとともにスパッタの
細粒化が期待できないため下限を８ｗｔ％にした。一方
、１５ｗｔ％を超えると過脱酸となり、健全な溶着金属
が得られないとともにアークの吹付けが強くなり過ぎ作
業性が劣化することがらＦｅ−３ｔの上限を１５ｗｔ％
とした。

なお、スパッタの捕集要領は、銅製の捕集容器内で金棒
溶接し、発生したスパッタの重量を測定し、１分間当た
りに換算した。

また、スパッタ、鉄粉およびＦｅ−５ｔの平均粒径は、
ＪＩＳ　ｚ８８０１に準じて各粒径間の重量比率を求め
次式で算出した。

なお、本発明における残部とは、アーク安定剤は、珪酸
ナトリウム、珪酸カリウムなどであり、スラグ生成剤は
、炭酸石灰、ルチール、蛍石、マイカ、クルクなど、合
金剤としては、Ｆｅ−Ｍｎ　、金属Ｍｎ、　Ｆｅ−Ｔｉ
などを指し、これらは、それぞれ１種もしくは２種以上
の組合せで使用できる。

（実施例） 次に実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。

ここでは、まず、第５表および第６表　（第５表は、第
６表中の記号と鉄粉またはＦｅ−５ｉの平均粒径との対
応を示す）により示される組成を有する２０とおりのＣ
ａＣ０３−ＣａＦｚ系の被覆剤（このうち第６表におい
てＮｏ、　１〜４に示されるものは本発明の適用例であ
り、Ｎｏ、５〜２０は比較例である）を用意し、それぞ
れを通常の押し出し式塗装機によりＪＩＳ　Ｇ３５２３
の１種１号に相当する鋼心線に被覆塗装後、１６０°Ｃ
前後の乾燥を行い、さらに最高温度４００°Ｃの焼成を
行って溶接棒サイズが４．０馴φＸ４５０ｍｍ１の供試
溶接棒を作成した。

０ 次にこれら２０種の溶接棒を用いた溶接を行い、スパッ
タ発生量、スパッタ平均粒径を測定し、さらに生産性お
よび作業性について検討して総合的な評価を行った。こ
の結果を第６表に示す。ただし、スパッタ発生量におい
ては、くり返し３回の測定における平均値が１．６　ｇ
ｒ／ｍｉｎ未満であれば０、　１．６ｇｒ／ｍｉｎ以上
であれば×と評価し、スパッタ平均粒径においては、く
り返し３回の測定における平均値が９００ｔ１ｍ未満で
あれば０．９００ｎ以上であれば×と評価した。また、
生産性や作業性に問題がある場合を×と評価し、総合結
果においては、全ての項目がＯで評価されたものを良好
とし、その他は不良とした。

Ｎｏ、　１〜Ｎｏ、　４の溶接棒は、鉄粉量、鉄粉の平
均粒径、Ｆｅ−５ｉ量およびＦｅ−５＋の平均粒径に関
して本発明の範囲にある被覆剤を用いたものであり、ス
パッタ発生量、スパッタ平均粒径、生産性および作業性
に問題なくいずれも゛良好°°なる総合結果が得られて
いる。

Ｎｏ、　５〜Ｎｏ、　８の溶接棒に用いた被覆剤では、
鉄粉量、　Ｆｅ−５ｉ量およびＦｅ−５ｉの平均粒径に
関しては、本発明の求める条件を満足しているが、これ
らは鉄粉の平均粒径が適正でない（本発明が求める条件
を満足していない）ため、Ｎｏ、　５およびＮ０４７に
おいては、鉄粉の平均粒径が細粒であるため、スパッタ
発生量およびスパッタ平均粒径が目標値に達せず、Ｎｏ
、　６およびＮｏ、　８においては、鉄粉の平均粒径が
粗粒であるため、生産性が劣化し、総合結果はいずれも
“不良”′と判定された。

Ｎｏ、９〜Ｎｏ、１２の溶接棒に用いた被覆剤では、Ｆ
　ｅ−３ｔ量、　　Ｆｅ−５ｔの平均粒径および鉄粉の
平均粒径に関しては、本発明の求める条件を満足してい
るが、Ｎｏ、　９およびＮｏ、　１２においては、鉄粉
量が少なすぎるためにスパッタ発生量およびスパッタ平
均粒径が目標値に達せず、Ｎｏ、１０およびＮｏ、１１
においては、鉄粉量が多すぎるために生産性が劣化し、
総合結果はいずれもバネ良°′と判定された。

Ｎｏ、１３〜Ｎｏ、　１６の溶接棒に用いた被覆剤では
、鉄粉量、鉄粉の平均粒径およびＦ　ｅ−３ｉ量に関し
ては、本発明が求める条件を満足しているが、Ｎ。

１ ２ １３およびＮｏ、　１５においては、Ｆｅ−３ｉの平均
粒径が細粒であるためにスパッタの平均粒径が目標値に
達せず、またＮｏ、１４およびＮｏ、　１６においては
、Ｒｅ−３ｔの平均粒径が粗粒であるためにアークが不
安定となり、溶接作業性が劣化したため総合結果はいず
れも“°不良″と判定された。

Ｎｏ、　１７〜Ｎｏ、２０の溶接棒に用いた被覆剤では
、鉄粉量、鉄粉の平均粒径およびＰｅ−３ｔの平均粒径
に関しては、本発明が求める条件を満足しているが、Ｎ
ｏ、１７およびＮｏ、２０においては、Ｆｅ−３ｔ量が
少ないためにスパッタの平均粒径が目標値に達せず、ま
たＮｏ、　１８およびＮｏ、　１９においては、Ｆｅ−
５ｔ量が多いためにアークの吹付けが強くなりすぎ作業
性が劣化したため総合結果はいずれも°゛不良′。

と判定された。

３ 第４表 Ｆｅ−３ｔ 平均粒径の総合評価 （発明の効果） 以上、説明したとおり、本発明の溶接棒を用いれば、ス
パッタ発生量が少なく、かつ、その粒径が小さい。つま
り、鋼板に付着するスパッタが少ないために溶接後の清
掃が容易になり、スパッタ自体の持つ熱量が小さいため
にスパッタによる火傷および火災等を著しく減少できる
。このように本発明の溶接棒によれば従来の低水素系被
覆アーク溶接棒の問題点が解決されるので、溶接効率の
向上や安全衛生面において高く評価されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は鉄粉量、鉄粉の平均粒径とスパッタ発生量との
関係を、第２図は鉄粉量、鉄粉の平均粒径とスパッタ平
均粒径との関係を、第３図はＦｅ−３ｔの平均粒径とス
パッタ発生量との関係を、第４図はＦｅ−３ｉの平均粒
径とスパッタ平均粒径との関係をそれぞれ示すものであ
る。 ９ （Ｖ−β） 番軍鉢６ムさ／Ｙ 手 続 補 正 書 （自発） 平成 年 月 １３日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平均粒径１４０〜１８０μｍの鉄粉を２０〜５０ｗｔ％
   、平均粒径１５０〜１９０μｍのＦｅ−Ｓｉを８〜１５
   ｗｔ％含有し、残部がアーク安定剤、スラグ生成剤およ
   び合金剤からなる被覆剤を固着剤を用いて鋼心線に塗布
   したことを特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒。