JPH0314551B2 - - Google Patents
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- JPH0314551B2 JPH0314551B2 JP16009381A JP16009381A JPH0314551B2 JP H0314551 B2 JPH0314551 B2 JP H0314551B2 JP 16009381 A JP16009381 A JP 16009381A JP 16009381 A JP16009381 A JP 16009381A JP H0314551 B2 JPH0314551 B2 JP H0314551B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K25/00—Slag welding, i.e. using a heated layer or mass of powder, slag, or the like in contact with the material to be joined
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Description
本発明は極低炭素鋼のエレクトロスラグ溶接法
に関するものである。 厚鋼板の立向き自動溶接を行うにあたり、被溶
接材と当金とで囲われた開先内に通電した消耗溶
接ワイヤを非消耗あるいは消耗ノズルを介して挿
入し、添加したフラツクスをアーム熱で溶融し、
開先内に溶融スラグを形成せしめ、当該スラグ中
に連続的に前記溶接ワイヤを送給し、スラグの抵
抗加熱により被溶接材開先部および溶接ワイヤを
融合し、溶接を行うエレクトロスラグ溶接法が常
用されている。 これまでエレクトロスラグ溶接および消耗ノズ
ル式エレクトロトスラグ溶接では、溶接時に生ず
る高温割れに対しては一般に溶接金属の炭素含有
量を低下させることが望ましいとされてきたが、
使用する鋼材の炭素含有量が0.06％以下のような
極低炭素鋼を、これまでの溶接材料を用いて溶接
を行つた場合は、溶接金属の炭素含有量が十分低
いにもかかわらず、溶接金属中の高温割れが発生
することが確認された。 即ち極低炭素域ではデンドライト衝合部がδ凝
固するためと考えられ、割れ低域にはγ安定化元
素であるＣ量の増加が必要である知見を得た。 しかして本発明の要旨は炭素含有量が0.06％以
下の鋼材を溶接するにあたり、溶接材料から加え
られる全炭素量が以下の式を満足するような範囲
の炭素含有量を有する溶接材料を用いることを特
徴とする極低炭素鋼のエレクトロスラグ溶接法に
ある。 0.09％0.6W＋Ｃ・Ｙ0.2％ Ｗ＝溶接ワイヤ中の炭素濃度（％） Ｃ＝溶加材中の炭素濃度（％） Ｙ＝溶接金属に対する溶加材の添加比 すなわち、溶接材料から加えられる全炭素量が
0.09％から0.2％以内となる溶接材料を用いるこ
とにより高温割れを防止し得るものである。 本発明の対象鋼はC0.06％以下で鋼としての必
要強度を確保しうるC0.005％以上の含有量をもつ
一般構造用鋼、低温用低合金鋼等の極低炭素網と
するが、Ni等のγフオーマ元素を含む例えばス
テンレス鋼等は除外される。 ここで溶加材の溶接金属に対する添加比Ｙは、
溶接ワイヤならびに母材の溶融速度（Ws、Bs）、
および溶加材添加速度ySによつて決まる。すなわ
ちＹ＝Ys／（Ws＋Bs＋Ys）で表わすことがで
きる。エレクトロスラグ溶接、消耗ノズル式エレ
クトロスラグ溶接の通常の溶接条件範囲内では
Ws＋Bsに占める溶接ワイヤの比は0.6前後でその
変動は小さい。即ち溶接ワイヤの溶融比0.6を係
数とする0.6Wを、溶接ワイヤから加えられる炭
素量と見做すことができる。したがつて、溶接条
件毎のワイヤ溶融速度Wsをあらかじめ知つてお
けば、Ws＋Bsが求まり、溶加材添加比Ｙを適当
に設定すると、所要溶加材添加速度を知ることが
できる。後述の実施例２では、Wsは110ｇ／分で
あり、前述の式より溶加材添加速度ySを求めると
20ｇ／分となる。 溶接金属に対する溶加材の添加比Ｙの値は、溶
接金属の機械的性質や溶接作業性を損なわない範
囲であれば自由に選択し得るが、Ｙが0.01未満で
は、単位時間当りの添加量が微量となるため、添
加むらによる成分偏析を生じ易く好ましくない。
しかし、Ｙの値が0.2を超えると溶融スラグ・メ
タルの温度低下が大となり、融合不良やスラグ巻
き込みを生じ、作業性が悪化する。したがつてＹ
の選択範囲としては0.01〜0.2が好ましい。 なお、溶加材の素材は鉄および鉄合金等の金属
物が望ましく、グラフアイトや黒鉛はスラグ上で
燃焼し、溶接金属の歩留らず不適である。溶加材
の形態は、実施例２で示した細粒・片、粉のほ
か、線、板、棒状等いずれでもよい。 また、消耗ノズルを用いるエレクトロスラグ溶
接の場合にはノズルパイプ成分ならびに被覆剤中
に炭素を含有させて溶加材の代用とすることも可
能なように思える。しかしながら実施例には示し
ていないがこれらに対する実験の結果では、被覆
剤の溶接金属量に対する添加比Ｙが非常に小さい
ため、被覆剤中の炭素含有量を変化させても効果
はなく、また、パイプ成分から炭素を加える方法
では、被溶接材の板厚によつて添加比Ｙが異なる
ため種々の成分のパイプを必要とし、実用的でな
く、消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接でも溶接
ワイヤおよび溶加材から加えられる全炭素量が
0.09〜0.2％の溶接材料を用いることが高温割れ
防止に対して有効であることを確認している。 以下実施例を引用し、その効果を述べる。 実施例 １ 溶接長：１ｍ 開先形状：Ｉ型 開先間隙：30mm 起動フラツクス：Ａ（SiO2−MnO−CaO−MgO
系溶融型フラツクス） Ｂ（SiO2−MnO−CaO−MgO−TiO2−B2O3
系溶融型フラツクス） 溶接電流：420A 溶接電圧：42V 水冷銅当金使用 実施例１は、溶加材の添加は行わず、溶接ワイ
ヤのみより炭素を添加した場合で、第１表に示す
成分の供試鋼板に対し、同表の炭素含有量を有す
る溶接ワイヤ（径2.4mmφ）を製作し、上記の溶
接条件にてエレクトロスラグ溶接を行つた。 溶接後はマクロ横断面を溶接高さ方向で５面採
取し、磁粉探傷試験により高温割れ発生の有無を
調査した。また、鋼板Ａについてはその他にシヤ
ルピー衝撃試験、引張試験および溶接金属化学分
析も併せて行つた。その結果を第１図および第２
表に示す。
に関するものである。 厚鋼板の立向き自動溶接を行うにあたり、被溶
接材と当金とで囲われた開先内に通電した消耗溶
接ワイヤを非消耗あるいは消耗ノズルを介して挿
入し、添加したフラツクスをアーム熱で溶融し、
開先内に溶融スラグを形成せしめ、当該スラグ中
に連続的に前記溶接ワイヤを送給し、スラグの抵
抗加熱により被溶接材開先部および溶接ワイヤを
融合し、溶接を行うエレクトロスラグ溶接法が常
用されている。 これまでエレクトロスラグ溶接および消耗ノズ
ル式エレクトロトスラグ溶接では、溶接時に生ず
る高温割れに対しては一般に溶接金属の炭素含有
量を低下させることが望ましいとされてきたが、
使用する鋼材の炭素含有量が0.06％以下のような
極低炭素鋼を、これまでの溶接材料を用いて溶接
を行つた場合は、溶接金属の炭素含有量が十分低
いにもかかわらず、溶接金属中の高温割れが発生
することが確認された。 即ち極低炭素域ではデンドライト衝合部がδ凝
固するためと考えられ、割れ低域にはγ安定化元
素であるＣ量の増加が必要である知見を得た。 しかして本発明の要旨は炭素含有量が0.06％以
下の鋼材を溶接するにあたり、溶接材料から加え
られる全炭素量が以下の式を満足するような範囲
の炭素含有量を有する溶接材料を用いることを特
徴とする極低炭素鋼のエレクトロスラグ溶接法に
ある。 0.09％0.6W＋Ｃ・Ｙ0.2％ Ｗ＝溶接ワイヤ中の炭素濃度（％） Ｃ＝溶加材中の炭素濃度（％） Ｙ＝溶接金属に対する溶加材の添加比 すなわち、溶接材料から加えられる全炭素量が
0.09％から0.2％以内となる溶接材料を用いるこ
とにより高温割れを防止し得るものである。 本発明の対象鋼はC0.06％以下で鋼としての必
要強度を確保しうるC0.005％以上の含有量をもつ
一般構造用鋼、低温用低合金鋼等の極低炭素網と
するが、Ni等のγフオーマ元素を含む例えばス
テンレス鋼等は除外される。 ここで溶加材の溶接金属に対する添加比Ｙは、
溶接ワイヤならびに母材の溶融速度（Ws、Bs）、
および溶加材添加速度ySによつて決まる。すなわ
ちＹ＝Ys／（Ws＋Bs＋Ys）で表わすことがで
きる。エレクトロスラグ溶接、消耗ノズル式エレ
クトロスラグ溶接の通常の溶接条件範囲内では
Ws＋Bsに占める溶接ワイヤの比は0.6前後でその
変動は小さい。即ち溶接ワイヤの溶融比0.6を係
数とする0.6Wを、溶接ワイヤから加えられる炭
素量と見做すことができる。したがつて、溶接条
件毎のワイヤ溶融速度Wsをあらかじめ知つてお
けば、Ws＋Bsが求まり、溶加材添加比Ｙを適当
に設定すると、所要溶加材添加速度を知ることが
できる。後述の実施例２では、Wsは110ｇ／分で
あり、前述の式より溶加材添加速度ySを求めると
20ｇ／分となる。 溶接金属に対する溶加材の添加比Ｙの値は、溶
接金属の機械的性質や溶接作業性を損なわない範
囲であれば自由に選択し得るが、Ｙが0.01未満で
は、単位時間当りの添加量が微量となるため、添
加むらによる成分偏析を生じ易く好ましくない。
しかし、Ｙの値が0.2を超えると溶融スラグ・メ
タルの温度低下が大となり、融合不良やスラグ巻
き込みを生じ、作業性が悪化する。したがつてＹ
の選択範囲としては0.01〜0.2が好ましい。 なお、溶加材の素材は鉄および鉄合金等の金属
物が望ましく、グラフアイトや黒鉛はスラグ上で
燃焼し、溶接金属の歩留らず不適である。溶加材
の形態は、実施例２で示した細粒・片、粉のほ
か、線、板、棒状等いずれでもよい。 また、消耗ノズルを用いるエレクトロスラグ溶
接の場合にはノズルパイプ成分ならびに被覆剤中
に炭素を含有させて溶加材の代用とすることも可
能なように思える。しかしながら実施例には示し
ていないがこれらに対する実験の結果では、被覆
剤の溶接金属量に対する添加比Ｙが非常に小さい
ため、被覆剤中の炭素含有量を変化させても効果
はなく、また、パイプ成分から炭素を加える方法
では、被溶接材の板厚によつて添加比Ｙが異なる
ため種々の成分のパイプを必要とし、実用的でな
く、消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接でも溶接
ワイヤおよび溶加材から加えられる全炭素量が
0.09〜0.2％の溶接材料を用いることが高温割れ
防止に対して有効であることを確認している。 以下実施例を引用し、その効果を述べる。 実施例 １ 溶接長：１ｍ 開先形状：Ｉ型 開先間隙：30mm 起動フラツクス：Ａ（SiO2−MnO−CaO−MgO
系溶融型フラツクス） Ｂ（SiO2−MnO−CaO−MgO−TiO2−B2O3
系溶融型フラツクス） 溶接電流：420A 溶接電圧：42V 水冷銅当金使用 実施例１は、溶加材の添加は行わず、溶接ワイ
ヤのみより炭素を添加した場合で、第１表に示す
成分の供試鋼板に対し、同表の炭素含有量を有す
る溶接ワイヤ（径2.4mmφ）を製作し、上記の溶
接条件にてエレクトロスラグ溶接を行つた。 溶接後はマクロ横断面を溶接高さ方向で５面採
取し、磁粉探傷試験により高温割れ発生の有無を
調査した。また、鋼板Ａについてはその他にシヤ
ルピー衝撃試験、引張試験および溶接金属化学分
析も併せて行つた。その結果を第１図および第２
表に示す。
【表】
【表】
【表】
【表】
(注) ＊印は小数点第３桁を四捨五入した。
第１図は高温割れ発生におよぼす溶接材料から
加えられる全炭素量（この場合は溶加材添加はし
ていないのでＣ、Ｙ＝０であり、0.6Wで示され
る）の影響について示したものである。 両鋼板とも高温割れが発生しない溶接材料から
加えられる全炭素量範囲は0.09〜0.2％であり、
0.09％未満では高温割れは改善されず、また、
0.2％を超えると再び高温割れが発生すると共に、
第２表に示されるように機械的性質も劣化してい
る。なお、フアツクスＢを用い、溶接金属中に
Ti−Ｂを還元添加し、靭性を向上させた場合で
も、第２表中に示すように本発明の範囲内では割
れは発生しないことが確認された。 実施例 ２ 溶接長：１ｍ 開先形状：Ｉ型 開先間隙：30mm 起動フラツクス：SiO2−MnO−CaO−MgO系溶
融型フラツクス 溶接電流：420A 溶接電圧：42V 水冷当金使用 溶加材添加比Ｙ：0.1 溶加材添加速度yS：20
ｇ／分 実施例２は、溶接ワイヤと溶加材から炭素を添
加した場合で、実施例１で用いた鋼板に対し、溶
接ワイヤは第１表の5W（市販品相当）を用い、溶
加材として第３表に示す炭素含有量Ｃを有する炭
素−鉄合金を溶製し、その素材を細径（1.2mmφ）
に伸線し、５mm長に切断してカツトワイヤ状、あ
るいは切削により細片状もしくは粉状の溶加材を
製作し、溶接材料から加えられる全炭素量
（0.6W＋CY）の値を種々変化させてエレクトロ
スラグ溶接を行つた。 溶接後の試験は実施例１と同様な方法で行つ
た。その結果を第２図および第４表に示す。 第２図は、高温割れ発生におよぼす溶接材料か
ら加えられる全炭素量（0.6W＋CY）の影響を示
したもので、実施例１の第１図とほとんど同じ傾
向を示し、溶加材からの炭素添加によつても、溶
接材料から加えられる全炭素量が0.09〜0.2％の
範囲のものを用いて溶接を行えば高温割れが防止
できる。
第１図は高温割れ発生におよぼす溶接材料から
加えられる全炭素量（この場合は溶加材添加はし
ていないのでＣ、Ｙ＝０であり、0.6Wで示され
る）の影響について示したものである。 両鋼板とも高温割れが発生しない溶接材料から
加えられる全炭素量範囲は0.09〜0.2％であり、
0.09％未満では高温割れは改善されず、また、
0.2％を超えると再び高温割れが発生すると共に、
第２表に示されるように機械的性質も劣化してい
る。なお、フアツクスＢを用い、溶接金属中に
Ti−Ｂを還元添加し、靭性を向上させた場合で
も、第２表中に示すように本発明の範囲内では割
れは発生しないことが確認された。 実施例 ２ 溶接長：１ｍ 開先形状：Ｉ型 開先間隙：30mm 起動フラツクス：SiO2−MnO−CaO−MgO系溶
融型フラツクス 溶接電流：420A 溶接電圧：42V 水冷当金使用 溶加材添加比Ｙ：0.1 溶加材添加速度yS：20
ｇ／分 実施例２は、溶接ワイヤと溶加材から炭素を添
加した場合で、実施例１で用いた鋼板に対し、溶
接ワイヤは第１表の5W（市販品相当）を用い、溶
加材として第３表に示す炭素含有量Ｃを有する炭
素−鉄合金を溶製し、その素材を細径（1.2mmφ）
に伸線し、５mm長に切断してカツトワイヤ状、あ
るいは切削により細片状もしくは粉状の溶加材を
製作し、溶接材料から加えられる全炭素量
（0.6W＋CY）の値を種々変化させてエレクトロ
スラグ溶接を行つた。 溶接後の試験は実施例１と同様な方法で行つ
た。その結果を第２図および第４表に示す。 第２図は、高温割れ発生におよぼす溶接材料か
ら加えられる全炭素量（0.6W＋CY）の影響を示
したもので、実施例１の第１図とほとんど同じ傾
向を示し、溶加材からの炭素添加によつても、溶
接材料から加えられる全炭素量が0.09〜0.2％の
範囲のものを用いて溶接を行えば高温割れが防止
できる。
【表】
【表】
【表】
(注) ＊印は小数点第３桁を四捨五入した。
第１図、第２図は溶接材料から加えられる全炭
素量と高温割れ発生面数のグラフである。
素量と高温割れ発生面数のグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素含有量が0.005〜0.06％の鋼材を溶接す
るにあたり、溶接材料から加えられる全炭素量
が、以下の式を満足するような範囲の炭素含有量
を有する溶接材料を用いることを特徴とする極低
炭素鋼のエレクトロスラグ溶接法。 0.09％0.6W＋Ｃ・Ｙ0.20％ Ｗ＝溶接ワイヤ中の炭素濃度（％） Ｃ＝溶加材中の炭素濃度（％） Ｙ＝溶接金属に対する溶加材の添加比
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16009381A JPS5861989A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | 極低炭素鋼のエレクトロスラグ溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16009381A JPS5861989A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | 極低炭素鋼のエレクトロスラグ溶接法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5861989A JPS5861989A (ja) | 1983-04-13 |
| JPH0314551B2 true JPH0314551B2 (ja) | 1991-02-27 |
Family
ID=15707701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16009381A Granted JPS5861989A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | 極低炭素鋼のエレクトロスラグ溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5861989A (ja) |
-
1981
- 1981-10-09 JP JP16009381A patent/JPS5861989A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5861989A (ja) | 1983-04-13 |
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