JPH03264193A - 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、特に被覆筒
の片溶けが少なく、Ｘ線性能が良好で健全な溶接金属を
得る低水素系被覆アーク溶接棒に関する。

〔従来の技術〕

低水素系被覆アーク溶接棒は非低水素系被覆アーク溶接
棒に比べ溶接金属の拡散性水素量が少なく、耐割れ性に
優れている反面、直流溶接機による溶接では、第１図に
示すように磁気吹きが生じてアークの指向性が悪くなり
、ビードが蛇行したり窒素や酸素が溶接金属中に残留し
てブロホールの発生、更には靭性の低下を来す欠点を持
っている。

ここで図中１は鋼板、２は溶接棒、３はアークを示す。

このような欠点を解消するために業界では種々の検討が
なされている。

例えば特公昭６０−３３５９９号公報には炭素鋼心線の
成分を限定してＣＴＯＤ値およびシャルピー等の衝撃靭
性を向上させることが開示されているが、本発明者等は
前記公報記載の実施例に基づいて溶接棒を試作し、直流
溶接機を用いて磁気吹きによる溶接棒被覆筒への影響を
調査してみたが、被覆剤中に鉄粉を添加した溶接棒にや
や良好な結果がみられる程度で、本発明者等が期待する
効果が得られなかった。

また、特公昭６０−３９４７８号公報では窒素含有量を
制限した鉄粉を被覆剤として用い、溶接時の溶滴移行状
履をスプレー化し、大気中の窒素の巻き込みを少なくす
る被覆アーク溶接棒を開示しているが、本発明者等の試
験によれば直流溶接機における被覆筒の健全性に関して
は大幅に改善されてはおらず、片溶は現象がみられた。

更に〔溶接アーク現象〕　（産業図書株式会社。

昭和３７年７月１５日初版発行）第１５７ページには、
機械的に磁気吹きを制御する方法が記載されているが、
設備費や省力化、省人化の面から必ずしも理想的な方法
とは言い難い。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上述べたように低水素系被覆アーク溶接棒は溶接金属
の耐割れ性に優れる反面、非低水素系被覆アーク溶接棒
に比べて、特に直流溶接機における被覆筒の片溶は現象
が大きく、Ｘ線性能の低下や溶接金属の靭性低下がみら
れるため、溶接能率の向上をめざす業界では、これ等の
欠点を解消した被覆アーク溶接棒の開発を強く要望して
いた。

本発明は従来溶接棒の課題である被覆筒の片溶は現象を
防止し、健全な溶接金属を得て溶接能率を改善させた被
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〕

以上のような状況から本発明者等は低水素系被覆アーク
溶接棒の被覆筒の片溶は防止について主として螢石の粒
径の面から鋭意研究を進めてきた。

その結果、使用する螢石の粒径を限定することにより、
直流溶接機を用いた溶接において、被覆筒の片溶けが極
めて少なく健全な溶接金属を得て本発明を創案したもの
である。

すなわち本発明の要旨は、平均粒径を１２０〜１７０ｎ
に制限した螢石を１０〜３０％含有し、残部がアーク安
定剤、スラグ生成剤、合金剤、有機物、不可避的不純物
からなる被覆剤を水ガラス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にある。

〔作　用〕

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明溶接棒の構成要件は次のような試験結果に基づく
ものである。

すなわち、被覆剤の配合において、螢石の平均粒径を２
０〜２２０ｎの間で種々に変化させて分割した。そして
別途準備したルチール６、０％、炭酸石灰３６．２％、
マイカ！、４％、　Ｆｅ−Ｍｎ　２．２％。

Ｆｅ−５ｔ　９．７％、鉄粉３１．４％、　Ｆｅ−Ｔｉ
　１．３％、アルギン酸ソーダ０．９％からなるそれぞ
れの配合に、前記の分割したそれぞれの螢石を１０．９
％添加して乾式混合を行ない、珪酸ソーダ（４５Ｂ４）
２＋珪酸カリ（４４Ｂさ）ｌの組合せから威る水ガラス
を２２％添加して湿式混合を行なった後、Ｃ０６０７％
、　Ｓｉ　０．０２％、　Ｍｎ０．４９％、　　Ｐ　Ｏ
，０１２％。

Ｓ　Ｏ，００８％、　Ｎ　Ｏ，００１５％からなる直径
４ｍ、長さ４００ｍの心線に被覆外径が約６．５　ｍに
なるように通常の押し出し式塗装機を用いて塗装した後
、最高温度４００℃で乾燥を行なって溶接棒を作成した
。

得られたそれぞれの試験溶接棒を用いて第２図に示す試
験板に直流溶接機を用いて電流１４０Ａで立向上進溶接
を行ない、被覆筒の状態を観察するとともに溶接後、溶
接金属中のブロホールの有無を確認するためにＪＩＳ　
Ｚ３１０４に準拠してＸＩＩＡ撮影し、Ｎ量を調査する
ために化学分析試験を行なった。ここで第２図の１は鋼
板、ａは２５０ｍ＋、ｂは３００ｍ、ｃは１２．７　ｍ
、Ｄは６０ｏである。

その結果、第１表に示すとおり被覆筒を強化し、被覆筒
の片溶けを防止するには螢石の粒径が最も大きく影響す
ることを見出した。

第１表 螢石の平均粒径を１２０−１７０−としたのは第１表か
ら明白なとおり、被覆筒の片溶けが極めて少なく、溶接
金属の窒素量が低減でき、耐ブロホール性が向上するた
めである。

すなわち、螢石の平均粒径を適正にすることにより、被
覆筒の耐火度が上昇して磁気吹きが生じても被覆筒が片
溶けすることなく、健全な溶接金属が得られるものと考
えられる。

平均粒径が１２０１ｔｍ未満では螢石の平均粒径が小さ
過ぎるため、片溶けを起し易い。また、平均粒径が１７
０ｎを超える場合においては被覆の片溶は現象が少なく
、健全な溶接金属を得ることができるが、量産試作にお
ける塗装性に問題がある。

更に前記螢石の平均粒径と添加量の関係を詳細に調査す
るために、螢石の平均粒径が１２０〜１７０−のものを
用い、配合比率を変えて通常用いられる低水素系被覆ア
ーク溶接棒の被覆剤組成となるように組合せ、前記の心
線および水ガラスを用いて塗装し、最高温度４００°Ｃ
で乾燥を行ない前記と同様の試験を行なった結果、螢石
の平均粒径が１２０〜１７０ｎで配合比率が１０〜３０
％であれば良好な結果が得られることを確認することが
できた。

すなわち、螢石の平均粒径が１２０〜１７０−のものを
１０％未満の添加ではスラグの流動性が悪く、特に立向
上進溶接がやりにくい欠点がある。

３０％を超えて添加すると溶融点が下り過ぎてスラグの
流動性が過大となり、ビード形状が凸状になるとともに
スラグがガラス賞となって剥離が極めて悪くなった。

以上のような理由により、本発明における螢石の平均粒
径および添加量の範囲を前記のようムこ定めたものであ
る。

なお、上記の検討における螢石の平均粒径はＪＩＳ　Ｚ
　８８０１に準じて各粒径間の重量比率を求めた後、次
式を用いて算出した。

平均粒径Ｄ（ｎ） ＝（ｅｖｌＸ２１０＋ｗ２Ｘ１９４＋ｗ３Ｘ１６３＋ｗ
４Ｘ１３７＋ｗ５Ｘ１１５＋ｅｖ６Ｘ９７＋ｈ７Ｘ７６
＋ｗ８Ｘ５４＋ｅｖ９Ｘ２２）／１００但し各数字は測
定ふるい間の平均粒径を示し、−１〜−９は下記の意味
を有する。

ｗｌ　：　２１０μｍ以上の−ｔ％　−６：　１０５〜
８Ｂａｍの−ｔ％ｗ２　：　２１０〜１７７μｍのｉ１
ｔ％　−７：　８８〜６３　、！／　ｍの−ｔ％ｗ３　
：　１７７〜１４９μ−〇−ｔ％　−８二６３〜４４μ
ｍの−ｔ％Ｗ４　：　１４９〜１２５μｍの−ｔ％　−
９：４４未満の−ｔ％ｗ５　：　１２５〜１０５μ餉の
−ｔ％また、前記被覆剤組成として使用される螢石以外
の被覆剤としてはアーク安定剤およびスラグ生成剤とし
て、長石、マイカ、炭酸石灰、ドロマイト、炭酸マンガ
ン、砂鉄、イルミナイト、ルチール、二酸化マンガンな
ど、スラグ生成剤として珪砂、タルク、カオリン、マグ
ネサイト、ヘマタイトなど、合金剤としてフェロマンガ
ン、フェロシリコン、金属マンガン、二、ツケル、フェ
ロモリブデン、鉄粉など、有機物としてアルギン酸ソー
ダ、デキストリンなと、水ガラスとして珪酸ソーダ、珪
酸カリなどを用いる。

更に、鋼心線についてはＪＩＳ　Ｇ３５２３の成分範囲
内のものを用いれば本発明の目的が達成できることを確
かめている。

〔実施例〕

第２表には螢石の平均粒径と他の被覆剤との組合せによ
る被覆筒の片溶は度合い、Ｘ線性能、Ｎの分析値、−船
釣な溶接作業性、塗装性および総合評価を示す。

溶接棒は心線径４閣、長さ４００ｍｍで被覆外径は鉄粉
を１４％以上含有したものは約６．５　ｍｍ、鉄粉が１
４％未満のものは約６．３　ｍｍであり、塗装後は最高
温度４００℃で乾燥して試験に供した。

被覆筒の片溶け、Ｘ線性能、溶接金属のＮ量、−船釣溶
接作業性の調査は第２図に示す鋼板を用いて直流溶接機
により１４０Ａで立向上進溶接を行なって評価し、塗装
性については約１００ｋｇの試作により良否を判定した
。

なお、評価基準は被覆筒の片溶けが極めて少ないものを
良好○印、やや片溶けするものをやや不良Δ印、可成り
片溶けし、ビードが蛇行したものを不良×印とした。

Ｘ線性能はＪＩＳ　１〜２級のものを良好Ｏ印、３級の
ものをやや不良Δ印、４級のものを不良×印とした。

溶接金属のＮ含有量が１１００ｐｐ以下のものを良好○
印、１１００ｐｐを超えたものを不良×印とした。

一般的な溶接作業性評価は一般低水素系被覆アーク溶接
棒に比べてスラグの流動性が同等なものを良好○印、劣
るものを不良×印とした。

塗装性は多量試作により被覆剤の流動性が良好なもの○
印、流動性が悪く、偏心が発生したものを×印とした。

本発明溶接棒Ｅ−１〜Ｅ−６は被覆筒の片溶けが極めて
少なく、Ｘ線性能も良好でかつ溶接金属中のＮ量が低く
、良好な値を示し、更に一般的な溶接作業性、多量試作
による塗装性も良好である。

比較溶接棒ではＥ−７は螢石の平均粒径が１８３−のも
のの実施例であるが、平均粒径が過大なため溶接棒塗装
時の偏心に問題がある。Ｅ−８は螢石の平均粒径１４８
Ｉ！ｒ１１のものであるが、その添加量が過多のため、
スラグの流動性が過大でビード形状が凸状となった。Ｅ
−９は螢石、の添加量が過少なため、スラグの流動性が
悪い。Ｅ−１０〜Ｅ−１２は螢石の平均粒径が１１６ｎ
以下のために効果が発揮されず、被覆筒の片溶け、Ｘ線
性能溶接金属のＮ量の点で劣った。

〔発明の効果） 以上のように本発明溶接棒によれば従来溶接棒の欠点で
あった被覆筒の片溶けが防止できるので、Ｘ線性能、溶
接金属の靭性等大幅な向上がなされ、溶接能率が改善さ
れ、産業上寄与するところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接捧被覆箇が磁気吹きにより片溶けする状況
を示す説明図、第２図は被覆筒の片溶け、Ｘ線性能、溶
接金属のＮ量、−船釣溶接作業性調査のための要領を示
した図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平均粒径を１２０〜１７０μｍに制限した螢石を１０〜
   ３０％含有し、残部がアーク安定剤、スラグ生成剤、合
   金剤、有機物、不可避的不純物からなる被覆剤を水ガラ
   ス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。