JPH0381094A

JPH0381094A - ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ

Info

Publication number: JPH0381094A
Application number: JP1218844A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nishikawa; 裕西川; Tsuneji Ogawa; 小川　恒司; Tsuyoshi Kurokawa; 剛志黒川; Toshiharu Maruyama; 丸山　敏治
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1991-04-05
Anticipated expiration: 2010-09-13
Also published as: DE69023299D1; CA2022748A1; DE69023299T2; CA2022748C; EP0414481A2; EP0414481A3; EP0414481B1; JPH0783952B2

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）本発明はステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤに係
り、特に、下向、横向、立向、水平すみ肉の各溶接のみ
ならず、上向溶接を含む全姿勢溶接が同一溶接条件で可
能であり、しかも溶接作業性に優れ、Ｘ線性能に優れた
溶接金属が得られるステンレス鋼溶接用フラックス入り
ワイヤに関する。（従来の技術及び解決しようとする課題）ステンレス鋼
の溶接においても、フランクス入すワイヤ（Ｆ　ＣＷ）
は高能率で使い易く、且つ高品質であることから、近年
急速にその需要が増えてきている。しかし、その用途は
下向、水平すみ自溶接が大部分であり、横向、立向溶接
は一部に限られ、上向溶接に至っては殆ど適用されてい
ない。すなわち、ステンレス鋼は、炭素鋼に比べ、熱伝導性が
悪く、且つ凝固温度も低いことから、溶融金属のタレ落
ちが生じ易く、横向、立向溶接には下向溶接に比べて高
い溶接技佃が必要とされる。特に上向溶接においては特殊な電源やシールドガスを用
いても、Ｘ線性能が充分でなく、実用化のネックとなっ
ている。こうしたことから、全姿勢溶接用フラックス入りワイヤ
の要望が高まっており、これまでにも幾つか検討されて
いる。例えば、特公昭５９−１５７５７号、特開昭５９
−２１２１９２号が提案されている。前者の特公昭５９−１５７５７号は横向、立向溶接に主
眼をおいたワイヤであり、後者の特開昭５９−２１２１
９２号は下向、横向、立向溶接の全てに適用可能なワイ
ヤであるが、下向と立向とで溶接条件が大きく異なって
いる。しかも、いずれの提案に係るワイヤも、下向溶接
に比べ、立向溶接では低電流の溶接条件が適用されてい
る。したがって、溶接施工が全姿勢に及ぶ場合、下向溶
接と立向（横向）溶接とではワイヤの使い分けが必要で
あり、或いは同一ワイヤでの施工であっても溶接条件の
使い分けが必要となる。具体的には、立向溶接では、下
向溶接よりも約５０％ダウンの低電流での施工となるの
で能率が悪く、またウィービングを必要とするので小脚
長ビードが得られず、板厚も５ｍｍ以上を必要とするの
で薄板の溶接ができない等の問題があり、更に立向下進
はアークが不安定で溶融金属がタレ易く、溶融プールが
安定しないため、施工が難しい。このように、従来のＦＣＷでは溶接施工の管理上の問題
、更には立向溶接の能率上の問題が生じ、また上向溶接
においては、ＦＣＷは適用されず、被覆アーク溶接或い
はＴＩＧ溶接で施工されている。本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、上
向を含む全姿勢溶接が可能で、且つ溶接作業性が優れる
と共に適用溶接条件が異ならず、しかもＸ線性能等の健
全な溶接金属が得られるステンレス鋼溶接用フランクス
入すワイヤ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）従来のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの場合
、フラックスは、殆どがＴｉｅ２−８ｉｎ２−ＺｒＯ’
、系であり、これに粘性、スラブ凝固温度の調整のため
に少量のＡＱ２０１、ＭｇＯ、Ｍｎ○などを適当に添加
したものである。しかし、このようなフラックス系りワイヤでは、特に、
■上向を含む全姿勢溶接が困難であり。したがって、全姿勢で優れた溶接作業性は得られず、■
立向、上向溶接での溶融金属のタレ落ちの問題は、ワイ
ヤ中の造滓剤量を増加させ生成スラグ量を被覆溶接の如
く多くすれば防ぐことができるものの、造滓剤量を増加
するとＸ線性能が劣化し、■立向、上向溶接を高電流で
できない等。溶接姿勢毎に適用溶接条件が異なり、殊にウィービング
が必要であり、立向下進ができない等、の問題があった
。そこで、本発明者は、前記問題点を解決するには、スラ
グの生成量、凝固温度、粘性の適正化、並びに広範囲の
溶接条件においてアークの安定性。集中性に優れていることが不可欠であり、特に立向、上
向溶接と下向溶接とでは適正スラブ物性が異なることを
考慮して、適正な成分系を見い出すべく鋭意研究を重ね
た。その結果、フラックスがＴｉｅ２−Ａｆｌ、Ｏ，系でＡ
ＱｘＯ，を主成分として且つＴｉ○２リッチとするフラ
ックス系とし、しかもＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓ　ｉｏ
、及び／又はＺｒＯ２の適正バランスを確保し、金属フ
ッ化物量の限定、更にＴｉ添加により、或いは更に造滓
剤量と（ＡＱ２０３＋Ｓｊ○２＋ｚｒ○２）量を限定す
ることにより可能であることを知見し、ここに本発明を
なしたものである。すなわち、本発明に係るステンレス鋼溶接用フラックス
入りワイヤは、ワイヤ全重量に対して、Ｔｉｅ２：４．
７〜８．５％、Ａ０．Ｏ，：０．５〜３．５％、５ｉｎ
２及びＺｒＯ２の１種又は２種：０．６〜３゜２％を次
式％式％を満たすように含み、更に金属フッ化物（Ｆ換算値）：
０．０２〜０．２５％及びＴｉ：　０　、１〜１．０％
を含むフラックスを、ステンレス鋼外皮に充填してなる
ことを特徴とするものである。また、他の本発明は、前記フラックスにおいて、造滓剤
：’８．５〜１３．５％に規制し、かつＡ０．０３＋Ｓ
ｉＯ，＋Ｚｒ○２≦５．０％を満たすものであることを
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）本発明におけるフラックス成分の限定理由は以下のとお
りである。なお、各成分は単独のみで以下の効果を有す
るものではなく、それぞれの成分がバランスよく複合添
加されて始めて各効果が相乗的に得られるものである。（１）　ＴｉＯ、Ａ１１Ｉ　Ｏ、５ｉｎ２．ＺｒＯの正
バランス化ＴｉＯ２は、造滓剤として、スラグの被り、スラグの剥
離性を良化させる効果があり、またアーク安定剤として
、アークの集中性を良化させ、スパッタを減らす効果が
ある。しかし、４．７％未満ではそのような効果がなく
、８．５％を超えると逆にスラグ被りが劣化し、ビード
外観が不良となり、更にはＸ線性能が劣化する。したが
って、ＴｉＯ２量はフラックス全重量に対して４．７〜
８゜５％の範囲とする。Ａ０．０３は１本ブラックス系の主成分であり、造滓剤
として、スラグ粘性を変えることなくスラグの凝固温度
を上げ、またスラグ剥離性を良化させる効果がある。な
お、ＭｇＯやＺｒＯ２もスラグの凝固温度を上げるが、
スラグ粘性を変えるので主成分としては適当でない。し
かし、Ａ０．Ｏ，、ｉｉが０．５％未満ではそのような
効果がなく、３．５％を超えるとＸ線性能が不良になる
。したがって、Ａｆｌ、○、量はフラックス全重量に対
して０．５〜３．５％の範囲とする。ＳｉＯ２、ＺｒＯ２は、造さい剤として、スラブの被り
を良化し、スラグ粘性を上げ、ビード形状を改善させる
効果があるので、単独又は複合で添加する。しかし、０
．６％未満ではそのような効果がなく、３．２％を超え
るとビードが凸になり、形状不良が生じ、Ｘ線性能が劣
化する。したがって、Ｓ　ｉ　Ｏ、及びＺｒＯ２の１種
又は２稲の量はフラックス全重量に対して０．６〜３．
２％の範囲とする。但し、゛上記各成分は次式％式％を満足するように添加する必要がある。これは、スラブ
の凝固温度、粘性の適正化に不可欠であり、アークの安
定性、集中性が良化し、適正条件範囲が拡がり、全姿勢
溶接を同一溶接条件で可能にする。（２）余Ａ５シ畳（撫金属フッ化物は、耐気孔性（Ｘ線性能）を良化させるた
めの必須成分であり、スラブの流動性を調整する効果が
あり、ＴｉＯ２などの他の造滓剤とのバランスによりそ
の添加量を決定するのが肝要である。しかし、０．０２
％未満ではその効果がなく、０．２５％を超えるとヒユ
ーム、スパッタ発生量が増す。したがって、金属フッ化
物量はＦ換算でフラックス全重量に対して０．０２〜０
．２５％の範囲とする。溶接作業性（特にスラグの被り
）の点からは、０．０２〜０．１５％の範囲がより好ま
しい。（３）Ｔｉの添加Ｔｉはアーク安定剤として、アークの集中性を良化させ
、スパッタ発生量を減らす効果があり。脱酸剤としてＸ線性能を良化する効果もある。更に重要なことは、Ｔｉは溶は易い形であり、しかも溶
融酸化し、造滓剤として作用する。すなわち、ＦＣＷの場合、ワイヤ中の酸化物造滓剤の量
が多すぎると、溶接電流がワイヤの外皮のみに流れ、酸
化物はメタルよりも融点が高いので、内部のフラックス
の溶融が遅れ、それらの溶は残りが生じ、結果的にＸＬ
＠性能が劣化するため、ワイヤ中の造滓剤量には上限が
ある。一方、立向、上向溶接での溶融金属のタレ落ちを
防ぐには、造滓剤量を多く添加する必要がある。このよ
うな問題を解決するため、本発明では、まず、前述の如
（ＴｉＯ２，Ａ　Ｑｘ○５等の適正バランスによって溶
は残りの生じ難い設計とするとＪｌ−に、スラブ中の主
成分であるＴｉＯ２を、溶は残りの生じ難いメタルの形
で添加するのである。Ｔｉは溶は易いので溶融酸化し、
ＴｉＯ２となり、生成スラグ量を増加させ、溶融金属の
タレ落ちを防ぐ効果がある。しかし、Ｔｉが０．１％未
満ではそのような効果はなく、１．０％を超えると下向
溶接でのスパッタが増し、更にビード形状が不良となり
、アンダーカットが生じる。したがって、Ｔｉ量はフラックス全重量に対して０．１
〜１．０％の範囲とする。なお、Ｔｉは金属チタンのほ
か、フェロチタンの形で添加してもよい。以上が本発明の骨子であるが、全姿勢溶接、特に立向、
上向溶接での適用条件範囲をより拡げ、より高い高電流
域での施工を可能とするには、次の手段が有効となるの
で、必要に応じて規制するのが望ましい。（４）　　　ｆｆｌびＡＱ　Ｏ＋ＳｉＯ＋ＺｒＯ量造滓
創造滓剤融金属のタレを防ぐためには８゜５％以上が必
要である。しかし、１３．５％を超えると造汁剤の溶は
残りが生じ、Ｘ線性能が不良となる。したがって、造滓
剤量はフラックス全重量に対して８．５〜１３．５％の
範囲とする。また、高電流域でのアークの安定性、集中性、ｘｉ性能
ノ良化ノ点ヨリ、（Ａ　０．０３＋ＳｉＯ，＋ＺｒＯ，
）ｆｆｉをフラックス全重量に対して５．０％以下とす
るのが好ましく、１．１〜５．０％が望ましい。付言すれば、特に薄板の立向、上向溶接の場合、アーク
の集中性（強さ）が重要な意味を持つことから、Ｔｉ／
Ｆ（換算量）の比が３．８以上になるように調整するの
が好ましい。これにより、特に上向溶接の場合、同じ電
流で溶滴の″吹付け″が強くなり、ストレート運棒が可
能となり、優れた溶接作業性が確保される。なお、上記成分以外の任意添加成分としては、実質的に
ＣＯ２或いは炭酸塩を含まないことを条件に、以下の成
分を適量にて適宜添加可能である。スラグ物性の微調整のためにＭｇＯ，Ｍｎ○等を、スラ
グの剥離性を改善するためにＢｉ２Ｏ，を、アークの安
定性をよくするためにＮａ及びＫを、更に、溶接金属の
成分を調整するためにＮｉ、　Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｓｉ
、Ｎｂ、Ｃ，Ｎ或いはＦｅ等を適宜添加することができ
る。また二金属外皮はステンレス鋼とするが、特にその成分
は規定されるものではなく、目的に応じて、オーステナ
イト系、フェライト系のものをそれぞれ適宜使用される
。更にワイヤ断面形状も特に制限されるものではなく、
第１図に例示するいずれにも適用することが可能である
。次に本発明の実施例を示す。（実施例）第１表に示す化学成分を有し０．７ｍｍｔＸ１２ｍ＋ｍ
ｗ寸法のステンレス鋼を外皮として用いて、第２表及び
第３表に示す構成のフラックス入すワイヤを製造した。なお、フラックスの組成値はワイヤ全重量に対する％で
あり、金属フッ化物の値はＦ換算値である。これらのフラックス入りワイヤを用いて、第４表に示す
溶接条件で各種姿勢の溶接試験を行った。その際、溶接試験は、第２図に示す突合せ継手にて下向
、立向、上向溶接を行い、また第３図に示す水平すみ肉
溶接を行った。第２図の継手の場合、バッキング材Ｂを
用い、板厚Ｔ：１６ｍｍ、開先角度θ：６０’、ルート
フェースＦ：１ｍｌ１１、ルートギャップＧ：３＋ｎｍ
で多パス溶接にて試験を行った。第３図の継手の場合、
板厚Ｔ：６＋ｌＩｍで、１パス溶接にて試験を行った。また、試験板は、ＪＩＳ　　Ｇ４３０４又はＧ４３０５
に規定されるステンレス鋼板にて、ワイヤと同成分系の
ものを使用した。溶接試験結果を第５表及び第６表に示す。作業性の評価
は、Ｏ（極めて良好）、Ｏ（良好）、△（やや不良）、
×（不良）とし、Ｘ線性能の評価はＪＩＳ　　Ｚ　　３
１０６に従った。本発明例は、第６表に示すように、いずれも全姿勢で溶
接可能であって、且つ溶接作業性が優れており、しかも
Ｘ線性能も良好である。一方、第５表に示す比較例では、殆どが全姿勢溶接が困
難であり、全姿勢で溶接作業性が良好であっても（Ｎα
９）、Ｘ線性能に劣っている。

【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、ステンレス鋼溶
接用フランクス入すワイヤにおいて、ＴｉＯ２−ＡＤ、
、Ｏ，系でＡ０．Ｏ，を主成分として且つＴｉｅ２リッ
チとするフラックス系とし、しかもＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ
３．５ｉｎ２及び／又はＺｒＯ２の適正バランスを確保
し、金属フッ化物量の限定、更にＴｉ添加により、或い
は更に造滓剤量と（Ａｆｌ。 ○□＋ＳｉＯ，＋Ｚ、ｒＯ，）量を限定する構成とした
ので、上向を含む全姿勢溶接が可能で、且つ各姿勢によ
り適用溶接条件が異なることがなく、溶接作業性が優れ
、しかもｘｇ性能が良好な溶接金属が得られる。また立
向、上向溶接が下向溶接と同様の高電流で施工可能であ
り、更にまた立向溶接の上進、下進ともストレート運棒
で溶接可能であるので小脚長ビードを置くことができる
と共に薄板の施工が可能となる等、顕著な効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）はフラックス入りワイヤの断面形
状の一例を示す図、第２図及び第３図は実施例において採用した継手形状を
示す説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ワイヤ全重量に対して、ＴｉＯ＿２：４．７〜８
．５％、Ａｌ＿２Ｏ＿３：０．５〜３．５％、ＳｉＯ＿
２及びＺｒＯ＿２の１種又は２種：０．６〜３．２％を
次式ＴｉＯ＿２＞Ａｌ＿２Ｏ＿３＋ＳｉＯ＿２＋ＺｒＯ
＿２を満たすように含み、更に金属フッ化物（Ｆ換算値
）：０．０２〜０．２５％及びＴｉ：０．１〜１．０％
を含むフラックスを、ステンレス鋼外皮に充填してなる
ことを特徴とするステンレス鋼溶接用フラックス入りワ
イヤ。
（２）前記フラックスにおいて、造滓剤：８．５〜１３．５％に規制し、かつＡｌ＿２Ｏ
＿３＋ＳｉＯ＿２＋ＺｒＯ＿２≦５．０％を満たすもの
であることを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼
溶接用フラックス入りワイヤ。