JPH0416275B2 - - Google Patents

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JPH0416275B2
JPH0416275B2 JP62202677A JP20267787A JPH0416275B2 JP H0416275 B2 JPH0416275 B2 JP H0416275B2 JP 62202677 A JP62202677 A JP 62202677A JP 20267787 A JP20267787 A JP 20267787A JP H0416275 B2 JPH0416275 B2 JP H0416275B2
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JP
Japan
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arc
flux
metal
added
welding
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JP62202677A
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Japanese (ja)
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JPS6448698A (en
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Norio Seike
Eiji Takahashi
Katsushi Nishimura
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は溶接材料用原料フラツクスに係り、よ
り詳細には、被覆アーク溶接棒の被覆剤、サブマ
ージアーク溶接用焼結型フラツクス、フラツクス
入りワイヤのフラツクス等々に好適で、溶接作業
性、特にアーク安定性を向上せしめた溶接材料用
フラツクス原料に関する。 (従来の技術) 被覆アーク溶接、サブマージアーク溶接、ミグ
溶接、炭酸ガスアーク溶接等々に用いられる溶接
材料用原料フラツクスは、一般にスラグ剤、シー
ルド剤、アーク安定剤、合金成分、脱酸剤等々か
ら構成されており、各種溶接法に応じて、被覆ア
ーク溶接棒用被覆剤、サブマージアーク溶接用焼
結型フラツクス、フラツクス入りワイヤ用フラツ
クス等々として適宜調整され、使用されている。 これらのフラツクス構成成分のうち、脱酸剤は
シールド剤と共にアークを大気から保護し、且つ
アークを還元雰囲気に保ち、合金成分の還元や金
属粉等の溶接金属への歩留を向上させる等、非常
に重要な役割を果たしている成分である。 ところで、従来より、かゝる脱酸剤としては、
Mg、Al、Mn等の金属粉末や、Fe−Si、Fe−
Mn、Fe−Zr、Fe−Ti、REM−Ca−Siなどの金
属間化合物或いは合金粉が用いられている(例、
特開昭61−206597号)。 (発明が解決しようとする問題点) しかし乍ら、このような脱酸剤は、その添加量
が増加するとアークの安定性に悪影響を及ぼし、
スパツターの発生量やヒユームの発生量が増加し
たり、スラグのかぶりが悪く、良好なビード形状
が得られなくなつたりする等の問題があり、アー
クの安定性が更に悪化する場合にはブローホール
の発生原因になることもある。これらは、脱酸剤
の添加によつてアーク中の酸素濃度が下がり、溶
融金属(懸垂溶滴)の物性、特に表面張力やスラ
グの物性等が変化したために生ずるものと考えら
れている。 そのため、従来は、このような脱酸剤をフラツ
クス中に十分に添加できず、脱酸不足状態で溶接
せざるを得ないので、溶接金属中の酸素量が増
え、その機械的性能、例えば靭性値がバラツク
等、悪影響を及ぼすことも少なからずあつた。 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つて、原料フラツクス中の
脱酸剤の量を増加させた場合であつても、アーク
安定性がよく、優れた溶接作業性を有する溶接材
料用フラツクス原料を提供することも目的とする
ものである。 (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明者は、脱酸剤
が多量に添加された場合においてもアーク安定性
が維持されることを目的として、まず最初に、溶
融金属(懸垂溶滴)の表面張力を下げ、溶融金属
がスプレー移行し易くなるようにフラツクス組成
の調整を試みた。 すなわち、アーク中の酸素濃度を上げて溶融金
属の表面張力を下げる元素として、O、P、S、
Se、Te等のO(酸素)族の元素及び希土類元素が
あり、これらをフラツクス中に添加した。しか
し、Se及びTeは毒性が強く、P及びSは溶接金
属の割れの原因となるので、O族元素はいずれも
使用できないことが判明した。一方、希土類元素
を添加した場合も、溶融金属の表面張力は低下で
きるものの、溶融スラグの粘性が増加し、アーク
の安定性は予想していたほど改善されなかつた。
この溶融スラグの粘性増加は希土類元素の酸化物
がいずれも高融点であることに起因していると考
えられる。 以上の結果から、本発明者は、観点を変え、電
離電圧の低いアルカリ金属をフラツクス中に添加
し、アークを出やすくすることによつてアーク安
定性を改善するように試みた。この場合、アルカ
リ金属そのものは一般に非常に不安定であり、空
気中では直ちに酸化されて適用不可能であるた
め、酸化物、フツ化物、炭酸塩及びこれらを含む
複合化合物の形態でフラツクス中に添加した。 その結果、これらのアルカリ金属の化合物を添
加する方法では、アーク安定性を改善するために
添加量を増加するにつれてスラグの粘性に悪影響
を及ぼすようになり、却つてアークに集中性がな
くなつたりバタツクなど、アークが不安定にな
り、特に被覆アーク溶接棒やサブマージアーク溶
接用フラツクスにおいてはフラツクスの耐吸湿性
能が劣化する等、様々な悪影響が生じた。 この点、アルカリ金属のうちでもリチウムを酸
化リチウムの形でフラツクス中に含有させ、同時
に含有させた還元剤によりリチウムをアーク内で
還元させる試み(特公昭62−25479号)があるが、
同様の問題がある。 しかし乍ら、本発明者の実験研究により、アル
カリ金属を添加する方法は、多量添加時において
は確かに様々な悪影響が認められたが、少量添加
時ではアーク安定性の改善効果が認められたた
め、添加態様如何によつてアルカリ金属のアーク
安定性改善効果が大きく左右されるものと予想
し、種々の添加態様について更に調査を進めた。
その結果、数多くの実験結果を通じ、アルカリ金
属は、基本的にはアーク安定性を向上させるが、
酸化物などの化合物の形でフラツクス中に添加す
ると、その化合物の分解反応が必然的に生じた
り、対イオン(O、Fイオン)や分解ガス
(CO2、CO)が生成することにより、アーク安定
性が悪化することが判明した。 そこで、このような化合物分解並びにイオン又
は分解ガスの生成をもたらさない添加形態、換言
すれば、アルカリ金属元素を金属の形で添加可能
であるならば、アーク安定性を十分に改善できる
との知見のもとに、そのような金属形態での添加
態様について実験研究を重ねた。その結果、アル
カリ金属は一般に大気中で非常に不安定であつて
そのままでは適用できないことに鑑み、ある種の
金属、例えばAl、Mg、Si、Ca、Feなどの金属
中で存在させたところ、アルカリ金属が安定して
存在でき、しかも当初の予想を遥かに超えるアー
ク安定性改善効果が得られることが判明し、これ
に基づいて更に実際的な添加態様、適用対象等に
ついて詳細に検討し、ここに本発明をなしたもの
である。 すなわち、本発明に係る溶接材料用フラツクス
原料は、アルカリ金属のうち、少なくともLi、
Na、及びKの1種又は2種以上を0.1〜50at%の
濃度で含有する金属状粉(但し、金属間化合物及
び合金粉)を用いることを特徴とするものであ
る。 以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。 前述の如く、Li、Na、K、Rb及びCsのアルカ
リ金属は、一般にAl、Mg、Si、Ca、Feなどの
他の金属中で安定して存在するので、通常は、そ
れらの1種又は2種以上を後者の他の金属に溶解
させることにより、アルカリ金属含有合金或いは
金属間化合物などとして使用する。勿論、アルカ
リ金属の2種以上の合金として使用することも、
場合により可能である。 このように酸化物などの非金属化合物としての
形ではなく、金属間化合物及び合金の如く金属の
形の粉末(以下、金属状粉という)で使用する
と、アルカリ金属の融点が低いので、酸化物など
の化合物で添加した場合に比べ、アルカリ金属蒸
気又はイオンがアーク中へ容易に移行し、勿論、
対イオンや分解ガスが生成することもないので、
アーク安定性が顕著に向上し、延いては溶接作業
性を著しく改善する効果が得られ、更にはアルカ
リ金属そのものが強力な脱酸剤であるので、アー
ク安定性の優れた脱酸剤として添加することがで
きる。 このようなアルカリ金属含有金属状粉を原料フ
ラツクス中に添加するに際しては、以下のような
態様でフラツクス中に添加することができる。 アルカリ金属としては、いずれのアルカリ金
属元素を単独で用いても、或いは2成分又は3
成分のように複合して用いてもよいが、アーク
の安定性改善効果、脱酸効果、取扱いの容易さ
等から、少なくともLi、Na及びKのうちの1
種又は2種以上を用いる必要がある。アルカリ
金属含有金属状粉の製造上の安定性乃至安全性
の点からすると、これらのアルカリ金属のう
ち、Liがベターである。 アルカリ金属を含有せしめる他の金属として
は、アーク安定性を向上させるには、同一重量
であれば、フラツクス中に嵩で多量に添加でき
ること、換言すれば均一に分布できる金属であ
ることが好ましく、低密度のAl及び/又はMg
がベターである。勿論、Al、Mg以外の他の金
属としてSi、Ca、Fe、Zr、Zn、Cu、Mnなど
でもよいが、これらはAl、Mgに第3成分とし
て添加するとアーク安定性を更に向上できる場
合もある。 特に、アルカリ金属はそれ自体が強力な脱酸
剤であるので、アルカリ金属を含有させたAl、
Mg等のような脱酸剤においては、アーク安定
性改善効果のほか、Al、Mgによる脱酸効果が
著しく増大し、脱酸剤のフラツクス中への添加
量を少なくすることができる。この効果は、ア
ルカリ金属の添加によつてAl、Mgの安定性か
劣化し、このことが脱酸効果を向上させるもの
と考えられる。事実、アルカリ金属含有Al粉
の場合、金属粉塵爆発試験を行つたところ、
Al粉に比べて金属粉塵爆発を起こし易い結果
が得られた。 上記他の金属に含有せしめるアルカリ金属の
含有量は、アーク安定性の改善効果を効果的た
らしめるには0.1〜50at%の範囲が望ましく、
更に取扱い上の安定性を考慮すれば0.5〜30at
%が好ましい。また、上記第3成分は数ppm〜
数%の範囲で添加するのがよい。例えば、Al
の場合には、Mgやその他のZr、Si、Ca、Fe、
Zn、Cu、Mn等を上記範囲で添加しても問題は
生じなかつた。 フラツクス原料中へのアルカリ金属含有金属
状粉の添加量は、適用するフラツクスの種類に
より若干異なるが、10ppm以上とするのが望ま
しく、他の金属中に含有させる場合には、その
含有量にもよるが、約15wt%まで、例えば、
5〜15wt%の範囲で添加することができる。
なお、アルカリ金属のうち、Na、Kは微量添
加(Na、K換算量で1ppm〜数100ppm)によ
り脱酸効果、アーク安定性の改善効果向上に有
効であるが、多量に添加すると、Li添加の場合
に比べ、アルカリ金属含有金属状粉が不安定に
なり、取扱いが困難となるので、留意する。 特に、アルカリ金属のうち、Liはアーク安定
性の改善効果及び取扱い易さで好ましいが、Li
含有金属状粉の場合、Li量が0.1at%未満では
アーク安定性改善効果はあまり認められず、
0.1at%以上含有させるのが望ましく、10at%
以上の場合、金属表面を酸化させたり炭酸化さ
せると安定性が向上する。しかし、50at%を超
えて多量に含有させると金属状粉が非常に酸化
され易くなつて表面の空気酸化がとまらなくな
り、取扱上危険であると共に一定品質の金属状
粉を得ることが困難となる。 このような構成の金属状粉をフラツクス中に
添加する場合、粒径は74〜350μmの範囲のも
のが全体の50%以上とするのが望ましい。粒径
が350μm以上のものが増加すると、他のフラ
ツクス成分との混合性が悪くなり、また粒径が
74μm以下になると、金属粉塵爆発の危険性が
著しく増加するので、望ましくない。 (実施例) 次に本発明の実施例を示す。 実施例 1 第1表に示す化学成分(at%)を有するLi含有
金属状粉(合金粉)をガスアトマイズ法、REP
(回転電極)法又は機械的粉砕法にて製造した。 なお、得られたいずれの粉体においても、粉体
製造時における粒子の粒径は74〜350μmの範囲
内にあるものが全体の50%以上とした。ここで、
350μmの粒径とは開きが350μmの節を通過する
という意味であり、長細いものでもよい。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a raw material flux for welding materials, and more specifically, it is suitable for coating materials for coated arc welding rods, sintered fluxes for submerged arc welding, fluxes for flux-cored wires, etc. This invention relates to a flux raw material for welding materials that has improved welding workability, particularly arc stability. (Prior art) Raw material fluxes for welding materials used in shielded arc welding, submerged arc welding, MIG welding, carbon dioxide arc welding, etc. generally consist of slag agents, shielding agents, arc stabilizers, alloy components, deoxidizers, etc. It is suitably adjusted and used as a coating material for coated arc welding rods, sintered flux for submerged arc welding, flux for flux-cored wire, etc. according to various welding methods. Among these flux constituents, the deoxidizing agent together with the shielding agent protects the arc from the atmosphere and maintains the arc in a reducing atmosphere, reducing alloy components and improving the yield of metal powder and other weld metal. It is an ingredient that plays a very important role. By the way, conventionally, such deoxidizers include:
Metal powders such as Mg, Al, Mn, Fe-Si, Fe-
Intermetallic compounds or alloy powders such as Mn, Fe-Zr, Fe-Ti, REM-Ca-Si are used (e.g.
(Japanese Patent Application Laid-open No. 61-206597). (Problem to be Solved by the Invention) However, when the amount of such a deoxidizing agent increases, it adversely affects the stability of the arc.
If there are problems such as an increase in the amount of spatter or fume, poor slag coverage, and difficulty in obtaining a good bead shape, and further deterioration of arc stability, blowholes may be necessary. It may also be the cause of occurrence. These are thought to occur because the addition of a deoxidizing agent lowers the oxygen concentration in the arc and changes the physical properties of the molten metal (suspended droplets), particularly the surface tension and physical properties of the slag. Therefore, in the past, it was not possible to sufficiently add such a deoxidizing agent to the flux, and welding had to be carried out without deoxidizing, which increased the amount of oxygen in the weld metal and affected its mechanical performance, such as toughness. There were also quite a few negative effects, such as variations in values. The present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, and even when the amount of deoxidizing agent in the raw material flux is increased, arc stability is good and excellent welding can be achieved. Another object of the present invention is to provide a flux raw material for welding materials that has workability. (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present inventor first of all aimed at maintaining arc stability even when a large amount of deoxidizing agent was added. An attempt was made to adjust the flux composition in order to lower the surface tension of the molten metal (suspending droplets) and make it easier for the molten metal to spray and transfer. In other words, O, P, S,
O (oxygen) group elements such as Se and Te and rare earth elements were added to the flux. However, since Se and Te are highly toxic, and P and S cause cracks in the weld metal, it has been found that none of the O group elements can be used. On the other hand, when rare earth elements were added, although the surface tension of the molten metal could be reduced, the viscosity of the molten slag increased and the arc stability was not improved as much as expected.
This increase in the viscosity of the molten slag is thought to be due to the fact that all oxides of rare earth elements have high melting points. Based on the above results, the present inventor changed his point of view and attempted to improve arc stability by adding an alkali metal with a low ionization voltage to the flux to make it easier to generate an arc. In this case, alkali metals themselves are generally very unstable and cannot be used as they are immediately oxidized in the air, so they are added to the flux in the form of oxides, fluorides, carbonates, and complex compounds containing these. did. As a result, in the method of adding these alkali metal compounds, as the amount added is increased to improve arc stability, the viscosity of the slag is adversely affected, and the arc becomes less concentrated. Various adverse effects occurred, such as the arc becoming unstable such as butterflies, and the moisture absorption resistance of the flux deteriorating, especially in coated arc welding rods and fluxes for submerged arc welding. In this regard, there has been an attempt (Japanese Patent Publication No. 62-25479) to contain lithium among alkali metals in the flux in the form of lithium oxide, and to reduce the lithium in an arc using a reducing agent contained at the same time.
I have a similar problem. However, according to the experimental research conducted by the present inventors, it was found that the method of adding alkali metals did have various negative effects when added in large amounts, but it was found that adding a small amount had an effect of improving arc stability. Since we expected that the effect of alkali metals on improving arc stability would be greatly affected by the manner in which they were added, we further investigated various ways in which they were added.
As a result, through numerous experimental results, alkali metals basically improve arc stability, but
When added to flux in the form of compounds such as oxides, decomposition reactions of the compounds inevitably occur, and counterions (O, F ions) and decomposed gases (CO 2 , CO) are generated, which can cause arcing. It was found that the stability deteriorated. Therefore, it has been found that arc stability can be sufficiently improved if it is possible to add the alkali metal element in the form of a metal, in other words, if it is possible to add the alkali metal element in the form of a metal, which does not cause the decomposition of such compounds and the generation of ions or decomposed gases. Based on this, we have repeatedly conducted experimental research on the mode of addition in the form of metals. As a result, considering that alkali metals are generally very unstable in the atmosphere and cannot be applied as they are, when they are made to exist in certain metals, such as Al, Mg, Si, Ca, and Fe, It was found that alkali metals can exist stably, and that the arc stability improvement effect far exceeds initial expectations. This is where the present invention is made. That is, the flux raw material for welding materials according to the present invention contains at least Li, Li,
It is characterized by using metallic powder (provided that intermetallic compound and alloy powder) containing one or more of Na and K at a concentration of 0.1 to 50 at%. The present invention will be explained in detail below based on examples. As mentioned above, the alkali metals Li, Na, K, Rb, and Cs generally exist stably in other metals such as Al, Mg, Si, Ca, and Fe, so one or more of them is usually used. By dissolving two or more of the latter in other metals, they are used as an alkali metal-containing alloy or an intermetallic compound. Of course, it can also be used as an alloy of two or more alkali metals.
Possible depending on the case. In this way, when used in the form of metal powders such as intermetallic compounds and alloys (hereinafter referred to as metallic powders) rather than in the form of non-metallic compounds such as oxides, the melting point of alkali metals is low, so the oxides The alkali metal vapor or ions migrate into the arc more easily than when added with compounds such as
Since counter ions and decomposition gases are not generated,
The arc stability is significantly improved, which in turn has the effect of significantly improving welding workability, and since the alkali metal itself is a strong deoxidizing agent, it is added as a deoxidizing agent with excellent arc stability. can do. When adding such alkali metal-containing metallic powder to the raw material flux, it can be added to the flux in the following manner. As the alkali metal, any alkali metal element may be used alone, or two or three components may be used.
Although they may be used in combination like other components, at least one of Li, Na, and K may be used in view of the arc stability improvement effect, deoxidizing effect, ease of handling, etc.
It is necessary to use one species or two or more species. Among these alkali metals, Li is better from the viewpoint of stability and safety in producing the alkali metal-containing metallic powder. In order to improve arc stability, other metals containing alkali metals are preferably metals that can be added in bulk and in a large amount to the flux at the same weight, in other words, they can be uniformly distributed. Low density Al and/or Mg
is better. Of course, metals other than Al and Mg such as Si, Ca, Fe, Zr, Zn, Cu, and Mn may also be used, but arc stability may be further improved if these are added as a third component to Al or Mg. be. In particular, since alkali metals themselves are strong deoxidizing agents, Al containing alkali metals,
In addition to the effect of improving arc stability, deoxidizing agents such as Mg significantly increase the deoxidizing effect of Al and Mg, making it possible to reduce the amount of deoxidizing agent added to the flux. This effect is thought to be due to the fact that the addition of alkali metals deteriorates the stability of Al and Mg, which improves the deoxidizing effect. In fact, in the case of Al powder containing alkali metals, when a metal dust explosion test was conducted,
The results showed that metal dust explosions were more likely to occur than Al powder. The content of the alkali metal contained in the above-mentioned other metals is preferably in the range of 0.1 to 50 at% in order to effectively improve the arc stability.
Furthermore, considering handling stability, it is 0.5 to 30at.
% is preferred. In addition, the third component above is several ppm~
It is preferable to add it in a range of several percent. For example, Al
In the case of Mg and other Zr, Si, Ca, Fe,
No problem occurred even when Zn, Cu, Mn, etc. were added in the above ranges. The amount of alkali metal-containing metallic powder added to the flux raw material varies slightly depending on the type of flux to be applied, but it is preferably 10 ppm or more. Depending on the amount, up to about 15wt%, e.g.
It can be added in a range of 5 to 15 wt%.
Of the alkali metals, Na and K are effective in deoxidizing and improving arc stability when added in small amounts (1 ppm to several 100 ppm in terms of Na and K), but when added in large amounts, Li addition Please note that the alkali metal-containing metallic powder will be more unstable and difficult to handle than in the case of In particular, among alkali metals, Li is preferable due to its effect on improving arc stability and ease of handling;
In the case of containing metallic powder, if the amount of Li is less than 0.1at%, there is not much effect on improving arc stability.
It is desirable to contain 0.1at% or more, and 10at%
In the above cases, stability can be improved by oxidizing or carbonating the metal surface. However, if the content exceeds 50at%, the metallic powder becomes very easily oxidized and air oxidation on the surface becomes unstoppable, making it dangerous to handle and making it difficult to obtain metallic powder of a certain quality. . When adding metallic powder having such a configuration to the flux, it is desirable that 50% or more of the total particle size be in the range of 74 to 350 μm. As the particle size of 350μm or more increases, the mixability with other flux components becomes worse, and the particle size increases.
If it is less than 74 μm, the risk of metal dust explosion increases significantly, which is not desirable. (Example) Next, an example of the present invention will be shown. Example 1 Li-containing metallic powder (alloy powder) having the chemical composition (at%) shown in Table 1 was processed using the gas atomization method and REP.
(rotating electrode) method or mechanical crushing method. In any of the obtained powders, at least 50% of the particles were within the range of 74 to 350 μm in particle size at the time of powder production. here,
A particle size of 350 μm means that the particle passes through a node with an opening of 350 μm, and may be long and thin.

【表】 次いで、上記Li含有合金粉を用い、第2表に示
すフラツクス組成(wt%)を有する継目ありフ
ラツクス入りワイヤを常法によつて製造した。な
お、用いたフープ材の化学成分及びフラツクス充
填率を第3表に示す。 このようにして得られたフラツクス入りワイヤ
W−1、W−2を使用し、第4表に示す条件にて
溶接を行い、アーク安定性及び溶接金属の靭性を
調査した。その結果を第5表に示す。 なお、第5表中、アーク安定性の評価について
は、溶接時(下向ビームオンプレート)のアーク
長の変動をハイスピードビデオを用いて調査し、
アーク長の変動がワイヤ径の2倍以内の場合を○
印、2倍以上の場合を×印を付して評価した。 また、溶接金属の靭性バラツキについては、
JISZ2202の4号試験片を用い、試験温度0℃に
てJISZ2242に準拠してシヤルピー衝撃試験を行
い、n=5につき吸収エネルギーのバラツキが3
Kgf・m以下の場合を○印、3Kgf・mを超える
場合を×印を付して評価した。 また、金属粉の危険性については、第1表に示
した調査結果に基づいて評価し、金属粉塵爆発の
危険性がない場合を○印、粉体表面の酸化が顕著
な場合を△印、切削粉発火の危険性がある場合を
×印を付した。なお、第4表中の試験No.11の場合
に用いたLi含有合金は第1表中のLi含有合金No.L
−9と純Al粉を1:1(重量比)で混合したもの
である。
[Table] Next, a jointed flux-cored wire having the flux composition (wt%) shown in Table 2 was produced using the Li-containing alloy powder in a conventional manner. The chemical composition and flux filling rate of the hoop material used are shown in Table 3. Using the flux-cored wires W-1 and W-2 thus obtained, welding was performed under the conditions shown in Table 4, and the arc stability and toughness of the weld metal were investigated. The results are shown in Table 5. In Table 5, regarding the evaluation of arc stability, fluctuations in arc length during welding (downward beam on plate) were investigated using high-speed video.
○ if the variation in arc length is within twice the wire diameter
The evaluation was made by marking the case with a mark, and by marking the case of twice or more with an x mark. In addition, regarding the variation in toughness of weld metal,
Using a JISZ2202 No. 4 test piece, a Charpy impact test was conducted in accordance with JISZ2242 at a test temperature of 0°C, and the variation in absorbed energy was 3 for n = 5.
The evaluation was done by marking the case of less than Kgf·m with ◯, and the case of exceeding 3 Kgf·m with × mark. The danger of metal powder is evaluated based on the survey results shown in Table 1. If there is no risk of metal dust explosion, mark ○, and if there is significant oxidation on the powder surface, mark △. Cases where there is a risk of cutting powder igniting are marked with an x. The Li-containing alloy used in test No. 11 in Table 4 is Li-containing alloy No. L in Table 1.
-9 and pure Al powder mixed at a ratio of 1:1 (weight ratio).

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】 第5表から明らかなとおり、Li濃度が低すぎる
Al合金粉をフラツクスに添加した試験No.1にお
いては、アーク長の変動が大であり、靭性のバラ
ツキも大であつたが、Li濃度が0.1at%以上であ
るLi含有合金粉又は混合粉をフラツクスに添加し
た試験No.2〜No.13の場合には、金属Liのアーク安
定効果、脱酸効果が相乗し合つて良好なアーク安
定性と安定した靭性値が得られている。なお、試
験No.13はLiを50at%以上を含むAl合金粉をフラ
ツクスに添加した例であるが、ワイヤの性能上特
に悪影響は認められなかつたものの、第1表に示
したとおり、Li含有Al合金粉の取扱い上、問題
があつた。 なお、本例は継目ありフラツクス入りワイヤに
Li含有合金粉を添加した例であるが、継目なしフ
ラツクス入りワイヤに適用した場合においても、
同様の効果が得られた。 実施例 2 第1表に示したLi含有Al合金粉を用い、第6
表に示すフラツクス組成(wt%)を有する被覆
アーク溶接棒を常法により製造した。なお、水ガ
ラス添加量は100g当たり15mlとし、被覆棒の乾
燥は450℃×1hrの条件で行つた。また、心線は直
径4.0mmφの軟鋼心線を用い、被覆径は6.25mmφ
とした。 次いで、このようにして得られた被覆アーク溶
接棒を用い、電圧32V、電流280Aの溶接条件で
SM41B材質の母材にビードオンプレートの溶接
を行い、アーク安定性を調査した。その結果を第
7表に示す。なお、アーク安定性については、ア
ークスタート時の耐ブローホール性で評価し、ア
ークスタートを10回行い、X線透過の結果、ブロ
ーホール数がn=3の平均につき10個以下の場合
を○印、10個を超える場合を×印にて評価した。
また、金属粉の危険については第5表の場合と同
様に評価した。 第7表より明らかなとおり、Li濃度が低すぎる
Al合金粉を被覆剤に添加した試験No.1において
は、アークスタート時の耐ブローホール性が劣つ
ていたが、Li濃度が0.1at%以上のAl合金粉を用
いた試験No.2〜No.8では金属Liのアーク安定効果
によりアークスタート時の耐ブローホール性が改
善された。なお、試験No.8は、Liを50at%以上含
むAl合金粉を用いた例であるが、アークスター
ト時の耐ブローホール性は改善されているもの
の、第1表に示したとおり、Li含有Al合金粉の
取扱い上、問題があつた。
[Table] As is clear from Table 5, the Li concentration is too low.
In Test No. 1, in which Al alloy powder was added to the flux, there was a large variation in arc length and large variation in toughness, but Li-containing alloy powder or mixed powder with a Li concentration of 0.1 at% or more was found. In the case of Tests No. 2 to No. 13 in which Li was added to the flux, the arc stabilizing effect and deoxidizing effect of metal Li combined to provide good arc stability and stable toughness values. Test No. 13 was an example in which Al alloy powder containing 50 at% or more of Li was added to the flux. Although no particular adverse effect was observed on the performance of the wire, as shown in Table 1, Li-containing Al alloy powder was added to the flux. There was a problem in handling Al alloy powder. Note that this example is for flux-cored wire with a seam.
This is an example of adding Li-containing alloy powder, but even when applied to seamless flux-cored wire,
A similar effect was obtained. Example 2 Using the Li-containing Al alloy powder shown in Table 1,
A coated arc welding rod having the flux composition (wt%) shown in the table was manufactured by a conventional method. The amount of water glass added was 15 ml per 100 g, and the coated rod was dried at 450° C. for 1 hr. In addition, the core wire uses a mild steel core wire with a diameter of 4.0 mmφ, and the coating diameter is 6.25 mmφ.
And so. Next, using the thus obtained coated arc welding rod, welding was performed under conditions of a voltage of 32V and a current of 280A.
Bead-on-plate welding was performed on the base metal of SM41B material, and the arc stability was investigated. The results are shown in Table 7. In addition, arc stability is evaluated by blowhole resistance at arc start. Arc starts are performed 10 times, and as a result of X-ray transmission, if the number of blowholes is 10 or less per average of n = 3, it is evaluated as ○. Evaluation was made with a mark, and a case where the number exceeded 10 was evaluated with an x mark.
Furthermore, the danger of metal powder was evaluated in the same manner as in Table 5. As is clear from Table 7, the Li concentration is too low.
In Test No. 1, in which Al alloy powder was added to the coating material, the blowhole resistance at arc start was poor, but in Test No. 2, in which Al alloy powder with a Li concentration of 0.1 at% or more was used, In No. 8, the blowhole resistance at arc start was improved due to the arc stabilizing effect of metal Li. Test No. 8 is an example using Al alloy powder containing 50 at% or more of Li, but although the blowhole resistance at arc start was improved, as shown in Table 1, Li-containing Al alloy powder There was a problem in handling Al alloy powder.

【表】【table】

【表】 なお、以上の各実施例では、アルカリ金属のう
ちLiを用いた場合はついて示したが、Na、kな
どの他の金属を用いてもアーク安定性改善効果、
脱酸効果を発揮できることは云うまでもない。 (発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、溶接材
料用フラツクス原料として、アルカリ金属のう
ち、少なくともLi、Na及びKの1種又は2種以
上を含有する金属間化合物及び合金の如く金属の
形の金属状粉を用いるので、脱酸剤の量を増した
場合であつても、アーク安定性が顕著に改善さ
れ、また溶接金属の機械的性能が向上するなど、
溶接作業性の向上を著しく向上させることができ
る。
[Table] In each of the above examples, cases where Li is used among the alkali metals are shown, but other metals such as Na and K can also be used to improve arc stability.
Needless to say, it can exhibit a deoxidizing effect. (Effects of the Invention) As detailed above, according to the present invention, an intermetallic compound containing at least one or more of Li, Na, and K among alkali metals can be used as a flux raw material for welding materials. Since metallic powder in the form of a metal such as an alloy is used, even when the amount of deoxidizing agent is increased, the arc stability is significantly improved and the mechanical performance of the weld metal is improved.
Welding workability can be significantly improved.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 アルカリ金属のうち、少なくともLi、Na、
及びKの1種又は2種以上を0.1〜50at%の濃度
で含有する金属状粉(但し、金属間化合物及び合
金粉)を用いることを特徴とする溶接材料用フラ
ツクス原料。
1 Among alkali metals, at least Li, Na,
and K at a concentration of 0.1 to 50 at% (provided that intermetallic compounds and alloy powders) is used as a flux raw material for welding materials.
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US3691340A (en) * 1970-01-13 1972-09-12 Lincoln Electric Co Welding electrode with lithium shielding metal
JPS5416932A (en) * 1977-07-07 1979-02-07 Nec Corp Optical character reader

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