JPH07155986A - サブマージアーク溶接用ボンドフラックス - Google Patents

サブマージアーク溶接用ボンドフラックス

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JPH07155986A
JPH07155986A JP33926793A JP33926793A JPH07155986A JP H07155986 A JPH07155986 A JP H07155986A JP 33926793 A JP33926793 A JP 33926793A JP 33926793 A JP33926793 A JP 33926793A JP H07155986 A JPH07155986 A JP H07155986A
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則行 原
Takeshi Sugino
毅 杉野
Munenobu Satou
佐藤統宣
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 2.5〜3.5%Ni鋼や小入熱溶接が強いら
れる高張力鋼など溶接において、良好な作業性と高靭性
な溶接金属が得られるサブマージアーク溶接用ボンドフ
ラックスを提供する。 【構成】 フラックス全体の主成分として、SiO2:2
0〜30%、MgO:10〜17%、CaO:15〜25
%、Al23:9〜17%、BaO:6〜15%、金属炭
酸塩(CO2換算):4〜9%、CaF2:2〜6%、Ca:
0.2〜0.8%、Na2O及びK2Oの1種又は2種:4
〜8%を含み、(CaO+BaO+MgO)/(SiO2):1.
5〜2.1を満たすボンドフラックスにおいて、溶融型
フラックス全体に対する重量%で、SiO2:22〜32
%、CaO:22〜32%、MgO:16〜22%、Al2
3:16〜22%、CaF2:1〜7%、Na2O及びK2
Oの1種又は2種:1〜5%を含む溶融型フラックスを
50〜73%含有していることを特徴とするサブマージ
アーク溶接用ボンドフラックスである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はサブマージアーク溶接用
ボンドフラックスに係り、特に2.5〜3.5%Ni鋼の
溶接や小入熱溶接が強いられる高張力鋼の溶接などに適
用して、良好な作業性と高靭性な溶接金属が得られるサ
ブマージアーク溶接用ボンドフラックスに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】これま
で、2.5〜3.5%Ni鋼のサブマージアーク溶接に関
しては、幾つかの発明事例が提案されている。すなわ
ち、2.5〜3.5%Ni鋼では、特殊な方法、例えば、
高Ni系溶材或いは高塩基性フラックスを使用すること
によって溶接金属原質域のラス状ベイナイトを低減する
方法や、或いは特別なワイヤの狙い位置の管理等によっ
て靭性を維持しようとする方法(例えば、特開昭52−
116752号)があるが、いずれも作業性面で難度の
高い技術を必要としている。
【0003】また、低温用鋼や高張力鋼などのサブマー
ジアーク溶接では、靭性面から小入熱溶接条件による溶
接が望まれているが、この対策方法として、焼成型フラ
ックスに溶融型フラックスを含有させたフラックスが提
案されているが(特開昭60−196290号)、靭性面
において未だ充分とは云えない。
【0004】本発明は、上記従来技術の問題点を解決し
て、2.5〜3.5%Ni鋼や小入熱溶接を強いられる高
張力鋼などの溶接において、良好な作業性と高靭性な溶
接金属が得られるサブマージアーク溶接用ボンドフラッ
クスを提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決すべく、低電流の溶接ができ、高靭性な溶接金属が
得られると共にアークの安定性及び作業性を改善し得る
方策について鋭意研究を重ねた結果、通常の共金系ソリ
ッドワイヤを使用して、容易な溶接施工が可能なサブマ
ージアーク溶接用ボンドフラックスを見出し、ここに本
発明をなしたものである。
【0006】すなわち、本発明は、フラックス全体の主
成分として、SiO2:20〜30%、MgO:10〜1
7%、CaO:15〜25%、Al23:9〜17%、B
aO:6〜15%、金属炭酸塩(CO2換算):4〜9%、
CaF2:2〜6%、Ca:0.2〜0.8%、Na2O及び
2Oの1種又は2種:4〜8%、を含み、(CaO+Ba
O+MgO)/(SiO2):1.5〜2.1を満たすボンドフ
ラックスにおいて、溶融型フラックス全体に対する重量
%で、SiO2:22〜32%、CaO:22〜32%、
MgO:16〜22%、Al23:16〜22%、Ca
2:1〜7%、Na2O及びK2Oの1種又は2種:1〜
5%、を含む溶融型フラックスを50〜73%含有して
いることを特徴とするサブマージアーク溶接用ボンドフ
ラックスを要旨としている。
【0007】
【作用】以下に本発明を更に詳細に説明する。
【0008】本発明は上述の組成を有するボンドフラッ
クスであるが、その基本的材料設計思想は以下のとおり
である。
【0009】まず、靭性を向上させる手段は、(1)低
電流の溶接によって溶接金属全層を細粒化組織とするこ
と(図1)、(2)溶接金属の酸素量〔O〕を300ppm
以下とすること(図2)、である。
【0010】また、低電流の溶接を可能とする手段は、
主に、(a)塩基性溶融型フラックスを50%以上含有
させて共融点を低減させること、(b)Na2O及び/又
はK2Oを4%以上含有させること(図3)、(c)(Ca
O+BaO+MgO)/(SiO2)の比を2.1以下とするこ
と(図4)、(d)BaOを6%以上含有させることによ
ってアークの安定性及び作業性を著しく改善したこと、
である。
【0011】更に、低酸素化を達成する手段は、(e)
(CaO+BaO+MgO)/(SiO2)の比を1.5以上とす
ること(図4)、(f)CaF2を2%以上含有させること
(図5)、(g)Caを0.2%以上含有させること(図
6)、である。
【0012】本発明によれば、共金系のソリッドワイヤ
を用い、特別な技術或いは施工管理を必要とせずに、健
全性及び靭性に優れた溶接部を容易に得ることが可能と
なる。溶接用途も2.5〜3.5%Ni鋼に限定されず、
小入熱溶接を強いられる、例えば780〜980N/mm
2級高張力鋼の溶接用としても最適である。
【0013】次に本発明における成分組成の限定理由を
説明する。
【0014】(1)ボンドフラックス全体の成分組成: SiO2:20〜30% SiO2はビード形状を左右する重要成分で、20%未満
ではビードの広がりが減少し凸ビードを形成する。また
30%より多過ぎる場合には溶接金属中の〔O〕が増加
して靭性が低下する。
【0015】MgO:10〜17%、CaO:15〜25
% MgO及びCaOはいずれもほぼ同効成分で、ビード形状
を左右すると共に塩基度を調整するのに有効であり、そ
のためには、MgOは10%以上、CaOは15%以上が
必要である。しかし、それぞれ上限値を超えるとアーク
が不安定となり凸ビードを形成する。
【0016】Al23:9〜17% Al23はビード外観の改善に有効な成分であるが、9
%未満ではビード波形が荒く、また17%を超えると粘
性が過度となり、凸ビードを形成する。
【0017】BaO:6〜15% BaOはビード形状、アークの安定性を左右する重要な
成分であり、6%より少くないと凸ビードを形成し、ま
た15%より多いと場合にはアークが不安定となる。B
aOは主にBaCO3の形で添加される。
【0018】金属炭酸塩(CO2換算):4〜9% CO2成分は溶接金属の拡散性水素量の低減に有効であ
る。しかし、4%未満では水素量が高く、低Ni鋼溶接
用としては不適当であり、また9%よりも多いとポック
マークを生じ易くなる。CO2成分は金属炭酸塩として
添加される。
【0019】CaF2:2〜6% CaF2は溶接金属中の〔O〕を減少させ、靭性の向上に
有効な成分であるが、6%を超えるとアークが不安定と
なり、欠陥を発生し易くなる。また2%未満では〔O〕
低減効果が認められない。
【0020】Ca:0.2〜0.8% Caは溶接金属中の〔O〕を減少させ、靭性の向上に有
効な成分である。しかし、0.2%未満では〔O〕低減
効果が認められず、一方、0.8%より多すぎる場合に
は製造時に発熱反応を生じ、製造困難となる。Caは、
例えば、レア・アースCa−Si等で添加される。
【0021】Na2O及び/又はK2O:4〜8% Na2O及びK2Oは低電流域でのアークの安定性に極め
て有効な成分であるが、4%未満ではアークが不安定と
なり欠陥が生じ易くなる。また8%よりも多すぎる場合
には粘性が減じ、ビード形状が劣化する。
【0022】(CaO+BaO+MgO)/(SiO2):1.5
〜2.1 (CaO+BaO+MgO)/(SiO2)の比は、低電流条件
の溶接でのアークの安定性及び作業性に影響を与え、ま
た低酸素化に影響を及ぼす要因の一である。この比が
2.1%を超えるとアークが不安定となり欠陥が生じ易
くなる。また1.5未満では低酸素化を達成できなくな
る。
【0023】(2)溶融型フラックスの成分組成、添加
:溶融型フラックスは、溶融型フラックス全体に対す
る重量%で、以下の成分を含有させる必要がある。
【0024】CaO:22〜32%、MgO:16〜22
% CaO及びMgOはいずれも塩基性成分で、それぞれ、下
限値未満ではボンドフラックス全体の塩基度を調整する
ことが困難となる。また、それぞれ上限値を超えると、
溶解時にガラス化が困難となり、結晶化してボンドフラ
ックスの原料として不適当である。
【0025】SiO2:22〜32% SiO2は酸性成分で、22%未満では溶解時にガラス化
が困難となり、また32%を超えるとボンドフラックス
全体の塩基度を調整することが困難となる。
【0026】Al23:16〜22% Al23は溶解性を調整する成分であるが、16%未満
では速やかな溶解性が損なわれ、また22%を超えると
融点が高くなり過ぎて不適当である。
【0027】CaF2:1〜7% CaF2も溶解性を調整する成分であるが、1%未満では
融点が高過ぎ、また7%を超えると溶解時に溶融スラグ
が飛散するようになって不適当である。
【0028】Na2O及び/又はK2O:1〜5% Na2O及びK2Oはいずれもボンドフラックスのアーク
の安定性を維持する同効成分であり、ボンドフラックス
全体で4%以上を水ガラスのみで補うことが困難なた
め、溶融型フラックスに1%以上を添加する必要があ
る。しかし、溶融型フラックスでの含有量が5%を超え
ると、溶融スラグが飛散するようになって不適当であ
る。
【0029】溶融型フラックスの添加量:50〜73% ボンドフラックス全体に対する溶融型フラックスの添加
量が50%未満ではスラグの融点が高く、低電流域での
ビード形状が改善されない。また、73%を超える添加
量では、ボンドフラックスの造粒性が損なわれ、CO2
源である炭酸塩(CaCO3やBaCO3)や、BaO源であ
るBaCO3を多く含有させることも困難となる。
【0030】次に本発明の実施例を示す。
【実施例】
【0031】表1の化学成分の塩基性溶融型フラックス
を用い、これを表2に示すように所定量配合したボンド
フラックスを製造した。溶接試験では、表3の共金系ソ
リッドワイヤ(4mmφ)を用い、表4の条件で多層盛溶接
試験を実施した。溶接試験結果を表5に示す。
【0032】表中のフラックス記号A1〜A4は本発明
例であり、いずれも良好な作業性、耐欠陥性と低温靭性
を示している。
【0033】これらに対し、フラックス記号B1〜B6
は比較例であり、B1は、溶融型フラックスを含有しな
いため及びNa2OとK2Oの合計量が4%未満のため、
アークの安定性が極めて悪く、スラグ巻き込みが発生し
た。B2は、(CaO+BaO+MgO)/(SiO2)の比が
2.1を超えるため作業性が不良であった。B3は、(C
aO+BaO+MgO)/(SiO2)の比が1.5%未満のた
め高靭性が得られなかった。B4はNa2OとK2Oの合
計量が4%未満のために、B5ではBaOが15%を超
えるために、B6ではBaOが6%未満のために、それ
ぞれ表5に示すように作業性が不良であった。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
【表3】
【0037】
【表4】
【0038】
【表5】
【0039】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
2.5〜3.5%Ni鋼や小入熱溶接が強いられる高張力
鋼など溶接において、良好な作業性と高靭性な溶接金属
が得られる効果は顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図1】電流値と溶接部原質域の割合及び低温靭性(−
100℃での吸収エネルギー)の関係を示す図である。
【図2】溶接金属の〔O〕と低温靭性(−100℃での
吸収エネルギー)の関係を示す図である。
【図3】Na2O+K2Oとアーク短絡回数の関係を示す
図である。
【図4】(CaO+BaO+MgO)/(SiO2)比と溶接金
属の〔O〕及びアーク短絡回数の関係を示す図である。
【図5】CaF2と溶接金属の〔O〕の関係を示す図であ
る。
【図6】Caと溶接金属の〔O〕の関係を示す図であ
る。
【図7】開先の形状寸法(mm)を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で(以下同じ)、フラックス全体の
    主成分として、 SiO2:20〜30%、 MgO:10〜17%、 CaO:15〜25%、 Al23:9〜17%、 BaO:6〜15%、 金属炭酸塩(CO2換算):4〜9%、 CaF2:2〜6%、 Ca:0.2〜0.8%、 Na2O及びK2Oの1種又は2種:4〜8%、 を含み、 (CaO+BaO+MgO)/(SiO2):1.5〜2.1 を満たすボンドフラックスにおいて、溶融型フラックス
    全体に対する重量%で、 SiO2:22〜32%、 CaO:22〜32%、 MgO:16〜22%、 Al23:16〜22%、 CaF2:1〜7%、 Na2O及びK2Oの1種又は2種:1〜5%、 を含む溶融型フラックスを50〜73%含有しているこ
    とを特徴とするサブマージアーク溶接用ボンドフラック
    ス。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180138140A (ko) 2017-06-19 2018-12-28 닛테츠 스미킨 요우세츠 고교 가부시키가이샤 저온용 강의 가스 실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180138140A (ko) 2017-06-19 2018-12-28 닛테츠 스미킨 요우세츠 고교 가부시키가이샤 저온용 강의 가스 실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어

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