JPH08164497A

JPH08164497A - レール鋼のエレクトロスラグ溶接用ソリッドワイヤ

Info

Publication number: JPH08164497A
Application number: JP6307984A
Authority: JP
Inventors: Makoto Okumura; 誠奥村; Kenichi Karimine; 健一狩峰; Nobuyuki Aoki; 信行青木
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-12-12
Filing date: 1994-12-12
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】中Ｃ−Ｃｒ−Ｍｏ系レール鋼を軌道敷設現場
でエレクトロスラグ溶接法により突き合わせ自動溶接お
よび補修溶接するに当たって、耐摩耗・耐損傷性の点で
優れた継手性能を確保でき、かつ良好な施工性を有する
レールのエレクトロスラグ溶接用ソリッドワイヤを提供
する。【構成】重量％で（以下同じ）ＣａＦ₂を２５〜４０
％、ＳｉＯ₂を２０〜３５％、ＴｉＯ₂を５〜１５％含
有する溶融型フラックスと組み合わせて用いるソリッド
ワイヤにおいて、Ｃ：０．２〜０．３８％、Ｓｉ：０．
３〜２．０％、Ｍｎ：０．８〜２．５％、Ｃｒ：０．９
〜２．８％、Ｍｏ：０．１〜１．０％を含有し、必要に
応じてさらにＶ：０．０１〜０．１％、Ｎｂ：０．０１
〜０．０７％、Ｎｉ：０．３５〜２．０％の１種または
２種以上を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物か
らなることを特徴とするレール鋼のエレクトロスラグ溶
接用ソリッドワイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道用の中Ｃ−Ｃｒ−
Ｍｏ系レール鋼を軌道敷設現場でエレクトロスラグ溶接
法により突き合わせ自動溶接および補修溶接する際に用
いるソリッドワイヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１はレールの断面を示し、１は足部、
２は腹部、３は頭部、４は頭表面である。従来からレー
ルの現地突き合わせ溶接では、接合レール端面をＩ開先
に設定し、レール足部を多層溶接した後、腹部２、頭部
３をエンクローズ当金材で囲み、連続的な棒継ぎにより
アーク溶接するエンクローズドアーク溶接法が適用され
ている。また、レールの頭表面４に生じた局部的な損傷
部や摩耗部分を肉盛溶接により補修する方法も多用され
ている。

【０００３】しかし、これらの溶接技術は手溶接法が主
体であり、施工能率が劣る点や熟練技能が不可欠である
ため、将来にわたり熟練溶接作業者を育成する必要があ
る点など問題を残している溶接技術でもある。このた
め、これらに替わり得る溶接技術として、継手信頼性が
高く、かつ作業者の技能的習熟をそれほど必要としない
レール自動溶融溶接法とそれに適用する溶接材料の開発
が要望されている。

【０００４】レールは、その使用目的から、頭表面では
車輪とのころがり接触に対する耐摩耗性と、疲労亀裂に
対する耐疲労損傷性の大きいことが要求される。一方、
足部と腹部では車輪通過時の衝撃と曲げ荷重に耐え得る
だけの静的強度と疲労強度が要求される。さらに、溶接
割れなどの溶接欠陥についても極力少なくする必要があ
る。

【０００５】現在、世界的に最も普及しているレール鋼
の金属組織は、高強度かつ高耐摩耗性を得るため、Ｃが
０．５％〜共析組成近傍になる高炭素パーライト組織
で、強度水準が７００ＭＰａ以上のものが選定されてい
る。このような高強度、高耐摩耗性のレール鋼に適した
溶接技術開発の一環として、本発明者らは、溶着金属の
組成が母材の組成とほぼ類似なものになる共金溶接技術
を着想し、研究開発を進めた結果、特公平４−５４５５
７号公報、特公平４−５５７９３号公報、特開平２−２
２９６９３号公報および特開平２−２５８１９３号公報
で明らかなとおり、従来技術で課題になっていた溶接部
の耐摩耗性および耐損傷性ないし耐割れ性を解決し、か
つ溶接作業性も良好な被覆アーク溶接棒を開発した。加
えて、この新開発溶接棒を適用した高炭素パーライト系
レール用エンクローズドアーク溶接技術を確立し、その
実用化を達成した。また、同様の共金溶接技術思想に基
づき、特公平４−５１２７７号公報、特公平４−５１２
７５号公報で明らかなとおり、レールの自動溶融溶接用
の溶接材料を開発した。

【０００６】しかし、最近、列車のさらなる高速化が進
み、それに伴い高速線の直線区間などの使用環境によっ
てはレール頭表面に疲労ダメージが蓄積されやすく、ダ
ークスポットやフレーキングといった表面損傷の発生が
問題になってきており、前記、高炭素パーライト系レー
ル鋼では必ずしもこの問題に対応できていないことも事
実である。

【０００７】この表面損傷の発生防止の考え方として、
高強度（硬度）を保ちつつ耐摩耗性を若干犠牲にした材
料系を選定し、軽度の摩耗を促進させることにより、初
期の疲労損傷核を早期に除去するとともに、高強度特性
の有する耐塑性変形能（メタルフローを抑制する性能）
を活かしてフレーキングなどを防止するという選択があ
る。このような特性を有する材料候補の一つとして、ベ
イナイト組織を呈する中Ｃ−Ｃｒ−Ｍｏ系レール鋼が着
目されており、特願平５−１２９７２９号および特願平
５−１２０２６５号に示すように、従来のパーライト系
レール鋼に将来的には一部置き替わるであろうと考えら
れるベイナイト系レール鋼も提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記した高速鉄道用の
中Ｃ−Ｃｒ−Ｍｏ系レール鋼の特徴は、表１に典型例を
示すように、金属組織が微細なベイナイトであるととも
に、ビッカース硬さで３５０以上、引張強度は１０００
ＭＰａ以上を呈するものであるが、実用材として商品化
させるには、接合技術を伴うことが必須条件である。す
なわち、将来の現地自動溶融溶接技術の実用化に当たっ
て、中Ｃ−Ｃｒ−Ｍｏ系レール鋼を対象に適正な溶接材
料とそれを用いた適正な溶接施工技術を確立させること
が必要となる。

【０００９】

【表１】

【００１０】現在、市販され自動溶融溶接用の溶接材料
として用いられているソリッドワイヤのうちで、レール
鋼のエレクトロスラグ溶接法での突き合わせ自動溶融溶
接または補修溶接に適用することが可能と考えられるソ
リッドワイヤの一覧を、一部フラックスコアードワイヤ
を含め表２、表３（表２のつづき−１）および表４（表
２のつづき−２）に示す。

【００１１】

【表２】

【００１２】

【表３】

【００１３】

【表４】

【００１４】まず、高Ｃパーライト系レール鋼用の高Ｃ
ソリッドワイヤＸは、前記したように既存技術で問題に
なっていた耐摩耗性および耐損傷性ないし耐割れ性を克
服した新開発のソリッドワイヤであるが、中Ｃ−Ｃｒ−
Ｍｏ系レール鋼との組み合わせでは、本来の技術的思想
の違いから、硬さおよび強度も表中のレベルが得られな
いのに加え、溶融境界に継手性能上好ましくない異常組
織が発生し、ベイナイト系レールが狙いとする使用中の
表面損傷防止の機能を果たすことができないし、曲げ荷
重に対する静的強度および疲労強度も満足したものが得
られない。

【００１５】次に、高張力鋼用およびＣｒ−Ｍｏ系耐熱
鋼用ソリッドワイヤＡ〜Ｈであるが、ＭＡＧ（ガスシー
ルドアーク）溶接用およびＳＡＷ（サブマージドアー
ク）溶接用のいずれにおいても、高炭素パーライト系レ
ール鋼との組み合わせと異なり、中Ｃ−Ｃｒ−Ｍｏ系レ
ール鋼との組み合わせでは、高温割れや高Ｃマルテンサ
イト組織発生の問題が解消できるため、適用のしやすさ
は大幅に改善される。しかしながら、エレクトロスラグ
溶接に適用しても溶接金属の機械的特性値は表中に示す
レベル程度しか得られないため、レール足部、腹部およ
び頭中部に関しては問題がないが、レール頭表面部に関
しては、ベイナイト系レールが狙いとする使用中の表面
損傷防止の機能を果たすことができない。

【００１６】さらに、参考として示した硬化肉盛溶接用
のフラックスコアードワイヤＫ〜Ｎであるが、これらは
ＹＦ２ＡおよびＹＦ３Ｂの２群に分類される。ＹＦ２Ａ
として分類されたフラックスコアードワイヤＫ、Ｌを用
いたＳＡＷ溶接で得られる溶着金属の組成は前記した高
張力鋼用ソリッドワイヤでのＭＡＧ溶接ないしＳＡＷ溶
接で得られる溶着金属の組成に類似したものなので、原
則的に前記の問題がそのまま当てはまる。一方、ＹＦ３
Ｂとして分類されたフラックスコアードワイヤＭ、Ｎに
よって形成される溶着金属は、微小な割れの存在を許容
できる耐土砂摩耗性を確保するため高Ｃマルテンサイト
組織により硬度を高くしたものであり、本発明が対象と
している本質的に割れを許容することのできない耐金属
摩耗の課題に対しては、過剰な硬さ、組織の違いおよび
割れ発生の観点から全く適用できないものである。加え
て、過剰な合金元素の添加により比抵抗値が大きくなり
すぎる点も問題となる。

【００１７】本発明は、前記した中Ｃ−Ｃｒ−Ｍｏ系レ
ールの溶接において、電気伝導特性も問題なく、強度お
よび耐摩耗性、耐損傷性の優れた継手性能を確保でき、
母材レールと同様に微細ベイナイト組織を形成できると
ともに良好な溶接作業性を有するレール鋼のエレクトロ
スラグ溶接用ソリッドワイヤを提供することを目的とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、下記のとおりである。（１）重量％で（以下同じ）、ＣａＦ₂：２５〜４０
％、ＳｉＯ₂：２０〜３５％、ＴｉＯ₂：５〜１５％を
含有する溶融型フラックスと組み合わせて用いるソリッ
ドワイヤにおいて、Ｃ：０．２〜０．３８％、Ｓｉ：
０．３〜２．０％、Ｍｎ：０．８〜２．５％、Ｃｒ：
０．９〜２．８％、Ｍｏ：０．１〜１．０％を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴と
するレール鋼のエレクトロスラグ溶接用ソリッドワイ
ヤ。

【００１９】（２）さらに、Ｖ：０．０１〜０．１％、
Ｎｂ：０．０１〜０．０７％、Ｎｉ：０．３５〜２．０
％の１種または２種以上を含有することを特徴とする前
記（１）記載のレール鋼のエレクトロスラグ溶接用ソリ
ッドワイヤ。

【００２０】

【作用】以下に本発明について詳細に説明する。まず、
組み合わせフラックスの組成（重量％）を規定した理由
について述べる。レール鋼の形状は図１に示したように
複雑であり、レール鋼にエレクトロスラグ溶接法を適用
する場合、例えば特公平４−５７４３５号公報、特公平
６−６２３５号公報および特公平６−４２９９２号公報
にその手法例が示されるように、足部、腹部、頭部の順
に上進形式で溶接するに当たり、当金に工夫が施される
のが一般的である。この場合、エレクトロスラグ溶接法
で実施される部位に対しては、当金で囲われた領域を可
及的速やかに溶融スラグで満たしてエレクトロスラグ溶
接様式にすることが肝要となる。本発明で対象とした中
Ｃ−Ｃｒ−Ｍｏ系レール鋼においても、エレクトロスラ
グ溶接法に用いる溶接フラックスは低融点でかつ適正な
粘性と耐火性を有する必要があるため、重量％でＣａＦ
₂：２５〜４０％、ＳｉＯ₂：２０〜３５％、Ｔｉ
Ｏ₂：５〜１５％を含有する溶融型フラックスが適して
いることが分かった。

【００２１】ＣａＦ₂が２５％未満およびＳｉＯ₂が２
０％未満では、生成スラグの融点および粘性が高くなり
過ぎ、エレクトロスラグ溶接状態の形成が不安定にな
る。一方、ＣａＦ₂が４０％を超える場合は弗化物ガス
の発生が過大になり、作業環境を悪化させるので不可で
ある。また、ＳｉＯ₂が３５％を超える場合は、耐火性
が損なわれ、溶接金属形成が不安定になるとともに、余
盛金属表面の肌荒れおよび余盛止端部の欠陥発生を引き
起こす危険性があるのに加え、粘性が低下し過ぎるので
スラグが漏れ易く溶接が不安定になる。

【００２２】さらに、ＴｉＯ₂はエレクトロスラグ溶接
時のスラグの電気伝導度をＣａＦ₂と組み合わせて適度
に保つためのものであるが、５％未満ではその効果がな
く、また１５％を超える場合は融点が高くなり過ぎ、エ
レクトロスラグ溶接状態の形成に時間がかかり過ぎるた
め、欠陥発生の危険性が生じ不可である。なお、スラグ
粘性調整および耐火性向上の観点から、フラックス中の
他の成分としてＣａＯ：５〜３０％および／またはＭｇ
Ｏ：１〜１０％を含有させることが望ましい。

【００２３】続いて、ソリッドワイヤの各成分（重量
％）を規定した理由について述べる。Ｃは、中Ｃ−Ｃｒ
−Ｍｏ系レール鋼と類似の微細析出物を分散析出させた
ベイナイト組織を溶着金属に生成させるための必須成分
である。溶着金属のＣ含有量が増加するに従い、硬さお
よび引張強度ひいては耐塑性変形能が増加するため、溶
着金属の耐摩耗性および耐フレーキング特性を向上させ
ることができる。ソリッドワイヤのＣ含有量が０．２％
未満の場合では、得られるエレクトロスラグ溶接金属の
Ｃ量が０．２％未満となる場合が生じ、地のベイナイト
組織中に形成される析出物の絶対量が不足するため、強
度不足に加え、耐摩耗性および耐フレーキング特性の低
下となる。一方、ソリッドワイヤのＣ含有量が０．３８
％超の場合では、得られるエレクトロスラグ溶接金属の
Ｃ量が０．３５％超となり、Ｃｒ、Ｍｏ必須添加元素と
の関連で脆化組織が形成される。さらに、電気伝導特性
においても比抵抗値が過大になるなどの点から、ソリッ
ドワイヤのＣ含有量を０．２〜０．３８％と規定した。

【００２４】Ｓｉは、一般に溶着金属の脱酸剤の働きを
有するものとして溶接材料に添加するが、エレクトロス
ラグ溶接金属中のＳｉ量は、溶接部の健全性の確保と脆
化防止の観点から０．２５〜１．２％の範囲に制御する
ことが望ましい。ソリッドワイヤのＳｉ含有量が０．３
％未満では、エレクトロスラグ溶接金属のＳｉ量が０．
２５％未満となり、溶接時の脱酸効果も不十分で、ピッ
トないしブローホールの発生が問題となる。一方、ソリ
ッドワイヤのＳｉ含有量が２．０％超では、エレクトロ
スラグ溶接金属のＳｉ量が１．２％超となり、電気伝導
特性において比抵抗値が過大になることに加え、異常組
織の形成が問題になるなどの点から、ソリッドワイヤの
Ｓｉ含有量を０．３〜２．０％と規定した。

【００２５】Ｍｎは、Ｓｉと同様に溶着金属の脱酸剤と
しての働きに加え、炭化物生成元素と同様にベイナイト
変態の開始を遅らせ、低温、長時間側に移行させる働き
をする。このように低温変態生成の場合、溶接による加
熱−冷却履歴が多少変化しても組織はそれほど大きく変
化せず、極めて安定した高強度のベイナイト組織が形成
されるという利点がある。一般に、エレクトロスラグ溶
接金属のＭｎ量もレール鋼とほぼ対応したものが望まし
い。ソリッドワイヤ中のＭｎ含有量が０．８％未満で
は、エレクトロスラグ溶接金属のＭｎ量が０．７％未満
と低下し、組織の形成が不安定となるため、溶接金属の
強度および延性が低下し、その結果、耐摩耗性および耐
フレーキング性が問題となる。一方、ソリッドワイヤ中
のＭｎ含有量が２．５％超では、エレクトロスラグ溶接
金属のＭｎ量が１．５％超となり、他に必須添加成分で
ある炭化物析出関連成分（Ｃ、Ｃｒ、Ｍｏなど）との関
連で焼入れ性が過大となり、脆化組織の析出や過剰な硬
化度を有するため問題となる。さらに加えて、電気伝導
特性の観点から比抵抗値を一定値以下に制御するのが困
難になるなどの点から、ソリッドワイヤのＭｎ含有量を
０．８〜２．５％と規定した。

【００２６】ＣｒおよびＭｏは、いずれもＭｎと同様に
ベイナイト変態を遅滞させる成分であるとともに炭化物
生成元素であり、安定したベイナイト組織中に形成され
た微細分散析出物を介して耐摩耗性、耐損傷性および耐
フレーキング性の確保に寄与しており、本発明を構成す
る上で重要必須添加成分である。中Ｃ−Ｃｒ−Ｍｏ系レ
ール鋼のＣｒ、Ｍｏ含有量は、それぞれＣｒが１〜２％
程度、Ｍｏが０．５％程度まで添加されているが、エレ
クトロスラグ溶接金属のＣｒ、Ｍｏ量もレール母材とほ
ぼ対応したものが望ましい。ソリッドワイヤのＣｒ含有
量が０．９％未満では、エレクトロスラグ溶接金属のＣ
ｒ量は０．８％未満と低下し、その結果、組織形成は溶
接冷却速度に大きく依存して不安定になるため問題であ
る。同様に、ソリッドワイヤのＭｏ含有量が０．１％未
満では、エレクトロスラグ溶接金属のＭｏ量も０．１％
未満となり、組織を安定化させることができないのに加
え、必要な硬さ、強度および耐塑性変形能を確保できな
いため問題である。一方、ソリッドワイヤのＣｒ含有量
が２．８％超、Ｍｏ含有量が１．０％超それぞれ添加さ
れると、エレクトロスラグ溶接金属のＣｒ量が２．２％
超、Ｍｏ量が０．７５％超となり、過剰な炭化物析出に
よる過剰硬化を招き問題となる。また、電気伝導特性の
点でも好ましくないなどの点から、ソリッドワイヤのＣ
ｒ含有量を０．９〜２．８％、Ｍｏ含有量を０．１〜
１．０％とそれぞれ規定した。

【００２７】なお、母材レールが前記のＣ、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ｃｒ、Ｍｏの他にＶ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｎｉのうちの１
種または２種以上含有する場合は、エレクトロスラグ溶
接金属にもこれらの合金成分を母材レールと同等もしく
はそれ以下の量だけ含有させる必要がある。なお、前出
の溶接フラックスを用いてエレクトロスラグ溶接する場
合、これらの成分は、ソリッドワイヤへの添加により溶
接金属への１００％の歩留りが見込まれるものである。

【００２８】Ｖは、Ｍｎ、ＣｒやＭｏと同様にベイナイ
ト変態を遅滞させる成分であるとともに炭化物形成元素
であり、含有量によって組織の安定度、強度特性も変化
するので、母材レールがＶを含有する場合には、少なく
ともレール頭表面部に関してはＶが含有されていない
と、溶接金属の耐摩耗性、耐損傷性および耐フレーキン
グ性が低下する。従って、エレクトロスラグ溶接金属の
Ｖ含有量は０．０１％以上、好ましくは０．０１５％以
上含有されている必要がある。しかし、エレクトロスラ
グ溶接金属のＶ量が０．１％を超えると他の炭化物析出
元素であるＣｒ、Ｍｏとの相互干渉により耐割れ性が劣
化するので、ソリッドワイヤのＶ含有量を０．０１〜
０．１％と規定した。

【００２９】Ｎｂは、変態を促進させる成分であるた
め、溶接後の冷却中に生成する有害なマルテンサイトを
防止する効果がある。従って、エレクトロスラグ溶接金
属のＮｂ含有量は０．０１％以上、好ましくは０．０１
５％以上含有させる必要がある。しかし、エレクトロス
ラグ溶接金属のＮｂ含有量が０．０７％を超えると粗大
な炭・窒化物を生じ、靱性および疲労強度を低下させる
ので、ソリッドワイヤのＮｂ含有量を０．０１〜０．０
７％と規定した。

【００３０】Ｎｉは、延性または靱性を向上させる成分
であり、希にレール鋼に添加される場合がある。エレク
トロスラグ溶接金属においてもその効果は同様であり、
溶接金属に０．３５〜２．０％含有されれば充分であ
る。しかも、溶接金属中のＮｉ量が２．０％超含有され
ると高温凝固割れ感受性が大きくなってくるので好まし
くない。従って、ソリッドワイヤのＮｉ含有量を０．３
５〜２．０％と規定した。

【００３１】なお、Ｃｕはレール鋼の耐食性を向上させ
るのに有効な成分であり、耐食性を考慮したレール鋼に
は０．３％程度が含まれる。従って、耐食性が要求され
る場合、エレクトロスラグ溶接金属にも同程度のＣｕを
含有させないと溶接部の耐食性が落ち、局部的な腐食劣
化を引き起こすことになる。しかし、通常、ソリッドワ
イヤはＣｕメッキが施されるので、溶接金属のＣｕ量は
０．１５〜０．３％程度の範囲で含有される。従って、
Ｃｕメッキが施されている場合は、特にソリッドワイヤ
製造においてワイヤ中に意識的に添加する必要はない。

【００３２】また、Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｏといった不可避的不
純物成分は、ソリッドワイヤ中に含まれる値として、そ
れぞれＰ＋Ｓトータルで０．０５％以下、Ｏ＋Ｎトータ
ルで０．０５％以下であることが望ましい。本発明によ
る中Ｃ−Ｃｒ−Ｍｏ系レール鋼のエレクトロスラグ溶接
用のソリッドワイヤは、その線径および組み合わせ溶接
フラックスを適正に選択することにより、一般に規定さ
れている標準施工条件でレール溶接に供されても、溶接
欠陥を発生することなく施工でき、溶接ままの状態で母
材レールとほぼ同等の強度、硬さおよびベイナイト組織
を有する溶接継手を形成させることができる。

【００３３】なお、本願発明の対象とする中Ｃ−Ｃｒ−
Ｍｏ系レールは、重量％で、Ｃ：０．２５〜０．３５
％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．３％以下、Ｃｒ：
１．０〜２．０％、Ｍｏ：０．１〜０．５％を含有する
レール鋼である。以下に実施例によって本発明の効果を
具体的に説明する。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例を示す。表１に示す中
Ｃ−Ｃｒ−Ｍｏ系ベイナイトレールに対し、表５に示す
３種類の溶接フラックスと、表６に示す各種組成のソリ
ッドワイヤ（ワイヤ径１．６ｍｍ）とを適宜組み合わせ
てエレクトロスラグ溶接試験を行った。なお、表５にお
いて、記号Ｆ−１、Ｆ−２の溶接フラックスは、本発明
範囲に属する低融点−低粘性の塩基性溶接フラックスで
あり、一方、記号Ｆ−３の溶接フラックスは、比較とし
て用いた本発明範囲外の強塩基性溶接フラックスであ
る。また、表６において、記号Ｗ−１からＷ−１１まで
の１１種類の溶接ワイヤが本発明範囲に属するものの例
で、記号Ｗ−１２からＷ−１７の６種類の溶接ワイヤは
比較例として用いた本発明範囲外に属するものである。
それぞれの組み合わせとも、溶接開先部を乾燥加熱し、
表７に示す溶接条件で溶接継手を作製し評価した。

【００３５】表８、表９（表８のつづき−１）、表１０
（表８のつづき−２）および表１１（表８のつづき−
３）に試験評価結果をまとめて示す。溶接施工の良否は
エレクトロスラグ溶接状態形成の難易を主に、スラグ漏
れ頻度、余盛金属の形成の良否を観察し、実用上問題と
ならないものには○、問題となるものについては×評価
とした。また、使用性能として耐摩耗・耐損傷性および
耐フレーキング特性に関しては、間接的な評価指標とし
て頭部溶接金属の平均硬さ、強度および延性を材力試験
により求め、その良否を○、×の２水準で求めた。さら
に、信号不良発生の要因である比抵抗値にも注目し、比
抵抗値が過大で明らかに問題となるものは×評価とし
た。その他、溶接部の横断面ミクロ試験片を採取し、研
磨・エッチング後、検鏡検査で割れや組織の評価も行っ
た。

【００３６】

【表５】

【００３７】

【表６】

【００３８】

【表７】

【００３９】

【表８】

【００４０】

【表９】

【００４１】

【表１０】

【００４２】

【表１１】

【００４３】まず、本発明例で示したソリッドワイヤＷ
−１からＷ−１１については、フラックスの組み合わせ
としてＦ−１およびＦ−２を用いた場合を記号Ａ−１か
らＡ−１７まで示すが、いずれも溶接施工は良好であ
り、また充分な耐摩耗・耐損傷性および耐フレーキング
特性を有し、電気伝導特性も問題なく、実用可能なもの
であることが確認できた。

【００４４】一方、比較例で示した記号Ｂ−１からＢ−
４に示す４例は、いずれも組み合わせフラックスとし
て、本発明範囲外である強塩基性フラックスＦ−３を用
いた場合であり、このため順調なエレクトロスラグ溶接
状態が得られず、溶接継手が形成できなかったものであ
る。また、Ｂ−５、Ｂ−６およびＢ−７はＣ、Ｍｎ、Ｃ
ｒといった主要成分を本発明の下限値未満に設定したも
のであるが、組織は健全なものではあったが、硬さおよ
び強度が充分なレベルでなく、耐摩耗・耐損傷性かもし
くは耐フレーキング性の点で劣っており、実用性のない
ものであった。一方、Ｂ−８からＢ−１３までに示すも
のは、逆にベイナイト系組織での強化元素ないし炭化物
形成元素を本発明の上限を超えて組み合わせ添加したも
のであるが、これらは溶接金属が必要以上に硬化するか
一部割れを伴う異常組織を呈し、耐摩耗・耐損傷性およ
び耐フレーキング性で好結果が期待できないものであっ
た。また、これらの大部分のものは比抵抗値も高くな
り、電気伝導特性の観点からも実用不可能なものである
ことを確認した。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による中Ｃ−
Ｃｒ−Ｍｏ系レール用エレクトロスラグ溶接材料は、耐
摩耗性、耐表面損傷性の点で優れた継手性能を確保でき
るとともに良好な溶接作業性を有するものであり、高速
鉄道用高強度ベイナイト系レールの適用を促進する溶接
技術を提供するもので、その工業的価値は極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】レール鋼の断面図である。

【符号の説明】

１レール足部２レール腹部３レール頭部４レール頭表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２２Ｃ 38/22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で（以下同じ）、ＣａＦ₂：２５
〜４０％、ＳｉＯ₂：２０〜３５％、ＴｉＯ₂：５〜１
５％を含有する溶融型フラックスと組み合わせて用いる
ソリッドワイヤにおいて、Ｃ：０．２〜０．３８％、Ｓ
ｉ：０．３〜２．０％、Ｍｎ：０．８〜２．５％、Ｃ
ｒ：０．９〜２．８％、Ｍｏ：０．１〜１．０％を含有
し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特
徴とするレール鋼のエレクトロスラグ溶接用ソリッドワ
イヤ。
【請求項２】さらに、Ｖ：０．０１〜０．１％、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．０７％、Ｎｉ：０．３５〜２．０％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求
項１記載のレール鋼のエレクトロスラグ溶接用ソリッド
ワイヤ。