JPH089117B2 - ステンレス鋼被覆ア−ク溶接棒 - Google Patents

ステンレス鋼被覆ア−ク溶接棒

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JPH089117B2
JPH089117B2 JP3116087A JP3116087A JPH089117B2 JP H089117 B2 JPH089117 B2 JP H089117B2 JP 3116087 A JP3116087 A JP 3116087A JP 3116087 A JP3116087 A JP 3116087A JP H089117 B2 JPH089117 B2 JP H089117B2
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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被覆アーク溶接棒に係り、特に
立向溶接作業性の優れたステンレス鋼被覆アーク溶接棒
に関するものである。
(従来の技術) 従来、ステンレス鋼の溶接には、立向及び上向の溶接
性に優れたライム系と下向の溶接性に優れたチタニア系
両者の長所を併せ持った、石灰−蛍石−ルチールを被覆
剤主成分とするライムチタニア系のステンレス鋼被覆ア
ーク溶接棒が多く用いられている。
しかしながら、ライムチタニア系では立向溶接を行っ
た場合、溶融メタルが下側にあるため、保護筒の下側が
早く溶け、指の爪のような形状になる、いわゆる保護筒
の片溶け現象が発生し、均一なアーク指向性が損なわれ
溶接作業性が低下すると共に、アンダーカット、融合不
良等の欠陥をも併発する問題点があった。
そこでいままでは、特開昭54−122647号公報、特開昭
57−130797号公報に開示されている如く、硅砂あるいは
硅酸塩化合物を被覆剤中に配合することにより、被覆に
耐火性を持たせ改善を行なっているが、その効果は充分
でなかった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は以上のような問題点を解決すべくなされたも
ので、その目的とするところはCaF2,Al2O3,CaOを含み残
部が不可避的な不純物からなる溶融処理したフラックス
を被覆剤原料の一部として使用することにより、立向溶
接作業性に優れたステンレス鋼被覆アーク溶接棒を提供
することにある。
(問題を解決するための手段) 前述のように、立向溶接において保護筒の方溶け現象
が発生し、均一なアーク指向性が損なわれ溶接作業性が
低下すると共に、アンダーカット、融合不良等の欠陥を
も併発するため、その改善策について種々検討した。
その結果、CaF2,Al2O3,CaOを含み残部が不可避的な不
純物からなる溶融処理したフラックスを被覆剤中に適量
配合することにより、立向溶接においても、保護筒が完
全に形成維持され、片溶けすることなく均一に溶融し、
しかもスラグの流動性も改善され形成されるビードの形
状が平滑になるという知見を得て本発明をなしたもの
で、その要旨とするところは、被覆剤全重量に対して、
CaF2,Al2O3,CaOの3種を含み残部が不可避的な不純物か
らなる溶融処理したフラックスを1〜12%含有し、更に
TiO2に換算したチタン化合物15〜55%、金属炭酸塩10〜
30%、硅砂及び硅酸塩化合物のうち1種又は2種以上を
SiO2に換算して合計5〜15%、金属弗化物3〜15%、金
属粉末25%以下を含有する被覆剤をステンレス鋼心線へ
被覆してなることを特徴とするステンレス鋼被覆アーク
溶接棒にある。
(作 用) 以下に本発明を作用と共に詳細に説明する。
本発明の大きな特徴はCaF2,Al2O3,CaOの3種を含み残
部が不可避的な不純物からなる溶融処理したフラックス
を被覆剤原料の一部として使用することにより保護筒の
片溶け現象を改善した点にある。
すなわち、溶接中の保護筒の片溶けを防止するにはTi
O2,ZrO2,Al2O3,CaO,MgO等の融点の高い酸化物を被覆剤
中に配合し、被覆の耐火性を高める必要がある。しかし
ながらTiO2,CaOは、被覆剤主成分であるチタン化合物及
び石灰として使用しているにもかかわらず、片溶け防止
には効果は認められず、又、ZrO2,Al2O3,MgO等の酸化物
を酸化ジルコニウム、アルミナ、酸化マグネシウム等の
原材料を用いて被覆剤中に配合したのでは、片溶け防止
に大きな効果は認められず、過剰に配合するとアーク不
安定、スラグ剥離性劣化、スパッタ増加等、溶接作業性
面での劣化が著しくなる。
以上の理由により、種々検討した結果、Al2O3,CaOを
含む溶融処理したフラックスを使用した所、保護筒の形
成維持に効果が大きく、片溶け現象を防止する効果があ
り、更にCaF2を加えることにより、Al2O3,CaOにより耐
火性の増した保護筒を均一に溶融させ片溶け防止に効果
があり、更にスラグの流動性をも改善されることが認め
られた。
従って、CaF2,Al2O3,CaOの3種を含み残部が不可避的
な不純物からなる溶融処理したフラックスを配合するこ
とにより、保護筒の片溶けを防止することが可能である
が、1%以下では効果がなく、12%を超えると保護筒が
長くなり過ぎ、アークが不安定となり、アーク切れが発
生するので1〜12%に制限する。
TiO2の配合は、アークを安定にし、被包性、はくり性
を良好にし、ビード外観、形状を良好にすることにある
が、15%未満では効果がなく、55%を超えると立向姿勢
での溶接が困難になると共にスラグが固くなり、かえっ
て剥離性を損ねるので15〜55%に制限する。なお、ここ
で言うTiO2とはルチール、ホワイトチタン、チタンスラ
グ、イルミナイト、チタン酸カリ等のTi化合物をTiO2
換算したものを指す。
金属炭酸塩の配合は、スラグに高塩基性を与え、溶融
金属のP,S,Siの増加を抑制し、分解生成するCO2ガスの
還元雰囲気を以て大気よりアークをシールドするのに有
効に作用してブローホールの発生を防止する。又、溶接
作業性上アークを安定にするのに有効であるが、10%未
満では効果がなく、30%を超えるとスラグのはくり性及
び流動性が悪くなるので10〜30%に制限する。なお、こ
こで言う金属炭酸塩とは、炭酸カルシウム、炭酸マグネ
シウム、炭酸バリウム、炭酸マンガン、炭酸ストロンチ
ウム等を指す。
SiO2の配合は、スラグの流動性を良くするため5%以
上必要であるが、15%を超えるとスラグのはくり性を悪
くするので5〜15%に制限する。なお、ここで言うSiO2
とは、硅砂あるいは硅灰石、カリ長石、マイカ、タル
ク、カオリン、硅酸カリ、硅酸ソーダ、硅酸リチウム等
の硅酸塩化合物をSiO2に換算したものを指す。
金属弗化物の配合は、スラグの流動性を良くし、ビー
ド形状を良好にすることにあるが3%未満では効果がな
く、15%を超えるとスラグのはくり性を悪くすると共
に、アークを不安定にするので3〜15%に制限する。な
お、ここで言う金属弗化物とは、蛍石、氷晶石、弗化マ
グネシウム、弗化アルミニウム、弗化バリウム、弗化リ
チウム、弗化ソーダ等を指し、溶融処理したフラックス
中のCaF2は含まない。
金属粉末は、使用するステンレス鋼心線の化学成分に
よって、目的とする溶着金属成分の組成を満足しない場
合に、Fe−Mo,Mo,Fe−Nb,Nb,Fe−Cr,Cr,Ni,Mn等を合金
剤として配合し、溶着金属の機械的性質、耐食性の向上
をはかるため配合する。その他必要に応じてFe−Al,Fe
−Si,Fe−Ti,Al,Mg,Ti等を脱酸剤として用いることもで
きる。
Cr,Ni,Mn,Si,Mo,Cu,Nbの大部分を心線に含有させた場
合、溶接の時に消耗する成分を補なうための合金剤及び
脱酸剤は、使用するステンレス鋼心線の化学成分に応じ
て配合するため、最低量は限定出来ないが、最高でも各
成分の被覆剤から溶着金属へ移行する歩留を考慮する
と、25%で充分であり、従って前記金属粉末の1種以上
の合計を25%以下とする。
以上が被覆剤成分の説明であり次に本発明におけるス
テンレス鋼心線について述べると、溶着金属がJIS Z 32
21に規定されているCr−Ni系及びCr系ステンレス鋼成分
が得られるような成分組成を持つものの他に、特に高強
度、耐食性、耐熱性などを考慮した成分組成を持つもの
をも含み、心線成分としては、Cr10〜28%、Mn4.5%以
下、Si1.5%以下を必須とし、またこれに更にNi22%以
下を含有し、更に必要に応じてMo4%以下、Cu2.5%以
下、Nb1.5%以下、Ti1.0%以下、V1.0%以下、N0.5%以
下を含有せしめたものである。
なお、本発明溶接棒の被覆剤には以上の成分の他、K2
O,Na2O等をそれぞれの成分の合計が10%を超えない範囲
で配合しても本発明溶接棒の特性を損なうものではな
い。
ここで本発明の溶接棒の製造方法の一例について言及
すると、たとえばステンレス鋼心線と被覆剤粉末を準備
し、被覆剤粉末と水ガラス(硅酸カリ水溶液、硅酸カリ
水溶液+硅酸ソーダ水溶液)等の適当なバインダーで混
和して心線に被覆し、200〜450℃で1時間程度乾燥、焼
成することにより製造することができる。
(実施例) 第1表にステンレス鋼心線の化学成分を示す。心線寸
法は直径4.0mm、長さ350mmである。
第2表はこれら心線と被覆剤の組合せによる溶接棒の
組成を示す。被覆径は6.5mmで被覆率は34%である。第
3表にステンレス鋼板の化学成分を示す。
第4表に、第2表の溶接棒と第3表のステンレス鋼板
との組合せによる溶接作業性試験結果を示す。
なお溶接姿勢は立向で、12mmの板厚に開先角度70゜、
高さ8mmに加工したV型溝に、110A(交流)の溶接電流
で行った。
以上から本発明例の溶接棒記号No.1,2,5,7,9,11,14,1
5,17,19,21,23,25,27及び30が立向溶接において保護筒
の片溶け現象が発生することなく、均一なアーク指向性
が保たれ、かつスラグの流動性も良好でビード形状も平
滑で、しかもスパッタ発生状況、スラグのはくり性等他
の溶接作業性も良好であることが明らかである。
これに対し、比較例の溶接棒記号No.3及び24は溶融処
理したフラックスが12%を超えており、No.4はSiO2換算
値の合計が5%未満であり、No.6,26及び28はTiO2の換
算値の合計が15%未満であり、No.8及び29はSiO2換算値
の合計が15%を超えており、No.10及び22は溶融処理し
たフラックスが1%未満であり、No.12は金属炭酸塩の
合計が10%未満であり、No.13及び29は金属弗化物の合
計が15%を超えており、No.16は金属弗化物の合計が3
%未満であり、No.18はTiO2換算値の合計が55%を超え
ており、No.20及び28は金属炭酸塩の合計が30%を超え
ているので、いずれも第4表に見られるように溶接作業
性が劣っている。
脚注1) CaF2;60%−Al2O3;20%−CaO;19%からなる
溶融処理したフラックスを溶接棒記号No.,1,2,3,4,5,6,
7,8,9,10,11,12,13及び14に用いた。
CaF2;40%−Al2O3;34%−CaO;25%からなる溶融処理
したフラックスを溶接棒記号No.,15,16,17,18,19,20,21
及び22に用いた。
CaF2;30%−Al2O3;52%−CaO;17%からなる溶融処理
したフラックスを溶接棒記号No.,23,24,25,26,27,28,29
及び30に用いた。
2) ルチール(TiO2;96%)を溶接棒記号No.,1,2,3,
4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,2
2,23,24,25,26,27,28,29及び30に用いた。
ホワイトチタン(TiO2;98%)を溶接棒記号No.1,2,7,
8,15,16,19及び20に用いた。
チタン酸カリ(TiO2;71%)を溶接棒記号No.5,6,11,1
2,13,14,23及び24に用いた。
イルミナイト(TiO2;39%)を溶接棒記号No.5,6,13,1
4,15,16,17及び18に用いた。
3) 炭酸カルシウム(CaCO3;99%)を溶接棒記号No.
1,2,3,4,7,8,9,10,11,12,15,16,17,18,19,20,21,22,23,
24,27,28,29及び30に用いた。
炭酸マグネシウム(MgCO3;96%)を溶接棒記号No.5,
6,13,14,25及び26に用いた。
炭酸バリウム(BaCO3)を溶接棒記号No.5,6,13,14,25
及び26に用いた。
炭酸マンガン(MnCO3;98%)を溶接棒記号No.27,28,2
9及び30に用いた。
4) 硅砂(SiO2;97%)を溶接棒記号No.1,2,3,4,5,6,
11,12,13,14,15,16,19,20,23,24,27及び28に用いた。
カリ長石(SiO2;64%)を溶接棒記号No.7,8,17及び18
に用いた。
マイカ(SiO2;47%)を溶接棒記号No.9及び10に用い
た。
硅灰石(SiO2;52%)を溶接棒記号No.21及び22に用い
た。
タルク(SiO2;25%)を溶接棒記号No.25及び26に用い
た。
カオリン(SiO2;81%)を溶接棒記号No.29及び30に用
いた。
硅酸カリ(SiO2;65%)を溶接棒記号No.1,2,3,4,5,6,
7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,2
4,25,26,27,28,29及び30に用いた。
硅酸ソーダ(SiO2;70%)を溶接棒記号No.5,6,11,12,
13,14,19,20,23,24,25及び26に用いた。
5) 蛍石(CaF2;98%)を溶接棒記号No.1,2,3,4,7,8,
9,10,11,12,15,16,19,20,27,28,29及び30に用いた。
氷晶石(No3AlF6;97%)を溶接棒記号No.5及び6に用
いた。
弗化マグネシウム(MgF2;98%)を溶接棒記号No.13及
び14に用いた。
弗化アルミニウム(AlF3;100%)を溶接棒記号No.17,
18,21及び22に用いた。
弗化バリウム(BaF2;100%)を溶接棒記号No.23,24,2
5及び26に用いた。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明溶接棒は溶接作業性に優
れ、特に立向姿勢において保護筒の片溶けが発生せず良
好な溶接が行えるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長崎 肇 神奈川県相模原市淵野辺5−10−1 新日 本製鐵株式會社第2技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭51−46537(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被覆剤全重量に対して、CaF2,Al2O3,CaOの
    3種を含み残部が不可避的な不純物からなる溶融処理し
    たフラックスを1〜12%含有し、更にTiO2に換算したチ
    タン化合物15〜55%、金属炭酸塩10〜30%、硅砂および
    硅酸塩化合物のうち1種又は2種以上をSiO2に換算して
    合計5〜15%、金属弗化物3〜15%、金属粉末25%以下
    を含有する被覆剤をステンレス鋼心線へ被覆してなるこ
    とを特徴とするステンレス鋼被覆アーク溶接棒。
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