JPH11188496A

JPH11188496A - サブマージアーク溶接用焼成型フラックスおよびその製造方法

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Publication number: JPH11188496A
Application number: JP12147098A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yano; 浩史矢埜; Shuichi Sakaguchi; 修一阪口; Koichi Yasuda; 功一安田; Nobuo Tezuka; 伸夫手塚; Kaname Nishio; 要西尾
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-07-13
Anticipated expiration: 2018-04-30
Also published as: CN1222426A; TW425325B; ID21113A; KR100322395B1; KR19990037201A; JP3392347B2; CN1116147C

Abstract

(57)【要約】【課題】耐吸湿性にすぐれたサブマージアーク溶接用
焼成型フラックスおよびその製造方法を提案する。【解決手段】サブマージアーク溶接後に発生する溶接
スラグを、フラックス原料粉の一部としてに10〜90wt％
配合し、焼成後に 0.3m²/cm³以下の比表面積を有し、好
ましくはLi₂O、Na₂OおよびK₂O の含有量が合計で３wt％
以下である焼成型フラックスとすることにより、耐吸湿
性および耐ポットマーク性が向上する。配合する溶接ス
ラグは粒子径 300μm 以下、比表面積 0.1〜0.5m²/g の
溶接スラグ粉とするのが好ましい。焼成は、 650℃以上
で行うのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶、海洋構造
物、貯槽、鉄骨、橋梁等の鋼構造物溶接に用いられるサ
ブマージアーク溶接用焼成型フラックスに関し、とくに
耐吸湿性を向上させた焼成型フラックスに関する。

【０００２】

【従来の技術】サブマージアーク溶接用フラックスは、
酸化ケイ素（SiO₂）を主体とし、それに酸化マンガン
（MnO 、Mn₃O₄ ）、酸化カルシウム（CaO ）、アルミナ
（Al₂O₃）およびその他の酸化物、フッ化物等を原料と
し、製造されている。サブマージアーク溶接用フラック
スはその製造方法により、溶融型フラックス、混合型フ
ラックス、焼成型フラックスに分類されている。

【０００３】溶融型フラックスは原料を電気炉等の溶解
炉で溶解し、冷却後適正粒度に粉砕し、フラックスとし
たものである。このため大型の設備を必要とし、しかも
製造ロットが大きくなり製造コストがかさむという不利
があった。混合型フラックスは、粒子形状や成分の異な
る原料をそのまま機械混合して製造される。この混合型
フラックスは、原料の粒度、嵩密度の調整を必要とし、
この調整を行わないと溶接箇所にフラックスを散布する
際に、フラックス原料の偏析が起こり、溶接時に生成す
るスラグが不均一となり、安定した溶接が行えなくなる
という問題がある。

【０００４】一方、焼成型フラックスは一般に、酸化物
やフッ化物等のフラックス原料粉に結合剤（バインダ）
として珪酸ソーダなどを添加し、混練、造粒、乾燥、焼
成という工程により製造される。まれに、結合剤が省略
される場合もある。この焼成型フラックスは比較的簡単
な設備で製造可能なため安価であるうえに脱酸剤や合金
元素の添加が可能で、溶接金属成分を調整できる利点が
ある。しかしながら、混合型フラックスと同様、原料に
よって焼成型フラックスの品質が、ひいては溶接金属の
特性が大きく変化する。例えば、原料の結晶水等の水分
の含有あるいは吸湿性が溶接金属中の水素（拡散性水
素）量に大きく影響する。これら溶接金属中の拡散性水
素量は、水素割れの原因となる。

【０００５】このため、焼成型フラックスを用いて溶接
した溶接金属中の拡散性水素量を減少させるために、従
来から種々の方法が考えられている。たとえば、特公昭
51−16172 号公報、特公昭52−25819 号公報、特公昭56
−8717号公報、特公昭56−53476 号公報および特公昭58
−49356 号公報には、フラックス中への炭酸塩の割合を
増加し、溶接時に発生するCO₂ ガスによってＨ₂分圧を
低めることにより、溶接金属への水素の拡散を防ぐ方法
が開示されている。

【０００６】しかしながら、フラックス中の炭酸塩を増
加させる方法では、炭酸塩が分解して発生するCO₂ ガス
により溶接ビードの表面が粗くなり、また高速溶接を行
った場合に作業性が劣化するなどの問題を残していた。
また、例えば、特公昭51−25809 号公報には、結合剤と
して、低吸湿性のケイ酸リチウム水溶液を使用するか、
あるいはケイ酸リチウムを添加した水ガラスを使用する
ことにより、結合剤を低吸湿化する方法が提案されてい
る。しかし、ケイ酸リチウムが高価でありフラックスの
コスト増を招くため、通常のフラックスには適用されて
いないのが現状である。

【０００７】サブマージアーク溶接は、溶接部の表面に
予めフラックスを散布しておき、その中に裸のワイヤを
送給して行う溶接法で、その特色上、多量のフラックス
を必要とする。フラックスの一部はそのままの状態で回
収され再利用に供されるが、他の一部は燃えて消失し、
また一部は溶融金属との化学反応作用に利用されスラグ
として生成される。

【０００８】従来、サブマージアーク溶接後に発生した
溶接スラグ（以下、サブマージアーク溶接スラグ、ある
いは単に溶接スラグという）は、産業廃棄物として廃棄
されてきたが、その溶接スラグ中にもかなりの量のフラ
ックス成分が残存しており、最近、資源の有効活用の観
点から、溶接スラグの再利用が検討されてきた。例え
ば、特開昭57−181796号公報、特開平７−227694公報に
は、溶接スラグに未使用のフラックス等を混合して再利
用する方法が提案されている。しかしこれらの方法は、
混合型フラックスについての混合比率、粒度について規
定したものであり、焼成型フラックスについての検討は
なされていない。

【０００９】焼成型フラックスの原料に溶接スラグを利
用する技術として、特開昭51−21537 号公報には、溶接
時の発生ガスであるＣＯガスの発生量を少なくするため
に、溶接スラグを回収し、脱鉄粉砕、粒度調節、成分調
整をなし、サブマージアーク溶接用焼成型フラックスと
することが記載されている。しかしながら、上記した公
報に記載された技術では、溶接時の発生ガスであるＣＯ
ガスの発生量が少なくなるが、サブマージアーク溶接ス
ラグから焼成型フラックスを製造するために必要な具体
的な諸条件が記載されておらず、必ずしも溶接金属中の
拡散性水素量を低減できない。

【００１０】また、本発明者らは、サブマージアーク溶
接スラグの再利用を繰り返すとポックマークと呼ばれる
ビード外観の欠陥が生じやすくなり、サブマージアーク
溶接スラグを利用したフラックスでは耐ポックマーク性
に優れたフラックスとする必要があることを知見した。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した問
題を有利に解決し、溶接金属中の水素の拡散を低減でき
る、耐吸湿性にすぐれたサブマージアーク溶接用焼成型
フラックスおよびその製造方法を提案することを目的と
する。本発明はまた、さらに耐ポックマーク性にも優れ
たサブマージアーク溶接用焼成型フラックスおよびその
製造方法を提案することをも目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、溶接金属
中の拡散性水素量の低減を目的として、フラックス原料
粉の水分含有あるいは吸湿性について鋭意検討した結
果、フラックス原料粉に溶接スラグを添加することに思
い至った。溶接スラグは、ガラス質で均一な組成で、し
かもフラックスとして利用できる成分を含んでおり、結
晶水の含有量が少ないという利点がある。さらに本発明
者らは、溶接スラグをフラックス原料粉に添加するため
種々検討した結果、特定の粒度と比表面積を有する溶接
スラグ粉を適正量添加すれば、耐吸湿性にすぐれた焼成
型フラックスとなり、拡散性水素量の少ない溶接金属を
得ることが可能であるとの知見を得た。

【００１３】また、本発明者らは、サブマージアーク溶
接スラグの再利用を繰り返すと、Li ₂O、Na₂OおよびK₂O
が残留しやすいため、これらが次第に蓄積され、ポック
マークが生じやすくなることを見出し、これらの蓄積を
規制することに思い至った。本発明は、このような知見
をもとに構成されたものである。すなわち、本発明は、
フラックス原料粉と結合剤とを混合して造粒・焼成した
サブマージアーク溶接用焼成型フラックスであって、サ
ブマージアーク溶接スラグをフラックス合計量に対し10
〜90wt％含有し、比表面積が0.3m²/cm³以下である、サ
ブマージアーク溶接用焼成型フラックスであり、前記フ
ラックス中のLi₂O、Na₂OおよびK₂O の含有量を合計で３
wt％以下とするのが好ましい。

【００１４】また、本発明のサブマージアーク溶接用焼
成型フラックスの組成は、スラグ生成剤として重量％
で、全SiO₂：30〜70％、マンガン酸化物： MnO換算で５
〜30％、MgO ：３〜30％、Al₂O₃：２〜20％、CaO ：10
％以下、CaF₂：15％以下の少なくとも１種以上を含有
し、あるいはさらに脱酸剤：10％以下を含有するのが好
ましい。

【００１５】また、本発明は、フラックス原料粉と結合
剤とを混合した後造粒し焼成するサブマージアーク溶接
用焼成型フラックスの製造方法において、前記フラック
ス原料粉の一部として、好ましくはLi₂O、Na₂OおよびK₂
O の含有量が合計で５wt％以下である、サブマージアー
ク溶接スラグを粉砕、好ましくは機械粉砕して、粒子
径：300 μm 以下、比表面積：0.1 〜0.5m²/g の溶接ス
ラグ粉とし、フラックス原料粉と結合剤の合計量に対し
10〜90wt％添加することを特徴とするサブマージアーク
溶接用焼成型フラックスの製造方法であり、また、本発
明では、前記焼成を650 ℃以上の温度で行うのが好まし
い。

【００１６】また、本発明では、前記溶接スラグ粉の組
成に応じ、フラックス組成が重量％で、スラグ生成剤と
して全SiO₂：30〜70％、マンガン酸化物： MnO換算で５
〜30％、MgO ：３〜30％、Al₂O₃：２〜20％、CaO ：10
％以下、CaF₂：15％以下の少なくとも１種以上と、ある
いはさらに脱酸剤：10％以下と、好ましくはLi₂O、Na ₂O
およびK₂O の含有量が合計で３wt％以下と、なるように
フラックス原料粉を配合するのが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明では、フラックス原料粉の
一部として溶接スラグ粉を添加する。添加する溶接スラ
グ粉量は、フラックス原料粉と結合剤の合計量に対し10
〜90wt％とする。添加する溶接スラグ粉量が10wt％未満
では、溶接金属中の拡散性水素量低減の効果が期待でき
ない。一方、ビード外観を良くするための脱酸剤を添加
するため、あるいは、造粒時結合剤を添加するために、
溶接スラグ粉の添加量は90wt％を上限とした。なお、フ
ラックスの成分調整の観点からは、溶接スラグ粉の添加
量は、50wt％以下とするのが好ましい。

【００１８】添加する溶接スラグは、溶接スラグ中のLi
₂O、Na₂OおよびK₂O の合計含有量が５wt％以下の溶接ス
ラグとするのが好ましい。Li₂O、Na₂OおよびK₂O の合計
含有量が５wt％を超えると、製品フラックスにおけるLi
₂O、Na₂OおよびK₂O の含有量が多くなり、溶接時に発生
するガスのスラグ内からのガス脱けが非常に悪くなり、
ポックマークが発生しやすくなる。

【００１９】本発明のフラックスに添加する溶接スラグ
は、サブマージアーク溶接後に発生した溶接スラグを機
械粉砕し、粒子径 300μm 以下、言い換えれば 300μm
以下の粒子がほぼ100 ％を占める比表面積 0.1〜0.5m²/
g の溶接スラグ粉とするのが好ましい。溶接スラグ粉の
粒子径が 300μm を超えると造粒性が劣化する。このた
め、溶接スラグ粉の粒子径は300 μm 以下とするのが好
ましい。

【００２０】また、添加する溶接スラグ粉の比表面積が
0.1m²/g未満では、造粒性が劣化し造粒時の結合剤の添
加量が増加する。結合剤量が増加すると、焼成時にフラ
ックス中の水分を除去することが困難となり、溶接金属
中の拡散性水素量が高くなる。一方、溶接スラグ粉の比
表面積が 0.5m²/gを超えると、溶接スラグ粉中に含まれ
る未溶融状態の物質が吸湿する水分量が増加し、溶接金
属中の拡散性水素量が増加する。このため、溶接スラグ
粉の比表面積は 0.1〜0.5m²/g の範囲とするのが好まし
い。なお、粒子の比表面積は、窒素吸着によるＢＥＴ法
により測定した値を用いる。

【００２１】なお、未調整の溶接スラグ粉は、比表面積
が0.1m²/g 未満であり、粒子径が300 μm を超える粒子
が相当量存在する。溶接スラグ粉は、目的とするフラッ
クス組成と同一もしくはそれに近い組成のフラックスか
ら生成されたものが好ましい。しかし、異なる組成のフ
ラックスから生成した溶接スラグの場合でも、酸化物や
フッ化物等を添加しフラックス組成を調整できるため、
特に問題とならない。

【００２２】本発明では、フラックス原料粉の一部とし
て添加する溶接スラグ粉の組成に応じ、フラックス原料
粉には、フラックスが下記スラグ生成剤の少なくとも１
種以上を含有するように添加するのが望ましい。添加量
は、フラックス原料粉と結合剤との合計量に対する重量
％（wt％）で表す。 SiO₂：30〜70％ SiO₂は、造滓剤としてビード外観を良好に保つために添
加する。30％未満ではその効果が少ない。とくに高速す
み肉溶接のようにビード端部でのなじみが重要な場合に
は30％未満では良好なビードが保持できない。一方、70
％を超えて多量に含まれると粘性が高くなりすぎてかえ
ってビード外観が乱れやすく、またスラグの剥離性が劣
化するなどの問題が生じる。このため、SiO₂の添加量は
30〜70％の範囲とするのが好ましい。

【００２３】マンガン酸化物（ MnO量換算で）：５〜30
％マンガン酸化物は、溶接速度が高くなってもビード端部
のなじみを良好とするために添加する。特にすみ肉溶接
用フラックスに用いる場合に重要となる。MnO換算で５
％未満ではその効果が認められず、30％を超えると溶融
池でのCO反応が激しくなり、ビード外観が劣化する。こ
のため、マンガン酸化物の添加量は MnO量換算で５〜30
％の範囲とするのが望ましい。

【００２４】MgO ：３〜30％ MgO はスラグの融点および粘性を調節し、すぐれたスラ
グ剥離性を確保するのに有用な成分である。３％未満で
は十分な効果が得られず、一方、30％を超えると粘性が
低下しすぎたり、融点が上昇しすぎてビード外観が劣化
する傾向を示す。このため、MgO は３〜30％の範囲とす
るのが望ましい。

【００２５】Al₂O₃：２〜20％ Al₂O₃は、スラグの粘性および融点を調整する上で重要
な成分であるが、２％未満ではこれらの効果に乏しく、
一方、20％を超えると融点が上昇しすぎてビード形状の
劣化を招くので、２〜20％の範囲とするのが望ましい。 CaO ：10％以下 CaO はスラグの流動性に影響を及ぼす成分であり、10％
を超えると流動性が阻害されビード形状の劣化を招くた
め、CaO は10％以下とするのが望ましい。なお、好まし
くは0.1 〜５％である。

【００２６】CaF₂：15％以下 CaF₂はスラグの流動性を向上させる成分であり、15％を
超えるとスラグが流動しやすくなる。このためCaF₂は15
％以下とするのが望ましい。なお、好ましくは0.5 ％以
上である。その他、スラグ生成剤として、必要に応じTi
O₂：10％以下、BaO ：５％以下、ZrO ：５％以下、B
₂O₃：４％以下、CaCO₃ ：５％以下を添加してもよい。

【００２７】TiO₂は溶接中に還元され、溶接金属中へTi
が移行し溶接金属の靱性を向上させる。しかし、10％を
超えるとかえって靱性が劣化する。BaO 、ZrO は、スラ
グの塩基度や融点を調整するために添加する。しかし５
％を超える添加は、いずれもビード外観やスラグ剥離性
を劣化させる。B₂O₃は、溶接中に還元反応により溶接金
属中に移行して溶接金属の靱性改善に寄与する。しかし
４％を超えると溶接金属の凝固割れを助長する。

【００２８】CaCO₃ は溶接中に分解してCO₂ を発生し、
水素分圧を下げるため溶接金属中の水素量の低減に有効
である。しかし５％を超えるとビード外観を劣化させ
る。さらに、上記した以外に、脱酸剤を添加するのが好
ましい。脱酸剤：10％以下脱酸剤はビードの表面光沢を向上させ、あるいは溶接金
属の靱性を向上させるために配合するのが好ましい。脱
酸剤としては、Ti、Al、Si、Mn等あるいはそれら元素と
鉄（Fe）との合金が考えられるが、中でもSi、Mnあるい
はフェロシリコン、フェロマンガンが好適である。脱酸
剤は、１種のみで添加してもよく、また、複合して添加
してもよい。しかし、10％を超えて添加しても効果が飽
和するため、脱酸剤の添加は10％以下とするのが望まし
い。なお好ましくは１％以上である。

【００２９】所定量配合されたこれらフラックス原料粉
は、結合剤とともに混練され、造粒されたのち焼成され
る。造粒法はとくに限定しないが、転動式造粒機、押し
出し式造粒機を用いるのが好ましい。造粒されたのち、
ダスト除去、粗大粒の解砕など整粒処理を行って、粒子
径が0.075 〜1.4mm の範囲となる大きさの粒子とするの
が好ましい。

【００３０】なお、結合剤（バインダ）としては、ポリ
ビニルアルコールなどの水溶液、水ガラスが好適であ
る。なかでも、従来から用いられているSiO₂とNa₂Oのモ
ル比：１〜５の珪酸ソーダ（水ガラス）で十分である。
また、使用量はフラックス原料粉１kgあたり80〜150cc
程度でよい。また、焼成温度は650 ℃以上とするのが好
ましい。焼成温度が 650℃を下回ると、結合剤（バイン
ダ）より持ち込まれた水分の乾燥が不十分となり、溶接
金属中拡散性水素の増加を招く。また、焼成温度を高く
することにより焼成後のフラックスの比表面積を小さく
できる。フラックスの比表面積を0.3m²/cm³ 以下とする
ために焼成温度は 650℃以上とするのが好ましい。

【００３１】本発明のフラックスは、好ましくは、上記
した工程により製造された、フラックス原料と結合剤と
を混合し焼成した焼成型フラックスであり、フラックス
原料粉の一部として、サブマージアーク溶接後に発生す
る溶接スラグ粉を10〜90wt％含有し、比表面積が 0.3m²
/cm³以下であるフラックスである。上記した工程によ
り、フラックスの比表面積は0.3m²/cm³ 以下となるが、
フラックスの比表面積が0.3m²/cm³を超えると溶接金属
中の拡散性水素量が増大する。このため、本発明の焼成
型フラックスの比表面積の上限を0.3m²/cm³ とした。な
お、比表面積は溶接スラグ粉と同様にＢＥＴ法により測
定した値を使用する。

【００３２】溶接スラグ粉は、フラックス合計量に対し
10〜90wt％含有される。溶接スラグ粉量が10wt％未満で
は、溶接金属中の拡散性水素量低減の効果が期待できな
い。一方、ビード外観を良くするための脱酸剤を添加す
るため、あるいは、造粒時結合剤を添加するために、溶
接スラグ粉の含有量は90wt％を上限とした。なお、好ま
しくは50wt％以下である。

【００３３】また、本発明のフラックスでは、フラック
ス成分のうち、Li₂O、Na₂OおよびK₂O の各含有量の合計
を３wt％以下に限定するのが好ましい。Li₂O、Na₂Oおよ
びK₂O の合計量が３wt％を超えると、溶接時に発生する
ガスのスラグ内からのガス抜けが非常に悪くなり、ポッ
クマークが発生し易くなる。Li₂O、Na₂OおよびK₂O の合
計量を３wt％以下とするには、溶接スラグの添加量を50
wt％以下に制限するのが好ましい。

【００３４】本発明のフラックスは、溶接スラグ粉と、
溶接スラグ粉の組成に応じ添加した溶接スラッグ粉以外
のフラックス原料粉と結合剤とを混合、焼成して得られ
る組成である。フラックス原料粉として、下記スラグ生
成剤の少なくとも１種以上、あるいはさらに脱酸剤の少
なくとも１種以上を含有するのが好ましい。スラグ生成
剤としては、フラックス合計量に対する重量％（wt％）
で、SiO₂：30〜70％、マンガン酸化物（ MnO量換算
で）：５〜30％、 MgO ：３〜30％、Al₂O₃：２〜20
％、CaO ：10％以下、CaF₂：15％以下、必要に応じTi
O₂：10％以下、BaO ：５％以下、ZrO ：５％以下、B
₂O₃：４％以下、CaCO₃ ：５％以下が、脱酸剤として
は、Ti、Al、Si、Mn等あるいはそれら元素と鉄（Fe）と
の合金があげられ、含有量は10％以下とするのが好まし
い。これらフラックス原料粉の含有量の限定理由は、フ
ラックス原料粉の項で述べた理由と同様である。

【００３５】

【実施例】（実施例１）表１に示す組成のサブマージア
ーク溶接により発生した溶接スラグを機械粉砕して、粒
子径 300μm 以下、比表面積0.21m²/gの溶接スラグ粉と
した。ついで表２に示す割合で溶接スラグ粉、他のフラ
ックス原料粉および結合剤を配合し、12〜100 メッシュ
の粒に造粒した。ついで、 650℃×１ｈで焼成した。な
お、結合剤としては水ガラスを用いた。

【００３６】これら焼成型フラックスについて、30℃、
相対湿度80％の雰囲気中で24ｈ吸湿させたフラックスお
よび吸湿させないフラックスを用いて、それぞれJIS Z
3118に準拠して溶接金属中の拡散性水素量を測定した。
なお、拡散性水素量は繰り返し３回試験を行い、その平
均値を用いた。その結果を表３に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】表３より、溶接スラグ粉の配合量が10wt％
以上となる本発明例（フラックスNo.3〜No.7）では、溶
着金属中拡散性水素量が低減する。一方、溶接スラグ粉
の配合量が本発明の範囲を外れる比較例（フラックスN
o.1、No.2）では、拡散性水素量は高い値を示してい
る。なお、使用した溶接スラグ中のLi₂O、Na₂OおよびK₂
Oの合計含有量は、５％以下であり、得られたフラック
ス中のLi₂O、Na₂OおよびK₂O の合計含有量は、フラック
スNo.1〜No.4、No.8が３％以下で、耐ポックマーク性は
良好であった。一方、フラックスNo.5、 No.6 、 No.7
のフラックス中のLi ₂O、Na₂OおよびK₂O の合計含有量
は、それぞれ、3.7 ％、3.3 ％、3.7 ％であり、これら
フラックスを用いた溶接ビードは、ポックマークが発生
した。なお、フラックスNo. ７を用いた溶接ビードでは
ポックマークが多発した。（実施例２）フラックス原料粉の一部として、表４に示
す組成のサブマージアーク溶接により発生した溶接スラ
グを添加した。溶接スラグは、機械粉砕により表５に示
す粒子径、比表面積の溶接スラグ粉とした。溶接スラグ
粉の添加量は、フラックス原料粉および結合剤の合計量
に対し30wt％とした。溶接スラグ粉を含むフラックス原
料粉とさらに結合剤（水ガラス）を混練し、８〜200 メ
ッシュの粒子に造粒した。ついで、 850℃×15min で焼
成して、表５に示す組成および比表面積の焼成型フラッ
クスとした。

【００４１】これらフラックスを、30℃、相対湿度80
％の雰囲気中で吸湿、吸湿なし、の２条件で処理し、
それらフラックスを用いてJIS Z 3118に準拠して溶接金
属中の拡散性水素量を測定した。なお、試験は３回繰り
返し、拡散性水素量はそれらの平均値で表示した。その
結果を表５に示す。

【００４２】

【表４】

【００４３】

【表５】

【００４４】表５から、本発明例（フラックスNo.8〜N
o.10 ）は拡散性水素量が低く、ビード外観も良好であ
る。しかし、溶接スラグ粉の比表面積が大きい本発明例
（フラックスNo.11 ）では、ビード外観は良好である
が、発生する拡散性水素量が多くなり、耐吸湿性がわず
かに劣化する。フラックスNo.11 では吸湿後のフラック
スを用いた場合、溶接ビードにピットが発生した。

【００４５】溶接スラグ粉の粒子形状が大きく、フラッ
クス比表面積が本発明の範囲を外れる比較例（フラック
スNo.12 ）では、造粒性が悪く、粉化してビード外観が
不良となり、拡散性水素量の測定に供することができな
かった。なお、使用した溶接スラグ中のLi₂O、Na₂Oおよ
びK₂O の合計含有量は、５％以下であり、得られたフラ
ックス中のLi₂O、Na₂OおよびK₂O の合計含有量は、フラ
ックスNo.8〜No.11 が３％以下で、耐ポックマーク性は
良好であった。（実施例３）機械粉砕により表６に示す粒子形状に調整
した溶接スラグ粉をフラックス原料粉の一部として添加
し、他のフラックス原料粉、結合剤とともに混練・造粒
したのち 550〜850 ℃の温度で焼成した。なお、溶接ス
ラグ粉の添加量はフラックス原料粉と結合剤との合計量
に対し30wt％とした。焼成時間は５min と一定とした。

【００４６】焼成後のフラックス組成およびフラックス
の比表面積を表６に示す。これらのフラックスについ
て、実施例１、実施例２と同様に溶接金属中の拡散性水
素を測定し、その結果を表６に示す。

【００４７】

【表６】

【００４８】表６から、フラックス比表面積が 0.3m²/c
m³以下の本発明例（フラックスNo.14 〜No.16 ）ではい
ずれも拡散性水素量は低いレベルに抑制されている。焼
成温度の上昇にともない焼成型フラックスの比表面積が
小さくなり、拡散性水素量が減少している。フラックス
の比表面積の低下により、水分の吸収が少なくなったた
めと考えられる。

【００４９】なお、焼成温度の増加による焼成型フラッ
クスの比表面積の低下は、結合剤（バインダ）の溶融量
の増加、あるいは粘性の低下によりフラックス粒子表面
に均一膜が形成されやすくなったためと考えられる。な
お、使用した溶接スラグ中のLi₂O、Na₂OおよびK₂O の合
計含有量は、５％以下であり、得られたフラックス中の
Li₂O、Na₂OおよびK₂O の合計含有量は、いずれも３％以
下で、耐ポックマーク性は良好であった。（実施例４）機械粉砕により粒子径を300 μm 以下、比
表面積を0.13m²/gに調整したのち、磁選した表７に示す
組成の溶接スラグ粉を、フラックス原料粉の一部として
フラックス原料粉および結合剤の合計量に対し50wt％と
なるように配合し、他のフラックス原料粉、結合剤とと
もに混練し、12〜60メッシュの粒子に造粒したのち、75
0 ℃×30min で焼成し、表８に示す組成および比表面積
の焼成型フラックスとした。なお、結合剤は、Na₂Oおよ
びK₂O 含有量の異なる水ガラスを用いた。

【００５０】これらフラックスについて、実施例１、２
と同様に溶接着金属中の拡散性水素を測定し、その結果
を表８に示す。

【００５１】

【表７】

【００５２】

【表８】

【００５３】表８からフラックス中のNa₂OとK₂O の合計
含有量が３wt％以下の本発明例（フラックスNo.17 ）は
拡散性水素量が低く、かつ良好なビード外観が得られる
ことがわかる。一方、Na₂OとK₂O の含有量を意図的に増
加した結合剤を用い、Na₂OとK₂O 合計含有量が３wt％を
超えた比較例（フラックスNo.18 ）では、拡散性水素量
は低いが、溶接ビード表面にポックマークが発生し、ビ
ード外観不良となっている。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、耐吸湿性に優れた焼成
型フラックスが得られ、本発明の焼成型フラックスを用
いて溶接することにより、拡散性水素の少ない溶接金属
を得ることができ、溶接部の水素割れの危険性が著しく
低減するという顕著な効果を奏する。

【００５５】また、本発明によれば、溶接スラグを繰り
返し再利用しても、ポックマークの発生を防止すること
ができるという効果もある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安田功一千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者手塚伸夫千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者西尾要千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サブマージアーク溶接スラグをフラック
ス合計量に対し10〜90wt％含有し、比表面積が0.3m²/cm
³以下である、サブマージアーク溶接用焼成型フラック
ス。
【請求項２】 Li₂O、Na₂OおよびK₂O の含有量が合計で
３wt％以下であることを特徴とする請求項１に記載のサ
ブマージアーク溶接用焼成型フラックス。
【請求項３】フラックス原料粉と結合剤とを混合した
後造粒し焼成するサブマージアーク溶接用焼成型フラッ
クスの製造方法において、前記フラックス原料粉の一部
として、サブマージアーク溶接スラグを粉砕して粒子
径：300 μm 以下、比表面積：0.1 〜0.5m²/g の溶接ス
ラグ粉とし、フラックス原料粉と結合剤の合計量に対し
10〜90wt％添加することを特徴とするサブマージアーク
溶接用焼成型フラックスの製造方法。
【請求項４】前記サブマージアーク溶接スラグが、Li
₂O、Na₂OおよびK₂Oの含有量が合計で５wt％以下である
サブマージアーク溶接スラグであることを特徴とする請
求項３に記載のサブマージアーク溶接用焼成型フラック
スの製造方法。
【請求項５】前記焼成を650 ℃以上の温度で行うこと
を特徴とする請求項３または４に記載のサブマージアー
ク溶接用焼成型フラックスの製造方法。