JPS58128295A - サブマ−ジア−ク溶接用フラツクス - Google Patents

サブマ−ジア−ク溶接用フラツクス

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Publication number
JPS58128295A
JPS58128295A JP1199182A JP1199182A JPS58128295A JP S58128295 A JPS58128295 A JP S58128295A JP 1199182 A JP1199182 A JP 1199182A JP 1199182 A JP1199182 A JP 1199182A JP S58128295 A JPS58128295 A JP S58128295A
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JP
Japan
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welding
flux
fluoride
carbonate
mgo
Prior art date
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Pending
Application number
JP1199182A
Other languages
English (en)
Inventor
Motoi Tokura
戸倉 基
Hiroyuki Koike
弘之 小池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/362Selection of compositions of fluxes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不発明はサブマージアーク溶接用フラックスに関し、特
に炭素鋼から、オーステナイトステンレス鋼などの高合
金鋼までの広範囲の合金を含有する浴着金属を得るため
の溶接に適するとともに、合金含有チューブラワイヤあ
るいはソリ、ドワイヤとの組合せによる小人熱溶接から
帯状電極との組合せによる大入熱溶接までの広範囲な溶
接条件に適応し優れた溶接作業性、良好なビード外観を
呈するとともに、良好な機械的性能を得ることのできる
サブマージアーク浴接用フラックスを提供することを目
的としている。
従来、サブマージアーク溶接全行なう際に使用されるフ
ラックスは一般に組合せるワイヤ、帯状電極の合金含有
量の違いにより使い分けているのが実情である。例えば
軟鋼の溶着金属を得る場合は酸性寄りの7ラツクスを使
用し低合金鋼〜高合金−となるに従って、スラグの剥離
などの溶接作業性の点、あるいは合金の歩留りの点から
だんだん塩基性寄りの7ラツクスを使用するのが一般的
である。そのため、用途によりフラックスを適宜使い分
ける必要があり、一種類のスラックスで合金含有量の異
なる種々のワイヤ、あるいは帯状電極と組合せて溶接を
行なうことは困難であった。
又、サブマージアーク溶接を行なう場合のフラックスの
種類と入熱の間には密接な関係があり良好な溶接作業性
を得るためには、小人か溶接の場合は低融点の酸性寄り
のスラックスを、また大入熱溶接の場合は高融点の塩基
性寄りのフラックスを使用するのが一般的である。
一方、軟鋼、低合金鋼、からステンレス鋼や高クロム系
硬化肉盛などの高合金鋼にわたる広範囲の合金含有量の
異なるサブマージアーク溶接を同一のフラックスで行な
おうとする試みもなされたが、軟鋼、低合金鋼用フラッ
クス全高合金鋼用として使用するとスラグの剥離性が劣
化し、スラグの一部分がビード表面に残る、いわゆる焼
付きとなり、父、合金歩留りも低下し目的とす、る合金
を有する溶着金属が得られなくなる。
又、高合金鋼用フラックスを軟鋼、低合金鋼用として使
用すると、ビードの拡がりが少なく蛇行するためビード
外観が悪(なる傾向があった。
又、小人熱用ブラックスを大入熱溶接の一つの代表例で
ある帯状電極法に使用した場合、融点が低いためスラグ
が流れやすぐビード形状が乱れる原因となっていた。一
方、小人熱溶接Vこ大入熱用フラックス全使用した場合
にはアークが不安定になりがちでありその結果ビード外
観も悪くなる傾向が大であった。
即ち、従来のサブマージアーク溶接では、合金の含有量
に応じ、又、溶接入熱に応じて、最適のフラックスを選
択する必要があう軟鋼から高合金鋼にわたって、又、小
人熱から大入熱溶接にわたって安定して、優れた溶接性
、溶接作業性及び良好なビード外観を呈するようなスラ
ックスは現在のところ知られていない。
本発明者らは、このような事情に鑑み、例えばロール肉
盛溶接作業において、下盛を軟鋼ソリッドワイヤで行な
い上盛全131cr系ステンレス鋼で行なうことを想定
した場合、下盛における小人熱、軟鋼溶接と、上盛にお
ける大入熱、高合金溶接では使用するスラックスを変え
ねばならない不便さを解消し、かつ、得られた溶着金属
がその本来の特性を有するようなフラックスの開発を期
して種々研究を進めて来た。その結果スラックスに配合
する原材料を特定するとともに、MgO/A/、203
及び塩基度を調整すればその目的が達成できることを知
りここに本発明を完成するに至ったものである。
即ち、本発明の要旨とするところは、MgO/At20
3=0.2〜1.4でかつ、次式に示す塩基度(BL)
が(5) 1.0〜2.5であり、アルミナ20〜60チ、マグネ
シャ10〜30チ、珪灰石5〜20係、炭酸石灰、炭酸
バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸リチウム、炭酸マン
ガンの1種以上合計5〜15チ。
弗化カルシウム、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム
、弗化バリウム、弗化ナトリウム、弗化リチウムの1種
以上合計5〜15チ、脱酸剤1合金剤あわせて40%均
下の配合よりなシ又はこれに20係以下の珪砂を配合す
ることを特徴とするサブマージアーク溶接用フラックス
にある。
以下に本発明の詳細な説明する。
先ず、スラグの焼付き及び剥離性について検討を行なっ
た。その結果を第1図、第2図に示す。
両図とも炭酸バリウム7チ、弗化カルシウム8係。
Fe−812tI)、 Fe−Mn 5 %とし、その
量の合計22%(一定)とし、−万アルミナ、マグネシ
ャ珪灰石3者の合計を78%として、その配合比率を種
釉変えて、溶接した結果を示したものである。
(6) 第1図はオーステナイト系ステンレス鋼帯状電極(0,
4mtX 50wn )と組合せた場合で高合金大入熱
溶接の例であり、第2図は軟鋼ソリッドワイヤ(4,0
mmφ)と組合せた場合で軟鋼小人熱溶接の例である。
これらの図において、■は健全域■はスラグ剥離劣化城
■はスラグ焼付き発生域、■はアーク不安定域、■はビ
ード蛇行晴ヲ示す。
軟鋼ソリッドワイヤと組合せた場合は健全域(1)がオ
ーステナイ!・系ステンレス鋼帯状′を極と組合せた場
合より低マグネシャ側へ移行しているが、はぼ重なりあ
っており大入熱高合金鋼の溶接と小入熱軟鋼の溶接と、
同一フシックスを使用しても健全な溶接が可能であるこ
とが明らかである。
まず、第1図によれば珪灰石がほぼ6チ以下の領域(至
)でビードが蛇行し、又逆にほぼ27係を超えた場合は
スラグ剥離性劣化領域(II)やスラグ焼付き発生域(
至)になり、健全な溶接は困難であるが、珪灰石がほぼ
6〜27係の範囲であれば、健全な溶接が可能である。
しかし、マグネシャが極端に少なくアルミナが多い場合
はスラグの剥離性が低下しく領1111)一方マグネシ
ャが極端に多くアルミナが少ない場合はスラグの剥離性
は良好に保てるがアークが不安定となり(領m■)ビー
ド形状が乱れる現象が出てくる。このことがら珪灰石の
含有量が適正な範囲にある場合健全域(I)はMgO/
At20.の比率を特定することにより得られることが
分る。
第1図の場合はMgO/At203が0.2〜2.2の
範囲であれば健全域(1)となるが、MgO/At20
3が0.2未満であれば珪灰石の含有量が適正であって
も、領Ijil!(l[)に入リスラグの剥離性は劣化
する。又、MgO/At203が2.2超の場合は領域
■に入りアークが不安定となり、健全な溶接は困翻とな
る。
又、第2図によれば珪灰石がほぼ6係以下の領域(至)
でビードが蛇行し逆にほぼ37チを超えた場合はスラグ
剥離性劣化領tool)やスラグ焼付き発生域(IID
になり健全な溶接が困難であるが珪灰石がほぼ6〜37
チの範囲であれば健全な溶接が可能である。
しかし、この場合でもマグネシャが極端に少なくアルミ
ナが多い場合(即ちMgO/At2o5が小)はスラグ
の剥離性が劣化し11!n)−万マグネシャが極端に多
くアルミナが少ない場合(即ちMgO/At203が大
)はスラグの剥離性は良好に保てるがアークが不安定と
なり(領域■)ビード形状が乱れる現象が出てぐる。
第2図の場合は健全域(1)が第1図の場合より低Mg
O/A420.側に移行し0.1〜1.4 (D範囲と
なる。
MgO/At203が0.2未満であっても珪灰石の含
有量が適正であっても領域(Inに入リスラグの剥離性
は劣化する。又MgO/At2o3が1.4超の場合は
領ψ弼に入りアークが不安定となり健全な溶接は困難と
なる。従ってこの両図の結果を総合するとMgO/At
203=0.2〜1.4とすべきである。
又、珪灰石が増加するとスラグの焼付き及び剥離性の劣
化が生じるが、これは糧々検討の結果塩基度と密接な関
係があることが分った。塩基度が1.0未満であればス
ラグの剥離性が劣化しタガネ等で打製を与えても容易に
とれず又、たとえスラグがとれたとしても、その一部分
が焼付きとして(9) 残り、溶接作業性の低下金きたすことになる。
又、塩基度が2.5超であれば軟鋼で浴接した場合ビー
ド幅が不安定になりがちであり、ビーP外観が悪るぐな
るので塩基度は1.0〜2,5とした。
アルミナは前述の通リスラダの剥離性に大きな影響を及
ぼす材料であり20%以上の配合によりスラグの流動性
がよくなりスラグ形状が安定し、溶接した場合母材と溶
接金属のぬれ角が小さくなりなじみがよくなるため特に
帯状電極と組合せて使用するときアンダーカット防止に
効果があるが60係金超えて過剰に配合するとスラグの
融点が上昇し流動性が減じるとともにスラグの剥離性が
劣化するので20〜60優の範囲に限定した。
マグネシャは前述のアルミナとの知合効果によりスラグ
剥離性に有効であり1.アークの安定化とアンダーカッ
ト防止に効果があるが10%未満ではその効果は期待で
きず30係超の場合はかえってアークが不安定となりビ
ード形状が乱れるので10〜30係の範囲に限定する8
苅がある。
珪灰石は5チ以上舵合することによりスラグの(10) 流動性がよくなり安定した溶接ができるが20優超の配
合ではスラグの流動性が大きくなりすぎ、ビード形状が
乱れる原因となるので5〜20%の範囲に限定した。
炭酸塩である炭酸石灰、炭酸バリウム、炭酸マグネシウ
ム、炭酸リチウム、炭酸マンガンはいずれもその熱分解
により発生する炭酸ガスの還元性雰囲気をもって大気中
よりアーク′に遮蔽するのに有効に作用するとともにそ
の分解生成物である酸化物はスラグを形成し健全な溶接
を維持するのに有効である。このとき炭酸塩1種以上の
合計の配合量が5チ未満では発生する炭酸ガスの量が十
分ではなく、大気中よりアークを遮蔽する効果が/トさ
い。又、15チ超では発生ガス量が多(スラグの吹上げ
現象を生じビードの乱れる原因となるのでその配合量は
1種以上を合計5〜15チの範囲に限定されるべきであ
る。
弗化物である弗化カルシウム、弗化アルミニウム、弗化
マグネシウム、弗化・ぐリウム、弗化ナトリウム、弗化
リチウムの1種以上は合計2俤以上配合することにより
スラグの融点を下げスラグの流動性を適度に保つのに有
効であるが15チ超の配合はアークも不安定IC71,
Dがちであるので弗化物1種以上の合計を2〜15チの
範囲に限定した。
脱酸剤2合金剤としてはフェロシリコン、フェロマンガ
ン金属マンガン、フェロアルミ、フェロチタン、フェロ
ニオブなどを脱酸2合金の両方の目的で添加し、鋼種に
より Ni 、 Cr e Mo t V +W 、 
Goなどを合金剤の目的で添加するが、これらの合計が
40%超になると溶接条件によっては成分のばらつきが
大きくなり所定の均一な成分が得られにくいので好まし
くない。
又、本発明においては更に204以下の珪砂全添加する
ことができ、この添加により塩基度の調整が容易となり
更に作業性の向上をはかることができる。本発明フラッ
クスは例えば上記の各種配合物を水がラスなどの結合剤
で混和造粒した後、通常300〜500℃で焼成するこ
とにより得られるものである。
以下VC本発明の効果全実施例によりさらに具体的に示
す。
実施例 母材は第1表に示す5M41B、 、 5US304 
、845C:を使用した。ワイヤと組合せて溶接する場
合は5M41B 、 5US304を2枚組合せて下向
すみ肉溶接を行ないスラグの剥離性を主として作業性の
検討を行なった。帯状電極と組合せて溶接する場合は8
45Cによる円周溶接を行ない作業性の検討を行なった
0 (13) (14) 第2表に溶接条件を示す。
第2表溶接条件 第3表に使用したワイヤ及び帯状電極を示した。
第4表に使用したフラックスを一括して示した。
比較のため本発明外のフラックスについても検討を行な
った。
溶接結果を第5表に示すが、比較例として示したフラッ
クスF−7は塩基度が低すぎるためアークの安定性は良
好であるがスラグの剥離性が劣化しスラグ除去作業が困
難であった。又フラックスF−9は塩基度は高いがMg
O/At20.比が低すぎるためやはりスラグの剥離性
が劣化しスラグ除去作業は困難であり、両フラックスと
も多層盛は困難であった。又、フラックスF−8,F−
10はスラグの剥離性は良好で焼付きも生じないがアー
クの安定性が悪く、又ビード外観も劣るので実用性があ
るとは云い難い。尚フラックスF−10とMS−309
e組合せた場合は従来のフラックスと同等以上の溶接作
業性を有するが軟鋼ワイヤと組合せた場合にはアークが
不安定となりビード外観も悪いので本発明の目的とする
広範囲な用途への適用は困難であった。
これと比較して、本発明の7ラツクス會用いた例では軟
鋼、ステンレス鋼いずれの消耗電極と組合せた場合でも
、又、低入熱溶接、大入熱溶接のいかんを問わずアーク
の安定性は良好でありスラグ剥離性の良好な焼付きのな
いビード形状の良好な溶接ビードが得られた。
以上詳細に説明したように、本発明フラックスにより広
範囲な用途に対して溶接が可能となりその意義は大きい
ものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図はオーステナイト系ステンレス鋼帯状を極と組合
せた場合の作業性検討結果であり、第2図は軟銅ソリッ
ドワイヤと組合せた場合の作業性検討結果である。 (20) 481−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  MgO/At205= 0.2〜1.4でか
    つ次式に示す塩基度(BL)が1.0〜2.5であり、
    アルミナ20〜60チ、マグネシャ10〜30チ、珪灰
    石5〜20%。 炭酸石灰、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸リチ
    ウム、炭酸マンガンの1種以上合計5〜15チ、弗化カ
    ルシウム、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム、弗化
    バリウム、弗化ナトリウム。 弗化リチウムの1種以上合計5〜15係、脱酸剤。 合金剤あわせて40%以下の配合よりなることを特徴と
    するサブマージアーク溶接用フラックス。
  2. (2)  MgO/At20.==0.2〜1.4テカ
    ツ次式ニ示す塩基度(BL)が1.0〜2,5であり、
    アルミナ20〜60チ、マグネシャ10〜30チ、珪灰
    石5〜20%。 炭酸石灰、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸リチ
    ウム、炭酸マンがンのlfi以上合計5〜15チ、弗化
    カルシウム、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム、弗
    化バリウム、弗化ナトリウム、弗化リチウムの1種以上
    合計5〜15%、脱酸剤。 合金剤あわせて40%以上、珪砂20%以下の配合より
    なることを特徴とするサブマージアーク溶接用フラック
    ス。
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