JPS5843195B2 - ガスシ−ルドア−ク溶接用電極鋼線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスシールドアーク溶接に用いる電極鋼線にお
いて、該鋼線の鋼組成を限定することにより溶接性を害
することなく溶着鋼の靭延性、被研削性を高め、さらに
短絡移行溶接に適するように作業性を改善するとともに
素材状態における冷間加工性を改善し、直径５．５間〜
７． Ｑ ｍｍのホットロール素材から電極鋼線の製品
寸法まで中間焼鈍を行なわずに冷間加工を可能としたガ
スシールドアーク溶接用電極鋼線に関するものである。

従来、ガスシールドアーク溶接用電極鋼線としては、０
．１５％以下の炭素、０．５０〜１．２０％のシリコン
、０．９０〜１．９０％のマンガンを含有スる鋼線が市
販されており、これには０．１５％程度のチタンを含有
したものと、それを実質的に含有しないものとがあるが
、短絡移行溶接にはチタンを実質的に含有しない電極鋼
線が一般に用いられている。

しかし、前記の電極鋼線を短絡移行溶接に使用した場合
の溶接作業性は必ずしも良好ではなく、また素材状態に
おける冷間加工性（線引き性）も満足できるものではな
かった。

そこで主として短絡移行溶接時の溶接作業性と素材状態
での冷間加工性の改善について電極鋼線中の鋼組成を種
々検討した結果、電極鋼線中のアルミニウム、酸素、イ
オウ含有量が溶接作業性に対して大きな影響があり、冷
間加工性を改善するためには特に炭素、マンガン含有量
の限定が必要であることを見出した。

従来より使用されている電極鋼線のほとんどはその溶製
にあたってアルミニウムでキリングされており、そのア
ルミニウム含有量は少なくとも０．０２〜０．０３％で
あるが、この程度のアルミニウム含有量であっても、ガ
スシールドアーク溶接の短絡移行回数のばらつきが大き
くなり短絡電流の変動が大きくなって溶滴移行が不規則
になる。

本発明は前記の結果なされたもので、その要旨は（１）
炭素０．０６％以下、シリコン０．８０〜１．１０多、
マンガン１．２０〜１．６０多、チタン０．０３％以下
、残部鉄および不純物よりなるガスシールドアーク溶接
用電極鋼線において、アルミニウムを０．０１０％以下
としたことを特徴とし、（２）炭素０．０６％以下、シ
リコン０．８０〜１．１０多、マンガン１．２０〜１．
６０％、チタン０．０３％以下、残部鉄および不純物よ
りなるガスシールドアーク溶接用電極鋼線において、ア
ルミニウムヲｏ、０１０悌以下とし、さらに０．００７
５〜０．０２５０優の酸素、０．０１５〜０．０３５％
のイオウのうちいずれかを単独または複合含有したこと
を特徴とし、溶接性を害することなく短絡移行溶接時の
作業性を改善するとともに冷間加工性を改善したガスシ
ールドアーク溶接用電極鋼線である。

本発明によるガスシールドアーク溶接用電極鋼線の鋼組
成を前記に限定した理由を以下に記す。

（１） 炭素：０．０６％以下 ガスシールドアーク溶接用電極鋼線中の炭素は短絡移行
溶接時の作業性を良好にするが、多量の含有は得られる
溶着鋼の靭延性や耐割れ性を損なう。

さらに炭素の多量の含有は鋼線の冷間加工性（線引き性
）を損なう。

このため上記の事を考慮して炭素は０．０６％以下が好
ましい。

後記する酸素含有量やイオウ含有量を増加した鋼におけ
る耐割れ性、靭延性の低下は炭素量を０．０６％以下と
することにより補なわれる。

なおこのような低炭素含有量とすることにより短絡移行
溶接の作業性がやや低下傾向を示すが、後記するように
アルミニウムあるいはさらに酸素、イオウ含有量を制御
することにより溶接作業性を良好にすることができる。

（２）シリコン：０．８０〜１．１０俤 一般に炭酸ガスアーク溶接のように酸化性雰囲気で溶接
する場合であってもシリコン含有量は０．５％以上であ
れば十分とされているが、本発明では溶接作業性、特に
ビード外観を滑かにするために少なくとも０．８０％以
上を必要とする。

しかしシリコンを多量に含有すると溶着鋼の靭延性を害
するので、その上限を１．１０％とする。

（３）マンガン：１．２０〜１．６０％ 電極鋼線の冷間加工性を考慮するとマンガン含有量は低
い方が望ましいが、シリコン含有量との関係あるいは、
酸素やイオウの耐割れ性あるいは延性への悪影響を考慮
すると最低１．２０多必要とする。

しかし、冷間加工性（線引き性）を考慮すると１．６０
％以下が好ましい。

このようなマンガン含有量および前記の低炭素含有量と
することにより電極鋼線の冷間加工性は良好となり、直
径５．５〜７．０ ｍｍのホットロール材から製品寸法
（たとえば直径１．１ 、１．２ｍｍ）まで中間焼鈍を
必要とせずに線引きを行なうことができる。

（４）チタン：０．０３多以下 短絡移行溶接条件で行なわれるガスシールドアーク溶接
用電極鋼線中のチタン含有量は溶接作業性を考慮すると
少ない方が好ましいが、０．０３％以下であれば問題な
い。

（５）アルミニウム：０．０１０多以下 前記したように、従来のガスシールドアーク溶接用電極
鋼線はその溶製時にアルミニウムキリングされていた。

このため少なくとも０．０２〜０．０３％のアルミニウ
ムが含有されているが、このような電極鋼線はガスシー
ルドアーク溶接の短絡移行回数のばらつきが大きく溶接
作業性が悪いことがわかった。

第１図はアルミニウムを０．０２８％含有するアルミニ
ウムキリングした電極鋼線とアルミニウムを０１００３
悌含有するアルミニウムキリングしない電極鋼線を用い
た短絡移行時のピーク電流値に対する度数分布を示す図
であるが、第１図に示すようにアルミニウム含有量０．
０２８％程度の少量でも短絡移行現象を著しく害する。

このため本発明による電極鋼線中のアルミニウム含有量
は少ない方が好ましいが、０．０１０％以下であれば問
題ない。

（６）酸素：０．００７５〜０．０２５０％一般に溶着
鋼の靭性の点から溶着鋼中の酸素量を少なくするように
努力されているが、たとえば炭酸ガスシールドアーク溶
接のように酸化性ガスのもとで溶接された溶着金属には
４００〜７００ ｐｐｍもの多量の酸素が含まれている
にもかかわらず脱酸性元素量を適当に調節することによ
って、靭延性の優れた溶着金属が得られることがよく知
られている。

従来の電極鋼線中の酸素量は通常７５ｐｐｍ（（１００
７５％）未満であるが、本発明者らは前記したようにア
ルミニウムを極く微量とするほかに、さらに酸素含有量
を７５ｐｐｍ以上に増加せしめることにより短絡移行溶
接時の溶接作業性が極めて良好になることを見出した。

すなわち、アルミニウム含有量を極く微量とした電極鋼
線中の酸素含有量を増加することにより短絡移行溶接時
のアークが著しく安定し、短絡移行がスムーズに行なわ
れることを確認し、その酸素含有量は短絡移行溶接時の
作業性あるいは溶着鋼の靭延性を考慮すると０．００７
５〜０．０２５０％が適当である。

（７）イオウ：０．０１５〜０．０３５％一般に溶着鋼
中のイオウ含有量が多くなると、溶接割れが発生し易く
なり、かつ靭延性が低下する。

そこで従来より使用されている電極鋼線中のイオウ量は
極力少なくなるように製造され＊ているのが普通である
。

しかし、溶接入熱量の少ない短絡移行溶接においては電
極鋼線中のイオウ含有量０．０３５％以下であれば前記
したような実害はなく、そればかりか電極鋼線中のイオ
ウ含有量を０．０１５％以上とすることにより第２図に
示すように短絡移行溶接時の短絡回数が著しく多くなり
、溶接ビードが極めて滑かになる。

そのため本発明の電極鋼線では０．０１５〜０．０３５
％のイオウを添加含有することが好ましい。

以下、実施例により本発明の特徴を詳細に説明する。

実施例 １ 第１表に供試したガスシールドアーク溶接用電極鋼線の
化学組成を示す。

第１表において（１）は従来より使用されている電極鋼
線で、アルミニウムキリング後０．１８％のチタンを添
加含有せしめたもの、（２）は従来より使用されている
電極鋼線でチタンは添加されていないが、アルミニウム
キリングされており０．０３７％のアルミニウムを含有
している。

（３）は本発明による電極鋼線であって、アルミニウム
含有量は極く微量である。

これらの電極鋼線はいずれも直径１．２間である。

これらの電極鋼線を用いて厚さ６間の軟鋼板上に溶接電
流１５０Ａ、溶接速度４０ ｃｍ／ｙｎｉｎ、ジ−ドル
ガスＣ０２２０ｌ／ｍｉｎの条件で短絡移行溶接を行な
った。

この時の溶接電流、アーク電圧の波形をオツシログラフ
に撮り短絡回数を測定した結果を表１に併記し、さらに
得られた溶接ビードの外観を第３図に示す。

第１表に示すように本発明電極鋼線（３）を用いた場合
には従来材（１） 、 （２）を用いた場合に比較して
短絡回数が著しく多く、換言すれば本発明電極鋼線（３
）による短絡移行溶接の溶接作業性が良好であることが
認められる。

また、本発明電極鋼線により得られた溶接ビードも第３
図に示すように良好である。

さらに、溶接電流１９０Ａ、アーク電圧２０Ｖ、溶接速
度３０ＣｒｒＬ／ｍ、シールドガスＣｏ２２０Ａ！／ｍ
の溶接条件で厚さ２０間の軟鋼板を母材として多層盛を
行ない溶着鋼の機械的性質を調査した（ＪＩＳＺ３１１
１．３１１２に準する）結果を第１表に併記する。

ように、本発明の電極鋼線により得られる溶着鋼の靭延
性が優れていることが認められる。

なお、本発明の鋼線は直径５．５ｍｍのホットロール材
から製品まで中間焼釉なしに線引き加工が可能であった
。

実施例 ２ 第２表に供試したガスシールドアーク溶接用電極鋼線の
化学組成を示す。

＊ 第２表において（１） 、 （２）は実施例１で述
べたものであり、（４）〜（６）は電極鋼線中の酸素含
有量を変化させた電極鋼線で、いずれも直径１．２間で
ある。

これらの電極鋼線を用いて実施例１と同様条件で溶接試
験を行なった結果を第３表および第４図に示す。

なお、フイスコ式割れ試験は厚さ２０闘の軟鋼母材に４
５°Ｙ型開先を設け、開先内を溶接電流１５０Ａ、、ア
ーク電圧２１Ｖ、溶接速度４０ｃｍ１−の条件で長さ約
１８０ｍｍの溶接を行ない、溶接後２０分間以上フイス
コ試験機で拘束したままとした。

酸素含有量７５ｐｐｍ以上の電極鋼線（５） 、 （６
）を用いて短絡移行溶接した場合には第３表に示すよう
に短絡回数が著しく多くなり、また第４図に示すように
特にビード外観が滑かになる。

しかし、酸※※素金含有量２５０ ｐｐｍを越える電極
鋼線（６）を用いた場合には、得られた溶着鋼の靭延性
および耐割れ性の低下傾向が認められる。

実施例 ３ 第４表に供試したガスシールドアーク溶接用電極鋼線の
化学組成を示す。

第４表において（１） 、 （２）は実施例１で述べた
ものであり、（７）〜α０）は電極鋼線中のイオウ含有
量を変化させた電極鋼線、αυおよび０２）は酸素とイ
オウを複合添加した電極鋼で、いずれも直径１．２闘で
ある。

これらの電極鋼線を用いて実施例１および２と※※同様
条件で溶接試験を行なった結果を第５表および第５図に
示す。

まず、短絡回数についてみると、電極鋼線中の・アルミ
ニウム含有量を極く微量とした電極鋼線（７）の場合で
も従来の電極鋼線（１） 、 （２）の場合に比較する
と、短絡回数はかなり多くなるが、さらにイオウを添加
した電極鋼線（８） 、 （９） 、 （１０）の場合
は短絡回数が著しく増加する。

しかし、イオウを０．０３６多含有する電極鋼線（１０
）の場合は溶着鋼の靭延性、耐割れ性が低下する傾向が
認められるから好ましくない。

このようにアルミニウム含有量を極く微量とし適量のイ
オウを添加含有した電極鋼線では短絡移行溶接における
作業性が良好であるとともに、得られる溶着鋼の靭延性
、耐割れ性を損なうことはない。

つぎに電極鋼線（１１）、（１２）は酸素、イオウを複
合添加した電極鋼線であるが第５表に示すように短絡回
数は著しく多く、溶着鋼の機械的性質も良好で、また第
５図に示すように溶接ビードも非常に滑らかである。

なお炭素を比較的多量に含む電極鋼線０υでは靭延性が
やや低く、引張強さが大きいが低炭素含有量とすること
により改善される（１カ。

また、電極鋼線α２）の場合には溶着鋼が軟質化し、第
５表に併記したように、グラインダーで研削したときの
被削量が多く、被研削性が優れているので、その面の作
業性の改善ができる。

さらに、これらの実施例では直径１．２間の電極鋼線を
用いたが、この場合これらの電極鋼線を製造するのに直
径５．５間まで熱間圧延し、その後冷間引抜により直径
１．２ｍｍとした。

第５表に示すように、この場合電極鋼線（１）および炭
素量、マンガン量の多いαυでは線引途中で中間焼鈍を
行なう必要を生じたが、低炭素、低マンガン含有量の本
発明電極鋼線０のでは中間焼鈍を行なうことなく、引抜
き加工を行なうことができた。

電極鋼線０銅マ酸素、イオウを複合添加したものである
ことから、酸素、イオウをそれぞれ単独添加した電極鋼
線の冷間加工性が良好であるあることはあきらかである
が、電極鋼線（４） 、 （５） 、 （７） 、 （
８）。

（９）についてもホットロール材の寸法直径５．５間か
ら製品寸法直径１．２闘まで中間焼鈍なしに引抜加工可
能なことを確認した。

以上の説明であきらかなように、本発明の電極鋼線は炭
素０．０６％以下、シリコン０．８０〜１．１０饅、マ
ンガン１．２０〜１．６０％、チタン０．０３％以下、
残部鉄および不純物よりなる電極線において、アルミニ
ウムを０．０１０％以下としたガスシールドアーク溶接
用電極鋼線、また、さらに０．００７５〜０．０２５０
％の酸素、０．０１５〜０．０３５％のイオウのうちい
ずれかを単独または複合含有したガスシールドアーク溶
接用電極鋼線に関するもので、溶着鋼の靭延性、耐割れ
性を害することなく、短絡移行溶接時の作業性が良好で
、また滑かな溶接ビードが得られる効果を有するもので
ある。

本発明の電極鋼線は冷間加工性が良好で、ホットロール
材（直径約５．５〜７．０ ｍＴＩＬ）から製品（直径
約１．０〜１．２ｍｍ）まで中間焼鈍なしに引抜加工が
可能である。

溶着鋼は軟質のためグラインダーによる研削作業が容易
でありその他種々の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は短絡移行溶接時のピーク電流値に対する度数分
布を示す図、第２図は電極鋼線中のイオウ含有量と短絡
移行溶接時の短絡回数との関係を示す図、第３〜５図は
溶接ビードの外観を示す写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭素０．０６％以下、シリコン０．８０〜１．１０
   優、マンガン１．２０〜１．６０条、チタン０．０３多
   以下、残部鉄および不純物よりなるガスシールドアーク
   溶接用電極鋼線において、アルミニウムを０．０１０％
   以下とし、溶接性を害することなく短絡移行溶接時の作
   業性を改善するとともに冷間加工性を改善したガスシー
   ルドアーク溶接用電極鋼線。 ２ 炭素０．０６％以下、シリコン０．８０〜１．１０
   俤、マンガン１．２０〜１．６０ｑ６、チタン０．０３
   ％以下、残部鉄および不純物よりなるガスシールドアー
   ク溶接用電極鋼線において、アルミニウムを０．０１０
   ％以下とし、さらに０．００７５〜０．０２５０俤の酸
   素、０．０１５〜０．０３５％のイオウのうちいずれか
   を単独または複合含有し、溶接性を害することなく短絡
   移行溶接時の作業性を改善するとともに冷間加工性を改
   善したガスシールドアーク溶接用電極鋼線。