JPS5843197B2

JPS5843197B2 - テイスイソコウエンキセイセンコヨウセツヨウフラツクス

Info

Publication number: JPS5843197B2
Application number: JP9522474A
Authority: JP
Inventors: 日出夫奥山; 勲杉岡; 治方中村; 明知末田; 一秀余田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1974-08-20
Filing date: 1974-08-20
Publication date: 1983-09-26
Also published as: JPS5122639A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、高張力鋼、Ｃｒ−Ｍｏ鋼、Ｍｎ −Ｍ。

鋼などの低合金鋼板を潜弧溶接する場合に使用する潜弧
フラックスに関するものである。

従来８０キロ級高張力鋼などの潜弧溶接用フラックスと
しては、溶接金属が高い切欠しん性をもつことを要求さ
れるところから溶接金属の酸素含有量を低くできる高塩
基性組成のフラックスが必要とされ、そのようなフラッ
クスが市販されている。

しかし、この高塩基性フラックスは、例えば溶融型フラ
ックスの場合のように組成が塩基性になる程フラックス
中に収蔵される水分量が多くなる傾向があり、このため
溶接時に拡散性水素量が多くなり、低温割れその他の欠
陥が発生し易く、問題があった。

また、別に塩基度が高くなるにつれ溶接作業性が悪くな
る傾向があり溶接諸条件で制限をうける面もある。

本発明者らは、従来の高塩基性溶融型フラックスの拡散
性水素量が何故高くなるかを、フラックス組成Ｓｉｎ□
２８％、Ｃａ０３０％、Ｍｇｏｔｓ％、Ａ１２０３１５
係、ＣａＦ２５％、Ｎａ２０−２ ’％からなるフ
ラックスについて実験的に詳細に検討した。

その結果溶融型フラックス中の水分は次のように三つの
形態で存在し、それらが、おおよそ次に示すような寄与
の割合で溶接金属の拡散性水素量を高めていることが明
らかとなった。

（１）−ＯＨ基の形で溶解していると推定される水分（
４８メツシユ〜１５０メツシユの粗粒で、かつ乾式法で
固化したフラックスの拡散性水素量は０．６ＣＣ／１０
０ｇ）。

（２）水砕時の微細な亀裂もしくは表面近くで（１）の
形態に準する化学的結合の形で存在すると推定される水
分（４８メツシユ〜１５０メツシユの粗粒で水砕フラッ
クスの拡散性水素量３．３ＣＣ／Ｉｏｎ）。

（３）フラックス表面に物理的に吸着していると推定さ
れる水分（４８メツシユ〜ダストの細粒品で、かつ水砕
フラックスの拡散性水素は８．５ＣＣ／１００ｇで、上
記（２）の３．３ｅｅ／１００、！ｉｉ’を差引いた
値５．２ＣＣ／１００ｇがこのフラックス表面に物理
的に吸着している水分による拡散性水素量ということに
なる）。

すなわち、水砕品（フラックスの溶融物を水中へ投入粉
砕して乾燥整粒して製造したもの）で粒度が４８メツシ
ユ〜ダストまでの細粒品の拡散性水素量を１００φ（拡
散性水素量８．５ｃｃ／１００ｇ）とした場合その大部
分は（２）の水砕時に入る水分（全拡散性水素量に対す
る寄与率約３０％）と（３）のフラックス表面に物理的
に吸着している水分※※（全拡散性水素量に対する寄与
率約６０φ）であり、製造溶解時に一〇Ｈ基の形で存在
すると推定される水分の寄与（全拡散性水素量に対する
寄与率約１０φ）はあまり多くない。

なお、これら各存在形態にある水分が拡散性水素量に寄
与する割合は、塩基度がほぼ１．９程度までのところで
成立つもので、これ以上の塩基度になるとフラックス溶
解度に急激にその溶解量が増し、前述の結果が異なって
くることも明らかとなった。

本発明は、これらの知見にもとすいてなされたものであ
り、従来フラックスの諸欠点を一挙に解決できる新規の
高塩基性潜弧フラックスを提供するものであって、その
要旨とするところは、次式によって計算される塩基度が
１．３〜１．９の範囲の高塩基性組成からなり乾式法に
より固化粉砕した溶融型フラックスに金属炭酸塩を１〜
８係の割合で混合添加し、フラックスの粒度構成を１５
０メツシユ〜２００メツシユのものの割合（Ａ幅）と２
００メツシユ〜ダストのものの割合（Ｂ％）の３倍とし
たものを合計した値（Ａ＋３Ｂ）を３５φ以下にしてな
る低水素高塩基性潜弧溶接用フラックスである。

なお、前記の塩基度算式に塩基性成分として金属弗化物
を含めているのは、この金属弗化物が実質的に溶接金属
中の０２およびＳ含有量を下げＣａｂ、ＭｇＯなどの塩
基性成分と同様の働きをもつため便宜的に入れたもので
ある。

、以下に本発明について詳細に説明する。

まず、フラックスの塩基度について前記計算式で１，３
以上の高塩基性にするのは前述したように溶接金属中０
２およびＳ含有量を下げ８０ＨＴ鋼などの場合に要求さ
れる高い溶接金属のシャルピー衝撃値を得る必要条件に
なる。

これ未満の塩基度では低いシャルピー値しか得られない
。

また、１．９を超えると前述のごとくフラックスの溶解
時すでに、多量のＨ２Ｏが溶解し、フラックス内部に多
量のＨ２Ｏを含むことになり好ましくない。

粒状化の方法としては、乾式の粒状化の方法が必須の条
件となる（理由は前述のとおり）。

これには、溶融物を厚鉄板上に流し込み冷却（放冷）固
化させた後、粉砕、整粒する方法が一般に使われる。

しかし、この方法は水砕しないという方法であればどん
な方法でもよい。

但し、その場合の冷却速度はガラス化するよう適当に量
的な規制がなされる必要がある。

次に、本発明の必須条件であるたとえば、ＣａＣＯ３或
いは、ＭｇＣＯ３などの金属炭酸塩の添加はフラックス
粒度を粗粒にしたための欠点を補うためと、さらに拡散
性水素量を下げるために添加されるものである。

すなわち、従来高塩基性溶融型フランクスは一般市販品
にみられるごとく、４８メツシユ〜ダストまでというよ
うな細い粒度構成のものしか使われていないが、これは
粗くするとビード形状が凸状で広がりのないものとなり
、広い条件範囲で使用できない欠点がでてくるためであ
った。

本発明は拡散性水素量を減するため、１５０メツシユよ
り細り）いものを規制し、粗粒フラックスにするのであ
るが、このフラックスにたとえば、ＣａＣＯ３或いは、
ＭｇＣＯ３などの金属炭酸塩を添加すると、このビード
形状不良の欠点が改善される。

なお、金属炭酸塩としてはＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３の他
に、ＮａｙＫ、Ｌｉなどの金属炭酸塩がいずれも同様の
効果を示すがその効果は、１φ以上で現われ８係を超え
て添加すると、アークの吹上げ現象が起り、かつビート
外観を悪くする。

また、この金属炭酸塩の添加によりアーク雰囲気の水蒸
気分圧を下げ拡散性水素量も大巾に減少する効果とシャ
ルピー値改善の効果を有するものであるが、１φ未満の
添加ではやはりそれらの効果はあまりみられなくなる。

最後にフラックスの粒度構成を１５０メツシユ〜２００
メツシユのものの割合（Ａ％）と２００メツシユ〜ダス
トのものの割合（Ｂ％＞の３倍としたものを合計した値
（Ａ＋３Ｂ）を３５％以下とした理由は１５０メツシユ
より細かいものが多い場合（Ａ＋３Ｂ＞３５％
）そのフラックスの比表面積が著しく増大し、前述の
ごとく物理的吸着水が大となり、拡散性水素量を増加さ
せるためである。

なお、このＡ＋３ＢのＢの係数を３とした理由は、フラ
ックス粒子の大きさと拡散性水素量との関係を実験的に
もとめた結果（第１図）より経験的に決めたものである
。

フラックス組成については、上記塩基度の下限値の他、
各々の成分は溶融スラグの融点、粘性、雲の他物理的性
質を左右するものであり、溶接作業性および溶接金属の
諸性能に大きく影響するので、十分の配慮がのぞましい
。

まず、ＳｉＯ２成分は、２０〜３５係であるのかのぞま
しく、２０％未満にするとアンダーカット、ビート形状
不良など溶接作業性が悪くなり、また、結晶化の傾向が
犬となるので好ましくない。

逆に３５饅を超えると塩基度が下がるとともに０２含有
量が増し、シャルピー衝撃値が低下する。

ＣａＯ成分については、２５０１）未満では塩基度が下
がりシャルピー衝撃値が低下し、逆に４５俤を超えると
溶接作業性が劣下する傾向がある。

ＭｇＯ戒分成分いては、この成分系（Ｓｉ０２−Ｃａ
ＯＭｇＯＡ１２０３系）ではフラックスの融点におよ
ぼす影響が大で２５係を超えると、高すぎて作業性を悪
くシ、一方、１０饅未満では塩基度の低下によるシャル
ピー衝撃値が低下する。

また、ガラス化が悪くなり好ましくない。

Ａｌ２Ｏ３戊分については、ＳｉＯ２と同様溶接作業性
およびガラス化の点から添加されるが５１０２では酸素
含有量が著しく増す欠点があり、これを補う重要な意味
をもつものである。

しかし、２５饅を超すとやはりシャルピー衝撃値が低下
するとともにビード表面にポックマークが生じ易くなり
、１０饅未満ではガラス化傾向が小となるので好ましく
ない。

金属弗化物は１５饅を超すとアークが不安定となるとと
もにこの成分系のものでは拡散性水素量が増加し、かつ
ビード外観が不良となり、また、３φ未満では良好なシ
ャルピー衝撃値が得られなくなる。

なお、本発明に云う金属弗化物とはＣａＦ２゜ＭｇＦ２
、ＢａＦ２などを指す。

アルカリ弗化物、またはアルカリ酸化物は０．５φ未満
ではシャルピー衝撃値が極めて低くなり、５係を超すと
、アーク長が長くなりすぎ、スラグ巻込みなどの欠陥発
生が多くなるので好ましくない。

なお、本発明に云うアルカリ弗化物、アルカリ酸化物と
は、たとえば、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＦ。

Ｎａ５ＡＡＦ６、Ｋ３ＡｌＦ６、Ｎａ３Ｚｒ
Ｆ６．に３ＴｉＦ６などのアルカリ金属の弗化物又
は酸化物即ち、Ｎａ２ＯｔＫ２ｏ、或いはＬｉ２Ｏな
どを指す。

ＭｎＯは２φをこえて添加するとシャルピー衝撃値が低
下するので好ましくない。

この他、更に必要に応じて補助成分としてＴｌ０２Ｂ
ａＯ、ＺｒＯ２、Ｂ２Ｏ３等を５係以下の程度で添加さ
れる。

以下実施例により本発明を具体的に説明する。

本発明フラックスとして表３中Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄで示すフ
ラックスと、比較のためのフラックスとして表３中Ｅ、
Ｆ、Ｇ、Ｈを使用して行った。

調査した項目は拡散性水素量の測定、切欠きじん性（シ
ャルピー衝撃値）の２項目である。

表１に供試鋼板の化学成分、表２には供試ワイヤの化学
成分、表３に供試フラックスの分析値および製造条件を
示す。

表４には試験項目および方法について記しているが、拡
散性水素量の測定は表１に示す調香Ｓ−２（５Ｓ−４１
）を用い、第２図に示す、１２朋Ｘ１３０ｍπ×２５ｍ
πの大きさの試験板に加工し、表２に示すＨ−２のワイ
ヤで溶接条件４００Ａ、２７Ｖ、５０ｃｒｒＬ
／ｍｉｎで試験ビードをおいた。

その他の諸条件はＪＩＳＺ３１１３の方法に準じた
グリセリン置換法により水素量を測定した。

切欠きじん性は表１に示した調香Ｓ−１（８０キロ鋼相
当）２５闘厚を母材として第３図ａに示す大きさ、寸法
に切断し、同図すに示すごとく開先角度は２０°でギャ
ップ１２關、裏当金をつけ表２Ｈ−１のワイヤを用い、
予熱パス間温度とも１５０℃で溶接条件６５０Ａ、２８
Ｖ、３０ｃｍ／ｍｉｎで１３パスの多層溶接を行っ
た。

その後第３図Ｃの要領により板表面より５１ｎｒＩＬ下
の所から２ｍｍＶノツチシャルピー試験片を採取し、各
温度くり返し、３本づつ試験を実施した。

上述の試験結果を表５にまとめて示すが、本発明以外の
フラックス（Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）を用いた場合、シャルピ
ー衝撃値はほぼ満足であったが拡散性水素量はいずれの
場合も不満足な結果であった。

即ち、粒化法を水砕としたため微細な亀裂もしくは表面
近くでの化学的結合で存在すると推定される水分、およ
び粒度構成で１５０メツシユ篩下の細粒が多い（Ａ＋３
Ｂが３５φを超えている）ため物理的に吸着していると
推定される水分が多くなり、さらにＣａＣＯ３などの添
加によるＣＯ□ガスの発生がないため拡散性水素量が高
い。

一方、本発明フラックス（Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ）では、いず
れのフラックスでもシャルピー衝撃値、拡散性水素量と
も十分満足する結果であった。

なお９、溶接ビードはすべて良好な形状で表面、内部と
もスラグ巻込みなどの欠陥のない溶接部が得られた。

３、フラックス記号の＊印は本発明フラックス以上詳述したように、本発明フラックスは高じん性溶接
金属が得られるとともに高塩基性組成でも、作業性良好
で、かつ拡散性水素量が非常に低く、さらに吸湿性のほ
とんどないという特徴をもち、作業条件が悪くなりがち
な現場の溶接作業においても溶接ワレその他の欠陥のな
い健全な溶接ができ、そのメリットは大きいものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図はフラックス粒子径（メツシュ）と拡散性水素量
との関係を示す図、第２図、第３図ａ。ｂ＋ｃはいずれも本発明実施例における性能試験の
実施要領を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１次式によって計算される塩基度が１．３〜１．９の
高塩基性組成からなり、乾式法により固化粉砕した溶融
型フラックスに金属炭酸塩を１〜８係の割合で混合し、
かつそのフラックスの粒度構成を１５０メツシユ〜２０
０メツシユのものの割合（Ａ％’）と２００メツシユ〜
ダストのものの割合（Ｂ％）の３倍としたものを合計し
た値（Ａ＋３Ｂ）を３５φ以下にしてなる低水素高塩基
性潜弧溶接用フラックス。