JPS5868470A - 円周肉盛溶接方法 - Google Patents

円周肉盛溶接方法

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JPS5868470A
JPS5868470A JP16674081A JP16674081A JPS5868470A JP S5868470 A JPS5868470 A JP S5868470A JP 16674081 A JP16674081 A JP 16674081A JP 16674081 A JP16674081 A JP 16674081A JP S5868470 A JPS5868470 A JP S5868470A
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welding
circumferential
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molten slag
electrode
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Shozaburo Nakano
中野 昭三郎
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Kawasaki Steel Corp
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    • 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
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/04Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • B23K9/044Built-up welding on three-dimensional surfaces
    • B23K9/046Built-up welding on three-dimensional surfaces on surfaces of revolution
    • B23K9/048Built-up welding on three-dimensional surfaces on surfaces of revolution on cylindrical surfaces

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • 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】 本発明は円周肉盛溶接方法に関し、特に、直径が250
m−10001EIIの円筒状母材(例えば製鉄ロール
)の外面円周方向に帯状電極を使用してエレクトロスラ
グ肉盛溶接を行なうに際し、溶融スラグのたれ落ちを防
止し安定し九溶接を行ない得る円周肉感溶接方法を提供
するものである。
製鉄ロール等の円筒状母材(円柱またはパイプ状の部材
)の外面円周方向に肉感溶接する方法として、帯状電極
を使用するバンドエレクトロスラグ肉盛溶接方法が採用
されている。この肉盛溶接方法は、主として、スラグの
ジュール発熱を利用して電極及び母材を溶融する肉盛方
法で6D、外観上は溶融スラグが大気に露出している点
に特徴がある。このようなバンドエレクトロスラグ肉盛
溶接方法は例えば同一出願人の出願に係る特願昭54−
44178号に説明する如く、溶接欠陥の少ない溶接方
法であるが、この方法を実施するに際しては円筒状母材
を所定速度で回転させな75(らその最上部で肉感溶接
をして行くので、能率向上のため広巾電極を用いると溶
融スラグがたれ落ちて溶接不能になるという問題がある
すなわち、第1図に示す従来の円周肉盛溶接方法におい
て、帯状電極lを肉盛される円筒状母材(円柱またはパ
イプ)2の最上点Pより回転方向やや前方の円周位置(
中心OK関する円周角度θの位置)に配置し、溶融プー
ル(溶融金属プール3及び溶融スラグのプール4)は円
筒状母材2の最上点Pをはさんで回転方向+)の反対側
で凝固するようにして肉盛溶接される。その際、帯状電
極lとして広巾電極を使用すると、溶接の進行と共にス
ラグプール4の長さが長くなって溶融スラグがたれ落ち
、安定した溶接を行なうことができないばかりか実質上
溶接作業を行なうことができなくなるという問題がある
。なお、溶融金属3の方は融点が比較的高いので比較的
早期に凝固金属5になる。また、第1図中の符号6は電
極】の溶接フラックスを示す。
本発明は以上のような従来の円周肉盛溶接方法の欠点に
鑑みなされたもので、帯状電極を用いてエレクトロスラ
グ肉盛溶接を実施するに際し溶融スラグのたれ落ちを防
止して安定した溶接を行ない得る円周肉盛溶接方法を提
供することを目的とする。
前述の溶融スラグがたれ落ちる原因は、ノ々ンドエレク
トロスラグ溶接用スラグが低融点であり、このためスラ
グ溶融プールの長さが長くなること、並びに溶接能率向
上のために巾広電極を使用すると溶接入熱が増大するこ
とになる。溶融金属は溶融スラグに較べて高融点でおり
、したがって溶融金属の方は溶融スラグより回転方向前
方で凝固を完了し、たれ落ち等の問題は生じない。そこ
で、溶融スラグのプール長さを短くすれば、安定した肉
盛浴接が可能であることから、何らかの方法で溶融スラ
グのプールの後半部の温度を下げて該溶融スラグの凝固
を促進してやれば、前述の従来の溶接方法の問題を解決
することができる。本発明の発明者は以上のような技術
的課題の解決に取組み、種々の実験研究を重ねた結果、
溶融スラグのプール中に溶接用フラックスを強制的に添
加することKより、溶融スラグの凝固を促進してそのた
れ落ちの問題を解決することができることに想到した。
すなわち、本発明によれば、帯状電極を使用し円筒状母
材を回転させながら円周方向に肉盛りして行く円周肉盛
溶接方法において、溶融スラグのプール表面に溶接用フ
ラックスを添加することを特徴とする溶接方法が提供さ
れる。
従来の円周肉盛溶接方法を実施したのでは、母材直径が
250闘〜1000mでかつ帯状電極の巾が50m〜1
00絽の場合に溶融スラグのたれ落ちが生じ易いことに
鑑み、本発明はこのような母材直径の範囲及び帯状電極
の範囲の溶接条件に適用して特にその効果を発揮するこ
とができるものである。
以下ls2図を参照して本発明の詳細な説明する。
第2図において、肉盛りされる円柱またはパイプの鋼材
(円筒状母材)2は中心Oを中心として所定の回転速度
で矢印り方向に回転駆動される。
回転速度としては例えば12分間で1回転させる程度の
ものに設定される。円筒状母材2の最上部Pを基準とし
て回転方向前方θ度の円周方向位置に帯状電極lが配置
されている。この角度θとしては例えば3度〜6度の範
囲に設定される。
前記円筒状母材2の直径は例えば250fl〜1000
m程度でメヤ、製鉄ロール等の円柱鋼材あるいはパイプ
(鋼材)の円周肉盛溶接に適用される。また、前記帯状
電極1の巾として50鴎〜100fi程度のものが使用
され、円周方向肉盛溶接はエレクトロスラグ肉盛溶接に
よって行なわれる。
前記円筒状母材2の最上部Pより回転方向後方の位置に
フラックスホッパー7が配置され、該ホッパーから7ラ
ツクス例えば溶接用フラックス8が溶融スラグ4のプー
ル表面に添加される。この7ラツクス8の添加位置とし
ては、前記最上部Pのやや後方例えば該最上部Pを基準
として回転方向後方0度〜8度の円周位置に設定される
また前記添加フラックス8の添加量としては、電極1の
巾をw witとするとき、毎分0.9Wg〜400g
添加することが好ましい。このフラックス8の添加量の
下限は電極巾Wと円筒状母材2の直径によって定まり、
電極巾Wは広い程、円筒状母材2の直径が小さい程多く
の量を要する。また、添加量の上限は円筒状母材2の直
径とは関係なく電極巾Wのみによって定めることができ
るが、溶融スラグの凝固促進という観点からは多量の7
う・ノクスを添加しても差支えない。ただし、余り過剰
のフラックスを添加することは浪費の観点から避ける必
要がある。さらに、前記添加フラックス8としては本溶
接の溶接フラックス6と同一組成の7ラツクスを使用す
ることが好ましい。
以上第2図について説明した方法により円周肉盛溶接方
法を行なえば、同図中に示す溶融金属3、凝固金属5、
溶融スラグ4及び凝固スラグ9からなる溶接部が得られ
、融点の高い溶接金属の溶融プール3及び凝固部5の位
置は第1図に示す従来の溶接方法と大差ないが、融点の
低い低融スラグ4の方は前記溶接用フラックス8を添加
することによりその長さが著しく短縮され、フラックス
添加による冷却作用により凝固スラグ9の生成が促進さ
れる。こうして、従来技術のような溶融スラグ4のたれ
落ちを防止することができ、もって安定した円周肉盛溶
接を行なうことができる。
以下、第2図について説明した本発明の溶接方法を実際
の円周肉盛溶接に実施した場合の具体例について説明す
る。
〔具体例1〕 直径700簡の円柱状の母材を12分間で1回転させ、
巾75mの8uS309電極とCaF、を45チ含有す
るフラックスとを用いて溶接電流1250アンペア(ム
)、電圧28ポル) (V)の溶接条件の基で円周方向
の肉盛溶接を行なった。電極の位ftは第2図中の円周
角度θで5度の位置(回転方向前方5度)に配置した。
以上の溶接条件の基で、まず溶融スラグのプール表面に
フラックスを添加しない場合について溶接状態を確認し
たが、とのフラックスを添加しない場合には母材が約1
5度回転したとき溶融スラグのたれ落ちが発生し溶接不
能となった。
次に、本溶接用フラックスを第2図中の円筒状母材の最
上部Pの位置を基準として回転方向後方の円周角度で2
度の位置で溶融スラグプール4のほぼ中央位置に1分間
に100gの供給量で添加した。その結果、溶融スラグ
プール4の長さが約60sawと短縮され、溶融スラグ
のたれ落ちが全く発生せず、安定した溶接を継続するこ
とができた。
第1表は前述の具体例1の場合と同じ母材を使用しかつ
同じ溶接条件で、電極の位置と7ラツクス添加の位置と
を変化させて円周肉感溶接を行な第   1    表 第1表に示す試験結果から、帯状電極の位置は母材の最
上部(第2図中の位置P)を基準として回転方向前方に
円周角度(@2図中の角度θ)で3度〜6度の範囲に選
定することが好ましく、また溶接用フラックス(第2図
中の7ラツクス8)の添加位置は最上部Pを基準として
回転方向後方へ円周角度で0度〜8度までの範囲が好ま
しく、これらの位置に選定することにより溶融スラグの
たれ落ちを防止することができ、安定した肉盛溶接を実
施できることが判明した。
すなわち、第1表中、試験番号1では電極位置θが7度
でやや前方すぎるため、電極@(第2図中左側)ヘスラ
グたれ落ちが生じ、試験番号4及び試験番号5では電極
位置0がやや小さすぎて、溶接ビードは凸状になるとい
う現象が生じ、試験番号6ではフラックス添加位置が最
上部Pよシ回転方向前方へ来たので逆に電極側(Ilc
2図中左側)ヘスラグのたれ落ちが生じ、試験番号1o
及び11ではフラックス添加位置が回転方向後方へ寄り
すぎているため、溶融スラグの溶融プール側(第2図中
左側1)へのスラブのたれ落ちすなわち第1図の従来方
法によると同じような溶融スラグのたれ落ちが生じそれ
ぞれ満足の行く溶接結果は得られなかつ九。その他の試
験例すなわち電極位置を最上部Pに対し回転方向前方の
3度〜6度までの範囲に限定し、かつフラックス添加位
置を回転方向後方へ0度〜8度までの位置に選定するこ
とにより、溶融スラグのたれ落ちその他の不具合が全く
生じない安定した溶接肉盛を行なうことができた。
次に、前記第1衣と同じ溶接母材及び同じ溶接条件の基
で必要添加7ラツクスの量を求めた。その試験結果を第
3図に示す。この第3図の試験結果は、溶融スラグ4が
溶融プール後方(第2図中布1’1ll)へ最もたれ落
ち易い電極位置(θ;3度)及びフラックス添加位置(
回転方向後方へ8度の円周角度位置)を用いて試験した
ものである。
第3図において、横軸Fi電極巾W謁を表わし、縦軸は
添加フラックス量S(g/分)を表わす。また、第3図
中に分布する○印は溶融スラグのたれ落ち等がなく安定
した溶接を行ない得る場合を示し、×印は溶融スラグの
たれ落ちが生じる場合を示す。この溶融スラグのたれ落
ちの有無の境界線が曲線ムで示されている。すなわち第
3図中の曲線Aの上方の領域は溶融スラグたれ落ちが発
生しない安定した溶接領域であり、曲線ムより下側の位
置は溶融スラグのたれ落ち等が生じる領域である。しか
して、この曲線AijS=Q、9Wで表示できることが
実験的に判明した。
第3図から分るように、電極巾Wが広い程多量の7ラツ
クスを必要とし、最低添加量i;ts==o、9W(g
/分)の曲線Aで表わすことができた。ここに、Wは1
1!lI表示の電極巾である。このS以上にフラックス
を添加すれば溶融スラグのたれ落ち等の不具合がなく安
定して溶接を行なうことができ、これ以上多くすること
は溶接上問題を生じないが7ラツクスの浪費となるので
最大添加量Fi400g/分程度に押えることが好まし
い。
また、添加7ラツクスの組成は、溶融スラグ4のプール
を冷却するものであればいかなるものでもよいが、本溶
接フラックスと極端に組成が異なると溶着金属の組成に
変動をきたすので、本溶接フラックス6と同一とするこ
とが好ましい。
また円筒状母材の直径が250n以下あるいは帯状電極
の巾が100m以上の広巾電極の場合は、円周肉盛溶接
方法を適用すること自1体に種々の問題があり、本発明
を適用してもさほどの効果は得られない。また、円筒状
母材の直径が1000m以上の大径母材あるいは巾が5
01EII以下の狭い帯状電極を使用する円周肉盛溶接
方法にあっては溶融スラグのたれ落ちそのものの発生頻
度が少なく、本発明を適用するまでもなく溶接が可能で
あった。
第2表は円筒状母材の直径を変化させると共に、電極巾
W1電極位置θ、フラックス添加位置、フラックス添加
蓋Sをも種々変化させて円周肉盛溶接を行なった場合の
各種試験例の結果を示す表である。
第   2   表 第2表中試験番号10は電極位置θが7度でありやや前
方すぎるため電極前方ヘスラグのたれ落ちが発生し、試
験番号11ではフラックス添加位置が最上部Pより回転
方向後方へ9度ずれた位置でやや後方すぎるため溶融ス
ラグの後方(第2図中右側)へのたれ落ち現象が生じ、
試験番号12ではフラックス添加量Sがやや少なすぎて
溶融スラブの凝固促進作用が不充分で、したがって溶融
スラグ後方へのスラグたれ落ちが生じ、試験番号13で
はフラックス添加位置が最上部Pより前方にあるため溶
融スラグの電極前方へのたれ落ちが生じ、試験番号14
ではフラックス添加位置が後方すぎるため紡記試験番号
11の場合と同様、溶融スラグ後方へのたれ落ちが生じ
た。これら、試験番号10〜14はいずれも本発明の実
施例の範囲外の条件を少なくとも1つ備えており、前述
のような不具合が認められた。これらに対し、試験番号
1〜9Fiいずれも本発明の実施例の範囲内の条件を全
て備えておシ、溶融スラグのたれ落ち等は全く発生せず
安定した円周肉盛溶接を継続的に行なうことができた。
なお、試験番号7〜9では板厚20mのパイプを母材金
属として使用(7、その他の試験例においては全て中実
円筒状母材(鋼材)が使用された。
第2表の結果によれば、円筒状母材金属として中実の円
柱部材を使用してもあるいは中空のパイプを使用しても
同様の良好な肉感溶接を実施することが判明した。
以上の説明から明らかな如く、本発明によれば帯状電極
の回転方向後方に形成される溶融スラグ表面に7ラツク
スを強制的に変化して該溶融スラグの凝固促進を図るこ
とによシ、該溶融スラグのたれ落ちを防止し、もって欠
陥の少ない安定した円周肉盛溶接を行なうことができ1
例えば製鉄ロール等の円筒状母材の円周肉盛溶接を能率
よく行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の円周肉盛溶接方法を行なう場合の溶接部
の断面を例示する説明図、第2図は本発明の円周肉感溶
接方法の一実施例を示す溶接部の断面図、第3図は電極
巾及び添加フラックス量の溶融スラグたれ落ちの有無に
及ぼす影響を示すグラフである。 1・・・帯状電極、 2・・・肉感溶接される円筒状母材、 3・・・溶融金属、    4・・・溶融スラグ、5・
・・凝固金属、     6・・・溶接用フラックス、
7・・・フラックスホッパー。 8・・・添加フラックス、  9・・・凝固スラグ、D
・・・母材金属の回転方向、 P・・・円筒状母材の最上部、 θ・・・電極位置を示す円周角度。 代理人  鵜 沼 辰 之 (ほか2名) 第1図 第2図 特開昭58−68470 ;、6) 第3図 呂 1+中y(tytm) 368

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  帯状電極を使用し円筒状母材を回転させなが
    ら円周方向に肉盛りして行く円周肉感溶接方法において
    、溶融スラグのプール表ff1Kブラックスを添加する
    ことを特徴とする溶接方法。
  2. (2)  前記円筒状母材の直径が250 m−100
    0誼であり、その外面を50m〜Loom巾の帯状電極
    を使用してエレクトロスラグ肉盛溶接することを特徴と
    する特許請求の範囲第11)項記載の円周肉盛溶接方法
  3. (3) 円筒状母材の最上部を基準として、前記帯状電
    極の円周方向位置を回転方向前方3度〜6度にし、前記
    フラックス添加を行なう円周方向位置を回転方向後方0
    度〜8度にすることを特徴とする特許請求の範囲@fl
    )項または第(2)項記載の円周肉感溶接方法。
  4. (4)  前記電極巾をWallとするとき、本溶接と
    同一組成の7ラツクスを毎分0.9 Wg〜400g添
    加することを特徴とする特許請求の範囲第(1)項〜第
    (3)項のいずれかに記載の円周肉盛溶接方法。
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