JPS59110495A - すみ肉溶接用低水素系被覆ア−ク溶接棒 - Google Patents

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、被覆アーク溶接棒に関し、％に溶接時に発生
するヒユームの量を減少せしめることを目的とするすみ
肉溶接用の低水素系被覆アーク溶接棒に関するものであ
る。

高張力鋼板を浴接する際には、遅れ割れ防止のため低水
素系溶接棒が用いられている。しかし他の溶接棒に比較
して、この柵の溶接棒は溶接時に発生するヒユームには
板抜剤中に含有されている金属弗化物か含まれておシ作
業環境上好ましくない。特に水平すみ肉溶接においては
５Ｍ力式溶接器、低角夏溶接器などの省力化機器を併用
することが多い、１人の溶接者が数台の省力化機器を同
時に使用することができ、したがって同時に多数のアー
クが発生する環境で作業をすることになる。

さらにこれら省力化機器に使用される溶接棒は太径（５
〜８ｍφ）が多いため使用電流もおのずと高くなシ、こ
れらの作用がかさなって作業環境を著しく悪くしている
。現在この対策として一部または全体換気をするか、ま
たは溶接者は防じんマスクを着用するなどの方法がとら
れている。

他方ヒユーム発生量を低減する溶接材料として０ａ００
３．　ＯａＦ”２を主体とした被覆剤を持つ低水素系被
覆アーク溶接棒が提案されているが、これは溶接作業性
が悪く、特に水平すみ肉浴接ではビード形状が凸になシ
疲労強度が悪化するなどの欠点があるため、すみ肉溶接
用には、あまり使用されていない。また特開昭５４−１
２７８４８では溶接作業性、ビード形状を良好にする目
的でフッ素四ケイ素雲母を添加した低水素系被覆アーク
溶接棒が提案されている。しかし、フッ素四ケイ素雲母
を添加することＫよってスラグの粘性を調整して溶接作
業性を良好にさせ、またビード止端部の疲労強度を向上
させてはいるが、ヒユーム発生量については考慮されて
いない。

本発明者等は、前記問題点を解決し、優れた溶接作業性
、ビード形状を維持しつつヒユーム発生量を低減し、あ
わせてペイント塗装鋼板に対する耐ピツト性も良好な被
覆剤配合成分および配合組成を広範にわたって比較検討
した。その結果、前記問題を解決した高性能のすみ肉溶
接用低水素系被覆アーク溶接棒を発明するに至ったもの
で５本発明の要旨は、炭酸塩：５〜１３％但しＭｇ００
３　。

Ｍｎ００．を除く炭酸塩の合計が６％以下、金属弗化物
＝１〜９％、ＭｇＯ：６〜１８％、Ｔ五０２１１１５〜
２６％ｈ　　Ｓ　ｉ０２　：　７〜１８％、Ｍｌｌ：２
〜１２％。

７ツ素四ケイ素雲母（ＫＭｇ　’；！ｈｔ５　（Ｓ　ｊ
ｏｔ　ｏ　）　Ｆｚ　）　：１〜６％、　Ｆｅ粉：１５
〜５０％及びＴｉ、Ａｔ、　Ｍｇ１ｓｉ、　ｓａｃ　の
一種以上の合計を０．５〜６％を含有する被覆剤に粘結
剤を添加し炭素鋼心線に被覆してなるすみ肉浴接用低水
素系被覆アーク溶接棒にある。

本発明の主な点について説明する。従来の炭酸塩、金属
弗化物を主体とした低水素系被覆アーク溶接棒の被覆剤
に占める金属弗化物量を単に減少させるだけでは、適当
なスラグの粘性、流動性を得ることができず溶接作業性
が悪化し、さらにはペイント塗装鋼板に対する耐ビット
性が非常に劣化するとの知見を得た。

この知見に基づき種々検討した結果、金桐弗化物が１〜
９％でＭｇＯ：６〜１８％、１゛凰Ｏｚ　：　１５〜２
６％ｂ　Ｓ　’　Ｏ＊　：、　７〜１８％、フッ素四ケ
イ素雲母＝１〜６％の範囲内にあるとき、スラグの粘性
、流動性が最も好ましい状態となシ、良好な溶接作業性
、ビード形状が得られ、しかもヒユーム発生量を著しく
低減することができ、さらに節税酸剤として、Ｔｉ、　
ｈｔ、　Ｍｇ、　ｓｉ、　ｓｉｃの一種以上の合計が０
．５〜６％の範囲で配合することによってペイント塗装
鋼板に対する耐ピツト性をも良好とすることができるの
である。

本発明の主な点は以上のと５９であるが、次に本発明溶
接棒における個々の成分について説明する。

炭酸塩としては、Ｍｇ０Ｏａ　ｇ　Ｍ”００３　ｅ　０
ａＯ０３＊ＢａＯ０３＋　Ｎａ２００３ｅ　Ｋ２ＣＯｓ
　、　Ｌｉ　２００３　　などが用いられ、ガス発生剤
として作用する。すなわちアーク熱によって分解してＣ
Ｏ２ガスを発生し溶接金属を大気から保護する効果があ
や、水系による割れを防止するのに有効である。炭酸塩
の一種以上の合計が５％未満では、ガス発生剤としての
効果が不充分で、ブローホールおよびピットが発生し易
くなり％また溶接金属中に酸素および窒素が増加し溶接
金属の機械的性質が劣化する。一方１３％を越えて添加
するとアークの安定性が悪くなりスパッタリングが多く
なったり、アンダーカットが生じ易くなると共に、ヒユ
ーム発生量が増加する。

炭酸塩としてはＭｇ　ＯＯｓ　、　Ｍｎ　ＯＯ３が好ま
しいが。

これ以外の炭酸塩の一種以上の合計が６％を越えて添加
すると、スラグの粘性が増大して被包性が低下してビー
ドが凸になシ易い。

金属弗化物としては、Ｃａ　Ｆ２　、　Ｍｇ　Ｆ２　、
　ＡｌＦ２　ｇＮａ３ＡｔＦ６　＠　Ｌ　ｉＦ　、　Ｎ
ａＦ　、　Ｋ２ＺｒＦａなどが用いられる。ヒユームに
含まれる金属弗化物は溶接作業環境に極めて大きく関係
し、また溶接金属の機械的性質、溶接作業性、耐ピツト
性などをも左右するために、その添加址は本発明の那要
なる点てある、すなわち低水素系溶接棒の仮位剤中の金
属弗化物添加割合とヒユーム発生量との関係については
、その添加割合が９Ｘを越えるとヒユーム発生量が急激
に増加し作業環境を悪化する。したがって金属弗化物添
加割合を９％以下にする必要がある。まｆ？Ｃ１％未満
の添加では拡散性水素量の増大によって耐割れ性が低下
し、ペイント塗装蛙１板に対する耐ピツト性も劣化する
。

ＭｇＯはスラグ生成剤および粘性調整剤であシスラグの
除去性が良好となる。またスラグの塩基度が向上し溶接
金属の慎械的性質の改善に役立つ。

しかし％　６％未満では、上記の効果が有意に発揮され
ず１８％を越えて添加すると、アークの安定性が悪くな
シスー々ツタが増大し、アンダーカットも多くなる。ま
たビードが著しい凸状となる。

ＴｌＯ２はスラグ生成剤、粘性調樒剤およびアーク安定
剤としての効果がある。しかし１５％未満ではアークの
安に性、及びビード止端部の形状が慾くなり、又ビード
が不均一となる。一方２６％を越えて添加するとスラグ
の除去性が劣化したり、棒焼けをしてアンダーカットが
多発する。

５ｉ０２はスラグ生成剤および粘性ＮＮ調整剤しての効
果がある。しがし７％未満ではスラグが流れ易く、ビー
ドにょく被包しないためビヘド形状が凸になる。一方１
８％を越えて添加すると、スラグの粘度が高過ぎて溶接
しにくくなシ、またビードにスラグが硬く付着しスラグ
除去性が悪くなる。

Ｍｒｌは脱酸剤および合金剤としての効果がある。

更に脱酸生成物として生成するＭｎｏ　の釦きにょシス
ラグ生成剤としても効果がある。しかし２％未満では脱
酸不足となシブローボールやピットが発生し易くなる。

１２％を越えて添加すると、溶接金属中のＭｌｌ　　が
過大となシ溶接金属の硬化が著しく機械的性質が劣化す
ると共にヒユーム発生量が増加する。Ｍｎ　　は合金鉄
の形で添加してもよい。

Ｔｊ　、Ａｔ、Ｍｇ、Ｓｉ、ＳｉＯは強力な脱酸作用を
有しておｊ）　Ｎ１ｎ　との共存下では、これらの元素
が脱酸剤として作用し、溶接金属中へのＭｎ　の歩留シ
を茜める。またペイント塗装鋼板に対するピット防止に
椿めて効果がある。しかし、一種以上の合計が０．５％
未満ではピットが発生するほか溶接金属へのＭｎの歩留
シを低下せしめる。一方６％を越えて添加すると、溶接
金属の機械的性質が著しく劣化するほか、ヒユーム発生
量が増加する。

な＞Ｔｊ　、　　４ｚ　、　Ｍｇ　、　　Ｓｊ　　は合
金鉄＋５ｌ−Ａｔ。

ｈｔ−Ｍｇ、　ｃａ　−ｓｔ　などの合金で添加しても
よい。

７７素四ケイ素雲母（ＫＭｇ２．５＋　（ＳｉＯ＋ｏ　
）　Ｆ２　）は少量でスラグの粘性調整剤としての効果
があり、ビード止端部の疲労強度を向上させることがで
きる。しかし１％未満では、その添加効果に乏しく、６
　Ｘ　’ｃ越えて添加するとスラグの粘度が高過ぎ、溶
接作業性が劣化する。

Ｆｅ　粉は作業能率の向上、アークの安定化およびスラ
′グ量の適正調整のために添加するものであるが、１５
％未満では、アークが不安定となシ。

°またスラグ量が多過き゛、ビードがみだれる。５０％
を越えて添加するとスラグ量が不足しビードが凸になる
。Ｆｅ粉の添力吋、Ｊ：合金鉄の形で添加してもよい。

本発明り上記の成分を被覆剤の必須成分とするが、この
ほか必要に応じて次の成分を添加してもよい。

Ａｔ２０３はスラグの除去性を良好にする効果があるが
、６％を越えて添加すると等脚性が劣化する。

ＺｒＯ２１ｄ、高温、低温におけるスラブの粘性調整剤
としての効果があるが、１０％を越えて添加するとスラ
グの粘度が高過ぎ、ピーＰが凸になる。

本発明で使用する被δ剤の成分組成は上記の通ジである
が、上記成分の他は通常の低水素系被覆アーク溶接棒ど
同様に必要により上記以外のアーク安定剤、スラグ生成
剤および粘結剤として水ガラスを加えることもできる。

さらに溶接棒の用途に応じて被覆剤中には適量のＮｊ、
　Ｏｒ、　ＭＯなどの合金剤を添加することもできる。

次に実施例により本発明の効果をさらに具体的に説明す
る。

〔実施例〕

第１表に示すように各種成分組成の被覆剤に適量の水ガ
ラスを混入し、これを０．６　ｗｍφ×７０ｏＷの炭素
鋼心線に塗装して被覆アーク溶接棒を作製し、各溶接棒
について溶接作業性試験、ビット試験、ヒユーム発生量
の測定を行った。ただし、溶接作業性試験、ビット試験
は第２表の溶接条件によシ溶接したものについて行った
。ヒユーム発生量の測定は、第３表の溶接条件により溶
接したものについてＪＩＳＺ　３９３０　ｒ被板アーク
溶接棒の全ヒユーム量測定方法」に準じて測置した。結
果を第４表に示す。なお％第１．第４表においてＡ１４
〜３６本発明例、Ａ１４〜３６は比較例である。

なお、第４表において○印は良好、Δ印はやや不良、ｘ
印は不良を示す。特に、ヒユーム発生量の○印は３５０
　ｑ／＝未満、Δ印は３５０〜４００岬／―、Ｘ印は４
００岬／−ｉ−を越える場合を夫々示している。

この試験の結果、Ａｌ−１３は本発明の要件を充足する
もので溶接作業性および耐ビット性共に極めて優れ、か
つヒユーム発生量も低減されている。

Ａ　Ｉ　４〜３６は本発明で規定する要件の何れかを欠
除するもので、以下に示すごとく本発明の目的を達成で
きない。

應１４．１５は炭酸塩量が規定範囲を外れたもので、不
足の場合（１６１４）は、ガス発生剤としての効果が不
充分でビットが発生し、多すぎる場合（Ａｌ　５　）は
、アークの安だ性が悪くなジ、アンダーカッ］・が発生
し、址だヒユーム発生量も増加する６漸１６−．１７は
Ｍｇ００３　、　ＭｌｌＣＯ，以外の炙ｖ、塩が６％を
越えたもので被包性が低下してビードが凸になる。

Ａ１８．１９は金Ａノロ弗化物が規定岬、用を外れたも
ので、不足のち）合（ｙｆ６１８）は、ペイント塗装鋼
板に対する耐ビット性防止効果が不充分でビットが多数
発生する。ジすぎる場合（Ａｌ　９　）はヒユーム発生
量が増加し、またビード形状が凸になる。

Ａ２０．２１はＭｇＯが規定範囲を外れたもので、不足
の場合（Ａ　２０　）は、塩基度が低下し溶接金属の機
械的性質が劣化する。多すぎる場合（Ａ　２１　）はア
ークの安定性が悪くなシ、アンダーカットが発生し、ま
たビード形状が凸になる。

＆２２，２３はＴｉＯ２が規定範囲を外れ几もので、不
足の場合（Ａ　２２　）はアークの安定性が悪くなシ、
ビードが不均一となる。多すぎる場合（７ｔｌｔ２３）
はスラグの被包性が悪くなりビード形状が凸になったり
、アンダーカットが発生する。

４２４．２５は５ｉ０２が規定範囲を外れたもので、不
足の場合（Ａ２４　）はスラグが流れ易くビード形状が
凸になる。多すぎる場合（）ｈ２５）はスラグの粘度が
高くなり過ぎ作業性が劣化する。

Ａ２６．２７はＭｒ＋　　が）Ａ、冗範囲を外り、１ｃ
モ（７）テ、不足の場合（Ａ２６　）は、脱１凌不足に
よってビットが発生し、アークの安置性も悪くなる。多
すぎる場合（）瓜２７）は溶接金篇の嗣割れ性が悪化し
。

またヒユーム発生針が増加する。

１版２８，２９．３０はＴｉ、　ｈｔ、　ｂｌｇ、　ｓ
ｉ、ｓｉＣが規定範囲を外れたもので、不足の場合（Ａ
　２８　）はビットが発生する。多すぎる場合（Ａ　２
９−３０）はアークの安定性が悪くな９．またヒユーム
発生量が増加する。

Ａ３１，３２はフッ素四ケイ素雲母が規定範囲を外れた
もので、不足の場合（Ａ　３１　）はビード形状、特に
ビード止端部が悪くなる。多すぎる場合（Ａ３２）は、
スラグの粘度が高くなシ過ぎ。

スラグの被包性が悪くなる。

Ａ３３，３４はＢ’ｅ　粉が規定範囲を外れたもので、
不足の場合（Ａ３３　）は、溶着効率という効果が得ら
れず、またアーク安定性も悪くなる。多すぎる場合（Ａ
３４）は、スラグ量が不足しビード形状が凸になる。

扁３５はＡｔｚＯｓが多すぎる場合でちゃ１等脚性が悪
くなる。

扁３６はＺｒＯ２が多すぎる場合であり、スラグ粘度が
高過ぎ、ビードが凸になる。

以上述べたごとく本発明の溶接棒は破覆剤を構成する配
合成分の種類を特定すると共に各成分の配合割合を特定
範囲に設定することによシ、溶接作業性、ビード形状に
悪影響を与えることなくヒユーム発生量を低減し、かつ
ペイント塗装鋼板に対する耐ピツト性が良好牢であり、
ｒ％張力鋼用低水素系被覆アーク溶接拌と【〜での実用
価値は大きく、さらに作業環境の改曽に資するところは
極めて顕著なものがある。

第３表 第　　↓　　表 特許庁長官　　殿 １、事件の表示 特願昭５７−第２１９６５２　号 ２、発明の名称 すみ肉溶接用低水素系被僚アーク溶接棒３、補正をする
者 事件との関係　　出　願　人 住所（居所）東京都千代田区大手町２丁目６４ｉ３号氏
名（名称）　（６６５）新日本製鐵株式会社４、代　理
　人 居　所　東京都中央区日本橋兜町１２番１号大洋ビル５
、補正命令 □ｉｆａ］１１ヨ８．。の日付昭和　　年　　月　　日
（発送）補　　正　　の　　内　　容 （１）　　明細書８−１６頁牙１表中、左上隅の「溶接
棒」を「溶接棒應」と訂正する。

（２）　　明細書牙１８頁牙４表中、左上隅の１溶接棒
」を「溶接棒屋」と訂正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎ量％で、炭酸塩＝５〜１３％但しＭｇｃＯｓ　
   。 Ｍｎ　ｃｏ、を除ぐ炭酸塩の合計が６Ｘ以下、金属弗化
   物＝１〜９％、ＭｇＯ：６〜１８％ｍ　ＴｉＯ２：　１
   ５〜２６％、８１０２　：　７　”’　１８％、Ｍｎ：
   ２〜１２％。 フッ素四ケイ素’！　母（ＫＭｇ’ａ、５ｉ　（Ｓ　１
   ｎｔｏ　）　Ｆ２　）　　：１〜６％、Ｆｅ、粉：１５
   〜５０％及びＴｉ、　Ａｔ、　Ｍｇ＋ｓｉ、　ｓｉａの
   一種以上の合計を０．５〜６％を含有する被覆剤に粘結
   剤を添加し炭素鋼心線に被覆してなるすみ肉溶接用低水
   素系被覆ア〜り溶接棒。
2. （２）　　重量％で、炭酸塩：　５〜１３％但Ｌ　Ｍ　
   ｇ　ＯＯａ　ｔＭｎ００３を除く炭酸塩の合計が６％以
   下、金属弗化物：１〜９％、ＭｇＯ：　６．〜１８％、
   ＴｉＯ２：　１５〜２６％、５１０２ニア〜１８％１Ｍ
   ｎ：２〜１２％、７ツ素四ケイ素雲母（ＫＭｇＬｌ）（
   ８１０ｓｏ　）　Ｆ２　）　：・１〜６％、　ｐｅ粉：
   １５〜５０％及びＴｉ、　ｈｔ、　Ｍｇ。 ｓｉ、　ｓｉｃの一種以上の合計を０．５〜６％、更に
   Ａｔ２０ａ　：　６％以下および／またはＺｒ（ｈ　：
   　１０％以下を含有する被覆剤に粘結剤を添加し炭素鋼
   心線に被憬してなるすみ肉溶接用低水素系被覆アーク溶
   接棒。