JPS59137194A - 高速サブマ−ジア−ク溶接用焼成型フラツクス - 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、ｒ速・、７°マージアーク溶接用焼成型７ラ
ツクスに関し、とくに多電極サブマージアーク溶接にお
いて高速溶接が可能であり、かつ高じん性溶接金属の得
られる焼成型スラックスに関するものでおる。

サブマージアーク溶接用７ラツクスは溶融型フラックス
と焼成型スラックスに分けられ、前者は所定の組成に配
合混合した原料をアーク炉などで溶解後凝固させ、その
後適当な粒度に粉砕、整粒したガラス状フラックスでア
リ、このフラックスを使用すると一般に高速溶接が可能
でビード表面の光沢も良いという特徴を有している。い
っぽう焼成型フラックスは原料鉱石粉と場合によっては
合金元素を所定の組成に配合・混合したものを水ガラス
のような粘結剤を用いて造粒し、原料が溶解あるいは分
解しない程度の温度で焼成して粒度を調整したものであ
り、このスラックスを使用することによシ合金元素の添
加をこのフラックスを通じて行なうことができ、またガ
スを発生させてアーク雰囲気中の水素分圧上低減させて
拡散性水素量を減少させることができ、さらにこのフラ
ックスは大入熱溶接に適しているなどの利点が知られて
いる。

ところで近年溶接の能率向上を目的として溶接速度を可
能な限り高めようとする試みが各所でなされているが、
溶接速度を向上させるためには十分な溶込み深さを確保
する必要上、電極数が／〜−の場合にはどうしても高電
流にならざるを得ないという問題がある。しかしながら
ひとつの電極に高電流を流しすぎるとアーク力が強くな
シすぎて良好なビードは得られず、これを解決するため
各電極に電流を分散することができ、しかもトータル電
流を大きくすることができる多電極溶接法が広く採用さ
れておシ、溶接速度は一段と向上してきている。このよ
うな高速溶接には従来もっばら溶融型フラックスが使用
されていたが、その理由は焼成型スラックスが製法上単
体酸化物あるいは炭酸塩の混合結合体であるため一般に
融点が高く、高速溶接時に７ラツクス溶融が不均一とな
シやすく良好なビードが得られないと考えられていたた
めである。しかしながら溶融型フラックスでは高速にな
るほどビード幅のせまい凸状ビードになりやず＜、シか
も溶は込みが深いためビード形状係薮（ビード幅／溶込
み深さ）の小さい梨型ビードになシやすい傾向がある。

一般に高速溶接でアンダーカットを防止するためにはビ
ード幅の広いほうが有利であるが、焼成型フラックスは
同一条件では溶融型フラックスよシビード幅が広くなる
ととは経験的に良く知られており、その理由のひとつは
焼成型フラックスのかさ比重が溶融型フラックスのそれ
よりもかなυ小さいためである。

本発明は、従来の焼成型フラックスを使用する場合にみ
られる良好な高速溶接作業性を確保することができない
ことの欠点を除去、改魯した極めて良好な高速溶接作業
性を有し、しかも高じん性溶接金属を得ることのできる
焼成型スラックスを提供することを目的とするものであ
り、特許請求の範囲記載の焼成型フラックスを提供する
ことによって前記目的を達成することができる。すなわ
ち本発明の７シツクスは、５１０２／コ〜コグ％ｙＴ１
０２９〜．２０％ｒ　Ａｊ！２０３　／！ｒ−−２ｊ　
％　ｒ　ＭｎＯｇ〜／！ｒ％、　ＭｇＯ／ｌ　−Ｍ％？
ＣａＯ７〜７３％ｒ　ＣａＦ２１０−２１２％、　Ｆｅ
０４％以下を主要成分として含有する焼成型スラックス
であって、溶接時に前記スラックスが熱分解して発生す
るガス量が１．９〜３％であり、前記主要成分とガス成
分の他は不可避的不純物からなり、フラックス累積粒度
分布において左ＯＮｔ％を占める粒子のメジアン径はｚ
ｏｏ　−ｇｏθμｍの範囲内にあシ、７ラツクス中の粒
子径コ灯μｍ以下の粒子は全体の７３％以下でアシ、か
つフラックスのかさ比重は０．７〜八−Ｆｌ　／ｃｍ３
の範囲内におることを特徴とする高速サブマージアーク
溶接用焼成型フシックスである。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明者らは、焼成型フラックスをあらゆる角度から総
合的に見直しを行った１、すなわち高速溶接時のビード
形状、欠陥発生率および溶接金属のしん性におよぼすス
ラックス化学組成、フランクス中ガス発生量、フラック
ス粒度、およびかさ比重の影響を詳細に検討した。その
結果従来高速溶接には適さないと考えられていた焼成型
７ラツクスであっても化学組成を選定し、アーク空洞で
のルカ変動が少なくアークが常に安定するようにフラッ
クス粒体特性、すなわちガス発生量Ｉ７ラツクス粒度、
かさ比重を最適な値に設定することによシ極めて良好な
高速溶接作業性を有し、しかも高じん性溶接金属を得る
ことができることを新規に知見して本発明を完成した。

次に本発明のフラックスの成分組成ならびに粉体特性を
限定した理由を説明する。

５ｉ０２はスラックスの高速溶接性を確保する上で不可
欠の成分であシ／コ％未満では高速溶接時に良好なビー
ドが得られず、いっぽう２り％を超えると溶接金属中の
酸素量が増えてじん性が低下するという問題があるので
、５１０２は／、２　％　、２１Ｉ％の範囲内にする必
要がある。

ＴｌＯ２はアークを安定させ、また溶接金属の組織を微
細化してじん性を高めるのに有効であるが、９％未満で
はこれらの効果に乏しく、いっぽう９％を超えるとスラ
グのはくシ性が悪くなることからＴ　１０２は７〜２％
の範囲内にする必要がある。

ＡＩ　２０３も５１０２同様７ラツクスの高速溶接性を
確保する上で不可欠の成分であり、／り％未満では高速
溶接時のビード形状の劣化が大きく、いっほう３％を超
えて添加すると７ラツクス融点が高くなりすぎて、この
場合にも高速溶接性は劣化することから、Ａｌ２Ｏ２は
／Ｓ−３％の範囲内、にする必要がある。

Ｍ　ｎ　Ｏはスラグのはくシ性および溶接金属のしん性
に影響する成分であシ、ＭｎＯがｔ％より少ないとスラ
グのはくシ性が劣化し、いつほうＭ　ｎ　Ｏが／に１］
多いとＭ　ｎ　Ｏの還元により溶接金属中の酸素量が増
加してじん性が劣化するので、ＭｎＯは８〜７３％の範
囲内にする必要がある。

ＭｇＯは７ラツクス塩基度をあげて溶接金属中酸素量を
低減しじん性を確保するために添加されるが、１１％よ
υ少ないと上記効果を挙げることができず、いつぼうお
％よシ多く添加するとＭｇＯはＡノ２０３と同様に高融
点酸化物であるため、融点が高くなシすぎて溶接時に発
生したガスが抜けにくくなりビード表面にポックマーク
が発生するためＭｇＯは７ｇ−２％の範囲内にする必要
がある。

ＣａＯもＭｇＯ同様スラックス塩基度を高め溶接金属の
しん性を良くする効果を有しているが、／俤未満ではほ
とんどその効果は期待できず、いっぽう７３％を超える
と高融点化を助長しポックマーク発生の原因となるので
ＣａＯは１〜７３％の範囲内にする必要がある。

ＣａＦ２は溶接金属の酸素量を低減する作用がちシしん
性向上のうえでは不可欠の成分であるが、７０％未満で
はその効果は期待できず、いっぽうＣａＦ２［はスラグ
粘性を下げる効果もオシ、２０％よシ多く添加すると粘
性が下υすぎ溶鋼の激しい動きを抑えきれず欠陥が発生
するとともにあばたが発生しビード外観を損ねるので、
Ｇ−ａＦ２はｌ０〜２０％の範囲内にする必要がある。

ＦｅＯは、２％よシ多いと溶接金属の酸素量を増加させ
て溶接金属のしん性を劣化させるので、ＦｅＯは２％以
下にする必要がある。

ところで上記組成の焼成型フラックスはすぐれた溶接作
業性を示すへとが認められたが、高速溶接時にビード幅
が広く、安定して溶接欠陥の発生の無いビードを得るた
めの粉体特性をさらに検討したところ、フラックス中の
ガス発生量型粒度構成かさ比重をも限定することが重要
であることがわかった。すなわちスラックスのガス発生
量が／、５〜３％のときにアーク空洞が広くて内圧が高
く圧力変動が小さいため高速溶接時に良好なビードが得
られ、ガス発生量がへ３％未満では上記効果に乏しく、
いつはう３％を超える場合には発生ガスによる吹き上げ
が大きくなりアークの乱れが生じるので、７ラツクスの
ガス発生量はｉ、ｚ〜３．０％の範囲内にする必要があ
る。

して元の配合原料に対する重量−で求められる。

つぎに７ラツクスの粒度構成は高速溶接作業性に顕著に
影響しメジアン径がｇｏθμｍよシ小さい場合には７ラ
ツクス溶融量が増加し、しかもフラックスの流動性が悪
化するためアーク空洞からのガスの逸出が困難となシア
ークの吹上が生じ安定な溶接が行えない。いっぽうｔｏ
ｏｌｌｍを超えると粗くなシすぎ溶融が均一に行なわれ
ず同時にガス発生の不均一を生じ溶融池の不安定を招く
。したがって７ラツクス累積粒度分布において３０重量
％を占める粒子のメジアン径はｓｏｏ　−ｇｏｏμｍの
範囲内にする必要がある。また製造上不可避な微粒子に
おいてコデ５μｍ径以下のものは７３％以下にしなけれ
ばならず、これを超えるとアンダーカットの発生が著し
くなる。

またフラックスのかさ比重が０．１ｉ１０□３未満の場
合に軽すぎて溶融スラグや溶鋼を押えることができず溶
融スラグが側方に流出しビード不整が生じる。いつほう
八Ｊ　Ｉ／ｃｍ３を超える場合にはフラックスの圧力に
よシアークがしぼられビード幅が狭くなるため高速溶接
時のビードが凸状になシアンダーカットも発生しやすく
なることから、かさ比重はθ、７〜八コＩへｃｍ３の範
囲内にする必要がある０ つぎに本発明を実施例について説明する。

実施例 第１表に示した化学組成および粉体特性を有する焼成型
フラックスを調整し、これらを用いて板厚／、２．？Ｍ
（ＤＡＰＩ　規格−ｔ’ｘ　−Ａ＆相当）Ｎｂ−Ｖｍに
第−表に示した溶接条件でＶ溝一層３電極サブマージア
ーク溶接を行い、溶接時のアークの安定性アンダーカッ
ト発生率、ポックマークの有無。

ピード形状および溶接金属の酸素量とじん性について調
べた。その結果を第３表にまとめて示す。なおワイヤは
３ｔｉ！ｉｉとも八ｇ％Ｍｍ　−０，！；％ＭＯ系の径
＋、ｏｍのものを用い、また母材の開先形状については
図に示した。

第３表から明らかなように、本発明フラックスによれば
高速溶接においても良好な作業性を示し、得られた溶接
金属のしん性も良好であるのに対し、化学組成や粉体特
性がこの発明の適正範囲からはずれている比較７ラツク
スＢｌ−Ｂｔによれば溶接・作業性？溶接金属のしん性
の全てにわたって同時に満足することはできなかった。

すなわちフラックスＢ／はＡＪ２０３　ｅ　ＭｇＯ含有
量が適正範囲からはずれているため１０．３％のアンダ
ーカットが発生しポックマークも発生する。

７ラツクスＢコは５１０２が、２２．６％と多（ＭｇＯ
が／１．１％と少いため溶接金属中酸素社が多くじん性
も低い。またアンダーカットの発生も認められる。

フラックスＢ３は化学組成は適正範囲にあるものの粒度
構成がダ９θμｍと細いためアークの吹上けが起シ、ま
たかさ比重がへコ？　Ｊ’／ｃｍ３と大きいだめ得られ
るビードも細くて凸状でポックマークも発生する。

フラックスＢ４Ｉはガス発生量がダ、Ｓ％と多く、コ？
５μｍよシ細かい粒子もｉ６．ｔ％と多いためアークの
吹上げが起シアンダーカットの発生、ポックマークの発
生が著しい。

７ラツクスＢｓはＴｉＯ２ｒ　ＭｇＯｒ　ＦｅＯが適正
範囲からはずれているためアンダーカットの発生が著し
く、溶接金属の吸収エネルギーもやや低い。

フラックスＢ６はＭｇＯ＋　ＣａＯが適正範囲からはず
れておシ、粒度構成り　ｍｅｃＬも？ＩＯｐｍと粗いだ
めアークが不安定でアンダーカットが発生しビードも蛇
行するという問題点がある。

フラックスＢ７はＳｉｎｇ　＊　ＣａＦ２が適正範囲か
らはずれており、また粒度構成すなわち粒子のメジアン
径がｇｑθμｍと粗いためアークが不安定でアンダーカ
ットの発生、ポックマークの発生が著しくビードも蛇行
している。

７ラツクスＢｔはＭ　ｎ　Ｏが少なくガス発生量も０．
３％と少ないためアーク空洞の内圧が小さく、そのため
ビード幅も細くわずかではあるがアンダーカットも発生
する。

いつほう本発明７シツクスの場合は前述の如くいずれも
良好な作業性を示し、溶接金属のしん性も申し分ない。

以上実施例においては■溝一層高速３電極溶接の場合に
ついて示したが、この発明の適用はそれだけに限るもの
ではなく、多層溶接に対しても有利に適用できることは
もちろんの事である。

かくしてとの発明によれば従来むずかしいとされていた
焼成型フラックスによる高速サブマージアーク溶接が可
能となり、良好なビード形状と健全でじん性の良い溶接
金属を高能率で安定して得ることができ、その工業的価
値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

図は母材の開先形状を示す縦断面図である。 特許凹願人　川崎製鉄株式会社 代理人弁理士　村　　１）　政　　治

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．５１０２　　／２〜ｓ％ｔ　Ｔ　１０２９〜：ＡＯ
   ％、Ａｚ２ｏ３／！ｉ　〜２９　％　　ｅ　　’ＭｎＯ
   ｇ　　−／ｋ　　％　ｒ　　ＭｇＯ／ざ−２！；　　％
   　　ｒＧａＯ／−／３％ｅ　０ａＦ２１０〜２０％　＊
   　ＦｅＯ２％以下を主要成分として含有する焼成型フラ
   ックスであって、溶接時に前記フラックスが熱分解して
   発生するガス量は八５〜３％であり、前記主要成分とガ
   ス成分の他は不可避的不純物からなり、フラックス累積
   粒度分布において５０重量％を占める粒子のメジアン径
   はＳＯθ〜ｇ００　ｐｍの範囲内にあシ、７シツクス中
   の粒子径：ｌ灯μｍ以下の粒子は全体の／！ｒ％以下で
   あシ、かつフラックスのかさ比重は０．７〜ハユｇ／。 ｒｎ３の範囲内にあることを特徴とする高速サブマージ
   アーク溶接用焼成型７ラツクス０