JPS5950995A - 低水素低酸素溶接用フラツクスの製造方法 - Google Patents

低水素低酸素溶接用フラツクスの製造方法

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JPS5950995A
JPS5950995A JP16179282A JP16179282A JPS5950995A JP S5950995 A JPS5950995 A JP S5950995A JP 16179282 A JP16179282 A JP 16179282A JP 16179282 A JP16179282 A JP 16179282A JP S5950995 A JPS5950995 A JP S5950995A
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melt
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JP16179282A
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Hiroshi Naganuma
長沼 浩
Koichi Shinada
功一 品田
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/362Selection of compositions of fluxes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • 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】 本発明は溶接金属の低酸素化と低水素化を同時に実現す
ることを可能とした溶接フラックスの製造方法に関する
ものである。
溶接金属の靭性を向上させるには、溶接金属中の酸素量
を減少させることが一つの有力な手段である。サブマー
ジドアーク溶接のように7ラツクスを使用する溶接にお
いてはフラックスの塩基度を高めると溶接金属の酸素量
は効果的に減少する。
しかし塩基度を高めると溶接フラックスの物性の調整が
困難になシ、ビードの形状の悪化や溶接諸欠陥の発生な
どのトラブルが発生する。特にフラ、クスの原料を電気
炉などで溶解し、冷却後に適当サイズに破砕・乾燥して
製造する溶融フラックスでは、製造時に水分を吸収する
。そのため溶接金属の拡散性水素量が増加し、高張力鋼
の溶接では低温割れが起り、普通鋼の溶接でもピットが
発生するなどの問題が生ずる。フラックスの塩基度を高
めれば高めるほど、すなわち溶接金属中の酸素量を減少
させようとすればするほど水素の問題は大きくなる。
すなわち、フラックスは溶融状態で空気中などの水分を
吸収するが、水分吸収量はフラックスの塩基度が中性8
度の場合、最も少く、それよシ塩基度が′小さくても大
きくても水分吸収量は増加する・フラックスが中性より
高塩基度側では塩基度が大きくなればなるほど水分の吸
収量が増加する。
したがって溶融型フラックスの場合、溶接金属の低酸素
化のためにフラックスの塩基度を大きくすればするほど
フラックス原料を電気炉などで溶解するときまたは溶解
したフラックスを冷却しているときに吸収する水分の量
が多くなる。
第1図に下記の塩基度式で計算した各種塩基度の溶融型
フラックスで溶接したときの溶接金属中の拡散性水素層
を示す。
B=6.50NBao+6.05Nc、。+4.8NM
no+4.0 NMg。
+3.4N、、。+5.I NcaF□+0.3N7.
、.32−0.2NAL203−2.2N    6.
3 NS+02T10ま ただし、Nk:成分にのモル分率。
同図は電気炉で溶解した後水中に投入し水冷方式で冷却
して製造した水冷フラックスと鉄板上に流し大気中で冷
却して製造した空冷フラックスの両者の場合を示すもの
である。
水冷フラックスの場合拡散性水素量は塩基度の増大とと
もに増加している。この水素はフラックス原料を電気炉
で溶解しているとき大気などから吸収した水分と水中で
冷却しているときに吸収した水分に起因するものである
。一方、空冷フラックスの場合は、塩基度(B)がある
程度までは拡散性水素量も左程増加しないが、この水準
を超えると急激に増加する。この水素はフラックス原料
を電気炉で溶解しているときに吸収した水分に起因する
ものである。而して、後に述べるように溶接金属中の水
素量は6cC/100gDM以下にする必要があシ、そ
のためには空冷フラックスでは塩基度(8)がおよそ3
.0超になると、また、水冷フラックスでは塩基度(B
)がおよそ2.7超になると拡散性水素の緻は容認でき
ない程度に達することが第1図から分る@ そこで本発明者らはこのような問題点を解決するため、
種々検討した結果フラックス原料中の塩基性成分の原料
の一部を取除くことによって塩基度を低くした残部を電
気炉で溶解し、それを冷却・破砕した後の溶解物と上記
の塩基性成分原料を混合したフラックスを製造すれば前
述の事実から水分吸収量の少い溶解物を得ることができ
しかもそれに塩基性成分の原料を加えることによって7
ラツクス全体の塩基度を高く維持できるので、溶接金属
の拡散性水素量と酸素量を同時に減少させることができ
るという知見を得た。
すなわち、本発明は溶接金属の酸素量とともに拡散性水
素量を同時に減少させることを可能とした溶接用フラッ
クスの製造方法を提供するものであシ、その要旨はフラ
ックス原料を溶解し、その塩基度(B)を下記の計算式
で計算して2,7以下とした溶解物と、塩基度(B)が
溶解物より大きくかっCO2ガス含有成分をCO2ガス
に換算してフラックス全重量に対し5チ以下に制限した
非溶解原料とを混合し、または、これをさらに結合剤を
加えて造粒することを特徴とする低水素低酸素溶接用フ
ラックスの製造方法である。
B=6.5ONoao+6.05N、、。+4.8NM
no+4.ONMg。
+3.4 NF、。+5. I N、a、2+0.3 
N2ro2−0.2NAt2o3−2・2NTtO□−
6・3NBS0まただし、Nk:成分にのモル分率。
以下に本発明の詳細な説明する。
溶接金属の低酸素化を目的とする溶融型フラックスでは
CaOrMgOrBaO,Mn0rJqr’Na20t
CaF2などの塩基性成分を多量に配合し、5102な
どの酸性度の大きい成分量を制限し物性調成用の酸性成
分どしては中性〜酸性のAt203. ZrO2r T
iO2を適量配合しフラックスの高塩基度を維持するよ
うにするのが一般的である。しかし、高塩基度フラック
スでは、前述のように1製造時に水分を多量に吸収して
、溶接金属中の拡散性水素量が増加する。フラックスの
塩基度をおる限度以下に抑えればこのような問題は起ら
ないが、溶接金属中の酸素量を目的とするところまで減
少させることができない。
今、溶接金属の酸素量をある量値以下にするフラックス
成分が設計されたとき、その塩基度がある限度以上に大
きい場合、フラックス成分を2つのグループすなわちあ
る限度以下の塩基度を有するグループと、その限度以上
の塩基度を有するグループに仕分は分離することができ
る。前者のグループの原料を電気炉などで溶解しても製
造時に吸収する水分量は充分少い。それに後者のグルー
プの原料を非溶解のまま混合して溶接用フラックスとす
れば、水素量が充分少くかつ、目的とする少い酸素量を
実現するに充分な高塩基度を確保することができる。
溶接金属の低温割れやピットその他の水素起因の溶接欠
陥を防止するためには、拡散性水素量を6cc/100
gDM (48時間測定)以下にする必要がある。その
ため本発明での溶解物も、製造時の水分液収を防止する
には、その塩基度を制限する必要がある。空冷方式で処
理した溶解物のみを使用したフラックスでは第1図にも
みるとおシ、溶解物の塩基度が3.0程度でも充分上記
の拡散性水素量の要請を満足する。しかし、水冷方式で
処理した溶解物では、第1図に見られるとおり塩基”度
(B)が2.7を超えると水素量が6cc/ 100 
、!i’ DMを超えるので、水冷方式で処理した溶解
物と非溶解物とを混合したフラックスでは溶解物の塩基
度を2.7以下に抑えねばならない。溶解物の塩基度を
このようにコントロールすれば、実際のフラックスでは
塩基度が前記溶解物よシも大きい非溶解原料によってフ
ラックスの水分が希釈されるのでさらに拡散性水素量を
よシ低位に保つことができる。
この場合、原料のまま添加する塩基度の大きい非溶解原
料は塩基度への寄与率が大きい成分としてCaO+ M
gO+ BaO、caF’2などを含む。したがって塩
基性非溶解原料自体としてはCaCO5(石灰石)、M
gO(マグネシアクリンカ−)、BaCO5(炭酸バリ
ウム) 、CaF2 (はたる石)などが用いられる。
これらのうち、Ca COsやB a CO3のように
CO2成分を含む原料を多量に添加すると溶接金属中の
酸素量が増加してし寸いフラックスを高塩基性にして酸
素量を引下げるという本来の目的が損われる。
従来の市販フラックスよシも低い酸素量約300ppm
以下を実現する“ためには% +J基注性添加原料ら持
込まれるCO2景をフラックス全重量の5%以下にする
ようCO2〃スを含む成分の添加緻を制限しなければな
らない。また、塩基性添加原料全体の塩基度(B)は溶
解物のそれよシ大きくなければ、本発明の趣旨が実現さ
れないことは言うまでもない。
溶解物と非溶解原料とは、混合しただけの混合型フラッ
クスとして使用することができるが、非溶解物、の粒度
が細か過ぎ両者め偏析が懸念されるような場合には両者
に少量の水ガラス、アルミン酸ソーダなどの結合剤を添
加して造粒したプント型フラックスとしても使用するこ
とができる。ボンド型フラ、クスは水ガラスなどから持
込まれる水分量が僅かに増加するが、通常の?ンド型ま
たは焼成型フラックスのように造粒後、300℃〜60
0℃程度の温度で焼成すれば、その量は殆んど無視して
もよい程度のものである。
なお、通常フラックス原料は僅かに水分を含んでいる。
その主なものは液体包有物としての水分であシその細鉱
物の構造中に組込まれたOH等の構造水または結晶水な
どがある。これらの水分の大部分は200℃〜1000
℃で放出される。したがって、高張力鋼の厚もの材など
の溶接などのように特に拡散性水素に敏感な溶接におい
ては、塩基性添加原料を300〜600℃の温度で2時
間程度焼成することが望ましい。
以下本発明の効果を第1表に示す実施例および比較例に
よシさらに具体的に示す。
実施例 本発明例NILl、2.3ではそれぞれ比較例7゜8.
9の成分から塩基性成分CaFz tたはMgO+Ca
 F 2を除いたものを電気炉で溶解し、その溶解物と
非溶解原料を混合して製造したフラックスを使用し、溶
接金属の拡散性水素量を測定(測定法JISz3116
)L、酸素量を分析した。酸素量は比較例と比べ殆んど
差はないが、拡散性水素量は大巾に減少している。
本発明例N[LaI3は同じ処理方法で製造した溶解物
と非浴解原料を用い混合フせックス甘たは、45 Be
’のソーダ水ガラスを8Q cc/kg−フラックス添
加してボンド型フラックにしたものである。
両者とも溶接金属の拡散性水素、酸素量を充分低いレベ
ルに抑えることができる。
比較例N111ではフラックス全重量に対し79チのC
O2を含むCa COsを非溶解原料として溶解物から
除外し、混合フラックスを製造した。この場合拡散性水
素は充分に少いがCOガスのため、酸素量が著しく増加
している。このように多量のCaCO5を原料のまま加
えることは、低酸素化のためフラックスを高塩基性にす
るという本来の目的からはずれている。
これに対し、本発明例Nα5に示すようにフラックス全
重量に対し3.1%のCO,を含むCa COsを原料
のままフラックスに添加した場合には、若干の酸素量の
増加は認められるが、その増加量も低酸素化という本来
の目的(酸素量300 ppm以下)゛にかなう程度の
ものである。またN[L 5での溶解物の塩基度はかな
シ低い。これを水冷化処理したものがN116のフラッ
クスである。水冷化処理によって拡散性水素の若干の増
加は認められるが充分容認できる。また、Nα3では、
非溶解原料を400℃で2時間焼成したものを使用した
。この場合の拡散性水素量は何らの予備処理をしない原
料を使用したNα1.Nα2に比べかなシ少<カってい
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はフラックスの塩基度と浴接金属中の拡散性水累
景の関係を示す図である 第1図における拡散性水素耐の測定時間(HR)、水冷
フラックス8に 空冷フラックス・ム 特許出願人 新日本製鐵株式會社

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  フラックス原料を溶解し、その塩基度(B)
    を下記式で計算して2,7以下とした溶解物と、塩基度
    (B)が溶解物よシ大きくかつC02fス含有成分をC
    02Vスに換算してフラックス全重量に対し5チ以下に
    制限した非溶解原料とを混合するととを特徴とする低水
    素低酸素溶接用フラックスの製造方法。 B=6.50NB8o+6.05Nca、+ 4.8N
    Mno+4.0 NMg。 +3.4N、、。+5.INcaP+0.3N2r0−
    0.2NAZ2o32 z、zNT、。6.3Ng1o2 ま ただし、Nk:成分にのモル分率。
  2. (2)  フラックス原料を溶解し、その塩基度中)を
    下記式で計舊して2.7以下とした溶解物と、塩基度(
    B)が溶解物より大きくかつCO2ガス含有成分をCO
    2ガスに換算してフラックス全重量に対し5%以下に制
    限した非溶解原料とを混合し、これに結合剤を加えて造
    粒することを特徴とする低水素低酸素溶接用フラックス
    の製造方法。 B = 6.50 NBio+ 6.05 NCao+
    4.8 N、、、no+ 4.ONMg。 +3.4NFeO+5.INCaF +0.3NZrO
    □、2NAL□。32 −2.2NTio−6,3NSio2 ま ただし、Nk:成分にのモル分率。
JP16179282A 1982-09-17 1982-09-17 低水素低酸素溶接用フラツクスの製造方法 Granted JPS5950995A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51119641A (en) * 1975-04-14 1976-10-20 Nippon Steel Corp Flux for submerged welding of steel

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51119641A (en) * 1975-04-14 1976-10-20 Nippon Steel Corp Flux for submerged welding of steel

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