JPS60191693A - ステンレス鋼フラツクス入りワイヤ - Google Patents

ステンレス鋼フラツクス入りワイヤ

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JPS60191693A
JPS60191693A JP4672284A JP4672284A JPS60191693A JP S60191693 A JPS60191693 A JP S60191693A JP 4672284 A JP4672284 A JP 4672284A JP 4672284 A JP4672284 A JP 4672284A JP S60191693 A JPS60191693 A JP S60191693A
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JP
Japan
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stainless steel
wire
slag
welding
bath
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JP4672284A
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Shiro Aoki
青木 司郎
Kyukichi Yagidate
柳館 久吉
Tatsuo Enomoto
榎本 達夫
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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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
    • B23K35/368Selection of non-metallic compositions of core materials either alone or conjoint with selection of soldering or welding materials

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ステンレス鋼浴接材料に係り、さらに詳しく
は高窒素ステンレス鋼の浴接において、溶接性能の良好
なステンレス鋼フシックス入りワイヤに関する。
〔従来技術とその問題点〕
ステンレス鋼は、すぐれた耐銹性、耐食性、耐酸化、注
、耐熱性を有することから各方面で広く使われているが
、浴接法としては被覆アーク酊接棒による手溶接が主体
であることから浴接能率が劣るという問題がある。これ
に代るものとしてMT、G溶接が普及してきている。
しかるにM I G 浴接法は能率面ですぐれているが
、ステンレス@に適用するとブローホールが発生しやす
いという大きな問題点がある。特に溶接金屑中のN含有
量が多くなると、この傾向が一層顕著になるので、高窒
素ステンレス鋼のMIG!接は実用化がむずかしく゛、
能率の低い被覆アーク溶接やTIG溶接に頼っている状
態である。
この解決法として、例えば特開昭53’−127336
号には、高窒素ステンレス鋼のソリッドワイヤを用い′
!′cMIG浴接において、C021O〜50%ケアル
ゴン、アルゴン+酸素、アルゴン士窒素、アルゴン+酸
素十窒素ガスに混合したシールトガスケもちいて浴接す
ることにより、溶接部のブローホールを防止する方法が
開示されている。この方法は直接部のブローホールケ防
止するのVCは効果的であるが、一方酸化注ガスの混合
計が多くなると溶接金属が酸化される度合も大きく、浴
接金瑞表面に酸化皮膜を生じやすい。酸化皮膜が生じる
ような状態では浴融プールにおいて浴接金属の広がりが
少なくなり、融合不良を生じやすぐ、酸化皮膜ケ除去し
ないで、上層を浴接すると、その傾向がさらに助長され
、融合不良、スラグ巻込みなど浴接欠陥が出来やすいの
で%酸化皮119 kその都度除去することが必要とな
る。ソリッドワイヤ葡もちいたMIG浴接における酸化
皮膜の発生は、浴接余端のN量が多くなるほど助長され
る傾向にある。
このようなソリッドワイヤ葡もちい、先高窒素ステン1
/ス鋼MIG浴接における問題点ケふまえ、7ラツクス
を内包し、ワイヤ径1.6朋φ以下の細径會もちい、さ
らにシールドガス全流して浴接ケ行うスラックス人シワ
イヤに注目して検討した。
7ラツクス入りワイヤの細径化によるガスシールドアー
ク浴接は、内包フラックスによるスラグシールドとガス
シールドの両者・により浴接金属ケ保設するので、浴接
金属表面に酸化皮膜が生ぜず、m接金幌の広がりが得ら
れ、ビード形状が良好で、融合不良が発生しにくく、且
つ高能率浴接が可能であるが、スラグのはく離に問題が
ある。
スラグのはく離性は、溶接金属のN量が多くなるほど劣
化する傾向がある。ステン1/ス鋼スラックス人シワイ
ヤにおけるスラグのはく離性改善については、従来より
酸化ビスマスなど全添加すると効果があることが、例え
ば特開昭5’6−4393号公報に開示されている。酸
化ビスマスなど’Thl加すると、たしかにスラグのは
く離性は改善されるが、はく駒効果が顕著になる範囲に
おいて溶接金属の高温割れ感受性が増し、さらにビード
形状も乱れるという現象がみられる。
適用姿勢は、従来下向および水平すみ肉を対象として偉
討がなされてきているが、全姿勢溶接への適用が要望さ
れてきている。立向、横向浴接については、特開昭56
−109192号公報に開示されているが、これは立向
、横向浴接のみを対象としており、全姿勢浴接?行うた
めには、下向用と立向(横向)用と浴接姿勢によって2
種如のワイヤケ用意し、使いわける必要があり、ワ、イ
ヤのとりかえ、保管などに手数が必要となる。
〔発明の目的〕
本発明の目的とするところは、前述の問題点に鑑み、高
窒素ステンレス鋼の心4妾においてブローホール、融合
不良などの溶接欠陥がなく、スラグのはく離性が良好で
、且つ高能率で、しかも全姿勢浴接作業性にすぐれる高
窒素ステンレス鋼スラックス入りワイヤを提供すること
Kある。
〔発明の構成〕
本発明はNヶワイヤ外皮または充填フラックス中に添加
し、さらに充填スラックス中のTiO2゜S+02 、
 ZrO2+ S +旧および脱酸剤ケ適量とすること
によって、これらの元素の相乗効果が顕著に現われ、高
窒素ステンレス鋼の全姿勢溶接において、ブローホール
、融合不良などの溶接欠陥がなく、スラグのはく離が良
好で、さら−に外観の美しいビードが得られ、且つ他の
溶接作業性の劣化、丑た高温割れ感受性、機械的性能の
劣化がなく、1種類のワイヤで全姿勢浴接作業性とした
ステンl/ス鋼7ラツクス入りワイヤである。
本発明の要旨は、ステンレス鋼?管状に成形した外皮の
内部にワイヤ全取量に対してSの単体あるいは化合物の
1種または2種以上の合計がS単体に換算してo、 o
 o i〜0.1 wt%、Bi の単体あるいは化合
物の1種または2種以上の合計がBi単体に換算して0
001〜0.3 wt%、TiO2(li〜10wt%
、5iO20,1〜7 wt%−ZrO20,1〜5 
wt%、を含有するスラグ形成物と、Si 、 Ti 
ΔA 、 Mgの1種iたは2種以上の合計が0.05
〜〜3 wt%の脱酸剤、さら[N′I!:ワイヤ外皮
または充填フラックスの一方または両方にNに換算して
ワイヤ全軍量に対して005〜Q、 4 wt%含有せ
しめ、必gに応じ充填7ラツクスが水ガラスで湿式混合
されていること全特徴とするものである。
なお、本明細書で用いる%は、重量(wt)%全意味す
る。
以下に本発明について詳細に説明する。
まず、本発明にいう7ラソクス入9ワイヤとは。
第1図にその一例?示す工9な態様、即ちパイプを外皮
lとして用いるが又は帯鋼を外皮lとして用い、帯鋼の
唱部ケ内部に折り込んだ形のワイヤ断面?もつワイヤ?
さすものであり、ステンレス鋼のパイプまたは帯鋼ケ管
状に成形した外皮1の内部に充填7ラツクス2を充填し
たものである。
なお、外皮の骸状は第1図以tAに帯鋼ゲ外皮として用
い、帯鋼の端面全突合せて管状としたもの、帯鋼の瑞面
紮重ねて管状としたもの、帯鋼ケ複雑に内部に折り込ん
で管状とした形状など、trA々の形状とすることは、
本発明の趣旨を損うものではない。
次にワイヤに充填されるスラグ形成物の成分範囲につい
て述べる。Sはスラグのはく離およびビード形状と外観
奮極めて良くする。即ち表面活性度が非常に大きく、浴
融金属および溶融スラグの界面張力を低下させ、このこ
とによりピード形状分フラットにし、ビード止端部のな
じみケ良くする。さらにビード表面とそれに接触するス
ラグ表面をなめらかにするためビード外観も葵しいもの
となる。
またビード表面に接触するスラグ面近傍のスラブIIJ
Iの結合力を大きくすると同時に浴接金属とスラグ間の
結合力を小さくすることにより前記ビード表面および止
瑞部がなめらかになることと相まってスラグのはく離が
良好になる。しかし0.001%未満では上記効果は認
められず、0.1%を超えると浴接金属の高温割れ感受
性が大きくなるので、本発明ではSの単体あるいは化合
物の1種または2種以上の合計を単体に換算してO,O
Ol〜0.1%に規定した。特に後述する適量のBi 
と同時に添加すると両者の相乗効果にエリスラグのはく
離性が顕著に向上になる。
ここでSの化合物とは、硫化亜鉛、硫化鉛、硫化鉄、偏
C化銅、硫化/ぐリウム、偏C化カルシウム、硫化マン
ガン等の硫化物、硫化アルミニウム、イm酸カルシウム
、硫酸バリウム、硫酸鉄、硫酸鉛等の硫酸塩を指し、単
体もしくはいずれの化合物でもスラグのはく離iC有効
であることが判った。
仄1c J3 i は、これを添加すると浴融スラグの
融点が低下し、流動性も良くなり界面張力が低下し、ス
ラグのはく離性が著しく良好となるが、0. Of) 
1%未満では@記効果は認められず、()3%ケ超えて
添加しても特段の効果が期待できるものではなく、却っ
てビード形状が若干乱れてくるので、上限は03%とす
る。
なお、B1 の化合物とは、金属ビスマス、酸化ビスマ
ス、弗化ビスマス、硫化ビスマス、水酸化ビスマス、塩
化ビスマスなど全指し、単体もしくはいずれのビスマス
化合物もスラグのは<l!;(+、に有効であることが
判った。
・ri02 は浴接金属を均一に被包し、しかも追従性
の良好なスラグを形成し、ビード形状を良好にするが、
01%未満ではその効果が発揮されず、1091;を超
えるとスラグせが多くなりすぎて開先内でスラグが先行
し、スラグ巻込魯などの欠陥ケ生じやすく、またスラグ
が固くなり、開先内でのはく離ケかえって損うのでol
〜1096VC制限する。なお、T i 02 はルチ
ール、イルミナイト、チタン白、チタンスラブ、等を単
独または複合で用いるか、単体もしくは化合物も添加量
がTiO2に換算して等鼠用いると、その効果はいずれ
も同じであることが判った。
5i(J2 は被包性のよいスラグを形成するとともに
、集中性が良好となう。しかし、5102 お工び’f
’ i 02のみにより形成され之スラグでtよ、はく
雅の点で問題があり、前述のSおよび旧 を適量添加す
ることにより、スラグ被包性、追従性、スノぐツタ、ア
ーク状態を損わずにスラグのは<IJil格段【:l:
1向上させることができるものである。
5i02 の添加量が0.1未満ではその効果が不十分
であジ、7%を超えるとスラグが固くなるとともVC、
焼付きを生じ、かえってはく離を損うので、o、 i〜
7%に制限する。
なお、5i02 は砕砂、カリ長石、マイカ、タルク、
カオリン、ジルコンサンド等を単独または複合で用いる
が、単体もしくは、化合物でも添加量がSi 02に換
算して等縫用いると、その効果はいずれも同じであるこ
とが判つ1cゎ ZrO2はスラグの凝固全円滑にするとともにスラグの
粘性ゲ調整し、全姿勢溶接において浴融金4の溶は落ち
ケ防ぎ、良好なビード形状を得るのに効果がある。
Z r 02 の添加量が01%未満では、その効果が
不十分であジ、5%ケ超えると凝固が早くなりすぎ、ス
ラグの巻き込みなどの欠陥を発生しやすくなるので、0
.1〜5%に制限する。
なお、ZrO2は酸化ジルコニウムあるいはジルコンサ
ンド等ケ単独または複合で用いるが、単体もしくは化合
物でも添加量がZ r 02 に換算して等縫用いると
、その効果は同じであることが判つrc。
Sr 、 Ti 、 AA 、 Mgの脱酸剤は、ブロ
ーホールを防止し、X線性能を良好にするが、さらにT
iO+ 、 5i02 、ZrO2f主要成分とするス
ラグ形成物にこれらの脱酸剤?適量添加するどとにより
、全姿勢溶接に2いて、アーク状態がよくなるとともv
c浴融金蜆の凝固状態が良好となり、平滑できれいなビ
ード形状が容易に得られ、自動浴接装置を用いれば、長
尺の全姿勢浴接が高能率で行えるようになる。
Si 、 Ti 、 AA 、 Mgは単体″!、たは
他金属との合金を単独ないし複合で用いるが、添加量が
0.05%未満では脱酸不足となるため溶接金属は多孔
質となり、X線性能が劣化する。一方、3%を超えると
脱酸性元累が溶接金属に多量に歩留り、耐割れ性の低下
を来たすとともVC,溶接金属の延性を損うので、0.
05〜3%に制限する。
Nは、浴接金属の機械的強度を高めるとともに耐孔食性
を向上させる。しかし0.0591i未満ではその効果
が少なく、0.4%を超えるとスラグのはく離が劣化す
るのでNは0.05〜Q、4wt%に制限する。なおN
は窒化マンガン、窒化クローム等で充填7ラツクスに添
加しても、外皮に添加しても。
または両方に添加してもその効果は同じである。
N(!l−充填フラックスに添加する場合、窒化マンガ
ン、窒化クローム以外の窒素化合物で添加してもよい。
本発明の構成は上記した通りであるが、この他溶接金騙
の成分調整のため、Mn 、 Or 、 Ni 、 M
o。
Ni 、 Ou等、また、スラグの流動性、アーク安定
性等浴接作業性向上のためア、ルミナ、酸化マグネシウ
ム%酸化鉄、チタ7酸力υ、弗化ソーダ等を添加するこ
とができる。
外皮ta、ステン1/ス鋼であるが、オーステナイト系
、オーステナイト・フェライト系エステルス鋼ケ用いる
が、その成分例ケ示すと、オーステナイト系ステン1/
ス鋼は、0r16〜28%、Ni3.5〜22%を主要
成分とし、用途にょジMo1.2〜6%、001〜25
%、NO,4%以下、Nb O,15%以下またはlo
XO%以上、Ti5XO%以上をそれぞれ単独に含有し
、且つ00.15%以下、Si 5%以下、MnlO%
以下、p (1,040X以下、S O,030%以以
下金含有るものである、また、オーステナイト・フェラ
イト糸ステン1/スff4は、Ni3〜12%、0r1
8〜28%、M。
1〜4%を主要成分とし、且つ00.08%以下、Si
 1%以下、Mn 1.5 %以下、P O,040%
以下、S O,030%以下、さらにN O,4%以下
を含イ1するものである。
なお、〕ξイダイブ・1皮とする場合は、外径5〜15
mm、肉厚02〜2陥、帯@音用いて夕↓皮を形成する
場合は、厚き0.1〜1.0喘、1隔5〜125閣の帯
鋼會用いてりを径1.6〜4rMlに成形するのが望捷
しい。
ここで本発明のステンレス鋼フラックス入9ワイヤの製
造手段の一例について言及すると、たとえば夕)皮全帯
鋼工り管状に成形する場合は、配合、攪拌した充填フラ
ックス’kU形に成形した溝に満たした後、丸形に成形
し、所定のワイヤ径まで伸課し、心安に応じて100〜
500Cで30分以上乾燥するものである。また、外皮
がパイプの楊合は、フラックスの充填は、充填フラック
スおよびパイプケ振動させて充填するが、充填7ラツク
スを混合、攪拌したままで充填すると、充填がスムース
に行われず、不均一になったり、途中でつまって充填不
可能になり、均一な充填がむずかしいが、充填フラッフ
スゲ水ガラスで湿式混合し、粒状にすることによって、
充填がスムースに行ワれ均一な充填が出来る。水ガラス
の種類は硅酸カリ、硅酸ソーダ、硅酸リチウム等が利用
できる。
水ガラスの添加量は本発明のフラックス組成の場合、ス
ラックス100kfK対して1.5〜7!程度で十分で
ある。充填を行った後、所定のワイヤ径まで伸線し、套
装に応じて、100〜500℃で30分以上乾燥するも
のである。
〔実施例〕
以下に本発明の効果全実施例により、さらに具体的に述
べる。
第1表Vcfi皮とするステンレス鋼の化学成分を示す
第2表に外皮と充填7ラツクスの組合せによるフラック
ス入りワイヤの組成ケ示す。
外皮の形状および寸法は、フラックス入りワイヤdd号
A、!、2,5,6,7,8,9,10゜11.12,
13,14,18,19,22゜23.24.25.2
6.28.29お工び30は肉厚0. ’2 wn、輻
8IIII+1の帯鋼を外径2〜23間φに成形し7j
51皮ケ用い、フラックス入りワイヤ記号i+b、 3
 、4 、15 、 l 6 、 l 7 、20 、
21お工ひ27は外径10喘ψ、肉厚Q、 8 mmの
ツクイブを用いた。
;、g 3表に母材の化学成分ケ示す。板厚はそれぞれ
20 mm 、と30間である。
第4表に第2表のフラックス入りワイヤと第3表の母R
k用いて行った狭開先内溶接作業性試験結果、立向溶接
作業性試験結果、溶着金属の化学成分、X線性能試験結
果、爵接金属機械的注能向上効果の有無、および高温割
れ注試験結果會示す。
なお、狭開先内浴接作業注試願は、ワイヤ径1611而
φヶ用い、浴接姿勢は下向、浴1採ft流300A、t
W接電圧32V、m接速度40 tm / rain、
電源は直流定電圧、極性は逆極性、シールドガス、00
2、ガス流k 20 A / minとし、第2図に示
す開先kl接して試験した。
第2図において板厚tm30鴎、開先角度θ=20°、
開先底部の形状Rは半径2霧で、ルート身 フェース f = 3 mm 、’ この時のルートギ
ャップは密着1とした。bUバッキング付で初層の裏ビ
ードを良好に形成させるために用いた。
立向溶接作業性試験は、ワイヤ径12胴φ螢用い1m溶
接流150Δ、溶接電圧26v、溶接速1仄6〜3 t
yn / min s電σ叡は直流定電圧、極北は逆極
性、シールドガスc02、ガス流量20 A / mi
nとし、第3図に示す開先を溶接して行った。
第3図において、板厚1= 20 mm、開先角度θ=
65°、 ルートフェースf−15咽、ルートギヤ7 
フg = 5 anとした。bはバンキングI12で初
層の裏ビードを良好に形成させるために用いた。
醪着金(蝿の化学成分は、第2図の開先全溶接したのち
、母伺紮混入しない位置の浴接部より試料?採取して行
った。
高温割れ感受性試験Qま、第2図の開先の初層を浴接後
、染色浸透探1易試験全実施して割れの有へヶ調査した
7ラツクス入りワイヤ記号五1−12は比較例であり1
,4に11〜30は本発明である。
第4表の結果から明らかなように、Sお工びBiケ充填
物粉末中に添加しない鳥1のワイヤはスラグのはく離が
極めて悪い。
&2のワイヤは、SおよびBi の添加量がそれぞれ0
10%、o、3+Xf超えており、スラグのは<6正は
良好であるが、狭開先内浴接作業性試験においてピード
形状I;乱れがみられるとともに、高温割れがみられた
7 & 3 (r) ’7 イヤn、TiO2カ0.1 %
未満であり。
スラグの被包性が悪い結果、ビード外観が不良であった
&4はTiO2が10%?超えており、スラグ量が多す
ぎて、スラグのはく離が悪くなり、またビード形状も劣
る。
165は、5i02 が0.1%未満であり、スラグの
、被包性が劣り、ビード外観が不良であった。
煮6は、8402が7%を超えておジ、スラグ量が多す
ぎるとともに、スラブのはく離が悪い。
高7は、Z r 02 が0.1%未満であり、立向浴
接において溶融金属の凝固状態が悪く、ビード形状が不
良であった。
五8は、ZrO2が5%を超えており、立向浴接におい
てスラグの凝固が早くなりすぎ、ピード形状が不良であ
った。
/l’a 91″i、脱酸剤がo、 0596未満であ
り、脱酸不足で浴接金属が多孔質となり、X線性能が不
良で。
また立向浴接において@融金稿のa面状態が悪くなり、
ビード形状が不良であった。
Mx 10は、脱酸剤の合計が3%ケ超えており。
溶接余端のSiが多くなり、高温割れが発生した。
Jailは、Nの合計が0.05%未満であり、尋接金
P!4m械的注能の向上が顕著に現われない。
AG、 l 2は、Nの合計が045%會超えており。
スラグのはく離が劣化した。
これに対し、本発明になる五13〜A630のワイヤは
、いずれも狭開先溶接作業性試験、立向沿接作業性試験
において、良好な結果が得られ、X線性能にすぐれ高温
割れ試験においても割れがみられなかった。
〔発明の効果〕
以上説明したように1本発明におけるフラックス入りワ
イヤは、充′jf47ラツクス中にTiO2。
5i02 、ZrO2、S 、Bi 、脱酸剤、および
Ni夫々所定の範囲で含有せしめることにニジ、これら
の元素の相乗効果により、高窒素ステン+/ス鋼の溶接
において鋼種、板厚、開先形状の如何にかかわらず、ス
ラグはく術注が良好で、しかも全姿勢浴接における浴接
作条性がすぐれ、しかも健全な醪接部が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、7ラツクス人、リワイヤの形状例ケ示す断面
図、 第2図は、狭開先溶接作業性試験用開先形状?示す図、 第3図は、立向m接作業性試験用、開先形状ケ示す図で
ある。 1・・・・・・外皮、2・・・・・・充填7ラツクス、
θ・・・・・・開先角度、几・・・・・・開先底部の半
径、f・・・・・・ルートフェース、b・・・・・・ノ
々ツキンクa−,t・・・・・・板厚% g・・・・・
・ルートギャップ。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光 他2名

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +11 ステンレス鋼を管状に成形した外皮の内部にワ
    イヤ全重量に対して、Sの単体あるいは化合物の1種ま
    たは2種以上の合計が8単体に換算して0.001〜0
    .1 wt%、Bi の単体あるいは化合物の1種また
    は2種以上の合計が旧 単体に換算して0.001〜0
    .3 wt%% TlO20,1〜10 wt%5i0
    20.1〜7 wt%、ZrO20,1〜5 wt%を
    含有するスラグ形成物と、Si 、 T’i 、 Ah
     、 Mgの1種または2種以上の合計が0.05〜3
     wt%の脱酸剤とケ含有する充填フラックスを充填し
    、さらicNケワイヤ外皮または充填7シツクスの一方
    または両方に、NVc換算してワイヤ全取量に対して0
    .05〜0.4 wt%含有せしめることを特徴とする
    ステ/レス鋼7ラツクス人シワイヤ。 (2) 全充填7ラツクスが、水ガラスで湿式混合され
    ている特許請求の範囲第1項記載のステンレス鋼7ラツ
    クス入りワイヤ。
JP4672284A 1984-03-12 1984-03-12 ステンレス鋼フラツクス入りワイヤ Pending JPS60191693A (ja)

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Cited By (12)

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