JPS619993A

JPS619993A - Flux for submerged arc welding having good bead appearance

Info

Publication number: JPS619993A
Application number: JP13088484A
Authority: JP
Inventors: Mikio Sakashita; 幹雄坂下; Koji Shinkawa; 新川　耕治; Noboru Nishiyama; 昇西山; Osamu Nakahama; 中浜　修
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1984-06-27
Filing date: 1984-06-27
Publication date: 1986-01-17

Abstract

PURPOSE:To provide a flux for submerged arc welding having good bead external appearance by constituting so that the contents of Al2O3, SiO2, CaF2, MgO and CaO can satisfy the prescribed relating equation. CONSTITUTION:The component quantity of a flux is fixed within the range of 1-20% Al2O3; 1-25% SiO2, 1-20% CaF2, 20-50% MgO, 5-20% CaO (each wt%) and is adjusted so as to satisfy the equation of Y<=-87X+130. Now, Y= 3.7A+3.1S, X=C/M and A, S, C, M are respectively the % contents of Al2O3, SiO2, CaF2, MgO. The adhesion of a spatter onto the surface of bead is thus eliminated and the peelability of slugs is good, and the flux for submerged arc welding having excellent external appearance of beads is obtainable.

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、潜弧溶接用フラックスに関し、スラグ剥離が
良く、またビード外観が極めて優れているフラックス成
分の改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a flux for submerged arc welding, and relates to an improvement in flux components that have good slag removal and extremely excellent bead appearance.

[Conventional technology]

潜弧溶接は、大入熱ならびに高速溶接が可能であること
から、造船等の分野において溶接工程の自動化に必要不
可欠の技術である。潜弧溶接においてスラグ剥離性がよ
く、優れたビードを呈する特性を得るために、従来各種
のフラックスが報告されているが、それぞれ多くの問題
点を有していた。Since submerged arc welding is capable of high heat input and high-speed welding, it is an essential technology for automating welding processes in fields such as shipbuilding. Various types of fluxes have been reported in the past in order to obtain characteristics such as good slag removability and excellent bead formation in submerged arc welding, but each has had many problems.

例えば、特開昭４９−１１５０４０では、溶接ビート外
観を良好にするために、５ｉ０２２８〜４０％と多く含
んでいるが、５ｉ０２の還元による溶接金属中のＳｔ量
の増加による靭性の劣化ならびにアークが不安定になる
ことによるスパッタのビード表面への付着等の弊害があ
る。For example, in JP-A-49-115040, in order to improve the appearance of the weld bead, 5i0228 to 40% is included, but the reduction of 5i02 increases the amount of St in the weld metal, resulting in deterioration of toughness and arcing. This instability causes problems such as adhesion of sputter to the bead surface.

また、溶接部の高性能化ならひに高速化を図るために、
特開昭４９−５１１３６ではフラックス中にＣａＦ２を
２３〜４０％と多量に含むものが提案されている。しか
し、ＣａＦ２はスラグの融点を極端に下げるために、ア
ーク中で発生したスパッタがビード表面上まで到達し易
くなり、スパッタのビード表面への付着が多くなる。In addition, in order to improve the performance of the welding part, we need to increase the speed of the welding part.
JP-A-49-51136 proposes a flux containing a large amount of 23 to 40% CaF2. However, since CaF2 extremely lowers the melting point of the slag, spatter generated in the arc tends to reach the bead surface, and more spatter adheres to the bead surface.

[Problem that the invention seeks to solve]

これらビード表面上へのスパッタの付着は、ビード外観
を損なうだけでなく、成分偏析等も考えられ、潜弧溶接
を重要構造物へ適用するに当って、大きな注意を払う必
要がある。The adhesion of spatter on the bead surface not only impairs the appearance of the bead, but also may cause component segregation, and great care must be taken when applying submerged arc welding to important structures.

そこで本発明者らはフラックスの成分について種々検討
した。その結果、ビード表面上へのスパッタ付着が全く
発生しない潜弧溶接用フラックスを得ることができた０
本発明はこのようなど一ド外観の良好な潜弧溶接用フラ
ックスを提供することを目的とする。Therefore, the present inventors conducted various studies on the components of flux. As a result, we were able to obtain a flux for submerged arc welding that does not cause any spatter adhesion on the bead surface.
An object of the present invention is to provide a flux for submerged arc welding that has a good appearance.

[Means for solving problems]

潜弧溶接法では、他の可視アーク溶接法に比べてスパッ
タはほとんど付着しないが、」−記検討の結果、ある範
囲内では却って多量に発生する場合があり、ビード表面
上に多くイ」着することを見出した。In submerged arc welding, almost no spatter adheres compared to other visible arc welding methods, but as a result of our study, a large amount of spatter may be generated within a certain range, and a large amount of spatter may be deposited on the bead surface. I found out what to do.

この発生機構について種々検討した結果を模式的に第１
図に示す。第１図は溶接部の縦断面を略示したもので、
溶接部鋼板表面３上をフラックス２で覆い、電極１によ
り潜弧溶接している０図中（１）の領域は溶融スラグ、
（ＩＩ　）の領域は溶融金属、（ｍ）の領域は凝固スラ
グ、（ｒＶ）の領域は凝固金属である。第１図に示すよ
うに、発生したスパッタ４（黒点で表示した）が溶融ス
ラグ（Ｉ）中を沈降し、ビード表面が溶融状！＋（１１
）のときは、スパッタは総へてビード内に取り込まれる
が、溶融スラグ領域（１）から凝固スラグ領域（ＩＩ　
）に移行する近傍ではすでに凝固したビードは、第２図
にビードの平面図を示すようにスパッタ４がビード５の
表面に付着する。そこでビード５の表面へのスパッタ４
の付着を防ぐためには下記の２点の対策が挙げられる。The results of various studies on this generation mechanism are summarized in the first part.
As shown in the figure. Figure 1 schematically shows the longitudinal section of the welded part.
The area (1) in Figure 0 where the surface 3 of the welded steel plate is covered with flux 2 and submerged arc welding is performed using electrode 1 is molten slag,
The region (II) is molten metal, the region (m) is solidified slag, and the region (rV) is solidified metal. As shown in Fig. 1, the generated spatter 4 (indicated by black dots) settles in the molten slag (I), and the bead surface becomes molten! +(11
), the spatter is completely taken into the bead, but the spatter is absorbed from the molten slag region (1) to the solidified slag region (II).
), the sputter 4 adheres to the surface of the bead 5, as shown in the plan view of the bead in FIG. 2, which has already solidified. Therefore, sputtering 4 on the surface of bead 5
The following two measures can be taken to prevent adhesion.

（１）スパッタの発生を減少させる。(1) Reduce the occurrence of spatter.

（２）スパッタをスラグ中で捕捉する。(2) Capturing spatter in the slag.

−ｈ記（１）については、アーク電圧を上昇させるよう
なＳ　ｉ０２　、ＡＪ２２０３を減らせばよい。Regarding item (1) in -h, it is sufficient to reduce S i02 and AJ2203, which increase the arc voltage.

また上記（２）については、スラグの凝固点を−しげる
ように、ＭｇＯの添加量を増すか、あるいは、ＣａＦ２
のような低融点化合物の添加量を減らせばよいとの知見
が得られるに至ったのである。Regarding (2) above, the amount of MgO added should be increased to lower the freezing point of the slag, or the amount of CaF2
This led to the discovery that the amount of low-melting point compounds such as those added should be reduced.

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、フ
ラックス中に（以下％とあるのは全て重量％を示す）、Ａ又２０３：１〜２０％５ｉ０２：１〜２５％ＣａＦ２：１〜２０％ＭｇＯ：２０〜５０％ＣａＯ：５〜２０％を含有し、Ｆ記（１）式を満足することを特徴とすると一ド外観の
良好な潜弧溶接用フラックスである。The present invention was made based on the above findings, and in the flux (hereinafter all % indicates weight %), A or 203:1-20% 5i02:1-25% CaF2:1- The flux for submerged arc welding has a good appearance when it contains 20% MgO: 20 to 50% and CaO: 5 to 20% and satisfies the following formula (1).

Ｙ≦−８７Ｘ＋１３０　　　　　　　・・・　（１）た
だし、Ｙ　＝　３．７　Ａ　＋　３．１　ＳＡ：Ａｌ２Ｏ２の％Ｓ：５ｉ０２０％Ｘ＝Ｃ７ＭＣ：ＣａＦ２の％Ｍ＋ＭｇＯの％である。Y≦−87X+130 (1) However, Y = 3.7 A + 3.1 S A:% of Al2O2 S: 5i020%

[Effect]

次に本発明の潜弧溶接用フラックスの各組成成分量を上
述のような範囲に限定した理由について説明する。Next, the reason why the amounts of each component of the flux for submerged arc welding of the present invention are limited to the above-mentioned ranges will be explained.

（ａ）Ｓｉ０２Ｓｉ０２は溶接作業性を改善するが、あまり多いとスラ
グ剥離が不良となる。少ないとビート表面に突起が生じ
易い。そこで、本発明では５ｉ０２源として珪砂、珪石
法、水ガラス、長石などの添加を行い、５ｉ０２がフラ
ックス％として、１％以上でかつ１５％以下とした。(a) Si02 Si02 improves welding workability, but if too much, slag peeling becomes poor. If it is too low, protrusions are likely to form on the beet surface. Therefore, in the present invention, silica sand, silica method, water glass, feldspar, etc. are added as a 5i02 source, and 5i02 is set to be 1% or more and 15% or less as a flux percentage.

（ｂ）Ａ文２０３Ａ文２０３は２０％を超えるとスラグの流動性が過剰と
なり、また１％に満たな（Ｘとビード表面の美観を損な
うので１％以上で７５１つ２０％以下に限定する。(b) A statement 203 In A statement 203, if it exceeds 20%, the fluidity of the slag will be excessive, and if it is less than 1% (X and the beauty of the bead surface will be spoiled, so it is limited to 751 or less than 20%. do.

（ｃ）ＣａＦ２ＣａＦ２は、１％より少なし）と溶接ビード゛の波が粗
くなってビード外観が悪く、またアーク力く不安定にな
り、さらに溶接金属中の酸素量力く増力口するなどの不
利があり、一方、２０％を超えると溶融した金属−スラ
グの界面で次式％式％の反応によってガスが多量に発生し、溶接ビートにあば
たが発生するので、１〜２０％のｍ囲に限定される。(c) CaF2 (CaF2 is less than 1%), the waves of the weld bead become rough, the appearance of the bead becomes poor, the arc force becomes unstable, and the amount of oxygen in the weld metal increases. On the other hand, if it exceeds 20%, a large amount of gas will be generated at the molten metal-slag interface due to the reaction of the following formula % formula %, and pockmarks will occur on the weld bead. limited to.

（ｄ）ＭｇＯＭｇＯは式（３）に示す塩基度を上ｌずて、し力）も溶
接スラグの剥離を良くする。(d) MgO MgO increases the basicity shown in formula (3) and also improves the peeling of welding slag.

天１１ノｊ一度　（Ｂ　　Ｌ）＝６．０５Ｎｃａｏ　＋４８ＯＮＭｎ。Heaven 11 Noj Once (B L) =6.05Ncao +48ONMn.

＋４．ＯＯＮＭ、Ｏ＋３．４ＮＦ、〇 −６３１Ｎｓ１０２−４．９７ＮＴ１ｏ２−０．２　Ｎ
　Ａ文、０３・・・・・・　（３）ここに、Ｎ　各モル分率である。+4. OONM, O+3.4NF, 〇-631Ns102-4.97NT1o2-0.2 N
A sentence, 03... (3) Here, N is each mole fraction.

ＭｇＯが５０％を超えるとスラグの粘性がトリ過きてビ
ートの中央部が山高となり、またＭｇＯか２０％に満た
ないとスラブの＞ＩＩｍか劣化するので、２０％〜５０
％とした。If the MgO content exceeds 50%, the viscosity of the slag becomes too thick and the center of the beet becomes mountainous, and if the MgO content is less than 20%, the slab deteriorates to >IIm, so
%.

（ｅ）ＡＱ２０３　、Ｓ　＋０２　、ＣａＦ２　　。(e) AQ203, S+02, CaF2.

ＭｇＯの相関Ａ２２０３　、Ｓ　＋０２　、ＣａＦ２　、ＭｇＯは潜
弾溶接用フラ、クスに使用される代表的なものであるが
、前述のようシこ、Ａ文２０３，５ｉ０２はアーク電圧
を上昇させる原料である。Correlation of MgO A2203, S +02, CaF2, and MgO are typical materials used in submarine bomb welding fluxes, but as mentioned above, A203 and 5i02 are raw materials that increase the arc voltage. be.

またＣａＦ２はスラグの融点を下げ、ＭｇＯはスラグの
融点を−Ｌげる原料である。Further, CaF2 is a raw material that lowers the melting point of slag, and MgO is a raw material that lowers the melting point of slag by -L.

ビード表面へのスパッタ付着を防止するためには、前述
したようにスパッタの発生を減少させ、スラグの融点を
上げるようにすればよい。In order to prevent spatter from adhering to the bead surface, it is sufficient to reduce the occurrence of spatter and raise the melting point of the slag, as described above.

そこで、Ａｌ１０３　　、Ｓ　＋０２　、ＣａＦ２　。Therefore, Al103, S+02, CaF2.

ＭｇＯを種々変えることにより、スラグの融点ならびに
ビード上へのスパッタの付着の発生状況を詳細に検討し
た。By varying MgO, the melting point of the slag and the occurrence of sputtering on the bead were investigated in detail.

スラグの融点とＭｇＯならびにＣａＦ２との関係を第３
図に示す。The relationship between the melting point of slag and MgO and CaF2 is explained in the third section.
As shown in the figure.

またスパッタの付着が発生しないようなフラックスの成
分範囲は第４図のように表される。そこで、スパッタの
付着が発生しないようなフシックス組成関係は、式（１
）に示す範囲であることが分った。Further, the range of flux components in which sputtering does not occur is shown in FIG. 4. Therefore, the fusix composition relationship that prevents spatter adhesion is determined by the formula (1
) was found to be within the range shown.

Ｙ≦−８７Ｘ＋１３０　　　　−（１）ただし、Ｙ　＝　３．７　Ａ　＋　３．　Ｉ　ＳＡ：Ａ文２０３
の％Ｓ：５ｉ０２の％Ｘ＝Ｃ／ＭＣ：ＣａＦ２の％Ｍ：ＭｇＯの％である。Y≦−87X+130 −(1) However, Y = 3.7 A + 3. I SA: A sentence 203
% of S: % of 5i02 X=C/MC C: % of CaF2 M: % of MgO.

（ｆ）ＣａＯＣａＯは交流溶接時のアークを安定化させ、また溶融ス
ラグの塩基度を−Ｌげるが、ＣａＯが２０％を超えると
アンターカットが発生し易い。またＣａＯが５％に満た
ないと、Ｆ〕記効果が期待できない。(f) CaO CaO stabilizes the arc during AC welding and also reduces the basicity of molten slag by -L, but if CaO exceeds 20%, undercuts are likely to occur. Further, if the CaO content is less than 5%, the effect mentioned above cannot be expected.

本発明のフランクスに脱酸剤を含有させてもよく１本発
明の効果は維持される。その添加量はＦｅ−３ｉを０．
５％以し５％以下、Ｍｎを０．５％以上５％以下、Ｆｅ−Ｔｉ１０．５％以に５％以下である。The franks of the present invention may contain a deoxidizing agent and the effects of the present invention will be maintained. The amount of Fe-3i added is 0.
5% to 5%, Mn 0.5% to 5%, Fe-Ti 10.5% to 5%.

〔Example〕

本発明の実施例を示す。 An example of the present invention is shown.

第１表−１，第１表−２に示すような成分組成の潜弧溶
接用フラックスを用いて潜弧溶接を行った０表中フラッ
クス成分はフラックス全重量に対する比率（％）である
、比較例１〜５．８．１Ｏ１１６，１９は本発明の成分
範囲外のフラックス、実施例６．７．９．１１〜１５．
１７．１８は本発明の成分範囲および制限式（１）に適
合するフラックスである。Submerged arc welding was performed using flux for submerged arc welding with the composition shown in Table 1-1 and Table 1-2. The flux components in Table 1 are the ratios (%) to the total weight of the flux. Comparison Examples 1 to 5.8.1O116,19 are fluxes outside the component range of the present invention; Examples 6.7.9.11 to 15.
17 and 18 are fluxes that meet the component range and restriction formula (1) of the present invention.

供試鋼板およびワイヤを第２表に示した。The test steel plates and wires are shown in Table 2.

またこの実験で採用した試験条件を第３表に示した。Further, the test conditions adopted in this experiment are shown in Table 3.

溶接は、板厚２０ｍｍの５Ｍ５０の鋼板上に第３表に示
す溶接条件を用いて、ビードオンプレート溶接を行った
。Welding was performed by bead-on-plate welding on a 5M50 steel plate with a plate thickness of 20 mm using the welding conditions shown in Table 3.

溶接後のスパッタ付着の有無、ビード外観、スラグ剥離
性、溶着金属の衝撃値を第１表に示した０本発明のフラ
ックスを用いた実施例は全て良好な成績を示した。The presence or absence of spatter adhesion after welding, bead appearance, slag removability, and impact value of deposited metal as shown in Table 1.0 Examples using the flux of the present invention all showed good results.

〔Effect of the invention〕

本発明に係る潜弧溶接用フラックスはビード表面上への
スパッタの付着がなく、またスラグの剥離性がよく、優
れた溶接継手を得ることができる。The flux for submerged arc welding according to the present invention does not cause spatter to adhere to the bead surface, has good slag removability, and can provide excellent welded joints.

[Brief explanation of drawings]

第１図はスパンタイ１着機構を模式的に示す溶接部縦断
面図、第２図はスパッタ付着状況を示す溶接ビート平面
図、第３図はスラグの融点を示すグラフ、第４図はスパ
ッタ付着におよぼすフラックス成分の影響を表すグラフ
である。１・・・ｆｔ、　　　　　　　２・・−フラックス３・
・・鋼板表面　　　　４・・・スパッタ５・・・ビード
　　　　　（Ｉ）・・・溶融スラグ（ＴＩ　）・・・溶
融金属　　（ｍ）・・・凝固スラグ（ＩＶ）・・・凝固
金属Figure 1 is a vertical cross-sectional view of the welding section schematically showing the span tie 1 attachment mechanism, Figure 2 is a plan view of the weld bead showing the spatter adhesion situation, Figure 3 is a graph showing the melting point of slag, and Figure 4 is the spatter adhesion. 3 is a graph showing the influence of flux components on 1...ft, 2...-flux 3.
... Steel plate surface 4 ... Spatter 5 ... Bead (I) ... Molten slag (TI) ... Molten metal (m) ... Solidified slag (IV) ... Solidified metal

Claims

[Claims] 1 Al_2O_3: 1 to 20% by weight SiO_2: 1 to 25% by weight CaF_2: 1 to 20% by weight MgO: 20 to 50% by weight CaO: 5 to 20% by weight, and contains the following (1) A flux for submerged arc welding with a good bead appearance that satisfies the formula. Y≦-87X+130...(1) However, Y=3.7A+3.1S A: Weight % of Al_2O_3 S: Weight % of SiO_2 X=C/MC C: Weight % of CaF_2 M: Weight % of MgO