JPS62130793A

JPS62130793A - サブマ−ジア−ク溶接用焼成型フラツクス

Info

Publication number: JPS62130793A
Application number: JP27115685A
Authority: JP
Inventors: Isao Sugioka; 杉岡　勲; Masao Kamata; 政男鎌田; Akitomo Sueda; 明知末田; Kaneo Kumagai; 熊谷　金男
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-12-02
Filing date: 1985-12-02
Publication date: 1987-06-13

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）本発明はサブマージアーク溶接用焼成型フラックスに関
し、特に高張力鋼、低温用鋼、耐熱鋼などの各種低合金
鋼の狭開先溶接に便用して、良好な溶接作業性のもとに
、極めて低水素でかつ高靭性の溶接金属が得られるサブ
マージアーク溶接用焼成型フラックスに関する。

（従来の技術）低合金鋼の溶接構造物をサブマージアーク溶接によって
製造する場合、溶接部、特に問題となる溶接金属に要求
される靭性レベルを確保するためには、十分に成分設計
されたワイヤを使用するとともに１組合せて使用するフ
ラックスは、溶接金属中の酸素量を低減し高靭性を得る
ことができる高塩基性フラックスが必要となる。

従来より種々の成分系の溶融型フラックスあるいは焼成
型フラックスが使用されているが、溶融型フラックスに
おいては高塩基性の成分系にすると溶解製造時の水素吸
収により溶接金属の拡散性水素量が高くなり、低温割れ
が発生しやすくなるという問題がある。

一力、焼成型フラックスは、各種原材料を配合し、固着
剤として水ガラスを添加し造粒後、５００℃程度の温度
で焼成して製造するものであり。

０ａＣＯ３％　Ｍｇ０Ｏ３ｓ　ＢａＯ０３などの金属炭
酸塩をフラックス成分として含有させることが可能であ
ることから、それら金属炭酸塩の分解反応によって発生
するＯＯ２ガスによりアーク雰囲気中の水蒸気分圧を下
げ、溶接金属の拡散性水素量を高塩基溶融型フラックス
を使用した場合に比べ著しく低減できるとｒう利点をも
っている。

しかし、この種の高塩基性焼成型フラックスとしては１
例えば特公昭５１−１１０５１号公報で開示されたフラ
ックスに代表されるような塩基性成分としてＭｇＯを多
３１に含有するフラックスが一般的であり、大入熱溶接
条件における溶接作業性は良好となるが、極厚鋼の１１
ｆｌｉ　１−’ス多層盛溶接のような小人熱条件で行な
う狭開先溶接に使用した場合、スラグが固く砕けにくい
結晶質となりスラグ剥離性（スラグの除去しやすさ）が
極めて不良になり、″またスラグの融点が高すぎること
によるビード形状不良やスラグ巻込み発生など溶接作業
性に問題があった。

本発明者らは先に特願昭５９−５２２４２号により、上
記のような従来一般的な高ＭｇＯ系の高塩基性焼成型フ
ラックスを狭間先溶（妾に使用した場合の欠点であるス
ラグ剥離性やピード形状を改善したサブマージアーク溶
接用焼成型フラックスを提案したが、８０ＨＴ鋼やＱｒ
−Ｍｏ鋼などの狭開先溶接においては、溶接施工管理の
面から予熱、ノソス間温度をできるだけ低くして溶接を
行なうすう勢にあり、さらに溶接金属の拡散性水素量を
低減できる狭開先溶接用フラックスの開発が要望されて
いた。

（発明が解決しようとする問題点）そこで、本発明は各種低合金鋼の狭開先溶接に使用して
、スラグ剥離性が極めて良好で、またビード形状不良や
スラグ巻込み発生などもなく良好な溶接作業性のも・−
とだ、拡散性水素量が極めて低く、低温割れが発生しに
＜〈、かつ酸素量が低く、高靭性の溶接金属が得られる
サブマージアーク溶接用高塩基性焼成型フラックスの提
供を目的とする。

（問題点を解決するためのチ段）本発明の要旨は、水ガラスを添加して造粒後焼成してな
るサブマージアーク溶接用焼成型フラックスにおいて、
重量％で、ＯａＯを２０〜４０Ｘ。

ＭｇＯを５〜３０　Ｘ　＊　　Ｓ　ｒ　０２を２０〜４
０％、　ＡＪ４０３をｓ〜３ｏＸｅ　　０ａＦｚを１５
％以下含有シ、カッ０．７０〜１．２０である溶融型フ
ラックスを５〜４５％、金属炭酸塩を００２換算値で３
．５〜１２Ｘ含有し、下記計算式で表わされる塩基度Ｂ
が１．５０〜２．５０であることを特徴とするサブマー
ジアーク溶接用焼成型フラックスにある。

塩基度Ｂ以下に本発明を作用とともに詳述する。

（作　用）まず１本発明の焼成型フラックスに配合原材料として含
有させる溶融型フラックスの成分については、０ａ０２
０〜４０％、ＭｇＯ５〜３０％、５ｉｏ２〜１．２０の
範囲でなければならない、さらに、０ａＦ２は１５％以
下の範囲で含有させる必要がある。

塩基性成分であるＯａＯが４０％超、ＭｇＯが３０％超
、酸性成分であるＳ　ｊ　Ｏｚが２０％未満、Ａｚｚｏ
ａが５％未満の場合には、溶融型フラックスの塩基度が
高くなり、溶解製造時の水素吸収が多くなるため溶接金
属の拡散性水素量が増加する。また。

ａａＯ（％） □力、１．　ＯＯ超、ＯａＯ（％）　＋ＭｇＯ（９０）
が８１０２（％）　　　　　　　　　　５ｔｏ２　（％
）十人ｔ２０３（％）１．２０超の場合も同様に溶接金
属の拡散性水素量が増加する。逆ｉｃ、　ＯａＯが２０
％未満、ＭｇＯが５％未満、５ｉ０２が４０％超、Ａｔ
ｚ　０３が３０％超。

０．７０未満の場合は、焼成型スラックスの塩基度が低
ぐなジ％ｍ接金属の酸素ｉｔが増加し靭性が低下する。

この場合、焼成型フラックスの塩基度を高めようとして
、塩基性成分生成物である金属炭酸塩あるいはマグネシ
アクリンカ−などを焼成製フラックスの配合原材料とし
て多量に含有させるとアーク安定性やビード形状が劣化
する。また。

上記溶融型フラックスの各々成分範囲において。

問題となるスラグ剥離性を改善するためにはａ、ｔ、ｏ
、（ｘ）÷Ｍ　　が０，７０以上であることが必須の条
注であり、０．７０未満の溶融型フラックスを配合した
のではスラグ剥離性が不良となる。

ＯａＦ’２は焼成型フラックスに含有されヤ酸素量の低
減およびスラグの流動性の調整に効果を示す成分である
が、溶融型フラックス中に１５Ｘを超えて多量に含有さ
せると溶接金属の拡散性水素量が増加する傾向を示す。

なお、溶融型フラックスの上記ａａｏ、　ＭｇＯ９ｉ９
１０２ｓ人ｔｚＯｓ　、　０ａＦ２以外の成分として、
Ｂａｄ。

Ｍｎ（Ｌ　ＴｊＣｈは各々１０％以下、Ｎａ２Ｏ＋に２
０は５％以下であれば特に本発明の効果を損なうもので
はない、また、上記限定された成分範囲の溶融型フラッ
クスは融点が低く、製造時の溶解性も良好である。

次に、焼成型フラックスに含有させる溶融型フラックス
の量については５〜４５＋Ｘの範囲に限定する。上記限
定された成分範囲の溶融型フラックスを５％以上含有さ
せることによって、狭開先溶接におけるスラグ剥離性が
著しく改善される。なお、このときスラグ中にガラス質
の部分が観察されるようになり、スラグは砕けやすく極
めて容易に除去できる。また、アーク安定性が増し、ビ
ード形状がなめらかになること、スラグ巻込み発生がな
くなることなど良好な溶接作業性が得られる。

上限は４５％以下に限定したが、これは溶融型フラック
スの塩基度を低く抑えていること、および金属炭酸塩を
多量に含有するために他の原材料を加えスラグ系成分調
整が必要なこと、および溶融型スラックスを含有させる
ことにょる造粒性の低下（造粒に適正な水ガラス添加量
の範囲が狭くなる）などを考慮したものである。

次に、金属炭酸塩は溶接金属の拡散性水素量を低くし低
温割れの発生を防止するために含有させるものであり、
低合金鋼の溶接に使用する焼成型フラックスとしては、
フラックス使用中の大気からの吸湿を考慮してＣｏｚ量
換算値（００，ガス発生りで少なくとも３．５％以上含
有させる必要がある。しかし、金属炭酸塩の含有量がＯ
Ｏｚ換算値で１２％を超えるとガス発生量が過剰となっ
てアークが極めて不安定になり、アーク吹上げ、ビード
形状不良、あばたやスラブ巻込みの多発など溶接作業ｔ
！Ｆ：が著しく不良となる。この場合、金属炭酸ｕｎｅ
　Ｎａ、　Ｋ’　Ｌｉなどの金属炭酸塩も同様の効果を
示す。

また、低合金鋼の溶接金属に要求される高い靭性レベル
を確保する念めには、溶接金属の酸素量を低くすること
ができる高塩基性成分系のフラックスが必要であり、下
記式で表わす塩基度Ｂが１．５０以上でなければならな
い。

塩基度Ｂ塩基度Ｂが１．５０未満では溶接金属の酸素量が増加し
、低温高靭性が得られない。しかし、塩基度Ｂが２．５
０を超えて高くなるとアーク不安定、ビード形状不良と
ともにスラグの結晶化が進み、スラグ剥離性が劣化する
など溶接作業性が不良となる。なお、金属炭酸塩の分解
反応によシ生成する金属酸化物および水ガラスの同質量
成分も上記塩基度式に算入される。

また、焼成型フラックスに含有させる上記の溶融型フラ
ックス、金属炭酸塩および水ガラス以外の主な原材料と
しては、ＯａＯおよびｓｉｏ、源となる珪灰石（２５％
以下）ｂｓｉｏｘ源となる珪砂（１５％以下）、ＭｇＯ
源となるマグネシアクリンカ−またはマグネシア（１０
〜４０％）　、　Ａｔ。

０３源となるアルミナ（５〜３５％）、Ｔｉｅ、源−と
なるルチールまたはチタンスラグ（ＩＯＸ以下）などで
よいが、それぞれ０内に示す範囲であることが好ましい
、さらｌｃ、ｉｏＸ以下の螢石に代表される金属弗化物
）よび脱酸剤として働く金属粉を含有させることは溶接
金属の酸素量を低減し。

低温靭性の向上のために有効である。

以下、本発明の効果をさらに実施例により具体的に示す
。

（実施例）実施例１゜第１表に示す成分の溶融型フラックス（Ｍｌ〜Ｍ９）を
配合して、第２表に示す原材料配合組成および成分の焼
成型フラックス（Ｂｌ〜Ｂ１５）を試作製造した。なお
、焼成型フラックスはいずれも水ガラスを添加して造粒
後、５００℃×　１時間保持の焼成を行なって製造した
ものである。

これら焼成型フラックスを使用して第４表だ示す化学成
分のワイヤ（Ｗｌ）と組合せて、第３表に示す化学成分
の板厚８０日の８０ＨＴ鋼（Ｓｌ）を第１図（ａ）に示
す形状でｔＨ＝　１４　ｗｍ、　　（１＝　４°の裏当
金２つきの工型開先とし、同図（ｂ）に示すように矢印
４の順序で溶接金属３を累層してＩＷ１１パス多層盛溶
接試験を行なった。溶接条件は５００〜５５０Ａｍｐ−
２６〜２８ＶＯｔｔ−３０〜３５ｃＷ１／（Ａ、Ｏ，電
源）、予熱ノクス間温度１００℃である。

なお、溶接終了後の脱水素を目的とする後熱処理は省略
した。

まず、溶接時のアーク安定性、ビード形状、外観、およ
びスラグ剥離性などの溶接作業性の観察とともに溶接後
、スラグ巻込みおよび割れなどの内部欠陥の有無をＸ線
透過試験および溶接金属縦断面マクロ検査（カラーチェ
ック試験）により調査した１次いで、同図（Ｃ）に示す
ような板厚方向１１＝４０ｓｍの位置を中心にして溶接
金属中心にノツチ６を入れたＪＩ８４号２ｍ　Ｖノツチ
シャルピー衝撃試験片５およびＪＩＳ人１号引張試験片
７、同引張試験片より酸素分析試料を採取し、各々試験
に供した。これら試験結果を第５表に示す。

試験部１〜５は本発明フラックス（Ｂｌ〜Ｂ５）を使用
した場合で、極めて良好なスラグ剥離性を示し、その他
溶接作業性についても全く問題はなく、溶接金属の酸素
量が低く　（０−０２８５Ｘ以下）。

高い衝撃値（ＶＥ−６０℃≧７．８１ｖｆ−ｔａ　）が
得られた。

これに対し、Ｎ１６〜１５は比較フラックス（８６〜Ｂ
１５）を使用した場合である。醜６は溶融型フラックス
を含有しない高塩基性焼成型フラックス（Ｂ６）を使用
した場合、磁７は溶融型フラックスの含有量が少なすぎ
る焼成型フラックス（Ｂ７）を使用した場合で、いずれ
もスラグ剥離性が不良で、またビード形状不良やスラブ
巻込みの発生が認められた。随８は塩基度Ｂが高すぎる
焼成型スラックス（Ｂ８）を使用した場合で、アーク不
安定、ビード形状不良およびスラグ巻込みが発生した。

Ｎ１９．Ｎａｌ０はそれぞれｏａｏ、ＭｇＯが高く塩基
度の高い溶融型フラックス（Ｍ６．Ｍ７）を含有する焼
成型フラックス（８９，ＢＩＯ）を使用した場合、ｍｌ
ｌはＯａＦ、が高く、ま之塩基度も高い溶融型フラック
ス（Ｍ９）を含有する焼成型フラックス（Ｂｌｌ）を使
用した場合、Ｎａ１２は金属炭酸塩の含有量が少なすぎ
る焼成型フラックス（８１２）を使用した場合で、いず
れも低温割れが発生した１ｍ１３は金属炭酸塩の含有量
が多すぎる焼成型フラックス（Ｂ１３）を使用した場合
で、アークが不安定になり溶接作業性は著しぐが０．７
０未満の溶融型フラックス（Ｍ８）を含有する焼成型フ
ラックス（Ｂ１４）を使用した場合で、スラグ剥離性不
良およびスラグ巻込みが発生した。Ｎ１１５は塩基度Ｂ
が低すぎる焼成型フラックス（Ｂ１５）を使用した場合
で、スラグ剥離性およびビード形状不良とともに浴接金
属の敵素量が増加し、衝撃値が低下した。

注１）原材料の成分　珪灰石ａ　Ｏａ　０４７Ｘ−Ｓ　
Ｊ　０ｘ５０％、珪砂：　Ｓ　’　０２　＊マグネシア
クリンカー二Ｍｇ０９６％−５ｉｏａ　２％、アルミナ
：Ａ１４０３９９．５％、ルチール：　Ｔ　’０２９７
％、螢石二〇ａＦ、９６％−８ｉＯｚ２％、金属粉＊　
Ｆ６−　Ｍｌｌ。

Ｆｅ−５ｉ、金属ｓ１．ｈｔ−Ｍｇｈ金属Ｍｇなど。

水ガラスの同質成分：　Ｓ　ｉＯｘ　７０％−（Ｋ２０
＋Ｎａ２ｏ）ａｏＸ注２）残部　主に不可避不純物注３）塩基度Ｂ＝ｃａｏ０＋Ｍｇｏ０＋Ｂａ　　ｏ　＋Ｋｚ（Ｘ！％ｉ）
＋ＮａｚＯ（９Ｊ＋０．５Ｍｎ０％５ｉ０２．Ｎ　＋　
０．５（Ａｔｚ　Ｏ３（：）ｆ）＋　Ｔ　ｉｏｚ　（９
６ｉ）　）（重量％）実施例２第、２表に示す成分の焼成型フラックス（Ｂ２゜Ｂ３．
Ｂ９．ＢＩＯ，Ｂ１２）を３５０℃×１時間保持の条件
で再乾燥し、その直後および大気中（気温２５〜２６℃
、湿度７３〜７６Ｘ）に４時間放置後、ＷＥＳ　１００
３　（ガスクロマトグラフ法）に準じて溶接金属の拡散
性水素量を測定した。第６表に結果を示す。

試験随１．２は本発明フラックス（Ｂ２．Ｂ３）の場合
で、大気中４時間放置後においても溶接金属１００２当
りの拡散性水素量は２．５−以下という極めて低い値を
示したのに対し、随３〜５は比較フラックス（Ｂ９．Ｂ
ＩＯ，Ｂ１２）の場合で、それぞれ上記本発明による焼
成型フラックスの場合に比べ著しく高い値を示した。

第６表　溶接金属の拡散性水素試験結果性１）焼成型フ
ラックス記号＊印：本発明フラックス、無印：比較フラックス注２）拡散性水素量は各４本の平均置注３）判定　○印：合格、×印：不合格（発明の効果）本発明は配合原材料として特定成分系の溶融型フラック
スを含有させることにより、従来の高塩基性焼成型フラ
ックスの欠点であったスラブ剥離性およびビード形状を
著しく改善し、また各種低合金鋼の溶接に使用して極め
て低水素でかつ高靭性の溶接金属が得られるサブマージ
アーク溶接用焼成型フラックスであり、工業的実用性は
極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１因（ａ）は開先形状、（ｂ）は累層方法、（Ｃ）は
衝撃試験片および引張試験片の採取位置を示す図である
。１・・・母材、２・・・裏当金、３・・・溶接金属、４
・・・矢印、５・・・ＪＩＳ　４号２　ｍ　Ｖ　ノツチ
衝撃試験片。６・・・ノツチ％　７・・・ＪＩ８ＡＩ号引張試験片。代理人　弁理士　秋　沢　政　光他２名

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水ガラスを添加して造粒後焼成してなるサブマー
ジアーク溶接用焼成型フラックスにおいて、重量％で、ＣａＯを２０〜４０％、ＭｇＯを５〜３０％、ＳｉＯ＿２を２０〜４０％、Ａｌ＿２Ｏ＿３を５〜３０％、ＣａＦ＿２を１５％以下含有し、かつＣａＯ（％）／ＳｉＯ＿２（％）＝０．７０〜１．００
、ＣａＯ（％）＋ＭｇＯ（％）／ＳｉＯ＿２（％）＋Ａ
ｌ＿２Ｏ＿３（％）＝０．７０〜１．２０である溶融型
フラックスを５〜４５％、金属炭酸塩をＣＯ＿２換算値
で３．５〜１２％含有し、下記計算式で表わされる塩基
度Ｂが１．５０〜２．５０であることを特徴とするサブ
マージアーク溶接用焼成型フラックス。塩基度Ｂ＝｛ＣａＯ（％）＋ＭｇＯ（％）＋ＢａＯ（％）＋Ｋ＿
２Ｏ（％）＋Ｎａ＿２Ｏ（％）＋０．５ＭｎＯ（％）｝
／｛ＳｉＯ＿２（％）＋０．５（Ａｌ＿２Ｏ＿３（％）
＋ＴｉＯ＿２（％））｝（重量％）