JPS62244596A

JPS62244596A - 被覆ア−ク溶接棒

Info

Publication number: JPS62244596A
Application number: JP8901586A
Authority: JP
Inventors: Masaru Mizogami; 溝上　勝; Satoyuki Miyake; 三宅　聰之
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-04-17
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1987-10-24

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〕本発明に溶接作業性、特にスラグのはく離性の優ｎた被
覆アーク溶接棒に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に全姿勢用軟鋼被覆アーク溶接棒に浴接作業性が良
好であることから、造船、鉄骨、土木建築、製缶、車両
などの一般構造物用として広く用いら几ている。従って
、その適用範囲も極めて広範囲となることから、必然的
に被溶接物の板厚や部材形状も多積多様となってくる。

こｎら広範囲に適用さｎる被覆アーク溶接棒においては
、溶接作業性が良好であることと、浴接作業能率の低下
を招かない優ｎたスラグはく離性を有していることが重
要な選択ポイントとなっている。しかしながら、従来か
ら使用されている溶接棒では、板厚や部材形状によって
溶接部が狭開先となる突合せ浴接や鋭角となるすみ肉俗
従の場合、スラグはく離性（以下、−次スラグはく離性
という）が極めて悪いため、ピッチングハンマーやメガ
ネによる強打で除去したり、また強打により大部分のス
ラグを除去【−でも溶接ビード表面や止端部にこび９付
き（以下、二次スラグはく離性という〕によるスラグが
残り、更にその除去作業に手間取るため溶接作業能率が
大幅に低下するという問題が生じており、現場の溶接実
態に合せ適用する溶接棒の選択に苦慮しているのが実状
である。

このようなスラグはく離性の改善に対し、特公昭６１−
３５９７号公報では、被覆剤成分中特にＭｆＯによって
スラグの粘性を維持しつつ、結晶水から発生する水素を
該スラグ中に拡散させて多孔質化し、こｎによってスラ
グのはく離性の同上を達成することが提案さｎ、ている
。

しかしながら、前記公報提案でにスラグを多孔質化させ
ることによりくだけ易くしているのにすぎず、スラグの
冷却過程での熱的容積変化に伴なう収縮効果などにより
狭開先内や鋭角すみ肉溶接での一次スラグに〈離性を根
本的に改善しようとするものでになく、更には溶接ビー
ド表面や止端部へのスラグのこびり付きによる二次スラ
グに〈離性を良好にしようとするものでになく１本発明
者等の目標を満足するものではなかった。

−万１本光明者等の一部が特公昭６０−４０９６０号公
報ですでに提案Ｅ７ている如く、ステンレス鋼用被覆ア
ーク溶接棒において、ライムチタニャ系の被覆剤中に８
，８ｅ等の周期律表の第■族の表面活性元素の単体また
に化合物を微量添加することにより、母材の板厚及び鋼
種のいかんにかかわらず溶融メタル及び浴融スラグの界
面張力が低下することと、ステンレス鋼が鉄より融点が
低く比重の大きいこととが相まってスラグのに〈離性が
良好となり、特に二次スラグと呼はルるスラグのこびｖ
付きも皆無になるとの知見を得、すでに実用化している
。しかしながら、こｎらの知見は特にＯｒ、　Ｎｉ等の
含有量が多いステンレス鋼心線を用いた被覆アーク溶接
棒に関するものであって１本発明者等が目標とする全姿
勢用軟鋼被覆アーク溶接棒を含むものではなく、軟鋼被
覆アーク溶接棒においても被覆剤中への８．８ｅ等の添
加がスラグはく離性の改善に有効であるとの知見を得る
には至っていない。

以上の観点から、狭開先突合せ溶接や鋭角すみ肉溶接に
おいても優ｎたスラグはく離性を有し、溶接作業能率を
著しく同上できる全姿勢用軟鋼被覆アーク溶接棒の早急
な開発が望ま几ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、特に狭開先の突合せ溶接や鋭角すみ肉溶接で
の一次及び二次スラグはく離性が極めて良好で、溶接作
業能率を著しく同上できる全姿勢用軟鋼被覆アーク溶接
棒を提供する。　　′〔問題点を解決するための手段〕本発明の要旨は、５ｉＯｚ：　１　（３〜３０重量％。

ＴｌＯ２；１０〜３０’ｉ量％、ＭｆＯ：　０．８〜６
重量％。

金楓炭酸塩；５〜２０重量％、Ｆｅ：２１Ｊ〜５０重量
％、Ｍｎ：３〜７重量％、８の単体または化合物の１種
を単体に換算して０．００５〜０．２重１私有機物；１
〜５重量％を含み、且つＭｆＯ／　（Ｓ　ｉ０２＋Ｔｉ
０２）で与λらｎる重量比が０．０４〜ｏ２の範囲内と
なるようなフラックスに固着剤を用いて鋼心線の周囲に
塗布して構成したことを特徴とする被覆アーク溶接棒で
ある。

狭開先の突合せ溶接や鋭角すみ肉溶接での一次スラグに
〈離性の劣化原因に、浴融スラグが凝固し冷却する過程
でのスラグの膨張率に７・１する収縮率の差が小さいこ
とによるとさｊている。また、溶接ビード表面中止端部
へのスラグのこびり付きなどの二次スラグはく離性の劣
化原因は、浴融メタル及び溶融スラグの界面張力が大き
いためと考えらｎでいる。

そこで本発明者等に鋭意研究の結果、Ｍｙｏ／（８ｉ０
１　＋Ｔｉ０１　）で与えられる重量比を駆足すること
によりスラグの熱膨張と収縮との差を大きく保つことが
でき、これが′狭開先の突合せ溶接や鋭角すみ肉溶接で
の一次スラグに〈離性改善に有効であることを見出した
。更に、溶接ビード表面や止端部へのスラグのこびり付
きによる二次スラグに〈離性改善に対し、軟鋼被覆アー
ク溶接棒の場合においてｔｚ８を単体またに化合物で被
覆剤中に添加することが有効であることを見出した。

本発明にかかる知見は基づいてなさｎたものであり、以
下に作用とともに本発明の詳細な説明する。

〔作　用〕

本発明の最大の特徴に、−次スラグに〈離性の改善に対
し、　ＭｆＯ／　（Ｓｉ０２　＋ＴｉＯ２）で与えられ
る重量比を限足し、更に二次スラグはく離性の改善に対
し、Ｓの単体または化合物を被覆剤中に添加したところ
にあり、狭開先の突合せ溶接や鋭角すみ肉溶接のみなら
ず、スラグはく離性を総合的に改善し、浴接作業能率を
著しく同上したことにある。

第１表に、８ｉ０２５〜３５．２％、　Ｔｉ０２７〜３
４８％Ｍｆ００．４〜７．２　Ｎ、金属炭酸塩５〜１９
．５％、　Ｆｅ１４、７〜４９．６％、　Ｍｎ３．０〜
６．７％、有機物０．３〜４５％、８０〜０２３３％の
組成となり１残部が塗装剤および固着剤を含む被覆剤を
直径４．０　ｍ　、長さ４００ｍｍの軟鋼心線に被覆外
径６．４　ｍｍに被覆塗装した後に乾燥して４０種類の
溶接棒を作成し。

下回突合せ溶接及び鋭角すみ肉溶接での溶接作業性およ
び１次スラグはく離性と二次スラグはく離性を調査１−
た結果を示すものであり、第１図は第１表の結果からＭ
ｆＯ／　（Ｓｉ０２　＋　ＴｉＯ２）で与えられる重量
比と溶接作業性および１次スラグに〈離性との関係を、
第２図は第１表の結果から被覆剤中に添加したＳ量と溶
接作業性および二次スラグはく離性との関係をそ几ぞｎ
図示したものである。

この場合の溶接作業性およびスラグはく離性調査は下記
条件で調査した。

下回突合せ溶接　溶接電流；１８ＵＡ（交流）溶接速度
：　１５　ｃｎ＋　／ｓｋ母　　材：　８８４１，２０諺を開先形状；　４５０Ｖ開先鋭角すみ肉溶接　浴接電流：　１８ＵＡ（交流）溶接速
度；２０−／− 母　　　材；　　８８４１，６謹ｔすみ内角度；６０度なお、第１表におけるスラグａ〈離性および浴接作業性
評価は（−次スラグはく離性）Ｏ印：　＆好（ピッチングハンマーによる軽打で除去） Δ印；やや不良（ピッチングハンマーによるやや強打で
除去） ×印；不良（ピッチングツ・ンマーによる強打で除去）
（二次スラグは〈離性）Ｏ印：良好（スラグこびり付き率；２Ｘ以下）Δ印：や
や不良（スラグこびり付き率；２〜１０％）×印；不良
（スラグこびり付き率：１０％以上）（ｇ接作業性）Ｏ印：良好 Δ印；やや不良 ×印；不良を示す。

また、表１の総合判定においてＯ印；良好 Δ印；やや不良 ×印；不良を示す。

更に、第１図における１次スラグはく離性と溶接作業性
の評価において ○印；良好 Δ印；やや不良 ×印；不良を示す。

その結果、被覆剤成分においてＭｆＯ／（８ｉ　０２　
十Ｔｉ（％）で与えられる重晴比範囲を限定１２．且っ
Ｓの単体−！たけ化合物を微量添加することにより狭開
先の突合せ溶接や鋭角すみ肉溶接で極めて良好な一次お
よび二次のスラグはく離性の得らルることが判明した。

第１表、第１図および第２図の結果から明らかな如（、
ＭｆＯ／（ＳｊＯａ　＋Ｔｉ（％　）で与えられる重量
比が０．０４〜０．２の範囲に入らない隊４，７，８゜
１０〜ｔ１１５，１６．２２，２３，２８．２９は一次
スラグはく離性の劣化が認めらｎており、ＭＰＯ／　（
８ｉｏｚ　＋　ＴｉＯ２）　テ与えらｎ、ｂ重量比を０
．０４〜０．２の範囲内にすべきであることが判明した
。また、Ｓの単体または化合物が８に換算して０．０Ｕ
５％以上の範囲に入らないｍ１〜４　、８．１ｏ〜１２
゜１５．１６，２０１に次スラグはく離性の劣化が認め
らＩた。一方、その添加が０．２％全超えるＮａ７．２
６，２７．３９．４０ｆｌ浴ｆｆ１作業性の劣化が認め
らｎておりに次スラグはく離性と溶接作業性の両面から
被覆剤中のＳｔを０．（３０５〜０．２にの範囲にすべ
きであることが判明した。更に、Ｓ以外の個々の成分が
本発明要件を満足せず溶接作業性が劣化しているｔｍ１
〜３，２０〜２２゜２６〜２８，３３，３４．３６〜４
０ＣもＭｆＯ／（８ｉ０！＋　ＴｉＯ２）　テ与えられ
る重量比がＯ，０４〜０．２の範囲、また被覆剤中のｓ
ｔが０．００５〜ｏ２Ｘの範囲となることによって一次
または二次のスラグにぐ離性に良好であることが判明し
た。

以下、本発明における各成分の作用と成分範囲限定の理
由を述べる。

（８：０２　：　１０〜３０重量％）Ｓｉ０１１）スラグの生成剤として作用するとともに。

スラグの粘性やアークの吹き付は強さなどに影響を与え
る成分であり、１０％未満ではアークの吹き付けか弱す
ぎるためアークの安定性維持が困難となり、ビード外観
、形状が不良に々ると同時に十分な溶込みが得ら几ない
。他方、３ＯＮを超えるとスラグの粘性が過大になると
同時にアークの吹き付けが強くなりすぎるため、アンダ
ーカットの発生やビード外観、形状不良などの浴接欠陥
を生じる。

（’Ｉ’ｉ０．　：　１０〜３０重量％）Ｔｉ０１はス
ラグの流動性や粘性を調整するために添加するが、１０
％未満でにス、ラグの流動性が不足し粘性が過大となる
ためビード形状が凸形状となり著しく劣化する。他方、
３０％を超えるとスラグの流動性が増し粘性が低下しす
ぎるため、スラグの被包性が悪くなりビード外観、形状
が劣化する。

（ＭｆＯ；　０．８〜６重ｉＸ）ＭｆＯはスラグの融点を調整すると同時にスラグの流動
性や粘性に影響を与える成分であるが。

０、８％未満ではスラグの粘性が不足するとともに流動
性が過大となるためビード外観、形状が劣化する。また
、スラグの融点が低下するためスラグはく離性の劣化を
招き易い。他方、６Ｘｉ超えると融点の上昇とともにス
ラグの流動性が不足し粘性が過大となるため、ビード外
観、形状が劣化するばかりでなくスパッタの発生量が著
しく増加し、溶接作業性が悪くなる。

（金属炭酸塩；５〜２０重ｔＸ）本発明でいう金属炭酸塩とＩＸ　０ａＯ０３、ＭｆＯ０
３およびＭｎ００３を指すものであり、アークの安定性
を確保するとともにスラグの流動性や粘性を調整するた
めに添加するが、５％未満ではその効果が得らｎｆ（い
。他方％　２０％を超えるとアークにより一層安定にな
るが、スラグの流動性が上り粘性が低下しすぎるためビ
ード外観、形状が劣化する。

（Ｆｅ；２０〜５０重量％）本発明でいうＦｅとに鉄合金中の鉄粉および鉄粉の形で
配合さ几るもののＦｅｔの合計を指すもので、溶着効率
を増加するために多量添加するが、適正な溶着効率を維
持するためには２０％を下限とする。他方、５０％を超
えるとアークに広がりがなくなるとともに耐棒焼は性が
劣化してぐるので５０％を上限とする。

（Ｍｎ：３〜７重量％）本発明においてＭｎとは金属ＭｎやＦｅ−Ｍｎなどで配
合さ几るもののＭｎｔの合計を指すものであるが。

３％未満でに脱酸不足となり１　　ピットやプローホ−
ルなどの溶接欠陥が発生し易くなる。他方、７％を超え
ると溶接金属の靭性や紙性などの機械的性能が劣化する
と同時に過脱酸によるビットが発生し易くなるので７％
を上限とする。

（Ｓの単体または化合物の１種を単体に換算して：０．
０（１５〜０．２重ＮＮ）ｓＨ溶融金稿及びスラグの界面張力を低下させてビード
形状を平滑にし、ビード止端部のなじみ性を良好にする
とと本にｌ＠接金金属スラグ間との結合力を小さくシ、
二次スラグに〈離性を良好にするが、その添加量が００
０５％未満でにその効果が得らｎ、ない。他方、０．２
％を超えるとスラグの流動性が著しく上がりすぎ、溶接
作業性が劣化してくるので０．２％を上限とする。なお
、ここで８の化合物とに硫化亜鉛、硫化鉛、硫化鉄、硫
化銅、硫化バリウム、硫化カルシウム、硫化マンガンナ
どの硫化物を指す。

（有機物：１〜５重量％）有機物にアーク安定性や吹き付は強さに影響を与える成
分であるが、１％未満ではアークの吹き付けが弱くなる
と同時に不安定になるため溶接作業性が劣化する。他方
、５％を超えるとアークの吹き付けが強くなりすぎると
同時に被覆の耐熱性が劣化するため棒焼けを起し易くな
る。従って５％を上限とした。

なお１本発明被覆アーク溶接棒の被覆剤には以上の成分
の他Ｏａｋ、　ＩＶ４０３　ｔ　Ｆｅ０１　Ｆｅ１０３
　、　ＫＩＯ、ｌＮａ２Ｏ寿どをそｎぞれの成分の合計
が１０％を超えない範囲で配合（〜ても本発明被覆アー
ク溶接棒の特性を損うものではない。ここでに２０　、
　Ｎａ２ＯｉＪ：王に固着剤とし用いる水硝子から添加
さｎ、るものである。

次に、本発明の効果を実施例により四に具体的に述べる
。

〔実施例〕

第２表に示す組成および構成の供試棒を作成し、こ几ら
を用い以下に示す溶接条件で＠接作業性およびスラグに
〈離性について調査し、各々の判定と総合評価をしたと
ころ第２表に示すような結果が得られた。

なお、表中の評価は、Ｏ印；良好 Δ印；やや不良 ×印；不良を示す。

（溶接条件）下回突合せ溶接　溶接電流；　１８０Ａ（交流）ｆＩ！
ｒ接速度；１５国／― 母　　　材：　　８８４１，２０■を開先形状；４５°■開先鋭角すみ肉溶接　溶接電流；１８０Ａ（交流）溶接速度
：　２　Ｕ　ｔｓｓｘ　／　―母　　材：　８８４１，
６ｗｔすみ内角度；６０度また、第２表におけるスラグは〈離性評価基準鵬（−次スラグはく離性）除去） ×印；不良（ピッチングツ１ンマーによる強打で除去）
（二次スラグはく離性）Ｏ印；良好（スラグこびｖ付き率；２％以下）Δ印；や
や不良（スラグこびｖ付き率：２〜１０Ｘ）×印；不良
（スラグこびジ付き率；１０Ｘ以上）第２表においてＡ
１−Ａ１８　　は本発明例、Ｂｌ〜８１８は比較例を示
す。

本発明被覆アーク溶接棒のＡ１〜λ１８は個々のつ成分が本発明様要件を満足しているとともにＭｆＯ／（
８ｉ０２　＋　ＴｉＯ２）で与えら几る重量比について
も本発明要件を満足しているため、−次および二次のス
ラグはく離が極めて優れていると同時に良好な溶接作業
性が得らｎている。

比較溶接棒Ｂ１は８１０１が不足しているためアークが
不安定となり、ビード外観、形状が悪くなり。

溶接作業性が劣化した。

Ｂ　２　Ｆｌ　８ｉ（ｈが過剰であるためスラグの粘性
が高く、アークの吹き付けも強いためビード形状が凸形
状となるなど、ｆ８８重業性が劣化した。

Ｂ　３　ｆｆ、　Ｔｉ０１が不足しているためスラグの
流動性が悪く、ピード外観、形状が不均一な凸形状とな
り劣化した。

Ｂ４はＴ　ｉ　ＯＨが過剰であることから、スラグの流
動性が著しく増して粘性が低下したため、スラグの被包
性が悪化し、ビード外観、形状も劣化した。

Ｂ　５４？　ＭｆＯが不足しているためスラグの粘性が
低下しすぎ、ビード外観、形状が劣化した。捷た。

スラグの融点が低下したため一次スラグはく離性が悪か
った。

Ｂ６ｆｉＭｆＯが過剰であるため融点の上昇とともにス
ラグの粘性が上りすぎ、ビード外観、形状が劣化した。

また、スパッタの発生量が多く、溶接作業性が悪かった
。さらに、　ＭｆＯ／（８ｉ０３＋Ｔｉｅｓ）で与えら
扛る重量比が本発明の要件を満足していないため、−次
スラグに〈離性も悪かった。

Ｂ７は金属炭酸塩が不足しているためアークの安定性を
維持できず、溶接作業性が劣化した。

Ｂ８ａ金属炭酸塩が過剰となっているため、スラグの粘
性が低下しすぎてビード外観、形状が劣化した。

Ｂ９はＦｅが不足しているため適正な溶着効率が得らｎ
ず、ビード外観、形状が凹状となり劣化した。

Ｂ　１０ｎ　Ｆｅが過剰であるためアークに広がりがな
く、耐棒焼は性が著しく劣化した。

Ｂ　１１　ｎ　Ｍｎが不足しているため脱酸不足となり
。

ピットやブローホールが発生し、ビード外観、形状が劣
化した。

Ｂ１２にＭｎが過剰であるため脱酸過剰となり、ビット
やブローホールが発生し、ビード外観、形状が劣化した
。

Ｂ１３１ｄ　Ｓが不足しているため二次スラグに〈離性
が劣化し、ピード表面や止端部などにスラグのこびｖ付
きが残った。

Ｂ１４は８が過剰となっているためスラグの融点が低下
しすぎ、流動性が著しく上がり、ビード外観、形状が悪
かった。

Ｂ１５ｆｌ有機物が不足しているためアークの吹き付け
が弱くアークが不安定となり、ビード外観。

形状が劣化した。

Ｂ１６Ｕ有機物が過剰であるためアークの吹き付けが強
くなりすぎ、アンダーカットが発生し、ビード外観、形
状が劣化した。

Ｂ１７．Ｂ１８　ｆ１個々の成分についてに本発明の要
件を満足するが、　ＭｆＯ／（８ｉ０冨＋Ｔｉ０１　）
の条件を満足していないため一次スラグはく離性が悪か
った。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明被覆アーク溶接棒に狭開先
の突合せ溶接や鋭角すみ肉溶接のみならず、あらゆる条
件で良好な溶接作業性と優ｎた一次および二次のスラグ
に〈離性を有しているため、現場溶接作業能率を著しく
同上させる。

【図面の簡単な説明】

第１図に良好な溶接作業性と一次スラグはく離性の得ら
れるＭｆＯ／　（８ｉ０２　＋　Ｔ　ｉ０２　）の好適
範囲を示す図である。第２図は良好な溶接作業性と二次スラグに〈離性の得ら
ｎるＳの好適範囲を示す図である。代理人　弁理士　　秋　沢　政　光信１名（２↓Ｍ）　　　□ｇＨ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＳｉＯ＿２：１０〜３０重量％、ＴｉＯ＿２；１０〜３０重量％、ＭｇＯ；０．８〜６重量％、金属炭酸塩；５〜２０重量％、Ｆｅ；２０〜５０重量％、Ｍｎ：３〜７重量％、Ｓの単体または化合物の１種を単体に換算して：０．００５〜０．２重量％、有機物：
１〜５重量％を含み、且つＭｇＯ／（ＳｉＯ＿２＋ＴｉＯ＿２）で与
えられる重量比が０．０４〜０．２の範囲内となるよう
なフラックスに固着剤を用いて鋼心線の周囲に塗布して
構成したことを特徴とする被覆アーク溶接棒。