JPS6257797A - ガスシ−ルドア−ク溶接用フラツクス入りワイヤ - Google Patents

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、熱間および冷間伸線工程を通じて製造される
ガスシールドアーク溶接用フラックス入すワイヤに関す
るものである。

（従来の技術） フラックス入りワイヤは、溶接作業性に優れ、またその
うちでも開口部のない（シームレスタイプ）チューブラ
ワイヤの場合、めっきが可能なためワイヤ送給性も良く
、広く用いられている。このフラックス入りワイヤの製
造方法としては；（１）比較的小径の管の中にフラック
スを充填し、冷間伸線のみで製造する技術（特開昭５９
−２１４９５号公報）、 （２）　　大径の管あるいは中空ビレットにフランクス
を充填し、熱間および冷間伸線を通じて製造する技術（
特開昭５８−１８１４９６号公報）、等がある。

これらのフラックス入りワイヤについては、フラックス
組成のみについての研究が多く、外皮材の特性について
言及したものは少ない。後者では例えば、特開昭５９−
１０４２９号では、炭素がヒユームに与える効果を、特
開昭５２−４６８９２号では、Ｓｉ％、Ｍｎ％とシャル
ピー衝撃値との関係についての開示はある。しかしなが
ら、溶接作業性、特にアークの安定性との関連について
検討したものは見られない。

従来のフラックス入りワイヤは、特開昭５６−１６０８
９５号で提案されるように、外皮材に軟鋼を用い、フラ
ックス中には多量のＳｉやＭｎあるいはさらに強力なＭ
ｇ等の脱酸剤を含有させている。

これら脱酸剤の効果は、溶接金属部の酸素低減以外にア
ークの安定性に大きな効果を有し、特にＡＡ、Ｍｇはア
ークの改善に著しい効果がある。

しかしながら、前述した熱間伸線を行ってフラックス入
りワイヤを製造する技術では、伸線前の加熱中にフラッ
クス中の脱酸剤の一部が酸化するために無駄が多い。こ
の傾向はアーク安定効果の高い強脱酸剤はど顕著であり
、これら強脱酸剤が低融点であることと相俟って実用上
の障害となっていた。

また、冷間伸線のみで製造する前述（１）の場合では、
こうした問題点はないが、特開昭５８−１６７９６号に
みられるように、Ｍｇを添加するのが一般的であり、ワ
イヤ自体が高価なものとなってしまう問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 要するに、熱間伸線を通じてフラックス入りワイヤを製
造する場合に起きる上述した問題点：即ちＡｆｆｉやＭ
ｇの燃焼、溶解に伴なうロスのためにこれらの使用が制
限されることから、アーク安定性に優れたフラックス内
包ワイヤの製造が困難になるという点、 一方冷間伸線の場合は、ＡＪＪＰＭｇの使用はできるが
、これらは高価な脱酸剤であり、こうした高価な脱酸剤
を使用せざるを得ないという問題点、についての克服を
、本発明の目的とする。

２（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、従来はとんど検討されていなかった外皮
材組成にも着目し、外皮に適量のＳｉおよびＭｎが含ま
れていれば、フラックスにＭｇやＡＡを添加しなくても
良好な作業性が得られることを見い出した。即ち、フラ
ックス中に添加されるＳ　ｉ、Ｍｎ、Ａｊｌ！、Ｍｇ等
の脱酸剤は、溶融金属に移行して、その効果を発揮する
までにはかなりの量が消耗するため、フラックス中への
添加では強力な脱酸剤たとえばＭｇの添加が不可避であ
る。ところが、外皮に含まれる元素は、始から鋼中に溶
けており、かような消耗がないため、ＳｉやＭｎのごと
き比較的弱い脱酸剤でも同等の効果が得られることが判
った。

上述の如き新規な知見に対し、本発明は、Ｃ≦０．１５
ｗｔ％、０．３　ｗｔ％≦Ｓｉ≦１．３　ｗｔ％、０．
５　ｗｔ％≦Ｍｎ≦２．７　ｗｔ％、Ｐ≦０．０２５　
ｗｔ％、Ｓ≦０．０２５　ｗｔ％、Ａ　ｊ！　＜０．０
１ｗｔ％、Ｔ　ｉ　＜　　０．０１匈ｔ％を含有し、残
部が主としてＦｅである組成の鋼を外皮材とし、その外
皮材中には、金属酸化物、ふつ化物、のうち少くとも１
種以上からなるフラックスを内包させるとともに、金属
酸化物およびふつ化物についてはその合計重量がワイヤ
全重量の３ｗｔ％〜１２ｗｔ％に当る量内包させ、かつ
該金属酸化物およびふつ化物としては、金属酸化物、ふ
つ化物の合計量に対して、４５賀Ｌ％≦ＴｉＯ□≦８５
圓ｔ％ ５ｉＯｚ≦１０ｗｔ％ を必須とし、 ０．３　ｗｔ％≦Ｎａ　２０≦２ｉｖｔ％０．３　ｗｔ
％≦ＫＺＧ≦２ｗｔ％ のいずれか一方あるいは両者を含有させるように、調整
したものを用いることを特徴とするガスシールドアーク
溶接用フラックス入りワイヤを提案する。

強脱酸を行なえばアークが安定化する現象は経験的によ
く知られており、例えば、ワイヤ端でのＣＯ反応を抑制
し、溶融池との短絡が減少−するためと考えられている
。

（作　用） 本発明者らの研究によれば、強脱酸を行えばアークが安
定するという現象は、ワイヤ端でのＣＯ反応を抑制する
ことにより、溶融池との短絡が減少するためと想像され
た。そこで、本発明者らは次のような実験を行った。

実験は、Ｔｉ０ｔ　：　７０ｗｔ％（以下は単に「％」
のみで表示する）　、５ｌｏｔ　：　５％、八ｈｏ３：
１５％、Ｆｅ−Ｍｎ：１０％を配合したフラックスを充
填した鋼管を、熱間伸線および引き続く冷間伸線を通じ
て１．２　ｍｍ−としたものを用いた。フラックスの面
積率（１，２ｍｍ　φの製品断面におけるフラックス面
積と全断面積の比）比）は、２０％であった。第１表に
鋼管（外皮材）の組成とアーク安定度および一２０℃に
おけるシャルピーイ直を示す。

第１表 外皮材中のＳｉ量が０．３％以上でかつＭｎが０．５％
以上の場合にアークの安定性が得られている。しかしな
がら、Ｓｉ１．３％以上になると、溶接金属の靭性が著
しく劣化している。なお、Ｍｎを２．８％にしたケース
では、冷間伸線過程で硬化断線したので２゜７％を限度
とした。

次に、外皮材として用いる鋼の組成限定理由について述
べる。

まず、Ｃは、低温割れ性を考慮して０．１５％以下とす
る・ＰおよびＳについては、高温割れを避けるためにい
ずれも０．０２５％以下とする。

ＡＪ、Ｔｉについては、後述するように、本発明では溶
接作業性の良いＴｉ０ｚを主としたフラックスを使用す
ることから、これら強脱酸剤の添加量が多いと、Ｔｉが
溶接金属に多量に入り、溶接金属の微細組織を害したり
、再熱部でＴｉＣを生成して靭性を害する。したがって
、Ｔｉについては、０．０１％以上の添加は不適である
。Ａ１については、Ｔｉ（ｈの解離による溶接金属のＴ
ｉ上昇の面では０．０２％以下にすると良いが、０．０
１％以上添加するとアークの吹きつけが強くなり、移行
粒滴も大きくなって、作業性を害するので、それぞれ０
．０１％を上限とする。

次に、上記外皮材（管）中に内在させるフラックスにつ
いて述べる。本発明においてかかるフラックスは、上記
外皮材の組成との組合わせて考えるとき、上述したよう
にＳｉｎ、とＴｉＯ２の量が非常に重要なポイントとな
る。即ち、外皮材中にＳｉを積極的に含有させているの
で、その酸化によってＳｉＯ２がスラグとして生成する
こと、Ｔｉ０ｚを多量に含ませないとスラグ剥離が非常
に悪くなって実用に耐えない結果を招く。以下外皮材の
組成と組合わせるのに好ましい、フラックスの条件を示
す。

まず、ビードをスラグで覆う必要性の面から、スラグ生
成剤として金属酸化物、金属ふつ化物の合計が、ワイヤ
全重量の少くとも３％に当る量は必要であり、また１２
％を超えると下向き開先内溶接でスラグ先行を生じる。

これら金属酸化物、ふつ化物の組成であるが、立向上進
あるいはすみ肉のビード形状を整えるためにはＴｉＯ□
を含むフラックスが良いが、外皮材にＳｉがあると、ス
ラグの焼き付きを生じ易い欠点があり、これを防ぐため
にはＴｉ０ｚを４５％以上含有させることが有効である
。またその量が８５％を超えると、高融点になりすぎて
、ビードに凹凸が生じる。

次に５ｉＯｚは、スラグ粘性の調整には不可欠であるが
、上述したように、外皮材中のＳｉが酸化、スラグ化す
るので敢えて添加の必要はなく、むしろ添加しすぎると
、溶接金属のＳｉが高くなってじん性劣化を招くので、
酸化物、ふつ化物合計量の１０％以下に当る量とする必
要がある。また外皮材中のＳｉ。

Ｍｎの調整によってアークは安定化するが、このワイヤ
の場合溶接時にＳｉ、Ｍｎの低いワイヤに比べてワイヤ
の通電抵抗が大きくなって、アーク長が短くなる傾向が
ある。このような場合、アークの電位傾度を下げてアー
ク長を長くした方がビード巾が広くなって溶接がやり易
くなるので、該金属酸化物およびふつ化物の合計に対し
てＮａｚＯ，Ｋ２Ｏを０．３％以上添加することが有効
である。しかし、その量が２％を超えるとアーク長さが
長くなりすぎて逆にアークが不安定となる。

要するに、フラックスについては上述した条件が満たさ
れれば、作業性、靭性ともに優れたワイヤの製造が可能
であり、残余の組成は特に限定されない。

好ましくはＡ１□Ｑ３　、　ＺｒｚＯ１程度の中性に近
い成分あるいはふつ化物が良い。

次に脱酸剤については、すでに外皮材中にＳｔ。

Ｍｎを含有させているため、特に規制する必要はないが
、溶接金属の靭性向上のためには以下のように特定する
のが望ましい。

溶接金属の靭性確保のためには脱酸が重要であり、溶接
金属部のＳｔは０．２％以上が望ましい。しかし、０．
９％を超えると、微細組織の生成を害し有害である。Ｍ
ｎは、Ｓｉとのバラ゛ンスで０．５％以上はないと脱酸
生成物の浮上がおくれる結果介在物が増大し、１．８％
以上になると焼入れ性が高くなりすぎて靭性を害する。

したがって溶接金属部のＳｉは、０．２％以上０．９％
以下、Ｍｎは０．５％以上１．８％以下とすることが望
ましい。

ところが、アーク安定性を確保するために、外皮材中に
は既に０．３％以上のＳｔが添加されているので、敢て
Ｓｉの添加は必要はなく、逆にフラックスからの添加が
ワイヤ全重量の１．２％以上になる量だと、溶接金属が
高Ｓｔになって靭性を害する。Ｍｎは焼入れ性確保の他
に一部がｌ’ｌｎＯとなってスラグの塩基度を高める効
果があり、ワイヤ全重量に対して０．５％以上の添加が
望ましい。しかし、その量が２．６％を超えると、外皮
材中のＭｎを０．５％にしても、溶接金属では１．８％
を超すので、２．６％以下とする。

また鉄粉はアークを安定にする効果があるが１０％をこ
えて添加すると溶接金属の酸素が高くなって靭性を害す
る。

また靭性の向上をはかるには、Ｆｅ−ＢあるいはＢ２Ｏ
３を添加したり、Ｎｉを添加するのも有効である。

なお鉄粉の添加は、アークの改善に効果があるが、その
量がワイヤ全重量の２０％を超えると溶接金属の酸素量
が高くなって靭性を害する。

本発明を熱間伸線法に適用した結果を第２表に示す。熱
間伸線法では、フラックス中にＭｇやＡｌの添加は不可
能なため、従来組成の外皮材例えば、比較例１，２の組
成では、アーク不安定となっていた。

また、外皮材中のＳｉ、Ｍｎを好適範囲に制限すれば、
目的に応じて第３表のごとく、Ｎｉ、Ｃｒ。

ＭＯ等を外皮材に添加してもアークは安定であった。

第４表、第５表は、冷間伸線法による実施例で、冷間伸
線法でも本発明方法は有効であった。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、アーク安定のため
にＭｇやＡβ等をフラックスに添加する必要がないため
、従来不可能であった熱間伸線法によって被覆内包ワイ
ヤの製造が可能となって、作業性の良いワイヤを大量に
かつ安価に提供できる。しかも、冷間伸線法においても
高価なＭｇ、ＡＮを用いる必要がないので、ワイヤの低
廉化が実現でき、工業的にきわめて有用である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ≦０．１５ｗｔ％、０．３ｗｔ％≦Ｓｉ≦１．３
   ｗｔ％、０．５ｗｔ％≦Ｍｎ≦２．７ｗｔ％、Ｐ≦０．
   ０２５ｗｔ％、Ｓ≦０．０２５ｗｔ％、Ａｌ＜０．０１
   ｗｔ％、Ｔｉ＜０．０１ｗｔ％を含有し、残部が主とし
   てＦｅである組成の鋼を外皮材とし、 その外皮材中には、金属酸化物、ふっ化物 の１種以上からなるフラックスを内包させるとともに、
   金属酸化物およびふっ化物についてはその合計重量がワ
   イヤ全重量の３ｗｔ％〜１２ｗｔ％に当る量内包させ、
   かつ該金属酸化物およびふっ化物としては下記の組成に
   調整したものを用いることを特徴とするガスシールドア
   ーク溶接用フラックス入りワイヤ。 記 金属酸化物、ふっ化物の合計量に対して、 ４５ｗｔ％≦ＴｉＯ＿２≦８５ｗｔ％ ＳｉＯ＿２≦１０ｗｔ％ を必須とし、 ０．３ｗｔ％≦Ｎａ＿２Ｏ≦２ｗｔ％ ０．３ｗｔ％≦Ｋ＿２Ｏ≦２ｗｔ％ のいずれか一方あるいは両者を含有させる。