KR100708267B1 - 자체 차폐 플럭스 코어드 용접봉 - Google Patents

자체 차폐 플럭스 코어드 용접봉 Download PDF

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Abstract

본 발명은 약 4 중량% 이상의 망간과 약 10 중량% 이상의 크롬을 포함하는 고망간 용착 금속을 형성하는 코어드 용접봉(cored electrode)으로서, 상기 코어드 용접봉은 금속 피복(metal sheath) 및 필 조성물(filling composition)을 포함하고, 상기 필 조성물은 금속 합금제들(metal alloying agents) 및 슬래그 시스템(slag system)을 포함하고, 상기 슬래그 시스템은 약 20 중량% 이상의 벌크제(bulk agent), 약 1 중량% 이상의 가스 생성 화합물(gas generating compound), 그리고 약 2 중량% 이상의 슬래그 습윤제(slag wetting agent)를 포함하는 것인 코어드 용접봉에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 약 4 중량% 이상의 망간과 약 10 중량% 이상의 크롬을 포함하는 용착 금속의 형성 방법으로서, 금속 피복과 필 조성물을 포함하는 코어드 용접봉을 제공하는 단계로서, 상기 필 조성물은 금속 합금제들 및 슬래그 시스템을 포함하고, 상기 슬래그 시스템은 약 20 중량% 이상의 벌크제, 약 1 중량% 이상의 가스 생성 화합물, 그리고 약 2 중량% 이상의 슬래그 습윤제를 포함하는 것인 단계, 그리고 상기 가스 생성 화합물이 차폐 가스를 방출하고 상기 코어드 용접봉의 용융부가 용융 금속을 모재 상에 용착시키도록, 전류에 의해 상기 코어드 용접봉을 적어도 부분적으로는 용융시키는 단계로서, 상기 용융 금속은 약 4 중량% 이상의 망간과 약 10 중량% 이상의 크롬을 포함하는 것인 단계를 포함하는 형성 방법에 관한 것이다.

Description

자체 차폐 플럭스 코어드 용접봉{SELF-SHIELDED FLUX CORED ELECTRODE}
본 발명은 일반적으로 용접 분야에 관한 것이다. 더 자세하게는, 이종 금속을 결합하는데 유용한 용접봉 및/또는 탄소강(carbon steel) 및/또는 저합금강(low alloy steel)에 버퍼층을 용착하기 위한 용접봉에 관한 것이다.
아크 용접 분야에서, 아크 용접의 3가지 주요 형태는 서브머지드 아크 용접(SAW;submerged arc welding), 피복 아크 용접(SMAW;shielded metal arc welding) 및 플럭스 코어드 아크 용접(FCAW;flux-cored arc welding)이다. 서브머지드 아크 용접에서는, 나용접봉(bare-metal electrode)과 작업 모재 사이의 전기 아크로 가열함으로써 접합(coalescence)이 이루어진다. 상기 용접은 입상 물질이나 용융상 물질 또는 플럭스(flux)로 덮여진다. 상기 용접 작업은, 전류의 연속적 흐름에 의해 유동이 유지되는 표면 아래의 전도성 풀(conductive pool)을 형성하기 위해 주위 플럭스를 녹이는 열을 생산하도록, 플럭스 바로 밑에 아크를 일으킴으로써 개시된다. 상기 용접봉의 단부와 그 아래쪽에 있는 모재가 용융되고, 용해된 용가제(filler metal)가 상기 용접봉으로부터 모재까지 용착된다. 상기 용해된 용가제는 플럭스 풀(flux pool)을 바꾸어 놓고, 용접부를 형성한다. 피복 아크 용접 에서는, 차폐는 플럭스의 느슨한 입상 덮개 대신에 플럭스 피복에 의해 형성된다. 플럭스 코어드 용접봉에서, 플럭스는 금속 피복재 내에 포함된다.
용접 기술 분야에서, 소정의 방법으로 실시하도록 의도되는 소정의 플럭스 성분들을 가지는 형태의 플럭스 조성물을 발달시키도록 많은 노력이 있어왔다. 일반적으로 용접 플럭스로서 뿐만 아니라 피복재 내에 또는 금속 코어 상에 코팅제로서 사용하는, 아크 용접의 플럭스로 사용하기 위해 많은 조성물들이 발달 되어왔다. 플럭스는 아크 안정성을 제어하고, 용접 금속 조성물을 조절하고, 대기 오염을 방지하도록 아크 용접에 이용된다. 아크 안정성은 상기 플럭스의 조성을 조정함으로써 일반적으로 제어된다. 따라서, 플럭스 혼합물 내의 플라스마 전하 캐리어(plasma charge carrier)로서 역할을 하는 물질들을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 금속 내의 불순물들을 더욱 쉽게 용해될 수 있도록 제공하고 슬래그(slag)를 형성하기 위해 금속보다는 오히려 이러한 불순물들이 결합할 수 있는 물질들을 제공함으로써, 플럭스는 용접 금속 조성을 조절할 수 있다. 슬래그 유동성을 향상시키고 플럭스 입자용 고착제(binder)로서 역할을 하기 위하여, 다른 물질들이 슬래그의 용융점을 낮추기 위해 추가될 수 있다.
피복(coated) 용접봉 및 코어드(cored) 용접봉들은 강철 모재의 전기 아크 용접에 일반적으로 사용된다. 이러한 용접봉들은 고용접 속도에서 단일의 패스(pass) 및 다중 패스의 고강도 용접을 일반적으로 형성한다. 이러한 용접봉들은, 다양한 적용분야에서 바람직한 사용을 위해 인장 강도, 연성 및 충격 강도를 가지는, 견실하고 실질적으로 비다공성의 용접 비드(bead)를 제공하도록 만들어진 다. 또한, 상기 용접봉들은 용접 과정 동안 생성된 슬래그의 품질들을 최소화하도록 만들어진다. 외관을 향상시키고 부식을 방지하기 위해, 원한다면 그 후에 처리될 수 있는(예를 들어, 페인트칠, 코팅) 깨끗한 표면을 제공하도록 용접 작업 후의 슬래그는 제거된다.
코어드 용접봉은 구조물 제작에서 생산성을 향상시키기 위해 솔리드 용접 심선(solid weld wire)의 대안으로서 점차 사용된다. 코어드 용접봉은 금속 피복 및 다양한 금속의 성분을 포함하는 코어를 가지고 있다. 코어드 용접봉은 전형적으로 증가된 용접 용착율을 제공하고, 많은 솔리드 와이어보다 더욱 넓고 일정한 용입(penetration) 형상을 형성한다. 또한, 코어드 용접봉은 전형적으로 흄(fume) 및 스패터(spatter)를 적게 생성시키고, 향상된 아크 안정성을 제공하고, 많은 솔리드 와이어와 비교해 향상된 습윤 특성들을 가진 용접 침전물을 생산한다.
많은 도전 과제들을 제공해온 용접 작업의 한 형태가 이종 금속 용접이다. 금속의 다른 성분으로 인해, 이러한 2개의 금속 사이에 형성된 용접은 크랙(crack)을 형성을 일반적으로 초래하는 큰 응력들에 노출된다. 이러한 응력들은 부분적으로 상기 금속들의 다른 물리적 성질에 기인한다(예를 들어, 열팽창계수, 열전도성, 경도, 항복강도, 신장률 등). 도전 과제들을 제공하는 용접 작업의 또 다른 형태는 탄소강(carbon steel) 및 크롬 카바이드(chromium carbide)를 함유한 저합금강(low alloy steel)의 하드페이싱(hard facing)이다. 하드페이싱 작업과정 동안 고탄소강 내로 퍼진 수소와, 또한 고탄소강 내로 퍼진 크롬 카바이드 내에 형성된 크랙들로 인해 크랙들은 일반적으로 그러한 하드페이싱 작업에서 형성된다.
이종 금속들을 용접하고 탄소강 및 저합금강을 하드페이싱하는 기술분야의 현 상태의 관점에서, 그러한 용접 및 하드페이싱 과정에서 크래킹(cracking)의 발생을 줄이는데 사용될 수 있는 용접봉이 필요하다.
본 발명은 용접봉과 관련이 있으며, 더 자세하게는, 이종 금속 사이의 용접 비드를 형성하고 그러한 용접 비드의 크랙 발생을 줄이는데 사용될 수 있는 용접봉에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 강철의 하드페이싱 과정 동안 그리고/또는 그 후에 상기 강철의 크랙 발생을 줄이는, 강철 상의 버퍼층의 용착에 관한 것이다.
본 발명의 용접봉은 특히 피복 코어 내에 필 조성물(fill composition)을 둘러싸는 금속 피복을 가진 코어드 용접봉을 가리키고, 특히 그것과 관련하여 설명될 것이다; 그러나, 다른 형태의 용접봉들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 코어드 용접봉은, 이종 금속을 용접하고 탄소강 및 저합금강 상에 버퍼층을 용착하는데 특히 유용한 크랙 저항(crack resistant) 고마그네슘 조성물을 용착하는 금속 합금 시스템 및 슬래그 시스템을 포함하는 필 조성물을 가진다. 본 발명의 용접봉에 의해 형성된 용접은 금속 레일의 연결 및/또는 보수에 특히 유용한, 견고하고, 단단하고, 내충격의 표면을 형성하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 용접봉은 물질을 함유하는 탄소강 및 망간강을 용접하기에 어려운 표면 상에 버퍼층을 형성하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 용접봉은 마그네슘강을 서로 용접하는데 사용될 수 있다. 게다가, 본 발명의 용접봉은 열저항의 스테인레스강 및 300℃ 까지의 작업 온도를 가진 주강(casted steel)을 용접하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 용접봉에 의해 형성된 용접 금속은 약 150-300 HB의 경도를 가지고 있고, 약 275-400 HB의 기계적 스트레인(strain)에 의해 콜드셋(cold-set)이 된다.
본 발명의 하나의 양태에서, 본 발명의 용접봉은 자체 차폐 용접봉일 수 있다. 따라서, 상기 용접봉을 사용하는 경우, 차폐 가스는 거의 또는 전혀 필요하지 않다. 또한, 차폐 가스가 사용될 수도 있음을 이해할 수 있다. 그러한 차폐 가스가 사용된다면, 상기 차폐 가스는 대기 성분 및/또는 합성물로부터 용접 비드 또는 버퍼층을 보호하는 것을 제공하도록 상기 용접봉과 함께 사용된다. 상기 차폐 가스는 1 이상의 가스들을 일반적으로 포함한다. 이러한 1 이상의 가스들은 상기 용접 비드 또는 버퍼층의 조성과 관련하여 일반적으로 불활성 또는 실질적으로 불활성이다. 상기 차폐 가스는 CO2 차폐 가스, 또는 CO2 및 아르곤 혼합 차폐 가스를 포함할 수는 있지만 이것에 제한되지는 않는데, 여기서 CO2는 상기 혼합 가스의 약 2 - 40%를 구성한다. 본 발명의 하나의 제한되지 않는 실시예에서, 혼합 차폐 가스가 사용되는 경우, 상기 차폐 가스는 부피로 5 - 25%의 이산화탄소, 그리고 잔부로 아르곤을 포함한다. 이해할 수 있는 바와 같이, 다른 및/또는 추가 불활성 또는 실질적으로 불활성 가스들이 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 및/또는 대체 양태에서, 상기 코어드 용접봉은 주로 철(예를 들어, 탄소강, 저탄소강, 스테인레스강, 저합금강 등)로 형성되는 금속 피복을 포함한다. 그러나, 상기 금속 피복은 알루미늄, 안티몬(antimony;Sb), 창연(bismuth;Bi), 붕소(boron;B), 탄소, 크롬, 코발트, 구리, 납, 망간, 몰리브덴, 니켈, 니오비움, 규소, 황, 주석, 티타늄, 텅스텐, 바나듐, 아연 및/또는 지르코늄과 같은 다른 금속들을 포함할 수는 있지만, 이들에 제한되지는 않는다. 본 발명의 하나의 제한되지 않는 실시예에서, 상기 금속 피복은 철, 그리고 탄소, 크롬, 구리, 망간, 몰리브덴, 니켈 및/또는 규소와 같은 1 이상의 다른 성분들(그러나 이들에 제한되지는 않는다)을 포함한다. 본 발명의 또 다른 제한되지 않는 실시예에서, 상기 금속 피복의 철 함유량은 약 80% 이상이다. 본 발명의 또 다른 제한되지 않는 실시예에서, 상기 코어드 용접봉의 피복은 저탄소강을 포함한다. 본 발명의 또 다른 제한되지 않는 실시예에서, 상기 코어드 용접봉의 피복은 스테인레스강 피복(예를 들어, 304, 304L, 314 등)을 포함한다. 필 조성물(fill composition)이 상기 코어드 용접봉에 포함되는 경우, 상기 필 조성물은 전형적으로 총 용접봉 중량의 약 1% ~ 약 55 중량%를 구성하고, 전형적으로는 총 용접봉 중량의 약 10 ~ 50 중량%를 구성하고, 더욱 전형적으로는 총 용접봉 중량의 약 20 ~ 48 중량%를 구성하고, 심지어 더욱 전형적으로는 총 용접봉 중량의 약 25 ~ 45 중량%를 구성한다. 본 발명의 하나의 제한되지 않는 실시예에서, 상기 피복이 저탄소강으로 형성되는 경우, 상기 코어드 용접봉의 필 조성물은 더욱 높은 중량%를 가지게 된다. 하나의 특별한 제한되지 않는 실시예에서, 저탄소연강(low carbon mild steel) 피복 내의 상기 코어드 용접봉의 필 조성물은 총 용접봉의 약 30 ~ 50 중량%이고, 전형적으로는 총 용접봉의 약 35 ~ 48 중량%이고, 더욱 전형적으로는 총 용접봉의 약 40 ~ 46 중량%이다. 또 다른 특별한 제한되지 않는 실시예 에서, 스테인레스강 피복 내의 상기 코어드 용접봉의 필 조성물은 총 용접봉의 10 ~ 30 중량%이고, 전형적으로는 총 용접봉의 12 ~ 28 중량%이고, 더욱 전형적으로는 총 용접봉의 20 ~ 26 중량%이다.
본 발명의 또 다른 및/또는 대체 양태에서, 상기 코어드 용접봉은 금속 피복, 그리고 고망간 함유물을 가진 용착 금속을 형성하는 필 조성물을 포함한다. 본 발명의 하나의 제한되지 않는 실시예에서, 본 발명의 용접봉의 용착 금속은 또 약 4 중량% 이상의 망간, 약 10 중량% 이상의 크롬, 또는, 약 4 중량% 이상의 망간, 약 5 중량% 이상의 니켈 및 약 12 중량% 이상의 크롬을 포함한다. 이러한 실시예의 하나의 특별한 제한되지 않는 양태에서, 본 발명의 용접봉의 용착 금속은 약 4.5 중량% 이상의 망간, 약 7 중량% 이상의 니켈 및 약 17 중량% 이상의 크롬을 포함한다. 이러한 실시예의 또 다른 특별한 제한되지 않는 양태에서, 본 발명의 용접봉의 용착 금속은 약 4.5 ~ 7.5 중량%의 망간, 약 7 ~ 10 중량%의 니켈, 약 17 ~ 20 중량%의 크롬, 최대 약 0.2 중량%의 탄소, 최대 약 0.3 중량%의 구리, 최대 약 0.3 중량%의 몰리브덴, 최대 약 0.035 중량%의 인, 최대 약 1.2 중량%의 규소 및 최대 약 0.025 중량%의 황을 포함한다. 본 발명의 또 다른 제한되지 않는 실시예에서, 본 발명의 용접봉의 용착 금속은 ISO 17633 클래스 18 8 Mn의 기준을 만족하는 조성물을 가지고 있다.
본 발명의 또 다른 및/또는 대체 양태에서, 본 발명의 용접봉은 상기 용접봉에 의해 형성된 용접층(들) 또는 버퍼층(들)을 강화하는 슬래그 시스템을 가지는 필 조성물을 포함한다. 또한, 상기 필 조성물 내의 1 이상의 슬래그 형성제는 대기로부터 형성된 용접 비드 또는 용착된 버퍼층들을 적어도 부분적으로 차폐한다. 상기 필 조성물은, 원하는 용접 금속 조성물을 적어도 밀접하게 배합하거나 또는 형성된 용접 비드의 원하는 특성들을 얻도록 선택되는 1 이상의 금속 합금제를 전형적으로 포함한다. 상기 필 조성물의 성분들은 1 이상의 산화 금속(예를 들어, 산화알루미늄, 산화붕소, 산화칼슘, 산화크롬, 산화철, 산화마그네슘, 산화니오비움, 산화칼륨, 이산화규소, 산화나트륨, 산화주석, 이산화티타늄, 산화바나듐, 산화지르코늄 등), 1 이상의 탄산금속(metal carbonates)(예를 들어, 탄산칼슘 등), 1 이상의 플루오르화금속(metal fluorides)(예를 들어, 플루오르화바륨, 플루오르화창연, 플루오르화칼슘, 플루오르화칼륨, 플루오르화나트륨, 테플론 등), 및/또는 1 이상의 금속 합금제(metal alloying agents)(예를 들어, 알루미늄, 안티몬, 창연, 붕소, 칼슘, 탄소, 크롬, 코발트, 구리, 철, 납, 망간, 몰리브덴, 니켈, 니오비움, 규소, 황, 주석, 티타늄, 텅스텐, 바나듐, 아연, 지르코늄 등)를 포함할 수 있다. 본 발명의 하나의 제한되지 않는 실시예에서, 상기 필 조성물의 슬래그 시스템은 용접봉의 약 1 중량% 이상, 전형적으로는 상기 용접봉의 30 중량% 이하, 더욱 전형적으로는 상기 용접봉의 약 3 ~ 20 중량%, 그리고 한층 더욱 전형적으로는 상기 용접봉의 약 7 ~ 14 중량%를 구성한다. 본 발명의 또 다른 제한되지 않는 실시예에서, 상기 필 조성물의 슬래그 시스템은 상기 필 조성물의 금속 합금 함유량보다 낮은 중량%를 가지고 있다. 이러한 실시예의 하나의 제한되지 않는 양태에서, 상기 슬래그 시스템에 대한 금속 합금 함유량의 중량% 비율은 적어도 약 1.5 : 1, 전형적으로는 적어도 약 1.75 : 1, 더욱 전형적으로는 약 1.9 ~ 5.5 : 1, 한층 더욱 전형적으로는 약 2 ~ 4 : 1 이다. 상기 필 조성물의 슬래그 시스템은 용착 과정 동안 및/또는 후에 상기 용접 금속 또는 버퍼층을 적어도 부분적으로 보호하도록 사용되고/사용되거나, 특별한 용착 과정을 촉진하도록 사용된다. 본 발명의 또 다른 제한되지 않는 실시예에서, 상기 슬래그 시스템은 적어도 하나의 용착 보호제를 포함한다. 이러한 실시예의 하나의 제한되지 않는 양태에서, 상기 용착 보호제들 중 적어도 하나는 금속 용착 작업 동안 차폐 가스를 생성시키는 가스 생성 화합물(gas generating compound)을 포함한다. 상기 가스 생성 화합물은 일반적으로 용접 작업 동안 분해하고, 상기 용접 금속 또는 버퍼층들을 적어도 부분적으로는 보호하는 가스(예를 들어, CO2 생성 화합물, 플루오르화물 생성 화합물 등)를 방출한다. 상기 방출 가스는 아크 환경에서 질소의 부분 압력을 줄이는 영향을 미쳐, 용착 금속 내의 질소 픽업(pick-up)을 줄이게 된다. 용착 금속 상의 과다한 질소는 상기 용착 금속의 물리적 특성들과 외관을 손상시킬 수 있는, 용착 금속 내의 불리한 기공(porosity)을 초래하게 할 수 있다. 이에 더하여, 또는 이를 대신하여, 상기 방출 가스는 아크 영역으로부터 습기를 제거할 수 있어, 상기 용착 금속에 의해 수소 흡수의 양을 줄이게 된다. 상기 용착 금속에 대해 습기를 감소시킴으로써, 물로부터의 감소한 양의 수소가 상기 용착 금속 내로 흡수되고, 따라서 상기 용착 금속의 기공을 줄이게 된다. 이러한 실시예의 하나의 특별한 제한되지 않는 양태에서, 상기 가스 생성 화합물은 플루오르화물 생성 화합물(예를 들어, CaF2, K3AlF6 등)을 포함한다. 하나의 제한되지 않는 형태에서, 1 이상의 플루오르화 생성 화합물들은 가스 생성 화합물들의 대부분을 구성한다. 이러한 실시예의 하나의 특별한 제한되지 않는 양태에서, 상기 가스 생성 화합물은 상기 용접봉의 약 0.1 중량% 이상, 전형적으로는 상기 용접봉의 약 0.2 ~ 5 중량%, 더욱 전형적으로는 상기 용접봉의 약 0.4 ~ 2 중량%, 그리고 한층 더욱 전형적으로는 상기 용접봉의 약 0.6 ~ 1.4 중량%를 구성한다. 상기 가스 생성 화합물은 상기 슬래그 시스템의 약 1 중량% 이상, 전형적으로는 상기 슬래그 시스템의 약 2 ~ 40 중량%, 더욱 전형적으로는 상기 슬래그 시스템의 약 4 ~ 18 중량%, 한층 더욱 전형적으로는 상기 슬래그 시스템의 약 8 ~ 12 중량%를 구성한다. 본 발명의 또 다른 제한되지 않는 실시예에서, 상기 슬래그 시스템은, 금속 용착층들이 적어도 부분적으로는 응고될 때까지, 대기로부터 상기 용착 금속층들을 보호하고 덮도록 사용되는, 적어도 하나의 벌크제(bulk agent)를 포함한다. 이러한 실시예의 하나의 특별한 제한되지 않는 양태에서, 상기 벌크제는 산화금속(예를 들어, TiO2 등)을 포함한다. 하나의 제한되지 않는 형태에서, 이산화티타늄은 상기 벌크제의 대부분을 구성한다. 이러한 실시예의 하나의 특별한 제한되지 않는 양태에서, 상기 벌크제는 상기 용접봉의 약 1 중량% 이상, 전형적으로는 상기 용접봉의 약 1.5 ~ 8 중량%, 더욱 전형적으로는 상기 용접봉의 약 2 ~ 6 중량%, 그리고 한층 더욱 전형적으로는 상기 용접봉의 약 3.5 ~ 5 중량%를 구성한다. 상기 벌크제는 상기 슬래그 시스템의 약 20 중량% 이상, 전형적으로는 상기 슬래그 시스템의 약 25 ~ 90 중량%, 더욱 전형적으로는 상기 슬래그 시스템의 약 30 ~ 60 중량%, 그리고 한층 더욱 전형적으로는 상기 슬래그 시스템의 약 40 ~ 55 중량%를 구성한다. 본 발명의 또 다른 제한되지 않는 실시예에서, 상기 슬래그 시스템은 적어도 하나의 슬래그 습윤제(slag wetting agent), 아크 안정제, 슬래그 제거제 및/또는 표면 용착제(surface deposition agent)를 포함한다. 상기 슬래그 습윤제는, 사용되는 경우, 금속 용착층들이 적어도 부분적으로는 응고될 때까지 상기 슬래그가 대기로부터 용착 금속을 보호하고/보호하거나, 상기 용착 금속의 외관을 강화하도록 상기 용착 금속을 완전히 덮도록 하는 것을 보장하는 것을 촉진한다. 이러한 실시예의 하나의 특별한 제한되지 않는 양태에서, 상기 슬래그 습윤제는 산화금속(예를 들어, SiO2, Al2O3 등)을 포함한다. 하나의 제한되지 않는 형태에서, SiO2 산화물은 슬래그 습윤제의 대부분을 구성한다. 이러한 실시예의 하나의 특별한 제한되지 않는 양태에서, 상기 슬래그 습윤제는 상기 용접봉의 약 0.1 중량% 이상, 전형적으로는 상기 용접봉의 약 0.2 ~ 6 중량%, 더욱 전형적으로는 상기 용접봉의 약 0.5 ~ 5 중량%, 그리고 한층 더욱 전형적으로는 상기 용접봉의 약 1 ~ 4 중량%를 구성한다. 이에 더하여, 또는 이를 대신하여, 상기 슬래그 습윤제는 상기 슬래그 시스템의 약 10 중량% 이상, 전형적으로는 상기 슬래그 시스템의 약 15 ~ 60 중량%, 더욱 전형적으로는 상기 슬래그 시스템의 약 20 ~ 40 중량%, 그리고 한층 더욱 전형적으로는 상기 슬래그 시스템의 약 20 ~ 35 중량%를 구성한다. 상기 아크 안정제는, 사용되는 경우, 스패터를 최소화하는 조용한 아크를 생산하는 것을 용이하게 한다. 이러한 실시예의 하나의 특별한 제한되지 않는 양태에서, 상기 아크 안정제는 산화금속(예를 들어, K2O, Na2O, TiO2 등)을 포함한다. 하나의 제한되지 않는 형태에서, 산화칼륨 및/또는 산화나트륨은 아크 안정제의 대부분을 구성한다. 이러한 실시예의 하나의 특별한 제한되지 않는 양태에서, 상기 아크 안정제(다소 제한된 정도의 아크 안정 효과를 가지는 TiO2와 같은 벌크제를 제외하고)는 상기 용접봉의 약 0.1 중량% 이상, 전형적으로는 상기 용접봉의 약 0.2 ~ 4 중량%, 더욱 전형적으로는 상기 용접봉의 약 0.3 ~ 3.5 중량%, 그리고 한층 더욱 전형적으로는 상기 용접봉의 약 0.5 ~ 2 중량%를 구성한다. 이에 더하여, 또는 이를 대신하여, 상기 아크 안정제(다소 제한된 정도의 아크 안정 효과를 가지는 TiO2와 같은 벌크제를 제외하고)는 상기 슬래그 시스템의 약 1.5 중량% 이상, 전형적으로는 상기 슬래그 시스템의 약 2 ~ 40 중량%, 더욱 전형적으로는 상기 슬래그 시스템의 약 5 ~ 20 중량%, 그리고 한층 더욱 전형적으로는 상기 슬래그 시스템의 약 7 ~ 15 중량%를 구성한다. 표면 용착제는, 사용되는 경우, 상기 용착 금속의 윤이 나는 전체 표면 외관에 기여한다. 이러한 실시예의 하나의 특별한 제한되지 않는 양태에서, 상기 표면 용착제는 산화금속(예를 들어, Al2O3, Na2O, K2O 등)을 포함한다. 하나의 제한되지 않는 형태에서, 산화알루미늄은 표면 용착제의 대부분을 구성한다. 이러한 실시예의 하나의 특별한 제한되지 않는 양태에서, 상기 표면 용착제는 상기 용접봉의 약 0.1 중량% 이상, 전형적으로는 상기 용접봉의 약 0.2 ~ 4 중량%, 더욱 전형적으로는 상기 용접봉의 약 0.3 ~ 3.25 중량%, 그리고 한층 더욱 전형적으로는 상기 용접봉의 약 0.4 ~ 1.8 중량%를 구성한다. 이에 더하여, 또는 이를 대신하여, 상기 표면 용착제는 상기 슬래그 시스템의 약 1.6 중량% 이상, 전형적으로는 상기 슬래그 시스템의 약 2 ~ 35 중량%, 더욱 전형적으로는 상기 슬래그 시스템의 약 6 ~ 22 중량%, 그리고 한층 더욱 전형적으로는 상기 슬래그 시스템의 약 8 ~ 16 중량%를 구성한다. 상기 슬래그 제거제는, 사용되는 경우, 상기 용착 금속 상의 또는/및 주위의 상기 슬래그의 손쉬운 제거에 기여한다. 이러한 실시예의 하나의 특별한 제한되지 않는 양태에서, 상기 슬래그 제거제는 산화금속(예를 들어, Na2O, K2O 등)을 포함한다. 또한, 상기 슬래그 시스템은 상기 슬래그의 점성을 증가 및/또는 감소시키는 작용제를 포함할 수 있고/있거나 흄 생성을 줄이는 작용제를 포함할 수 있다.
본 발명의 주 목적은 이종 금속의 용접, 고망간 금속들, 그리고/또는 저탄소강 및/또는 저합금강의 하드페이싱(hard facing) 또는 하드 서피싱(hard surfacing)을 향상시키는 용착 금속을 형성하는 단계 및 용착 금속을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 그리고/또는 대체 목적은 ISO 17633 클래스 18 8 Mn의 기준을 만족시키는 용착 금속을 형성하는 단계 및 용착 금속을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 그리고/또는 대체 목적은 ISO 17633 클래스 18 8 Mn의 기준을 만족시키는 용착 금속을 형성하는 플럭스 코어드 용접봉을 이용하는 용착 금속을 형성하는 단계 및 용착 금속의 제공에 있다.
본 발명의 또 다른 그리고/또는 대체 목적은 ISO 17633 클래스 18 8 Mn의 기준을 만족시키는 용착 금속의 형성을 용이하게 하는 슬래그 시스템을 가진 플럭스 코어드 용접봉을 이용하는 용착 금속을 형성하는 단계 및 용착 금속의 제공에 있다.
본 발명의 또 다른 그리고/또는 대체 목적은 자체 차폐 시스템인 슬래그 시스템을 가진 플럭스 코어드 용접봉을 이용하는 용착 금속을 형성하는 단계 및 용착 금속의 제공에 있다.
이러한 그리고 다른 목적들 및 이점들이 본 발명의 논의로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 이종 금속을 용접하거나 또는 탄소강 및 저합금강에 버퍼층들을 형성하도록 특히 만들어진 개량 플럭스 코어드 용접봉에 관한 것이다. 상기 플러스 코어드 용접봉은 상기 플럭스 코어드 용접봉이 차폐 가스와 함께 또는 차폐 가스가 없이 사용될 수 있게 하는, 신규한 슬래그 시스템을 포함한다. 만약 차폐 가스가 사용되는 경우, 상기 차폐 가스는 전형적으로 이산화탄소, 또는 약 18 ~ 25%의 이산화탄소를 포함하는 이산화탄소-아르곤 혼합 가스이다.
상기 플럭스 코어드 용접봉은 크랙 저항체, 고망간, 그리고 이종 금속을 결합시키고 탄소강 및 저합금강 상의 버퍼층을 용착하는데 특히 유용한 스테인레스강 조성물을 용착하도록 만들어진다.
상기 플럭스 코어드 용접봉은 전형적으로 저탄소연강 피복 또는 스테인레스강 피복을 가지고 있다. 저탄소연강 피복이 사용되는 경우, 상기 피복은 전형적으로 상기 플럭스 코어드 용접봉의 약 40 ~ 60 중량%, 더욱 전형적으로는 상기 플럭 스 코어드 용접봉의 약 55 중량%를 구성한다. 304L과 같은 스테인레스강 피복이 사용되는 경우, 상기 피복은 전형적으로 상기 플럭스 코어드 용접봉의 약 65 ~ 80 중량%, 더욱 전형적으로는 상기 플럭스 코어드 용접봉의 약 75 중량%를 구성한다.
상기 플럭스 코어드 용접봉으로부터의 용착 금속은 전형적으로 18 8 Mn 분류 아래에서 ISO 17633을 만족시키는 조성물을 가지고 있다. 일반적으로, 상기 용착 금속은 아래의 일반적인 중량% 조성을 가지고 있다.
탄소 최대 0.2
크롬 17 ~ 20
구리 최대 0.3
망간 4.5 ~ 7.5
몰리브덴 최대 0.3
니켈 7 ~ 10
인 최대 0.035
규소 최대 1.2
황 최대 0.025
상기 플럭스 코어드 용접봉은 모재 상에 상기 금속의 용착을 향상시키고, 원하는 용착 금속 조성물을 얻는 것을 용이하게 하는 필 조성물(fill composition)을 포함한다. 상기 필 조성물은, 상기 용접봉의 중량%로, 약 5 ~ 15 중량%의 슬래그 시스템, 그리고 잔부인 합금제를 전형적으로 포함한다. 하나의 구체적인 실시예에서, 상기 필 조성물은 용접봉의 약 20 ~ 50 중량%를 구성하고, 그리고 상기 용접봉 의 중량%로 약 8 ~ 12 중량% 슬래그 시스템 및 잔부인 합금제를 포함한다. 상기 슬래그 시스템의 하나의 일반적인 조성물은, 중량% 용접봉으로,
벌크제 1 ~ 10%
가스 생성 화합물 0.05 ~ 6%
슬래그 습윤제 0.05 ~ 7%
아크 안정제 0 ~ 5%
표면 용착제 0 ~ 5%를 포함한다.
상기 슬래그 시스템의 또 다른 일반적인 조성물은, 중량% 용접봉으로,
벌크제 1 ~ 9%
가스 생성 화합물 0.1 ~ 5%
슬래그 습윤제 0.1 ~ 6%
아크 안정제 0.1 ~ 4%
표면 용착제 0 ~ 4%를 포함한다.
상기 슬래그 시스템의 또 다른 일반적인 조성물은, 중량% 용접봉으로,
이산화티타늄 2 ~ 6%
플루오르화물 생성 화합물 0.4 ~ 2%
이산화규소 0.2 ~ 5%
칼륨/나트륨 화합물 0.2 ~ 4%
산화알루미늄 0 ~ 4%를 포함한다.
상기 슬래그 시스템의 구체적이고 제한되지 않는 조성물은, 중량% 용접봉으 로,
이산화티타늄 4.3%
CaF2 플러스 K3AlF6 1%
이산화규소 2%
칼륨 및 나트륨 화합물 0.83%
산화알루미늄 0.95%를 포함한다.
전술한 구체적인 슬래그 시스템의 성분들의 작용들은 아래에서 설명된다. 그러나, 논의된 작용들은 믿고 있는 작용들이지만, 그러나 그러한 성분들의 실제 또는 완전한 작용들은 아님을 이해할 것이다.
상기 슬래그 시스템 내의 이산화티타늄은 주로 상기 슬래그에 벌크(bulk)를 제공하여, 상기 슬래그가 용착 금속을 덮을 수 있도록 한다. 또한, 상기 이산화티타늄은 아크 안정성을 촉진한다. 이해할 수 있는 바와 같이, 다른 또는 추가 벌크제들이 사용될 수 있다.
플루오르화 화합물(fluoride compounds)은 상기 슬래그 시스템의 가스 생성 특성들을 제공한다. 상기 플루오르화 화합물(예를 들어, CaF2, K3AlF6 등)은 전형적으로 용접 과정 동안 전기 아크 내에서 적어도 부분적으로는 증발하고, 따라서 상기 용접봉으로부터 용착 금속의 영역 주위에 가스 배리어(gas barrier)를 형성한다. 이해할 수 있는 바와 같이, 다른 또는 추가 가스 생성 화합물들이 사용될 수 있다. 이러한 가스 배리어는 용해된 용착 금속에 대해 대기의 질소의 부분 압력을 감소시키고, 따라서 상기 용착 금속에 의해 질소 픽업(pickup)의 양을 감소시키게 된다. 상기 용착 금속 내의 감소한 양의 질소는 상기 용착 금속 내의 기공(porosity)의 양을 감소시키고, 따라서 상기 용착 금속의 물리적 특성들 및 외관을 향상시키게 된다. 또한, 상기 가스 배리어는 아크 영역으로부터 습기를 제거하는 것을 용이하게 하고, 따라서 상기 용착 금속에 의해 수소 흡수의 양을 감소시키게 된다. 상기 용착 금속 내의 과다한 양의 수소는 상기 용착 금속 내에 기공 문제를 야기할 수 있다. 상기 아크 영역 주위의 습기는 수소의 공급원이다.
상기 이산화규소는 슬래그 습윤제이다. 상기 이산화규소는, 상기 슬래그가 상기 용착 금속의 외관을 향상시키도록 모재 상에 상기 용착 금속을 덮게 하는 것을, 용이하게 한다. 이해할 수 있는 바와 같이, 다른 또는 추가 슬래그 습윤제들이 사용될 수 있다. 상기 슬래그 시스템 내의 이산화규소의 양은 강한 슬래그를 회피하도록 제한되어야만 하는데, 상기 슬래그 조각들은 상기 슬래그 및 용착 금속의 냉각 과정 동안 사실상 파열하게 된다. 전형적으로, 상기 슬래그 시스템의 이산화규소 함유량은 상기 용접봉의 약 7 중량% 이하이고, 전형적으로는 상기 용접봉의 약 4 중량% 이하이다.
또한, 산화알루미늄은 슬래그 습윤을 돕는다. 상기 산화알루미늄은 주로 상기 용착 금속 상에 상기 슬래그 덮개의 아래쪽의 유리질(glassy) 특성들을 개선하는 표면 용착제로서의 작용을 하고, 따라서 상기 용착 금속의 윤이 나는 전체 표면 외관을 개선하게 된다. 이해할 수 있는 바와 같이, 다른 또는 추가 표면 용착제들 이 사용될 수 있다(예를 들어, Na2O, K2O 등). 상기 이산화규소의 함유량과 같이, 상기 슬래그 시스템 내의 산화알루미늄의 양은 강한 슬래그를 회피하도록 제한되어야만 한다. 전형적으로, 상기 슬래그 시스템의 산화알루미늄의 함유량은 상기 용접봉의 약 5 중량% 이하이고, 전형적으로는 상기 용접봉의 약 3 중량% 이하이다.
상기 나트륨 및 칼륨 화합물들은 모재에 금속의 용착 과정 동안 아크 안정성을 제공한다. 산화나트륨 및 산화칼륨은 상기 슬래그 시스템에 사용되는 전형적인 화합물이다. 이해할 수 있는 바와 같이, 다른 또는 추가 나트륨 및/또는 칼륨 화합물들이 사용될 수 있다(예를 들어, K2AlF6 등). 상기 아크 안정제는 용착 과정 동안 스패터를 거의 발생시키지 않는 부드럽고 조용한 아크를 생산하는 것을 용이하게 한다. 산화나트륨이 상기 슬래그 시스템 내에 포함되는 경우, 상기 산화나트륨은 상기 슬래그 및 용착된 용접 금속이 냉각되는 경우 슬래그 유리질(glassiness) 및 슬래그 제거를 개선하는 것을 또한 용이하게 한다. 또한, 상기 산화나트륨은 상기 슬래그의 강성력(tenacity)을 감소시키는 것을 용이하게 하고, 따라서 그것이 냉각됨에 따라 상기 슬래그를 안정시키게 된다. 상기 슬래그 시스템 내의 산화나트륨의 양은, 상기 용착 금속의 기공의 증가를 초래하게 할 수 있는, 슬래그에 의한 과다한 습기 픽업을 회피하도록 제한되어야만 한다. 전형적으로, 상기 슬래그 시스템의 산화나트륨의 함유량은 상기 용접봉의 약 4 중량% 이하이고, 더욱 전형적으로는 상기 용접봉의 약 2 중량% 이하이다. 또한, 상기 산화나트륨과 같이, 상기 산화칼륨은 상기 슬래그 및 용착된 용접 금속이 냉각되는 경우 슬래그 유리질 및 슬래그 제거를 개선하는 것을 용이하게 한다. 상기 산화나트륨의 함유량과 같이, 상기 슬래그 시스템 내의 산화칼륨의 양은 상기 용착 금속의 기공 증가를 초래하게 할 수 있는, 상기 슬래그에 의한 과다한 습기 픽업을 회피하도록 제한되어야만 한다. 전형적으로, 상기 슬래그 시스템의 산화칼륨의 함유량은 상기 용접봉의 약 2 중량% 이하이고, 더욱 전형적으로는 상기 용접봉의 약 1 중량% 이하이다. 전형적으로, 산화나트륨 및 산화칼륨이 상기 슬래그 시스템 내에 포함되는 경우, 상기 산화나트륨의 함유량은 상기 산화칼륨의 함유량보다 크다. 하나의 제한되지 않는 실시예에서, 상기 슬래그 시스템 내에서 산화칼륨에 대한 산화나트륨의 중량 비율은 약 1.5 ~ 10 : 1, 전형적으로는 약 4 ~ 6 : 1 이다. 그러나, 다른 비율들이 존재할 수 있다.
필 조성물 내의 합금제들은 상기 금속 피복의 조성물에 따라 변화할 것이다. 연강 피복 내에서 사용되는, 필 조성물 내의 합금제들은 전형적으로 크롬, 망간 및 니켈을 포함한다. 또한, 상기 합금제들은 구리, 몰리브덴 및 규소를 포함할 수 있다. 하나의 제한되지 않는 실시예에서, 저탄소연강 내에서 사용하기 위한, 필 조성물 내의 합금제들은, 중량% 용접봉으로, 약 16 ~ 22 중량%의 크롬, 최대 약 0.6 중량%의 구리, 약 3 ~ 9 중량%의 망간, 최대 약 0.5 중량%의 몰리브덴, 약 6 ~ 12 중량%의 니켈, 약 0.1 ~ 1.8 중량%의 규소, 그리고 약 10 ~ 35 중량%의 철을 포함한다. 하나의 제한되지 않는 조성물에서, 304L 스테인레스강 피복에서 사용하기 위한, 필 조성물 내의 상기 합금제들은, 중량% 용접봉으로, 최대 약 5 중량%의 크롬, 최대 약 0.6 중량%의 구리, 약 1 ~ 7 중량%의 망간, 최대 약 0.5 중량%의 몰리 브덴, 최대 약 3 중량%의 니켈, 최대 약 0.8 중량%의 규소, 그리고 약 2 ~ 23 중량%의 철을 포함한다.
전술한 바와 같이, 상기 플럭스 코어드 용접봉의 기본 적용분야는 이종 금속들의 결합이고, 하드페이싱에 앞서 탄소강 및 저합금강에 버퍼층들의 형성이다. 전형적인 이종 금속 결합들은 내마모 저합금강 착용 판을 보통의 연강 구조 부재에 용접하는 것, 그리고 14% Mn 마그네슘강 파편들을 보통의 연강 또는 14% 마그네슘강의 다른 파편들에 용접하는 것을 포함하지만, 이것에 제한되지는 않는다. 상기 폴럭스 코어드 용접봉에 의해 형성된 용접 금속은 이러한 종류의 적용 분야에서 상기 용접 금속의 크랙을 방지한다. 상기 플럭스 코어드 용접봉에 의해 형성된 버퍼층의 제한되지 않는 예는 상기 강(steel)을 고내마모 크롬 카바이드(highly abrasion resistant chromium carbide)로 클래딩(cladding)을 하기 전에, 고탄소강(예를 들어, 1045 강, 1080 강 등) 상에 버퍼층을 적용하는 것이다. 상기 용착 금속 조성물의 오스테나이트 모체(austenitic matrix)는 수소가 열영향부(heat affected zone;HAZ)로 확산하는 것을 방지하기 때문에, 상기 버퍼층은 용접 과정 동안 고탄소강의 열영향부(HAZ)의 크래킹(cracking)을 방지하게 된다. 상기 크롬 카바이드 클래딩 후에, 상기 클래딩은 크랙되는 경향이 있지만(이것은 바람직하다), 그러나, 상기 클래딩의 크래킹은 결과적으로 상기 고탄소강의 크래킹을 야기할 수 있다(이것은 바람직하지 않다). 상기 버퍼층은 상기 클래딩 내의 크랙들이 상기 고탄소강에 확산하는 것을 방지한다. 게다가, 상기 버퍼층이 경화되지는 않기 때문에, 상기 버퍼층의 조성은 상기 클래딩과 상기 고탄소강 사이의 보다 나은 결 합을 제공한다.
본 발명의 용접봉은 이종 금속을 결합하는데 유용한 용접봉 및/또는 탄소강(carbon steel) 및/또는 저합금강(low alloy steel)에 버퍼층을 용착하고, 강철의 하드페이싱 과정 동안 그리고/또는 그 후에 상기 강철의 크랙 발생을 줄이는, 강철 상의 버퍼층의 용착에 유용하다.
본 발명의 코어드 용접봉은, 이종 금속을 용접하고 탄소강 및 저합금강 상에 버퍼층을 용착하는데 특히 유용한 크랙 저항(crack resistant) 고마그네슘 조성물을 용착하는 금속 합금 시스템 및 슬래그 시스템을 포함하는 필 조성물을 가진다. 본 발명의 용접봉에 의해 형성된 용접은 금속 레일의 연결 및/또는 보수에 특히 유용한, 견고하고, 단단하고, 내충격의 표면을 형성하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 용접봉은 물질을 함유하는 탄소강 및 망간강을 용접하기에 어려운 표면 상에 버퍼층을 형성하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 용접봉은 마그네슘강을 서로 용접하는데 사용될 수 있다. 게다가, 본 발명의 용접봉은 열저항의 스테인레스강 및 300℃ 까지의 작업 온도를 가진 주강(casted steel)을 용접하는데 사용될 수 있다.
본 발명은 이종 금속의 용접, 고망간 금속들, 그리고/또는 저탄소강 및/또는 저합금강의 하드페이싱(hard facing) 또는 하드 서피싱(hard surfacing)을 향상시키는 용착 금속을 형성한다.
본 발명은 ISO 17633 클래스 18 8 Mn의 기준을 만족시키는 용착 금속을 형성 하고, ISO 17633 클래스 18 8 Mn의 기준을 만족시키는 용착 금속을 형성하는 플럭스 코어드 용접봉을 이용하는 용착 금속을 형성하며, ISO 17633 클래스 18 8 Mn의 기준을 만족시키는 용착 금속의 형성을 용이하게 하는 슬래그 시스템을 가진 플럭스 코어드 용접봉을 이용하는 용착 금속을 형성하며, 자체 차폐 시스템인 슬래그 시스템을 가진 플럭스 코어드 용접봉을 이용하는 용착 금속을 형성한다.
본 발명의 다른 실시예들 뿐만 아니라, 논의된 실시예들의 이러한 그리고 다른 변경들이 여기에서 개시된 것으로부터 당업자에게 명백해질 것이고 제시될 것이고, 따라서 앞서서 설명된 주제들은 본 발명의 예시로서만 단지 해석되고 그것을 제한하는 것으로는 해석되지 않을 것이라는 것이 명백히 이해될 것이다.

Claims (52)

  1. 용착 금속의 중량을 기준으로, 4 중량% 이상의 망간과 10 중량% 이상의 크롬을 포함하는 고망간 용착 금속을 형성하는 코어드 용접봉(cored electrode)으로서,
    상기 코어드 용접봉은 금속 피복(metal sheath) 및 필 조성물(filling composition)을 포함하고,
    상기 필 조성물은 금속 합금제들(metal alloying agents) 및 슬래그 시스템(slag system)을 포함하고,
    상기 슬래그 시스템은 코어드 용접봉의 중량을 기준으로, 1 중량% 이상의 벌크제(bulk agent), 0.1 중량% 이상의 가스 생성 화합물(gas generating compound), 그리고 0.1 중량% 이상의 슬래그 습윤제(slag wetting agent)를 포함하는 것인 코어드 용접봉.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스 생성 화합물의 함유량은 코어드 용접봉의 0.2 내지 5 중량%인 것인 코어드 용접봉.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 피복은 저탄소강 금속 또는 스테인레스강인 것인 코어드 용접봉.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필 조성물은 상기 코어드 용접봉의 10 ~ 50 중량%를 구성하는 것인 코어드 용접봉.
  5. 제3항에 있어서, 상기 필 조성물은 상기 코어드 용접봉의 10 ~ 50 중량%를 구성하는 것인 코어드 용접봉.
  6. 제4항에 있어서, 상기 필 조성물은 상기 코어드 용접봉의 10 ~ 50 중량%를 구성하는 것인 코어드 용접봉.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬래그 시스템은 상기 코어드 용접봉의 3 ~ 20 중량%를 구성하는 것인 코어드 용접봉.
  8. 제5항에 있어서, 상기 슬래그 시스템은 상기 코어드 용접봉의 3 ~ 20 중량%를 구성하는 것인 코어드 용접봉.
  9. 제6항에 있어서, 상기 슬래그 시스템은 상기 코어드 용접봉의 3 ~ 20 중량%를 구성하는 것인 코어드 용접봉.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필 조성물 내에서 상기 슬래그 시스템에 대한 상기 금속 합금제들의 중량% 비율은 1.9 ~ 5.5 : 1 인 것인 코어드 용접봉.
  11. 제8항에 있어서, 상기 필 조성물 내에서 상기 슬래그 시스템에 대한 상기 금 속 합금제들의 중량% 비율은 1.9 ~ 5.5 : 1 인 것인 코어드 용접봉.
  12. 제9항에 있어서, 상기 필 조성물 내에서 상기 슬래그 시스템에 대한 상기 금속 합금제들의 중량% 비율은 1.9 ~ 5.5 : 1 인 것인 코어드 용접봉.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 이산화티타늄은 상기 벌크제의 대부분을 구성하는 것인 코어드 용접봉.
  14. 제12항에 있어서, 이산화티타늄은 상기 벌크제의 대부분을 구성하는 것인 코어드 용접봉.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 플루오르화물 생성 화합물(fluoride generating compound)은 상기 가스 생성 화합물의 대부분을 구성하는 것인 코어드 용접봉.
  16. 제14항에 있어서, 플루오르화물 생성 화합물은 상기 가스 생성 화합물의 대부분을 구성하는 것인 코어드 용접봉.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 이산화규소는 상기 슬래그 습윤제의 대부분을 구성하는 것인 코어드 용접봉.
  18. 제16항에 있어서, 이산화규소는 상기 슬래그 습윤제의 대부분을 구성하는 것인 코어드 용접봉.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬래그 시스템은,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 산화칼륨, 산화나트륨 또는 이들의 혼합물,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 산화알루미늄,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 플루오르화물 생성 화합물,
    상기 코어드 용접봉의 0.2 ~ 6 중량%인 이산화규소,
    그리고 상기 코어드 용접봉의 1 ~ 8 중량%인 이산화티타늄을 포함하는 것인 코어드 용접봉.
  20. 제18항에 있어서, 상기 슬래그 시스템은,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 산화칼륨, 산화나트륨 또는 이들의 혼합물,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 산화알루미늄,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 플루오르화물 생성 화합물,
    상기 코어드 용접봉의 0.2 ~ 6 중량%인 이산화규소,
    그리고 상기 코어드 용접봉의 1 ~ 8 중량%인 이산화티타늄을 포함하는 것인 코어드 용접봉.
  21. 제11항에 있어서, 상기 슬래그 시스템은,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 산화칼륨, 산화나트륨 또는 이들의 혼합물,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 산화알루미늄,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 플루오르화물 생성 화합물,
    상기 코어드 용접봉의 0.2 ~ 6 중량%인 이산화규소,
    그리고 상기 코어드 용접봉의 1 ~ 8 중량%인 이산화티타늄을 포함하는 것인 코어드 용접봉.
  22. 용착 금속의 중량을 기준으로, 4 중량% 이상의 망간과 10 중량% 이상의 크롬을 포함하는 용착 금속의 형성 방법으로서,
    금속 피복과 필 조성물을 포함하는 코어드 용접봉을 제공하는 단계로서, 상기 필 조성물은 금속 합금제들 및 슬래그 시스템을 포함하고, 상기 슬래그 시스템은 코어드 용접봉을 중량을 기준으로, 1 중량% 이상의 벌크제, 0.1 중량% 이상의 가스 생성 화합물, 그리고 0.1 중량% 이상의 슬래그 습윤제를 포함하는 것인 단계; 및
    상기 가스 생성 화합물이 차폐 가스를 방출하고 상기 코어드 용접봉의 용융부가 용융 금속을 모재 상에 용착시키도록, 전류에 의해 상기 코어드 용접봉을 적어도 부분적으로는 용융시키는 단계로서, 상기 용융 금속은, 용착 금속의 중량을 기준으로, 4 중량% 이상의 망간과 10 중량% 이상의 크롬을 포함하는 것인 단계를 포함하는 용착 금속의 형성 방법.
  23. 제22항에 있어서, 모재 상에 용착되는 상기 코어드 용접봉의 상기 용융부를 적어도 부분적으로는 차폐시키도록, 차폐 가스를 상기 모재로 향하게 하는 단계를 포함하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 차폐 가스는 아르곤, 이산화탄소 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  25. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 가스 생성 화합물의 함유량은 코어드 용접봉의 0.2 내지 5 중량%인 것인 용착 금속의 형성 방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 가스 생성 화합물의 함유량은 코어드 용접봉의 0.2 내지 5 중량%인 것인 용착 금속의 형성 방법.
  27. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 금속 피복은 저탄소강 금속 또는 스테인레스강인 것인 용착 금속의 형성 방법.
  28. 제26항에 있어서, 상기 금속 피복은 저탄소강 금속 또는 스테인레스강인 것인 용착 금속의 형성 방법.
  29. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 필 조성물은 상기 코어드 용접봉의 10 ~ 50 중량%를 구성하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  30. 제26항에 있어서, 상기 필 조성물은 상기 코어드 용접봉의 10 ~ 50 중량%를 구성하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  31. 제28항에 있어서, 상기 필 조성물은 상기 코어드 용접봉의 10 ~ 50 중량%를 구성하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  32. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 슬래그 시스템은 상기 코어드 용접봉의 3 ~ 20 중량%를 구성하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  33. 제30항에 있어서, 상기 슬래그 시스템은 상기 코어드 용접봉의 3 ~ 20 중량%를 구성하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  34. 제31항에 있어서, 상기 슬래그 시스템은 상기 코어드 용접봉의 3 ~ 20 중량%를 구성하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  35. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 필 조성물 내에서 상기 슬래그 시스템에 대한 상기 금속 합금제들의 중량% 비율은 1.9 ~ 5.5 :1 인 것인 용착 금속의 형성 방법.
  36. 제33항에 있어서, 상기 필 조성물 내에서 상기 슬래그 시스템에 대한 상기 금속 합금제들의 중량% 비율은 1.9 ~ 5.5 :1 인 것인 용착 금속의 형성 방법.
  37. 제34항에 있어서, 상기 필 조성물 내에서 상기 슬래그 시스템에 대한 상기 금속 합금제들의 중량% 비율은 1.9 ~ 5.5 :1 인 것인 용착 금속의 형성 방법.
  38. 제22항 또는 제23항에 있어서, 이산화티타늄은 상기 벌크제의 대부분을 구성하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  39. 제37항에 있어서, 이산화티타늄은 상기 벌크제의 대부분을 구성하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  40. 제22항 또는 제23항에 있어서, 플루오르화물 생성 화합물은 상기 가스 생성 화합물의 대부분을 구성하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  41. 제39항에 있어서, 플루오르화물 생성 화합물은 상기 가스 생성 화합물의 대부분을 구성하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  42. 제22항 또는 제23항에 있어서, 이산화규소는 상기 슬래그 습윤제의 대부분을 구성하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  43. 제41항에 있어서, 이산화규소는 상기 슬래그 습윤제의 대부분을 구성하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  44. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 슬래그 시스템은,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 산화칼륨, 산화나트륨 또는 이들의 혼합물,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 산화알루미늄,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 플루오르화물 생성 화합물,
    상기 코어드 용접봉의 0.2 ~ 6 중량%인 이산화규소,
    그리고 상기 코어드 용접봉의 1 ~ 8 중량%인 이산화티타늄을 포함하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  45. 제43항에 있어서, 상기 슬래그 시스템은,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 산화칼륨, 산화나트륨 또는 이들의 혼합물,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 산화알루미늄,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 플루오르화물 생성 화합물,
    상기 코어드 용접봉의 0.2 ~ 6 중량%인 이산화규소,
    그리고 상기 코어드 용접봉의 1 ~ 8 중량%인 이산화티타늄을 포함하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  46. 제36항에 있어서, 상기 슬래그 시스템은,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 산화칼륨, 산화나트륨 또는 이들의 혼합물,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 산화알루미늄,
    상기 코어드 용접봉의 0.1 ~ 3 중량%인 플루오르화물 생성 화합물,
    상기 코어드 용접봉의 0.2 ~ 6 중량%인 이산화규소,
    그리고 상기 코어드 용접봉의 1 ~ 8 중량%인 이산화티타늄을 포함하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  47. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 용착 금속은 4.5 ~ 7.5 중량%의 망간, 7 ~ 10 중량%의 니켈, 17 ~ 20 중량%의 크롬, 최대 0.2 중량%의 탄소, 최대 0.3 중량%의 구리, 최대 0.3 중량%의 몰리브덴, 최대 0.035 중량%의 인, 최대 1.2 중량%의 규소, 그리고 최대 0.025 중량%의 황을 포함하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  48. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 슬래그 시스템은, 상기 코어드 용접봉의 중량%로, 1 ~ 10 중량%의 벌크제, 0.05 ~ 6중량%의 가스 생성 화합물, 0.05 ~ 7중량%의 슬래그 습윤제, 0 ~ 5중량%의 아크 안정제, 그리고 0 ~ 5중량%의 표면 용착제(surface deposition agent)를 포함하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  49. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 슬래그 시스템은,
    상기 코어드 용접봉의 2 ~ 6 중량%인 이산화티타늄,
    상기 코어드 용접봉의 0.4 ~ 2 중량%인 플루오르화물 생성 화합물,
    상기 코어드 용접봉의 0.2 ~ 5 중량%인 이산화규소,
    상기 코어드 용접봉의 0.2 ~ 4 중량%인 산화칼륨, 산화나트륨 또는 이들의 혼합물,
    그리고 상기 코어드 용접봉의 0 ~ 4 중량%인 산화알루미늄을 포함하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  50. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 코어드 용접봉은, 150-300 HB의 경도를 가지며 275-400 HB의 기계적 스트레인(strain)에 의해 콜드셋(cold-set)이 된, 용접 금속을 형성하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  51. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 코어드 용접봉은, 4 중량% 이상의 망간 과 5 중량% 이상의 니켈과 12 중량% 이상의 크롬을 포함하는, 용접 금속을 형성하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
  52. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 코어드 용접봉은, 4.5 중량% 이상의 망간과 7 중량% 이상의 니켈과 17 중량% 이상의 크롬을 포함하는, 용접 금속을 형성하는 것인 용착 금속의 형성 방법.
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