KR101647148B1 - Flux cored arc weld wire for high tensile steel and weld metal joint using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플럭스 코어드 아크 용접시 용접 금속부의 저온 충격인성을 향상시킬 수 있는 플럭스 코어드 아크 용접 와이어 및 이를 이용한 용접 금속부에 관한 것으로서, 와이어 전체 중량%로, C: 0.03~0.15%, Si: 0.3~1.4%, Mn: 1.2~3.5%, Ni: 0.1~3.0%, Ti: 0.001~0.3%, TiO2: 3.5~9.0%, Mg: 0.05~1.5%, Al: 0.5%이하, B: 0.001~0.02%, Nb: 0.5%이하, V: 0.5%이하, SiO2: 0.2~2.0%, Al2O3: 0.3~1.0%, 알카리 산화물: 0.10~1.5%, 알카리 또는 알카리토금속계 불소 화합물: 0.025~1.0%를 단독 또는 복합 첨가되고, 상기 Ti와 TiO2는 4%≤Ti+TiO2≤9%의 관계를 만족하며, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 고장력강용 플럭스 코어드 아크 용접 와이어와 이를 이용한 용접 금속부에 관한 것이다.The present invention relates to a flux cored arc welding wire capable of improving low temperature impact toughness of a weld metal portion during flux cored arc welding, and a weld metal portion using the same, wherein the wire comprises 0.03 to 0.15% of C, : 0.3 to 1.4%, Mn: 1.2 to 3.5%, Ni: 0.1 to 3.0%, Ti: 0.001 to 0.3%, TiO 2 : 3.5 to 9.0%, Mg: 0.001 ~ 0.02%, Nb: 0.5 % or less, V: 0.5% or less, SiO 2: 0.2 ~ 2.0% , Al 2 O 3: 0.3 ~ 1.0%, the alkali oxide: 0.10 to 1.5% alkali or alkaline earth metal-based fluorine compounds : 0.025 to 1.0% of Ti and TiO 2 are added alone or in combination, and the balance satisfies the relationship of 4% ≤Ti + TiO 2 ≤9% and the remainder is Fe and inevitable impurities. And a welded metal part using the wire.

플럭스 코어드 아크 용접(flux cored arc weld), 용접 금속부(weld metal joint), 침상 페라이트(acicular ferrite), 고장력강(high tensile steel) Flux cored arc welds, weld metal joints, acicular ferrites, high tensile steels,

Description

고장력강용 플럭스 코어드 아크 용접 와이어 및 이를 이용한 플럭스 코어드 아크 용접 금속부{FLUX CORED ARC WELD WIRE FOR HIGH TENSILE STEEL AND WELD METAL JOINT USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a flux cored arc welding wire for use in a high strength steel, and a flux cored arc welding metal using the same. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 플럭스 코어드 아크 용접(Flux Cored Arc Weld, FCAW) 와이어에 관한 것으로서, FCAW 용접 금속부의 저온 충격인성을 개선할 수 있는 고장력강용 플럭스 코어드 아크 용접 와이어 및 이를 이용한 용접 금속부에 관한 것이다.Field of the Invention [0001] The present invention relates to a flux cored arc weld (FCAW) wire, and more particularly, to a flux cored arc welding wire for high strength steels capable of improving low temperature impact toughness of an FCAW weld metal portion and a weld metal portion using the same .

최근 선박 및 해양구조물의 심해지역 적용 확대와 대형화 추세에 따라 용접용 강재의 저온인성의 요구치는 더욱 더 엄격해지고 있으며, 이러한 고강도 후물강재를 건전하고 효율적으로 제작하기 위해서는 용접이 불가피하며, 이들 강재를 용접하는 방법으로 가장 널리 사용되는 용접기술이 바로 플럭스 코어드 아크 용접(Flux Cored Arc Weld, FCAW)기술이다. In recent years, the demand for low-temperature toughness of welding steels has become stricter due to the expansion and enlargement of applications of deep-sea areas in ships and offshore structures. Welding is inevitable in order to produce such high-strength steel steels efficiently and efficiently. The most widely used welding technique is the Flux Cored Arc Weld (FCAW) technology.

이러한 대형 용접구조물의 안정성 확보를 위해서는 고강도화 및 저온 충격인성이 요구되고 있으며, 특히, 용접부 충격인성 특성이 무엇보다 중요하다. 해양구조물의 용접에는 항복강도(YP)320∼420MPa급, 460∼500MPa급 고강도강용 등 폭넓은 강도의 용접재료가 적용된다. In order to secure the stability of such a large welded structure, high strength and low temperature impact toughness are required. Welding materials of a wide range of strengths, such as Yield strength (YP) of 320 to 420 MPa and High strength of 460 to 500 MPa, are applied to offshore structures.

환경이 가혹한 지역의 후물, 고강도 강재의 사용 등에서는 해양구조물 특유의 설계요구를 만족시키기 위해 추가 품질사양, 특히 저온인성에 대한 요구가 엄격하기 때문에 해양구조물의 용접에는 저온인성의 확보가 가능한 용접재료가 주로 적용되며, 해양구조물용 용접재료 대부분은 -40℃, -60℃ 정도까지의 샤르피 저온 충격 인성을 확보하기 위해 용접금속의 저산소화와 함께 용접금속조직의 미세화가 필요하다.   In order to satisfy the design requirements specific to offshore structures, the requirement for additional quality specifications, especially low temperature toughness, is strict in the use of high-strength steels, etc., And most of the welding materials for offshore structures require the reduction of the weld metal and the miniaturization of the welded metal structure in order to ensure the Charpy low temperature impact toughness up to about -40 ° C and -60 ° C.

일반적으로 용접시 형성되는 용접 금속부(Weld Metal Joint)는 용접재료가 용융되면서 일부 강재가 희석되어 용융풀을 형성하다가 응고하면서 조대한 주상정 조직이 형성되고 조대한 결정입내에 오스테나이트 결정입계를 따라서 조대한 입계 페라이트, 위드만스테텐 페라이트(Widmanstatten ferrite), 마르텐사이트 및 도상 마르텐사이트(M-A, Martensite Austenite constituent)등이 형성되어 용접 금속부가 고강도 용접부에서 충격인성이 가장 열화되는 부위이다. Generally, a weld metal joint formed during welding is formed by melting a welding material and diluting a part of the steel to form a molten pool, and coagulate to form a coarse columnar structure, and austenite grain boundaries Therefore, coarse grain boundary ferrite, Widmanstatten ferrite, martensite and martensite Austenite constituent are formed, and the weld metal part is the area where impact toughness is most deteriorated in the high strength welded part.

따라서, 용접구조물의 안정성을 확보하기 위해서는, 용접금속부의 미세조직을 제어하여 용접금속부의 충격인성을 확보할 필요가 있다. 이를 해결하기 위하여, 용접재료의 성분을 규정한 기술로 예를 들어, 일본 특허공개공보 (평)8-10982호가 있지만, 상기 특허는 용접 금속부의 미세조직, 입경 등을 제어하고 있지 않으므로, 이에 제공된 용접 재료에서는 충분한 안정적인 용접 금속부 인성을 확보하기가 어려운 문제가 있다.Therefore, in order to ensure the stability of the welded structure, it is necessary to control the microstructure of the welded metal portion to secure impact toughness of the welded metal portion. In order to solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-10982, for example, discloses a technique for defining the components of a welding material. However, the above patent does not control the microstructure, There is a problem that it is difficult to secure sufficient stable welding metal toughness in the welding material.

본 발명의 일측면은 상기 문제점을 해결하고, 고장력강용 플럭스 아크 용접시 용접 금속부의 저온 충격인성을 확보할 수 있는 플럭스 코어드 아크 용접 와이어 및 이를 이용하여 저온 충격인성이 우수한 용접 금속부를 제공하고자 하는 것이다.An aspect of the present invention is to provide a flux cored arc welding wire capable of solving the above problems and ensuring low temperature impact toughness of a weld metal portion during flux arc welding for high tensile steels and a weld metal portion having excellent low- will be.

본 발명은 와이어 전체 중량%로, C: 0.03~0.15%, Si: 0.3~1.4%, Mn: 1.2~3.5%, Ni: 0.1~3.0%, Ti: 0.001~0.3%, TiO2: 3.5~9.0%, Mg: 0.05~1.5%, Al: 0.5%이하, B: 0.001~0.02%, Nb: 0.5%이하, V: 0.5%이하, SiO2: 0.2~2.0%, Al2O3: 0.3~1.0%, 알카리 산화물: 0.10~1.5%, 알카리 또는 알카리토금속계 불소 화합물: 0.025~1.0%를 단독 또는 복합 첨가되고, 상기 Ti와 TiO2는 4%≤Ti+TiO2≤9%의 관계를 만족하며, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 고장력강용 플럭스 코어드 아크 용접 와이어를 제공한다.The present invention is a wire the total weight%, C: 0.03 ~ 0.15% , Si: 0.3 ~ 1.4%, Mn: 1.2 ~ 3.5%, Ni: 0.1 ~ 3.0%, Ti: 0.001 ~ 0.3%, TiO 2: 3.5 ~ 9.0 %, Mg: 0.05 ~ 1.5% , Al: 0.5% or less, B: 0.001 ~ 0.02%, Nb: 0.5% or less, V: 0.5% or less, SiO 2: 0.2 ~ 2.0% , Al 2 O 3: 0.3 ~ 1.0 % alkali oxide: 0.10 to 1.5% alkali or alkaline earth metal-based fluorine compounds is added alone or in combination 0.025 to 1.0%, wherein Ti and TiO 2 are satisfy a relationship of 4% TiO 2 + ≤Ti% ≤9 , And the balance of Fe and unavoidable impurities.

또한, 본 발명은 상기 와이어로 제조된 용접 금속부에 있어서,Further, the present invention provides a weld metal part made of the above wire,

상기 용접 금속부는 중량%로, C: 0.01-0.1%, Si: 0.1-0.7%, Mn: 0.5-2.0%, Ni: 0.01-3.0%, Mo: 0.01-0.5%, Ti: 0.01-0.08%, Nb: 0.0001-0.05%, V: 0.0001-0.05%, B: 0.0005-0.005%, N: 0.002-0.010%, P: 0.03%이하, S: 0.03%이하, O:0.02-0.08%, Al: 0.001-0.010%, Mg: 0.01% 이하를 포함하고, 상기 Ti와 O는 0.3≤Ti/O≤2.0 의 관계를 만족하며, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 플럭스 코어드 아크 용접 금속부를 제공한다.Wherein the weld metal portion contains 0.01-0.1% of C, 0.1-0.7% of Si, 0.5-2.0% of Mn, 0.01-3.0% of Ni, 0.01-0.5% of Mo, 0.01-0.08% of Ti, P: 0.03% or less, S: 0.03% or less, O: 0.02-0.08%, Al: 0.001% -0.010%, and Mg: 0.01% or less, and the Ti and O satisfy the relation of 0.3? Ti / O? 2.0, and the remainder include Fe and other impurities.

본 발명은 용접입열량 범위가 20kJ/㎝인 FCAW용접에 있어서 인장강도 500MPa이상의 고강도 물성을 가지면서 동시에 우수한 저온 충격인성의 확보가 가능한 용접 금속부를 개발함에 있어 TiO-(Ti,B)N복합 산,질화물 및 유효 B와 (Nb,V,Al)N을 제어함으로써, 용접 금속부에서 침상페라이트 변태를 촉진시켜 우수한 FCAW 용접 금속부의 저온 충격인성을 동시에 확보할 수 있는 고장력강용 플럭스 코어드 아크 용접 와이어 및 이를 통한 용접 금속부를 제공할 수 있다.The present invention relates to a weld metal part having high tensile strength of 500 MPa or more in tensile strength in FCAW welding with a weld heat input range of 20 kJ / cm and at the same time ensuring excellent low-temperature impact toughness, TiO- (Ti, B) A flux cored arc welding wire for high tensile strength steel which can accelerate needle-like ferrite transformation in the weld metal portion and secure the low-temperature impact toughness of an excellent FCAW weld metal portion by controlling the nitrides and the effective B and (Nb, V, And a welded metal portion there through.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명자들은 용접 금속부의 충격인성에 효과적이라고 알려진 침상페라이트에 미치는 산화물의 종류 및 크기 등에 대해 조사한 결과, TiO-(Ti,V)N 및 유효 B 등을 첨가하고, Al, Nb, V 첨가를 제어함에 따라 용접 금속부에 입계 페라이트 및 침상 페라이트의 양이 변화하고 이에 따라 용접 금속부의 충격 인성값이 변화한다는 사실을 알게 되었다.   As a result of investigating the kinds and sizes of oxides on the needle-shaped ferrite which are known to be effective for impact toughness of the weld metal part, the present inventors have found that the addition of TiO- (Ti, V) N and the effective B and the control of addition of Al, Nb and V It is found that the amount of intergranular ferrite and needle-like ferrite changes in the weld metal part and thus the impact toughness value of the weld metal part changes.

이러한 연구에 기초하여, 본 발명에서는,  Based on these studies, in the present invention,

[1] TiO-(Ti,B)N 복합산화물 형성을 위한 냉연강대 및 플럭스 설계 [1] Cold rolled steel strip and flux design for TiO- (Ti, B) N complex oxide formation

본 발명자들은 용접 금속부에 TiO-(Ti,B)N 복합 산,질화물을 형성시키면 용접 금속부는 70%이상의 침상 페라이트 조직을 가지게 된다. 또한, 미세한 TiO-(Ti,V)N 등 복합 산,질화물을 용접 금속부에 분포시켜 저온 충격인성을 향상시킬 수 있음을 인지하고 본 발명에 이르게 되었다.   When the TiO- (Ti, B) N complex acid or nitride is formed on the weld metal portion, the weld metal portion has an irregular ferrite structure of 70% or more. Further, it has been recognized that the composite acid or nitride such as fine TiO- (Ti, V) N can be distributed in the weld metal portion to improve the impact resistance at low temperature, and the present invention has been accomplished.

본 발명에서는 상기 복합 산,질화물을 통해 용접 금속부에서 70% 이상의 침상페라이트를 변태 시켜 인성을 향상시키기 위해서는 용접 금속부의 조성에서, Ti:0.01~0.08%,, B: 0.0005~0.005%, 0.3≤Ti/O≤2.0를 용접 금속이 확보될 수 있어야 하며, 이를 위해 와이어 중 냉연 강대로 이루어진 강재 외피와 플럭스 성분이 Ti: 0.001~0.3%, B: 0.001~0.020%, TiO2: 3.5~9.0% 및 4%≤Ti+TiO2≤9%%를 함유하도록 용접 와이어를 제조한다. In the present invention, in order to improve the toughness by transforming more than 70% of the needle-shaped ferrite in the weld metal portion through the complex acid and the nitride, the content of Ti in the composition of the weld metal is preferably 0.01 to 0.08%, B is in the range of 0.0005 to 0.005% The steel shell and the flux constituting the cold-rolled steel of the wire must contain 0.001 to 0.3% of Ti, 0.001 to 0.020% of B, 3.5 to 9.0% of TiO 2 , and the welding wire is produced to contain 4% ≤Ti + TiO 2 ≤9 %% .

[2] 용접금속부내 유효 B 생성 및 (Al, Nb ,V)N 억제를 위한 냉연강대 및 플럭스 설계[2] Cold rolled steel strip and flux design for effective B generation and (Al, Nb, V) N suppression in weld metal

본 발명에서는 유효 B 생성 및 (Al,Nb,V)N억제를 통한 입계 페라이트 성장 및 생성을 최소화하여 오스테나이트내에서 70% 이상의 침상 페라이트 변태를 확보하도록 용접 금속부의 조성이 Nb : 0.05%이하, V : 0.05%이하, B : 0.0005-0.005%, N:0.002-0.010%, Al: 0.010%이하, 0.01≤(Nb+V)/Ti≤2.0, 0.1≤Al/N≤0.5를 확보할 수 있도록 용접와이어 중 냉연강대로 이루어진 강재외피와 플럭스 성분은 B : 0.001 - 0.020%, Nb: 0.5%이하, V: 0.5%이하, Al: 0.5%이하, TiO2: 3.5-9.0%, 4%≤Ti+TiO2≤9%를 함유하도록 용접 와이어를 제조한다.In the present invention, it is preferable that the composition of the weld metal portion is Nb: 0.05% or less so as to minimize grain growth and generation of intergranular ferrite through effective B generation and (Al, Nb, V) N suppression to secure 70% or more acicular ferrite transformation in austenite, V is 0.05% or less, B is 0.0005-0.005%, N is 0.002-0.010%, Al is 0.010% or less, 0.01? (Nb + V) / Ti? 2.0 and 0.1? Al / N? The steel shell and the flux constituting the cold-rolled steel wire of the welding wire are composed of 0.001-0.020% of B, 0.5% or less of Nb, 0.5% or less of V, 0.5% or less of Al, 3.5-9.0% of TiO 2 and 4% + TiO 2 < = 9%.

[플럭스 코어드 용접 와이어][Flux cored welding wire]

이하, 본 발명의 플럭스 코어드 아크 용접 와이어에 대하여 상세히 설명한다. 상기 와이어는 냉연강대로 이루어진 강재외피와 U형태로 성형된 강재 외피내로 플럭스를 충진시켜 형성된다.Hereinafter, the flux cored arc welding wire of the present invention will be described in detail. The wire is formed by filling a flux into a steel shell made of cold-rolled steel and a U-shaped steel shell.

먼저 상기 와이어의 조성범위에 대하여 상세히 설명한다. 이하, 와이어 전체 중량을 기준으로 중량%로 나타낸다.First, the composition range of the wire will be described in detail. Hereinafter, it is expressed as% by weight based on the total weight of the wire.

탄소(C)의 함량은 0.03~0.15%로 하는 것이 바람직하다. The content of carbon (C) is preferably 0.03 to 0.15%.

C는 용접금속의 강도를 확보하고 용접 경화성을 확보하기 위하여 필수적인 원소로 0.03% 이상 첨가되는 것이 바람직하지만, 그 함량이 0.15%를 초과하게 되면 용접성이 크게 저하하고 용접금속부 저온균열이 발생하기 쉽고 충격인성이 크게 저하한다. C is preferably added in an amount of 0.03% or more as an indispensable element for securing the strength of the weld metal and securing the welding hardenability. However, if the content exceeds 0.15%, the weldability is greatly reduced and the weld metal low temperature crack is likely to occur Impact toughness is greatly reduced.

 

실리콘(Si)의 함량은 0.3~1.4%로 하는 것이 바람직하다.   The content of silicon (Si) is preferably 0.3 to 1.4%.

Si의 함량이 0.3% 미만인 경우에 용접금속내의 탈산효과가 불충분하고 용접금속의 유동성을 저하시키며, 1.4%를 초과하는 경우에는 용접금속내의 도상 마르텐 사이트(M-A constituent)의 변태를 촉진시켜 저온 충격인성을 저하시키고 용접균열감수성에 나쁜 영향을 미치기 때문에 바람직하지 못하다.If the content of Si is less than 0.3%, the deoxidizing effect in the weld metal is insufficient and the flowability of the weld metal is lowered. When the Si content is more than 1.4%, the transformation of the MA constituent in the weld metal is promoted, And adversely affects the weld crack susceptibility, which is not preferable.

 

망간(Mn)의 함량은 1.2~3.5%로 하는 것이 바람직하다.   The content of manganese (Mn) is preferably 1.2 to 3.5%.

Mn은 강중에서 탈산작용 및 강도를 향상시키는 유효한 작용과 함께, 기지조직내에 치환형 고용체를 형성하여 기지를 고용 강화시켜 강도 및 인성을 확보하는데, 이를 위해서는 1.2% 이상 함유되는 것이 바람직하다. 그러나, 3.5%를 초과할 경우 저온변태조직을 생성시키기 때문에 바람직하지 못하다.Mn is effective for improving the deoxidation action and strength in the steel, and solidifies the substitution type solid solution in the matrix to solidify the matrix to secure strength and toughness. For this purpose, Mn is preferably contained in an amount of 1.2% or more. However, if it exceeds 3.5%, it is undesirable because it forms a low-temperature transformed structure.

티타늄(Ti)의 함량은 0.001~0.3%로 하는 것이 바람직하다. 또한, TiO2함량은 3.5~9.0%로 하는 것이 바람직하며, 동시에 4%≤Ti+TiO2≤9%를 만족하는 것이 바람직하다.  The content of titanium (Ti) is preferably 0.001 to 0.3%. The TiO 2 content is preferably 3.5 to 9.0%, and it is preferable that 4% ≤Ti + TiO 2 ≤9% is satisfied simultaneously.

상기 Ti는 O와 결합하여 용접금속부, 즉 용접금속에 0.3≤Ti/O≤2.0 및 미세한 TiO-(Ti,B)N 복합산화물을 형성시키기 때문에 본 발명에서는 필수불가결한 원소이다. 이러한 미세한 TiO산화물 및 유효한 TiN복합 석출물을 얻기 위해서는 용접 와이어에 Ti을 0.001%이상 및 Ti+TiO2가 4.0% 이상 첨가되는 것이 필요하나, Ti가 0.3%를 초과하거나 Ti+TiO2가 9.0%를 초과하는 경우 조대한 Ti산화물 및 조대한 TiN석출물이 형성되어 바람직하지 못하다.Ti is an indispensable element in the present invention because it combines with O to form 0.3? Ti / O? 2.0 and a fine TiO- (Ti, B) N complex oxide in the weld metal, that is, the weld metal. In order to obtain such fine TiO 2 oxides and effective TiN composite precipitates, it is necessary to add not less than 0.001% of Ti and not less than 4.0% of Ti + TiO 2 to the welding wire. However, when Ti exceeds 0.3% or Ti + TiO 2 is 9.0% The coarse Ti oxide and the coarse TiN precipitate are formed, which is undesirable.

또한, 티타니아계 플럭스 코어드 아크용접재료의 주 구성성분인 TiO2는 주로 슬래그 형성 및 아크안정성을 위해 3.5% 이상을 첨가하게 되는데, 용융 중 슬래그(Slag)와 용융금속간의 반응에 의해 용융금속중에 잔류하여 응고후에도 상당량이 잔존하게 된다. 이들은 용접금속부에서 TiO형태로 침상 페라이트핵생성 사이트로서 작용하게 되지만 9.0%를 초과하면 용접금속내의 충격 및 파괴인성을 저하시키게 된다. In addition, TiO 2, which is a main component of titania flux cored arc welding materials, is added in an amount of 3.5% or more for slag formation and arc stability. In reaction between slag and molten metal during melting, And a considerable amount remains even after solidification. These will act as needle-like ferrite nucleation sites in the form of TiO 2 in the weld metal, but above 9.0% will reduce impact and fracture toughness in the weld metal.

니켈(Ni)의 함량은 0.1~3.0%로 하는 것이 바람직하다.   The content of nickel (Ni) is preferably 0.1 to 3.0%.

Ni은 고용강화에 의해 기지(matrix)의 강도와 인성을 향상시키는 유효한 원소로 Ni함유량이 0.1% 이상 함유되는 것이 바람직하지만, 3.0%를 초과하는 경우에는 소입성을 크게 증가시키고 고온균열의 발생 가능성이 있기 때문에 바람직하지 못하다. Ni is an effective element that improves the strength and toughness of the matrix by solid solution strengthening. It is preferable that the Ni content is 0.1% or more. If it exceeds 3.0%, the incombustibility is greatly increased and the possibility of occurrence of hot crack Which is undesirable.

보론(B)의 함량은 0.001~0.02%로 하는 것이 바람직하다.   The content of boron (B) is preferably 0.001 to 0.02%.

B은 소입성을 향상시키는 원소로서 입계에 편석되어 입계 페라이트 변태를 억제하기 위해서는 0.001% 이상 필요하지만, 0.02%를 초과하면 그 효과가 포화되고 용접경화성이 크게 증가하여 마르텐사이트 변태를 촉진시켜 용접 저온균열 발생 및 인성을 저하시키기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서 B함량은 0.001~0.02%로 한정 한다. B is required to be 0.001% or more in order to suppress intergranular ferrite transformation by segregation at grain boundaries as an element for improving the incombustibility, but when it exceeds 0.02%, the effect is saturated and weld hardening property is greatly increased to promote martensite transformation, It is undesirable because crack generation and toughness are lowered. Therefore, the B content is limited to 0.001 to 0.02%.

마그네슘(Mg)의 함량은 0.05~1.5%로 하는 것이 바람직하다.   The content of magnesium (Mg) is preferably 0.05 to 1.5%.

Mg는 용접중 탈산에 필수적인 원소로서 0.05% 이상 필요하지만, 1.5%를 초과하면 그 효과가 포화되고 내부 산화물이 조대화되어 용접 금속부 인성에 나쁜 영향을 미치므로 바람직하지 못하다. 따라서 Mg함량은 0.05~1.5%로 한정한다. Mg is required to be 0.05% or more as an essential element for deoxidation during welding, but if it exceeds 1.5%, the effect is saturated and the internal oxide is coarsened, which adversely affects the weld metal toughness. Therefore, the Mg content is limited to 0.05 to 1.5%.

바나듐(V) 및 니오븀(Nb)의 함량은 각각 0.5% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.   The content of vanadium (V) and niobium (Nb) is preferably limited to 0.5% or less.

V 및 Nb는 용접 금속부에서 V(C,N), Nb(C,N)의 미세 석출물을 형성하기 위해서 필요한 원소이다. 다만, 와이어에서의 함량이 각각 0.05%를 초과하게 되면 용접금속부에 입계 페라이트 형성을 조장하고 용접 금속부에 탄화물(Carbide)과 같은 경화상을 형성시켜 용접금속부의 인성에 나쁜 영향을 미치기 때문에 용접 와이어의 설계에서는 V 및 Nb 각각의 성분 첨가 한계량을 0.5% 이하로 제한한다. V and Nb are elements necessary for forming fine precipitates of V (C, N) and Nb (C, N) in the weld metal portion. However, when the content in the wire exceeds 0.05%, the formation of intergranular ferrite in the weld metal part is promoted and a light image such as carbide is formed in the weld metal part, which adversely affects the toughness of the weld metal part, In the design of the wire, the component addition limit amount of each of V and Nb is limited to 0.5% or less.

알루미늄(Al)의 함량은 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 특히 용접와이어의 함유량을 최소화하기 위해 강재외피에서의 Al을 0.005%이하를 가지도록 제조된 강재외피를 사용하는 것이 바람직하다.The content of aluminum (Al) is preferably 0.5% or less. In particular, in order to minimize the content of the welding wire, it is preferable to use a steel sheath made of Al having a steel content of 0.005% or less.

티타니아계 플럭스코어드 아크용접에서 Al은 탈산 및 탈질제로서 플럭스 및 냉연강대의 강재외피에 첨가되어 용접중 대부분 슬래그로 부상하지만, 극소량의 Al이 최종 응고후 용접 금속부에 Al산화물 및 질화물로 잔류하게 된다. 이들 극소량의 Al은 저온인성에는 큰 영향이 없지만, 다량의 알루미늄으로 킬드(killed)된 냉연강대를 사용하거나 냉연강대와 플럭스에 첨가한 Al총량이 0.5%이상 첨가하게 되면 비드 점성이 증가하고 또한 용융슬래그의 전기전도성을 저하시켜 용접 작업시 아크 안정성을 해치며, 조대한 Al2O3를 형성시켜 인성개선에 필요한 TiO산화물의 형성을 방해하므로 용접와이어의 함유 Al성분은 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. In titania-based flux cored arc welding, Al is added to the steel shell of the flux and cold-rolled steel as a deoxidizing and denitrating agent and floated in most of the slag during welding, but a very small amount of Al remains as Al oxide and nitride in the weld metal after final coagulation . These very small amounts of Al do not have a great influence on the low temperature toughness. However, when a cold rolled steel sheet killed with a large amount of aluminum is used, or when the total amount of Al added to the cold rolled steel strip and flux is 0.5% or more, the bead viscosity increases, The electric conductivity of the slag is lowered and the arc stability is deteriorated during the welding operation and coarse Al 2 O 3 is formed to hinder the formation of TiO 2 oxide required for improving toughness, so that the content of Al in the welding wire is preferably 0.5% or less Do.

알카리 산화물의 함량은 0.1~1.5%로 하는 것이 바람직하다. 상기 알카리 산화물은 K, Na, Li계 산화물이 바람직하다.The content of the alkaline oxide is preferably 0.1 to 1.5%. The alkali oxides are preferably K, Na, Li-based oxides.

상기 알카리 산화물은 용접중 아크의 이온화 포텐셜이 낮아 아크의 발생을 용이하게 하고, 용접중 안정된 아크를 유지시켜주기 위해서는 0.1% 이상 첨가되어야 하지만 1.5%를 초과하면 고증기압의 특성으로 용접흄(Fume)이 과다하게 발생하고, TiO2가 주요 슬래그성분인 루타일계에서 용융풀의 슬래그 점도를 과도하게 감소시켜 불안정한 비드를 형성하게 되므로 1.5%이내로 한정한다.The above alkaline oxides should be added in an amount of 0.1% or more in order to facilitate the generation of arc due to low arc ionization potential during welding and to maintain a stable arc during welding. However, when the content exceeds 1.5%, welding fumes And the slag viscosity of the molten pool is excessively reduced in the rutile system, in which TiO 2 is the main slag component, to form an unstable bead, so that it is limited to within 1.5%.

SiO2함량은 0.2~2.0%로 하는 것이 바람직하다.The SiO 2 content is preferably 0.2 to 2.0%.

SiO2가 0.2% 미만일 경우는 슬래그 도포가 열악하며 전자세 작업성 및 비드 형상이 열악해지며, 2.0%를 초과하면 용융 슬래그의 응고가 지연되어 전자세 용접 성이 열악해지며, Si가 용착 금속중으로 이행이 증가하게 되어 충격인성이 저하하게 된다.When SiO 2 content is less than 0.2%, slag application is poor, and elaborate workability and bead shape are poor. When the SiO 2 content is more than 2.0%, coagulation of molten slag is delayed and electron weldability is poor. And the impact toughness is lowered.

Al2O3의 함량은 0.3~1.0%인 것이 바람직하다. Al2O3 는 티타니아계 슬래그 성분에서는 0.3%이상 첨가시 용융슬래그의 융점을 적절히 유지해 전자세 용접성 및 비드형상을 유지해주지만, 1.0%를 초과하면 비드 점성이 증가하고 또한 용융슬래그의 전기 전도성을 저하시켜 용접 작업시 아크 안정성을 해치므로 0.3~1.0%로 한정한다. The content of Al 2 O 3 is preferably 0.3 to 1.0%. Al 2 O 3 , when added in an amount of 0.3% or more in the titania-based slag component, keeps the melting point of the molten slag appropriately to maintain the electron weldability and bead shape. When the content exceeds 1.0%, the bead viscosity increases and the electrical conductivity of the melted slag decreases Since the arc stability is deteriorated during welding work, it is limited to 0.3 ~ 1.0%.

알카리 또는 알카리토금속계 불소 화합물의 단독 또는 복합 첨가량은 0.025~1.0%로 제한하는 것이 바람직하다.The amount of the alkali or alkaline earth metal fluorine compound alone or in combination is preferably limited to 0.025 to 1.0%.

이들 불화물은 용접 와이어 내부에 0.025%이상을 첨가함에 따라 고온의 아크에서 불소를 아크중으로 발생시켜 용접중 수소와 반응하여 탈수소 반응을 일으키게 되므로 확산성 수소를 효과적으로 저감시키게 되지만 1.0%를 초과하게 되면 고증기압의 특성으로 용접흄(Fume)이 과다하게 발생하고, TiO2가 주요 슬래그성분인 루타일계에서 용융풀의 슬래그 점도를 과도하게 감소시켜 불안정한 비드를 형성하게 되므로 1.0%이내로 한정한다.These fluorides are added to the inside of the welding wire by adding 0.025% or more. As a result, fluorine is generated in the arc in a high-temperature arc and reacts with hydrogen during welding to cause a dehydrogenation reaction, thereby effectively reducing the diffusible hydrogen. Since fume is excessively generated due to the characteristics of vapor pressure and TiO 2 forms an unstable bead by excessively reducing the slag viscosity of the molten pool in the rutile system, which is a main slag component, it is limited to 1.0% or less.

나머지는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진다.The remainder consists of Fe and unavoidable impurities.

[플럭스 코어드 아크 용접 금속부][Flux cored arc weld metal part]

이하, 본 발명의 와이어를 이용하여 제조된 용접 금속부에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the weld metal portion manufactured using the wire of the present invention will be described in detail.

본 발명의 플럭스 코어드 아크 용접 와이어를 이용하여 제조된 용접 금속부는 중량%로, C: 0.01~0.1%, Si: 0.1~0.7%, Mn: 0.5~2.0%, Ni: 0.01~3.0%, Ti: 0.01~0.08%, Nb: 0.0001~0.05%, V: 0.0001~0.05%, B: 0.0005~0.005%, N: 0.002~0.010%, P: 0.03%이하, S: 0.03%이하, O: 0.02~0.08%, Al: 0.001~0.010%, Mg: 0.01% 이하, 0.01≤(Nb+V)/Ti≤2.0, 0.1≤Al/N≤0.5, 0.3≤Ti/O≤2.0 을 만족하고, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함한다.The weld metal portion produced by using the flux cored arc welding wire of the present invention is composed of 0.01 to 0.1% of C, 0.1 to 0.7% of Si, 0.5 to 2.0% of Mn, 0.01 to 3.0% of Ni, 0.01 to 3.0% of Ni, 0.001 to 0.08% of N, 0.0001 to 0.05% of V, 0.0001 to 0.05% of B, 0.0005 to 0.005% of B, 0.002 to 0.010% of N, 0.03% or less of P, (Nb + V) / Ti? 2.0, 0.1? Al / N? 0.5, 0.3? Ti / O? 2.0, and the remainder is Fe And other impurities.

용접 금속부의 탄소(C)의 함량은 0.01~0.1%로 하는 것이 바람직하다. The content of carbon (C) in the weld metal portion is preferably 0.01 to 0.1%.

C는 용접금속의 강도를 확보하고 용접 경화성을 확보하기 위하여 필수적인 원소로 0.01% 이상 첨가되는 것이 바람직하지만, 그 함량이 0.1%를 초과하게 되면 용접성이 크게 저하하고 용접금속부 저온균열이 발생하기 쉽고 충격인성이 크게 저하하므로 0.01~0.1%로 한정한다. C is preferably added in an amount of 0.01% or more as an indispensable element in order to ensure the strength of the weld metal and ensure welding hardenability. However, when the content exceeds 0.1%, the weldability is greatly decreased and the weld metal low temperature crack is likely to occur The impact toughness is largely lowered, so it is limited to 0.01 to 0.1%.

 

용접 금속부의 실리콘(Si)의 함량은 0.1~0.7%로 하는 것이 바람직하다.   The content of silicon (Si) in the weld metal portion is preferably 0.1 to 0.7%.

Si의 함량이 0.1% 미만인 경우에 경화능이 저하하여 강도확보가 어려우며, 0.7%를 초과하는 경우에는 용접금속내의 도상 마르텐사이트(M-A constituent)의 변 태를 촉진시켜 저온 충격인성을 저하시키는 등 인성저하 및 용접균열감수성을 증가시키기 때문에 바람직하지 못하다.When the content of Si is less than 0.1%, the hardenability is lowered and the strength is difficult to secure. When the Si content is more than 0.7%, the transformation of the MA constituent in the weld metal is promoted, And increases susceptibility to weld cracking.

 

망간(Mn)의 함량은 0.5~2.0%로 하는 것이 바람직하다.   The content of manganese (Mn) is preferably 0.5 to 2.0%.

Mn은 강중에서 오스테나이트 형성원소로 용접부 인성을 향상시키는 유효한 작용과 함께, 기지조직 내부에 고용되어 강도를 향상 시켜, 인성을 확보하는데, 이를 위해서는 0.5% 이상 함유되는 것이 바람직하다. 그러나, 2.0%를 초과할 경우 저온변태조직을 생성시키기 때문에 바람직하지 못하다.Mn is an austenite-forming element in the steel, and is effective in improving the toughness of the welded joint, and is incorporated in the matrix to improve strength and toughness. For this purpose, Mn is preferably contained in an amount of 0.5% or more. However, if it exceeds 2.0%, it is undesirable because it forms a low-temperature transformed structure.

니켈(Ni)의 함량은 0.01~3.0%로 하는 것이 바람직하다.   The content of nickel (Ni) is preferably 0.01 to 3.0%.

Ni은 고용강화에 의해 기지(matrix)의 강도와 인성을 향상시키는 유효한 원소로 Ni함유량이 0.01% 이상 함유되는 것이 바람직하지만, 3.0%를 초과하는 경우에는 소입성을 크게 증가시키고 고온균열의 발생 가능성이 있기 때문에 바람직하지 못하다. Ni is an effective element which improves the strength and toughness of the matrix by solid solution strengthening. It is preferable that Ni content is 0.01% or more, but when it exceeds 3.0%, the incombustibility is greatly increased and the possibility of occurrence of high temperature crack Which is undesirable.

용접 금속부의 티타늄(Ti)의 함량은 0.01~0.08%로 제한하는 것이 바람직하다. 동시에 0.3≤Ti/O≤2.0 를 만족하는 것이 바람직하다.  0.01% 이상의 Ti는 용접중 O 또는 N과 결합하여 용접 금속부, 즉 용접금속에 미세한 TiO-(Ti,B)N 복합산화물을 형성시키기 때문에 본 발명에서는 필수불가결한 원소이다. 특히, 응고중 오 스테나이트 입내 미세 침상페라이트 형성에 유효한 핵생성 사이트인 미세한 TiO산화물을 얻기 위해서는 0.3≤Ti/O≤2.0를 만족하는 일정한 Ti/O간 비율이 필요하다. 그러나, Ti가 0.08%를 초과하는 경우 조대한 Ti산화물 및 조대한 TiN 석출물이 형성되어 저온인성 및 파괴인성을 저하시키게 된다.The content of titanium (Ti) in the weld metal portion is preferably limited to 0.01 to 0.08%. At the same time, it is preferable that 0.3? Ti / O? 2.0 is satisfied. More than 0.01% of Ti is an indispensable element in the present invention because it combines with O or N during welding to form a fine TiO- (Ti, B) N composite oxide in the weld metal portion, that is, the weld metal. Particularly, in order to obtain a fine TiO 2 oxide which is a nucleation site effective for formation of fine needle-like ferrite during the solidification, a constant Ti / O ratio satisfying 0.3? Ti / O? 2.0 is required. However, when Ti is more than 0.08%, coarse Ti oxides and coarse TiN precipitates are formed and low temperature toughness and fracture toughness are lowered.

바나듐(V) 및 니오븀(Nb)의 함량은 각각 0.0001~0.05% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. V 및 Nb는 용접 금속부에서 V(C,N), Nb(C,N)의 미세 석출물을 형성하기 위해서 필요한 원소이다. 용접 금속부에 0.0001%이상의 바나듐 및 니오븀의 함량이 첨가되면 용접금속부에 입계 페라이트 형성을 조장하지만 0.05%를 초과하여 바나듐 및 니오븀이 용접 금속부에 첨가되면 과다한 탄,질화물(Carbide,Nitride) 형성에 따른 경화와 다층용접 패스 및 용접 후열처리 등의 재가열에 따른 2차경화가 나타나게 되어서 용접금속부의 인성에 나쁜 영향을 미치게 되므로 바나듐 및 니오븀의 함량은 각각 0.0001~0.05%로 제한한다. The content of vanadium (V) and niobium (Nb) is preferably limited to 0.0001 to 0.05% or less. V and Nb are elements necessary for forming fine precipitates of V (C, N) and Nb (C, N) in the weld metal portion. The addition of vanadium and niobium content of 0.0001% or more to the weld metal promotes the formation of intergranular ferrite in the weld metal, but when vanadium and niobium are added to the weld metal in excess of 0.05%, excess carbide, nitride And the secondary hardening due to reheating such as heat treatment after welding is caused, and the toughness of the weld metal portion is adversely affected, so that the content of vanadium and niobium is limited to 0.0001 to 0.05%, respectively.

용접 금속부의 (Nb+V)/Ti는 0.01≤(Nb+V)/Ti≤2.0로 하는 것이 바람직하다.(Nb + V) / Ti of the weld metal portion is preferably 0.01? (Nb + V) / Ti? 2.0.

티타니아계 플럭스 코어드 와이어에서 기본 플럭스 성분인 루타일의 환원을 고려한 티타늄에 대한 니오븀, 바나듐의 석출에 따른 페라이트의 효과적인 조성비는 (Nb+V)/Ti가 0.01이상이 되어야 하며, 2.0를 초과하게 되면 미세 에시큐라 페라이트 핵생성의 유효한 사이트인 티타늄에 비해 니오븀, 바나듐의 석출물 과다 및 이들의 입계주변에서의 이차경화에 의해 저온인성이 저하하게 되므로 0.01 ≤(Nb+V)/Ti≤2.0로 한정한다. Considering the reduction of rutile as a basic flux component in the titania-based flux cored wire, the effective composition ratio of ferrite with respect to precipitation of niobium and vanadium to titanium should be (Nb + V) / Ti of at least 0.01, (Nb + V) / Ti < / = 2.0, because the precipitates of niobium and vanadium are excessively larger than those of titanium, which is an effective site for microcrystalline ferrite nucleation, and secondary hardening occurs around these grain boundaries. do.

보론(B)의 함량은 0.0005~0.005%로 하는 것이 바람직하다.   The content of boron (B) is preferably 0.0005 to 0.005%.

B은 소입성을 향상시키는 원소로서 입계에 편석되어 입계 페라이트 변태를 억제하기 위해서는 0.0005% 이상 필요하지만, 0.005%를 초과하면 그 효과가 포화되고 용접경화성이 크게 증가하여 마르텐사이트 변태를 촉진시켜 용접 저온균열 발생 및 인성을 저하시키기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서 B함량은 0.0005~0.005%로 한정한다. B is required to be 0.0005% or more in order to suppress intergranular ferrite transformation by being segregated at grain boundaries as an element for improving the incombustibility, but when it exceeds 0.005%, the effect is saturated and welding hardenability is greatly increased, thereby promoting martensite transformation, It is undesirable because crack generation and toughness are lowered. Therefore, the B content is limited to 0.0005 to 0.005%.

질소(N)의 함량은 0.002~0.010%로 하는 것이 바람직하다.The content of nitrogen (N) is preferably 0.002 to 0.010%.

질소는 0.002%이상 용접부에 잔류하여 Ti 및 Al과 결합해 TiN, AlN을 형성함으로써 페라이트 밴드를 억제하는 효과를 가지게 되지만 질소함량이 0.010%를 초과하는 경우 고용 질소량이 증가하기 때문에 인성이 감소하게 되므로 0.002~0.010%로 한정한다. Nitrogen remains in the weld over 0.002% and binds to Ti and Al to form TiN and AlN. However, when the nitrogen content exceeds 0.010%, the amount of dissolved nitrogen is increased and the toughness is decreased 0.002 to 0.010%.

질소(N)와 알루미늄(Al)의 비는 0.1≤Al/N≤0.5이 바람직하다.The ratio of nitrogen (N) to aluminum (Al) is preferably 0.1? Al / N? 0.5.

용접부의 Al/N이 0.1이하면 용접부의 고용 질소량이 너무 많거나 Al의 탈질이 불충분해 저온인성이 감소하게 되며, Al/N이 0.5이상이 되면 Al이 과다하게 되어 용접부가 경화하고 인성이 감소하게 되므로 0.1≤Al/N≤0.5로 한정한다. If the Al / N of the weld is less than 0.1, the amount of dissolved nitrogen in the weld is too high or the denitrification of Al is insufficient, and the low temperature toughness is decreased. When Al / N is 0.5 or more, Al becomes excessive, , It is limited to 0.1? Al / N? 0.5.

인(P)은 저온인성에 영향을 미치는 원소로 다층용접시 후열패스가 주어지거나 후열처리시 결정입계에 취화한 P화합물이 생성되어 취하하므로 0.03%이하로 제한한다.Phosphorus (P) is an element affecting low-temperature toughness. It is limited to 0.03% or less because it gives rise to a post-heatpipe during multi-layer welding,

황(S)은 고온균열에 영향을 미치는 원소로 초층 용접시 용접선 근방에 편석되어 저융점 황화물을 형성하여 응고과정에서 고온균열을 유발하게 되어 용접부 품질을 저하시키므로 0.03%이하로 제한한다. Sulfur (S) is an element affecting high-temperature cracking. It is segregated in the vicinity of the weld line in the case of super-layer welding to form a low-melting sulphide, causing high temperature cracking during the solidification process.

용접 금속부의 산소(O)함량은 0.02~0.08%로 하는 것이 바람직하다.The oxygen (O) content of the weld metal portion is preferably 0.02 to 0.08%.

용접부의 산소는 용접중 용융금속의 탈산원소와 슬래그 및 보호가스의 반응에 의해 결정되며, 산성계 플럭스 코어드 와이어에서의 용접 금속부의 용존 산소는 대부분 산화개제물의 형태로 존재하게 되며, 0.02%이상의 산소 함량을 첨가하면 Ti, Mg, Zr, Nb, V, Si, Mn 등과 응고과정에서 반응하여 복합산화물을 형성하여 오스테나이트 입내에 침상페라이트의 형성 사이트로 유효하게 작용하지만, 0.06%를 초과하면 용접부내에 다량의 산화물형성 및 형성개제물의 대형화로 인해 저온충격과 파괴인성이 저하하게 되므로 0.02~0.08%로 제한한다. Oxygen in the weld is determined by the reaction between the deoxidizing element of the molten metal and the slag and the protective gas during the welding, and the dissolved oxygen of the weld metal in the acidic flux cored wire is mostly present in the form of oxidizing agent, Or more in the solidification reaction with Ti, Mg, Zr, Nb, V, Si, Mn or the like to form a complex oxide and effectively functions as a site for forming an acicular ferrite in the austenite. When the content is more than 0.06% As a result of the formation of large amounts of oxides in the welded part and the enlargement of the formed openings, the low temperature impact and fracture toughness are lowered, so that the range is limited to 0.02 to 0.08%.

알루미늄(Al)의 함량은 0.001~0.01%로 하는 것이 바람직하다. The content of aluminum (Al) is preferably 0.001 to 0.01%.

티타니아계 플럭스코어드 아크용접에서 Al은 0.001%이상 첨가하면, 용융 금속내 탈산 및 탈질제로 작용하여 Al산화물 및 질화물로 소량 존재하여 페라이트 핵 생성을 조장하며 용접금속내에 산소량을 감소시키지만,그 함량이 0.01%를 초과하면 조대한 Al2O3를 형성시켜 인성개선에 필요한 Ti산화물의 형성을 방해하므로 함유 Al성분은 0.01% 이하로 한정한다.In the titania-based flux cored arc welding, when Al is added in an amount of 0.001% or more, it acts as a deoxidizing and denitrating agent in the molten metal and is present in a small amount as Al oxide and nitride to promote ferrite nucleation and reduce the amount of oxygen in the weld metal. If it exceeds 0.01%, coarse Al 2 O 3 is formed to inhibit the formation of Ti oxide necessary for toughness improvement. Therefore, the content of Al contained is limited to 0.01% or less.

마그네슘(Mg)의 함량은 0.01%이하로 하는 것이 바람직하다.   The content of magnesium (Mg) is preferably 0.01% or less.

Mg는 용접중 탈산에 필수적인 원소로 용융 금속과 슬래그간의 산화,환원반응을 통해 복합산화물을 생성해 미세 침상 페라이트의 핵생성 사이트로 작용하지만, 0.01%를 초과하면 그 효과가 포화되고 내부 산화물이 조대화되어 용접 금속부 인성에 나쁜 영향을 미치므로 바람직하지 못하다. 따라서 Mg함량은 0.01%로 이하로 한정한다. Mg is an indispensable element for deoxidation during welding and forms a complex oxide by oxidation and reduction reaction between the molten metal and slag to act as a nucleation site of the fine needle-like ferrite. When it exceeds 0.01%, the effect is saturated, Which is undesirable because it affects the weld metal toughness badly. Therefore, the Mg content is limited to 0.01% or less.

또한, 본 발명의 플럭스 코어드 아크 용접 와이어를 이용하여 제조된 용접 금속부 미세조직은 저온 충격인성에 유리한 조직으로 알려져 있는 미세한 입내 침상 페라이트(acicular ferrite)의 면적분율이 70% 이상 생성되며, 나머지는 입계 페라이트, 위드만스테텐(Widmasttaten) 페라이트 및 베이나이트의 1종 이상으로 이루어진다.In addition, the weld metal microstructure produced using the flux cored arc welding wire of the present invention has an area fraction of 70% or more of fine acicular ferrite, which is known as a structure favorable to low-temperature impact toughness, Is composed of at least one of intergranular ferrite, Widmasttaten ferrite and bainite.

또한, 상기 용접 금속부는 0.80㎛ 이하의 평균크기를 갖는 TiO-(Ti,V)N 복합 산,질화물이 용접 금속부에 면적분율로 0.25~0.35% 정도로 미세하게 분포되도록 하 는 것이 바람직하다. 이들 복합 산,질화물의 면적분율이 0.25% 미만이면 냉각도중 오스테나이트의 입내에 미세한 침상 페라이트의 핵생성 사이트로서의 역할이 부족하게 되어 조대한 입계 페라이트가 우선 생성 및 성장하게 되므로 저온 인성이 저하하게 된다. Preferably, the weld metal portion finely distributes TiO- (Ti, V) N composite acid and nitride having an average size of 0.80 占 퐉 or less to the weld metal portion in an area fraction of 0.25 to 0.35%. If the area fraction of these complex acids and nitrides is less than 0.25%, the role of fine needle-shaped ferrite as a nucleation site in the austenite is insufficient during cooling, and coarse grain boundary ferrite is produced and grown first, resulting in low temperature toughness .

반면에 용접 금속부에 0.80㎛를 초과하는 조대한 개제물이 다수 존재하거나 면적분율이 0.35%를 초과하면 석출물이 과다하게 잔존하게 되면 이들이 저온인성이 저하하게 되므로, 용접금속부의 TiO-(Ti,V)N 복합 산,질화물이 용접 금속부에 면적분율로 0.25~0.35%로 균일하게 분포시킨다.On the other hand, if a large number of coarse metal particles exceeding 0.80 탆 exist in the weld metal portion, or if the area fraction exceeds 0.35%, if the precipitates are excessively left, they deteriorate the low temperature toughness. V) N Composite Acid and nitride are uniformly distributed in the weld metal at an area fraction of 0.25 to 0.35%.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following examples.

(실시예)(Example)

표 1은 플럭스 조성과 표 2에 따라 제조된 냉연 강재 외피로 조합된 발명재와 비교재의 플럭스 코어드 와이어를 100% CO2 보호가스를 적용하여 20J/cm 입열량으로 용접하였다. 이때 본 발명의 효과를 보이기 위하여, 용접 후 형성된 용접 금속부 합금성분과 원소간의 구성비를 표 3에 나타내었다.  Table 1 shows that the flux cored wires of the inventive material and the comparative material combined with the flux composition and the cold-rolled steel shell prepared according to Table 2 were welded at a rate of 20 J / cm with a 100% CO 2 protective gas. In order to demonstrate the effect of the present invention, the composition ratios between the weld metal sub-alloy components and the elements formed after welding are shown in Table 3.

상기와 같이 용접된 용접금속부의 기계적 성질을 평가하기 위한 시험편들은 용접 금속부의 중앙부에서 채취하였으며 인장시험편은 KS규격(KS B 0801) 4호 시험편을 이용하였으며 인장시험은 크로스 헤드 스피드(cross head speed) 10mm/mim에서 시험하였다. 충격시험편은 KS(KS B 0809) 3호 시험편에 준하여 제조하였다.Test specimens for the evaluation of the mechanical properties of the welded metal parts as described above were taken from the center of the welded metal part. The tensile test specimens were made with KS Specification No. 4 (KS B 0801) No. 4, 10 mm / min. Impact test specimens were prepared in accordance with KS (KS B 0809) No. 3 test specimens.

용접금속부의 충격인성에 중요한 영향을 미치는 산화물의 크기와 갯수 그리고 간격은 화상분석기(image analyzer)와 전자현미경을 이용한 포인트 카운팅(point counting)법으로 측정하였다. FCAW 용접금속부의 충격인성 평가는 FCAW 용접후 충격시험편으로 가공하여 -40℃에서 샤피충격시험을 통하여 평가하였다.The size, number and spacing of the oxides, which have a significant impact on the impact toughness of the weld metal, were measured by point counting using an image analyzer and an electron microscope. The impact toughness of the FCAW weld metal was evaluated using an impact test specimen after FCAW welding and evaluated at Charge impact test at -40 ° C.

구분division CC Fe 및 기타Fe and others MnMn SiSi NiNi MgMg BB AlAl Ti+TiO2 Ti + TiO 2 K2OK 2 O Na2ONa 2 O SiO2 SiO 2 FF NbNb VV 강재 외피Steel sheath 발명재1Inventory 1 0.020.02 92.0792.07 1.681.68 0.590.59 00 0.30.3 0.0140.014 00 4.124.12 0.070.07 0.310.31 0.490.49 0.320.32 0.020.02 0.020.02 AA 발명재2Inventory 2 0.020.02 91.3391.33 1.681.68 0.590.59 00 0.30.3 0.0140.014 00 4.24.2 0.070.07 0.310.31 0.490.49 0.40.4 0.110.11 0.450.45 AA 발명
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비교재1Comparison 1 0.020.02 92.0792.07 1.681.68 0.590.59 00 0.30.3 0.0140.014 00 4.124.12 0.070.07 0.310.31 0.490.49 0.320.32 0.020.02 0.020.02 BB 비교재2Comparative material 2 0.020.02 91.3391.33 1.681.68 0.590.59 00 0.30.3 0.0140.014 00 4.24.2 0.070.07 0.310.31 0.490.49 0.40.4 0.110.11 0.450.45 BB 비교재3Comparative material 3 0.020.02 89.5789.57 1.681.68 0.590.59 0.420.42 0.70.7 0.0140.014 0.0020.002 7.67.6 0.070.07 0.310.31 0.490.49 0.50.5 0.020.02 0.030.03 BB 비교재4Comparison 4 0.020.02 88.2288.22 1.681.68 0.590.59 0.420.42 0.80.8 0.0140.014 0.0020.002 7.67.6 0.070.07 0.310.31 0.490.49 0.50.5 0.10.1 0.440.44 BB 비교
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비교재9Comparative material 9 0.040.04 81.0381.03 1.681.68 0.590.59 2.22.2 0.30.3 0.0140.014 00 6.86.8 0.070.07 0.310.31 0.490.49 0.50.5 0.020.02 0.020.02 BB 비교재10Comparative material 10 0.040.04 81.9281.92 1.681.68 0.590.59 2.22.2 0.30.3 0.0140.014 0.0030.003 6.86.8 0.070.07 0.310.31 0.490.49 0.50.5 0.120.12 0.430.43 BB

구분division CC SiSi MnMn PP SS TiTi B(ppm)B (ppm) AlAl AA 0.020.02 0.0050.005 0.40.4 0.0080.008 0.0080.008 0.0050.005 88 0.0010.001 BB 0.020.02 0.0030.003 0.20.2 0.0110.011 0.0080.008 -- -- 0.0300.030

구분division CC SiSi MnMn PP SS NiNi TiTi B(ppm)B (ppm) N(ppm)N (ppm) Nb(ppm)Nb (ppm) V(ppm)V (ppm) O(ppm)O (ppm) AlAl Al/NAl / N (Nb+V)/Ti(Nb + V) / Ti Ti/OTi / O 발명
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Re 8
0.050.05 0.420.42 1.41.4 0.0180.018 0.0080.008 1.51.5 0.0430.043 2626 7373 7070 180180 590590 0.0070.007 0.960.96 0.580.58 0.730.73
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재9
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Re 9
0.050.05 0.390.39 1.31.3 0.0130.013 0.0110.011 2.32.3 0.040.04 2121 4040 88 88 590590 0.0060.006 1.501.50 0.040.04 0.680.68
비교
재10
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Re 10
0.050.05 0.460.46 1.31.3 0.0140.014 0.0080.008 2.12.1 0.0530.053 2727 7070 8686 177177 550550 0.0080.008 1.141.14 0.500.50 0.960.96

구분
division
용접 공정Welding process 복합산화물Complex oxide 용접금속부Welded metal part 기계적 성질Mechanical property
용접 ProcessWelding Process 용접입열량
(kJ/㎝)
Welding heat input
(kJ / cm)
면적분율
(%)
Area fraction
(%)
평균크기
(㎛)
Average size
(탆)
acicular
ferrite(%)
acicular
ferrite (%)
인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
vE-40
(J)
vE- 40
(J)
발명재1Inventory 1 FCAWFCAW 2020 0.2650.265 0.610.61 8181 547547 8484 발명재2Inventory 2 FCAWFCAW 2020 0.2670.267 0.780.78 7272 533533 5858 발명재3Inventory 3 FCAWFCAW 2020 0.3140.314 0.580.58 8787 563563 119119 발명재4Invention 4 FCAWFCAW 2020 0.3570.357 0.740.74 8383 549549 9191 발명재5Invention Article 5 FCAWFCAW 2020 0.3190.319 0.690.69 9090 574574 136136 발명재6Inventions 6 FCAWFCAW 2020 0.3330.333 0.660.66 8383 577577 8484 발명재7Invention 7 FCAWFCAW 2020 0.3430.343 0.710.71 9292 594594 146146 발명재8Invention 8 FCAWFCAW 2020 0.3540.354 0.730.73 8484 610610 8989 발명재9Invention 9 FCAWFCAW 2020 0.3280.328 0.690.69 8989 627627 141141 발명재10Inventions 10 FCAWFCAW 2020 0.330.33 0.770.77 8181 613613 9393 비교재1Comparison 1 FCAWFCAW 2020 0.2330.233 0.920.92 5050 862862 7878 비교재2Comparative material 2 FCAWFCAW 2020 0.2410.241 0.930.93 3939 858858 4848 비교재3Comparative material 3 FCAWFCAW 2020 0.3740.374 0.880.88 7272 750750 5656 비교재4Comparison 4 FCAWFCAW 2020 0.3890.389 0.850.85 3939 820820 4141 비교재5Comparative material 5 FCAWFCAW 2020 0.3940.394 0.740.74 5757 650650 6969 비교재6Comparative material 6 FCAWFCAW 2020 0.4130.413 0.860.86 4343 840840 3535 비교재7Comparison 7 FCAWFCAW 2020 0.4020.402 0.80.8 7575 841841 7474 비교재8COMPARISON 8 FCAWFCAW 2020 0.4070.407 0.930.93 6969 810810 5656 비교재9Comparative material 9 FCAWFCAW 2020 0.3650.365 0.740.74 6868 790790 6464 비교재10Comparative material 10 FCAWFCAW 2020 0.3940.394 0.730.73 6363 815815 2929

표 4 에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 플럭스 코어드 아크 용접 와이어인 발명재를 이용하여 제조된 용접 금속부는 TiO-(Ti,B)N 및 V,Nb(C,N)복합 석출물이 용접부에 차지하는 면적율은 0.25~0.35%의 범위를 가지고 있고 석출물의 크기도 0.8㎛ 이하였다. 비교재의 경우는 0.25%이하 또는 0.37~0.40%의 면적범위를 보이고 거나 석출물의 크기가 0.8㎛ 이상의 다소 큰 복합 석출물 형태로 용접 금속부에 잔류하고 있어 발명재가 비교재 대비 상당히 균일하면서도 미세한 복합 석출물을 형성하고 발명재의 면적율도 비교재에 비하여 전체적으로 약 15%정도 감소한 것을 알 수 있다.As shown in Table 4, the weld metal portion made using the inventive flux cored arc welding wire was made of the composite material of TiO- (Ti, B) N and V, Nb (C, N) The area ratio was in the range of 0.25 to 0.35% and the size of the precipitate was 0.8 μm or less. The comparative material remains in the weld metal portion in the form of a composite precipitate having a surface area of 0.25% or 0.37 to 0.40% or a precipitate size of 0.8 μm or more, which is comparatively homogeneous compared to the comparative material, and a fine composite precipitate And the area ratio of the inventive material is reduced by about 15% as compared with the comparative material.

한편 본 발명의 플럭스 코어드 아크 용접 와이어인 발명재를 이용하여 제조도된 용접 금속부의 미세조직은 침상페라이트 상분율도 모두 70%이상의 높은 분율로 구성되어 있다. 따라서 본 발명의 용접 와이어를 이용하여 FCAW 용접된 용접 금속부는 약 70%이상의 침상페라이트 및 나머지 입계 페라이트와 위드만스테텐(Widmasttaten) 페라이트 및 일부 베이나이트를 기준으로 구성되어 인장강도 500MPa급 이상의 고강도이면서 우수한 용접금속부 충격특성을 보이고 있다.On the other hand, the microstructure of the welded metal portion produced by using the inventive flux cored arc welding wire of the present invention has a high fraction of 70% or more in all of the needle-shaped ferrite phase fractions. Therefore, the welded metal portion FCAW-welded using the welding wire of the present invention is composed of about 70% or more of needle-like ferrite and the remaining grain boundary ferrite, Widmasttaten ferrite and some bainite, and has high tensile strength of 500 MPa or more Excellent weld metal part impact characteristics are shown.

Claims (7)

강재외피 및 이 강재외피에 충진된 플럭스를 포함하는 와이어이고, 상기 강재외피의 Al의 함량은 0.005%이하이며,A steel shell, and a flux filled in the steel shell, wherein the content of Al in the steel shell is 0.005% or less, 상기 와이어 전체 중량%로, C: 0.03~0.15%, Si: 0.3~1.4%, Mn: 1.2~3.5%, Ni: 0.1~3.0%, Ti: 0.001~0.3%, TiO2: 3.5~9.0%, Mg: 0.05~1.5%, Al: 0.5%이하, B: 0.001~0.02%, Nb: 0.5%이하, V: 0.5%이하, SiO2: 0.2~2.0%, Al2O3: 0.3~1.0%, 알카리 산화물: 0.10~1.5%, 알카리 또는 알카리토금속계 불소 화합물: 0.025~1.0%이 단독 또는 복합 첨가되고, 상기 Ti와 TiO2는 4%≤Ti+TiO2≤9%의 관계를 만족하며, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 고장력강용 플럭스 코어드 아크 용접 와이어.Wherein the total weight percentage of the wire is 0.03 to 0.15% of C, 0.3 to 1.4% of Si, 1.2 to 3.5% of Mn, 0.1 to 3.0% of Ni, 0.001 to 0.3% of Ti, 3.5 to 9.0% of TiO 2 , Mg: 0.05 ~ 1.5%, Al : 0.5% or less, B: 0.001 ~ 0.02%, Nb: 0.5% or less, V: 0.5% or less, SiO 2: 0.2 ~ 2.0% , Al 2 O 3: 0.3 ~ 1.0%, 0.1 to 1.5% of an alkali metal oxide, 0.025 to 1.0% of an alkali or alkaline earth metal fluorine compound, and Ti and TiO 2 satisfy the relation of 4%? Ti + TiO 2? 9% Flux cored arc welding wire for high strength steels comprising Fe and unavoidable impurities. 삭제delete 청구항 1의 와이어로 제조된 용접 금속부에 있어서,A weld metal part made of the wire of claim 1, 상기 용접 금속부는 중량%로, C: 0.01-0.1%, Si: 0.1-0.7%, Mn: 0.5-2.0%, Ni: 0.01-3.0%, Mo: 0.01-0.5%, Ti: 0.01-0.08%, Nb: 0.0001-0.05%, V: 0.0001-0.05%, B: 0.0005-0.005%, N: 0.002-0.010%, P: 0.03%이하, S: 0.03%이하, O:0.02-0.08%, Al: 0.001-0.010%, Mg: 0.01% 이하를 포함하고, 상기 Ti와 O는 0.3≤Ti/O≤2.0 의 관계를 만족하며, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 플럭스 코어드 아크 용접 금속부.Wherein the weld metal portion contains 0.01-0.1% of C, 0.1-0.7% of Si, 0.5-2.0% of Mn, 0.01-3.0% of Ni, 0.01-0.5% of Mo, 0.01-0.08% of Ti, P: 0.03% or less, S: 0.03% or less, O: 0.02-0.08%, Al: 0.001% -0.010%, and Mg: not more than 0.01%, wherein the Ti and O satisfy the relation of 0.3? Ti / O? 2.0 and the balance of Fe and other impurities. 청구항 3에 있어서,The method of claim 3, 상기 용접 금속부의 조성은 0.01≤(Nb+V)/Ti≤2.0의 관계를 만족하는 플럭스 코어드 아크 용접 금속부.Wherein the composition of the weld metal portion satisfies the relationship of 0.01? (Nb + V) /Ti? 2.0. 청구항 3에 있어서,The method of claim 3, 상기 용접 금속부의 조성은 0.1≤Al/N≤0.5의 관계를 만족하는 플럭스 코어드 아크 용접 금속부.Wherein the composition of the weld metal portion satisfies the relationship of 0.1? Al / N? 0.5. 청구항 3에 있어서,The method of claim 3, 상기 용접 금속부 미세조직은 70%이상의 에시큘라 페라이트(acicular ferrite)를 포함하고, 나머지는 입계 페라이트, 위드만스테텐(Widmasttaten) 페라 이트 및 베이나이트의 1종 이상인 플럭스 코어드 아크 용접 금속부. Wherein the weld metal microstructure comprises at least 70% acicular ferrite and the remainder is at least one of intergranular ferrite, Widmasttaten ferrite and bainite. 청구항 3에 있어서,The method of claim 3, 상기 용접 금속부에는 0.80㎛ 이하 평균크기를 갖는 TiO-(Ti,V)N 복합 산,질화물이 면적분율로 0.25~0.35% 분포되어 있는 플럭스 코어드 아크 용접 금속부.Wherein the weld metal portion contains TiO- (Ti, V) N complex acid and nitride having an average size of 0.80 占 퐉 or less and 0.25 to 0.35% of an area fraction of the flux cored arc weld metal portion.
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