KR19980079697A - Flux-charging wire for electrogas arc welding - Google Patents
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Abstract
대입열 용접에 있어서, 양호한 저온 인성을 갖는 용접부를 형성할 수 있는 고능률의 일렉트로가스 아크 용접용 와이어를 제공한다.A high efficiency electrogas arc welding wire capable of forming a welded portion having good low temperature toughness in large heat welding.
플럭스 충전률이 20 내지 30중량%이고, 와이어 전중량에 대한 중량%로, C(외피중의 C포함): 0.02 내지 0.10%, Si(외피중의 Si포함): 0.20 내지 0.60%, Mn(외피중의 Mn포함): 1.5 내지 2.5%, Ni: 1.5 내지 3.5%, Ti: 0.10 내지 0.30%, B: 0.004 내지 0.025%, Mg: 0.10 내지 0.50%, 금속플루오르화물(F환산): 0.20 내지 1.00%, Ca: 0.20 내지 1.20%를 함유하고, P: 0.02% 이하, S: 0.02%이하로 규제되고, Ti/B 비가 5 내지 50이며, 외피중의 C량(와이어 전중량당)을 CH, 플럭스중의 C량(와이어 전중량당)을 CF로 했을때, CH/CF비가 0.10 내지 2.50이 되는 일렉트로가스 아크 용접용 플럭스 충전 와이어이다. 필요에 따라, 또한, 와이어 전중량에 대한 중량%로, Al: 0.10% 이하를 함유하고, Mo: 0.5% 이하 및 Cr: 0.50% 이하의 적어도 한쪽을 함유하고 알칼리금속화합물을 0.01 내지 0.50% 함유한다.(Including C in the sheath): 0.02 to 0.10%, Si (including Si in the sheath): 0.20 to 0.60%, Mn ( (In terms of F): 0.20 to 1.00 (inclusive of Mn in the shell): 1.5 to 2.5%, Ni: 1.5 to 3.5%, Ti: 0.10 to 0.30%, B: 0.004 to 0.025% %, Ca: contains 0.20 to 1.20%, P: 0.02% or less, S: is restricted to less than 0.02%, Ti / B is the ratio of 5 to 50, the C content (wire former by weight) of the shell C H , when the C content of the flux (per unit weight before the wire) to the C F, C H / C F is electro gas arc welding flux wires for charging ratio it is 0.10 to 2.50. And further contains, as the need arises, 0.10% or less of Al, 0.5% or less of Mo and 0.50% or less of Cr, and 0.01 to 0.50% of an alkali metal compound do.
Description
본 발명은 고능률의 대입열(大入熱)용 일렉트로가스 아크 용접용 플럭스 충전 와이어에 관한 것으로, 특히 용접부의 저온 인성을 개선한 일렉트로가스 아크 용접용 플럭스 충전 와이어에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flux-charging wire for electro-arc arc welding for highly efficient charging heat of large input, and more particularly to a flux-charging wire for electro-arc arc welding in which low temperature toughness of a weld is improved.
일렉트로가스 아크 용접부의 저온 인성을 개선하는 기술로서 특개평 4-89196호 공보 또는 특개평 4-279295호 공보에 개시된 것이 있다.Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 4-89196 or Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 4-279295 discloses a technique for improving the low temperature toughness of an electrogas arc welding portion.
특개평 4-89196호 공보에는 슬래그 생성제가 금속플루오르화물만으로 이루어진 플럭스를 강제외피중에 충전하여 복합 와이어 전중량에 대하여, 금속플루오르화물: 0.7∼1.5%, Mn: 0.7∼1.5%, Si: 0.15∼0.5%, Mg: 0.1∼0.6%, Ti: 0.05∼0.25%, Ni: 1.5∼4.5%, B: 0.002∼0.02%, 철분: 10∼25%를 함유시킨 일렉트로가스 아크 용접용 복합 와이어가 개시되어 있다. 또, 특개평 4-279295호 공보에는 슬래그 생성제가 금속플루오르화물과 금속산화물로 이루어지고, 금속플루오르화물/금속산화물=0.3∼0.8인 플럭스를 강제외피중에 충전하여 복합 와이어 전중량에 대하여 슬래그 생성제: 0.7∼1.5%, Mn: 0.7∼1.5%, Si: 0.15∼0.5%, Mg: 0.1∼0.6%, Ti: 0.05∼0.25%, Ni: 1.5∼4.5%, B: 0.002∼0.02%, 철분: 10∼25%, 필요에 따라 Al: 0.005∼0.25%를 플럭스에 함유시키고 또한 강제외피+플럭스중의 C의 총계를 0.02∼0.06%로 한 일렉트로가스 아크 용접용 복합 와이어가 개시되어 있다.JP-A-4-89196 discloses a slag forming agent which is filled with a flux consisting only of a metal fluoride in a steel shell and contains 0.7 to 1.5% of metal fluoride, 0.7 to 1.5% of Mn, 0.15 to 0.5% of Si, , 0.1 to 0.6% of Mg, 0.05 to 0.25% of Ti, 1.5 to 4.5% of Ni, 0.002 to 0.02% of B and 10 to 25% of iron. Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-279295 discloses a slag forming agent which is composed of a metal fluoride and a metal oxide and is filled with a flux having a metal fluoride / metal oxide ratio of 0.3 to 0.8 into a steel shell, 0.1 to 0.5% of Si, 0.1 to 0.6% of Mg, 0.05 to 0.25% of Ti, 1.5 to 4.5% of Ni, 0.002 to 0.02% of B, 25%, and optionally, Al: 0.005 to 0.25% in the flux and the total amount of C in the steel shell + flux is 0.02 to 0.06%.
그러나, 이들 종래기술에서 개시되어 있는 일렉트로가스 아크 용접용 플럭스 충전 와이어는 비교적 입열량이 낮은(약 100KJ/cm) 경우에 유효하며, 대입열용접(200KJ/cm이상)에 있어서는 용접금속의 인성을 개선하기 까지는 이르지 못하였다.However, the flux-filling wire for electrogas arc welding disclosed in these prior arts is effective when the heat input is relatively low (about 100 KJ / cm) and the toughness of the weld metal It was not until the improvement.
최근의 콘테이너 선의 시어스트레이크(Shear Strake)로 대표되는 바와같이, 두꺼운 부분에서 일렉트로가스 아크 용접의 적용이 주목되고 있으나, 종래, 이 두꺼운 부분에 대입열의 일렉트로가스 아크 용접을 적용하면, 용접시공능률은 우수하나, 용접부에 충분한 인성이 얻어지지 않고, 이 때문에 이 종류의 분야에 있어서, 대입열 일렉트로가스 아크 용접은 아직 적용되지 않는 것이 현실이다.Although application of electro-arc arc welding in a thick part is attracting attention as represented by a sheath strake of a container wire in recent years, conventionally, when the electro-arc arc welding of the substitution heat is applied to this thick part, But sufficient toughness can not be obtained in the welded portion. Therefore, in this kind of field, the substitution heat electro-arc arc welding is not yet applied.
본 발명은 이같은 문제점을 감안하여 행해진 것으로, 대입열용접에 있어서, 양호한 저온 인성을 갖는 용접부를 형성할 수 있는 고능률의 일렉트로가스 아크 용접용 와이어를 제공함을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a highly efficient electro-arc arc welding wire capable of forming a weld portion having good low-temperature toughness in high-temperature heat welding.
도 1은 CH/CF비와, 모재희석률 및 샤르피(charpy)흡수에너지의 관계를 나타내는 그래프도이다.1 is a graph showing the relationship between the C H / C F ratio and the base material dilution ratio and the charpy absorption energy.
도 2는 Ti/B 비와, 모재희석률 및 샤르피흡수에너지의 관계를 나타내는 그래프도이다.2 is a graph showing the relationship between the Ti / B ratio, the base material dilution ratio, and the Charpy absorbed energy.
도 3은 알칼리금속화합물 양과, 모재희석률 및 샤르피흡수에너지의 관계를 나타내는 그래프도이다.3 is a graph showing the relationship between the amount of alkali metal compound, the base material dilution ratio, and the Charpy absorbed energy.
도 4는 모재희석률의 정의를 나타내는 도이다.4 is a view showing the definition of the base material dilution ratio.
본 발명에 관한 일렉트로가스 아크 용접용 와이어는 플럭스 충전률이 20 내지 30중량%이고, 와이어 전중량에 대한 중량%로서, C(외피중의 C포함): 0.02 내지 0.10%, Si(외피중의 Si포함): 0.20 내지 0.60%, Mn(외피중의 Mn포함): 1.5 내지 2.5%, Ni: 1.5 내지 3.5%, Ti: 0.10 내지 0.30%, B: 0.004 내지 0.025%, Mg: 0.10 내지 0.50%, 금속플루오르화물(F환산): 0.20 내지 1.00%, Ca: 0.20 내지 1.20%를 함유하고, P: 0.02%이하, S: 0.02% 이하로 규제하고, Ti/B 비가 5 내지 50이고, 외피중의 C량(와이어 전중량당)을 CH, 플럭스중의 C량(와이어 전중량당)을 CF로 했을 때, CH/CF비가 0.10 내지 2.50이 되는 것을 특징으로 한다.The wire for electro-arc arc welding according to the present invention has a flux filling rate of 20 to 30% by weight, and contains 0.02 to 0.10% of C (including C in the sheath), Si (Including Mn in the shell): 1.5 to 2.5%, Ni: 1.5 to 3.5%, Ti: 0.10 to 0.30%, B: 0.004 to 0.025%, Mg: 0.10 to 0.50% , 0.20 to 1.00% of metal fluoride (in terms of F), 0.20 to 1.20% of Ca, 0.02% or less of P and 0.02% or less of S, and a Ti / B ratio of 5 to 50, when the C content (around the wire by weight), the C content in the C H, the flux (per unit weight before the wire) to the C F, is characterized in that the C H / C F ratio is 0.10 to 2.50.
이 일렉트로가스 아크 용접용 플럭스 충전 와이어에 있어서, 또 와이어 전중량에 대한 중량%로, Al: 0.10%이하를 함유할 수 있다.The flux-charging wire for electro-gas arc welding may further contain 0.10% or less of Al by weight based on the total weight of the wire.
또, 와이어 전중량에 대한 중량%로, Mo: 0.50%이하 및 Cr: 0.50%이하의 적어도 한쪽을 함유할 수 있다.In addition, it may contain at least one of Mo: 0.50% or less and Cr: 0.50% or less by weight based on the total weight of the wire.
또한, 와이어 전중량에 대한 중량%로, 알칼리금속화합물을 알칼리원소환산치로 0.01 내지 0.50% 함유할 수 있다.In addition, the alkali metal compound may be contained in an amount of 0.01 to 0.50% in terms of alkali element in terms of% by weight based on the total weight of the wire.
(발명의 실시형태)(Embodiments of the Invention)
이하, 본 발명의 일렉트로가스 아크 용접용 플럭스 충전 와이어에 있어서의 각 성분의 첨가이유 및 조성한정 이유에 대하여 설명한다. 또한 이하, 각 성분의 %는 와이어 전중량에 대한 비율이다.Hereinafter, the reason for adding each component and the reason for limiting the composition in the flux-charging wire for electro-arc arc welding of the present invention will be described. Hereinafter, the percentage of each component is a ratio to the total weight of the wire.
C(탄소): 0.02 내지 0.10%(외피중의 C포함)C (carbon): 0.02 to 0.10% (including C in the sheath)
C가 0.02%미만에서는 퀀칭성이 부족하고, 용접부의 인성 및 인장성능이 열화된다. 한편, C가 0.10%를 초과하면 용접부의 강도가 과도하게 높아, 인성이 열화됨과 동시에 고온균열이 발생하기 쉽다. 이때문에 외피도 포함하여, C량을 0.02 내지 0.10%, 바람직하게는 0.04 내지 0.07%로 한다.When C is less than 0.02%, quenching is insufficient and the toughness and tensile performance of the welds deteriorate. On the other hand, if C exceeds 0.10%, the strength of the welded portion becomes excessively high, toughness deteriorates and hot cracks are likely to occur. For this reason, the content of C, including the outer shell, is made 0.02 to 0.10%, preferably 0.04 to 0.07%.
Si(실리콘): 0.20 내지 0.60%(외피중의 Si포함)Si (silicon): 0.20 to 0.60% (including Si in the sheath)
Si가 0.20% 미만에서는 용접부의 연성이 저하되고, 반대로 Si가 0.60%를 초과하면 용접부의 강도가 과잉으로 높아, 인성이 열화하여 고온균열이 발생하기 쉽다. 이 때문에, Si량은 0.20 내지 0.60%, 바람직하게는 0.30 내지 0.50%로 한다. 이 Si량을 조절하기 위한 Si원으로는 Fe-Si 및 Fe-Si-Mn 합금 등이 있다.If Si is less than 0.20%, the ductility of the weld is lowered. On the other hand, if Si is more than 0.60%, the strength of the weld is excessively high and toughness is deteriorated and high temperature cracks are likely to occur. For this reason, the amount of Si is set to 0.20 to 0.60%, preferably 0.30 to 0.50%. Examples of the Si source for controlling the amount of Si include Fe-Si and Fe-Si-Mn alloys.
Mn(망간): 1.5 내지 2.5%(외피중의 Mn포함)Mn (manganese): 1.5 to 2.5% (including Mn in the sheath)
Mn이 1.5% 미만에서는 퀀칭성이 부족하고, 용접금속부의 인성 및 인장성능이 열화된다. 한편, Mn이 2.5%를 초과하면 강도가 높아 인성이 열화되고, 고온균열이 발생하기 쉽다. 이때문에, Mn량은 1.5 내지 2.5%, 바람직하게는 1.5 내지 2.0%로 한다. 이 Mn원으로는 금속 Mn 및 Fe-Mn, Fe-Si-Mn등의 합금이 있다.When Mn is less than 1.5%, quenching is insufficient and the toughness and tensile performance of the weld metal part deteriorate. On the other hand, when Mn is more than 2.5%, the strength is high and the toughness is deteriorated, and high-temperature cracks are likely to occur. For this reason, the amount of Mn is 1.5 to 2.5%, preferably 1.5 to 2.0%. Examples of the Mn source include metal Mn and alloys such as Fe-Mn and Fe-Si-Mn.
Ni(니켈): 1.5 내지 3.5%Ni (nickel): 1.5 to 3.5%
Ni는 용접부의 저온 인성을 안정시키는 작용을 가지고, 항상 저온 인성이 우수한 용접부를 얻을 수 있다. Ni가 1.5미만에서는 용접부의 저온 인성이 저하된다. 또, Ni가 3.5%를 초과하면 강도가 과도하게 높아, 인성이 열하하여 고온균열이 발생하기 쉽다. 이때문에, Ni는 1.5 내지 3.5%, 바람직하게는 1.8 내지 2.8%로 한다. Ni원으로는 금속 Ni 및 Ni-Mg등의 합금이 있다.Ni has a function of stabilizing the low temperature toughness of the welded portion and can always obtain a welded portion excellent in low temperature toughness. When Ni is less than 1.5, the low temperature toughness of the welded portion is lowered. On the other hand, if Ni exceeds 3.5%, the strength is excessively high, toughness is lowered, and high temperature cracks are likely to occur. For this reason, Ni is set to 1.5 to 3.5%, preferably 1.8 to 2.8%. Examples of the Ni source include metal Ni and alloys such as Ni-Mg.
Ti(티탄): 0.10 내지 0.30%Ti (titanium): 0.10 to 0.30%
B(붕소): 0.004 내지 0.025%B (boron): 0.004 to 0.025%
Ti와 B를 복합첨가하면 조직이 미세화됨으로써 인성이 강화된다. Ti가 0.10% 미만 또는 B가 0.004% 미만에서는, 인성강화 효과가 발휘되지 않고, 얻어지는 용접부의 인성이 낮아진다. 한편, Ti가 0.30%를 초과하거나 또는, B가 0.025%를 초과하면, 강도가 과잉되어 인성이 열화하고 고온균열이 발생하기 쉽다. 이때문에 Ti는 0.10 내지 0.30%, 바람직하게는 0.15 내지 0.25%로 한다. 또, B는 0.004 내지 0.025%, 바람직하게는 0.008 내지 0.015%로 한다. Ti원으로는 금속 Ti 및 Fe-Ti 등의 합금이 있다. B원으로는 Fe-B, Fe-Si-B등의 합금 또는 특수유리 등의 산화물이 있다. 또한, 산화물로 첨가할 경우는 B환산량으로 상기 범위로 한다. Ti 와 B의 개별첨가량은 상기 범위이나, 후기와 같이, 본 발명의 목적인 대입열 용접에 있어서 양호한 저온 인성을 얻기 위해서는 Ti/B 비도 조정할 필요가 있다.When Ti and B are added in combination, the texture becomes finer and toughness is strengthened. When Ti is less than 0.10% or B is less than 0.004%, the toughness strengthening effect is not exhibited, and the toughness of the obtained welded portion is lowered. On the other hand, if Ti is more than 0.30% or B is more than 0.025%, the strength is excessive, toughness is deteriorated, and high temperature cracks are likely to occur. For this reason, the Ti content is 0.10 to 0.30%, preferably 0.15 to 0.25%. The content of B is 0.004 to 0.025%, preferably 0.008 to 0.015%. The Ti source includes alloys such as metal Ti and Fe-Ti. As the B source, an alloy such as Fe-B, Fe-Si-B, or an oxide such as a special glass may be used. In the case of addition as an oxide, the B-converted amount is set in the above range. The Ti and B addition amounts need to be adjusted in the above-mentioned ranges, as well as in the latter case, in order to obtain good low-temperature toughness at the time of large heat welding, which is the object of the present invention.
Mg(마그네슘): 0.10 내지 0.50%Mg (magnesium): 0.10 to 0.50%
Mg는 강탈산제이기 때문에 그 첨가에 의해 용접금속의 산소량을 저감하고, 인성을 향상시킬 수 있다. Mg량이 0.10% 미만에서는, 용접금속의 탈산 부족에 의해 인성이 향상되지 않는다. 한편, Mg량이 0.50%를 초과하면 용접작업성이 열화되고, 스퍼터 발생량이 증가하며, 슬래그 발생량이 증가함으로써 아크가 불안정하게 된다. 이때문에, Mg함유량은 0.10 내지 0.50%로 한다. Mg원으로는 금속 Mg 및 Ni-Mg, Fe-Si-Mg, Al-Mg 등의 합금이 있다.Since Mg is a strong deoxidizing agent, the amount of oxygen in the weld metal can be reduced by the addition thereof, and toughness can be improved. When the amount of Mg is less than 0.10%, the toughness is not improved due to insufficient deoxidation of the weld metal. On the other hand, when the amount of Mg exceeds 0.50%, the welding workability is deteriorated, the sputter generation amount is increased, and the arc is unstable due to the increase of the slag generation amount. Therefore, the Mg content is set to 0.10 to 0.50%. Examples of the Mg source include metal Mg and alloys such as Ni-Mg, Fe-Si-Mg and Al-Mg.
P(인): 0.02%이하P (phosphorus): not more than 0.02%
P량이 많으면 인성과 내균열성이 열화되기 때문에, 0.02% 이하로 한다. P량이 0.02%를 초과하면 용접부의 인성이 열화되고, 고온균열이 발생하기 쉽다.When the amount of P is large, toughness and crack resistance are deteriorated, and therefore, it is set to 0.02% or less. If the amount of P exceeds 0.02%, the toughness of the welded portion is deteriorated and high-temperature cracks are likely to occur.
S(황): 0.02%이하S (sulfur): not more than 0.02%
S량이 많으면 인성과 내균열성이 열화된다. 이 때문에 S량은 0.02% 이하로 한다. S량이 0.02%를 초과하면 용접부의 인성이 열화되고, 고온균열이 발생하기 쉽다.If the amount of S is large, toughness and crack resistance are deteriorated. Therefore, the amount of S is 0.02% or less. If the amount of S exceeds 0.02%, the toughness of the welded portion is deteriorated and high-temperature cracks are likely to occur.
금속플루오르화물(플루오르량으로 환산하여): 0.20 내지 1.00%Metal fluoride (in terms of fluorine amount): 0.20 to 1.00%
금속플루오르화물은 용접금속의 산소량을 저감함과 동시에 아크를 안정시키기 위하여 첨가한다. 금속플루오르화물 양이 F환산으로 0.20% 미만에서는 용접금속의 산소량이 저감되지 않고, 인성이 열화하여 아크가 불안정해진다. 금속플루오르화물의 양이 1.00%를 초과하면 증기압이 높기 때문에 퓸(fume)발생량이 증대하여 용접작업성이 열악해진다. 이때문에, 금속플루오르화물의 양은 0.20 내지 1.00%, 바람직하게는 0.30 내지 0.70%로 한다. 이 금속플루오르화물원으로는 LiF, NaF, K2SiF6, CaF2등이 있다.The metal fluoride is added to reduce the oxygen content of the weld metal and to stabilize the arc. If the amount of the metal fluoride is less than 0.20% in terms of F, the oxygen amount of the weld metal is not reduced, and the toughness is deteriorated, and the arc becomes unstable. If the amount of the metal fluoride exceeds 1.00%, the vapor pressure is high and the amount of generated fumes is increased, and the welding workability is poor. Therefore, the amount of the metal fluoride is 0.20 to 1.00%, preferably 0.30 to 0.70%. Examples of the metal fluoride source include LiF, NaF, K 2 SiF 6 , and CaF 2 .
또한, 금속플루오르화물로서 알칼리금속의 플루오르화물을 사용할 경우는 후기의 알칼리 금속화합물(알칼리원소환산치)로서의 효과도 얻어진다.Further, when a fluoride of an alkali metal is used as the metal fluoride, an effect as a later alkali metal compound (alkali element equivalent) is also obtained.
Ca(칼슘): 0.20 내지 1.20%Ca (calcium): 0.20 to 1.20%
Ca는 강탈산제이기 때문에 용접금속의 산소량을 저감하고, 인성을 향상시킬 수 있다. Ca가 0.20% 미만에서는 산소량이 저감되지 않고, 이 때문에 인성이 향상되지 않는다. 한편, Ca가 1.20%를 초과하면 슬래그가 과잉으로 생성되고, 아크가 불안정해진다. 이때문에, Ca는 0.20 내지 1.20%, 바람직하게는 0.30 내지 0.80%로 한다. 또한, Ca은 Ca의 플루오르화물(CaF2) 및/또는 Ca합금(Ca-Si)으로 첨가할 수 있고, 첨가량은 Ca환산량으로 정하면 된다.Since Ca is a strong deoxidizing agent, the amount of oxygen of the weld metal can be reduced and toughness can be improved. When Ca is less than 0.20%, the amount of oxygen is not reduced, and toughness is not improved. On the other hand, when Ca exceeds 1.20%, slag is excessively generated and the arc becomes unstable. For this reason, Ca is set to be 0.20 to 1.20%, preferably 0.30 to 0.80%. Ca may be added as a fluoride of Ca (CaF 2 ) and / or a Ca alloy (Ca-Si), and the amount of Ca may be determined by the amount of Ca conversion.
충전률: 20 내지 30중량%Charging ratio: 20 to 30 wt%
플럭스 충전률이 20중량% 미만에서는 스퍼터가 증가함과 동시에 전류밀도가 작아지기 때문에, 고능률시공을 달성할 수 없다. 한편, 플럭스 충전률이 30중량%를 초과하면, 외피금속의 두께가 얇아지기 때문에, 와이어 강도가 부족하고, 용접중에 와이어가 단선될 우려가 있다.When the flux filling rate is less than 20 wt%, the sputtering is increased and the current density is reduced, so that high-efficiency construction can not be achieved. On the other hand, if the flux filling ratio exceeds 30% by weight, the thickness of the sheathing metal becomes thinner, so that the wire strength is insufficient and the wire may be broken during welding.
CH/CF비=0.10 내지 2.50C H / C F ratio = 0.10 to 2.50
일렉트로가스 아크 용접은 모재희석 정도가 큰 용접법이다. 모재희석률은 이하와 같이 정의된다. 도 4에 표시한 용접부의 단면형상에 있어서, 부호 A는 전용접금속을 나타내고, 부호 B는 그중 모재가 용융한 부분이다. 이 경우, 모재희석률은 하기 수학식 1로 표시된다.Electro-gas arc welding is a welding method with a large dilution of base metal. The base material dilution ratio is defined as follows. In the cross-sectional shape of the welded portion shown in Fig. 4, reference symbol A denotes the entire weld metal, and reference character B denotes the molten portion of the base metal. In this case, the base material dilution ratio is expressed by the following equation (1).
={(모재용융단면적: B부분)/(전용접금속단면적: A부분)}×100= {((Base metal melting cross-sectional area: part B) / (total cross-sectional area of weld metal: part A)} x 100
이와같이 모재희석률이란, 전용접금속에 대하여 용접금속이 되는 모재의 비율을 말한다.The dilution ratio of the base metal in this way means the ratio of the base metal to the whole weld metal.
그리고, 기계적 성질은 이 모재희석의 영향을 크게 받는다. 그리고 CH/CF비가 0.10 내지 2.50범위를 벗어나면 아크가 불안정해지고, 모재의 희석률 편차가 커지기 때문에 설계대로 용접금속을 얻을 수 없다. 이때문에, 용접금속의 기계적 성질(특히 저온 인성)의 편차가 커진다. 또, 아크가 안정되지 않기 때문에, 스퍼터발생량이 증대하는 등, 용접작업성도 열화된다. 이때문에, CH/CF비는 0.10 내지 2.50, 바람직하게는 0.50 내지 1.50으로 한다.The mechanical properties are greatly affected by the dilution of the base material. If the C H / C F ratio is out of the range of 0.10 to 2.50, the arc becomes unstable and the dilution rate deviation of the base material becomes large, so that the weld metal can not be obtained as designed. Therefore, the deviation of the mechanical properties (particularly the low temperature toughness) of the weld metal becomes large. In addition, since the arc is not stable, the amount of sputter generation is increased and the workability of the welding is deteriorated. For this reason, the C H / C F ratio is set to 0.10 to 2.50, preferably 0.50 to 1.50.
도 1은 수평축에 CH/CF비를 취하고, 수직축에 샤르피 충격치 및 모재희석률을 취하여, 각 관계를 나타내는 그래프도이다. 또한, 이 도 1의 데이터 용접조건은 하기 표 2의 표시와 같다. 또, 도 1의 데이터는 표 3, 4의 실시예 43 내지 48이다. 이 도 1로서 알 수 있듯이, CH/CF비가 0.10 미만 또는 2.50 초과가 되면, 모재희석률 편차가 커지고, 샤르피흡수에너지가 저하된다.Fig. 1 is a graph showing respective relationships by taking a C H / C F ratio in a horizontal axis and a Charpy impact value and a base material dilution ratio in a vertical axis. The data welding conditions in Fig. 1 are shown in Table 2 below. The data in Fig. 1 are Examples 43 to 48 of Tables 3 and 4. As can be seen from Fig. 1, when the C H / C F ratio is less than 0.10 or exceeds 2.50, the variation of the base material dilution rate becomes large, and the Charpy absorption energy is lowered.
Ti/B 비= 5 내지 50Ti / B ratio = 5 to 50
Ti/B비가 5 내지 50범위내에서는 아크 안정성이 향상되고, 모재희석률의 편차가 작으며, 일정한 모재희석률이 얻어지기 때문에, Ti 및 B에 의한 인성강화작용이 충분히 발휘된다. 그러나, 상기 범위를 벗어나면, 인성편차가 커진다. 이때문에, Ti/B 비는 5 내지 50, 바람직하게는 10 내지 30으로 한다.When the Ti / B ratio is within the range of 5 to 50, the arc stability is improved, the variation of the base material dilution ratio is small, and the constant base material dilution ratio is obtained. However, if it is out of the above range, the toughness deviation becomes large. For this reason, the Ti / B ratio is set to 5 to 50, preferably 10 to 30.
도 2는 수평축에 Ti/B비를 취하고, 수직축에 샤르피 충격치 및 모재희석률을 취하여 각 관계를 나타내는 그래프도이다. 또한, 이 도 2의 데이터 용접조건은 하기 표 2표시와 같이, 도 2의 데이터는 표 3,4의 실시예 49 내지 54이다. 이 도 2로서 알 수 있듯이 Ti/B비가 5 미만 또는 50초과의 경우는, 모재희석률 편차가 크고, 또 샤르피 흡수에너지도 작다.FIG. 2 is a graph showing respective relationships by taking a Ti / B ratio in a horizontal axis and a Charpy impact value and a base material dilution ratio in a vertical axis. The data welding conditions in FIG. 2 are shown in the following Table 2, and the data in FIG. 2 are Examples 49 to 54 in Tables 3 and 4. As can be seen from Fig. 2, when the Ti / B ratio is less than 5 or more than 50, the variation of the base material dilution rate is large and the Charpy absorption energy is also small.
이상과 같이 대입열용접에 있어서, 용접금속이 양호한 저온 인성을 갖기 위해서는 CH/CF비 및 Ti/B비가 상기 범위내에 있는 것이 필요하다.As described above, in order to have good low-temperature toughness in the welding metal in the high-temperature heat welding, it is necessary that the C H / C F ratio and the Ti / B ratio fall within the above range.
Al: 0.10%이하Al: 0.10% or less
Al은 비드의 순응성(형상)을 향상시키기 위하여 필요에 따라 첨가한다. 이 Al량이 0.10%를 초과하면 인성이 저하된다. Al원으로는 금속 Al 및 Fe-Al, Al-Mg등의 Al합금이 있다.Al is added as needed to improve the conformability (shape) of the beads. If the amount of Al exceeds 0.10%, the toughness decreases. Examples of the Al source include Al alloys such as metal Al and Fe-Al and Al-Mg.
Mo 및 Cr: 0.50%이하Mo and Cr: not more than 0.50%
Mo 및 Cr은 용접금속부를 고강도로 설정할 경우에, 인장강도를 확보하기 위하여 첨가할 수 있다. 이 Mo 및 Cr이 0.50%를 초과하면 인성이 저하된다. Mo원으로는 금속 Mo 및 Fe-Mo 등의 합금이 있고, Cr원으로는 금속 Cr 및 Fe-Cr등의 합금이 있다.Mo and Cr can be added to secure the tensile strength when the weld metal portion is set to high strength. If Mo and Cr exceed 0.50%, the toughness decreases. Mo sources include alloys such as metal Mo and Fe-Mo, and Cr sources include alloys such as metal Cr and Fe-Cr.
알칼리금속화합물(알칼리원소환산치): 0.01 내지 0.50%Alkali metal compound (in terms of alkali element): 0.01 to 0.50%
알칼리금속화합물을 첨가함으로써 더욱 아크 안전성을 향상함과 동시에, 모재희석률이 안정된 접속부를 얻을 수 있다. 따라서, 용접부는 안정된 충격성능을 구비한다. 이때문에, 필요에 따라 알칼리금속화합물을 첨가하는 것이 바람직하다. 알칼리금속화합물이 0.01%미만인 경우는 상기 효과가 적다. 한편, 알칼리금속화합물이 0.50%를 초과하면 슬래그량이 약간 증가하기 때문에, 아크가 다소 불안정하게 되고, 알칼리금속화합물의 첨가효과가 감소한다. 이때문에, 알칼리금속화합물은 알칼리원소환산치로 0.01 내지 0.50%로 한다.By adding an alkali metal compound, it is possible to further improve the arc safety and to obtain a connecting portion with stable base material dilution rate. Therefore, the welded portion has a stable impact performance. For this reason, it is preferable to add an alkali metal compound if necessary. When the alkali metal compound is less than 0.01%, the above effect is small. On the other hand, when the content of the alkali metal compound exceeds 0.50%, the amount of slag is slightly increased, so that the arc becomes somewhat unstable and the effect of addition of the alkali metal compound decreases. For this reason, the alkali metal compound should be 0.01 to 0.50% in terms of alkali element.
도 3은 수평축에 알칼리금속화합물의 양(알칼리원소환산치)을 취하고, 수직축에 샤르피충격치 및 모재희석률을 취하여 각 관계를 나타내는 그래프도이다. 이 도 3표시와 같이, 알칼리금속화합물 양이 0.01 내지 0.50%인 경우에, 모재희석률이 안정되고, 샤르피흡수에너지도 높다. 이에 비해, 알칼리금속화합물 양이 0.006%인 경우 및 0.60%인 경우는 모재희석률 편차가 약간 크고, 샤르피충격에너지도 약간 낮다.Fig. 3 is a graph showing the relationship between the amount of alkali metal compound (alkali element equivalent) on the horizontal axis and the Charpy impact value and the base material dilution factor on the vertical axis. As shown in Fig. 3, when the amount of the alkali metal compound is 0.01 to 0.50%, the base material dilution rate is stable and the Charpy absorption energy is also high. In contrast, when the amount of the alkali metal compound is 0.006% or 0.60%, the deviation of the base material dilution rate is slightly larger and the Charpy impact energy is also slightly lower.
또한, 알칼리금속화합물의 원료는 LiF, NaF, K2SiF6등의 플루오르화물, Li2CO3등의 탄산염, 장석등의 산화물이 있다. 또, 알칼리금속화합물이 알칼리금속플루오르화물인 경우는 그 플루오르량은 상기 금속플루오르화물의 플루오르량으로 환산한다.The raw materials for the alkali metal compound include fluorides such as LiF, NaF, and K 2 SiF 6 , carbonates such as Li 2 CO 3 , and oxides such as feldspar. When the alkali metal compound is an alkali metal fluoride, the amount of fluorine is converted into the fluorine amount of the metal fluoride.
(실시예)(Example)
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 그 비교예와 비교하여 설명한다. 하기 표 1은 연강제 외피의 조성(외피전중량에 대한 중량%)을 나타낸다. 또, 표 2는 용접조건을 나타내고, 하기 표 3,4는 와이어조성(와이어 전중량에 대한 중량%)을 나타낸다. 그 시험결과를 하기 표 5에 표시한다. 또한, 표 5의 비고란에 기재한 ◎,○,×는 종합판정을 나타내고, ◎은 매우 양호, ○은 양호, ×는 불량을 표시한다.Hereinafter, examples of the present invention will be described in comparison with comparative examples. The following Table 1 shows the composition (weight% based on the total weight of the envelope) of the soft steel shell. Table 2 shows the welding conditions, and Tables 3 and 4 show the wire composition (wt% with respect to the total weight of wire). The test results are shown in Table 5 below. In the remarks column of Table 5,?,?, And X denote the overall judgment,? Is very good,? Is good, and? Is bad.
표 3,4,5,에 있어서, 시험예 1, 6∼11, 16∼18, 23∼25, 30∼34, 39∼43, 48, 49, 54는 본 발명의 범위를 벗어난 비교예이다. 이때문에 표 5의 비고란에 표시한 각종 결점이 있다. 이에 비해 다른 시험예 2∼5, 12∼15, 19∼22, 26∼29, 35∼38, 44∼47, 50∼53은 본원 청구항 1의 실시예이고, 또한, 시험예 55∼57은 청구항 2, 3의 조건도 만족하는 실시예이다. 이들 실시예는 강도 및 저온 인성이 우수하고, 고온균열이 방지됨과 동시에, 스퍼터 등도 적고 용접작업성도 양호하다.In Tables 3, 4 and 5, Test Examples 1, 6 to 11, 16 to 18, 23 to 25, 30 to 34, 39 to 43, 48, 49 and 54 are comparative examples outside the scope of the present invention. For this reason, there are various drawbacks indicated in the remarks column of Table 5. Other test examples 2 to 5, 12 to 15, 19 to 22, 26 to 29, 35 to 38, 44 to 47 and 50 to 53 are examples of claim 1 of the present application, 2, and 3 are also satisfied. These Examples are excellent in strength and low-temperature toughness, high temperature cracking is prevented, sputtering is small, and welding workability is good.
다음에, 알칼리금속화합물의 첨가효과에 대하여, 시험한 실시예에 대하여 그 비교예와 비교하여 설명한다. 하기 표 6은 용접조건을 나타낸다. 알칼리금속화합물의 첨가효과를 더욱 분명히 하기 위하여 모재희석률의 불안정한 저전류(320A)에 대해서도 시험을 행하였다. 또한, 표 7∼9에 있어서, 각 시험예의 조성은 표 3,4의 시험예3(본원 청구항 1을 만족한다)의 조성을 기본으로 한다. 그리고, 시험예 3은 알칼리금속화합물이 본원 청구항 4에서 규정하는 범위 보다 낮고, 시험예 61은 알칼리금속화합물이 본 발명의 청구항 4에서 규정하는 범위보다 많으며, 시험예 58∼60, 62∼64는 본원 청구항 4에서 규정하는 범위에 들어간다.Next, the effects of the addition of the alkali metal compound will be described in comparison with the tested examples. Table 6 below shows the welding conditions. In order to further clarify the effect of addition of the alkali metal compound, a test was also conducted on a low current (320 A) with an unstable base material dilution rate. In Tables 7 to 9, the composition of each test example is based on the composition of Test Example 3 (which satisfies Claim 1 of the present application) in Tables 3 and 4. In Test Example 3, the alkali metal compound was lower than the range specified in Claim 4, Test Example 61 had more alkali metal compounds than that specified in Claim 4 of the present invention, and Test Examples 58 to 60 and 62 to 64 And falls within the range defined by claim 4 of the present application.
또, 하기 표 7,8은 와이어조성(와이어 전중량에 대한 중량%)을 나타낸다. 그 시험결과를 하기 표 9에 표시한다. 또한, 표 9의 용접작업성란에 기재한 ◎, ○, ×는 종합판정을 표시하고, ◎는 매우 양호, ○는 양호, ×는 불량을 표시한다.Tables 7 and 8 below show the wire composition (wt% with respect to the total weight of wire). The test results are shown in Table 9 below. In addition, the marks ⊚, ◯, and × shown in the column of the welding workability in Table 9 indicate the overall judgment, ⊚ is very good, ◯ is good, and × is bad.
표 9표시와 같이, 시험예 3, 61은 본원 청구항 4의 범위에서 벗어난 비교예이기 때문에, 다른 시험예 58∼60, 62∼64에 비하여 용접작업성이 약간 떨어지고, 또 샤르피흡수에너지가 약간 낮다. 이에 비해, 시험예 58∼60, 62∼64는 용접작업성 및 충격성능 쌍방이 우수하였다.As shown in Table 9, since Test Examples 3 and 61 are comparative examples deviating from the scope of Claim 4 of this application, welding workability is slightly lower and Charpy absorbed energy is slightly lower than those of other Test Examples 58 to 60 and 62 to 64 . On the other hand, the test examples 58 to 60 and 62 to 64 were excellent in both the welding workability and the impact performance.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 일렉트로가스 아크 용접용 플럭스 충전 와이어에 따르면, 입열량이 200KJ/cm이상인 대입열 용접에 있어서도 우수한 저온 인성을 갖는 용접금속부를 얻을 수 있고, 고온균열도 방지할 수 있고, 스퍼터 등도 적으며, 용접작업성도 우수하다. 또, 알칼리금속화합물의 양을 적절히 설정함으로써 용접작업성을 더욱 향상시킬 수 있고, 또 충격성능도 더욱 안정시킬 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the flux-charging wire for electro-arc arc welding according to the present invention, it is possible to obtain a weld metal portion having excellent low-temperature toughness even in high-temperature heat welding with an input heat quantity of 200 KJ / cm 2 or more, Less spatter, and excellent welding workability. In addition, by suitably setting the amount of the alkali metal compound, the welding workability can be further improved, and the impact performance can be further stabilized.
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