KR20000067758A - 가스쉴드 아크용접용 플럭스충전 와이어 - Google Patents
가스쉴드 아크용접용 플럭스충전 와이어 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20000067758A KR20000067758A KR1019990029752A KR19990029752A KR20000067758A KR 20000067758 A KR20000067758 A KR 20000067758A KR 1019990029752 A KR1019990029752 A KR 1019990029752A KR 19990029752 A KR19990029752 A KR 19990029752A KR 20000067758 A KR20000067758 A KR 20000067758A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- wire
- flux
- welding
- weight
- powder
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 153
- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 151
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 107
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 69
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 64
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 44
- 229910006639 Si—Mn Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N Acetylene Chemical compound C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910018651 Mn—Ni Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 22
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 14
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 7
- 239000002893 slag Substances 0.000 abstract description 107
- 239000011324 bead Substances 0.000 abstract description 84
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 42
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 42
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 32
- 239000002987 primer (paints) Substances 0.000 description 28
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 16
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 16
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 5
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 5
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 4
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 3
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 2
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 description 1
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000863 Ferronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100513612 Microdochium nivale MnCO gene Proteins 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000754 Wrought iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 235000019425 dextrin Nutrition 0.000 description 1
- WSLQHGMJTGELSF-UHFFFAOYSA-L dipotassium;difluoride Chemical compound [F-].[F-].[K+].[K+] WSLQHGMJTGELSF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000003311 flocculating effect Effects 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/133—Means for feeding electrodes, e.g. drums, rolls, motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
- B23K35/3601—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
- B23K35/3608—Titania or titanates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
- B23K35/368—Selection of non-metallic compositions of core materials either alone or conjoint with selection of soldering or welding materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Pivots And Pivotal Connections (AREA)
Abstract
본 발명은 고전류용접조건에서 고속 수평 필릿용접에 사용하는 경우에도 양호한 프라이머 저항성, 비드 형상과 외관 및 슬래그 박리성이 얻어지는 가스쉴드 아크 용접용 플럭스충전 와이어를 제공하며, 고전류영역을 포함하는 용접조건 범위에서 사용하여 수직용접시 금속유출물 저항성 등의 각종 용접작업성이 양호한 전자세 용접 가스쉴드 아크용접용 플럭스충전 와이어를 제공한다. 구체적으로 본 발명은 와이어의 전체 중량에 대한 각 중량을 %로 나타낼 때 입자크기가 212㎛ 이하인 1.0% 이상의 Si-Mn 합금강 분말과, 2.0 내지 7.0%의 TiO2와, 0.2 내지 1.5%의 SiO2와, 0.1 내지 1.2%의 ZrO2및 0.01 내지 0.3%의 불화물(F 환산치)을 포함하며, 상기 분말은 중량%로 0.40 내지 1.20%의 C, 5 내지 12%의 Si, 19 내지 42%의 Mn 및 나머지 Fe로 구성되고, Si
Description
본 발명은 선박, 교량, 철구조물 등에 사용되는 연철, 고강도강 및 저합금강의 가스쉴드 아크용접용 플럭스충전 와이어(이하, 플럭스충전 와이어로도 표기함)에 관한 것으로, 특히 용접 작업능률을 향상시키기 위해 고전류용접조건에서 사용되는 경우에도 용접작업성이 양호한 가스쉴드 아크용접용 플럭스충전 와이어에 관한 것이다.
필릿용접(fillet welding)에 사용되는 다양한 플럭스충전 와이어가 제안되어 왔다. 예를 들면 일본 공개공보 61-147993, 3-294092 등이 있다. 이 경우, 필릿용접은 속도의 향상이 더욱 요구되어 왔다. 또한, 필릿용접에 사용되는 플럭스충전 와이어는 일반적으로 철구조물 제조시 녹슬지 않도록 도포하는 프라이머(primer)에 기인하여 비드(bead) 위에 형성된 피트 및 웜홀(pits and worm hole)을 방지하는 수단을 필요로 한다. 그러나 고속 수평 필릿용접은 철판에 도포되는 프라이머의 종류와 두께에 심각한 영향을 받고, 프라이머 저항성에 관련된 문제를 야기한다. 뿐만 아니라, 용접이 고속화됨에 따라 타겟 다리 길이를 확보하는 것은 필연적으로 고전류용접조건을 가져오는데, 이 조건에서는 비드의 굴곡 형상, 지단부(toe portion)의 정합 형상, 비드 외관과 슬래그 박리성(slag peeling property) 악화 등의 문제점이 야기된다.
전자세 용접용(all position welding) 플럭스충전 와이어는 하향, 수평, 상향 및 수직 등의 모든 방향으로 용접을 수행할 수 있기 때문에 가장 널리 사용되고 있다. 그러나 특히 고전류용접조건에서 사용될 때 수직 용접(vertical position welding)에서 금속유출물을 방지해야하며, 넓은 용접조건에 대한 적용성이 요구되고 있다. 수직 용접할 때에는 금속유출물이 발생하여 비드 지단부의 정합성(conformability), 비드 외관 및 슬래그 박리성이 문제된다.
따라서, 본 발명은 고전류용접조건에서 고속 수평 필릿용접에 사용되는 경우에도 프라이머 저항성, 비드의 형상 및 외관 및 슬래그 박리성이 우수하며, 고전류영역을 포함하는 넓은 용접조건에 사용되는 경우 수직 용접시 금속유출물에 대한 저항성을 포함하는 다양한 용접 작업성이 우수한 가스 쉴드 아크용접용 플럭스충전 와이어를 제공함을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 플럭스충전 와이어에서 Si-Mn 합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni 합금강 분말과 피트 발생 및 외피부 두께의 균일성과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2는 플럭스충전 와이어의 종단면 예를 나타낸 모식도이다.
도 3은 플럭스충전 와이어의 횡단면 예를 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서 수평 필릿용접시험에 사용된 시편에 비드가 형성된 모습을 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 수평 필릿용접시험 비드의 용접강화율을 측정하는 방식을 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 수평 필릿용접시험 비드의 지단부 형상을 측정하는 방식을 나타낸 모식도이다.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
1:외피부 2:충진된 플럭스
3:이음매 4:이음매용접
5:두께가 얇은 부분 6:플럭스 원료분말
7:바이트부 8:플럭스 원료분말(합금분말)
9:웨브판 10:플랜지판
11:프라이머 도포막 12:비드
13:비드 지단부 x: 비드 수직길이
y: 비드 수평길이 L1, L2: 접선
α1, α2: 비드 지단부각
본 발명자들은 각 종의 플럭스충전 와이어를 제작한 다음 연구를 거듭하여 고전류용접조건에서 고속 수평 필릿 용접 및 수직 용접시에 문제가 되었던 상기 용접작업성을 개선하였다.
우선, 슬래그 형성제를 제한하고, 불화물을 첨가하며, 와이어의 수소함량을 제한하는 것 뿐만 아니라, 와이어를 고전류용접조건에서 사용할 때 아크상태를 안정화시키는 것이 수평 필릿용접용 플럭스충전 와이어의 프라이머 저항성을 향상시키는데 중요하다. 즉, 아크가 용접중에 지속적으로 안정하게 되면 용융슬래그가 표면에 떠오르고, 다시 아크의 힘에 의해 연속적으로 빠르게 밑으로 가라앉게 되어, 용융슬래그로부터 수소가스를 방출시킨다. 이렇게 하여 피트 및 웜홀이 생기는 것을 방지하게 된다. 반면에 와이어 용융 상태를 교란시키면 아크상태가 불안정해지고, 용융슬래그를 불연속적으로 후퇴시키게 되어 응고된 슬래그의 두꺼운 부분에 피트 발생 빈도가 증가하게 된다.
또한, 고전류용접조건에서 사용할 때 슬래그 피포성(covering property)을 유지하기 위하여 아크상태를 안정화시키는 것 뿐만 아니라 용융슬래그의 유동성과 응고온도를 조직적으로 조정하는 것이 비드 외관과 슬래그 박리성을 향상시키는데 중요하다. 슬래그 피포성이 불충분하면 비드가 돌출된 언더컷(undercut) 및 슬래그 시저(seizure)에 기인하는 비드 외관 및 슬래그 박리성의 악화를 가져온다.
다음으로, 고전류용접조건에서 전자세 용접 플럭스충전 와이어를 사용하는 경우 금속유출물에 대한 저항성에는 아크상태를 안정화시키는 것이 필수조건이다.
하향 수직 용접은 아크의 힘에 의해 용융슬래그를 용탕(fused pool) 위로 유지한 채 수행된다. 아크상태를 안정하게 유지하면 용융슬래그는 위쪽으로 천천히 떠오르고 신속히 응고되어 금속유출물을 막게 된다. 이 경우에 슬래그는 비드 전체를 감싸고, 이렇게 하여 비드는 정합성이 우수한 매끄러운 형태가 되어 슬래그 시저와 슬래그 침투를 제거하고 슬래그 박리성을 양호하게 만든다. 반면에 아크상태가 불안정해지면 용융슬래그는 순간적으로 유출되어 비드의 형상을 평탄하지 않게 만들고 슬래그 침투에 기인한 결함과 슬래그 침투로부터 파생하는 크랙(crack)을 야기시킨다. 또한 상향 수직 용접에서 전류가 증가하고 용접조건의 범위를 확장하게 되면 아크상태와 슬래그 피포성은 금속유출물, 비드 지단부의 정합성 및 슬래그 박리성에 영향을 미치게 된다.
본 발명자들은 상기 플럭스충전 와이어의 용접작업성을 향상시키는데 결정적 영향을 미치는 아크상태와 슬래그 피포성을 안정화시키기 위하여 소정의 또는 그 이상의 Si-Mn 합금강분말 또는 Si-Mn-Ni 합금강 분말을 포함시키는 것이 매우 효과적임을 발견하였다. 뿐만 아니라 슬래그 형성제와 불화물을 필수성분으로 가지는 플럭스충전 와이어에 의해 소정의 목적을 달성한다.
본 발명의 요지는 다음과 같다.
(1) 와이어의 전체 중량에 대한 각 중량을 %로 나타낼 때
입자크기가 212㎛ 이하인 1.0% 이상의 Si-Mn 합금강 분말과;
2.0 내지 7.0%의 TiO2와;
0.2 내지 1.5%의 SiO2와;
0.1 내지 1.2%의 ZrO2;및
0.01 내지 0.3%의 불화물(F 환산치)를 포함하며,
상기 분말은 중량%로 0.40 내지 1.20%의 C, 5 내지 12%의 Si, 19 내지 42%의 Mn 및 나머지 Fe로 구성되고, Si11.89 - 2.92 C - 0.077 Mn (식 1)을 만족하는 것을 특징으로하는 플럭스가 충진된 철재 외피(sheath)를 구비하는 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
(2) 와이어의 전체 중량에 대한 각 중량을 %로 나타낼 때
입자크기가 212㎛ 이하인 1.0% 이상의 Si-Mn 합금강 분말과;
2.0 내지 5.0%의 TiO2와;
0.2 내지 1.2%의 SiO2와;
0.1 내지 1.2%의 ZrO2;및
0.01 내지 0.3%의 불화물(F 환산치)를 포함하며,
상기 분말은 중량%로 0.40 내지 1.20%의 C, 5 내지 12%의 Si, 19 내지 42%의 Mn 및 나머지 Fe로 구성되고, Si11.89 - 2.92 C - 0.077 Mn (식 1)을 만족하는 것을 특징으로하는 플럭스가 충진된 철재 외피를 구비하는 필릿용접용 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
(3) 와이어의 전체 중량에 대한 각 중량을 %로 나타낼 때
입자크기가 212㎛ 이하인 1.0% 이상의 Si-Mn-Ni 합금강 분말과;
2.0 내지 5.0%의 TiO2와;
0.2 내지 1.2%의 SiO2와;
0.1 내지 1.2%의 ZrO2;및
0.01 내지 0.3%의 불화물(F 환산치)를 포함하며,
상기 분말은 중량%로 0.40 내지 1.20%의 C, 5 내지 12%의 Si, 19 내지 42%의 Mn, 30% 이하의 Ni 및 나머지 Fe로 구성되고, Si11.89 - 2.92 C - 0.077 Mn - 0.062 Ni (식 2)을 만족하는 것을 특징으로하는 플럭스가 충진된 철재 외피를 구비하는 필릿용접용 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
(4) 와이어의 전체 중량에 대한 각 중량을 %로 나타낼 때
입자크기가 212㎛ 이하인 1.0% 이상의 Si-Mn 합금강 분말과;
4.0 내지 7.0%의 TiO2와;
0.3 내지 1.5%의 SiO2와;
0.3 내지 1.2%의 ZrO2와;
0.1 내지 1.5%의 Al(1.5% 이하)과 Mg(0.8% 이하)중의 어느 하나 이상;및
0.01 내지 0.2%의 불화물(F 환산치)를 포함하며,
상기 분말은 중량%로 0.40 내지 1.20%의 C, 5 내지 12%의 Si, 19 내지 42%의 Mn 및 나머지 Fe로 구성되고, Si11.89 - 2.92 C - 0.077 Mn (식 1)을 만족하는 것을 특징으로하는 플럭스가 충진된 철재 외피를 구비하는 필릿용접용 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
(5) 와이어의 전체 중량에 대한 각 중량을 %로 나타낼 때
입자크기가 212㎛ 이하인 1.0% 이상의 Si-Mn-Ni 합금강 분말과;
4.0 내지 7.0%의 TiO2와;
0.3 내지 1.5%의 SiO2와;
0.3 내지 1.2%의 ZrO2;
0.1 내지 1.5%의 Al(1.5% 이하)과 Mg(0.8% 이하) 중의 어느 하나 이상;및
0.01 내지 0.2%의 불화물(F 환산치)를 포함하며,
상기 분말은 중량%로 0.40 내지 1.20%의 C, 5 내지 12%의 Si, 19 내지 42%의 Mn, 30% 이하의 Ni 및 나머지 Fe로 구성되고, Si11.89 - 2.92 C - 0.077 Mn - 0.062 Ni (식 2)을 만족하는 것을 특징으로하는 플럭스가 충진된 철재 외피를 구비하는 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
(6) 상기 (1) 내지 (5)에 기재된 각각의 발명에 있어서, Si-Mn 합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni 합금강 분말의 비투자율(relative magnetic permeability)(μ)이 1.10 이하인 것을 특징으로 하는 플럭스가 충전된 철재 외피를 구비하는 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
(7) 상기 (1) 내지 (6)에 기재된 각각의 발명에 있어서, 와이어의 전체 중량에 대하여 Fe 분말은 10% 이하인 것을 특징으로 하는 플럭스가 충진된 철재 외피를 구비하는 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
(8) 상기 (1) 내지 (7)에 기재된 각각의 발명에 있어서, 와이어의 전체 중량에 대하여 와이어의 수소 함량은 0.007% 이하인 것을 특징으로 하는 플럭스가 충진된 철재 외피를 구비하는 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
(9) 상기 (1) 내지 (8)에 기재된 각각의 발명에 있어서, 와이어의 전체 중량에 대하여 와이어의 질소 함량은 0.010% 이하인 것을 특징으로 하는 플럭스가 충전된 철재 외피를 구비하는 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
이하에서 본 발명에 의한 플럭스충전 와이어에 함유되는 Si-Mn 합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni 합금강 분말의 작용효과 및 각 구성요소들의 한정 이유에 대하여 설명한다.
플럭스충전 와이어의 철제 외피는 일반적으로 Si와 Mn의 함량이 낮아서 와이어 가공이 용이한 연철로 제작된다. 이를 위하여 충전된 플럭스는 용접 금속의 기계적 성질을 확보하기 위하여 환원제와 합금제로 Si와 Mn원료분말을 고배합비율로 함유한다. 이 원료분말로 종래에는 금속Si, 금속Mn, Si합금강(ferro-silicon), Mn합금강(ferro-manganese), Si-Mn합금 등을 사용되고 있다. 또한 고강도강, 저온용강 등에 사용되는 니켈 함유 플럭스충전 와이어로는 Ni합금강(ferro-nickel)분말과 Ni분말이 사용되고 있다.
그러나 도 3a와 도 3b에 나타나 있는 상기 금속 원료분말을 많이 함유하고 있는 플럭스충전 와이어의 수직 단면을 살펴보면 외피부(1)에는 두께가 얇은 부분(5)이 있고, 플럭스(2) 내에 플럭스 원료분말(6)(금속분말, 합금분말)이 함유되어 있는 바이트부(7)는 상기 외피부(1)에 맞물려 있다. 도 3a에 비정상적 부위가 확대되어 나타나 있다. 외피부 두께의 불균일의 정도가 증가하면 와이어에 아크 안정제가 있더라도 와이어 용융상태를 교란시키고, 따라서 아크상태와 슬래그 피포상태를 안정하게 유지하는 것이 불가능하게된다.
외피부의 두께가 변동되는 이유는 플럭스부가 신선가공(drawing work)이 진행됨에 따라 외피부로부터 지속적으로 압축력을 받기 때문이며, 계속하여 압축을 받아 경화되면, 플럭스물질의 개별 입자들이 이동하는 것을 방해하여 플럭스부가 외피부의 연장을 따르기 어렵게 만든다.
반면에 도 3b에는 본 발명에 의한 플럭스충전 와이어에 플럭스가 채워진 상태의 단면을 모식적으로 보여주고 있다. 이 그림은 외피부(1) 두께의 균일성이 양호하고 플럭스(2)에 함유되어 있는 플럭스 원료물질이 외피부(1)와 맞물려 있지 않다. 따라서 플럭스충전 와이어는 아크상태와 슬래그 피포상태가 매우 안정하다.
외피부의 두께는 본 발명에서 특정된 플럭스 원료물질로서 플럭스에 분산되어 있는 Si-Mn합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni합금강 분말의 합금분말에 의해 균일해진다.(도 3b) 본 발명에서 사용된 Si-Mn합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni합금강 분말은 C, Si 및 Mn 함량을 제한할 뿐만 아니라 C, Mn 또는 C, Mn, Ni에 대한 Si의 함량을 조절하여(식 1 또는 식 2) 얻어지는 취성(brittleness)이 강한 합금분말로 이루어져 있다. 더욱이 입자 크기가 212㎛ 이하로 제한되기 때문에, 공업적으로 상기 입자크기의 분말로 제조할 때, Si-Mn합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni합금강 분말은 각 입자에 미세한 크랙(crack)이 발생하여, 신선가공하는 중에 입자들이 분쇄되기 용이하며 외피부의 균일화가 효과적으로 이루어지게 한다.
즉, 플럭스 충전 후, 플럭스부는 일반적으로 와이어 직경이 다수의 다이(die) 또는 다수의 롤(roll)에 의해 감소될 때마다 압축력을 받는다. 이 경우, 원료물질이 취성이 강하면 입자들은 압축력을 견디지 못하고 분쇄된다. 또한 각 입자들은 분쇄성(crushability)이 우수하므로, 직경의 감소 때마다 분쇄가 반복되면 합금분말 자체와 그 주변의 플럭스 입자가 이동하기 용이해지며, 플럭스부는 외피부의 연장을 따라 두께가 얇아지게 된다.
Si-Mn합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni합금강 분말이 직경 212㎛ 이상의 거친 입자 크기를 갖게되면 분쇄되기 어려운 입자들은 플럭스에 혼합될 가능성이 있다. 또한 상기 입자들은 플럭스에 충분히 분산되지 못하여 신선가공 중에 분쇄 효과를 감소시키고, 플럭스부의 유동을 불충분하게 하며, 외피부 두께의 불균일화를 쉽게 야기한다. 입자들은 오히려 최종 와이어의 직경, 충전되는 플럭스의 입자 성분 및 플럭스의 물성(응집, 비응집, 밀도 등)을 고려하여 212㎛ 이하의 최적 직경을 갖는 것이 바람직하다.
더욱이 Si-Mn합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni합금강 분말을 포함시키면 와이어 조성의 편석(segregation)을 방지하게 되어 슬래그 피포성을 효과적으로 향상시킬 수 있게 된다. 즉, Si와 Mn 함량을 동시에 만족하는 Si-Mn합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni합금강 분말을 미리 준비한 다음 원료물질로 사용하는 것이 종래에 Si와 Mn 원료물질로 사용되어왔던 Si와 Mn분말에 Si합금강, Mn합금강, Si-Mn합금 등을 배합한 화합물을 사용하는 것보다 바람직하다. 이것은 와이어의 플럭스 성분이 교란되는 것을 감소시킨다. 종래 사용되어왔던 Si-Mn합금(JIS G 2304-1986)과 비교하여 Si-Mn합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni합금강 분말의 Si와 Mn 함량을 더욱더 감소시키고 입자의 직경을 212㎛ 이하로 제한함으로써 Si와 Mn 등급이 낮은 입자들이 플럭스에 충분하게 분산되도록 한다. 이렇게 하여 Si와 Mn 성분의 편석을 방지한다. 예를 들어 Si와 Mn 성분이 와이어의 수직방향으로 편석되면 이들의 환원 반응 형태인 SiO2와 MnO는 슬래그 형성량과 유동성을 부분적으로 변화시켜 슬래그 피포성을 감소시킨다. 이렇게 되면 비드의 형태 및 외관, 슬래그 박리성, 나아가 프라이머에 대한 저항성에 악영향을 미치게 된다.
또한, 편석을 최대한 방지하기 위해서는 플럭스에 필요한 Si, Mn 및 Ni의 총량을 채우도록 와이어 조성이 Si-Mn합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni합금강 분말을 함유하는 것이 최선이다.
도 1에는 후술되는 제 1 실시예의 수평 필릿용접 시험에 사용된 Si-Mn합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni합금강 분말과 구멍발생상태 및 외피부 두께의 균일성과의 관계를 나타내고 있다. 도 1을 보면, Si-Mn합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni합금강 분말을 1.0% 이상 함유할 때 외피부 두께가 증가하고 피트 발생수가 현저하게 감소되었다. 이와 동시에 슬래그 피포성도 향상되었다.(시편 번호 1 내지 7과 14, 15를 비교) 전자세 용접용 플럭스충전 와이어에는 또한 Si-Mn합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni합금강 분말을 1.0% 이상 함유할 때 전자세 용접시 고전류 사용성이 향상된다. 반면에 와이어 전체에 Si와 Mn의 침투가능량(Si:1.5%, Mn:0.5%)을 고려하여 Si-Mn합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni합금강 분말을 함유하는 비율의 상한은 약 10 에서 15% 이하가 바람직하다.
또한 외피부 두께의 균일성은 도 3a에 나타나 있듯이 연속적으로 50배 확대한 길이 20mm의 와이어(연속되지 않은 세 곳에서 임의로 선택) 사진 및 사진에서 관찰되는 평균 두께 T1에 대한 얇은 부분의 최소 두께 T2의 비율(T2/T1의 최소치)에 의하여 평가된다.
Si-Mn합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni합금강 분말의 함량은 다음과 같은 이유에서 앞서 기술한 바와 같이 제한된다.
신선가공 중 합금분말의 분쇄성을 향상시키고 합금분말이 유효하게 비자성화되도록 하기 위해 0.40% 이상의 C 가 필요하다. 만일 Si-Mn합금강 분말 내에 C 함량이 0.40% 보다 적으면 신선가공 중 분쇄가 어렵게 되어 외피부 두께의 균일성을 얻을 수 없다. 반면에 C 함량이 1.2%를 초과하게 될지라도 함금분말의 분쇄성과 비자성화에 관련한 효과는 거의 변화가 없게 된다. 그러므로 C 함량의 상한은 1.2%로 설정한다. 또한 Si-Mn-Ni합금강 분말에서 Ni는 분쇄성과 비자성화를 촉진시킨다. 따라서 이 경우 C 함량의 하한은 0.30%로 확대될 수 있다.
신선가공 중 분쇄성을 향상시키기 위해 5% 이상의 Si 가 필요하다. 만약 Si 함량이 5% 보다 적으면 분쇄성이 충분하게 나타날 수 없고 따라서 외피부 두께의 균일성이 향상될 수 없기 때문이다. 반면에 Si 함량이 12%를 초과하게 될지라도 분쇄성은 거의 변화가 없게 된다. 그러므로 Si 함량의 상한은 1.2%로 설정한다. 이 경우에 Si 함량은 C와 Mn에 대해서 Si11.89 - 2.92 C - 0.077 Mn (식 1)을 만족시킨다. 식 1을 만족하는 조성은 와이어를 취성이 매우 강하게 만들고 거의 모든 입자가 분쇄되도록 하여 신선가공 중 분쇄성을 향상시킨다.
신선가공 중 합금분말의 분쇄성을 향상시키고 비자성화를 향상시키기 위해 19% 이상의 Mn 이 필요하다. 만일 Mn 함량이 42%를 초과하게 될지라도 분쇄성과 비자성화에는 거의 변화가 없게 된다. 그러므로 Mn 함량의 상한은 42%로 설정함으로써 Fe 요소를 증가시킨다.
30% 이하의 Ni를 함유하는 Si-Mn-Ni합금강 분말은 신선가공 중 분쇄성이 양호하고, 실질적으로 비자성화가 확보된다. 상기 분말을 함유하는 플럭스충전 와이어는 외피부 두께의 균일성과 이음매(seam)용접성이 우수한 것이 확인되었다.
C, Si 및 Mn 성분을 제외한 나머지는 실질적으로 Fe 성분으로 구성된다. Al, Ti, P, S 및 B 성분은 신선가공 중의 분쇄성, 비자성화 및 용접금속의 기계적 성질에 해가 되지 않는 한도에서 포함될 수 있다. 또한 용접금속의 인성을 고려할 때 N 성분의 양은 가급적 적을 수록 바람직하지만, 분쇄성과 비자성화에 효과적이므로 N 성분이 적당하게 첨가될 수 도 있다.
슬래그 형성물질인 불화물과 플럭스충전 와이어에 필수 성분으로 함유되는 강한 환원제는 다음과 같은 이유에서 앞서 기술한 바와 같이 제한된다.
TiO2: 2.0 ~ 7.0 %
TiO2성분은 슬래그 피포성을 향상시키고, 비드의 형상과 외관을 효과적으로 매끄럽게 형성시키며, 슬래그 박리성과 전자세 용접시 용융금속을 유지하는 작용을 한다. 뿐만 아니라 TiO2성분은 슬래그 형성물질의 주요 성분으로서 함유된다.
필릿용접용 플럭스충전 와이어의 경우, TiO2성분이 2.0% 보다 적으면 슬래그 형성량이 적게 된다. 따라서 슬래그 피포성이 불충분하게 되고 쉽게 비드 돌출과 언더컷을 야기한다. 또한 비드가 부분적으로 노출되어 슬래그는 비드 표면에 포획된다. 이렇게 되면 비드 외관과 내부의 슬래그 박리성을 불량하게 만든다. 반면에 TiO2성분이 5.0%를 초과하게 되면 슬래그 형성량이 너무 많아지게 되고, 프라이머 연소 가스가 용융금속으로부터 방출하는 것을 방해하여, 피트 및 웜홀을 용이하게 형성시킨다. 또한 도 6a와 도 6b는 웨브(web)판(9)과 플랜지(flange)판(10) 사이에서 필릿용접 비드(12)의 상태를 플랜지판(10)에 대하여 설명하는데 유용한 그림이다. 과잉 TiO2성분은 필릿용접 비드(12)의 지단부(13)를 부풀어지게 하여 플랜지판(10)에 대한 필릿용접 비드(12)의 상태를 악화시킨다.
전자세 플럭스충전 와이어의 경우, TiO2성분이 4.0% 보다 적으면 슬래그 형성량이 부족하고 용융 슬래그의 점도를 낮추어, 수직 상방 용접과 상향 용접을 어렵게 만든다. 반면, TiO2성분이 7.0%를 초과하게 되면 슬래그 형성량이 너무 많아지게 되고, 따라서 수직 용접은 쉽게 금속 유출물, 비드 지단부의 불량한 형상, 슬래그 침투 및 비드 표면의 크랙 등을 야기한다. TiO2원료물질은 루타일(rutile), 티탄 슬래그 등으로 제조되며, 그 함량은 TiO2환산치이다.
SiO2: 0.2 ~ 1.5%
SiO2성분은 용융 슬래그에 적당한 점도를 부여하고, 고전류상태에서 슬래그 피포성의 악화를 방지하며, 비드의 형상을 조정하고, 슬래그 시저를 방지하는데 작용한다.
필릿용접용 플럭스충전 와이어의 경우, SiO2함량이 0.2% 보다 적으면 고전류상태에서 와이어를 사용할 때 용융슬래그의 점도를 떨어뜨리고 슬래그 피포성을 악화시킨다. 이렇게 되면 비드가 돌출되고, 얇은 슬래그가 남게되어 비드의 웨브판에서 제거하기 어렵게 되거나, 비드 중심부에 슬래그 시저에 기인하는 마마자국(pockmark)을 발생시킨다. 반면에 SiO2성분이 1.2%를 초과하게 되면 슬래그 형성량이 너무 많아지게 되고, 피트 및 웜홀을 쉽게 형성시키고, 또한 용융 슬래그의 점도가 너무 커지게 되어 비드 지단부의 양호한 상태가 악화된다.
전자세 플럭스충전 와이어의 경우, SiO2함량이 0.3% 보다 적으면 슬래그 피포성이 악화되어, 수직 상방 용접시 금속유출물이 쉽게 발생되고, 비드 형상과 슬래그 박리성이 악화된다. 반면에 SiO2성분이 1.5%를 초과하게 되면 수직 용접은 용융슬래그의 응고를 지연시키고, 따라서 쉽게 비드 지단부의 불균형, 금속유출물, 슬래그 침투를 야기한다. SiO2원료물질은 실리카 모래, 지르콘 모래 등으로 제조할 수 있다.
ZrO2: 0.1 ~ 1.2%
ZrO2성분은 슬래그 피포성을 향상시키고, 비드 형상을 조정시키며, 또한 전자세 용접에서 필수불가결하다.
필릿용접용 플럭스충전 와이어의 경우, ZrO2함량이 0.1% 보다 적으면 고전류상태에서 와이어를 사용할 때 용융슬래그의 응고를 지연시키고, 비드 지단부가 팽창되어 비드 형상을 부풀리고, 슬래그 피포성을 악화시킨다. 이렇게 되면 비드가 노출되고, 얇은 슬래그가 남게되거나, 슬래그 시저가 발생한다. 반면에 ZrO2성분이 1.2%를 초과하게 되면 용탕이 작아지게 되고, 프라이머 연소 가스가 방출하는 것을 방해하여 피트 및 웜홀을 쉽게 형성시킨다. 또한 비드 폭이 너무 작은 형상을 야기하고 나아가 비드 지단부가 돌출하여 바람직한 상태를 악화시킨다. 동시에 슬래그 박리성도 악화된다.
전자세 플럭스충전 와이어의 경우, ZrO2함량이 0.3% 보다 적으면 저전류상태를 제외하고는 수직 상방 용접이 수행될 수 없다. 반면에 ZrO2성분이 1.2%를 초과하게 되면 수직 용접은 쉽게 금속유출물을 발생시킨다. ZrO2원료물질은 지르콘 모래, 지르코니아 등으로 제조할 수 있다.
불화물 : 0.01 ~ 0.3%(F 환산치)
F 성분은 아크에 적당한 농도를 부여하고, 반자동 용접시 작동성을 향상시킨다. 또한 아크의 교반 작용은 용탕으로 들어가는 수소 가스의 방출을 촉진시키고, 피트 및 웜홀이 형성되는 것을 방지한다. 더욱이 F 성분은 용융 슬래그의 유동성을 조절하여 슬래그 피포성을 양호하게 하기 위하여 함유된다.
필릿용접용 플럭스충전 와이어의 경우, F가 0.01% 이상 함유되면 프라이머에 대한 저항성과 비드 형상이 향상된다. 그러나 F 성분이 0.3%를 초과하게 되면 용융슬래그의 점도가 낮아지게 되고, 비드 돌출, 슬래그 시저 등과 같은 악영향을 야기한다.
전자세 플럭스충전 와이어의 경우, F가 0.01% 이상 함유되면 유사하게 피트 및 웜홀이 형성되는 것을 방지하고 또한 슬래그 피포성을 향상시킨다. 반면에 F 성분이 0.2%를 초과하게 되면 수직 용접은 쉽게 금속유출물을 발생시킨다. F 원료물질은 불화리튬, 불화소듐, 칼륨불화규소, 크리올라이트와 같은 불화물로 제조될 수 있다. F 함량은 F 환산치로 나타낸다.
Al(1.5% 이하)과 Mg(0.8% 이하)중의 어느 하나 이상 : 0.1 ~ 1.5%
필릿용접용 플럭스충전 와이어의 경우, 강한 환원제 Al 또는 Mg를 필수성분으로 0.1% 이상 함유하면 용접 금속의 산소량을 감소시켜, 기계적 성질을 향상시키며 수직 용접시 금속유출물에 대한 저항성을 현저하게 향상시킨다. 그러나 Al 함량이 1.5%를 초과하거나 Mg 함량이 0.8%를 초과하거나, 또는 Al과 Mg 중의 어느 하나 이상의 총함량이 1.5%를 초과하게 되면 Al2O3와 MgO 함량이 너무 많아지게 되어 쉽게 금속유출물을 발생시킨다. 한편 필릿용접용 플럭스충전 와이어의 경우, Al 또는 Mg 성분이 비드를 형성하는데 효과적이지만, 저가의 Al2O3또는 MgO를 슬래그 형성물질로 사용하면 비드 형상이 양호하게 한다.
필릿용접 및 전자세 용접 모두 공통적으로, 와이어의 수소 함량을 최대한 줄이면 프라이머 및 크랙발생에 대한 저항성을 효과적으로 향상시킨다. 도 2a 및 도 2b의 단면도에 나타나 있는 플럭스(2)가 외피부(1)에 충전된 이음매없는(seamless) 플럭스충전 와이어는 제조시 고온 탈수소 처리가 가능하다. 또한 개봉 후 사용시 수분을 잘 흡수하지 않으며 와이어의 수소 함량을 현저하게 감소시킨다. 도 2a에 나타난 것과 같은 단면 구조를 갖는 플럭스충전 와이어는 일반적으로 강관을 구성하는 외피부(1)에 플럭스(2)를 채움으로써 제조되거나, 도 2b에 나타나 있고, 예를 들어 일본특허공고공보 4-72640, 4-62838 및 일본특허공개공보 5-31594 에 제안되어 있듯이 외피부(1)에 플럭스(2)를 채우는 동안 튜브형 외피부(1)에 대강(band steel)을 형성시킨 다음, 대강을 이음매용접(4)함으로써 제조된다.
특히 이음매없는 대강을 이음매용접하여 제조된 플럭스충전 와이어는 강자성 원료물질을 플럭스에 포함하게 되면 강자성 원료물질이 이음매용접부에 흡수되어 외피에 미세한 크랙이 쉽게 발생하고, 따라서 용접성능에 나쁜 영향을 미치는 문제점이 있다. 그러므로 대강을 이음매용접하여 제조한 이음매없는 플럭스충전 와이어의 용접성능을 향상시키는 최선의 방법은 와이어 제조시 양호한 분쇄성을 갖는 실질적인 비자성 분말을 와이어 내에 함유하는 것이다. 이 분말은 Si-Mn합금강 분말과 Si-Mn-Ni합금강 분말 중에서 선택된다.
Si-Mn합금강 분말과 Si-Mn-Ni합금강 분말 중에서 선택된 비투자율(μ)이 1.10 이하인 합금분말은 용접부위에 불완전한 용융이 없이 안정하게 이음매용접을 수행할 수 있으며, 용접 중에 안정한 와이어 용융상태를 제공하여, 구멍이 형성되거나 비드의 형상 또는 외관에 나쁜 영향이 미치는 것을 방지할 수 있음이 확인되었다. 비투자율(μ) 1.10은 그 이하에서는 합금분말에 페라이트(ferrite)가 거의 없어 소량 밖에 자화되지 않는 한계값을 의미한다. 비투자율(μ)은 진동시료형 자력계(a vibration sample type magnetometer)로 측정한다.
본 발명에 의한 플럭스충전 와이어는 철 분말을 더 함유함으로써 용접금속량을 증가시키고, 작업능률을 향상시키며, 아크 상태를 현저하게 안정시킬 뿐만 아니라 용탕을 확장시킬 수 있다.
필릿용접용 플럭스충전 와이어의 경우, 아크 상태의 안정화 및 용탕의 확장은 프라이머 연소가스의 방출을 촉진시키고, 프라이머저항성과 비드 정합성을 더욱 향상시킨다. 전자세 플럭스충전 와이어의 경우, 수직 용접에서 문제가 되는 금속유출물에 대한 저항성이 개선된다.
본 발명에서, 철 분말의 함량은 전체 와이어 중량에 대하여 10%이하로 제한된다. 그 이유는 플럭스 내에 철 분말을 너무 많이 함유하여 플럭스 충전률을 증가시키고자하면 외피부 두께가 전체적으로 얇아지게 되고, 제조 중에 와이어가 끊어지게 한다.
또한 철 분말은 강자성체로 만들어졌기 때문에, 대강의 이음매를 용접함으로써 외피부를 제조할 때, 예를 들어 이음매용접속도, 튜브형체의 크기, 이음매용접부 근방의 장치에 대한 대책 등을 고려하여 철 분말이 이음매용접부에 흡수되지 않도록 하고, 물유리(water glass), 덱스트린과 같은 결합제를 첨가하여 플럭스가 원료물질이 변하지 않고 그대로 유지되는 비응집상태 보다는 응집상태에 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 플럭스충전 와이어는 와이어의 0.007% 이하로 수소를 더 첨가함으로써 더욱 큰 프라이머 저항성을 나타낸다. 플럭스충전 와이어 자체에 함유된 수소, 예를 들어 와이어 표면에 흡착된 수분, 철제 외피 내의 수소, 충전된 플럭스 내의 수분 등은 아크 분위기하에서 수소 분압을 증가시키고, 용탕으로 침투되는 수소 함량을 증가시켜 피트 및 웜홀을 형성시킨다. 따라서 이음매없는 플럭스충전 와이어에서는 플럭스 충전 전에 플럭스를 건조 및 소성시키고, 충분하게 수소 함량을 감소시키는 중간 어닐링 조건을 선택하는 것이 중요하다. 반면에, 도 2c 및 도 2d에 보여지는 이음매(3)가 있는 외피부(1)를 가지는 플럭스충전 와이어에 있어서는 와이어에 흡습 방지처리를 하고 와이어 내 플럭스(2)가 악화되지 않도록 와이어를 소성시키는 것이 바람직하며, 도 2a 및 도 2b에 보여지는 이음매없는 플럭스충전 와이어와는 분명히 구별된다. 한편 와이어의 수소 함량은 전체 와이어가 용융되면서 수행되는 불활성가스 용해열 전도법(an inert gas fusion heat conducting method)으로 측정된다.
본 발명에 의한 플럭스충전 와이어의 질소 함량은 용접금속의 충격인성(impact toughness)을 확보하기 위하여 적어도 0.010% 이하가 바람직하며, 특히 -40℃ 이하의 저온 인성이 요구될 때는 0.005% 이하가 더욱 바람직하다. 와이어는 철제 외피, Si-Mn합금강 분말, Si-Mn-Ni합금강 분말, 기타 다른 원료분말의 모든 질소를 함유하며, 제조 과정에서 공기 중의 질소가 플럭스에 함유된다. 따라서 질소는 최대한 감소되어야 한다.
또한, 그 밖의 와이어 성분으로서 본 발명에 따른 효과를 떨어뜨림이 없이 Al2O3, MgO, FeO, Fe2O3, MnO, MnO2, FeS2와 같은 슬래그 형성물질, MnCO3, CaCO3와 같은 가스 발생물질, Cr, Mo, Nb, V, B 와 같은 합금물질, Bi, Bi2O3와 같은 슬래그 박리성 촉진제 등이 포함될 수 있다.
이러한 구성성분 중에 Al2O3, MgO 및 FeO, Fe2O3와 같은 산화철은 필릿용접 플럭스충전 와이어에서 슬래그 형성물질로서 함유될 수 있는데 비드 형상과 프라이머 저항성을 향상시킨다. 그러나 Al2O3함량이 1.0%를 초과하면 수평 필릿용접시 용융슬래그에 응고 불균일이 나타나서, 비드 형상과 외관이 악화, 즉 비드 지단부의 불균일해지고, 나아가 슬래그 박리성이 악화된다. MgO 함량이 1.0%를 초과하면 몇몇 나쁜 영향이 나타나는데, 예를 들면 슬래그 형성량이 증가하여 프라이머 저항성이 악화되고, 슬래그 점도가 과도하게 감소되어 슬래그 피포성, 플랜지판 쪽 비드 지단부의 균일성 및 슬래그 제거성을 악화시킨다. 수직 상향 용접시 Al2O3성분을 함유하는 것이 바람직할지라도, 전자세 용접용 플럭스충전 와이어에서 Al2O3성분을 함유하면 하방 수직 용접시 금속유출물을 쉽게 발생시킨다. 따라서 Al2O3성분이 적절하게 첨가되도록 결정하여야 한다.
철제 외피는 신선 가공성의 측면에서 종래 플럭스충전 와이어에서 일반적으로 사용해온 연철로 제조할 수 있다. 그렇지 않으면 비교적 크게 Si와 Mn을 함유하는 합금강을 사용하여 큰 용착성을 제공하기도 한다.
플럭스 충진율은 큰 용착성과 높은 작업효율을 부여하기 위하여 10% 이상으로 선정한다. 만일 플럭스 충진율의 상한이 과도하게 증가되면 외피부의 두께가 얇아져서 와이어는 제조 과정 중에 쉽게 부서지게 된다. 따라서 상한치는 25% 이하로 선정하는 것이 바람직하다.
와이어 직경은 1.0 내지 2.0mm 정도로 미세하여 고 용착성을 제공하는 것이 바람직하다. 와이어는 도 2a 내지 도 2d에 나타난 바와 같이 종래 플럭스충전 와이어의 일반적인 단면구조를 가지도록 하는 것이 낮다.
본 발명에 따른 플럭스충전 와이어와 조합되어 사용되는 쉴드 가스는 CO2로 이루어지며, 혹은 Ar계 혼합가스로 이루어질 수도 있다.
이하에서는 본 발명에 나타난 효과를 실시예를 통하여 상세하게 기술하고자 한다.
실시예 1
표 1은 실시예 1에서 사용된 강관과 대강의 크기 및 화학 조성을 보여준다.
표 1에 보여지듯이 연철로 제조한 강관(P1)을 소정의 플럭스 충진률을 제공하기 위해 직경을 줄이고, 진동충전 방법으로 강관의 한쪽 끝 입구에 플럭스(응집된 플럭스)를 채운 후, 다수의 롤과 다수의 구멍뚫린 다이에 의해 와이어 직경이 3.2mm 아래로 신선가공을 수행하였다. 그 다음 가공 경화를 완화시키고 탈수소 처리를 위해 중간 어닐링(650℃ × 2hr)을 실시하였다. 이렇게 하여 도 2a에 나타낸 것과 같은 와이어 단면 구조를 갖는 이음매없는 필릿용접용 플럭스충전 와이어(기호:W1 내지 W17, 와이어 직경 1.6mm)를 제조하였다. 표 2에는 Si-Mn합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni합금강 분말의 조성과 비투자율을 나타내었다. 표 3에는 와이어 시편의 세부 사항을 나타내고, 표 4에는 와이어 시편의 단면을 관찰함으로써 언어진 외피부 두께의 균일성에 관한 조사결과와 수평 용접 시험결과를 나타내었다.
(비고) * : FA1 ~ FA3, FA8 은 자석에 흡착됨
식 1 : Si11.89 - 2.92 C - 0.077 Mn
식 2 : Si11.89 - 2.92 C - 0.077 Mn - 0.062 Ni
필릿용접 방식, 비드 형상을 평가하기 위한 과잉금속비율 및 비드 지단부각의 측정 방식이 도 4 내지 도 6에 나타나 있다.
와이어 시편의 외피부 균일성은 도 3의 경우와 같이 평가된다. 플럭스 원료물질은 T2/T1이 0.90 보다 작으면 외피부에 맞물린 것으로 고려한다.
수평 필릿용접 시험에서 웨브판(9)과 플랜지판(10)은 도 4에 보여지듯이 둘 사이에 간격을 두지 않고 역 T자 방식으로 설정되었다. 자동용접을 수행하여 동시에 양 쪽으로 필릿용접용 비드(12)를 형성하였다. 이렇게 함으로써 필릿용접 접합부가 형성되었다. 시험에 사용된 각각의 웨브판(9)과 플랜지판(10)은 무기질 아연 프라이머가 도포된 강판(강의 종류:SM490, 12mm(두께)×150cm(길이), 프라이머 막두께 약 20㎛, 웨브판과 플랜지판은 서로 밀착)으로 제조하며, 그 표면은 프라이머 페인트(11)가 도포된다. 용접 조건은 용접전류 350A, 아크 전압 32 ~ 33V, 용접속도 약 80cm/min, 칩(chip)과 모재간 거리 25mm, CO2쉴드 가스의 유량 25L/min 으로 하였다.
아크 안정제, 슬래그 피포성, 프라이머 저항성, 비드 형상 및 외관, 슬래그 박리성의 평가 기호는 매우 좋음은 ◎로, 좋음은 ○로, 열등은 △로, 나쁨은 ×로 각각 표시하였다. 슬래그 시저의 평가 기호는 발생 안함은 ○로, 약간 발생은 △로, 자주 발생은 ×로 각각 표시하였다.
프라이머 저항성은 웜홀은 발생하지 않고 피트 발생수가 1미터당 3 이하이면 우수한 것으로 평가하였다.
도 5는 과잉금속비율 측정 방식을 설명하는데 유용한 단면도이다. 도 5에 나타나 있듯이 과잉금속비율(%)은 {S1/(S0+ S1)}×100 에 의해 계산된다. 여기서 웨브판(9)과 플랜지판(10) 사이의 각은 90°이고, 빗금친 삼각형의 단면 면적 S0은 수직길이 x 와 수평길이 y 에 의해서 얻어지며, 비드의 수직 및 수평 지단부 사이에 부풀어오른 과잉금속부의 단면 면적은 S1이다.
또한, 도 6a와 도 6b는 비드 지단부각을 측정하는 방식을 설명하는데 유용한 단면도이다. 도 6a와 도 6b에서 볼 수 있듯이 비드 지단부각은 비드 지단부(13)를 지나는 접선 L1, L2과 플랜지판(10) 사이의 각 α1, α2에 의해 정의된다. 여기서 비드 지단부(13)는 필릿용접용 비드(12)가 플랜지판(10)으로부터 상승하는 지점을 의미한다. 도 6a는 비드 지단부 사태가 양호한 경우를 나타내며, 도 6b는 비드 지단부가 부풀어오른 불량한 상태를 나타낸다. 따라서 비드 지단부각은 도 6b의 경우 보다 도 6a의 경우가 더 크게 된다.
비드 형상은 도 5에 나타난 측정 방식으로 얻어지는 과잉금속비율이 20% 이하이고, 도 6a와 도 6b에 나타난 방식으로 얻어지는 비드 지단부각이 120°이상이며, 육안으로 볼 때 비드 지단부가 언더컷없이 균일할 뿐만 아니라, 비드가 대체로 매끄러울 때 우수한 것으로 평가되었다.
이와 더불어, 본 발명에 따른 플럭스충전 와이어(W1에서 W7)에 해당하는 시편 번호 1에서 7까지의 시편은 외피부 두께 변화가 작았고, 프라이머 저항성, 비드의 형상 및 외관, 슬래그 박리성이 우수한 결과를 보였다. 이와 대비되는 시편 번호 8에서 17까지의 시편은 비교예에 해당한다.
시편 번호 8(W8)은 TiO2성분이 너무 적고 불화물을 포함하지 않는 와이어에 해당하며, 시편 번호 9(W9)은 TiO2성분이 너무 많은 와이어에 해당하며, 시편 번호 10(W10)은 SiO2성분이 너무 적은 와이어에 해당하며, 시편 번호 11(W11)은 SiO2와 ZrO2성분이 너무 많은 와이어에 해당하며, 시편 번호 12(W12)은 ZrO2성분을 포함하지 않는 와이어에 해당하며, 시편 번호 13(W13)은 불화물이 너무 많은 와이어에 해당하며, 시편 번호 14(W14)은 Si-Mn합금강 분말(FA4)이 너무 적은 와이어에 해당하며, 시편 번호 15(W15)은 Si-Mn-Ni합금강 분말(FA5)이 너무 적은 와이어에 해당하며, 시편 번호 16(W16)은 본 발명에서 특정한 Si-Mn합금강 분말을 포함하지 않는 와이어에 해당하며, 시편 번호 17(W17)은 본 발명에서 특정한 Si-Mn-Ni합금강 분말을 포함하지 않는 와이어에 해당한다. 표 4는 이러한 비교예에서 나타나는 아크 안정성 또는 슬래그 피포성이 악화되고, 피트 및 웜홀이 형성되며, 비드 형상이 좋지 못하고, 슬래그 박리성이 나쁘다는 등의 문제점을 보여주고 있다.
실시예 2
실시예 1의 경우와 마찬가지로 도 2a에 나타난 단면 구조를 갖는 이음매 없는 필릿용접용 플럭스충전 와이어(기호:W18 ~ W30, 와이어 직경 1.2mm)를 진동충전 방법에 의해 표 1에 나타난 연철로 제조한 강관(P1)에 플럭스를 충진시켜 준비하였다. 표 5는 와이어 시편에 대해 상세하게 나타내며, 표 6 및 표 7은 외피부 두께의 균일성, 하방 및 상방 수직용접시험에 관련된 와이어 단면의 관찰 결과를 나타낸다. 또한, 표 6 및 표 7은 실시예 2 뿐만 아니라 실시예 3의 용접시험 결과도 보여주고 있다. 수직용접시험은 무기 아연 프라이머가 도포된 강판(강종:SM490, 12mm(두께)×50cm(길이), 프라이머 막두께 약 20㎛, 웨브판과 플랜지판은 서로 밀착)의 T자형 필릿용접 결합부에 반자동용접으로 행해졌다.
시편 번호 18에서 26까지의 시편은 Ni성분을 함유하지 않은 와이어를 사용함으로써 수직용접시 고전류가 가능한지 여부에 대한 조사에 해당한다. 하방 수직용접은 용접전류 280 ~ 310A, 아크 전압 30 ~ 33V, 용접속도 약 50 ~ 60cm/min의 조건에서 수행되고, 상방 수직용접은 용접전류 280A, 아크 전압 26 ~ 28V, 용접속도 약 15cm/min, 칩과 모재간 거리 25mm, CO2쉴드 가스의 유량 25L/min의 조건에서 수행하였다.
표 6에 아크 안정제, 슬래그 피포성, 비드 지단부의 상태, 슬래그 박리성의 평가 기호는 매우 좋음은 ◎로, 좋음은 ○로, 열등은 △로, 나쁨은 ×로 각각 표시하였다.
본 발명에 따른 플럭스충전 와이어(W18에서 W20)에 해당하는 시편 번호 18에서 20까지의 시편은 외피부 두께 변화가 작았고, 안정한 아크 및 슬래그 피포성, 금속유출물 및 슬래그 침투의 부존재, 양호한 비드의 형상 및 슬래그 박리성, 하방 수직용접시 고전류사용가능, 만족스런 상방 수직용접 결과 등의 우수한 결과를 보였다. 이와 대비되는 시편 번호 21에서 26까지의 시편은 비교예에 해당한다.
시편 번호 21(W21)은 TiO2성분이 너무 많은 와이어에 해당하며, 시편 번호 22(W22)은 SiO2성분이 너무 많은 와이어에 해당하며, 시편 번호 23(W23)은 SiO2성분이 너무 적고 ZrO2성분을 포함하지 않는 와이어에 해당하며, 시편 번호 24(W24)은 ZrO2성분이 너무 많고 불화물을 포함하지 않는 와이어에 해당하며, 시편 번호 25(W25)은 Al 및 Mg성분을 포함하지 않는 와이어에 해당하며, 시편 번호 26(W26)은 Si-Mn합금강 분말(FA4)이 너무 적은 와이어에 해당한다. 표 6은 이러한 비교예에서 나타나는 하방 및 상방 수직용접시 아크 안정성 또는 슬래그 피포성이 악화되고, 금속유출물, 비드 지단부의 상태, 슬래그 침투 및 슬래그 박리성이 좋지 못한 점 등의 문제점을 보여주고 있다.
시편 번호 27에서 30까지의 시편(표 7)은 Ni성분을 함유한 와이어를 사용하여 상방 수직용접성을 조사한 것에 해당한다. 상방 수직용접은 용접전류 200A, 아크 전압 22 ~ 23V 또는 용접전류 280A, 아크 전압 26 ~ 27V, 용접속도 약 15 ~ 20cm/min, 칩과 모재간 거리 20 ~ 25mm, CO2쉴드 가스의 유량 25L/min의 조건에서 수행하였다.
본 발명에 따른 플럭스충전 와이어(W27 및 W28)에 해당하는 시편 번호 27 및 28 시편은 외피부 두께 변화가 작았고, 저전류 및 고전류 용접조건에서 안정한 아크 및 슬래그 피포성, 금속유출물의 부존재, 양호한 비드의 형상 및 슬래그 박리성 등의 우수한 결과를 보였다.
반면에 시편 번호 29(W29)는 너무 많은 강환원제(Al, Mg)를 포함하는 와이어에 해당하며, 시편 번호 30(W30)은 Si-Mn-Ni합금강 분말(FA5)이 너무 적은 와이어에 해당한다. 표 7은 이러한 비교예에서 나타나는 아크 안정성 또는 슬래그 피포성이 악화되고, 금속유출물의 발생, 비드 지단부의 상태 및 슬래그 박리성이 좋지 못한 점 등의 문제점을 보여주고 있다.
실시예 3
상기 표 1의 연철제 대강(H2)을 튜브형체로 형성시키고 플럭스(응집 플럭스)를 충진시킨 후, 서로 맞닿은 대강의 가장자리를 고주파유도열처리(이음매용접시 튜브형체의 외경은 약 22mm, 용접속도는 10 ~ 30m/min)로 용접하고, 계속해서 다수의 롤러로 와이어 직경을 3.2m까지 줄이고 구리 도금을 수행한 후, 다수의 구멍 뚫린 다이로 신선가공을 수행하여 도 2b에 나타난 단면 구조를 가지는 이음매 없는 필릿용접용 플럭스충전 와이어(기호:W31 ~ W36, 직경1.6mm ; 기호:W37 ~ W44, 직경1.2mm)를 준비하였다.
또한, W31, W34, W35, W37, W40, W41, W44 는 비자성 Si-Mn합금강 분말(FA4, FA6, FA7)과 Si-Mn-Ni합금강 분말(FA9, FA10)을 사용하고, 비투자율(μ)을 1.10% 이하로 하여 이음매용접의 열이득을 올리고, 용접속도를 30m/min으로 하여 제조되었다. 나머지 와이어는 철분말을 함유하기 때문에 이음매용접의 열이득을 제한하고, 용접속도 10 ~ 15m/min으로 제조되어 외피에 크랙이 발생하지 않았다. 또한 신선 작업에 기인한 가공 경화를 완화시키고 탈수소화를 수행하기 위하여, 와이어 직경이 각각 10.7mm, 3.3mm 에 접근할 때 중간 어닐링을 실시하였다.
표 8은 와이어 시편에 대해서 상세하게 나타내며, 표 6, 표 7 및 표 9는 시험 결과를 보여준다. 또한 표 9는 실시예 3 뿐만 아니라 실시예4의 시험 결과도 보이고 있다. 외피부 두께의 균일성 측정 방식, 용접조건 등은 표 6 및 표 7에 나타난 바와 같이 실시예 1 및 실시예 2와 동일하다.
본 발명에 따른 필릿용접용 플럭스충전 와이어(W31에서 W36)를 사용하여 시편 번호 31에서 36까지의 시편을 준비하였다. 모든 시편에 대하여 프라이머 저항성, 비드의 형상 및 슬래그 박리성이 양호하였다. 특히 W32 및 W36에 해당하며 철분말을 함유하는 시편번호 32 및 36의 시편과, W36에 해당하며 Si-Mn합금강 분말(FA4)을 많이 함유하는 시편번호 34의 시편은 프라이머 저항성, 비드의 형상 및 슬래그 박리성이 양호하였고, 아크 안정성과 슬래그 피포성이 매우 양호하였다.
본 발명에 따른 전자세 용접용 플럭스충전 와이어(W37에서 W43)를 사용하여 시편 번호 37에서 43까지의 시편을 준비하였다. 이 시편들은 하방 수직용접에서 전류를 상승시킬 수 있고, 상방 수직용접조건의 범위를 확장시킬 수 있다.
실시예 4
표 1의 연철제 대강(H1)을 U자형으로 형성시키고, 형성된 대강의 홈에 플럭스(비응집 플럭스)를 충진시킨 후, 대강의 양쪽 끝을 맞대어 튜브형체를 형성하고, 계속해서 다수의 롤러와 다수의 구멍 뚫린 다이로 신선가공을 수행하여 도 2b에 나타난 단면 구조를 가지는 이음매 없는 필릿용접용 플럭스충전 와이어(기호:W45 ~ W47, 직경1.6mm)를 준비하였다. 표 2에 나타난 Si-Mn합금강 분말(FA2)을 사용하였다. 표 9에 와이어 시편의 시험 결과를 나타내었고, 또한 표 2와 표 9에 위 사항을 기재하였다.
본 발명에 따른 전자세 용접용 플럭스충전 와이어를 사용하여 시편 번호 45에서 46까지(W45에서 W46)의 시편을 준비하였다. 이 시편들은 프라이머 저항성, 비드의 형상과 외관 및 슬래그 박리성이 양호하였다.
비교예로서 시편번호 47(W47)의 시편은 와이어 생산시 저수소(low-hydrogen) 처리가 불충분하여 와이어의 수소량을 감소시킬 수 없으며, 피트 및 웜홀을 많이 발생시켰다.
실시예 5
표 11에는 전자세 용접용 플럭스충전 와이어(JIS Z 3313에 근거)의 용접금속 시험결과가 나타나 있다. 시험은 용접전류 280A, 아크 전압 31V, 용접속도 35cm/min, 칩과 모재간 거리 25mm, CO2쉴드 가스(유량 25L/min)존재하의 조건에서 수행하였다.
본 발명에 따른 플럭스충전 와이어를 사용하여 시편 번호 48에서 49까지(W37에서 W40)의 시편을 준비하였다. 이 시편들은 490N/mm2급 고강도강에 요구되는 충분한 강도와 충격인성을 가지고 있다. 결과적으로 본 발명에 의한 플럭스충전 와이어는 고강도강 용접에 유용하게 적용되었다.
비교예로서 시편번호 50(W25)의 시편은 Al과 Mg를 함유하지 않은 와이어를 사용하였다. 이 시편은 용접금속의 산소량이 증가하였고, 충격인성이 감소하였다.
비교예로서 시편번호 51(W41)의 시편은 많은 양의 질소를 함유한 와이어를 사용하였다. 이 시편은 용접금속의 질소량이 증가하였고, 충격인성이 감소하였다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 고전류용접조건에서 고속 수평 필릿용접에 사용하는 경우에도 양호한 프라이머 저항성, 비드 형상 및 외관 및 슬래그박리성이 얻어지는 필릿용접용 가스쉴드 용접용 플럭스충전 와이어를 제공하며, 고전류영역을 포함하는 용접조건 범위에서 사용하여 수직용접시 금속유출물 방지 등의 각종 용접작업성이 양호한 전자세 용접용 플럭스충전 와이어를 제공하는 것으로서, 용접작업능률과 용접부의 품질 향상을 가져온다.
Claims (9)
- 와이어의 전체 중량에 대한 각 중량을 %로 나타낼 때입자크기가 212㎛ 이하인 1.0% 이상의 Si-Mn 합금강 분말과;2.0 내지 7.0%의 TiO2와;0.2 내지 1.5%의 SiO2와;0.1 내지 1.2%의 ZrO2;및0.01 내지 0.3%의 불화물(F 환산치)를 포함하며,상기 분말은 중량%로 0.40 내지 1.20%의 C, 5 내지 12%의 Si, 19 내지 42%의 Mn 및 나머지 Fe로 구성되고, Si11.89 - 2.92 C - 0.077 Mn (식 1)을 만족하는 것을 특징으로하는 플럭스가 충진된 철재 외피를 구비하는 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
- 와이어의 전체 중량에 대한 각 중량을 %로 나타낼 때입자크기가 212㎛ 이하인 1.0% 이상의 Si-Mn 합금강 분말과;2.0 내지 5.0%의 TiO2와;0.2 내지 1.2%의 SiO2와;0.1 내지 1.2%의 ZrO2;및0.01 내지 0.3%의 불화물(F 환산치)를 포함하며,상기 분말은 중량%로 0.40 내지 1.20%의 C, 5 내지 12%의 Si, 19 내지 42%의 Mn 및 나머지 Fe로 구성되고, Si11.89 - 2.92 C - 0.077 Mn (식 1)을 만족하는 것을 특징으로하는 플럭스가 충진된 철재 외피를 구비하는 필릿용접용 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
- 와이어의 전체 중량에 대한 각 중량을 %로 나타낼 때입자크기가 212㎛ 이하인 1.0% 이상의 Si-Mn-Ni 합금강 분말과;2.0 내지 5.0%의 TiO2와;0.2 내지 1.2%의 SiO2와;0.1 내지 1.2%의 ZrO2;및0.01 내지 0.3%의 불화물(F 환산치)를 포함하며,상기 분말은 중량%로 0.40 내지 1.20%의 C, 5 내지 12%의 Si, 19 내지 42%의 Mn, 30% 이하의 Ni 및 나머지 Fe로 구성되고, Si11.89 - 2.92 C - 0.077 Mn - 0.062 Ni (식 2)을 만족하는 것을 특징으로하는 플럭스가 충진된 철재 외피를 구비하는 필릿용접용 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
- 와이어의 전체 중량에 대한 각 중량을 %로 나타낼 때입자크기가 212㎛ 이하인 1.0% 이상의 Si-Mn 합금강 분말과;4.0 내지 7.0%의 TiO2와;0.3 내지 1.5%의 SiO2와;0.3 내지 1.2%의 ZrO2와;0.1 내지 1.5%의 Al(1.5% 이하)과 Mg(0.8% 이하)중의 어느 하나 이상;및0.01 내지 0.2%의 불화물(F 환산치)를 포함하며,상기 분말은 중량%로 0.40 내지 1.20%의 C, 5 내지 12%의 Si, 19 내지 42%의 Mn 및 나머지 Fe로 구성되고, Si11.89 - 2.92 C - 0.077 Mn (식 1)을 만족하는 것을 특징으로하는 플럭스가 충진된 철재 외피를 구비하는 필릿용접용 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
- 와이어의 전체 중량에 대한 각 중량을 %로 나타낼 때입자크기가 212㎛ 이하인 1.0% 이상의 Si-Mn-Ni 합금강 분말과;4.0 내지 7.0%의 TiO2와;0.3 내지 1.5%의 SiO2와;0.3 내지 1.2%의 ZrO2;0.1 내지 1.5%의 Al(1.5% 이하)과 Mg(0.8% 이하) 중의 어느 하나 이상;및0.01 내지 0.2%의 불화물(F 환산치)를 포함하며,상기 분말은 중량%로 0.40 내지 1.20%의 C, 5 내지 12%의 Si, 19 내지 42%의 Mn, 30% 이하의 Ni 및 나머지 Fe로 구성되고, Si11.89 - 2.92 C - 0.077 Mn - 0.062 Ni (식 2)을 만족하는 것을 특징으로하는 플럭스가 충진된 철재 외피를 구비하는 필릿용접용 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Si-Mn 합금강 분말 또는 Si-Mn-Ni 합금강 분말의 비투자율(μ)이 1.10 이하인 것을 특징으로 하는 플럭스가 충전된 철재 외피를 구비하는 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Fe 분말은 와이어의 전체 중량에 대하여 10% 이하인 것을 특징으로 하는 플럭스가 충진된 철재 외피를 구비하는 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 와이어의 수소 함량은 와이어의 전체 중량에 대하여 0.007% 이하인 것을 특징으로 하는 플럭스가 충진된 철재 외피를 구비하는 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 와이어의 질소 함량은 와이어의 전체 중량에 대하여 0.010% 이하인 것을 특징으로 하는 플럭스가 충전된 철재 외피를 구비하는 가스쉴드 아크용접 플럭스충전 와이어.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP116621/1999 | 1999-04-23 | ||
| JP11662199A JP3730440B2 (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20000067758A true KR20000067758A (ko) | 2000-11-25 |
| KR100335386B1 KR100335386B1 (ko) | 2002-05-06 |
Family
ID=14691730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019990029752A KR100335386B1 (ko) | 1999-04-23 | 1999-07-22 | 가스쉴드 아크용접용 플럭스충전 와이어 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6140607A (ko) |
| EP (1) | EP1046454B1 (ko) |
| JP (1) | JP3730440B2 (ko) |
| KR (1) | KR100335386B1 (ko) |
| CN (1) | CN1143750C (ko) |
| DE (1) | DE69906251D1 (ko) |
| TW (1) | TW431930B (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100513632B1 (ko) * | 2001-12-21 | 2005-09-09 | 현대종합금속 주식회사 | 티타니아계 플럭스 충전 와이어 |
| KR100569252B1 (ko) * | 2002-01-10 | 2006-04-10 | 현대종합금속 주식회사 | 오스테나이트계 스테인레스강 용접용 플럭스 충전 와이어 |
Families Citing this family (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6367686B1 (en) * | 2000-08-31 | 2002-04-09 | United Technologies Corporation | Self cleaning braze material |
| JP3993150B2 (ja) * | 2002-10-31 | 2007-10-17 | 株式会社神戸製鋼所 | ２電極エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ、２電極エレクトロガスアーク溶接方法及び２電極エレクトロガスアーク溶接装置 |
| KR100562002B1 (ko) * | 2003-10-13 | 2006-03-22 | 고려용접봉 주식회사 | 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어 |
| US7170032B2 (en) * | 2003-11-20 | 2007-01-30 | Tri Tool Inc. | Process for welding |
| US8168922B2 (en) | 2004-10-18 | 2012-05-01 | Lincoln Global, Inc. | Self-shielded flux cored electrode |
| JP4560418B2 (ja) * | 2005-02-01 | 2010-10-13 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP4531586B2 (ja) * | 2005-02-21 | 2010-08-25 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ガスシールドアークすみ肉溶接用フラックス入りワイヤ |
| US20060261053A1 (en) * | 2005-05-18 | 2006-11-23 | Lincoln Global, Inc. | Flux cored, gas shielded welding electrode |
| US20060266799A1 (en) * | 2005-05-31 | 2006-11-30 | Lincoln Global, Inc. | Slag detachability |
| JP4841238B2 (ja) * | 2005-12-07 | 2011-12-21 | 株式会社神戸製鋼所 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP4986562B2 (ja) | 2006-10-02 | 2012-07-25 | 株式会社神戸製鋼所 | チタニヤ系ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| KR100774155B1 (ko) * | 2006-10-20 | 2007-11-07 | 고려용접봉 주식회사 | 이상 스테인리스강 용접용 플럭스 코어드 와이어와 그제조방법 |
| JP4838100B2 (ja) * | 2006-11-06 | 2011-12-14 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | 耐候性鋼用水平すみガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP5151421B2 (ja) * | 2007-03-07 | 2013-02-27 | Ｊｆｅスチール株式会社 | フラックス入りワイヤ及びそれを用いた溶接継手 |
| CN101396775B (zh) * | 2007-09-30 | 2010-11-24 | 苏派特金属（昆山）有限公司 | 多电极气体保护电弧焊专用药芯焊丝 |
| JP5207994B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2013-06-12 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | Ａｒ−ＣＯ２混合ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ |
| FR2961120B1 (fr) * | 2010-06-10 | 2013-04-12 | Air Liquide | Fil fourre basique pour soudage des aciers a hautes limites elastiques |
| JP5410466B2 (ja) * | 2011-03-01 | 2014-02-05 | 株式会社神戸製鋼所 | ステンレス鋼フラックス入りワイヤ |
| US9707643B2 (en) * | 2012-04-17 | 2017-07-18 | Hobart Brothers Company | Systems and methods for welding electrodes |
| FR2990636B1 (fr) * | 2012-05-21 | 2015-03-20 | Air Liquide | Fil fourre pour soudage des aciers a hautes limites elastiques |
| CN104526179B (zh) * | 2014-12-02 | 2016-08-24 | 常州市正阳焊接材料有限公司 | 一种co2气体保护高韧性碳钢药芯焊丝 |
| JP6382117B2 (ja) * | 2015-01-16 | 2018-08-29 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | Ａｒ−ＣＯ２混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP6437327B2 (ja) * | 2015-01-28 | 2018-12-12 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | 炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| US11426821B2 (en) * | 2015-02-25 | 2022-08-30 | Hobart Brothers Llc | Aluminum metal-cored welding wire |
| US20160318115A1 (en) * | 2015-05-01 | 2016-11-03 | Lincoln Global, Inc. | Welding process |
| CN104874942B (zh) * | 2015-06-01 | 2017-06-30 | 武汉铁锚焊接材料股份有限公司 | 药芯焊丝及其在立向上自动小车焊接中的应用 |
| CN105057925B (zh) * | 2015-07-30 | 2017-09-29 | 洛阳双瑞特种合金材料有限公司 | 一种角焊用金属粉芯型无缝药芯焊丝 |
| JP6399983B2 (ja) * | 2015-08-28 | 2018-10-03 | 株式会社神戸製鋼所 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| CN105081609A (zh) * | 2015-09-22 | 2015-11-25 | 机械科学研究院哈尔滨焊接研究所 | 耐候钢用高强高韧性全位置焊气保护药芯焊丝 |
| JP2017094360A (ja) | 2015-11-25 | 2017-06-01 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | Ａｒ−ＣＯ２混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| CN105562896A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-05-11 | 广州文冲船厂有限责任公司 | 一种气体保护焊向下立角焊的焊接工艺 |
| JP6765259B2 (ja) * | 2016-08-30 | 2020-10-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接用フラックス入りシームレスワイヤ |
| JP7063657B2 (ja) * | 2018-02-27 | 2022-05-09 | 株式会社神戸製鋼所 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| CN109530962B (zh) * | 2018-11-21 | 2021-03-26 | 武汉铁锚焊接材料股份有限公司 | 一种大电流立向上焊接用药芯焊丝及其制备方法与应用 |
| CN111604624B (zh) * | 2020-05-29 | 2022-06-28 | 广船国际有限公司 | 一种获取焊缝热裂纹的试验装置及评估方法 |
| CN112122737A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-12-25 | 广船国际有限公司 | 一种金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3461270A (en) * | 1966-01-06 | 1969-08-12 | Lincoln Electric Co | Tubular welding electrode |
| GB1115437A (en) * | 1967-01-13 | 1968-05-29 | Union Carbide Corp | Flux coned welding electrode |
| US3843867A (en) * | 1972-05-26 | 1974-10-22 | Chemetron Corp | Process for out-of-position welding |
| US4343984A (en) * | 1978-04-19 | 1982-08-10 | Union Carbide Corporation | Gas-shielded flux-cored wire electrodes for high impact weldments |
| JPS59104291A (ja) * | 1982-12-06 | 1984-06-16 | Kobe Steel Ltd | ガスシ−ルドア−ク溶接用フラツクス入りワイヤ |
| JPS61147993A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-05 | Nippon Steel Corp | ガスシ−ルドア−ク溶接用フラツクス入りワイヤ |
| US5219425A (en) * | 1989-08-25 | 1993-06-15 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Flux containing wire for use in stainless steel welding |
| JPH0669633B2 (ja) * | 1989-12-08 | 1994-09-07 | 株式会社神戸製鋼所 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入リワイヤ |
| JPH0647191B2 (ja) * | 1990-04-11 | 1994-06-22 | 新日本製鐵株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JPH0531594A (ja) * | 1991-07-31 | 1993-02-09 | Kawasaki Steel Corp | アーク溶接用フラツクス入りワイヤ |
| JP3693789B2 (ja) * | 1996-10-16 | 2005-09-07 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | 粉砕性の良好な鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金または鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金およびその合金粉 |
| JPH10249583A (ja) * | 1997-03-05 | 1998-09-22 | Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JPH1150206A (ja) * | 1997-08-01 | 1999-02-23 | Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd | 粉砕性の良好な鉄系Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ合金およびその合金粉 |
| JPH11179590A (ja) * | 1997-12-18 | 1999-07-06 | Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JPH11181507A (ja) * | 1997-12-24 | 1999-07-06 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 粉砕性の良好な鉄系Ｓｉ−Ｍｎ合金粉の製造方法 |
-
1999
- 1999-04-23 JP JP11662199A patent/JP3730440B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-06-29 US US09/342,621 patent/US6140607A/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-07-22 KR KR1019990029752A patent/KR100335386B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-07-30 TW TW088113050A patent/TW431930B/zh not_active IP Right Cessation
- 1999-08-25 CN CNB991181735A patent/CN1143750C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1999-08-31 DE DE69906251T patent/DE69906251D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-08-31 EP EP99117126A patent/EP1046454B1/en not_active Revoked
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100513632B1 (ko) * | 2001-12-21 | 2005-09-09 | 현대종합금속 주식회사 | 티타니아계 플럭스 충전 와이어 |
| KR100569252B1 (ko) * | 2002-01-10 | 2006-04-10 | 현대종합금속 주식회사 | 오스테나이트계 스테인레스강 용접용 플럭스 충전 와이어 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1271634A (zh) | 2000-11-01 |
| JP3730440B2 (ja) | 2006-01-05 |
| TW431930B (en) | 2001-05-01 |
| EP1046454B1 (en) | 2003-03-26 |
| DE69906251D1 (de) | 2003-04-30 |
| US6140607A (en) | 2000-10-31 |
| JP2000301381A (ja) | 2000-10-31 |
| EP1046454A1 (en) | 2000-10-25 |
| KR100335386B1 (ko) | 2002-05-06 |
| CN1143750C (zh) | 2004-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100335386B1 (ko) | 가스쉴드 아크용접용 플럭스충전 와이어 | |
| EP2823931B1 (en) | Solid wire, and gas-shielded arc welding method using same | |
| US4125758A (en) | Vertical welding method | |
| US4017339A (en) | Flux for use in submerged arc welding of steel | |
| JP2009255125A (ja) | 純Ａｒシールドガス溶接用ＭＩＧフラックス入りワイヤ及びＭＩＧアーク溶接方法 | |
| JP2006289404A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| KR102675635B1 (ko) | 플럭스 코어드 와이어 및 용접 방법 | |
| KR100706026B1 (ko) | 고속용접성이 우수한 서브머지드 아크 용접용 소결형플럭스 | |
| JP5869066B2 (ja) | 多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックス | |
| JPH09239587A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP3787104B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP4125688B2 (ja) | ２電極大入熱サブマージアーク溶接方法 | |
| JP3114958B2 (ja) | 厚鋼板の高能率すみ肉溶接方法 | |
| CN104339100B (zh) | 单面埋弧焊用焊剂 | |
| JP3288535B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| KR20230154325A (ko) | 아크 용접 이음매 및 아크 용접 방법 | |
| CN104339098B (zh) | 单面埋弧焊用焊剂 | |
| JP4680082B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JP3481476B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤおよびその製造方法 | |
| JP2014091150A (ja) | 多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックス | |
| JPH11179590A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| CN104339101B (zh) | 单面埋弧焊用焊剂 | |
| JPH10180488A (ja) | エレクトロガスア−ク溶接用フラックス入りワイヤ | |
| JPH0521677B2 (ko) | ||
| JP3717644B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20080304 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |