KR20020075260A - 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스 및 그 제조 방법 - Google Patents

서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20020075260A
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

서브머지드 아크 용접후에 발생한 용접 슬래그의 재생 이용을 도모하는 동시에, 슬래그 박리성 및 비드 형상의 향상을 도모한다. 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 9O질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한다. 입자 직경이 2.36㎜ 이하, 부피 밀도가 1.30g/cc 내지 1.90g/cc이고, SiO2: 15질량% 내지 55질량%, Al2O3: 2질량% 내지 25질량%, MnO : 2질량% 내지 40질량%, MgO : 4질량% 내지 30질량%, CaO : 30질량% 이하 및 CaF2: 20질량% 이하를 함유하며, 또한 (MgO질량%)/(SiO2질량%)≤1을 만족시키는 화학 조성을 갖는다. 본드 플럭스의 용접 슬래그의 부피 밀도와 상기 용융형 플럭스의 용접 슬래그의 부피 밀도차가 0.50g/cc 이하이다.

Description

서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스 및 그 제조 방법{MIXED FLUX FOR SUBMERGED ARC WELDING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)후에 발생한 용접 슬래그의 재생 이용을 도모한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 얇은 강판으로부터 두꺼운 강판까지의 맞대기 용접 및 하향 필릿 용접에 적절한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근의 급격한 산업 폐기물량의 증가, 또한 신규 산업 폐기물 처리장의 건설이 용이하지 않은 사회 정세에 의해, 산업 폐기물 처리장의 부족이 우려되고 있다. 따라서, 산업 폐기물 배출량의 억제는 오늘날의 큰 과제로 되어 있다. 종래, 서브머지드 아크 용접에 사용한 플럭스의 용접 슬래그(이하, 용접 슬래그)는 산업 폐기물로서 폐기되어 왔지만, 상술한 바와 같은 사회 정세 및 자원의 유효한 활용을 고려하여, 용접 슬래그의 재생 이용이 검토되어 있다. 예를 들면, 일본 특허 공개 공보 제 1976-21537 호 및 일본 특허 공개 공보 제 1999-188496 호에는 용접 슬래그에 대하여, 미리 성분을 조절한 원료를 첨가하여 소성형 플럭스로 하는 것이 개시되어 있다(종래예 1).
또한, 일본 특허 공개 공보 제 1982-181796 호에는 용접 슬래그와 미사용 플럭스의 혼합 비율을 규정하여, 용접 슬래그를 재생 이용하는 방법이 개시되어있다(종래예 2).
또한, 일본 특허 공개 공보 제 1988-188493 호에는 용접 슬래그에 대하여 미리 성분을 조절한 용해 원료를 첨가하여, 신품과 동등한 품질의 플럭스를 제공하는 방법이 개시되어 있다(종래예 3).
한편, 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스에 관하여, 일본 특허 공개 공보 제 1988-203296 호, 일본 특허 공개 공보 제 1988-015074 호 및 일본 특허 공개 공보 제 1989-181993 호에 있어서는 플럭스의 화학 성분의 영향, 혼합 비율 또는 입도 구성에 대하여 검토되고 있다(종래예 4).
또한, 일본 특허 공개 공보 제 1995-227694 호에는 용접 슬래그와 발포상 플럭스를 기계 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스가 개시되어 있다. 용접 슬래그 및 발포상 플럭스의 혼합 비율, 입자 직경 및 부피 밀도로 규정함으로써, 얇은 강판에서의 용접 작업성의 향상을 도모하고 있다(종래예 5).
그러나, 종래예 1의 플럭스는 소성형 플럭스로서, 본 발명과 같은 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 재이용에 관한 것이 아니다.
또한, 종래예 2는 당초의 플럭스와 동일 성분 범위의 플럭스를 첨가하는 것으로, 완전히 새로운 성분계의 플럭스를 얻는 것이 아니다.
또한, 종래예 3은 미리 성분 배합한 용해 원료에 용접 슬래그를 원료로서 첨가하여, 용해 재생을 도모하는 것으로, 본 발명과 같은 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 재이용에 관한 것이 아니다.
또한, 종래예 4는 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스에 관한 것이지만, 그 용접 슬래그의 재생 이용에 관한 것이 아니다.
또한, 종래예 5는 서브머지드 아크 용접후에 발생한 용접 슬래그와 발포상 플럭스를 기계 혼합하여 제조된 플럭스이지만, 얇은 강판에 대해서만 검토되어 있다. 또한, 혼합하는 용접 슬래그와 발포상 플럭스의 입자 직경 범위가 전혀 다르며, 또한 각각의 부피 밀도차가 0.558g/cc 이상이기 때문에, 용접시의 플럭스 공급에 있어서 용접 슬래그와 발포상 플럭스의 편석이 발생할 우려가 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 서브머지드 아크 용접후에 발생한 용접 슬래그의 재생 이용을 도모함으로써 자원을 효과적으로 활용하고, 얇은 강판으로부터 두꺼운 강판까지의 맞대기 및 하향 필릿 용접에 적용 가능한 동시에, 플럭스의 성분 편석을 방지할 수 있으며, 슬래그 박리성 및 비드 형상이 우수한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스는 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스로서, 입자 직경이 2.36㎜ 이하, 부피 밀도가 1.30g/cc 내지 1.90g/cc이고, SiO2: 15질량% 내지 55질량%, Al2O3: 2질량% 내지 25 질량%, MnO : 2질량% 내지 40질량%, MgO : 4질량% 내지 30질량%, CaO : 30질량% 이하 및 CaF2: 20질량% 이하를 함유하고, 또한 (MgO질량%)/(SiO2질량%)≤1을 만족시키는 화학 조성을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스에 있어서, 상기 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그의 부피 밀도와 상기 용융형 플럭스의 용접 슬래그의 부피 밀도차가 0.50g/cc 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 다른 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스는 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스로서, 입자 직경이 2.36㎜ 이하, 부피 밀도가 1.30g/cc 내지 1.90g/cc이고, SiO2: 15질량% 내지 55질량%, Al2O3: 2질량% 내지 25질량%, MnO : 2질량% 내지 40질량%, MgO : 4질량% 내지 30질량%, CaO : 30질량% 이하 및 CaF2: 20질량% 이하를 함유하며, 또한 (MgO질량%)/(SiO2질량%)≤1을 만족시키는 화학 조성을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스에 있어서, 상기 서브머지드 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그의 부피 밀도와 상기 용융형 플럭스의 부피 밀도차가 0.50g/cc 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 또다른 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스는 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스로서, 입자 직경이 2.36㎜ 이하, 부피 밀도가 1.30g/cc 내지 1.90g/cc이고, SiO2: 15질량% 내지 55질량%, Al2O2: 2질량% 내지 25질량%, MnO : 2질량% 내지 40질량%, MgO : 4질량% 내지 30질량%, CaO : 30질량% 이하, CaF2: 20질량% 이하, TiO2: 20질량% 이하를 함유하며, 또한 (MgO질량%)/(SiO2질량%)≤1을 만족시키는 화학 조성을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스에 있어서, 상기 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그 및 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스와의 부피 밀도차가 0.50g/cc 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 청구항 1 내지 청구항 6에 따른 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스에 있어서, 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그의 중량당 MgO/SiO2조성비가 0.7 이상이고, 또한 용융형 플럭스의 용접 슬래그 또는 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스의 MgO/SiO2조성비가 0.5 이하인 것이 바람직하다.
한편, 본원 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 7에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법은, 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스로서, 본드 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여, 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하고, 한편 용융형 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여, 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하며, 이것들을 기계적으로 혼합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본원 청구항 3, 청구항 4 또는 청구항 7에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법은, 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스로서, 본드 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하고, 한편 건식 냉각 방법에 의해 응고시킨 용융형 플럭스의 컬릿(cullet)을 거친 분쇄, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하여, 이들을 기계적으로 혼합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본원 청구항 5, 청구항 6 또는 청구항 7에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법은, 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스로서, 본드 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하고, 용융형 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하며, 또한 건식 냉각 방법에 의해 응고시킨 용융형 플럭스의 컬릿을 거친 분쇄, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하여, 이들을 기계적으로 혼합하는 것을 특징으로 한다.
본원 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 7에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법은, 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스로서, 본드 플럭스의 용접 슬래그 및 용융형 플럭스의 용접 슬래그를 회수하고, 이들을 동시에 투입하여, 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하는 것을 특징으로 한다.
본원 청구항 3, 청구항 4 또는 청구항 7에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법은, 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스로서, 본드 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여 건식 냉각 방법에 의해 응고시킨 용융형 플럭스의 컬릿과 동시에 투입하고, 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하는 것을 특징으로 한다.
본원 청구항 5, 청구항 6 또는 청구항 7에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법은, 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스로서, 본드 플럭스의 용접 슬래그 및 용융형 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여 건식 냉각 방법에 의해 응고시킨 용융형 플럭스의 컬릿과 동시에 투입하고, 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 제조 방법을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 제 2 제조 방법을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 제 3 제조 방법을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 제 4 제조 방법을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 제 5 제조 방법을 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 제 6 제조 방법을 나타내는 도면,
도 7a 및 도 7b는 필릿 용접에 있어서의 와이어 겨냥 위치 및 전극 배치를 도시하는 도면,
도 8a 및 도 8b는 강판의 판 두께가 12㎜인 경우의 개선 형상 및 전극 배치를 도시하는 도면,
도 9a 및 도 9b는 강판의 판 두께가 20㎜인 경우의 개선 형상 및 전극 배치를 도시하는 도면,
도 10a 및 도 10b는 강판의 판 두께가 32㎜인 경우의 개선 형상 및 전극 배치를 도시하는 도면.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 본원 발명자들은 서브머지드 아크 용접후에 발생한 용접 슬래그, 특히 재생 이용이 곤란한 본드 플럭스의 용접 슬래그의 재생 이용을 도모하기 위해, 얇은 강판으로부터 두꺼운 강판까지의 맞대기 용접 및 하향 필릿 용접에 적용 가능한 동시에, 플럭스의 혼합 원료의 성분 편석이 발생할 우려가 적은 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스에 대하여 예의 실험 연구한 결과, ① 본드 플럭스의 용접 슬래그와, 용융형 플럭스의 용접 슬래그 또는 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를 성분계에 따른 비율로 혼합하는 것, ② 본드 플럭스의 용접 슬래그와, 용융형 플럭스의 용접 슬래그 또는 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스의 부피 밀도차를 작게 하는 것이 효과적이라는 것을 발견하였다.
본 발명은 이러한 관점에서 이루어진 것 것으로, 본드 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여 자기 선별 분쇄후, 입도를 조절하고, 이것을 미리 성분 및 부피 밀도 조절을 실행한 용융형 플럭스의 용접 슬래그 또는 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스와 기계적으로 혼합하는 것을 특징으로 하는 것이다. 이에 따라, 얇은 강판으로부터 두꺼운 강판까지의 맞대기 용접 및 하향 필릿 용접에 적용 가능한 동시에, 플럭스의 성분 편석을 방지하여, 슬래그 박리성 및 비드 형상이 우수한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스를 얻을 수 있다.
본 발명의 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스는 본드 플럭스의 용접 슬래그와, 용융형 플럭스의 용접 슬래그가 기계 혼합된 플럭스이다. 본드 플럭스는 일반적으로 산화 규소, 석회석, 산화 망간, 형석 및 산화 마그네슘 등의 플럭스 원료 분말을 혼합하고, 물 유리 등의 결합제를 사용하여 조립후, 400℃ 내지 540℃ 정도로 소성하여 제조된다. 이 본드 플럭스는 아크중에 CO2를 발생하는 탄산염, 합금 원소 및 탈산제의 첨가가 가능하고, 이로써 용이하게 용접 금속의 저수소화 및 기계적 성능의 향상을 도모할 수 있다. 이 본드 플럭스의 용접 슬래그에는 탄산염의 분해에 의한 것, 또는 탈산 작용을 한 산화물 등이 포함되고, 미사용 플럭스와는 화학 성분이 크게 상이하다. 따라서, 본드 플럭스의 용접 슬래그를 그 상태로본드 플럭스로서 재생 이용하는 것은 곤란하다. 그러나, 본드 플럭스의 용접 슬래그는 아크 열에 의해 용융되어 유리질 상태이므로, 흡습(吸濕)이 적고, 그 화학 조성도 슬래그 형성제로서 효과적이며, 혼합형 플럭스의 원료로서 재생 이용을 기대할 수 있다. 따라서, 본 발명자들은 본드 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여 자기 선별 분쇄후, 입도를 조절하고, 서브머지드 아크 용접용 플럭스로서 용접을 시도했다. 그러면, 본드 플럭스의 용접 슬래그는 용접시의 아크 안정성이 부족하여, 포크마크가 발생하고, 비드 폭이 좁아 용입이 깊은 경향을 인식하였다. 이것은 본드 플럭스의 화학 성분에 있어서의(MgO질량%)/(SiO2질량%)의 비율이 높은 것이 원인일 것으로 생각된다. 따라서, 본드 플럭스의 용접 슬래그만으로는 안정된 용접 작업성 및 비드 형상을 얻을 수 없다.
한편, 용융형 플럭스는 산화 규소, 석회석, 산화 망간, 형석 및 산화 마그네슘 등의 용해용 원료를 전기로 등으로 용해, 냉각, 분쇄함으로써 제조된다. 이 용융형 플럭스는 한번에 원료를 용해하기 때문에 유리질 상태이며, 거의 흡습이 없고 저전류 영역으로부터 중전류 영역까지, 즉 얇은 강판으로부터 중간 강판까지의 용접 작업성이 양호하다. 또한, 그 용접 슬래그의 성분은 미사용 플럭스와 거의 동일한 조성으로, 용융형 플럭스의 용접 슬래그를 재생 이용하는 것은 비교적 용이하고, 전술한 바와 같이 실용례도 많다. 그러나, 용융형 플럭스는 고전류 영역, 즉 두꺼운 강판에서의 용접 작업성이 열화하기 때문에, 판 두께 및 입열이 제한된다.
이러한 지견으로부터, 본원 발명자들은 본드 플럭스의 용접 슬래그로만은 안정된 용접 작업성 및 비드 형상을 얻을 수 없지만, 비드 형상이 협소하고, 용입 형상이 깊게 되는 특성을 활용하여, 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그를 기계적으로 혼합함으로써, 얇은 강판으로부터 중간 강판의 용접 작업성뿐만 아니라, 두꺼운 강판의 용접 작업성에 대해서도 양호한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스를 얻을 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 용융형 플럭스의 용접 슬래그 대신에, 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를 사용하여도 동등한 효과를 얻을 수 있다는 것을 발견하였다.
본 발명의 서브머지드 아크 용접용 플럭스는, 그 총량에 대하여 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 10질량% 내지 9O질량%이다. 첨가하는 본드 플럭스의 용접 슬래그 함유량이 1O질량% 미만이면, 본드 플럭스의 용접 슬래그를 효과적으로 재이용할 수 없다. 한편, 본드 플럭스의 용접 슬래그 함유량이 90질량%를 초과하면, 내흡습성이 열화하여 포크마크가 발생하기 쉬워진다. 따라서, 결합 플럭스의 용접 슬래그 함유량은 10질량% 내지 90질량%로 한다. 또한, 혼합형 플럭스의 성분 조절을 고려하면, 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량은 10질량% 내지 70질량%가 바람직하다.
또한, 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스(이하, 혼합형 플럭스라 함)의 입자 직경이 2.36㎜ 이하, 즉 입자 직경이 2.36㎜ 이하인 입자가 거의 100%를 차지하고, 부피 밀도 1.30g/cc 내지 1.90g/cc의 혼합형 플럭스로 되도록 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행한다. 입자 직경이 2.36㎜를 초과하는 입자를 포함하는 혼합형 플럭스를 사용하면, 비드 폭이 협소하고 물결 무늬가 거칠어져 용접 작업성이열화한다. 특히, 두꺼운 강판의 높은 입열 용접에 있어서는, 부풀어오름이 현저해진다. 또한, 부피 밀도는 혼합 비율 및 입도 구성 등으로 변화되지만, 1.30g/cc 미만이면, 용접시의 부풀어오름이 현저해져 용접 작업성이 열화한다. 한편, 부피 밀도가 1.90g/cc를 초과하면 언더컷이 발생하기 쉬워지고, 슬래그 박리성도 열화한다.
또한, 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 화학 성분은, SiO2: 15질량% 내지 55질량%, Al2O3: 2질량% 내지 25질량%, MnO : 2질량% 내지 40질량%, MgO : 4질량% 내지 30질량%, CaO : 30질량% 이하 및 CaF2: 20질량% 이하이고, 또한 (MgO질량%)/(SiO2질량%)≤1이 되도록 성분 조절된다.
서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 조성비는 (MgO질량%)/(SiO2질량%)≤1인 것이 필요하다. 이것은 용접시의 작업성 및 비드 형상의 안정화에 가장 중요한 영향을 미치기 때문이다. 또한, 본 발명자들은 그 혼합형 플럭스의 원료인 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그, 용융형 플럭스의 용접 슬래그 및 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스의 MgO/SiO2조성비에 대해서도 이것을 적절한 범위로 규제함으로써 용접 작업성이 보다 양호해지는 것을 발견하였다.
MgO/SiO2의 조성비는 용융 슬래그의 융점과 밀접한 관계가 있고, MgO/SiO2의 조성비가 높아지면 융점은 높아지는 경향이 있다. 본 발명 플럭스는 상술한 바와같이, 본드 플럭스의 용접 슬래그의 비드 형상이 협소하고, 용입 형상이 깊게 되는 특성을 활용하고 있다. 따라서, 이 특성을 활용하기 위해서는, 본드 플럭스의 용접 슬래그의 MgO/SiO2조성비가 0.7 이상인 것이 바람직하다.
한편, 용융형 플럭스의 용접 슬래그 및 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스는, 본 발명의 플럭스에 있어서 용융 슬래그로 되기 쉽게 비드 형상을 확장하는 효과를 갖고 있다. 용접시에 발생하는 아크 열에 의해, 우선 용융형 플럭스의 용접 슬래그 또는 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스가 용융 슬래그로 되어, 그 용융 슬래그가 융점이 높은 본드 플럭스의 슬래그를 녹이기 쉽게 한다. 따라서, 용융형 플럭스의 용접 슬래그 또는 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스에 의해, 안정적이며 적절히 확장된 용융지를 형성하여, 본드 플럭스의 용접 슬래그의 효과에 의해 용입이 깊은 비드 형상을 얻을 수 있다. 따라서, 용융형 플럭스의 용접 슬래그 및 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스의 MgO/SiO2조성비는 0.5 이하인 것이 바람직하다.
이하에, 본 발명의 혼합형 플럭스의 화학 성분의 첨가 이유 및 조성 한정 이유에 대하여 설명한다.
SiO 2 : 15질량% 내지 55질량%
SiO2는 산성 성분이며, 슬래그의 점성 및 융점을 조절하는데 효과적이다.SiO2의 함유량이 15% 미만이면, 용융시의 슬래그의 점성이 부족하여 비드 사행 및 언더컷의 발생 원인이 된다. 한편, SiO2의 함유량이 55%를 초과하면, 용접 금속중의 산소량이 증대하여 인성은 열화한다.
Al 2 O 3 : 2질량% 내지 25질량%
Al2O3도 슬래그의 점성 및 융점을 조절하는데 효과적인 성분이다. Al2O3의 함유량이 2% 미만이면, 용융시의 슬래그의 점성이 부족하여 언더컷이 발생되기 쉬울 뿐만 아니라, 슬래그 박리성도 열화한다. 한편, Al2O3의 함유량이 25%를 초과하면, 슬래그의 점성이 지나치게 높아져 볼록 비드가 된다.
MnO : 2질량% 내지 40질량%
MnO도 또한 슬래그의 점성 및 융점을 조절하는데 효과적인 성분이다. Mn0의 함유량이 2% 미만이면, 용융시의 슬래그의 점성이 부족하여, 언더컷이 발생하기 쉬울 뿐만 아니라 슬래그 박리성도 열화한다. 한편, MnO의 함유량이 40%를 초과하면, 용접 금속중의 산소량이 증대하여 인성은 열화한다.
MgO : 4질량% 내지 30질량%
Mg0은 염기성 성분이며, 용접 금속중의 산소량을 저감시키는 효과를 갖는다. MgO의 함유량이 4% 미만이면, 용접 금속중의 산소량이 증대하여 인성이 열화한다. 한편, MgO의 함유량이 30%를 초과하면, 아크가 불안정해지기 쉽고, 비드 사행 및 물결 무늬가 거칠어져 비드 외관은 열화한다.
CaO : 30질량% 이하
CaO도 염기성 성분이며, 용접 금속중의 산소량을 저감시키는 효과를 갖기 때문에, 용접 금속부의 인성 향상에 효과적이다. 그러나, CaO의 함유량이 30%를 초과하면, 슬래그의 박리성이 악화하는 동시에 내흡습성이 열화하여 포크마크가 발생하기 쉬워진다.
CaF 2 : 20질량% 이하
CaF2도 또한 염기성 성분이며, 용접 금속 중의 산소량을 저감시키는 효과를 갖기 때문에, 용접 금속부의 인성 향상에 매우 효과적이다. 그러나, CaF2의 함유량이 20%를 초과하면, 아크가 불안정해지기 쉽고, 비드 사행 및 물결 무늬가 거칠어져 비드 외관은 열화한다.
상술한 성분 외에 TiO2를 20질량% 이하 함유해도 무방하다. TiO2는 산성 성분이며, 슬래그의 점성 및 융점을 조절하는데 효과적인 성분이다. 또한, TiO2는 용융시에 환원되어 용접 금속중에 수율, 인성 향상에 효과적이다. 그러나, TiO2의 함유량이 20%를 초과하면, 슬래그 박리성이 급격히 열화한다. 또한, 인성의 요구가 없는 경우에는 첨가하지 않아도 무방하다.
(MgO질량%)/(SiO 2 질량%)≤1
MgO 및 Si02는 상술한 바와 같이 각 조성을 규정하지만, 그것에 부가하여 혼합형 플럭스중의 (MgO질량%)/(SiO2질량%)의 비율을 1 이하로 규제한다. 이것은 혼합형 플럭스중의 (MgO질량%)/(SiO2질량%)의 비율이 용접시의 작업성 및 비드 형상의 안정화에 가장 중요한 영향을 미치기 때문이다. (MgO질량%)/(SiO2질량%)의 비율이 1을 초과하면, 용접시의 아크 안정성이 열화하여 비드 폭이 좁고, 용입이 깊은 배형(梨形)) 비드가 되기 쉽다. 이 때문에, MgO질량%/SiO2질량%의 비율을 1 이하로 한다.
서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그의 부피 밀도차가 0.50g/cc 이하
서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그의 부피 밀도차가 0.50g/cc 이하인 것이 바람직하다. 일반적으로, 본드 플럭스의 부피 밀도는 0.70g/cc 내지 1.30g/cc이지만, 본드 플럭스의 용접 슬래그는 용융한 것이기 때문에, 부피 밀도가 1.30g/cc 내지 1.90g/cc로 높아진다. 또한, 용융형 플럭스의 부피 밀도는 냉각 방식에 따라 크게 다르기 때문에, 0.30g/cc 내지 2.10g/cc 정도로 된다. 그러나, 그 용접 슬래그는 일단 용융한 것이기 때문에, 부피 밀도는 본드 플럭스의 용접 슬래그와 동일한 정도로 1.00g/cc 내지 2.00g/cc가 된다. 본 발명은 성분계가 다른 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그를 기계적으로 혼합한 플럭스이며, 진동 등에 의해 용접시에 플럭스가 성분 편석되면, 비드 사행 및 포크마크 등이 발생하여 용접 작업성이 열화한다. 따라서, 플럭스의 성분 편석을 방지하기 위해서, 부피 밀도차를 0.50g/cc 이하로 하는 것이 바람직하다. 이들 부피 밀도차가 작을수록 성분 편석이 발생할 우려가 적다.
또한, 혼합형 플럭스의 성분 조절이라는 관점에서, 용융형 플럭스의 용접 슬래그 대신에, 1.00g/cc 내지 2.00g/cc의 부피 밀도를 얻을 수 있는 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를 이용해도 동등한 효과를 얻을 수 있다. 이 경우에, 용융형 플럭스의 용접 슬래그 대신에, 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를 사용하는 경우, 그리고 용융형 플럭스의 용접 슬래그 및 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스의 쌍방을 사용하는 경우는 각각 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스의 용접 슬래그의 부피 밀도차가 0.50g/cc 이하로 되도록 하며, 또한 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그 및 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스의 용접 슬래그의 부피 밀도차가 0.50g/cc 이하로 되도록 한다.
본 발명의 플럭스는 청구항 8 내지 청구항 13에 나타내는 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.
본원 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 7에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 본드 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여 거친 분쇄, 건조(450℃×20분), 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하고, 한편 용융형 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여 거친 분쇄,건조(450℃×20분), 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하여 이들을 기계적으로 혼합한다. 이 경우에, 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그를, 상기본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 1O질량% 내지 9O질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한다.
또한, 본원 청구항 3, 청구항 4 또는 청구항 7에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 본드 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하고, 한편 건식 냉각 방법에 의해 응고시킨 용융형 플럭스의 컬릿(cullet)을 거친 분쇄, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하여, 이들을 기계적으로 혼합한다. 이 경우에, 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 1O질량% 내지 9O질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한다.
또한, 본원 청구항 5, 청구항 6 또는 청구항 7에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 본드 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하고, 용융형 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하며, 또한 건식 냉각 방법에 의해 응고시킨 용융형 플럭스의 컬릿을 거친 분쇄, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하여, 이들을 기계적으로 혼합한다. 이 경우에, 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한다.
본원 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 7에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 다른 제조 방법은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 본드 플럭스의 용접 슬래그 및 용융형 플럭스의 용접 슬래그를 회수하고, 이들을 동시에 분쇄기에 투입하여 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행한다. 이 경우에, 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한다.
본원 청구항 3, 청구항 4 또는 청구항 7에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 다른 제조 방법은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 본드 플럭스의 용접 슬래그를 회수하고, 이것을 건식 냉각 방법에 의해 응고시킨 용융형 플럭스의 컬릿과 동시에 분쇄기에 투입하여 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행한다. 이 경우에, 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 1O질량% 내지 9O질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한다.
본원 청구항 5, 청구항 6 및 청구항 7에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 다른 제조 방법은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 본드 플럭스의 용접슬래그 및 용융형 플럭스의 용접 슬래그를 회수하고, 이것을 건식 냉각 방법에 의해 응고시킨 용융형 플럭스의 컬릿과 동시에 분쇄기에 투입하여 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행한다. 이 경우에, 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 1O질량% 내지 9O질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한다.
거친 분쇄 공정은 목적하는 제품 입도로 분쇄하기 위한 분쇄기에 투입 가능한 크기로 할 필요가 있다. 또한, 거친 분쇄 공정은 조 크러셔(jaw crusher) 또는 해머 밀(hammer mill)을 사용한다. 건조 공정은 회수한 슬래그중에 수분을 포함하고 있고, 먼지 등의 이물이 혼입되어 있는 경우가 있기 때문에, 그것들을 제거할 목적으로 실시한다. 또한, 이 건조 공정은, 예를 들어 원료를 가마(kiln)에 투입하여, 450℃에서 약 20분 가열함으로써 실행한다. 분쇄 공정은 해머 밀 또는 회전 바아식 분쇄기를 사용할 수 있다. 입도 조절 공정은 분쇄한 원료를 체에 걸러, 예를 들어 2.36㎜을 초과하는 것을 제거한다. 부피 밀도는 슬래그 성분계 및 입도 구성에 의해 변화되고, 또한 혼합형 플럭스의 부피 밀도는 혼합 비율에 따라서도 영향을 받는다. 입자 직경이 500㎛ 전후로 균일한 경우에 부피 밀도가 비교적 높고, 그것보다도 전체의 입자 직경이 작아지거나, 또는 입자 직경이 커짐에 따라서, 부피 밀도는 작아지는 경향이 있다. 한편, 각종 입자 직경이 혼재하는 경우는, 일반적으로 플럭스의 입자가 가장 조밀 충전쪽에 가까울수록 부피 밀도는 커지기 때문에, 입자 사이의 간극에 혼입되는 입자 직경이 작은 비율이 클수록 부피 밀도는커지는 경향이 있다.
청구항 8 내지 청구항 10의 혼합 공정은 편석이 없도록 균일하게 혼합한다. 또한, 이 혼합 공정에 있어서는, 예를 들어 평 밀(flat mill) 또는 아이리히 믹서를 사용할 수 있다. 또한, 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시킨 용융형 플럭스의 컬릿의 분쇄성이 거의 동일하면, 청구항 1 내지 청구항 13의 제조 방법으로도 청구항 8 내지 청구항 10으로 제조되는 혼합형 플럭스와 동등한 혼합형 플럭스를 얻을 수 있다. 또한, 필요하다면, 와이어 부스러기 등을 제거할 목적으로 자기 선별 처리를 실시할 수도 있다.
또한, 본드 플럭스의 용접 슬래그, 용융형 플럭스의 용접 슬래그 및 건식 냉각 방법에 의해 응고시킨 용융형 플럭스의 컬릿은 각각 1 종류에 한하지 않고 2 종류 이상 사용할 수도 있다. 즉, 본드 플럭스의 용접 슬래그를 2 종류 이상 사용할 수도 있지만, 2 종류 이상을 사용한 경우는 그들을 합계했을 때의 중량당 MgO/Si02　조성비가 청구항 7에 나타내는 범위로 제한된다. 또한, 용융형 플럭스의 용접 슬래그 및 건식 냉각 방법에 의해 응고시킨 용융형 플럭스의 컬릿도 마찬가지로, 이들을 2 종류 이상 사용할 수도 있지만, 2 종류 이상을 사용한 경우는 그들을 합계했을 때의 중량당 MgO/Si02조성비가 청구항 7에 나타내는 범위로 제한된다.
(실시예)
다음에, 본 발명의 범위에 들어가는 실시예의 플럭스에 대하여, 본 발명의범위에서 벗어나는 비교예와 비교하여 그 효과에 대하여 설명한다.
「제 1 실시예」
하기 표 1은 본드 플럭스의 용접 슬래그의 조성을 나타내고, 표 2는 용융형 플럭스의 용접 슬래그 및 건식 냉각형의 용융형 플럭스의 조성을 나타낸다. 이들 표 1 및 표 2에 나타내는 시험 원료에 있어서, 입도 및 부피 밀도가 다른 것을 사용하고, 기계 혼합에 의해 혼합형 플럭스를 제조했다. 그리고, 하기 표 3에 나타내는 조성 및 판 두께의 강판을 하기 표 4에 나타내는 조성의 서브머지드 아크 용접용 와이어를 사용하여 필릿 용접 및 맞대기 용접을 실시했다. 용접 조건을 도 7a 내지 도 10b, 또한 표 5 및 표 6에 나타낸다. 도 7a 및 도 7b는 필릿 용접에서의 와이어 겨냥 위치 및 전극 배치를 나타낸다. 도 8a 내지 도 10b는 맞대기 용접에서의 개선 형상 및 전극 배치를 나타내고, 도 8a 및 도 8b는 시험 강판의 판 두께가 12㎜인 경우, 도 9a 및 도 9b는 시험 강판의 판 두께가 20㎜인 경우, 도 10a 및 도 10b는 시험 강판의 판 두께가 32㎜인 경우의 도면이다. 또한, 표 6의 제 1 측 및 제 2 측은 각각 최초로 용접하는 면측의 용접 조건과, 표리를 반대로 하여 두번째로 용접되는 면측의 용접 조건이다. 이러한 용접 조건으로 용접한 경우의 용접 작업성, 용접 금속 성능 및 편석 상태를 하기 표 7 내지 표 12에 나타낸다.
편석 상황의 판정 방법은 진동기를 이용하여 플럭스를 일정 시간 진동시켜 상층부 및 하층부의 샘플링을 실행하고, 진동 전후에서의 플럭스 성분 변동 폭을 측정했다. 본 발명의 플럭스에 포함되는 화학 성분 전부에 대하여, 진동 전후의 변동 폭이 30% 미만인 때는 "◎"로 표시하고, O.30% 이상인 때는 "Ｏ"로 표시했다.
표 7 내지 표 12 내에서 혼합형 플럭스 C1 내지 C18이 본 발명의 실시예이고, C19 내지 C34가 비교예이다. 본 발명의 실시예의 플럭스 C1 내지 C18에서는필릿 용접 및 맞대기 용접 모두 용접 작업성은 양호하고, 또한 용접 금속 성능도 양호했다. 그러나, 실시예중에서도 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그의 부피 밀도차가 0.50g/cc를 초과하는 실시예 C3, C6, C8, C9의 혼합형 플럭스에 대해서는 편석이 30% 이상(Ｏ)으로 인지되어, 진동기를 사용하여 플럭스를 일정 시간 진동시킨 혼합형 플럭스로 용접을 실시한 바, 플럭스 성분 편석에 의한 용접 작업성의 열화가 인지되었다.
한편, 비교예중 C19는 본드 플럭스의 혼합 비율이 본 발명의 범위를 초과하여 98%이기 때문에, 포크마크가 발생했다. 비교예 C20은 2.36㎜를 초과하는 입자 직경을 포함하고 있고, 비드 폭은 좁고, 물결 무늬는 거칠어져 용접 작업성이 열화했다. 특히 두꺼운 강판의 높은 입열 용접에 있어서는 부풀어오름이 현저해졌다. 비교예 C21은 부피 밀도가 1.30g/cc 미만이고, 용접시의 부풀어오름이 현저해져, 용접 작업성이 열화했다. 비교예 C22는 부피 밀도가 1.90g/cc를 초과하고 있고, 언더컷이 발생하고 슬래그 박리성도 열화했다. 비교예 C23은 SiO2의 함유량이 15% 미만이기 때문에, 용융시의 슬래그의 점성이 부족하여 비드 사행이나 언더컷이 발생했다. 비교예 C24는 SiO2의 함유량이 55%를 초과하기 때문에, 용접 금속중의 산소량이 증대하여 인성이 열화했다. 비교예 C25는 Al2O3의 함유량이 2% 미만이기 때문에, 용융시의 슬래그의 점성이 부족하여, 언더컷이 발생하고 슬래그 박리성도 열화했다. 비교예 C26은 MnO의 함유량이 2% 미만이기 때문에, 용융시의 슬래그의 점성이 부족하여, 언더컷이 발생하고 슬래그 박리성도 열화했다. 비교예 C27은 MgO의 함유량이 4% 미만이기 때문에, 용접 금속중의 산소량이 증대하여 인성이 열화했다. 비교예 C28은 Al2O3의 함유량이 25%를 초과하기 때문에, 슬래그의 점성이 지나치게 높아져 볼록 비드로 되었다. 비교예 C29는 MnO의 함유량이 40%를 초과하기 때문에, 용접 금속중의 산소량이 증대하여 인성이 열화했다. 비교예 C30은 MgO의 함유량이 30%를 초과하기 때문에, 아크가 불안정해지기 쉽고, 비드 사행 및 물결 무늬가 거칠어져 비드 외관이 열화했다. 비교예 C31은 CaO의 함유량이 30%를 초과하기 때문에, 포크마크가 발생하고 슬래그의 박리성도 열화했다. 또한, 비교예 C31은 MnO의 함유량이 2% 미만이기 때문에, 용융시의 슬래그의 점성이 부족하여, 언더컷이 발생하고 슬래그의 박리성도 열화했다. 비교예 C32는 CaF2의 함유량이 20%를 초과하기 때문에, 아크가 불안정해지기 쉽고, 비드 사행이나 물결 무늬가 거칠어져 비드 외관이 열화했다. 비교예 C33은 (MgO)/(SiO2)의 비율이 1을 초과하고 있고, 용접시의 아크 안정성이 부족하여, 비드 폭은 좁고 용입 형상이 깊은 배형 비드로 되었다.
「제 2 실시예」
다음에, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 하기 표 13은 본드 플럭스의 용접 슬래그의 조성을 나타내고, 표 14는 용융형 플럭스의 용접 슬래그 및 건식 냉각형의 용융형 플럭스의 조성을 나타낸다. 이들 표 13 및 표 14에 나타내는 시험 원료에 있어서, 입도 및 부피 밀도가 상이한 것을 사용하여, 기계 혼합에 의해 혼합형 플럭스를 제조했다. 또, B1 내지 B9 및 B12는 용융형 플럭스의 용접슬래그이고, B10, B11 및 B13은 건식 냉각형의 용융형 플럭스이다.
그리고, 상기 표 3에 나타내는 조성 및 판 두께의 강판을, 상기 표 4에 나타내는 조성의 서브머지드 아크 용접용 와이어를 사용하여 필릿 용접 및 맞대기 용접을 실시했다. 용접 조건을 상술한 도 7a 내지 도 10b, 또한 상기 표 5 및 표 6에 나타낸다. 각 도면 및 각 표의 조건은 상술한 바와 같다.
그 평가 결과를 하기 표 15 내지 표 18에 나타낸다. 이 제 2 실시예의 혼합형 플럭스 D1, D2가 본 발명의 실시예이고, D3, D4가 비교예이다. 본 발명의 실시예의 플럭스 D1은 본드 플럭스의 용접 슬래그(A1), 용융형 플럭스의 용접 슬래그(B1) 및 건식 냉각형의 용융형 플럭스(B11)를 기계적으로 혼합한 것으로, D1 및 D2도 필릿 용접 및 맞대기 용접 모두 용접 작업성은 양호하며, 또한 용접 금속 성능도 양호했다. 한편, 비교예중의 D3은 본드 플럭스의 용접 슬래그의 Mg0/SiO2　조성비가 0.7 미만이 되어, 용입 부족이 발생했다. 비교예 D4는 용융형 플럭스의 용접 슬래그(B12)의 MgO/SiO2조성비가 0.5를 초과하고 있고, 비드 폭이 좁아졌다. 비교예 D5는 건식 냉각형의 용융형 플럭스(B13)의 MgO/SiO2조성비가 0.5를 초과하고 있고, 비드 폭이 좁아졌다. 비교예 D6은 건식 냉각형의 용융형 플럭스(B13)의 MgO/SiO2조성비가 0.5를 초과하고 있고, 또한 용융형 플럭스의 용접 슬래그를 합계했을 때의 중량당 Mg0/SiO2조성비도 0.5를 초과하고 있으며(합계 Mg0/SiO2=0.51),　용접　슬래그 비드 폭이 좁아졌다. 또한, 이 용융형 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각형의 용융형 플럭스를 합계한 중량당 MgO/SiO2의 산출은 아래와 같이 실행한다. 우선, 표 2 및 표 14에서 B8은 SiO2가 30%, MgO가 7%이고, B13은 SiO2가 15%, MgO가 9%이다. 그리고, 혼합 비율은 표 15로부터 B8이 10%, B13이 60%(B8이 1/7, B13이 6/7)이다. 따라서, B8과 B13을 합계했을 때의 중량당 SiO2는 30×(1/7)+15×(6/7)=17.1(%), MgO는 7×(1/7)+ 9×(6/7)=8.7%가 된다. 따라서, Mg0/SiO2=0.51이 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스는 얇은 강판으로부터 두꺼운 강판까지의 맞대기 용접 및 하향 용접에 적용할 수 있고, 플럭스의 성분 편석이 발생할 우려가 없어, 양호한 슬래그 박리성 및 비드 형상을 얻을 수 있다. 이로써, 용접 슬래그의 재이용이 가능해져, 자원의 효과적인 이용을 도모할 수 있다.

Claims (13)

  1. 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스에 있어서,
    입자 직경이 2.36㎜ 이하, 부피 밀도가 1.30g/cc 내지 1.90g/cc이고, SiO2: 15질량% 내지 55질량%, Al2O3: 2질량% 내지 25 질량%, MnO : 2질량% 내지 40질량%, MgO : 4질량% 내지 30질량%, CaO : 30질량% 이하 및 CaF2: 20질량% 이하를 함유하고, 또한 (MgO질량%)/(SiO2질량%)≤1을 만족시키는 화학 조성을 갖는 것을 특징으로 하는
    서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그의 부피 밀도와 상기 용융형 플럭스의 용접 슬래그의 부피 밀도차가 0.50g/cc 이하인 것을 특징으로 하는
    서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스.
  3. 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스에 있어서,
    입자 직경이 2.36㎜ 이하, 부피 밀도가 1.30g/cc 내지 1.90g/cc이고, SiO2: 15질량% 내지 55질량%, Al2O3: 2질량% 내지 25질량%, MnO : 2질량% 내지 40질량%, MgO : 4질량% 내지 30질량%, CaO : 30질량% 이하 및 CaF2: 20질량% 이하를 함유하며, 또한 (MgO질량%)/(SiO2질량%)≤1을 만족시키는 화학 조성을 갖는 것을 특징으로 하는
    서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 서브머지드 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그의 부피 밀도와 상기 용융형 플럭스의 부피 밀도차가 0.50g/cc 이하인 것을 특징으로 하는
    서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스.
  5. 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스에 있어서,
    입자 직경이 2.36㎜ 이하, 부피 밀도가 1.30g/cc 내지 1.90g/cc이고, SiO2: 15질량% 내지 55질량%, Al2O2: 2질량% 내지 25질량%, MnO : 2질량% 내지 40질량%, MgO : 4질량% 내지 30질량%, CaO : 30질량% 이하, CaF2: 20질량% 이하, TiO2: 20질량% 이하를 함유하며, 또한 (MgO질량%)/(SiO2질량%)≤1을 만족시키는 화학 조성을 갖는 것을 특징으로 하는
    서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그 및 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스와의 부피 밀도차가 0.50g/cc 이하인 것을 특징으로 하는
    서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그의 중량당 MgO/SiO2조성비가 0.7 이상이고, 또한 용융형 플럭스의 용접 슬래그 또는 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스의 MgO/SiO2조성비가 0.5 이하인 것을 특징으로 하는
    서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스.
  8. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 7 항에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법에 있어서,
    서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스로서, 본드 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여, 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하고, 한편 용융형 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여, 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하며, 이것들을 기계적으로 혼합하는 것을 특징으로 하는
    서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법.
  9. 제 3 항, 제 4 항 또는 제 7 항에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법에 있어서,
    서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스로서, 본드 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하고, 한편 건식 냉각 방법에 의해 응고시킨 용융형 플럭스의 컬릿을 거친 분쇄, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하여, 이들을 기계적으로 혼합하는 것을 특징으로 하는
    서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법.
  10. 제 5 항, 제 6 항 또는 제 7 항에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법에 있어서,
    서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스로서, 본드 플럭스의용접 슬래그를 회수하여 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하고, 용융형 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하며, 또한 건식 냉각 방법에 의해 응고시킨 용융형 플럭스의 컬릿을 거친 분쇄, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하여, 이들을 기계적으로 혼합하는 것을 특징으로 하는
    서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법.
  11. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 7 항에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법에 있어서,
    서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 용융형 플럭스의 용접 슬래그를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스로서, 본드 플럭스의 용접 슬래그 및 용융형 플럭스의 용접 슬래그를 회수하고, 이들을 동시에 투입하여, 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하는 것을 특징으로 하는
    서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법.
  12. 제 3 항, 제 4 항 또는 제 7 항에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법에 있어서,
    서브머지드 아크 용접에 사용한 본드 플럭스의 용접 슬래그와 건식 냉각 방법에 의해 응고시켜 분쇄한 용융형 플럭스를, 상기 본드 플럭스의 용접 슬래그의 함유량이 총량의 10질량% 내지 90질량%가 되는 비율로 기계적으로 혼합한 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스로서, 본드 플럭스의 용접 슬래그를 회수하여 건식 냉각 방법에 의해 응고시킨 용융형 플럭스의 컬릿과 동시에 투입하고, 거친 분쇄, 건조, 분쇄, 입도 조절 및 부피 밀도 조절을 실행하는 것을 특징으로 하는
    서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법.
  13. 제 5 항, 제 6 항 또는 제 7 항에 기재된 서브머지드 아크 용접용 혼합형 플럭스의 제조 방법에 있어서,
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