KR20120084780A

KR20120084780A - 모든 자세 용접이 가능한 가스 실드 아크 용접용 플럭스 내장 와이어

Info

Publication number: KR20120084780A
Application number: KR1020127014896A
Authority: KR
Inventors: 가즈히로 고지마; 류이찌 시무라; 기요히또 사사끼
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2012-07-30
Also published as: EP2489461A4; US20120241433A1; WO2011074689A1; CN102655978A; KR101193273B1; JPWO2011074689A1; TW201130594A; TWI372089B; US9211613B2; EP2489461B1; CN102655978B; EP2489461A1; JP4834191B2

Abstract

용접 금속의 산소를 저감하여 인성이 우수한 용접 조인트를 얻을 수 있고, 또한 직류 역극성으로 모든 자세 용접이 가능한, 가스 실드 용접용 플럭스 내장 와이어이며, 상기 와이어는, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로, CaO:0.2 내지 7.0％와, MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂의 1종 이상을 합계로 1.0％ 이상(상기 불화물과 CaO의 합계 3.0 내지 12.0％)과, Si, Al(0.3％ 미만), Ti, Mg、 Zr, Ca, Ce, La의 1종 이상을 합계로 0.2 내지 2.0％와, Si, Mn, Al, Ti, B, Zr의 각 산화물의 1종 이상을 합계로 0.2 내지 3.0％를 함유하고, α＝C＋Si/30＋Mn/20＋Cu/20＋Ni/60＋Cr/20＋Mo/15＋V/10＋Nb/10＋5B가 0.15 내지 0.40％이며, P와 S의 합계 0.040％ 이하, 잔량부 Fe, 아크 안정제, 불가피 불순물이며, 플럭스 중의 철분 함유량 5.0％ 이하로 이루어진다.

Description

모든 자세 용접이 가능한 가스 실드 아크 용접용 플럭스 내장 와이어{WIRE CONTAINING FLUX FOR GAS-SEALED ARC WELDING, ALLOWING ALL-POSITION WELDING}

본 발명은, 모든 자세 용접이 가능한 가스 실드 아크 용접용 플럭스 내장 와이어에 관한 것으로, 특히, 용접 금속의 산소를 300질량ppm 이하로 저감하여 인성이 우수한 용접 금속을 얻을 수 있고, 또한 직류 역극성(용접 와이어를 플러스로 하는 극성)으로 사용할 수 있는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 내장 와이어에 관한 것이다.

가스 실드 용접용의 플럭스 내장 와이어는, 고능률의 용접 방법을 가능하게 하는 용접 재료로서 널리 산업계에 보급되어 있지만, 그 대부분은 루틸로 대표되는 Ti 산화물을 주된 슬래그 형성재로 한 플럭스 내장 와이어(이하, 루틸계 FCW라 표기하는 경우가 있음.)이다.

루틸계 FCW는 우수한 용접 작업성을 갖고 있고, 하향, 입향, 상향, 횡방향 등 각종 용접 자세에 있어서 용이하게 용접을 시공할 수 있는 특징을 갖고 있다. 그러나 용접 금속의 산소가 높은 것이 문제로 되는 경우가 있다. 즉, 루틸계 FCW를 사용한 경우에는, 고강도 강이나 저온용 강의 용접 금속에 있어서, 필요로 하는 정도의 인성의 확보가 종종 곤란해진다. 이 원인으로서, 용접 금속 중의 산소가 비금속 개재물로서 존재하고, 이 개재물이 파괴의 기점으로 되는 것이, 지금까지의 연구에 의해 널리 알려져 있다. 이 과제를 해결하기 위해, 용접 금속의 산소량 저감을 시도한 루틸계 FCW가 지금까지도 검토되어 왔다. 구체적인 검토의 결과는, 예를 들어 특허 문헌 1 내지 3 등에 의해 개시되어 있다.

즉, 특허 문헌 1에 있어서는, 강 탈산 원소인 Ca나 Al을 첨가함으로써 용접 금속 중의 산소량을 저감하고 있지만, 실시예에서도 334질량ppm까지밖에 산소량은 저감되어 있지 않아, 그 효과는 만족할 수 있는 것은 아니다.

특허 문헌 2에 있어서는, 탈산 원소인 Si, Mn, Mg, Ti를 첨가하고, 또한 TiO₂를 포함하는 산화물 총 첨가량을 규제하여 용접 금속의 저산소화를 검토하고 있지만, 실시예에서는 350질량ppm까지의 저감 효과밖에 확인되어 있지 않아 불충분한 개선이다.

특허 문헌 3에서는, TiO₂를 포함하는 산화물 총 첨가량의 규제, CaF₂의 첨가, 탈산 원소인 Si, Mn, Mg의 첨가에 의해 용접 금속의 저산소화를 검토하고 있지만, 용접 금속의 산소량은 300질량ppm 이상으로, 이 발명도 용접 금속 산소량을 충분히는 저감하고 있지 않다.

플럭스 내장 와이어에는 루틸계 이외에도 불화물을 주된 슬래그 형성재로 하고 있는 것(이하, 불화물계 FCW라 표기하는 경우가 있음.)도 있다. 불화물계 FCW는 루틸계 FCW와 달리, 용접 금속의 산소량을 용이하게 저감하는 것이 가능하지만, 용접 자세가 하향이나 수평 필렛으로 한정되어, 입향, 상향, 횡방향에서의 용접이 지극히 곤란하다고 하는 과제를 갖고 있다. 구체적인 검토 사례는, 예를 들어 이하에 열거하는 특허 문헌 4 내지 7에 의해 개시되어 있다.

특허 문헌 4에 있어서는, Ca, Ba, Mg, Sr의 불화물 및 Ca, Ba, Mg, Sr의 탄산염, 복합 산화물을 주된 슬래그계로서 검토를 실시하고 있지만, 입향, 상향, 횡방향에서의 용접이 평가되어 있지 않고, 또한 용접 금속의 산소량도 인성 평가 결과도 개시되어 있지 않다. 즉, 특허 문헌 4로부터는 모든 자세 용접이 실시 가능하고, 또한 고인성의 용접 금속이 얻어지는 플럭스 내장 와이어의 기술 지침은 전혀 얻을 수 없다.

특허 문헌 5에서는, BaF₂, Ni, Mn, C, Al, Si, 산화물량의 함유량을 규제함으로써, 용접 금속의 산소량을 50질량ppm까지 저감하고 있지만, 이것은 용접 와이어를 마이너스 극으로 하는 직류 정극성에서의 용접을 전제로 하고 있다. 직류 정극성에서는 융합 불량을 발생시키기 쉽고, 아크도 불안정해지기 쉬우므로, 여기서 개시되어 있는 지식도 충분하지는 않다.

특허 문헌 6에서는, CaF₂를 함유하고, 알칼리 금속이나 알칼리토류 금속과 Ti, Si의 복합 산화물을 포함하는 플럭스를 사용함으로써 용접 금속의 산소량을 251질량ppm까지 저감하고 있지만, 입향, 상향, 횡방향 용접에 관한 기술(記述)이 없어, 특허 문헌 6으로부터는 모든 자세 용접을 가능하게 하는 플럭스 내장 와이어의 기술 지침은 전혀 얻을 수 없다.

특허 문헌 7에서는, BaF₂를 첨가하고, 탈산 금속 원소 등의 플럭스 성분을 조정함으로써 용접 금속의 산소량 저감을 도모하고 있지만, 하향과 입향만의 검토이며, 상향 용접, 횡방향 용접은 일절 기술되어 있지 않아, 모든 자세 용접을 달성하기 위해서는 불충분한 내용이다.

또한, 특허 문헌 7에서는, 입향 용접을 가능하게 하기 위한 필수 조건으로서, Al 함유량을 0.3％ 이상으로 규정하고 있으므로, 용접 금속의 인성이 열화되어 버리는 과제가 있다. 특허 문헌 7에서는, 이 인성 열화를 완전히 회피할 수 없으므로, 샤르피 시험에서 55J 이상의 흡수 에너지를 합격으로 하고 있지만, 55J의 흡수 에너지로는 설계 기준을 만족하지 않는 구조물은 많이 있다.

고인성인 용접 금속을 얻기 위해서는, 와이어 중의 Al 함유량을 0.3％ 미만으로 제한할 필요가 있지만, 이 요건을 만족하고, 또한 하향, 입향, 상향, 횡방향에서의 용접을 가능하게 하는 불화물계 FCW의 기술 지침은 특허 문헌 7로부터는 조금도 얻을 수 없다.

이상을 총괄하면, 직류 역극성(용접 와이어를 플러스로 하는 극성)으로 하는 전원 극성이 사용 가능하고, 또한 Al 함유량을 와이어 전체 질량에 대한 질량비로 0.3％ 미만으로 제한하여 하향, 입향, 상향, 횡방향의 각 용접 자세로 용접이 가능하고, 또한 용접 금속의 산소를 안정적으로 300질량ppm 이하로 억제할 수 있어, 그 결과로서 샤르피 흡수 에너지가 200J을 초과하는 플럭스 내장 와이어는 존재하고 있지 않는다고 결론지을 수 있다. 사실, 현재에 이르기까지 이들 특성을 만족하는 플럭스 내장 와이어는 실용화되어 있지 않다.

특허문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평06-238483호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 평07-164184호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허 출원 공개 평07-276088호 공보 특허문헌 4 : 일본 특허 출원 공개 평05-329684호 공보 특허문헌 5 : 일본 특허 제3586362호 공보 특허문헌 6 : 일본 특허 출원 공개 제2001-205482호 공보 특허문헌 7 : 일본 특허 출원 공개 제2008-119748호 공보

본 발명은, 상기 종래 기술의 문제점에 비추어, 종래에는 없는 전혀 새로운 플럭스 조성을 갖는 가스 실드 용접용 플럭스 내장 와이어를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상술한 과제를 해결하는 본 발명의 요지는, 이하와 같다.

(1) 강제 외피에 플럭스를 충전하여 이루어지는 가스 실드 용접용 플럭스 내장 와이어에 있어서, 이하의 (a) 내지 (f)의 조건을 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 내장 와이어.

(a) CaO가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.2％ 이상, 7.0％ 이하로 함유되는 것.

(b) MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂ 중 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 1.0％ 이상이며, 또한 MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂ 중 1종 또는 2종 이상과 CaO의 함유량의 합계가, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 3.0％ 이상, 12.0％ 이하인 것.

(c) 금속 상태의 Si, Al, Ti, Mg, Zr, Ca, Ce, La 중 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계가 와이어 전체 질량에 대하여, 0.2％ 이상, 2.0％ 이하이며, 또한, 금속 상태의 Al의 함유량의 범위는, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.3％ 미만으로 제한되어 있는 것.

(d) 하기의 수학식 (1)로 정의되는 α의 값이 0.15 이상, 0.40 이하의 범위이며, 또한 P와 S의 함유량의 합계가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.040％ 이하로 제한되어 있는 것.

[수학식 1]

여기서, N(X):와이어 전체 질량에 대한 원소 X의 질량％.

(e) Si 산화물, Mn 산화물, Al 산화물, Ti 산화물, B 산화물, Zr 산화물의 함유량의 합계가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.2％ 이상, 3.0％ 이하인 것.

(f) 잔량부가 Fe, 아크 안정제 및 불가피 불순물이며, 상기 플럭스 중의 철분 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 5.0％ 이하인 것.

(2) 또한, CaCO₃, MgCO₃, SrCO₃, BaCO₃의 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.1％ 이상, 4.0％ 이하인 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 가스 실드 아크 용접용 플럭스 내장 와이어.

(3) 또한, MgO, SrO, BaO의 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.1％ 이상, 3.2％ 이하인 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 가스 실드 아크 용접용 플럭스 내장 와이어.

(4) 상기 강제 외피에 흡습의 원인으로 되는 슬릿 형상의 간극이 없는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 가스 실드 아크 용접용 플럭스 내장 와이어.

본 발명의 와이어를 사용하면 용접 금속의 산소량을 비약적으로 저감하는 것이 가능하고, 또한 산업계에 널리 보급되어 있는 직류 역극성을 그대로 사용하여 하향, 입향, 상향, 횡방향의 각 자세로 용접이 가능해진다. 이 지식은 용접 시공 능률의 확보와 용접 조인트의 안전성 향상을 동시에 양립하는 것이며, 산업상에서의 이용 가치는 지극히 높다고 말할 수 있다.

도 1은 시험 제작 와이어의 제조 공정을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 평가에 사용한 횡방향 용접의 개선 형상을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 평가에 사용한 하향 용접, 입향 용접 및 상향 용접의 개선 형상을 도시하는 도면이다.
도 4는 비드의 사행을 평가하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 5는 비드의 지단각을 계측하는 방법을 도시하는 도면이다.

이하에, 청구항에 기재한 내용을 구체적으로 설명함으로써 본 발명의 효과를 기재한다.

본 발명과 종래 지식의 명확한 차이는, 청구항 1의 (a)에 기재한 바와 같이 CaO의 함유량을 명확하게 규정하고 있는 점이다. 직류 역극성으로 종래의 불화물계 FCW를 사용한 경우에 입향, 상향, 횡방향에서의 용접을 할 수 없었던 원인은, 슬래그의 융점이 낮으므로, 이들 용접 자세로는 용융지를 유지할 수 없는 것이다.

이 대책으로서, 본 발명의 와이어에서는, 고융점 물질인 CaO를 필수 성분으로서 함유하고 있다. CaO는 산화물이지만 강한 염기성 물질이며, 와이어 중에 포함되어 있어도 용접 금속 산소량을 현저하게 증가시키는 일은 없다. 또한 CaO의 융점은 약 2570℃로 매우 고온이므로, 슬래그의 융점을 높이는 것도 가능하다.

CaO의 함유량은 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.2％ 이상, 7.0％ 이하로 정하였는데, 이 이유는 0.2％ 미만인 경우에는 함유량이 지나치게 적어 입향, 상향, 횡방향에서의 용접을 가능하게 하는 정도로는 슬래그의 융점을 높일 수 없기 때문이다. 반대로 7.0％를 초과하여 함유하면 슬래그 융점이 지나치게 높으므로 슬래그의 응고가 빨라져, 슬래그의 유동성을 확보할 수 없으므로 슬래그 혼입이 발생하기 쉬워진다. 이로 인해 와이어 전체 질량에 대한 CaO의 함유량은 0.2％ 이상, 7.0％ 이하로 규정하였다.

또한, 슬래그의 응고 타이밍을 최적화하면, 언더컷을 억제하는 것이 가능하며, 이를 위해서는 CaO의 함유량을 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.7％ 이상, 6.3％ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 아크 안정화에 의한 스패터 저감 효과와, 언더컷 억제 효과를 아울러 동시에 발현시키기 위해, CaO의 함유량을 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 1.4％ 이상, 5.6％ 이하의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 필요에 따라, 그 하한을 1.7％ 이상으로 하고, 상한을 4.9％ 이하로 해도 된다.

또한, CaO·SiO₂와 같은 복합 산화물을 CaO로서 포함하는 경우에는, CaO의 부분만의 질량으로 함유량을 계산하는 것으로 한다.

다음으로, MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂의 첨가에 대해 서술한다.

이들 불화물은 슬래그의 염기도를 높이고, 용접 금속의 산소량을 저감하는 데 유효하다. 또한, 이들 불화물이 CaO와 함께 함유됨으로써, 슬래그 융점을 적절한 온도로 조정하는 것이 가능해진다. CaO의 융점은 약 2570℃로 매우 고온이지만, 이들 4개의 불화물은 융점이 1255℃ 내지 1400℃로 비교적 가까운 범위에 있으므로, 이들 4개의 불화물은 1종 또는 2종 이상 함유시키는 것이 가능하다.

이들 4개의 불화물 중 1종 또는 2종 이상의 합계 질량은 그 효과를 발현하기 위해, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 1.0％ 이상 함유되는 것이 필요하다. 또한, MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂의 1종 또는 2종 이상과 CaO의 합계 질량은, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 3.0％ 이상, 12.0％ 이하로 할 필요가 있다.

그 이유는, 합계 질량이 3.0％ 미만에서는 함유량이 지나치게 적어, 입향, 상향, 횡방향의 자세로는 용융지를 유지하는 데 충분한 슬래그량이 얻어지지 않기 때문이다. 반대로 12.0％를 초과하여 함유되면, 아크의 안정성을 유지할 수 없게 되고, 모든 자세에서 용융지가 불안정해지므로 흄 발생량이 많아져, 용접 작업 환경에 악영향을 발생시키기 쉬워진다.

이로 인해, MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂의 1종 또는 2종 이상과 CaO의 합계 질량은, 와이어 전체 질량에 대하여 3.0％ 이상, 12.0％ 이하로 규정하였다.

또한, MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂의 1종 또는 2종 이상과 CaO의 합계 함유량을 최적화하면, 아크 안정성이 더욱 향상되고, 그 결과로서 비드 폭을 안정화하는 효과가 얻어진다. 이 관점에서 MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂의 1종 또는 2종 이상과 CaO의 합계 함유량은 와이어 전체 질량에 대하여 4.0％ 이상, 10.0％ 이하의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라, 그 하한을 5.0％ 이상으로 하고, 상한을 9.0％ 이하로 해도 된다.

다음으로, 탈산 작용을 갖는 금속 원소에 관해 그 작용을 설명한다.

금속 상태의 Si, Al, Ti, Mg, Zr, Ca, Ce, La는 모두 강력한 탈산 작용을 갖고, 용접 금속의 저산소화에 유효한 원소인 것이 알려져 있어, 이들 원소의 1종 또는 2종 이상을, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.2％ 이상, 2.0％ 이하 첨가한다.

그러나 Al에 대해서는, 와이어 중에 과잉으로 함유되면, Ti 산화물을 핵으로 한 입내 변태에 의한 미세 마이크로 조직의 생성을 억제하므로, 용접 금속의 인성을 열화시킨다. 그로 인해, Al의 함유량을 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.3％ 미만으로 정하였다. 필요에 따라, 0.2％ 이하 또는 0.1％ 이하로 제한해도 된다.

Si, Al, Ti, Mg, Zr, Ca, Ce, La의 1종 또는 2종 이상의 합계 질량이, 0.2％ 미만인 경우에는, 함유량이 지나치게 적어 용접 금속의 산소량 저감에 효과를 발현하지 않는다. 또한, 2.0％를 초과하여 함유되면, 용접 금속 중에서 마르텐사이트·오스테나이트·컨스티튜언트(이하, MAC라 표기)와 같은 경질 마이크로 조직이 생성되기 쉬워져 용접 금속의 인성을 열화시킨다.

따라서 금속 상태의 Si, Al, Ti, Mg, Zr, Ca, Ce, La 중 1종 또는 2종 이상의 합계 질량을, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.2％ 이상, 2.0％ 이하로 하였다. 그 합계 질량은, 필요에 따라, 하한을 0.6％ 이상 또는 0.8％ 이상으로 하고, 상한을 1.8％ 이하 또는 1.5％ 이하로 해도 된다.

또한, 이들 금속 원소는 반드시 순금속(불가피 불순물의 함유는 가능)일 필요는 없고, Al―Mg 등의 합금의 형태로 함유되어 있어도 전혀 문제없다. 또한, 여기에서는 용접 중의 탈산 반응을 전제로 하고 있으므로, 산화물, 불화물, 탄산염으로서 포함되는 Si, Al, Ti, Mg, Zr, Ca, Ce, La는 대상 외이다. 또한, 이들 금속 원소는 강제 외피 중에 함유되어 있어도, 플럭스로서 함유되어 있어도, 그 효과는 동일하므로, 강제 외피와 플럭스 중 어느 쪽이라도 함유하는 것이 가능하다.

다음으로, 이하의 수학식 (1)로 규정되는 α의 값에 대해 설명을 기재한다.

본 발명은 고인성인 용접 금속을 얻는 것에 주안점을 두고 있지만, 용접 금속의 고인성화는 산소를 저감하는 것만으로는 달성되지 않는다. 용접 금속의 켄칭성이 적절한 범위로 제어되어 있지 않으면, 용접 금속은 조대 마이크로 조직이나 경질 마이크로 조직을 갖게 된다. 이 상태에서는, 아무리 저산소화해도 고인성 용접 금속을 얻을 수는 없다.

이 관점에서, 용접 금속의 켄칭성에 영향을 미치는 대표적인 원소인 C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Nb, B의 함유량에 관해, 하기의 수학식 (1)로 나타내어지는 α의 값을 사용하여 검토를 진행시켜 왔다.

그 결과, α의 값이 0.15 미만인 경우에는, 켄칭성이 부족하여 조대한 입계 페라이트가 생성되어 용접 금속의 인성을 저하시키는 것이 판명되었다. 반대로, α의 값이 0.40을 초과하면, 켄칭성이 과잉으로 되어, 마르텐사이트와 같은 경질 조직의 분율이 증가하여, 용접 금속의 인성은 열화된다.

이상의 이유에 의해, 이하의 수학식 (1)로 규정되는 α의 값은, 0.15 이상, 0.40 이하의 범위로 제한하는 것이 필요하다는 결론에 이르렀다. 이 범위는, 필요에 따라, 하한을 0.18 이상 또는 0.20 이상으로, 상한을 0.36 이하 또는 0.34 이하로 각각 제한해도 된다.

[수학식 1]

여기서, N(X):와이어 전체 질량에 대한 원소 X의 질량％.

또한, 수학식 (1)에서는 용접 금속의 켄칭성을 의론하고 있으므로, 산화물, 불화물, 탄산염으로서 함유되는 원소는 대상 외이다. 이들 원소는, 앞의 Si 등과 마찬가지의 형태로 함유할 수 있다.

또한, P, S에 관해서는, 일반적으로 응고 균열이나 인성의 저하 등의 원인으로 되는 유해한 원소로서 널리 알려져 있으므로, P, S는, 그 합계 질량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.040％ 이하로 규정하였다. 또한, P와 S의 합계 질량은 최대한 낮게 하는 것이 바람직하지만, 와이어 전체 질량에 대한 질량비를 0.001％ 이하로 하는 것은 정련 공정에 과잉의 부하를 강요하게 되어, 생산성을 현저하게 저해하므로 현실적이지 않다. 따라서, P와 S의 합계 질량은 와이어 전체 질량에 대하여 0.001％ 미만으로까지 저감할 필요는 없다.

다음으로, Si 산화물, Mn 산화물, Al 산화물, Ti 산화물, B 산화물, Zr 산화물에 관해 서술한다.

이들 산화물이 슬래그 중에 포함되면, 용접 금속의 산소량이 증가하는 것이 지금까지의 연구에 의해 알려져 있다. 따라서, 용접 금속의 산소량을 저감하기 위해서는, 이들 산화물의 함유량은 최대한 낮게 억제되는 것이 바람직하다. 그러나 이들 산화물은 용접 비드를 슬래그가 포피할 때에, 포피의 균일성을 높이고, 용융지의 거동을 안정화시키므로, 비드 사행을 억제하는 효과가 있다.

따라서 본 발명자들은, 이들 산화물에 대해, 용접 금속의 산소량을 안정적으로 300질량ppm 이하로 하는 것이 가능한 함유 범위를 실험적으로 탐색하였다. 그 결과, Si 산화물, Mn 산화물, Al 산화물, Ti 산화물, B 산화물, Zr 산화물의 합계 질량이, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.2％ 이상, 3.0％ 이하이면, 용접 금속의 산소량을 300질량ppm 이하로 억제할 수 있고, 또한 비드 사행을 억제하는 효과도 동시에 발현하는 것을 발견하였다.

이상의 이유에 의해, Si 산화물, Mn 산화물, Al 산화물, Ti 산화물, B 산화물, Zr 산화물의 합계 질량은 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.2％ 이상, 3.0％ 이하로 제한되는 것이 필수이다. 또한, 이들의 합계 질량은, 필요에 따라, 하한을 0.5％ 이상 또는 0.7％ 이상으로, 상한을 2.8％ 이하 또는 2.2％ 이하로 각각 제한해도 된다.

또한, 상기 산화물이 복합 산화물인 경우에는, 예를 들어, Al₂O₃·SiO₂에서는, Al₂O₃의 부분을 Al 산화물, SiO₂의 부분을 Si 산화물로 하도록, 각각 해당하는 부분의 질량을 계산하여 합계 질량을 구하는 것으로 하고, Si 산화물은 SiO₂ 환산값, Mn 산화물은 MnO₂ 환산값, Al 산화물은 Al₂O₃ 환산값, Ti 산화물은 TiO₂ 환산값, B 산화물은 B₂O₃ 환산값, Zr 산화물은 ZrO₂ 환산값으로 함유량을 정의한다.

본 발명의 와이어에 함유되는 성분 중, 상기 성분을 제외한 잔량부는 Fe, 아크 안정제 및 불가피 불순물이다.

또한, 강제 외피에 충전되는 플럭스 중의 철분의 함유량은 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 5.0％ 이하인 것이 필수이다. 철분을 플럭스 중에 함유하는 것에 의한 용착 효율의 향상이나 아크 안정성의 개선이 알려져 있지만, 철분은 분말이므로 표면적이 커, 철분 표면에 불가피하게 생성되어 있는 지극히 얇은 철 산화물이라도 용접 금속의 산소를 증가시키는 경우가 있다.

본 발명자들은, 용접 금속 산소량을 300ppm 이하로 안정적으로 억제할 수 있는 플럭스 중의 철분 함유량을 검토한 결과, 플럭스 중에 포함되는 철분의 함유량은 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 5.0％ 이하로 하는 것이 필수인 것을 발견하였다. 또한 그 함유량을 3％ 미만으로 한 경우에는, 용접 금속의 산소량을 270ppm 이하까지 저감하는 것이 가능하여, 더욱 바람직한 것도 새롭게 발견하였다.

또한, 플럭스 중에 포함되는 철분의 함유량은, 필요에 따라, 4.0％ 이하 또는 2.4％ 이하로 제한해도 된다.

또한, Fe―Si, Fe―Cr과 같은 합금 형태의 Fe를 포함하는 분말이 플럭스 중에 함유되어 있는 경우, 이들 합금 중의 Fe 상당 질량은, 여기서 정의하는 철분에 가산된다.

아크 안정제로서는 종래 지식에서 알려져 있는 Li, Na, K, Rb를 포함하는 산화물, 불화물, 탄산염 등을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 아크 안정제의 질량은 와이어 전체 질량에 대한 질량비로 0.01％ 이상, 1.0％ 이하 정도의 함유량이 적절하다고 되어 있어, 이 범위에서의 함유가 바람직하다.

이상이, 본 발명의 기본 구성이며, 이에 의해 용접 금속의 저산소화와 하향, 입향, 상향, 횡방향에서의 용접을 양립하고 있다.

다음으로 본 발명의 용접 와이어에 관해, 그 특성을 더욱 향상시키는 수단에 관해 설명한다.

우선, CaCO₃, MgCO₃, SrCO₃, BaCO₃에 관해 설명한다.

이들 탄산염은 아크열로 열분해하고, 탄산 가스를 와이어 내부로부터 발생시킴으로써, 용접 시에 와이어 선단에 형성되는 용적(溶滴)의 이탈을 쉽게 하고, 용적을 미세하게 하는 효과가 있다. 이로 인해, 용융지로 대립(大粒)의 용적이 이행하지 않으므로, 스패터 발생 중, 특히 대립의 스패터 발생 비율을 저감하는 것이 가능해진다. 대립의 스패터가 피용접물에 부착되면 비드 외관을 열화시킬 뿐만 아니라, 대립 스패터는 제거에 시간이 드는 경우가 많다. 이로 인해 대립 스패터 발생 비율을 저감하는 효과의 가치는 크다.

이 효과를 발현하기 위해서는, CaCO₃, MgCO₃, SrCO₃, BaCO₃의 1종 또는 2종 이상의 합계 함유량이, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.1％ 이상인 것이 바람직하다. 반대로, CaCO₃, MgCO₃, SrCO₃, BaCO₃의 1종 또는 2종 이상의 합계 함유량이, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 4.0％를 초과하여 함유되면, 와이어 내부로부터 발생하는 가스가 와이어 선단의 액적을 날려버려, 대립의 스패터가 현저하게 증가한다.

이상의 이유로부터, CaCO₃, MgCO₃, SrCO₃, BaCO₃의 1종 또는 2종 이상의 합계 함유량은 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.1％ 이상, 4.0％ 이하가 바람직하다. 대립 스패터 발생 비율을 한층 더 저감하기 위해, 그 하한을 0.7％ 이상 또는 1.4％ 이상으로, 상한을 3.6％ 이하 또는 2.3％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, CaCO₃, MgCO₃, SrCO₃, BaCO₃는, 각각, 이하의 수학식 (2) 내지 수학식 (5)에 나타내는 바와 같이, CaO, MgO, BaO, SrO를 함유하고 있는 물질이며, CaCO₃, MgCO₃, SrCO₃, BaCO₃가 함유되는 경우에는, 열분해에 의해 생성되는 CaO, MgO, SrO, BaO는 전술한 CaO 및 후술하는 MgO, BaO, SrO의 각각의 함유량에 가산된다.

[수학식 2]

[수학식 3]

[수학식 4]

[수학식 5]

다음으로, MgO, SrO, BaO의 효과에 대해 서술한다.

MgO, SrO, BaO는 슬래그의 점성을 저하시키는 작용이 있으므로, 용접 비드의 지단부를 완만하게 하고, 용접 조인트부로의 응력 집중을 억제시키는 효과를 갖는다. 이 효과를 얻기 위해서는, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.1％ 이상 함유시키는 것이 필요하지만, 함유량이 지나치게 많으면 슬래그의 점성이 현저하게 저하되고, 입향, 상향, 횡방향 용접으로 용융지를 유지할 수 없어, 용접 불능으로 되기 쉽다. 이로 인해, MgO, SrO, BaO를 함유하는 경우에는, 그 합계 함유량은 와이어 전체 질량에 대하여 0.1％ 이상, 3.2％ 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 또한, 그 합계 함유량을, 필요에 따라, 하한을 0.3％ 이상 또는 0.5％ 이상으로, 상한을 2.7％ 이하 또는 2.0％ 이하로 각각 제한해도 된다.

다음으로, 용접 와이어의 강제 외피에 관한 설명을 기재한다.

본 발명의 와이어는 강제 외피에 흡습의 원인으로 되는 슬릿 형상의 간극이 없는 것이 특히 바람직하다. 본 발명의 와이어에 사용하는 플럭스는, CaO, MgO, BaO, SrO, 불화물과 같은 기본적으로 흡습을 일으키기 쉬운 물질을 포함하고 있다. 이로 인해, 흡습의 원인으로 되는 슬릿 형상의 간극을 없애는 것은, 와이어의 흡습을 방지하여 용접 와이어의 품질을 안정시키는 관점에서 지극히 유용하다. 강제 외피에 슬릿 형상의 간극이 있는 경우에는, 사용 직전까지 밀폐 용기에 포장하여 플럭스 내장 와이어의 흡습을 억제하는 것이 바람직하다.

또한, 확산성 수소를 저감하는 관점에서, 와이어 표면에 도포되는 윤활유는, 퍼플루오로폴리에테르와 같이 H를 포함하지 않는 오일이 바람직하다.

또한, 본 발명의 와이어의 직경에 관해서는 특별한 제약은 없지만, 용접 능률과 와이어 생산성의 양쪽을 감안하여, 1.2㎜ 내지 1.6㎜의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또한, 강제 외피 내에 충전된 플럭스 전체 질량은 와이어 전체 질량에 대한 질량％(이하, 이 값을 플럭스 충전율이라 기재함)로 6.0％ 이상, 18.0％ 이하인 것이 바람직하다. 강제 외피 중에 함유되어 있는 플럭스는 분말의 상태이며, 플럭스는 강제 외피로부터 권취 접합됨으로써 와이어 내의 위치를 안정시키고 있다. 플럭스 충전율이 6.0％ 미만에서는 강제 외피의 내부에 생성된 공간에 대하여 존재하는 플럭스량이 지나치게 적어, 플럭스를 권취 접합하는 강도가 약해진다. 이로 인해,와이어 내에서 플럭스가 이동해 버려, 와이어 중의 성분이 불안정해질 가능성이 높아진다. 반대로, 플럭스 충전율이 18.0％를 초과하면, 와이어 제조 시의 신선(伸線) 공정에서 단선이 빈발하여, 생산성을 저해하므로 현실적이지 않다. 이상의 이유에 의해, 플럭스 충전율은 6.0％ 이상, 18.0％ 이하가 바람직하다.

또한, 본 발명 와이어에서는 CaO, MgO, Si 산화물, Ti 산화물은 슬래그 박리성에 영향을 미치는 경향이 인정되어, 보다 양호한 슬래그 박리성을 발현하는 관점에서, 와이어 전체 질량에 대한 질량비로, (CaO＋MgO)/(Ti 산화물＋Si 산화물)의 비율은 1.50을 초과하는 것이 바람직하다.

실시예

이하, 실시예를 사용하여 본 발명과 비교예를 검증한다.

우선, 시험 제작 와이어의 제조 공정에 관해 설명한다. 표 1에 나타내는 성분의 강제 외피를, 도 1에 도시하는 바와 같이 U형으로 성형하고, 이 단계에서 상부로부터 플럭스를 강제 외피 내에 충전한다. 이 후에 O형으로 성형하고, 슬릿이 있는 와이어는 신선 공정을 거쳐 직경 φ1.2㎜의 시험 제작 와이어로 완성하였다. 또한 슬릿이 없는 와이어는 플럭스 충전 후에 강제 외피의 이음매를 용접하고, 플럭스의 흡습 원인으로 되는 강제 외피의 슬릿 형상 간극을 없애는 공정을 거치고나서 신선을 실시하고, 직경 φ1.2㎜의 시험 제작 와이어로 완성하였다. 본 발명의 실시예에서는, 와이어의 성분은 모두 강제 외피의 내부에 충전하는 플럭스로 조정하였다.

JIS G 3106에 규정하는 SM490B 강판을 사용하여 도 2 및 도 3에 도시하는 개선을 가공하고, 상술한 시험 제작 와이어를, 하향, 입향, 상향, 횡방향의 용접 자세로 용접하고, 평가하였다. 시험에 사용한 SM490B 강재의 성분을 표 2에 나타낸다. 또한, 각각의 용접 자세에 있어서의 용접 조건을 표 3에 나타내고, 시험 제작 와이어의 평가 항목과 합격 기준을 표 4에 기재한다. 또한, 실시예에서는 Ar＋20％ CO₂의 가스를 사용하였지만, 본 발명의 와이어는 Ar＋20％ CO₂ 이외의 실드 가스(예를 들어 CO₂ 가스, He 가스 등의 일반적으로 사용되는 다른 실드 가스)를 사용해도 충분히 사용할 수 있는 것이다.

우선, CaO의 함유량에 관한 검증을 표 5에 나타내는 와이어 번호 1 내지 13의 와이어를 사용하여 실시하였다. 시험 결과를 표 6 및 표 7에 나타낸다.

CaO의 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.2％ 이상, 7.0％ 이하인 와이어 번호 1 내지 11에서는 모두 합격 판정으로 되는 양호한 결과가 얻어졌다. 또한, CaO의 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.7％ 이상, 6.3％ 이하인 와이어 번호 2 내지 10에서는 언더컷 억제 효과가 인정되었다. 또한, CaO의 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 1.4％ 이상, 5.6％ 이하인 와이어 번호 3 내지 9에서는 언더컷 억제와 스패터 저감의 효과가 동시에 얻어지는 것이 확인되었다.

한편, CaO의 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.1％인 와이어 번호 12번을 사용한 경우에는, CaO 함유량이 지나치게 적었으므로 하향 용접은 가능하였지만, 그 밖의 용접 자세에서는 용융 금속의 처짐이 발생하여 용접 불능이었으므로 불합격으로 되었다.

또한, CaO의 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 7.1％인 와이어 번호 13번을 사용한 경우에는, 슬래그의 유동성이 불충분해져, 용접 금속 중에는 슬래그 혼입이 인정되었으므로 불합격으로 되었다.

다음으로 CaO, MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂의 함유량을 표 8에 기재하는 와이어를 사용하여 검증하였다. 시험 결과를 표 9 및 표 10에 기재한다.

MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대하여 1.0％ 이상이며, 또한 MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂, CaO의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 3.0％ 이상, 12.0％ 이하인 와이어 번호 14 내지 29에 있어서는, 모두 합격 판정으로 되는 양호한 결과가 얻어졌다.

또한, MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대하여 1.0％ 이상이며, 또한 MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂, CaO의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량 4.0％ 이상, 10.0％ 이하인 와이어 번호 18번 내지 23번에 있어서는, 상술한 결과에 더하여 비드 폭 안정의 개선 효과도 겸비한 결과가 얻어졌다.

한편, MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대하여 1.0％ 미만인 와이어 번호 30번은, 슬래그의 응고 온도가 지나치게 높았으므로, 슬래그의 유동성이 불충분해져, 용접 금속 중에는 슬래그 혼입이 인정되었을 뿐만 아니라, 용접 금속의 산소량, 샤르피 시험의 합격 기준을 만족하지 않았으므로, 불합격으로 되었다.

MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂, CaO의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대하여 3.0％ 미만이었던 31번 와이어는, 슬래그량이 부족하였으므로, 하향 용접은 가능하였지만, 그 밖의 용접 자세에서는 용융 금속의 처짐이 발생하여 용접 불능이었으므로, 불합격으로 되었다.

MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂, CaO의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대하여 12.0％를 초과한 32번 와이어는, 슬래그량이 과잉으로 되어, 용융지가 불안정하였다. 이 결과, 용접 시의 흄 발생량이 합격 기준을 만족하지 않아 불합격이었다.

다음으로, 탈산 금속 원소의 함유량을 표 11의 와이어를 사용하여 검증하였다. 시험 결과를 표 12 및 표 13에 나타낸다.

Al의 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.3％ 미만이며, 또한 Si, Al, Ti, Mg, Zr, Ca, Ce, La의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로, 0.2％ 이상, 2.0％ 이하인 와이어 번호 33 내지 53에서는, 모두 합격 판정으로 되는 양호한 결과가 얻어졌다.

한편, Al의 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.3％인 와이어 번호 54에서는, 입내 변태에 의한 미세 조직이 생성되지 않았으므로, 용접 금속의 인성이 합격 기준을 만족하지 않아, 불합격으로 되었다.

또한, Si, Al, Ti, Mg, Zr, Ca, Ce, La의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로, 0.1％인 와이어 번호 55에서는, 탈산이 불충분하므로, 블로우 홀이 발생하여, 불합격으로 되었다.

또한, Si, Al, Ti, Mg, Zr, Ca, Ce, La의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 2.1％인 와이어 번호 56에서는, 용접 금속 중에 MAC와 같은 경질 마이크로 조직이 생성되었으므로, 샤르피 시험이 합격 기준을 만족하지 않아 불합격으로 되었다.

다음으로, 합금 원소 함유량의 지표로서 α의 값과 P, S의 합계 함유량을 표 14의 와이어를 사용하여 검증하였다. 시험 결과를 표 15에 나타낸다.

α의 값이 0.15％ 이상 0.40％ 이하이며, P와 S의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.040％ 이하인 와이어 번호 57 내지 65에 있어서는, 모두 합격 판정으로 되는 양호한 결과가 얻어졌다.

한편, α의 값이 0.14였던 와이어 번호 66은, 켄칭성 부족으로 인해, 입계 페라이트나 페라이트 사이드 플레이트와 같은 조대 마이크로 조직이 생성되고, 용접 금속의 인성이 합격 기준을 만족하지 않았으므로 불합격으로 되었다.

또한, α의 값이 0.41이었던 와이어 번호 67은, 켄칭성 과잉으로 인해, 마르텐사이트와 같은 경질 조직이 생성되고, 용접 금속의 인성이 합격 기준을 만족하지 않았으므로 불합격으로 되었다.

또한, P와 S의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.041％인 와이어 번호 68번에서는, 용접 금속 중에 고온 균열이 발생하고, 샤르피 시험도 합격 기준을 만족하지 않았으므로, 불합격으로 되었다.

다음으로, Si 산화물, Mn 산화물, Al 산화물, Ti 산화물, B 산화물, Zr 산화물의 합계 함유량을 표 16의 와이어를 사용하여 검증하였다. 결과를 표 17 및 표 18에 나타낸다.

Si 산화물, Mn 산화물, Al 산화물, Ti 산화물, B 산화물, Zr 산화물의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.2％ 이상, 3.0％ 이하였던 와이어 번호 69 내지 84 및 149 내지 151은 모두 합격 판정으로 되는 양호한 결과가 얻어졌다.

한편, Si 산화물, Mn 산화물, Al 산화물, Fe 산화물, Ti 산화물, B 산화물, Zr 산화물의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.1％였던 와이어 번호 85는, 슬래그의 포피가 불균일해져, 비드 사행이 합격 기준을 만족하지 않았으므로 불합격으로 되었다.

또한, Si 산화물, Mn 산화물, Al 산화물, Ti 산화물, B 산화물, Zr 산화물의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 3.1％였던 와이어 번호 86 및 152는, 용접 금속의 산소량과 샤르피 시험이 합격 기준을 만족하지 않았으므로 불합격으로 되었다.

다음으로, 플럭스 중에 포함되는 철분의 함유량을 표 19에 나타내는 와이어를 사용하여 검증하였다. 시험 결과를 표 20 및 표 21에 나타낸다.

플럭스 중의 철분 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 5.0％ 이하인 와이어 번호 87 내지 95에서는, 모두 합격 판정으로 되는 양호한 결과가 얻어졌다.

한편, 플럭스 중의 철분 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 5.1％인 와이어 번호 96번에서는, 용접 금속의 산소량, 샤르피 시험 결과가 합격 기준을 만족하지 않아, 불합격으로 되었다.

다음으로, CaCO₃, MgCO₃, SrCO₃, BaCO₃의 합계 함유량을 표 22의 와이어를 사용하여 검증하였다. 결과를 표 23 및 표 24에 나타낸다.

CaCO₃, MgCO₃, SrCO₃, BaCO₃의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.1％ 이상, 4.0％ 이하였던 와이어 번호 98번 내지 111번에서는 모두 합격이며, 대립 스패터 발생 비율을 억제하는 개선 효과도 확인할 수 있었다. 또한, CaCO₃, MgCO₃, SrCO₃, BaCO₃가 함유되어 있지 않은 와이어 번호 97도 합격이었다.

한편, CaCO₃, MgCO₃, SrCO₃, BaCO₃의 합계 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 4.1％였던 와이어 번호 112는, 함유량이 과잉이었으므로, 스패터 전량, 대형 스패터 비율 모두 합격 기준을 만족하지 않아 불합격이었다.

다음으로, MgO, BaO, SrO의 함유량을 표 25의 와이어를 사용하여 검증하였다. 결과를 표 26 및 표 27에 나타낸다.

MgO, BaO, SrO의 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.1％ 이상, 3.2％ 이하였던 114 내지 123에서는 모두 합격이며, 또한 비드 지단각을 완만하게 하는 효과도 확인되었다. 또한 MgO가 와이어 중에 함유되어 있지 않은 와이어 번호 113도 합격 판정이었다.

또한 (CaO＋MgO)/(Si 산화물＋Ti 산화물)의 함유 비율이 1.50을 초과하고 있는 와이어 번호 117 및 와이어 번호 120 내지 123에서는, 슬래그 박리의 개선 효과가 인정되어, 보다 용접 작업을 행하기 쉬운 결과였다.

한편, MgO, BaO, SrO의 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 3.3％였던 와이어 번호 124 및 153 내지 155에서는, 함유량이 과잉이므로 용접이 불능으로 되고, 입향, 상향, 횡방향의 자세로 용접 불능이었으므로 불합격으로 되었다.

마지막으로, 강제 외피의 슬릿의 검증을 표 28의 와이어를 사용하여 검증하였다. 즉, 표 28의 좌측의 와이어 번호의 시험 제작 와이어와, 강제 외피에 흡습의 원인으로 되는 슬릿 형상의 간극의 유무만이 차이점인 표 28의 우측의 와이어 번호의 시험 제작 와이어를 제조하고, 각각 확산성 수소의 평가를 행하였다. 결과를 표 29에 나타낸다.

강제 외피에 슬릿이 있는 와이어와 강제 외피에 슬릿이 없는 와이어의 양자에 있어서, 모두 합격이었지만, 강제 외피에 슬릿이 없는 와이어에 있어서는, 확산성 수소를 저감하는 효과가 명료하게 인정되었다.

이상에서 설명한 실시예의 시험 결과를 종합 평가 결과로서 표 30에 정리하여 나타낸다.

Claims

강제 외피에 플럭스를 충전하여 이루어지는 가스 실드 용접용 플럭스 내장 와이어에 있어서, 이하의 (a) 내지 (f)의 조건을 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는, 가스 실드 아크 용접용 플럭스 내장 와이어.
(a) CaO가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.2％ 이상, 7.0％ 이하로 함유되는 것.
(b) MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂ 중 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 1.0％ 이상이며, 또한 MgF₂, CaF₂, SrF₂, BaF₂ 중 1종 또는 2종 이상과 CaO의 함유량의 합계가, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 3.0％ 이상, 12.0％ 이하인 것.
(c) 금속 상태의 Si, Al, Ti, Mg, Zr, Ca, Ce, La 중 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계가 와이어 전체 질량에 대하여, 0.2％ 이상, 2.0％ 이하이며, 또한, 금속 상태의 Al의 함유량의 범위는, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.3％ 미만으로 제한되어 있는 것.
(d) 하기의 수학식 (1)로 정의되는 α의 값이 0.15 이상, 0.40 이하의 범위이며, 또한 P와 S의 함유량의 합계가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.040％ 이하로 제한되어 있는 것.
[수학식 1]

여기서, N(X):와이어 전체 질량에 대한 원소 X의 질량％.
(e) Si 산화물, Mn 산화물, Al 산화물, Ti 산화물, B 산화물, Zr 산화물의 함유량의 합계가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.2％ 이상, 3.0％ 이하인 것.
(f) 잔량부가 Fe, 아크 안정제 및 불가피 불순물이며, 상기 플럭스 중의 철분 함유량이 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 5.0％ 이하인 것.
제1항에 있어서, 또한, CaCO₃, MgCO₃, SrCO₃, BaCO₃의 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.1％ 이상, 4.0％ 이하인 것을 특징으로 하는, 가스 실드 아크 용접용 플럭스 내장 와이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 또한, MgO, SrO, BaO의 1종 또는 2종 이상이 함유되고, 그 함유량의 합계가 와이어 전체 질량에 대한 질량％로 0.1％ 이상, 3.2％ 이하인 것을 특징으로 하는, 가스 실드 아크 용접용 플럭스 내장 와이어.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강제 외피에 흡습의 원인으로 되는 슬릿 형상의 간극이 없는 것을 특징으로 하는, 가스 실드 아크 용접용 플럭스 내장 와이어.