KR20190114844A - 플럭스 코어드 와이어 - Google Patents

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KR20190114844A
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Abstract

[과제] 용융 금속의 처짐, 스패터 발생량, 슬래그 처짐 및 아크 안정성의 용접 작업성, 및 비드 형상 및 슬래그 박리성의 모든 성능이 균형 있게 우수한, 전자세 용접에 적합한 가스 실드 아크 용접용의 플럭스 코어드 와이어를 제공한다.
[해결 수단] 강제 외피에 플럭스가 충전된 가스 실드 아크 용접용의 플럭스 코어드 와이어는, 와이어 전체 질량당, TiO2, Al2O3, 금속 Al, 금속 Si와 Si 산화물의 SiO2 환산값, 금속 Zr과 Zr 산화물의 ZrO2 환산값, 금속 Mg와 Mg 산화물의 MgO 환산값, 불화물, C 및 Mn을 각각 소정 범위로 함유함과 함께, Al과 상기 Al2O3의 Al2O3 환산값, ZrO2 환산값, MgO 환산값, 및 SiO2 환산값이, (Al2O3 환산값+ZrO2 환산값+MgO 환산값)/SiO2 환산값: 0.35 이상 1.50 이하를 만족시킨다.

Description

플럭스 코어드 와이어{FLUX CORED WIRE}
본 발명은 가스 실드 아크 용접용의 플럭스 코어드 와이어에 관한 것이다.
조선소에 있어서는, 공정의 약 3할을 차지하는 용접 작업에 대하여, 생인화(省人化) 및 고능률화를 촉진하기 위해서, 용접의 자동화 및 고능률화의 개발이 진행되고 있다. 특히, 하향 맞대기 용접 및 수평 필릿 용접에 대해서는, 용접 로봇 및 라인 웰더 등이 도입되고, 더욱이 전용의 용접 재료가 수많이 개발되고 있기 때문에, 고능률화가 비교적 진행되어 있다.
한편, 주로 조선에 있어서의 블록 이음 등에서의 사용 비율이 높은 입향 상진 용접 자세에 대해서는, 그 적용 용접 개소가 협애부임과 함께, 구조물의 반전이 불가능하다는 등의 이유로, 자동화하는 것이 곤란하다.
용접 로봇을 사용한 전자세 용접에 적합한 플럭스 코어드 와이어로서는, 예를 들면, 특허문헌 1에는, Al 함유량과 Mg 함유량을 적절히 제어하는 것에 의해, 입향 상진성이 우수하고, 입향 상진성 이외의 용접 작업성, 슬래그 박리성 및 용접 금속의 충격 성능 등이 양호한 플럭스 코어드 와이어가 제안되어 있다.
일본 특허 제3824973호 공보
그러나, 용접 로봇을 이용한 전자세 용접에서는, 용융 금속의 처짐, 스패터 발생량, 슬래그 처짐 및 아크 안정성의 용접 작업성뿐만 아니라, 비드 형상 및 슬래그 박리성을 포함시킨 모든 성능에 있어서, 균형 있게 우수할 것이 필요하다. 이 때문에, 한층 더, 이들 성능이 우수한 전자세 용접에 적합한 플럭스 코어드 와이어의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 상황에 비추어 이루어진 것으로, 용융 금속의 처짐, 스패터 발생량, 슬래그 처짐 및 아크 안정성의 용접 작업성, 및 비드 형상 및 슬래그 박리성의 모든 성능이 균형 있게 우수한, 전자세 용접에 적합한 가스 실드 아크 용접용의 플럭스 코어드 와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 플럭스 코어드 와이어는, 강제(鋼製) 외피에 플럭스가 충전된, 가스 실드 아크 용접용의 플럭스 코어드 와이어로서, 와이어 전체 질량당, TiO2: 5.0질량% 이상 10.0질량% 이하, Al2O3: 0.05질량% 이상 0.50질량% 이하, 금속 Al: 0.10질량% 미만, 금속 Si와 Si 산화물의 SiO2 환산값: 1.0질량% 이상 3.5질량% 이하, 금속 Zr과 Zr 산화물의 ZrO2 환산값: 0.05질량% 이상 0.50질량% 이하, 금속 Mg와 Mg 산화물의 MgO 환산값: 0.5질량% 이상 2.2질량% 이하, 불화물: 0.05질량% 이상 0.30질량% 이하, C: 0.01질량% 이상 0.08질량% 이하, Mn: 2.0질량% 이상 4.0질량% 이하를 함유함과 함께, Al과 Al2O3의 Al2O3 환산값, ZrO2 환산값, MgO 환산값, 및 SiO2 환산값이, (Al2O3 환산값+ZrO2 환산값+MgO 환산값)/SiO2 환산값: 0.35 이상 1.50 이하를 만족시키는 것이다.
상기 플럭스 코어드 와이어는, 추가로, Na, Na 산화물, K 및 K 산화물로부터 선택된 적어도 1종을 함유하고, 와이어 전체 질량당, Na2O 환산값 및 K2O 환산값의 합계: 0.01질량% 이상 0.30질량% 이하를 만족시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 용융 금속의 처짐, 스패터 발생량, 슬래그 처짐 및 아크 안정성의 용접 작업성, 및 비드 형상 및 슬래그 박리성의 모든 성능이 균형 있게 우수한, 전자세 용접에 적합한 가스 실드 아크 용접용의 플럭스 코어드 와이어를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세히 설명한다. 한편, 본 발명은 이하에 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 임의로 변경하여 실시할 수 있다.
본 발명자들은, 용접 작업성이 우수함과 함께, 비드 형상 및 슬래그의 박리성이 양호해지는 가스 실드 아크 용접용의 플럭스 코어드 와이어를 얻기 위해서, 플럭스 코어드 와이어 중의 여러 가지의 성분의 함유량에 대하여 검토했다. 그 결과, TiO2, Al2O3, 금속 Al, 금속 Si와 Si 산화물의 SiO2 환산값, 금속 Zr과 Zr 산화물의 ZrO2 환산값, 금속 Mg와 Mg 산화물의 MgO 환산값, 불화물, C, 및 Mn의 각 성분량을 조정함과 함께, SiO2 환산값에 대한, Al과 Al2O3의 Al2O3 환산값, ZrO2 환산값 및 MgO 환산값의 총합을 적절히 조정하는 것이 효과적인 것을 발견했다.
본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어(이하, 간단히 와이어라고도 함)는, 와이어 전체 질량당, TiO2: 5.0질량% 이상 10.0질량% 이하, Al2O3: 0.05질량% 이상 0.50질량% 이하, 금속 Al: 0.10질량% 미만, 금속 Si와 Si 산화물의 SiO2 환산값: 1.0질량% 이상 3.5질량% 이하, 금속 Zr과 Zr 산화물의 ZrO2 환산값: 0.05질량% 이상 0.50질량% 이하, 금속 Mg와 Mg 산화물의 MgO 환산값: 0.5질량% 이상 2.2질량% 이하, 불화물: 0.05질량% 이상 0.30질량% 이하, C: 0.01질량% 이상 0.08질량% 이하, Mn: 2.0질량% 이상 4.0질량% 이하를 함유함과 함께, Al과 Al2O3의 Al2O3 환산값, ZrO2 환산값, MgO 환산값, 및 SiO2 환산값이, (Al2O3 환산값+ZrO2 환산값+MgO 환산값)/SiO2 환산값: 0.35 이상 1.50 이하를 만족시키는 것이다.
본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피 내에 플럭스가 충전된 것이다. 상세하게는, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 통 형상을 나타내는 강제 외피와, 그 외피의 내부(내측)에 충전되는 플럭스로 이루어진다. 한편, 플럭스 코어드 와이어는, 외피에 이음매가 없는 심리스 타입, 외피에 이음매가 있는 심 타입 중 어느 형태여도 된다. 또한, 플럭스 코어드 와이어는, 와이어 표면(외피의 외측)에 Cu 등의 도금 등이 실시되어 있어도, 실시되어 있지 않아도 된다. 또한, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 이른바 연강계의 와이어이다.
한편, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 와이어경(직경)은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 와이어 송급 안정성의 관점에서, 바람직하게는 1.2∼4.0mm이고, 보다 바람직하게는 1.2∼2.4mm이다.
그리고, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 와이어 전체 질량에 대해서 각 성분이 소정의 함유량이 됨과 함께, 일부의 성분의 함유량에 대해서는, 소정의 관계식을 만족시키는 것이다. 이하, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 조성에 대하여, 그 성분 첨가 이유 및 조성 한정 이유에 대하여 설명한다.
한편, 이하의 설명에 있어서, 플럭스 코어드 와이어 중의 각 성분량은, 특별히 언급이 없는 한, 와이어 전체 질량(외피와 외피 내의 플럭스의 합계량)당 함유량으로서 규정된다.
본 실시형태에 있어서, Ti 산화물로서, TiO2가 대표적인 Ti 산화물로서 포함되어 있다. Ti 산화물로서는, 기타 산화물이 포함될 가능성도 있지만, 본 실시형태에서는, 이들 다른 산화물도 포함시켜 TiO2로서 기재하고 있다. 산화물 성분에 대하여, SiO2, ZrO2, Al2O3 등의 다른 산화물 성분에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 예를 들면 「금속 Al」과 같은 경우에는, 「순금속 Al」 및 「합금 Al」 중 1종 이상, 즉 금속 단체나 합금에 포함되는 Al의 합계를 의미한다. 「금속 Si」나 「금속 Mg」 등 다른 원소라도 마찬가지이다. 즉, 금속으로서의 것이란, 산화물은 아니라는 것을 의미한다.
또, 「산화물」이란 「단일 산화물」 및 「복합 산화물」 중 1종 이상을 의미한다. 「단일 산화물」이란, 예를 들면, Si라면 Si 단독의 산화물(SiO2)을 말하고, 「복합 산화물」이란, 이들 단일 산화물이 복수 종류 집합한 것과, 예를 들면, Zr, Si, Mg와 같은 복수의 금속 성분을 포함하는 산화물의 쌍방을 말한다.
<TiO2: 5.0질량% 이상 10.0질량% 이하>
TiO2는 일반적으로는 슬래그 형성제 및 아크 안정제로서 작용한다. 본 실시형태에 있어서는, 플럭스 및 외피를 포함하는 전체 구성물에 포함되는, 금속 Ti 및 모든 Ti 산화물 중의 Ti를, TiO2로 환산한 것을 TiO2로 규정하고 있다.
TiO2가 5.0질량% 미만이면, 용융 금속을 지지할 만큼의 슬래그량을 확보할 수 없어, 용융 금속이 처져 버리기 때문에, TiO2는 5.0질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 6.0질량% 이상으로 한다.
한편, TiO2가 10.0질량%를 초과하면, 아크가 불안정해지고, 스패터의 발생이 증가하기 때문에, TiO2는 10.0질량% 이하로 하고, 바람직하게는 9.0질량% 이하로 한다.
<Al2O3: 0.05질량% 이상 0.50질량% 이하>
Al2O3은 슬래그 응고점을 상승시키는 작용을 갖는다. 여기에서, Al2O3은 Al 산화물의 Al2O3 환산값이다.
Al2O3의 함유량이 0.05질량% 미만이면, 슬래그 응고점을 상승시키는 효과를 얻을 수 없어, 슬래그가 처져 버리기 때문에, Al2O3의 함유량은 0.05질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 0.07질량% 이상으로 한다.
한편, Al2O3의 함유량이 0.50질량%를 초과하면, 비드 형상이 열화되기 때문에, Al2O3의 함유량은 0.50질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.40질량% 이하로 한다.
<금속 Al: 0.10질량% 미만>
금속 Al은 용접 부분의 금속의 인성에 영향을 주는 성분임과 함께, 슬래그 형성제로서 작용한다.
금속 Al의 함유량이 0.10질량% 이상이면, 비드 형상이 열화되고, 용접 부분의 인성도 저하된다. 이 때문에, Al 함유량은 0.10질량% 미만으로 하고, 바람직하게는 0.08질량% 미만이다.
<SiO2 환산값: 1.0질량% 이상 3.5질량% 이하>
금속 Si 및 Si 산화물은 슬래그 형성제 및 아크 안정제로서 작용한다. 본 실시형태에 있어서는, 플럭스 및 외피를 포함하는 전체 구성물에 포함되는, 금속 Si 및 모든 Si 산화물 중의 Si를, SiO2로 환산한 SiO2 환산값으로서 규정하고 있다.
SiO2 환산값이 1.0질량% 미만이면, 아크가 불안정해지고 스패터의 발생이 증가하기 때문에, SiO2 환산값은 1.0질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 1.2질량% 이상으로 한다.
한편, SiO2 환산값이 3.5질량%를 초과하면, 슬래그가 단단해져 슬래그 박리성이 저하되기 때문에, SiO2 환산값은 3.5질량% 이하로 하고, 바람직하게는 3.2질량% 이하로 한다.
한편, SiO2(Si 산화물의 SiO2 환산값)의 함유량은, 바람직하게는 0.10질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.20질량% 이상이고, 바람직하게는 1.00질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.80질량% 이하이다.
또한, 금속 Si의 함유량은, 바람직하게는 0.4질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.5질량% 이상이고, 바람직하게는 1.5질량% 이하, 보다 바람직하게는 1.3질량% 이하이다.
<ZrO2 환산값: 0.05질량% 이상 0.50질량% 이하>
금속 Zr 및 Zr 산화물은 슬래그 응고점을 상승시킴과 함께 아크 안정제로서의 작용 등을 갖는다. 본 실시형태에 있어서는, 플럭스 및 외피를 포함하는 전체 구성물에 포함되는 금속 Zr 및 모든 Zr 산화물 중의 Zr을, ZrO2로 환산한 ZrO2 환산값으로서 규정하고 있다.
ZrO2 환산값이 0.05질량% 미만이면, 슬래그 응고점을 상승시키는 효과를 얻을 수 없어, 슬래그가 처져 버리고, 또한 아크 안정제로서의 효과를 얻을 수 없기 때문에, ZrO2 환산값은 0.05질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 0.08질량% 이상으로 한다.
한편, ZrO2 환산값이 0.50질량%를 초과하면, 아크가 불안정해지기 쉽고, 스패터의 발생이 증가하기 때문에, ZrO2 환산값은 0.50질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.40질량% 이하로 한다.
<MgO 환산값: 0.5질량% 이상 2.2질량% 이하>
금속 Mg 및 Mg 산화물은, 슬래그 응고점을 상승시킴과 함께, 아크 안정제로서의 작용을 갖는다. 본 실시형태에 있어서는, 플럭스 및 외피를 포함하는 전체 구성물에 포함되는 금속 Mg 및 모든 Mg 산화물 중의 Mg를, MgO로 환산한 MgO 환산값으로서 규정하고 있다.
MgO 환산값이 0.5질량% 미만이면, 슬래그 응고점을 상승시키는 효과를 얻을 수 없어, 슬래그가 처져 버리고, 또한 아크 안정제로서의 효과를 얻을 수 없기 때문에, MgO 환산값은 0.5질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 0.7질량% 이상으로 한다.
한편, MgO 환산값이 2.2질량%를 초과하면, 비드 형상이 열화되기 때문에, MgO 환산값은 2.2질량% 이하로 하고, 바람직하게는 2.0질량% 이하로 한다.
한편, MgO(Mg 산화물의 MgO 환산값)의 함유량은, 바람직하게는 0.05질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.10질량% 이상이고, 바람직하게는 0.50질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.40질량% 이하이다.
또한, 금속 Mg의 함유량은, 바람직하게는 0.2질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.25질량% 이상이고, 바람직하게는 1.0질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.8질량% 이하이다.
<불화물: 0.05질량% 이상 0.30질량% 이하>
불화물은 아크 안정제로서 작용한다.
플럭스 및 외피를 포함하는 전체 구성물에 포함되는 불화물의 함유량이 합계로 0.05질량% 미만이면, 아크 안정제로서의 효과를 얻을 수 없기 때문에, 불화물의 함유량은 0.05질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 0.06질량% 이상으로 한다.
한편, 불화물의 함유량이 합계로 0.30질량%를 초과하면, 슬래그의 처짐이 생기기 쉬워지기 때문에, 불화물의 함유량은 0.30질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.26질량% 이하로 한다.
구체적인 불화물로서는, K2SiF6, NaF, CaF2 등을 들 수 있다.
<C: 0.01질량% 이상 0.08질량% 이하>
C는 용접 금속의 담금질성과 인성을 향상시키는 작용을 갖는다.
C의 함유량이 0.01질량% 미만이면, 용접 금속의 담금질 부족이 되어, 인성이 충분히 얻어지지 않기 때문에, C의 함유량은 0.01질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 0.02질량% 이상으로 한다.
한편, C의 함유량이 0.08질량%를 초과하면, 아크의 분출이 강해지고, 스패터 발생량이 증가하기 때문에, C의 함유량은 0.08질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.07질량% 이하로 한다.
<Mn: 2.0질량% 이상 4.0질량% 이하>
Mn은 탈산제로서 작용함과 함께, 용접 금속에 있어서의 강도 및 인성을 향상시키는 작용 등을 갖는다.
Mn의 함유량이 2.0질량% 미만이면, 탈산 부족 때문에, 용접부에 블로 홀 등의 용접 결함이 발생하거나, 강도 및 인성이 저하되거나 하기 때문에, Mn의 함유량은 2.0질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 2.2질량% 이상으로 한다.
한편, Mn의 함유량이 4.0질량%를 초과하면, 용접 금속의 강도가 지나치게 커져 고온 균열이 생기기 쉬워지기 때문에, Mn의 함유량은 4.0질량% 이하로 하고, 바람직하게는 3.8질량% 이하로 한다.
여기에서, Mn은 금속 Mn 및 Mn 산화물 중에 포함되는 전체 Mn을 의미하고 있다.
<(Al2O3 환산값+ZrO2 환산값+MgO 환산값)/SiO2 환산값: 0.35 이상 1.50 이하>
본 실시형태에서는, SiO2 환산값에 대한, Al2O3 환산값, ZrO2 환산값 및 MgO 환산값의 총합을 한정하지만, 상기 식에 있어서 이용되는 Al2O3 환산값은, 플럭스 및 외피를 포함하는 전체 구성물에 포함되는 금속 Al 및 모든 Al 산화물 중의 Al을, Al2O3으로 환산한 것으로 한다. 또한, ZrO2 환산값, MgO 환산값 및 SiO2 환산값은 전술한 대로이다.
SiO2 환산값에 대한, Al2O3 환산값, ZrO2 환산값 및 MgO 환산값의 총합이 0.35 미만이면, 비드 형상이 악화되고, 또한 슬래그 박리성이 저하되기 때문에, 상기 관계식의 값은 0.35 이상으로 하고, 바람직하게는 0.45 이상으로 한다.
한편, SiO2 환산값에 대한, Al2O3 환산값, ZrO2 환산값 및 MgO 환산값의 총합이 1.50을 초과하면, 아크가 불안정해지고, 또한 비드 형상이 악화되기 때문에, 상기 관계식의 값은 1.50 이하로 하고, 바람직하게는 1.30 이하로 한다.
<Na2O 환산값 및 K2O 환산값의 합계: 0.01질량% 이상 0.30질량% 이하>
본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 임의 성분으로서, 추가로, Na, Na 산화물, K 및 K 산화물로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다. 그리고, 이들 산화물 환산값을 적절히 조정하는 것에 의해, 전자세 용접에 있어서, 보다 적합한 플럭스 코어드 와이어를 얻을 수 있다.
Na2O와 K2O는 아크 안정제로서 작용하지만, 지나치게 많으면 슬래그의 점성을 낮추는 방향으로 작용하여, 슬래그의 처짐이 생기기 쉬워진다.
플럭스 및 외피를 포함하는 전체 구성물에 포함되는 Na2O 환산값과 K2O 환산값의 합계가 0.01질량% 미만이면, 아크 안정제로서의 효과를 얻을 수 없기 때문에, 이들의 합계값은 0.01질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 0.05질량% 이상으로 한다.
한편, Na2O 환산값과 K2O 환산값의 합계가 0.30질량%를 초과하면, 슬래그의 처짐이 생기기 쉬워지기 때문에, 이들의 합계값은 0.30질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.25질량% 이하로 한다.
한편, 상기 Na2O 환산값은 플럭스 및 외피를 포함하는 전체 구성물에 포함되는 금속 Na 및 모든 Na 산화물 중의 Na를, Na2O로 환산한 값이다. 또한, 상기 K2O 환산값은 플럭스 및 외피를 포함하는 전체 구성물에 포함되는 금속 K 및 모든 K 산화물 중의 K를, K2O로 환산한 값이다.
<Fe: 80∼93질량% 이상>
Fe는 플럭스 코어드 와이어의 주요 성분이다. 용착량이나, 다른 성분 조성의 관계로부터, Fe의 함유량은 와이어 전체 질량당 80∼93질량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 82∼92질량%이다.
여기에서, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 전술의 Fe, TiO2, Al2O3, 금속 Al, SiO2 환산값, ZrO2 환산값, MgO 환산값, 불화물, C 및 Mn을 합계로 95% 이상 함유한다. 이 합계는 98% 이상인 것이 바람직하다.
<잔부>
본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 잔부에는, 불가피적 불순물이 포함된다. 그리고, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는 메탈계의 플럭스 코어드 와이어이지만, 상기한 와이어의 성분 외, 플럭스 중에, 그 효과를 방해하지 않는 범위에서, Cr, Mo, Cu 등을 용접 금속의 추가적인 경화제로서 소량 함유시켜도 된다. 예를 들면, Cr, Mo, Cu 등을 각각 0.1질량% 미만, V2O5를 각각 0.5질량% 미만 함유시켜도 된다. 또한, P, S, Sn, V 등을 각각 0.030질량% 이하 함유시켜도 된다.
<기타: 플럭스 충전율>
본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 플럭스 충전율(=플럭스 질량/와이어 전체 질량×100)은 특별히 한정되지 않는다.
단, 플럭스 충전율이 10질량% 미만이면, 아크의 안정성이 나빠짐과 함께 스패터 발생량이 증가하여, 용접 작업성이 저하되기 때문에, 플럭스 충전율은 바람직하게는 10질량% 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 14질량% 이상으로 한다.
한편, 플럭스 충전율이 25질량%를 초과하면, 와이어의 단선이 발생하거나, 플럭스의 충전 중에 분말이 넘쳐 떨어지는 등, 생산성이 저하되기 때문에, 플럭스 충전율은 바람직하게는 25질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 20질량% 이하로 한다.
계속해서, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법을 설명한다.
[와이어의 제조 방법]
본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 이하에 나타내는 방법으로 제조할 수 있다.
우선, 강제 외피를 구성하는 강대(帶)를 준비하고, 이 강대를 길이 방향으로 보내면서 성형 롤에 의해 성형하여, U자상의 오픈관으로 한다. 다음으로, 소정의 성분 조성이 되도록, 각종 원료를 배합한 플럭스를 강제 외피에 충전하고, 그 후, 단면이 원형이 되도록 가공한다. 그 후, 냉간 가공에 의해 신선하여, 예를 들면 1.2∼2.4mm 와이어경의 플럭스 코어드 와이어로 한다.
한편, 냉간 가공 도중에 소둔을 실시해도 된다. 또한, 제조의 과정에서 성형한 강제 외피의 조인트를 용접한 이음매가 없는 와이어와, 상기 조인트를 용접하지 않고 극간인 그대로 남기는 와이어 중 어느 구조도 채용할 수 있다.
이하, 발명예 및 비교예를 들어 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
표 1에 발명예 및 비교예의 플럭스 코어드 와이어의 성분 함유량을 나타낸다. 표 1 중의 성분 이외의 잔부의 주성분은 Fe이고, 불가피 불순물로서 P, S, N 및 Cu 등을 포함한다. 한편, 표 1 중의 「-」는 해당하는 성분이 적극적으로 첨가되어 있지 않은 것을 나타낸다.
Figure pat00001
상기 표 1에 나타낸 시험 No. 1∼9(발명예) 및 시험 No. 10∼23(비교예)의 플럭스 코어드 와이어를 사용하고, 피용접재로서 JIS G 3106, SM490A의 강판을 사용하고, 실드 가스로서 100질량% CO2를 유량 25리터/분으로 공급하여, 하기 (1)∼(3)의 각 용접 시험을 실시하고, 그 용접성에 대하여 평가했다.
(1) 입향 상진 용접에 의한 용접 금속 및 슬래그의 처짐성의 평가
하기 표 2에 나타내는 방법으로, 입향 상진 용접을 행하고, 용접 금속 및 슬래그의 처짐성을 평가했다. 평가 기준은 다음과 같다.
(1-1) 용접 금속의 처짐 평가
용접 금속의 처짐이 발생하지 않고, 양호한 것: ○
용접 금속의 처짐이 발생한 것: ×
(1-2) 슬래그의 처짐 평가
슬래그의 처짐이 발생하지 않고, 양호한 것: ○
다소의 슬래그의 처짐은 발생했지만 실용상 문제가 없는 정도인 것: △
슬래그의 처짐이 발생한 것: ×
Figure pat00002
(2) 스패터 발생량, 아크 안정성, 슬래그 박리성 및 비드 형상의 평가
입향 상진 필릿 용접을 행하는 것에 의해, 스패터 발생량의 관능 평가, 아크 안정성의 관능 평가 및 슬래그 박리성의 평가를 행했다. 또한, 비드 형상에 대해서도 관능 평가를 행했다. 평가 기준은 다음과 같다.
(2-1) 스패터 발생량의 평가
스패터 발생량이 적은 것(스패터 발생량: 1.5g/분 미만): ○
스패터 발생량이 약간 많은 것(스패터 발생량: 1.5g/분 이상): ×
(2-2) 아크 안정성의 평가
아크 집중성이 양호한 것: ○
아크 집중성이 불량하고, 아크의 튐이 발생한 것: ×
(2-3) 슬래그 박리성의 평가
슬래그 박리성이 양호한 것(슬래그 자연 박리율(=슬래그 자연 박리 길이/용접장): 25% 이상): ○
슬래그 박리성이 불량한 것(슬래그 자연 박리율(=슬래그 자연 박리 길이/용접장): 25% 미만): ×
(2-4) 비드 형상의 평가
비드 형상이 양호한 것: ○
비드 형상이 불량한 것: ×
(3) 기계적 성능의 평가
용접에 의해 얻어진 금속편에 대하여, 고온 균열, 인성 및 강도를 평가했다.
(3-1) 고온 균열의 평가
고온 균열이 발생하지 않은 것: ○
고온 균열이 발생한 것: ×
한편, 상기 고온 균열은 X선 투과 시험에 의해 검출했다.
(3-2) 인성의 평가
JIS G 3106(SM490A)에 해당하는 공시 강판을 사용하여, JIS Z 3313에 규정되어 있는 전(全)용착 금속에 대한 시험 방법에 준해 용접했다. 평가 기준은 다음과 같다.
샤르피 충격 시험에 의한 흡수 에너지가 60J 이상 90J 미만인 것: ○
샤르피 충격 시험에 의한 흡수 에너지가 60J 미만인 것: ×
(3-3) 강도의 평가
상기 인성의 평가에 있어서의 조건과 동일한 조건으로 했다. 평가 기준은 다음과 같다.
인장 강도가 500∼640MPa인 것: ○
인장 강도가 상기 범위 밖인 것: ×
전술의 각 용접 시험의 평가 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
Figure pat00003
표 1 및 표 3의 결과에 나타내는 바와 같이, 비교예인 시험 No. 10은, 금속 Al의 함유량이 본 발명 범위의 상한치를 초과하고 있기 때문에, 비드 형상이 불량해지고 있다. 또한, 인성의 평가 결과가 발명예와 비교하여 저하되고 있다.
비교예인 시험 No. 11은, TiO2의 함유량이 본 발명 범위의 하한치 미만이기 때문에, 용접 금속의 처짐이 발생하고 있다.
비교예인 시험 No. 12는, Al2O3의 함유량이 본 발명 범위의 하한치 미만이기 때문에, 슬래그의 처짐이 발생하고 있다.
비교예인 시험 No. 13은, Al2O3의 함유량이 본 발명 범위의 상한치를 초과하고 있기 때문에, 비드 형상이 불량해지고 있다.
비교예인 시험 No. 14는, SiO2 환산값이 본 발명 범위의 하한치 미만이기 때문에, 아크가 불안정해지고 스패터 발생량이 증가하고 있다.
비교예인 시험 No. 15는, SiO2 환산값이 본 발명 범위의 상한치를 초과하고 있기 때문에, 슬래그 박리성이 저하되고 있다.
비교예인 시험 No. 16은, ZrO2 환산값이 본 발명 범위의 하한치 미만이기 때문에, 아크가 불안정해지고, 슬래그의 처짐이 발생하고 있다.
비교예인 시험 No. 17은, ZrO2 환산값이 본 발명 범위의 상한치를 초과하고 있기 때문에, 스패터 발생량이 증가하고 있다.
비교예인 시험 No. 18은, MgO 환산값이 본 발명 범위의 하한치 미만이기 때문에, 아크가 불안정해지고, 슬래그의 처짐이 발생하고 있다.
비교예인 시험 No. 19는, MgO 환산값이 본 발명 범위의 상한치를 초과하고 있기 때문에, 비드 형상이 불량해지고 있다.
비교예인 시험 No. 20은, 불화물의 함유량이 본 발명 범위의 하한치 미만이기 때문에, 아크가 불안정해지고 있다.
비교예인 시험 No. 21은 불화물의 함유량이 본 발명 범위의 상한치를 초과하고 있기 때문에, 슬래그의 처짐이 발생하고 있다.
비교예인 시험 No. 22는, (Al2O3 환산값+ZrO2 환산값+MgO 환산값)/SiO2 환산값의 식에 의해 얻어지는 값이 본 발명 범위의 하한치 미만이기 때문에, 비드 형상이 불량해지고, 슬래그 박리성도 저하되고 있다.
비교예인 시험 No. 23은, 상기 식에 의해 얻어지는 값이 본 발명 범위의 상한치를 초과하고 있기 때문에, 아크가 불안정해지고, 비드 형상이 불량해지고 있다.
이에 비해, 발명예인 시험 No. 1∼9는, 모두 본 발명의 규정 범위를 모두 만족시키고 있기 때문에, 용융 금속의 처짐, 스패터 발생량, 슬래그 처짐 및 아크 안정성의 용접 작업성, 및 비드 형상 및 슬래그 박리성에 있어서 양호한 결과가 얻어지고 있다. 또한, 기계적 성능에 관한, 고온 균열, 인성 및 강도 중 어느 것에 있어서도 양호한 결과가 얻어지고 있다.
특히, 시험 No. 1∼8은, Na2O 환산값 및 K2O 환산값의 합계에 있어서의 바람직한 수치 범위를 만족시키고 있기 때문에, 슬래그 처짐을 포함하는 모든 평가에 대하여 우수한 결과가 얻어졌다.
한편, 하향 및 수평 필릿 용접의 용접 작업성에 대해서도, 마찬가지의 시험에 의해 확인했지만, 발명예는 모두 양호했다.
이상 상세히 기술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 용융 금속의 처짐, 스패터 발생량, 슬래그 처짐 및 아크 안정성의 용접 작업성, 및 비드 형상 및 슬래그 박리성이 균형 있게 우수한, 전자세 용접에 적합한 아크 용접용의 플럭스 코어드 와이어를 얻을 수 있다.

Claims (2)

  1. 강제 외피에 플럭스가 충전된, 가스 실드 아크 용접용의 플럭스 코어드 와이어로서,
    와이어 전체 질량당,
    TiO2: 5.0질량% 이상 10.0질량% 이하,
    Al2O3: 0.05질량% 이상 0.50질량% 이하,
    금속 Al: 0.10질량% 미만,
    금속 Si와 Si 산화물의 SiO2 환산값: 1.0질량% 이상 3.5질량% 이하,
    금속 Zr과 Zr 산화물의 ZrO2 환산값: 0.05질량% 이상 0.50질량% 이하,
    금속 Mg와 Mg 산화물의 MgO 환산값: 0.5질량% 이상 2.2질량% 이하,
    불화물: 0.05질량% 이상 0.30질량% 이하,
    C: 0.01질량% 이상 0.08질량% 이하,
    Mn: 2.0질량% 이상 4.0질량% 이하
    를 함유함과 함께,
    상기 Al과 상기 Al2O3의 Al2O3 환산값, 상기 ZrO2 환산값, 상기 MgO 환산값, 및 상기 SiO2 환산값이,
    (Al2O3 환산값+ZrO2 환산값+MgO 환산값)/SiO2 환산값: 0.35 이상 1.50 이하를 만족시키는 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    추가로, Na, Na 산화물, K 및 K 산화물로부터 선택된 적어도 1종을 함유하고,
    와이어 전체 질량당,
    Na2O 환산값 및 K2O 환산값의 합계: 0.01질량% 이상 0.30질량% 이하를 만족시키는, 플럭스 코어드 와이어.
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