KR20230144268A - Submerged arc welding flux having good slag detachability by one side welding - Google Patents
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Abstract
슬라그 박리성이 우수한 일면 서브머지드 아크 용접용 플럭스가 제공된다.
본 발명의 일면 서브머지드 아크 용접용 플럭스는, 중량%로, SiO2:4~8%, Al2O3:4~8%, TiO2:5~10%, MgO:20~30%, CaF2:4~9%, CaO:5~10%, FeTi:3.0%이하, FeSi:2.0%이하, B:0.005~0.006%, 철분:25~38%, 그리고 잔여 고착제 및 불가피한 불순물을 포함하고, 관계식 1에 의해 정의되는 조성성분비가 1.0~1.4을 만족한다. A flux for one-sided submerged arc welding with excellent slag removal properties is provided.
The flux for one-sided submerged arc welding of the present invention contains, in weight percent, SiO 2 :4-8%, Al 2 O 3 :4-8%, TiO 2 :5-10%, MgO:20-30%, CaF 2 : 4~9%, CaO: 5~10%, FeTi: 3.0% or less, FeSi: 2.0% or less, B: 0.005~0.006%, iron: 25~38%, and residual binders and unavoidable impurities. , the composition ratio defined by equation 1 satisfies 1.0 to 1.4.
Description
본 발명은 일면 서브머지드 아크 용접용 플럭스에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 일면 용접이 진행되는 맞대기 용접에서 우수한 슬라그 박리성을 갖는 일면 서브머지드 아크 용접용 플럭스에 관한 것이다. The present invention relates to a flux for one-sided submerged arc welding, and more specifically, to a flux for one-sided submerged arc welding that has excellent slag peeling properties in butt welding where one-sided welding is performed.
일반적으로 서브머지드 아크 용접은 표면 용접을 진행한 다음, 모재를 회전시켜 이면을 추가로 용접한다. 그런데 일면 서브머지드 아크 용접은 상기한 바와 같이 모재를 회전시킬 필요가 없이 한쪽 면 용접만으로 이면 비드까지 동시에 형성시킬 수 있는 용접기법을 의미한다. 이러한 용접기법은 표면 쪽에서 용접하여 이면 비드까지 동시에 형성해야 하므로, 일반적인 양면 용접 방법과 달리 맞대어진 모재에서 이면 간극을 밀폐하도록 세라믹 받침 등을 사용하며 모재 개선 홈 내부를 철분 파우더로 충진하여 홈 쪽부터의 한쪽 면 용접에 의하여 이면 비드를 형성시키는 고능률 용접 방법이다. 반면 용착 효율을 향상시키기 위하여 플럭스 내 다량의 철분을 함유하고 있으며 모재 개선 홈 내부의 철분 파우더는 슬라그 박리성 저하 현상과 용접 비드 표면상에 슬라그 잔해를 유발하고 있어, 기대하는 생산 효율을 얻지 못하는 현상이 발생하고 있다. In general, submerged arc welding involves welding the surface and then additionally welding the back side by rotating the base material. However, as described above, one-sided submerged arc welding refers to a welding technique that can simultaneously form the back bead by welding only one side without the need to rotate the base material. Since this welding technique requires welding from the surface side to form the back bead at the same time, unlike the general double-sided welding method, a ceramic support, etc. is used to seal the gap between the back surfaces of the butted base material, and the inside of the base material improvement groove is filled with iron powder, starting from the groove side. It is a high-efficiency welding method that forms a bead on the back side by welding on one side. On the other hand, a large amount of iron is contained in the flux to improve welding efficiency, and the iron powder inside the base material improvement groove causes slag peeling properties to decrease and slag debris to form on the surface of the weld bead, making it impossible to achieve the expected production efficiency. A phenomenon that cannot be achieved is occurring.
이러한 문제점을 해결하기 위한 기술로는 소결형 플럭스의 성분조성과 입도를 제어함으로써 양호한 비드 외관을 확보하고자는 시도가 제시되고 있다. 그러나 상기 기술에 의한 방법은 20t이상의 판넬 맞대기 용접시 용접현장에서 요구되는 수준의 건전한 표면 비드 및 이면 비드를 확보함에는 한계가 있다. 그러므로 20t이상의 판넬 맞대기 용접 시 슬라그 박리성이 우수하여, 양호한 표면 비드 및 이면 비드를 확보할 수 있는 일면 서브머지드 아크 용접용 플럭스에 대한 개발요구가 대두 되고 있다. As a technology to solve this problem, an attempt has been made to secure a good bead appearance by controlling the composition and particle size of the sintered flux. However, the method using the above technology has limitations in securing sound surface beads and back beads at the level required at the welding site when butt welding panels weighing 20 tons or more. Therefore, there is a growing demand for the development of a flux for one-sided submerged arc welding that has excellent slag peelability when butt welding panels weighing 20 tons or more and can secure good surface and back beads.
따라서 본 발명은 일면 서브머지드 아크 용접에 이용되는 소결형 플럭스의 성분조성 및 성분관계를 면밀히 제어함으로써, 일면 용접이 진행되는 20t이상 판넬 맞대기 용접에서 우수한 아크 안정성, 슬라그 박리성 및 슬라그 잔해 발생 감소를 통한 양호한 비드 외관을 얻을 수 있음과 아울러, 우수한 내결함성을 확보할 수 있는 일면 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스를 제공함에 그 목적이 있다. Therefore, the present invention closely controls the composition and component relationship of the sintered flux used for single-sided submerged arc welding, thereby providing excellent arc stability, slag peelability, and slag debris in panel butt welding of 20 tons or more where single-sided welding is performed. The purpose is to provide a sintered flux for one-sided submerged arc welding that can obtain a good bead appearance through reduction of occurrence and also secure excellent defect resistance.
또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. It could be.
본 발명의 일 측면는, One aspect of the present invention is,
중량%로, SiO2:4~8%, Al2O3:4~8%, TiO2:5~10%, MgO:20~30%, CaF2:4~9%, CaO:5~10%, FeTi:3.0%이하, FeSi:2.0%이하, B:0.005~0.006%, 철분:25~38%, 그리고 잔여 고착제 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 조성성분비가 1.0~1.4을 만족하는 슬라그 박리성이 우수한 일면 서브머지드 아크 용접용 플럭스에 관한 것이다.By weight percentage, SiO 2 :4~8%, Al 2 O 3 :4~8%, TiO 2 :5~10%, MgO:20~30%, CaF 2 :4~9%, CaO:5~10 %, FeTi: 3.0% or less, FeSi: 2.0% or less, B: 0.005 to 0.006%, iron: 25 to 38%, residual fixative and inevitable impurities, and the composition ratio defined by the following relational equation 1 is 1.0 to 1.0. This relates to a flux for one-sided submerged arc welding that satisfies 1.4 and has excellent slag removal properties.
[관계식 1] [Relationship 1]
본 발명에서 상기 관계식 1에 의해 정의되는 조성성분비가 1.26~1.4인 것이 보다 바람직하다.In the present invention, it is more preferable that the composition ratio defined by the above relational formula 1 is 1.26 to 1.4.
본 발명에서는, 플럭스 전중랑에 대해, 플럭스 중 입경이 850㎛를 초과하는 플럭스가 5%이하이고, 250~850㎛인 플럭스가 80%이상이며, 250㎛ 미만인 플럭스가 10% 이하인 것이 바람직하다. In the present invention, with respect to the flux front center, it is preferable that the flux with a particle diameter exceeding 850 ㎛ is 5% or less, the flux with a particle size of 250 to 850 ㎛ is 80% or more, and the flux with a particle size of less than 250 ㎛ is 10% or less.
상술한 바와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 플럭스의 성분 조성과 성분 조성바를 최적화함으로써, 일면 용접이 진행되는 맞대기 판넬 용접시 우수한 슬라그 박리성과 슬라그 잔해 발생 감소를 통하여 양호한 비드 외관 및 내결함성을 확보할 수 있는 서브머지드 아크 일면 용접용 소결형 플럭스를 제공함에 유용한 효과가 있다.According to the present invention of the above-described configuration, by optimizing the component composition and component composition bar of the flux, good bead appearance and defect resistance are secured through excellent slag peeling properties and reduction of slag debris generation during butt panel welding where one-side welding is performed. It has a useful effect in providing a sintered flux for submerged arc single-sided welding.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
전술한 바와 같이, 종래 20t이상 일면 용접이 진행되는 맞대기 판넬 용접 시 용접속도 17~20cm/min에서 슬라그 박리성 저하 및 표면 비드에 슬라그 잔해가 발생하였다. 따라서 슬라그 박리 및 표면 비드 잔해 제거 작업을 진행할 필요가 있었으며, 이에 따라 생산 효율이 저하되며 양호한 비드 외관을 얻을 수 없다는 한계가 있었다. 따라서 본 발명자들은 일면 용접이 진행되는 맞대기 판넬 용접시 우수한 슬라그 박리성과 비드 표면 슬라그 잔해 발생 감소를 통하여 양호한 비드 외관 및 충격인성을 확보할 수 있는 일면 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스를 제공하기 위해 연구와 실험을 거듭하였다. 그 결과, 상기 플럭스의 조성과 그 조성비를 제어하는 경우 목표로 하는 용접성과 물성을 확보할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 제시하기에 이르렀다.As described above, during butt panel welding where one side welding of 20 tons or more is performed, slag peelability deteriorates and slag debris is generated on the surface bead at a welding speed of 17 to 20 cm/min. Therefore, it was necessary to carry out slag peeling and surface bead debris removal, which lowered production efficiency and had the limitation of not being able to obtain a good bead appearance. Therefore, the present inventors have provided a sintered flux for one-sided submerged arc welding that can secure good bead appearance and impact toughness through excellent slag exfoliation and reduction of slag debris on the bead surface during butt panel welding where one-side welding is performed. To achieve this, we conducted repeated research and experiments. As a result, it was confirmed that the target weldability and physical properties could be secured when controlling the composition and composition ratio of the flux, and the present invention was presented.
즉, 본 발명은 플럭스내 SiO2, Al2O3, TiO2, MgO, CaO, CaF2, FeTi, TiSi, 철분 함량 비율을 제어함으로써 일면 용접이 진행되는 판넬 맞대기 용접에서 양호한 비드 외관 및 내결함성을 확보할 수 있는 한 일면 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스를 제공함을 특징으로 한다. That is, the present invention provides good bead appearance and defect resistance in panel butt welding where one-side welding is performed by controlling the content ratio of SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , MgO, CaO, CaF 2 , FeTi, TiSi, and iron in the flux. It is characterized by providing a sintered flux for one-sided submerged arc welding as much as possible.
구체적으로, 본 발명의 일면 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스는, 중량%로, SiO2:4~8%, Al2O3:4~8%, TiO2:5~10%, MgO:20~30%, CaF2:4~9%, CaO:5~10%, FeTi:3.0% 이하, FeSi:2.0%이하, B:0.005~0.006%, 철분:25~38%, 그리고 잔여 고착제 및 불가피한 불순물을 포함하고, 관계식 1에 의해 정의되는 조성성분비가 1.0~1.4인 것을 특징으로 한다. Specifically, the sintered flux for one-sided submerged arc welding of the present invention contains, in weight%, SiO 2 :4-8%, Al 2 O 3 :4-8%, TiO 2 :5-10%, MgO: 20~30%, CaF 2 :4~9%, CaO:5~10%, FeTi:3.0% or less, FeSi:2.0% or less, B:0.005~0.006%, iron:25~38%, and residual binder and It is characterized by containing unavoidable impurities and having a composition ratio of 1.0 to 1.4 defined by relational equation 1.
이하, 본 발명의 플럭스의 조성 성분 및 그 함량 제어사유를 구체적으로 설명하며, 이때 특별한 언급이 없는 한 각 조성의 함량은 중량 %를 의미한다.Hereinafter, the composition of the flux of the present invention and the reason for controlling its content will be described in detail. In this case, unless otherwise specified, the content of each composition refers to weight %.
·SiO2: 4~8%·SiO 2 : 4~8%
SiO2는 유리화 성분으로 슬라그 형성제로서 본 발명의 플럭스에 포함되며, 그 첨가량이 4~8%인 것이 바람직하다. 상기 SiO2가 4% 미만에서는 슬라그의 점성이 낮아지므로 유동성이 증가하여 표면 비드의 균일성이 떨어지며, 반면 8%를 초과하면 슬라그의 점성이 너무 높아 비드 폭이 불균일하며 슬라그 박리성이 떨어지고 용접금속내에 산소함량이 증가하여 인성을 감소시키기 때문이다. 따라서 본 발명에서 SiO2의 함량을 4~8%로 제한하는 것이 바람직하다.SiO 2 is a vitrification component and is included in the flux of the present invention as a slag forming agent, and the addition amount is preferably 4 to 8%. If SiO 2 is less than 4%, the viscosity of the slag is lowered, so the fluidity increases and the uniformity of the surface bead is reduced. On the other hand, if it exceeds 8%, the viscosity of the slag is too high, the bead width is uneven, slag peelability is poor, and welding is difficult. This is because the oxygen content in the metal increases, reducing toughness. Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the SiO 2 content to 4 to 8%.
·Al2O3: 4~8%·Al 2 O 3 : 4~8%
Al2O3는 슬라그의 연화 온도를 상승시킴과 더불어, 슬라그의 점도 및 응고온도를 조절하여 비드 외관을 양호하게 하고, 용접작업성을 향상시키는데 유효한 성분이다. Al 2 O 3 is an effective ingredient in increasing the softening temperature of slag, improving the appearance of the bead by controlling the viscosity and solidification temperature of slag, and improving welding workability.
그러나 이러한 Al2O3의 함량이 4% 미만이면 슬라그 응고 온도가 낮아져 슬라그 박리성이 저하될 뿐만 아니라 용접 비드 표면에 포크마크가 발생하는 등 용접 비드 외관을 저해할 우려가 있다. 반면, 그 함량이 8%를 초과하게 되면 슬라그 유동성이 나빠져 용접 비드 외관이 나빠질 뿐만 아니라 인성저하의 원인이 된다. 따라서 본 발명에서 Al2O3의 함량은 4~8%로 제한하는 것이 바람직하다.However, if the content of Al 2 O 3 is less than 4%, the slag solidification temperature is lowered, which not only reduces slag peelability, but also creates a risk of deteriorating the appearance of the weld bead, such as forming fork marks on the surface of the weld bead. On the other hand, if the content exceeds 8%, the slag fluidity deteriorates, which not only deteriorates the appearance of the weld bead but also causes a decrease in toughness. Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the content of Al 2 O 3 to 4 to 8%.
·TiO2: 5~10% · TiO2 : 5~10%
TiO2는 SiO2와 마찬가지로 슬라그 형성제로서 유동성을 제어를 통한 양호한 용접 비드 외관을 향상시키는 역할을 한다. 그러나 그 함량이 5% 미만이면 슬라그 박리성이 저하되고, 10%를 초과하게 되면, 플럭스의 점도가 높아져 비드 외관을 저하시킨다. 따라서 본 발명에서는 TiO2의 함량은 5~10%로 제한하는 것이 바람직하다. TiO 2 , like SiO 2 , is a slag former that improves the appearance of a good weld bead by controlling fluidity. However, if the content is less than 5%, the slag peelability decreases, and if it exceeds 10%, the viscosity of the flux increases and the bead appearance deteriorates. Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the content of TiO 2 to 5 to 10%.
·MgO: 20~30%·MgO: 20~30%
MgO는 슬라그의 융점 및 점성을 조정하여 슬라그의 박리성을 확보하는데 유용한 성분이다. 그러나 그 함량이 20% 미만이면, 용접 비드 표면에 슬라그가 융착되어 슬라그 박리성이 저하되는 문제가 있으며, 반면 30%를 초과하면 슬라그의 융점이 너무 상승하여 슬라그 유동성이 저하되어 용접 비드의 폭이 좁아지고 그 표면이 거칠어지는 문제가 있다. 따라서 본 발명에서는 MgO의 함량은 20~30%로 제한하는 것이 바람직하다. MgO is a useful ingredient for ensuring the peelability of slag by adjusting the melting point and viscosity of slag. However, if the content is less than 20%, there is a problem that the slag is fused to the surface of the weld bead and the slag peelability is reduced. On the other hand, if it exceeds 30%, the melting point of the slag increases too much and the slag fluidity decreases, causing the weld bead to be damaged. There is a problem that the width becomes narrow and the surface becomes rough. Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the MgO content to 20 to 30%.
·CaF2: 4~9% · CaF2 : 4~9%
CaF2는 아크 안정성과 슬라그 유동성을 제어하기 위해 첨가되는 성분으로서, 슬라그의 점성을 높여 비드 형상을 양호하게 하는 효과를 가진 염기성 산화물이다. 그러나 그 함량이 4% 미만이면 상기 효과가 충분치 않으며, 그 함량이 9%를 초과하게 되면 슬라그 융점이 상승하여 유동성이 저하되어 용접 비드 외관을 저하시키는 문제가 있다. 따라서 본 발명에서 CaF2의 함량을 4~9%로 제한하는 것이 바람직하다. CaF 2 is an ingredient added to control arc stability and slag fluidity, and is a basic oxide that has the effect of improving the bead shape by increasing the viscosity of slag. However, if the content is less than 4%, the above effect is not sufficient, and if the content exceeds 9%, the slag melting point increases, fluidity decreases, and there is a problem of deteriorating the appearance of the weld bead. Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the content of CaF 2 to 4 to 9%.
·CaO: 5~10%·CaO: 5~10%
CaO는 융점을 상승시켜 용접금속의 인성을 향상시키는 효과를 나타낸다. 그러나, 그 함량이 5% 미만에서는 충분한 첨가 효과를 기대하기 어렵고, 10%를 초과하게 되면 슬라그 박리성 저하의 원인이 되기 때문에 본 발명에서 CaO 함량을 5~10%로 제한하는 것이 바람직하다. CaO has the effect of increasing the melting point and improving the toughness of the weld metal. However, if the content is less than 5%, it is difficult to expect a sufficient addition effect, and if it exceeds 10%, it causes deterioration of slag peelability, so it is preferable to limit the CaO content to 5 to 10% in the present invention.
·FeTi: 3.0% 이하 ·FeTi: 3.0% or less
FeTi는 탈산제로 작용하며, 조직을 미세화시킴으로서 인성을 증가시키는 역할을 한다. 그러나 3.0% 초과하는 경우에는 슬라그 유동성이 떨어지고 과탈산에 의한 고온균열이 촉진될 우려가 있다. 또한 Ti외 Fe성분도 함께 증가함에 따라 슬라그 내 Fe 함량도 증가되고, 이에 따라 기존 슬라그 내 Al2O3와 반응하여 화학적으로 안정한 FeAl2O4의 스피넬 구조를 형성하여 슬라그 박리성을 저하시킨다. 따라서 본 발명에서 FeTi 함량을 3.0% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. FeTi acts as a deoxidizing agent and plays a role in increasing toughness by refining the structure. However, if it exceeds 3.0%, there is a risk that slag fluidity will decrease and high-temperature cracking due to overdeoxidation may be promoted. In addition, as the Fe component other than Ti increases, the Fe content in the slag also increases, and as a result, it reacts with Al 2 O 3 in the existing slag to form a chemically stable spinel structure of FeAl 2 O 4 , reducing the slag peelability. I order it. Therefore, in the present invention, it is desirable to limit the FeTi content to 3.0% or less.
·FeSi: 2.0% 이하 ·FeSi: 2.0% or less
FeSi는 용접금속에 Si을 이행시키며, 탈산제로 작용하여 내포크 마크성을 향상시키는 역할을 한다. 그런데 만일 그 함량이 2.0%를 초과하면 용접작업성은 양호하지만 용착금속 내 불순물 증가로 인해 인성이 저하될 뿐만 아니라 과도한 Si 이행으로 인해 인장강도 향상으로 연신율이 저하되는 문제가 있다. 또한 상기 FeTi 경우와 같이 Fe성분 또한 함께 증가함에 따라 슬라그 내 Fe함량 증가와 기존 슬라그내 Al2O3와 반응하여 화학적으로 안정한 FeAl2O4의 스피넬 구조를 형성하여 슬라그 박리성을 저하시킨다. FeSi transfers Si to the weld metal and acts as a deoxidizer to improve fork mark resistance. However, if the content exceeds 2.0%, welding workability is good, but not only does toughness decrease due to an increase in impurities in the welded metal, but there is a problem that elongation decreases due to increased tensile strength due to excessive Si migration. In addition, as in the case of FeTi, as the Fe component also increases, the Fe content in the slag increases and reacts with Al 2 O 3 in the existing slag to form a chemically stable spinel structure of FeAl 2 O 4 , thereby reducing the slag peelability. .
이를 고려하여, 본 발명에서는 FeSi의 함량은 2.0%이하로 제한하는 것이 바람직하다.Considering this, in the present invention, it is desirable to limit the FeSi content to 2.0% or less.
·B: 0.005~0.006% ·B: 0.005~0.006%
B는 Ti과 함께 첨가되어, 조직의 미세화와 더불어 인성을 증가시키는 역할을 한다. 그러나 B는 붕화물(boride)에 의해 결정입계에 분포되어 분리된 개재물을 형성하여 균열원으로 작용할 수 있기 때문에 그 함량을 제어하는 것이 중요하다. 본 발명에서는 이러한 B의 함량을 0.005~0.006% 범위로 제한함이 바람직하다. 왜냐하면 상기 B의 함량이 0.005% 미만이면 인성강화 효과가 발휘되지 않으며, 0.006%를 초과하면 붕화물이 연속적인 망상으로 형성되어 경화에 의한 충격 인성 저하가 일어날 뿐만 아니라 고온 균열이 발생할 수 있는 문제가 있기 때문이다. B is added together with Ti and plays a role in increasing toughness along with micronization of the structure. However, it is important to control the content of B because it can act as a crack source by forming separate inclusions distributed at grain boundaries by boride. In the present invention, it is preferable to limit the content of B to the range of 0.005 to 0.006%. This is because if the content of B is less than 0.005%, the toughness strengthening effect is not exerted, and if it exceeds 0.006%, boride is formed in a continuous network, which not only causes a decrease in impact toughness due to hardening, but also causes a problem of high temperature cracking. Because there is.
·철분: 25~38%·Iron: 25-38%
본 발명의 플럭스는 또한 상기 철분을 25~38% 범위로 함유하는 것이 바람직하다. The flux of the present invention also preferably contains iron in the range of 25 to 38%.
상기 철분의 함량이 25% 미만에서는 충분한 용착 효율을 얻을 수 없다. 반면에 38%를 초과하면 용접금속의 응고가 빨라져 비드 표면에 철분이 부착되기 쉽고 안정적인 비드폭을 확보하기 어렵다. 또한 충격인성이 저하되며 플럭스내 Al2O3와 반응하여 화학적으로 안정적인 FeAl2O4의 스피넬구조를 형성시켜 슬라그 박리성 또한 저하시킨다. If the iron content is less than 25%, sufficient welding efficiency cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 38%, the solidification of the weld metal accelerates, making it easy for iron to adhere to the bead surface and making it difficult to secure a stable bead width. In addition, impact toughness is reduced and slag peelability is also reduced by reacting with Al 2 O 3 in the flux to form a chemically stable spinel structure of FeAl 2 O 4 .
한편 전술한 바와 같이, 플럭스 내 존재하는 다량의 철분은 용착 효율을 높여주는 역할을 한다. 그리고 FeTi 및 FeSi는 탈산제 역할을 함과 아울러 미반응 Ti, Si는 용접금속 내로 이행하여 인성 향상과 내포크 마크성을 향상시키는 역할을 한다. 그러나 철분, FeSi, FeTi는 하기 반응식 1-4와 같이 분해하여 일부가 Fe 및 FeO로 변하게 된다. Meanwhile, as mentioned above, the large amount of iron present in the flux serves to increase welding efficiency. In addition, FeTi and FeSi act as deoxidizers, and unreacted Ti and Si transfer into the weld metal to improve toughness and fork mark resistance. However, iron, FeSi, and FeTi decompose as shown in Reaction Scheme 1-4 below, and some of them change into Fe and FeO.
[반응식 1][Scheme 1]
철분 + O → FeOIron + O → FeO
[반응식 2][Scheme 2]
FeTi → Fe + TiFeTi → Fe + Ti
[반응식 3][Scheme 3]
FeSi → Fe + SiFeSi → Fe + Si
[반응식 4][Scheme 4]
Fe + O → FeOFe + O → FeO
따라서 플럭스 조성 성분 중 FeTi, FeSi, 철분의 함량이 상대적으로 많으면, 상기 반응식 1-4로부터 다량의 Fe 및 FeO형성으로 인하여 하기 반응식 5와 같은FeAl2O4형성으로 슬라그 박리성이 우수한 양호한 표면 비드를 형성할 수 없다. Therefore, if the content of FeTi, FeSi, and iron among the flux composition components is relatively high, a large amount of Fe and FeO are formed from Scheme 1-4, resulting in the formation of FeAl 2 O 4 as shown in Scheme 5 below, resulting in a good surface with excellent slag peelability. Beads cannot be formed.
[반응식 5][Scheme 5]
FeO + Al2O3 → FeAl2O4 FeO + Al 2 O 3 → FeAl 2 O 4
이를 고려하여 본 발명에서는 하기 관계식 1에 의해 정의되는 조성성분비가 1.0~1.4를 만족하도록 CaF2, CaO, FeSi, FeTi, Al2O3 및 철분함량을 제어함을 특징으로 한다. In consideration of this, the present invention is characterized in that CaF 2 , CaO, FeSi, FeTi, Al 2 O 3 and iron content are controlled so that the composition ratio defined by the following relational equation 1 satisfies 1.0 to 1.4.
[관계식 1][Relationship 1]
상기 성분비 값이 1.0 미만이면 비드 표면에 철분이 부착되기 쉽고 안정적인 비드폭을 확보하기 어려우며, 슬라그 박리성 저하 및 표면 비드 잔해가 발생 된다. 반면에, 상기 성분비가 값이 1.4를 초과하면 용입성 저하로 인한 용착효율이 저하되며, 슬라그 융점이 상승하여 유동성이 저하되어 용접 비드 외관을 저하 시키는 문제가 있을 수 있다. If the component ratio value is less than 1.0, iron is easily attached to the bead surface, it is difficult to secure a stable bead width, and slag peelability is reduced and surface bead debris is generated. On the other hand, if the component ratio exceeds 1.4, the welding efficiency decreases due to a decrease in penetration, and the slag melting point increases, which reduces fluidity, which may cause a problem of deteriorating the appearance of the weld bead.
보다 바람직하게는, 상기 조성성분비를 1.26~1.4 범위로 제한하는 것이다. More preferably, the composition ratio is limited to the range of 1.26 to 1.4.
상술한 성분 이외에 본 발명에서 제공하는 플럭스 특성에 큰 영향을 미치지 않지만, 상기 플럭스를 적당한 크기의 입자로 만드는데 사용되는 고착제(binder)를 더 포함할 수 있으며, 예컨대 Na2O, K2O 등이 추가로 포함될 수 있으며, 기타 불가피한 불순물이 포함된다.In addition to the above-mentioned ingredients, it does not have a significant effect on the flux properties provided by the present invention, but may further include a binder used to make the flux into particles of an appropriate size, such as Na 2 O, K 2 O, etc. Additional and other unavoidable impurities may be included.
본 발명에서는 플럭스 전중랑에 대해, 플럭스 중 입경이 850㎛를 초과하는 플럭스가 5%이하이고, 250~850㎛인 플럭스가 80%이상이며, 250㎛ 미만인 플럭스가 10% 이하인 것이 바람직하다. In the present invention, with respect to the flux front center, it is preferable that the flux with a particle diameter exceeding 850 ㎛ is 5% or less, the flux with a particle size of 250 to 850 ㎛ is 80% or more, and the flux with a particle diameter of less than 250 ㎛ is 10% or less.
일반적으로 철분계 원료가 주를 이루고 있는 플럭스는 일면 용접에서 용착효율 증가로 인하여 일면 용접을 가능하게 하여 용접생산성을 높여 주는 장점이 있다. 그러나 플럭스 내 다량의 철분과 모재 개선부 철분 파우더를 함유하고 있어 모재 두께 및 Ferro계 합금성분 비율이 소량 증가 시 비드 표면에 철분이 부착되기 쉽고 슬라그 박리성 저하 및 충격 인성 감소를 가져오는 단점이 있다. 그와 반대로 철분이 소량 및 미포함된 원료가 주를 이루고 있는 플럭스는 일면 용접에서 우수한 충격인성과 슬라그 박리성으로 양호한 용접 외관을 얻을 수 있으나, 용착효율 감소로 인한 생산성 저하 및 두꺼운 모재 (20t이상)에서는 일면 용접으로 이면비드를 형성할 수 없다. In general, flux, which is mainly composed of iron-based raw materials, has the advantage of increasing welding productivity by enabling single-sided welding due to increased deposition efficiency in single-sided welding. However, since it contains a large amount of iron in the flux and iron powder in the base material improvement part, when the base material thickness and the ratio of ferro-based alloy components increase by a small amount, iron is likely to adhere to the bead surface, which has the disadvantage of lowering slag peelability and reducing impact toughness. there is. On the contrary, flux, which is mainly composed of raw materials containing a small amount of iron and no iron, can achieve a good weld appearance with excellent impact toughness and slag peeling properties in single-sided welding, but reduces productivity due to reduced welding efficiency and thick base materials (over 20 tons). ), it is not possible to form a back bead with one-side welding.
본 발명에서는 상기 관계식 1등을 제어함으로써 일면 용접이 진행되는 맞대기 판넬 용접시 우수한 슬라그 박리성과 비드 표면 슬라그 잔해 발생 감소를 도모할 수 있으며, 이에 의해 양호한 비드 외관 및 충격 인성을 확보함에 그 기술적 의의가 있는 것이다. 즉, 본 발명에서의 일면 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스를 이용하여 일면 용접 시 우수한 슬라그 박리성을 통하여 양호한 비드 외관과 충격 인성을 동시에 확보할 수 있는 장점이 있다. In the present invention, by controlling the above relational equation 1, it is possible to achieve excellent slag peeling properties and reduce the generation of slag debris on the bead surface during butt panel welding where one-side welding is performed, thereby ensuring good bead appearance and impact toughness, thereby improving the technology. It is meaningful. In other words, using the sintered flux for one-sided submerged arc welding in the present invention, there is an advantage of simultaneously securing a good bead appearance and impact toughness through excellent slag peeling properties during one-sided welding.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples.
(실시예)(Example)
하기 표 1에 나타낸 성분조성을 갖는 용접 모재에 하기 표 2의 성분조성을 갖는 와이어를 이용하여 하기 표 3과 같은 용접 조건으로 일면 용접을 실시하였다. 이때, 용접에 사용된 플럭스의 조성은 하기 표 4에 나타내었다. One-sided welding was performed on a welding base material having the composition shown in Table 1 below using a wire having the composition shown in Table 2 below under welding conditions shown in Table 3 below. At this time, the composition of the flux used for welding is shown in Table 4 below.
상기 각각의 성분조성에 따라 마련된 플럭스를 이용하여 용접을 각각 행한 후, 슬라그 박리성, 표면 비드 잔해 발생 및 용접 외관 특성을 하기 표 5에 나타내었다. 이때의 물성 관찰기준은 표 6과 같은 판단기준으로 설정하였다.After each welding was performed using the flux prepared according to the above composition, the slag peelability, surface bead debris generation, and weld appearance characteristics are shown in Table 5 below. At this time, the observation standards for physical properties were set as the judgment standards shown in Table 6.
(mm)thickness
(mm)
(mm)wire diameter
(mm)
(A)electric current
(A)
(V)Voltage
(V)
(cm/min)welding speed
(cm/min)
(kJ/cm)heat input
(kJ/cm)
*표 4에서 잔부는 Na2O 및 불가피한 불순물이다.*The remainder in Table 4 is Na 2 O and inevitable impurities.
△: 피치 해머로 쳐서 박리 가능
×: 박리 저하, 피치 해머 이용하여 박리 어려움◎: Natural peeling ○: Natural peeling except at the beginning and end
△: Can be peeled by hitting with a pitch hammer.
×: Decreased peeling, difficult to peel using a pitch hammer
○: 비드(bead)선 잔해 미세 발생
△: 비드(bead)선 및 중앙부 잔해 부분적 발생
×: 비드(bead)선 및 중앙부 잔해 발생
◎: None
○: Minor bead line debris occurs
△: Partial occurrence of bead line and central debris.
×: Occurrence of bead line and central debris
○: 비드(bead)선 또는 결 중 하나가 불안정
△: 비드(bead)선 및 결 모두 불안정
×: 험핑비드
◎: Good
○: Either the bead line or the grain is unstable.
△: Both bead line and grain are unstable.
×: humping bead
상기 표 4-5에 나타낸 바와 같이, 플럭스의 성분조성 및 성분비가 본 발명의 범위를 만족하는 발명예 1-6은 슬라그 박리성 및 용접 외관 모두 양호한 수준을 나타내었으며, 특히, 발명예 1, 발명예 3 및 발명예 4는 전체적인 용접 외관, 슬라그 박리, 표면 비드 잔해 미발생 등 모든 면에서 양호한 결과를 나타내었다.As shown in Table 4-5, Inventive Examples 1-6, in which the component composition and component ratio of the flux satisfies the range of the present invention, showed good levels of both slag peelability and welding appearance. In particular, Inventive Example 1, Invention Examples 3 and 4 showed good results in all aspects, including overall welding appearance, slag peeling, and no surface bead debris.
이에 반하여, Al2O3 함량이 본 발명 범위보다 적게 함유된 비교예 10은 슬라그 박리성의 저하 및 용접 비드 표면에 포크마크가 발생하였고, 과도하게 함유된 비교예 7는 유동성 저하로 인한 용접 외관이 저하되었다. On the other hand, in Comparative Example 10, where the Al 2 O 3 content was less than the range of the present invention, the slag peelability was reduced and fork marks occurred on the surface of the weld bead, and in Comparative Example 7, where the Al 2 O 3 content was excessive, the weld appearance was reduced due to reduced fluidity. This has been degraded.
또한 MgO 함량이 본 발명 범위보다 적게 함유된 비교예 9는 슬라그 박리성이 저하되고, 표면 비드 슬라그 잔해가 비드 선과 표면 비드 중앙부에 부분적으로 발생하였다. 반면 과도하게 함유된 비교예 8은 슬라그 박리성 및 슬라그 잔해 발생은 양호한 수준을 나타내었으나, 유동성 저하로 인한 용접 외관이 저하되었다. In addition, in Comparative Example 9, where the MgO content was less than the range of the present invention, the slag peelability was reduced, and surface bead slag debris was partially generated at the bead line and the center of the surface bead. On the other hand, Comparative Example 8, which contained excessive amounts, showed good slag peelability and slag debris generation, but the welding appearance deteriorated due to reduced fluidity.
한편, 비교예 1-5는 각각의 성분 조성이 본 발명 범위를 만족하지만 관계식 1에 의해 정의되는 [((CaF2+CaO)/ ((FeSi×0.5) + (FeTi×0.5) + (철분+Al2O3)) × 3] 의 조성성분비가 1.0~1.4 범위를 벗어난 경우로서 슬라그 박리성 저하, 표면 비드 잔해 발생 및 용접 외관이 저하되는 현상이 나타남을 알 수 있다. On the other hand, in Comparative Examples 1-5, although each component composition satisfies the scope of the present invention, [((CaF 2 +CaO)/ ((FeSi × 0.5) + (FeTi × 0.5) + (iron + When the composition ratio of [Al 2 O 3 )) × 3] is outside the range of 1.0 to 1.4, it can be seen that slag peelability is reduced, surface bead debris is generated, and the weld appearance is deteriorated.
구체적으로, 상기 성분비 값이 1.0 미만인 비교예 1-3 의 경우, 일면 용접에서 슬라그 박리성 저하 및 표면 비드에 슬라그 잔해가 발생하였다. 그리고 상기 성분비 값이 1.4를 초과하는 비교예 4-5는 슬라그 박리성 및 슬라그 잔해 발생 비율은 비교예 1-3 대비 양호하였으나, 유동성 저하로 인한 용접 외관이 저하되는 현상이 나타났다. Specifically, in the case of Comparative Example 1-3 where the component ratio value was less than 1.0, slag peelability was reduced in one-side welding and slag debris was generated on the surface bead. In Comparative Example 4-5, where the component ratio exceeded 1.4, the slag peelability and slag debris generation rate were better than Comparative Example 1-3, but the welding appearance was deteriorated due to decreased fluidity.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, the detailed description of the present invention has described preferred embodiments of the present invention, but those skilled in the art can make various modifications without departing from the scope of the present invention. Of course this is possible. Therefore, the scope of rights of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims described later, but also by their equivalents.
Claims (3)
[관계식 1]
By weight percentage, SiO 2 :4~8%, Al 2 O 3 :4~8%, TiO 2 :5~10%, MgO:20~30%, CaF 2 :4~9%, CaO:5~10 %, FeTi: 3.0% or less, FeSi: 2.0% or less, B: 0.005 to 0.006%, iron: 25 to 38%, residual fixative and inevitable impurities, and the composition ratio defined by the following relational equation 1 is 1.0 to 1.0. A flux for single-sided submerged arc welding with excellent slag removal properties that satisfies 1.4.
[Relationship 1]
The flux for one-sided submerged arc welding with excellent slag peelability according to claim 1, wherein the composition ratio defined by the relational equation 1 satisfies 1.26 to 1.4.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010100233A (en) | 2000-03-21 | 2001-11-14 | 신현준 | Flux for electoslag welding |
-
2022
- 2022-04-07 KR KR1020220043327A patent/KR20230144268A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010100233A (en) | 2000-03-21 | 2001-11-14 | 신현준 | Flux for electoslag welding |
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