WO2014021097A1 - 被覆アーク溶接棒 - Google Patents

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WO2014021097A1
WO2014021097A1 PCT/JP2013/069312 JP2013069312W WO2014021097A1 WO 2014021097 A1 WO2014021097 A1 WO 2014021097A1 JP 2013069312 W JP2013069312 W JP 2013069312W WO 2014021097 A1 WO2014021097 A1 WO 2014021097A1
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WO
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mass
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raw material
coating agent
titanium oxide
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PCT/JP2013/069312
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洋平 片野
貴之 小池
良彦 北川
太田　誠
浩之 川崎
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株式会社神戸製鋼所
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Publication date
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    • B23K35/404—Coated rods; Coated electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a coated arc welding rod in which a coating is applied to a steel core wire.
  • Cited Document 1 describes a technique for improving rod burn resistance without deteriorating welding workability by containing predetermined SiO 2 in reduced illuminite.
  • cited document 2 describes a technique in which a predetermined C is contained in the steel core wire, so that it is excellent in welding workability, and in particular, an effect that is excellent in vertical improvement welding.
  • the present invention has been invented without the above problems. That is, it is an object of the present invention to provide a coated arc welding rod which can obtain good welding workability, in particular, has good conformability at the end of the bead and can obtain a good bead shape.
  • a first coated arc welding rod according to the present invention is a coated arc welding rod in which a coating agent is applied to a steel core wire, and the coating rate of the coating agent per total mass of the welding rod is 20.0 to 55.
  • the coating agent is in the form of particles of titanium oxide raw material: 15.0 to 60.0% by mass, and the Si equivalent amount of SiO 2 is 4.0 to 14.0% by mass with respect to the total mass of the coating agent.
  • the titanium oxide raw material is based on the total mass of the titanium oxide raw material TiO 2 : 58.0 to 99.0 mass%, Si: 2.5 mass% or less, Al: 3.0 mass% or less, Mn: 5.0 mass% or less, Fe: 35.0 mass% or less, Mg: 5.0% by mass or less, Ca: 2.0% by mass or less, and on the surface of the titanium oxide raw material, it is composed of at least one of Ti, Fe, Mn, Al and Si.
  • An oxide is present, and this oxide is characterized in that the atomic percentage of Al and Si satisfies 1 ⁇
  • the workability of welding is improved by defining the coating rate of the coating agent.
  • the welding workability is improved, and by defining the Si amount, the viscosity of the slag is adjusted, the arc force is increased, and the Al amount is defined.
  • This increases arc stability and slag viscosity.
  • the amount of CO 2 the weld metal is protected and the viscosity of the slag is increased, and by defining the amount of C, the strength of the weld metal is improved and the arc force is maintained.
  • the amount of Mn the weld metal is deoxidized and the strength is adjusted, and by defining the total amount of Na and K, the stability of the arc is improved.
  • the bead shape is improved, and by regulating the amounts of Si, Al, and Mn, the viscosity of the slag is adjusted. Further, by defining the amount of Fe, a decrease in melting point is suppressed, and by defining the amounts of Mg and Ca, the amount of spatter generated is suppressed. Furthermore, by defining the atomic percentages of Al and Si, the melting point of the titanium oxide raw material becomes appropriate, the bead shape is improved, and the conformability is improved.
  • the second coated arc welding rod according to the present invention is a coated arc welding rod in which a coating agent is applied to a steel core wire, and the coating rate of the coating agent per total mass of the welding rod is 20.0 to 55. 0.02% by mass, and the coating agent is in the form of particles of titanium oxide raw material: 2.0 to 20.0% by mass, based on the total mass of the coating, between the Si equivalent of metal Si and the Si equivalent of SiO 2 Total: 4.0 to 14.0% by mass, total of Al equivalent of metal Al and Al equivalent of Al 2 O 3 : 0.1 to 3.5% by mass, from CaCO 3 , MgCO 3 , BaCO 3 CO 2 equivalent amount of at least one metal carbonate selected from the group consisting of: selected from the group consisting of 5.0 to 30.0% by mass, CaF 2 , BaF 2 , AlF 3 , LiF, Na 2 SiF 6 F-converted amount of at least one kind of metal fluoride: 0.5 15.0% by mass, C: 0.01 to 0.7% by mass, Na total
  • the workability of welding is improved by defining the coating rate of the coating agent.
  • the welding workability is improved, and by defining the Si amount, the viscosity of the slag is adjusted, the arc force is increased, and the Al amount is defined.
  • This increases arc stability and slag viscosity.
  • the CO 2 amount the deposited metal is protected, the amount of diffusible hydrogen is reduced and the viscosity of the slag is increased, and by specifying the F amount, the viscosity of the slag is adjusted and welding workability is improved. improves.
  • the C amount the strength of the weld metal is improved and the arc force is maintained, and by defining the total amount of Na and K, the stability of the arc is improved.
  • the bead shape is improved, and by regulating the amounts of Si, Al, and Mn, the viscosity of the slag is adjusted. Further, by defining the amount of Fe, a decrease in melting point is suppressed, and by defining the amounts of Mg and Ca, the amount of spatter generated is suppressed. Furthermore, by defining the atomic percentages of Al and Si, the melting point of the titanium oxide raw material becomes appropriate, the bead shape is improved, and the conformability is improved.
  • the third coated arc welding rod according to the present invention is the second coated arc welding rod, wherein the coating agent further contains Mn: 1.0 to 7.0% by mass based on the total mass of the coating agent, Ti equivalent of metal Ti: 0.2 to 2.0 mass%, B equivalent of B compound: 0.02 to 0.3 mass%, Ni: 0.5 to 10.0 mass%, Cr and Mo
  • the total may contain at least one selected from the group of 0.1 to 3.0% by mass, and the total of Al and Mg: 0.1 to 2.0% by mass.
  • the strength and toughness of the weld metal are improved by containing a predetermined amount of Mn in the coating component. Moreover, the strength and toughness of the weld metal are improved by containing a predetermined amount of at least one selected from the group consisting of metal Ti, B compound, Ni, the sum of Cr and Mo, and the sum of Al and Mg.
  • the coated arc welding rod according to the present invention is the third coated arc welding rod, wherein the coating agent further contains a Li-converted amount of Li compound: 0.01 to 1.0% by mass with respect to the total mass of the coating agent. May be.
  • the moisture absorption resistance of the coating agent is improved by containing a predetermined amount of the Li compound in the coating component.
  • the fourth coated arc welding rod according to the present invention is the above-mentioned any one of the first to third coated arc welding rods, wherein the coating agent is further converted into a ZrO 2 amount of ZrO 2 per total coating mass: 0 It may contain 1 to 7.0% by mass.
  • the concentration of the generated arc and the gloss of the bead surface are improved by containing a predetermined amount of ZrO 2 in the coating component, and the conformability of the weld metal to the base material is improved. To do.
  • the present invention it is possible to maintain good welding workability in all-position welding, in particular, it is possible to obtain a good bead shape with good conformability of the bead end.
  • the vertical weldability is particularly excellent.
  • by adjusting the content of the predetermined element it is possible to achieve toughness securing at low temperatures and improvement in strength.
  • the content of the predetermined element it is possible to improve the moisture absorption resistance of the coating material, to improve the concentration of generated arc and the gloss of the bead surface.
  • metal Si means one or more of “pure metal Si” and “alloy Si”.
  • metal Al means one or more of “pure metal Al” and “alloy Al”
  • metal Ti means one or more of “pure metal Ti” and “alloy Ti”.
  • Mn when simply written as Mn, it is a converted amount of Mn including pure metals, alloys, compounds (that is, metal Mn, Mn oxide, etc.) and all other Mn.
  • Oxide means one or more of “single oxide” and “composite oxide”.
  • Single oxide means, for example, an oxide of Ti alone (TiO 2 ) if it is Ti
  • composite oxide means a collection of a plurality of these single oxides, for example, It refers to both oxides containing a plurality of metal components such as Ti, Fe, and Mn. And the state that this oxide exists in the surface of the particle
  • the first embodiment relates to a lime titania-based or titania-based coated arc welding rod.
  • a coating is applied to the steel core wire, and the coating rate of the coating per mass of the welding rod (that is, the mass of the coating per mass of the welding rod).
  • this coating agent is selected from the group consisting of titanium oxide raw material in the form of particles per the total mass of the coating agent, Si equivalent amount of SiO 2 , Al equivalent amount of Al 2 O 3 , CaCO 3 , MgCO 3 , and BaCO 3.
  • at least one or more of CO 2 equivalent amount of metal carbonate is, C, Mn, contains a predetermined amount of the total of the K in terms of Na converted amount and the K compound of Na compound.
  • the titanium oxide raw material has a composition in which a predetermined amount of TiO 2 , Si, Al, Mn, Fe, Mg, and Ca per total mass of the titanium oxide raw material, and Ti, An oxide composed of at least one of Fe, Mn, Al, and Si exists, and this oxide satisfies 1 ⁇ Al + Si ⁇ 10 in terms of atomic percentage of Al and Si.
  • regulated to JISG3523 can be used, for example.
  • ⁇ Particulate titanium oxide raw material 15.0 to 60.0% by mass>
  • a titanium oxide raw material having an optimized oxide composition as described later as the TiO 2 source good welding workability, particularly good conformability and bead shape can be obtained.
  • the content of the titanium oxide raw material per total mass of the coating agent is less than 15.0% by mass, welding workability is deteriorated, and good conformability and bead shape cannot be obtained.
  • the content of the titanium oxide raw material exceeds 60.0 mass%, the slag melting point becomes high, and the slag hardens quickly when weaving is performed. Thereby, a weld metal is formed along the carrying rod and becomes a scale bead.
  • the content of the titanium oxide raw material in the form of particles is set to 15.0 to 60.0% by mass. More preferably, it is 35.0 to 55.0% by mass. If it is within this range, an appropriate slag melting point and viscosity can be obtained, and a better bead shape and conformability can be obtained in vertical welding.
  • SiO 2 has an effect of increasing the arc force while acting as a viscosity adjusting agent for slag.
  • Si equivalent amount of SiO 2 per total mass of the coating agent is less than 4.0% by mass, the effect as a viscosity modifier is not sufficiently exhibited, and the bead shape is deteriorated.
  • the Si equivalent amount of SiO 2 in terms of Si exceeds 14.0% by mass, the slag peelability is significantly deteriorated and the workability is lowered. Therefore, the Si equivalent amount of SiO 2 is 4.0 to 14.0 mass%.
  • Al 2 O 3 increases the arc stability and slag viscosity, and acts as a slag forming agent. If the Al equivalent amount of Al 2 O 3 per total mass of the coating agent is less than 0.1% by mass, the stability of the arc and the viscosity of the slag cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the Al conversion amount of Al 2 O 3 exceeds 3.5 mass%, the amount of slag generated increases and the slag peelability also decreases, so the welding workability decreases. Therefore, the Al equivalent amount of Al 2 O 3 is 0.1 to 3.5 mass%.
  • Metal carbonate is decomposed by arc heat to generate CO 2 gas.
  • the CO 2 gas has an effect of protecting the deposited metal by lowering the partial pressure of H 2 gas and N 2 gas in the arc atmosphere. It also has the effect of increasing the slag viscosity. If the amount of metal carbonate converted to CO 2 per mass of the coating agent is less than 1.0% by mass, pits and blowholes are generated due to insufficient CO 2 gas shielding. On the other hand, when it exceeds 15.0 mass%, an arc will become weak and workability
  • the amount of metal carbonate converted to CO 2 is 1.0 to 15.0 mass%.
  • C 0.01 to 1.0% by mass>
  • C is an element that dominates the strength of the weld metal and is necessary for reacting with oxygen and maintaining an arc force. If the content of C per the total mass of the coating agent is less than 0.01% by mass, the effect is not obtained and the arc spraying becomes weak. On the other hand, if the C content exceeds 1.0 mass%, the arc spraying becomes too strong, resulting in a lot of spatters and irregular bead shapes. Therefore, the C content is set to 0.01 to 1.0% by mass. More preferably, it is 0.05 to 0.5% by mass. When it is within this range, an appropriate arc force can be obtained and the arc is stabilized.
  • Mn 0.1 to 15.0 mass%> Mn is necessary for deoxidation and strength adjustment of the weld metal.
  • Mn is necessary for deoxidation and strength adjustment of the weld metal.
  • the content of Mn per total mass of the coating agent is less than 0.1% by mass, deoxidation is insufficient and blowholes are generated.
  • the content of Mn exceeds 15.0% by mass, the strength becomes excessive and the crack resistance is lowered. Therefore, the Mn content is set to 0.1 to 15.0% by mass. More preferably, it is 3.5 to 12.0% by mass. If it is in this range, the defect resistance performance (blow hole resistance, crack resistance) will be good.
  • ⁇ Total of Na conversion amount of Na compound and K conversion amount of K compound 1.0 to 8.0% by mass> Na and K are highly effective in improving arc stability. If the total of Na conversion amount of Na compound and K conversion amount of K compound per the total mass of the coating agent is less than 1.0% by mass, the effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the sum of the Na conversion amount of the Na compound and the K conversion amount of the K compound exceeds 8.0% by mass, the drop-off resistance and the rod burn resistance of the coating agent are deteriorated. Therefore, the total of the Na equivalent amount of the Na compound and the K equivalent amount of the K compound is 1.0 to 8.0 mass%.
  • MgO or the like is used as a fine adjustment agent such as deoxidation, and Ni, Cr, Sb or the like is used in a small amount for the purpose of improving the corrosion resistance of the weld metal. It can also be contained. These elements do not affect the object of the present invention. Further, the coating agent contains a trace amount of an alkali metal compound other than the above elements.
  • TiO 2 plays an important role in supporting the weld metal.
  • the amount is less than 58.0% by mass, the amount of slag is insufficient, and the bead shape becomes a sagging shape.
  • the content of TiO 2 per total mass of the titanium oxide raw material exceeds 99.0% by mass, the melting point is too high and the slag hardens quickly, and the pool size during welding becomes small. Therefore, it becomes difficult to maintain a constant molten pool shape when weaving in vertical welding, and the bead shape becomes uneven. Accordingly, the TiO 2 content is set to 58.0 to 99.0 mass%.
  • a high TiO 2 content as a titanium oxide raw material is suitable for vertical welding because the melting point is high, and a low TiO 2 content is suitable for fillet welding.
  • Si 2.5 mass% or less
  • Al 3.0 mass% or less
  • Mn 5.0 mass% or less>
  • Si, Al, Mn oxides (single oxide or composite oxide) and carbonates are added to adjust the viscosity of the slag.
  • oxides and carbonates of Si, Al, and Mn sources are generally not used with a titanium oxide source, but in the flux by another raw material (for example, silica sand, alumina, manganese carbonate, manganese dioxide, etc.). Added.
  • Si, Al, and Mn contents per total mass of the titanium oxide raw material in the titanium oxide source are increased, the mechanical performance and the slag viscosity are affected.
  • the Si content is 2.5 mass% or less
  • the Al content is 3.0 mass% or less
  • the Mn content is 5.0 mass% or less.
  • Each may be 0% by mass, but as will be described later, the atomic percentage of Al and Si on the surface of the titanium oxide raw material particles must satisfy “1 ⁇ Al + Si ⁇ 10”.
  • One or more inclusions are essential.
  • the fillet welding material has a high Fe content and the vertical welding material has a low Fe content.
  • the Fe content per total mass of the titanium oxide raw material should be 35.0% by mass or less. is necessary. In addition, 0 mass% may be sufficient.
  • Mg 5.0% by mass or less
  • Ca 2.0% by mass or less
  • impurities such as Mg and Ca (including oxides and carbonates) are necessarily included in the titanium oxide raw material of the present invention. End up.
  • Mg and Ca including oxides and carbonates
  • the Mg content per total mass of the titanium oxide raw material needs to be 5.0% by mass or less
  • the Ca content needs to be 2.0% by mass or less. .
  • Each may be 0% by mass.
  • C, Nb, V and the like are each C: 0.30 mass% or less, Nb: 0.30 mass% or less, V: 0.30 mass% You may contain the following. However, it is not limited to these components and numerical values.
  • ⁇ Oxides composed of at least one of Ti, Fe, Mn, Al, and Si exist on the particle surface of the titanium oxide raw material>
  • the atomic percentage of Al and Si satisfies “1 ⁇ Al + Si ⁇ 10”. More preferably, the atomic percentage of Al and Si is “1.5 ⁇ Al + Si ⁇ 6”. That is, it is essential that at least one oxide of Al and Si is present. More preferably, the atomic percentage of Ti, Fe, Mn and O is “1 ⁇ Ti / (Fe + Mn) ⁇ 100” or “O / (Fe + Mn) ⁇ 100”.
  • oxides, carbonates, and the like of Fe, Mn, Al, Si, Mg, and Ca are added and fired (sintered) to the extent that the surface of the titanium oxide raw material is slightly melted.
  • the firing temperature depends on the amount of oxygen in the titanium oxide raw material and the firing method, it is about 800-1300 ° C. and is sintered together with the additive material in a rotary kiln or batch furnace.
  • the surface state of the titanium oxide raw material particles must satisfy the following formulas 1 to 3 calculated from the surface analysis results according to a predetermined analysis method. That is, in EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy), carbon tape (C tape) is attached to an aluminum base, and about 1 g of raw material is installed, and the surface of the raw material is relatively flat at high magnification (about 2000 times). Five particles having a range (10 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m rectangular region) in which no foreign substance is present (not attached) are randomly selected, and the atomic weight ratio of one field is measured for each particle. With respect to the five measurement results, the values of the following formulas 1 to 3 are obtained, and the average value of the formula values is obtained. By this measuring method, the titanium oxide raw material of the present invention can be evaluated.
  • x is 1 to 10.
  • the amounts of Al and Si relative to the amount of TiO 2 affect the melting point of the titanium oxide raw material.
  • x of Formula 1 is between 1 and 10, there is no particular difference in the bead shape.
  • x exceeds 10
  • the melting point of the titanium oxide raw material is lowered and becomes a convex bead during vertical welding.
  • x is lower than 1
  • the melting point of the titanium oxide raw material is too high, and the bead shape becomes uneven.
  • the conformability deteriorates.
  • x is set to 1 to 10, but when x is 1.5 to 6, the familiarity of the beads is particularly good.
  • y is preferably greater than 1 and 100 or less.
  • the amount of Fe and Mn relative to the amount of TiO 2 affects the melting point of the titanium oxide raw material. If the value of y is 1 or less, the Ti content is low, and the Fe and Mn content having a low melting point are increased. Therefore, the melting point of the titanium oxide raw material is lowered, the weld metal tends to sag, and a convex bead is formed. On the other hand, if y exceeds 100, the melting point of the titanium oxide raw material increases and the slag hardens quickly. Therefore, it becomes difficult to control the molten pool shape, resulting in a poor bead shape. For this reason, y is preferably larger than 1 and 100 or smaller.
  • the value z in Equation 3 is preferably 100 or less. If z exceeds 100, the amount of oxygen in the weld metal becomes excessive and the viscosity is lowered, so that the beads tend to sag during vertical welding and become convex beads. For this reason, z is preferably 100 or less.
  • the second embodiment relates to a low hydrogen-based coated arc welding rod.
  • a coating agent is applied to a steel core wire, and the coating rate of the coating agent per total mass of the welding rod is defined.
  • this coating agent is the total of the titanium oxide raw material which makes a particulate form per coating material total mass, the Si conversion amount of metal Si and the Si conversion amount of SiO 2 , the Al conversion amount of metal Al and Al 2 O 3 Total with Al conversion amount, CO 2 conversion amount of at least one metal carbonate selected from the group consisting of CaCO 3 , MgCO 3 , BaCO 3 , CaF 2 , BaF 2 , AlF 3 , LiF, Na 2 SiF A predetermined amount of a total amount of the F equivalent amount of at least one metal fluoride selected from the group consisting of 6 and the Na equivalent amount of the C and Na compounds and the K equivalent amount of the K compound is contained.
  • the titanium oxide raw material has a composition in which a predetermined amount of TiO 2 , Si, Al, Mn, Fe, Mg, and Ca per total mass of the titanium oxide raw material, and Ti, An oxide composed of at least one of Fe, Mn, Al, and Si exists, and this oxide satisfies 1 ⁇ Al + Si ⁇ 10 in terms of atomic percentage of Al and Si.
  • regulated to JISG3523 can be used, for example.
  • ⁇ Particulate titanium oxide raw material 2.0 to 20.0 mass%>
  • a titanium oxide raw material having an optimized oxide composition as described later as the TiO 2 source good welding workability, particularly good conformability and bead shape can be obtained.
  • the content of the titanium oxide raw material per the total mass of the coating agent is less than 2.0% by mass, welding workability is deteriorated and good conformability and bead shape cannot be obtained.
  • the content of the titanium oxide raw material exceeds 20.0% by mass, the slag melting point increases, and the slag hardens quickly when weaving is performed. Thereby, a weld metal is formed along the carrying rod and becomes a scale bead.
  • the content of the titanium oxide raw material in the form of particles is set to 2.0 to 20.0 mass%. More preferably, the content is 5.0 to 15.0% by mass. If it is in this range, an appropriate slag melting point and viscosity can be obtained, and even better conformability and bead shape can be obtained in vertical welding.
  • Metal Si and SiO 2 have an effect of increasing the arc force while acting as a viscosity adjusting agent for slag.
  • the sum of the Si equivalent amount of metal Si and the Si equivalent amount of SiO 2 per the total mass of the coating agent is less than 4.0% by mass, the effect as a viscosity modifier is not sufficiently exhibited, and the bead shape is deteriorated.
  • the sum of the amount of metal Si converted to Si and the amount of SiO 2 converted to Si exceeds 14.0% by mass, the slag removability is remarkably deteriorated and workability is lowered. Accordingly, the sum of the Si equivalent amount of metal Si and the Si equivalent amount of SiO 2 is 4.0 to 14.0 mass%.
  • ⁇ Total of Al conversion amount of metal Al and Al conversion amount of Al 2 O 3 0.1 to 3.5% by mass> Metals Al and Al 2 O 3 increase arc stability and slag viscosity and act as slag formers. If the total of the Al equivalent amount of metal Al and the Al equivalent amount of Al 2 O 3 per the total mass of the coating agent is less than 0.1% by mass, the stability of the arc and the viscosity of the slag cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the sum of the Al equivalent amount of metal Al and the Al equivalent amount of Al 2 O 3 exceeds 3.5 mass%, the amount of slag generated increases and the slag peelability also decreases, so the welding workability decreases. To do. Therefore, the total of the Al equivalent amount of metal Al and the Al equivalent amount of Al 2 O 3 is 0.1 to 3.5 mass%.
  • Metal carbonate is decomposed by arc heat to generate CO 2 gas.
  • the CO 2 gas has the effect of lowering the partial pressure of the H 2 gas and N 2 gas in the arc atmosphere to protect the deposited metal and reduce the amount of diffusible hydrogen. It also has the effect of increasing the slag viscosity. If the amount of metal carbonate in terms of CO 2 equivalent to the total mass of the coating agent is less than 5.0% by mass, pits and blow holes are generated due to insufficient CO 2 gas shielding.
  • the amount of metal carbonate converted to CO 2 is 5.0 to 30.0% by mass. More preferably, it is 10.0 to 25.0% by mass. When it is in this range, the effect of the shielding gas is enhanced and the conformability is improved.
  • Metal fluoride is a component that can adjust the viscosity of the slag to obtain good welding workability. If the F equivalent amount of the metal fluoride per the total mass of the coating agent is less than 0.5% by mass, the viscosity of the slag becomes too high and the bead shape deteriorates. On the other hand, if the F equivalent amount of the metal fluoride exceeds 15.0% by mass, the arc becomes unstable, which is not desirable. Therefore, the F equivalent amount of the metal fluoride per the total mass of the coating agent is 0.5 to 15.0% by mass. More preferably, it is 3.0 to 10.0% by mass. When it is in this range, the slag peelability is particularly good.
  • C is an element that dominates the strength of the weld metal and is necessary for reacting with oxygen and maintaining an arc force. If the content of C per the total mass of the coating agent is less than 0.01% by mass, the effect is not obtained and the arc spraying becomes weak. On the other hand, when the content of C exceeds 0.7 mass%, the arc spraying becomes too strong, resulting in a lot of spatters and irregular bead shapes. Therefore, the C content is set to 0.01 to 0.7% by mass. More preferably, the content is 0.03 to 0.2% by mass. When it is within this range, an appropriate arc force can be obtained and the arc is stabilized.
  • ⁇ Total of Na conversion amount of Na compound and K conversion amount of K compound 1.0 to 8.0% by mass> Na and K are highly effective in improving arc stability. If the total of Na conversion amount of Na compound and K conversion amount of K compound per the total mass of the coating agent is less than 1.0% by mass, the effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the sum of the Na conversion amount of the Na compound and the K conversion amount of the K compound exceeds 8.0% by mass, the drop-off resistance and the rod burn resistance of the coating agent are deteriorated. Therefore, the total of the Na equivalent amount of the Na compound and the K equivalent amount of the K compound is 1.0 to 8.0 mass%.
  • the Na compound includes Na 2 SiF 6 described above.
  • the balance of the covering of the coated arc welding rod as a whole is Fe and inevitable impurities.
  • Ce, La, etc. may be contained in the coating agent as a fine adjuster such as deoxidation, and Nb, V, etc. may be contained in a small amount as a weld metal strength adjuster. it can. These elements do not affect the object of the present invention. Further, the coating agent contains a trace amount of an alkali metal compound other than the above elements.
  • Inevitable impurities include, for example, B, Ni, Mo, Cr, etc., B: less than 0.02% by mass, Ni: less than 0.5% by mass, Mo: less than 0.1% by mass, Cr: 0 It may contain less than 1% by mass. However, it is not limited to these components and numerical values.
  • the third embodiment relates to a coated arc welding rod excellent in toughness and strength at low temperatures.
  • the coating material contains a predetermined amount of Mn per total mass of the coating material, and further, Ti conversion amount of metal Ti, B conversion amount of B compound , Ni, a total of at least one selected from the group consisting of Cr and Mo and a total of Al and Mg.
  • Ti conversion amount of metal Ti a predetermined amount of metal Ti, B conversion amount of B compound , Ni, a total of at least one selected from the group consisting of Cr and Mo and a total of Al and Mg.
  • Mn 1.0 to 7.0% by mass> Mn is intended to ensure strength and deoxidize, and is also important for obtaining excellent toughness. If the Mn content per total mass of the coating agent is less than 1.0% by mass, sufficient strength and toughness cannot be obtained. On the other hand, if the Mn content exceeds 7.0% by mass, the hardenability of the weld metal increases and the toughness decreases. Therefore, when Mn is added, the Mn content is set to 1.0 to 7.0% by mass.
  • Metal Ti is a deoxidizing element and is effective in improving the strength of the weld metal. Moreover, metal Ti produces
  • the Ti equivalent amount of the metal Ti per the total mass of the coating agent is less than 0.2% by mass, sufficient deacidification and the effect of improving the strength of the weld metal are not exhibited.
  • the Ti conversion amount of the metal Ti exceeds 2.0 mass%, the amount of Ti in the weld metal is excessively increased, so that the strength and hardness are excessively increased and the toughness of the weld metal is lowered. Therefore, when adding metal Ti, the Ti equivalent of metal Ti is 0.2 to 2.0 mass%.
  • B has the effect of making the weld metal structure fine and improving the toughness of the weld metal. If the B conversion amount of the B compound per the total mass of the coating agent is less than 0.02% by mass, the effect is not obtained. On the other hand, when the B conversion amount of the B compound exceeds 0.3% by mass, it excessively precipitates at the crystal grain boundary of the weld metal and lowers the toughness due to a decrease in the strength of the crystal interface. Accordingly, when the B compound is added, the B conversion amount of the B compound is 0.02 to 0.3% by mass.
  • Ni is an element that increases strength and toughness.
  • the content of Ni per the total mass of the coating agent is less than 0.5% by mass, a predetermined effect cannot be obtained.
  • the Ni content exceeds 10.0% by mass, the strength of the weld metal becomes too high, and the toughness decreases. Therefore, when Ni is added, the Ni content is 0.5 to 10.0% by mass.
  • ⁇ Total of Cr and Mo 0.1 to 3.0% by mass> Cr and Mo have the effect of improving the strength of the weld metal. If the total of Cr and Mo per total mass of the coating is less than 0.1% by mass, the effect of improving the strength cannot be obtained. On the other hand, if the total of Cr and Mo exceeds 3.0% by mass, the hardenability is excessively increased and the toughness is deteriorated because carbides are generated. Therefore, when adding at least one of Cr and Mo, the total of Cr and Mo is 0.1 to 3.0 mass%.
  • ⁇ Total of Al and Mg 0.1 to 2.0% by mass> Al and Mg are strong deoxidizers and have the effect of improving toughness by reducing the oxygen content of the weld metal. If the total of Al and Mg per the total mass of the coating agent is less than 0.1% by mass, the effect of improving toughness cannot be obtained. On the other hand, if the total of Al and Mg exceeds 2.0% by mass, the arc becomes unstable and the amount of spatter generated increases, and the slag viscosity decreases and the slag peelability becomes poor. Therefore, when adding at least one of Al and Mg, the total of Al and Mg is 0.1 to 2.0 mass%.
  • the coating material may further contain a Li compound in a predetermined amount in terms of Li per the total mass of the coating material.
  • Li conversion amount of Li compound 0.01 to 1.0% by mass> Li functions to improve the moisture absorption resistance of the coating agent. If the Li conversion amount of the Li compound per the total mass of the coating agent is less than 0.01% by mass, the effect of improving the moisture absorption resistance cannot be obtained. On the other hand, if the Li conversion amount of the Li compound exceeds 1.0% by mass, the internal gas cannot escape from the coating process and dry cracking occurs. Therefore, when adding a Li compound, the Li conversion amount of the Li compound is 0.01 to 1.0 mass%.
  • the coating agent may further contain ZrO 2 in a predetermined amount of Zr equivalent per the total mass of the coating agent.
  • Zr equivalent amount of ZrO 2 0.1 to 7.0% by mass>
  • ZrO 2 has the effect of improving the concentration of generated arc and the gloss of the bead surface.
  • ZrO 2 improves the conformability of the weld metal to the base material.
  • the Zr equivalent amount of ZrO 2 per total mass of the coating agent is less than 0.1% by mass, the effects of arc concentration, bead surface gloss, and conformability to the base metal of the weld metal cannot be obtained sufficiently.
  • Zr in terms of ZrO 2 also comprises ZrO 2 values of trace amounts contained in the (titanium oxide material 0.1 to 7.0 mass%. That is, the ZrO 2 Zr The conversion amount is the total amount including the remainder in the titanium oxide raw material).
  • a firing method There are two main methods for producing a titanium oxide raw material: a firing method and a melting method.
  • the firing method is used, the Fe amount is high, and when the melting method is used, the Fe amount is low.
  • raw materials for fillet welding higher Fe content is preferred
  • vertical welding lower Fe content is preferred
  • a raw material natural rutile, lucoxin, and illuminite can be used as a Ti source.
  • Ti content of each raw material is low in the order of rutile, lucoxin, and illuminite, and can be used by mixing properly according to the physical properties of the target titanium oxide raw material.
  • specific gravity, magnetic force, and flotation are performed for the purpose of concentrating titanium oxide raw materials and reducing impurities.
  • Si, Al, Fe, Mn, Mg, and Ca sources Si, Al, Fe, Mn, Mg, and Ca oxides (including complex oxides) and carbonates can be used (added).
  • the composite oxide since the composite oxide has a low melting point compared to a single oxide and carbonate, it is advantageous for surface reaction and can be reacted at a lower temperature.
  • Examples of the firing method include a rotary kiln or batch furnace as the firing furnace, but considering an effective reaction between the Ti oxide source and other oxides or carbonates, a rotary kiln in which the raw materials are uniformly contacted is preferable.
  • a batch furnace when the firing temperature is 1200 ° C. or higher, there is a high possibility that the entire mixed raw material and a part thereof having a low melting point are sintered and solidified. For this reason, extra work such as coarse crushing, pulverization, and sieving of the sintered and solidified titanium oxide raw material occurs, resulting in an increase in cost.
  • the firing atmosphere it is considered that when the firing temperature is high, titanium nitride (melting point: 3000 ° C.), which is a nitride of titanium, is generated in the air atmosphere. Therefore, although it is encouraged that the firing atmosphere is a CO atmosphere, CO gas is easily generated by adding a C source to the firing raw material.
  • illuminite is used as the Ti source, in order to increase the apparent melting point of illuminite, a large amount of C source is added to reduce the Fe oxide content constituting the illuminite on the surface of the illuminite particles.
  • the composition of the surface of the illuminite particles is shifted from illuminite toward natural rutile to increase the melting point of the surface of the illuminite particles. At this time, it is not necessary to reduce to the center of the illuminite particles.
  • the raw material can be natural illuminite, which is low cost, as a Ti source. Also, rutile or lucoxin can be used. In application, since raw materials with less miscellaneous substances are used, specific gravity, magnetic force, and flotation are performed for the purpose of concentrating titanium oxide raw materials and reducing impurities.
  • Si, Al, Fe, Mn, Mg, and Ca sources Si, Al, Fe, Mn, Mg, and Ca oxides (including complex oxides) and carbonates can be used (added).
  • the composite oxide has a lower melting point than the single oxide or carbonate, it is advantageous for the surface reaction and can be reacted at a lower temperature.
  • illuminite and other raw materials oxygens, carbonates
  • a deoxidizer C source
  • illuminite and other raw materials oxygens, carbonates
  • a deoxidizer C source
  • the oxidized Fe in the illuminite is reduced to a molten state. Since Fe has a low melting point, it collects in the lower part of the furnace, and an oxide composed of Ti, Si, Al, Mn, Fe, Mg, Ca and other impurities is generated in the upper part of the furnace.
  • an electric furnace can also be used.
  • the oxide thus obtained is roughly crushed ⁇ crushed ⁇ adjusted in particle size to obtain a solvent raw material.
  • the Fe part (lower part) with a low melting point and the oxide part (upper part) with a high melting point are mixed depending on the characteristics of the welding material to be obtained (bead shape) and for vertical welding or fillet welding. It may be used or an intermediate layer (melting point between the upper part and the lower part) may be used.
  • C and S in the deoxidizer may remain in the titanium oxide raw material. Since these impurities adversely affect the quality of the welding material, it is necessary to carry out post-treatment (pickling or baking treatment) that differs depending on the type of impurities.
  • the Ti valence (oxidation degree) in the atmosphere of the oxide is not stable. Therefore, in order to make the Ti valence the most stable tetravalence (TiO 2 crystal structure) in the atmosphere. There are also cases where firing is performed in a CO reducing atmosphere during melting.
  • Fe , Mn, Al, Si, Mg, and Ca oxides and carbonates may be added and sintered (sintered) so that the surface of the titanium oxide raw material is slightly melted.
  • the firing temperature depends on the amount of oxygen in the titanium oxide raw material and the firing method, it is about 800-1300 ° C. and is sintered together with the additive material in a rotary kiln or batch furnace. Since Fe, Mn, Al, Si, Mg, and Ca are easily oxidized, they may be added as metals.
  • the coating agent described above is coated with a binding agent such as sodium silicate and water glass represented by potassium silicate so that the covering ratio is 20 to 55% by mass around the steel core wire.
  • a binding agent such as sodium silicate and water glass represented by potassium silicate
  • lime titania or titania 70 to 250 ° C.
  • low hydrogen 350 to 550 ° C.
  • SWY11 defined in JIS G 3523 can be used as the steel core wire.
  • good welding workability can be obtained by using a titanium oxide raw material having an optimized oxide composition.
  • the titanium oxide raw material is controlled in the presence form of Ti, Fe, Mn, Al, Si, O on the particle surface, compatible with the appropriate melting point of slag and molten metal, viscosity and oxygen content, Furthermore, good conformability and bead shape can be ensured.
  • a predetermined amount of Mn is added, and further, a Ti equivalent amount of metal Ti, a B equivalent amount of B compound, a total of Ni, Cr and Mo, a total of Al and Mg
  • a predetermined amount of at least one selected from the above it is possible to obtain a coated arc welding rod with improved toughness and strength at low temperatures.
  • a predetermined amount of the Li compound in terms of Li a coated arc welding rod in which the moisture absorption resistance of the coating material is improved can be obtained.
  • a predetermined amount of ZrO 2 equivalent to ZrO 2 it is possible to obtain a coated arc welding rod with improved arc concentration, bead surface gloss, and adaptability to the base metal of the weld metal.
  • Tables 1 and 2 are for titanium oxide raw materials
  • Table 3 is the result
  • Table 4 is the composition of the coated arc welding rod used.
  • Table 1 No. corresponding to the comparative example of Table 2.
  • Reference numerals 13 to 16 denote “comparative examples”.
  • the titanium oxide raw material generally contains impurities such as Si, Al, Mn, Fe, Mg, and Ca.
  • the component ranges of TiO 2 and Si, Al, Mn, Fe, Mg, and Ca Is also within the general range. Therefore, comparative examples exceeding the upper and lower limits and the upper and lower limits are not provided.
  • Tables 5 to 18 relate to coated arc welding rods.
  • Table 5 corresponds to the first embodiment
  • Table 6 corresponds to the second embodiment
  • Table 7 corresponds to the third embodiment.
  • No. 5 in Tables 5-7. 1-1 to 1-24 are Nos. 1 and 2 in Tables 1 and 2.
  • No. 1 titanium oxide raw material is used (details will be described later).
  • a method for producing a titanium oxide raw material as a test material will be described.
  • a firing method the amount of Fe is high
  • the melting method the amount of Fe is low.
  • the raw materials for fillet welding higher Fe content is preferred
  • vertical welding lower Fe content is preferred
  • the raw materials used were natural rutile, lucoxin and illuminite as Ti sources. These were properly used according to the physical properties of the target titanium oxide raw material, and mixed and used. In application, raw materials with less impurities were used, so specific gravity, magnetic force, and flotation were conducted for the purpose of concentrating titanium oxide raw materials and reducing impurities.
  • As the Si, Al, Fe, Mn, Mg, and Ca sources oxides (including complex oxides) and carbonates of Si, Al, Fe, Mn, Mg, and Ca were used (added).
  • a rotary kiln was used as a firing furnace.
  • the firing atmosphere was a CO atmosphere.
  • C source was added to the firing raw material.
  • the raw material used was low-cost natural illuminite as a Ti source.
  • raw materials with less impurities were used, so specific gravity, magnetic force, and flotation were conducted for the purpose of concentrating titanium oxide raw materials and reducing impurities.
  • oxides (including complex oxides) and carbonates of Si, Al, Fe, Mn, Mg, and Ca were used (added).
  • illuminite As a melting method, illuminite, other raw materials (oxides and carbonates) and a deoxidizer (C source) are mixed and heated to 1800 to 2000 ° C. in an arc furnace to return Fe oxide in the illuminite. To a molten state. Since Fe has a low melting point, it gathered at the bottom of the furnace, and oxides composed of Ti, Si, Al, Mn, Fe, Mg, Ca and other impurities were generated at the top of the furnace.
  • C source deoxidizer
  • the oxide thus obtained was subjected to coarse pulverization ⁇ pulverization ⁇ particle size adjustment to obtain a solvent raw material. Further, in order to remove impurities such as C and S in the deoxidizer, pickling and baking were performed as post-processing.
  • titanium oxide raw material in order to adjust trace elements, such as the amount of Fe, Mn, Al, Si, Mg, Ca which exist on the surface, the oxide of Fe, Mn, Al, Si, Mg, Ca and Carbonate or the like was added, and firing (sintering) was performed to such an extent that the surface of the titanium oxide raw material slightly melted.
  • the firing temperature was about 800 to 1300 ° C., and the material was sintered together with the additive raw material in a rotary kiln.
  • Table 1 shows the bulk composition of titanium oxide raw materials No. 1 to 16. In the table, “-” does not contain a component.
  • the analyzer is as follows.
  • First analyzer Device WD / ED combine manufactured by JEOL Ltd. Using electronic probe microanalyzer (EPMA) JXA-8200 Analysis conditions: acceleration voltage 15 kv, irradiation current 5 ⁇ 10 ⁇ 10 A
  • Second analyzer Device Scanning electron microscope with EDS manufactured by Hitachi High-Tech Fielding Co., Ltd. S-3700N Use EDS: GENESIS 400 series manufactured by EDAX Japan Co., Ltd. Analysis conditions: acceleration voltage 15 kv, irradiation current 5 ⁇ 10 ⁇ 12 A In addition, although it analyzed by the 1st and 2nd EDX apparatus, the analysis result was equivalent in both.
  • Quantitative analysis method Quantitative analysis was performed by standardless analysis. The relative intensity ratio between the spectrum of the standard sample stored in the computer database and the measured spectrum was calculated, and the correction was calculated so that the total was 100%.
  • the analysis method is as follows. In EDX, C tape (Nisshin EM Co., Ltd. SEM conductive tape Carbon double-sided tape) was applied to an aluminum base, and after about 1g of raw material was placed, the raw material was added with medicine wrapping paper, glass plate or stainless steel microspoon. Adhered well on C tape. In order to ensure electrical conductivity, 5 particles having a range (10 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m rectangular region) in which Os vapor deposition is performed and the surface of the raw material at a high magnification (about 2000 times) is relatively flat and no foreign matter is present or adhered thereto. A random selection was made and the atomic percentage (atomic%) of one field per particle was measured.
  • Equations 1 to 3 described in the surface analysis of the titanium oxide raw material is as follows. From the measurement results of the above-mentioned five points (points of five particles), the values of Equations 1 to 3 shown below are obtained, and the average values of x, y, and z at the five points are calculated.
  • Equation 2 and Equation 3 the arithmetic denominator and the numerator are each independently calculated by an arithmetic average of 5 points and divided by the obtained average value.
  • the average value of the denominator is zero (all five points are zero), the values of Equations 2 and 3 are infinite.
  • Table 2 shows the analysis results of the atomic percentage of the titanium oxide raw material particles (that is, the EDX analysis results). In the table, “-” does not contain a component.
  • the coated arc welding rod used in the welding test using the titanium oxide raw material was prepared using the titanium oxide raw materials shown in Tables 1 to 3.
  • the compounding amounts of components other than the titanium oxide raw material are as follows. As shown in Table 4.
  • Table 3 the conformability and bead shape were evaluated according to the same criteria as the five-step evaluation for “welding workability” described later.
  • the welding conditions are the same as the conditions for “welding workability” described later.
  • the manufacturing method of a covering arc welding rod is the same as the method of postscript.
  • the overall evaluation is “4” when both the familiarity and the bead shape are “4”, “4” when either is “3”, or “3” when the other is “3”. is there. Further, when both the familiarity and the bead shape are “2”, the overall evaluation is “2”, and when either is “1”, the comprehensive evaluation is “1”.
  • the above-described coating agent is coated with a binder such as sodium silicate and water glass represented by potassium silicate so that the coverage is about 20 to 55% by mass around the 4.0 mm steel core wire.
  • a binder such as sodium silicate and water glass represented by potassium silicate
  • Tables 5 to 18 show the composition of the components of the coated arc welding rod. In the table, those not satisfying the scope of the present invention are indicated by underlining numerical values and the like. In the table, “-” does not contain a component. Also, “SiO 2 ”, “Al 2 O 3 ”, and “metal carbonate” are selected from the group consisting of “Si equivalent”, “Al equivalent”, “CaCO 3 , MgCO 3 , and BaCO 3 , respectively. The “CO 2 equivalent amount of at least one metal carbonate” and “Na + K” are “the total of Na equivalent amount of Na compound and K equivalent amount of K compound”.
  • SiO 2 + Si are “total of Si equivalent of metal Si and Si equivalent of SiO 2 ” and “Al equivalent of metal Al”, respectively.
  • the total amount of Al 2 O 3 and the equivalent amount of Al 2 O 3 “ F equivalent amount of at least one metal fluoride selected from the group consisting of CaF 2 , BaF 2 , AlF 3 , LiF, Na 2 SiF 6. It is.
  • Metal Ti”, “B compound”, “Li compound”, and “ZrO 2 ” are respectively “Ti conversion amount of metal Ti”, “B conversion amount of B compound”, “Li conversion amount of Li compound” And “Zr equivalent amount of ZrO 2 ”. The same applies to Table 4.
  • Tables 5 to 7 show the sample numbers of Tables 1 to 3.
  • No. 1 titanium oxide raw material is used.
  • This sample No. 1 is a range where “Si + Al” is more preferable, and “Ti / (Fe + Mn)” and “O / (Fe + Mn)” are preferable ranges.
  • Tables 8 to 10 show the sample numbers of Tables 1 to 3.
  • No. 7 titanium oxide raw material is used. This sample No. In No. 7, “Si + Al” is outside the more preferable range.
  • Tables 11 to 13 show the sample numbers of Tables 1 to 3.
  • No. 9 titanium oxide raw material is used. This sample No. 9, “Si + Al” is a more preferable range, but “O / (Fe + Mn)” is out of the preferable range.
  • Tables 14 to 16 show the sample numbers of Tables 1 to 3. 10 titanium oxide raw materials are used. This sample No. In No. 10, “Si + Al” is out of the more preferable range, “O / (Fe + Mn)” is out of the preferable range, and the content of TiO 2 is low.
  • Tables 17 and 18 show the sample numbers of Tables 1 to 3. 13 titanium oxide raw materials are used. This sample No. In No. 13, “Si + Al” is out of the range, and “Ti / (Fe + Mn)” and “O / (Fe + Mn)” are out of the preferred range.
  • Tables 5 to 18 show, respectively, the first embodiment (for lime titania-based or titania-based coated arc welding rods), the second embodiment (for low-hydrogen-based coated arc welding rods), and the third embodiment (low temperature). It corresponds to a coated arc welding rod (described as “low temperature + HT” in the table)) relating to a coated arc welding rod excellent in toughness and strength.
  • Test base material for welding workability confirmation (Test base material for welding workability confirmation) [Corresponding to the first to third embodiments] A test plate having a thickness of 12 mm and a length of 400 mm made of a welded structural steel plate (SM490A) defined in JIS G G3106 was used as a test base material for confirming welding workability.
  • S490A welded structural steel plate
  • ⁇ Bead shape> [Corresponding to the first to third embodiments] The welded portion that was vertically welded at 140 to 160 Amp was observed, and the bead shape was visually evaluated.
  • the evaluation criteria were as follows, and those with an evaluation of 3 to 5 were accepted.
  • ⁇ Sensory evaluation excluding bead shape> [Corresponding to the first to third embodiments]
  • the conformability, arc stability, and slag peelability are evaluated as follows.
  • the conformability is evaluated as 3-5, and the arc stability and slag peelability is evaluated as 2-3. Passed.
  • ⁇ Familiarity> 5 Familiarity very easily, very difficult to undercut 4: Familiarity easily, very difficult to undercut 3: Familiarity, difficult to undercut 2: Take time to adapt 1: Familiarize Takes a long time (unfamiliar) and tends to undercut
  • Arc stability> 3 Very stable. Arc break does not occur 2: There is stability, arc break hardly occurs 1: Arc break sometimes occurs, and it is likely or likely to cause defects such as slag winding
  • ⁇ Tensile strength, impact performance (impact value)> [Corresponding to the third embodiment]
  • the evaluation criteria for tensile strength were “ ⁇ ”for 671 MPa or more,“ ⁇ ”for 520 to 670 MPa, and“ x ”for 519 MPa or less. Then, “ ⁇ ” and “ ⁇ ” were accepted. In the table, only numerical values are shown.
  • the evaluation criteria for toughness were “ ⁇ ” for Charpy absorbed energy of 80 J or more, “ ⁇ ” for 47 to 79 J, and “X” for 46 J or less. Then, “ ⁇ ” and “ ⁇ ” were accepted. In the table, only numerical values are shown. These results are shown in Tables 19-32.
  • No. 7-22 was deteriorated in toughness due to an excessive amount of Ti metal and “Cr + Mo”.
  • No. 7-23 was deteriorated in toughness due to an excessive amount of Mn.
  • No. for 7-24 the amount of “Cr + Mo” and the amount of “Al + Mg” were too small, so the strength and toughness deteriorated.
  • No. 10-22 was deteriorated in strength and toughness because the amount of metallic Ti was too small. Moreover, dry cracking occurred due to the excessive amount of Li compound. No. In 10-23, the amount of “Cr + Mo” and the amount of Ni were excessive, so the toughness deteriorated. No. For 10-24, the amount of “Al + Mg” and the amount of Mn were too small, so the strength and toughness deteriorated. No. 13-1, no. In No. 13-2, since the value of “Si + Al” on the particle surface of the titanium oxide raw material was less than the lower limit, the beat shape and the conformability deteriorated.

Landscapes

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Abstract

　被覆アーク溶接棒は、鋼心線に被覆剤が塗布されている被覆アーク溶接棒であって、被覆剤の被覆率を規定し、被覆剤は被覆剤全質量あたり、酸化チタン原料、ＳｉＯ２のＳｉ換算量、Ａｌ２Ｏ３のＡｌ換算量、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１種以上の金属炭酸塩のＣＯ２換算量、Ｃ、Ｍｎ、Ｎａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計を所定量含有し、前記酸化チタン原料は、ＴｉＯ２、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａを所定量とした組成を有し、粒子表面に、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ及びＳｉのいずれか一種以上からなる酸化物が存在しており、この酸化物は、Ａｌ及びＳｉの原子百分率が１≦Ａｌ＋Ｓｉ≦１０を満足する。良好な溶接作業性が得られ、特にビード端部のなじみ性がよく、かつ、良好なビード形状が得られる被覆アーク溶接棒を提供する。

Description

被覆アーク溶接棒
　本発明は鋼心線に被覆剤が塗布された被覆アーク溶接棒に関する。
　従来、造船や建築等の溶接現場では、能率的に作業を行うために、溶接作業性に優れる被覆アーク溶接棒の開発が進められている。例えば、引用文献１、引用文献２に記載のような発明が公開されている。引用文献１には還元イルミナイト中に所定のＳｉＯ２を含有することで、溶接作業性を劣化させることなく、耐棒焼け性を向上させる技術が記載されている。また、引用文献２には鋼心線中に所定のＣを含有することで、溶接作業性に優れ、特に立向上進溶接に優れた効果が得られる技術が記載されている。
特開２００３－３１１４７８号公報 特開２００２－３２１０９０号公報
　しかしながら、これらの発明においては、溶接作業において以下のような問題点がある。全姿勢の溶接作業においては、なじみ不良や、ビード形状不良などが発生しやすく、ビード形状等の手直しが必要であり、多大な労力とコストがかかる。このような問題を解決するために、溶接時において母材と溶着金属のなじみがよく、溶接金属のビード形状が良好になるような被覆アーク溶接棒が求められている。しかしながら、引用文献１はビード形状については考慮されているものの、ビード端部のなじみ性については記載されていない。また、引用文献２についてもビード端部のなじみ性という点ではまったく検討されていない。
　本願発明は、上記の問題点を省みて発明されたものである。すなわち、良好な溶接作業性が得られ、特にビード端部のなじみ性がよく、かつ、良好なビード形状が得られる被覆アーク溶接棒を提供することを課題とする。
　本発明に係る第１の被覆アーク溶接棒は、鋼心線に被覆剤が塗布されている被覆アーク溶接棒であって、溶接棒全質量あたりの前記被覆剤の被覆率は２０．０～５５．０質量％であり、前記被覆剤は被覆剤全質量あたり、粒子状をなす酸化チタン原料：１５．０～６０．０質量％、ＳｉＯ２のＳｉ換算量：４．０～１４．０質量％、Ａｌ２Ｏ３のＡｌ換算量：０．１～３．５質量％、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１種以上の金属炭酸塩のＣＯ２換算量：１．０～１５．０質量％、Ｃ：０．０１～１．０質量％、Ｍｎ：０．１～１５．０質量％、Ｎａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計：１．０～８．０質量％を含有し、前記酸化チタン原料は、酸化チタン原料全質量あたり、ＴｉＯ２：５８．０～９９．０質量％、Ｓｉ：２．５質量％以下、Ａｌ：３．０質量％以下、Ｍｎ：５．０質量％以下、Ｆｅ：３５．０質量％以下、Ｍｇ：５．０質量％以下、Ｃａ：２．０質量％以下である組成を有し、かつ前記酸化チタン原料の粒子表面に、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ及びＳｉのいずれか一種以上からなる酸化物が存在しており、かつ、この酸化物は、Ａｌ及びＳｉの原子百分率が１≦Ａｌ＋Ｓｉ≦１０を満足することを特徴とする。
　かかる構成によれば、被覆剤の被覆率を規定することで、溶接作業性が向上する。そして、被覆剤の成分において、酸化チタン原料を規定することで、溶接作業性が向上し、Ｓｉ量を規定することで、スラグの粘性が調整されるとともにアーク力が高まり、Ａｌ量を規定することで、アークの安定性及びスラグの粘性が上昇する。また、ＣＯ２量を規定することで、溶着金属が保護されるとともにスラグの粘性が高まり、Ｃ量を規定することで、溶接金属の強度が向上するとともにアーク力が保たれる。また、Ｍｎ量を規定することで、溶接金属が脱酸されるとともに強度が調整され、ＮａとＫ量の合計を規定することで、アークの安定性が向上する。
　また、酸化チタン原料の成分において、ＴｉＯ２量を規定することで、ビード形状が良好になり、Ｓｉ，Ａｌ，Ｍｎ量を規定することで、スラグの粘性が調整される。また、Ｆｅ量を規定することで、融点の低下が抑制され、Ｍｇ、Ｃａ量を規定することで、スパッタ発生量が抑制される。さらに、Ａｌ及びＳｉの原子百分率を規定することで、酸化チタン原料の融点が適度となり、ビード形状が良好となり、また、なじみ性も向上する。
　本発明に係る第２の被覆アーク溶接棒は、鋼心線に被覆剤が塗布されている被覆アーク溶接棒であって、溶接棒全質量あたりの前記被覆剤の被覆率は２０．０～５５．０質量％であり、前記被覆剤は被覆剤全質量あたり、粒子状をなす酸化チタン原料：２．０～２０．０質量％、金属ＳｉのＳｉ換算量とＳｉＯ２のＳｉ換算量との合計：４．０～１４．０質量％、金属ＡｌのＡｌ換算量とＡｌ２Ｏ３のＡｌ換算量との合計：０．１～３．５質量％、ＣaＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１種以上の金属炭酸塩のＣＯ２換算量：５．０～３０．０質量％、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＡｌＦ３、ＬｉＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６からなる群から選択された少なくとも１種以上の金属弗化物のＦ換算量：０．５～１５．０質量％、Ｃ：０．０１～０．７質量％、Ｎａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計：１．０～８．０質量％を含有し、前記酸化チタン原料は、酸化チタン原料全質量あたり、ＴｉＯ２：５８．０～９９．０質量％、Ｓｉ：２．５質量％以下、Ａｌ：３．０質量％以下、Ｍｎ：５．０質量％以下、Ｆｅ：３５．０質量％以下、Ｍｇ：５．０質量％以下、Ｃａ：２．０質量％以下である組成を有し、かつ前記酸化チタン原料の粒子表面に、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ及びＳｉのいずれか一種以上からなる酸化物が存在しており、かつ、この酸化物は、Ａｌ及びＳｉの原子百分率が１≦Ａｌ＋Ｓｉ≦１０を満足することを特徴とする。
　かかる構成によれば、被覆剤の被覆率を規定することで、溶接作業性が向上する。そして、被覆剤の成分において、酸化チタン原料を規定することで、溶接作業性が向上し、Ｓｉ量を規定することで、スラグの粘性が調整されるとともにアーク力が高まり、Ａｌ量を規定することで、アークの安定性及びスラグの粘性が上昇する。また、ＣＯ２量を規定することで、溶着金属が保護され、拡散性水素量が減少するとともにスラグの粘性が高まり、Ｆ量を規定することで、スラグの粘性が調整されて溶接作業性が向上する。また、Ｃ量を規定することで、溶接金属の強度が向上するとともにアーク力が保たれ、ＮａとＫ量の合計を規定することで、アークの安定性が向上する。
　また、酸化チタン原料の成分において、ＴｉＯ２量を規定することで、ビード形状が良好になり、Ｓｉ，Ａｌ，Ｍｎ量を規定することで、スラグの粘性が調整される。また、Ｆｅ量を規定することで、融点の低下が抑制され、Ｍｇ、Ｃａ量を規定することで、スパッタ発生量が抑制される。さらに、Ａｌ及びＳｉの原子百分率を規定することで、酸化チタン原料の融点が適度となり、ビード形状が良好となり、また、なじみ性も向上する。
　本発明に係る第３の被覆アーク溶接棒は、前記第２の被覆アーク溶接棒において、さらに、前記被覆剤が被覆剤全質量あたり、Ｍｎ：１．０～７．０質量％を含有し、金属ＴｉのＴｉ換算量：０．２～２．０質量％、Ｂ化合物のＢ換算量：０．０２～０．３質量％、Ｎｉ：０．５～１０．０質量％、ＣｒとＭｏの合計：０．１～３．０質量％、ＡｌとＭｇの合計：０．１～２．０質量％の群から選択された少なくとも１種以上を含有してもよい。
　かかる構成によれば、被覆剤の成分において、所定量のＭｎを含有することで、溶接金属の強度と靭性が向上する。また、金属Ｔｉ、Ｂ化合物、Ｎｉ、ＣｒとＭｏの合計、ＡｌとＭｇの合計の群から選択された少なくとも１種以上を所定量含有することで、溶接金属の強度や靭性が向上する。
　本発明に係る被覆アーク溶接棒は、前記第３の被覆アーク溶接棒において、さらに、前記被覆剤が被覆剤全質量あたり、Ｌｉ化合物のＬｉ換算量：０．０１～１．０質量％を含有してもよい。
　かかる構成によれば、被覆剤の成分において、所定量のＬｉ化合物を含有することで、被覆剤の耐吸湿性が向上する。
　本発明に係る第４の被覆アーク溶接棒は、前記第１～第３のいずれか一つの被覆アーク溶接棒において、さらに、前記被覆剤が被覆剤全質量あたり、ＺｒＯ２のＺｒ換算量：０．１～７．０質量％を含有してもよい。
　かかる構成によれば、被覆剤の成分において、所定量のＺｒＯ２を含有することで、発生アークの集中性及びビード表面の光沢が向上し、また、溶接金属の母材へのなじみ性が向上する。
　本発明によれば、全姿勢溶接において良好な溶接作業性を保つことができ、特に、ビード端部のなじみ性がよく、かつ良好なビード形状が得ることができる。また、特に立向溶接性に優れる。さらに、所定の元素の含有量を調整することで、低温での靭性確保や、強度の向上を達成することができる。また、所定の元素の含有量を調整することで、被覆剤の耐吸湿性が向上や、発生アークの集中性及びビード表面の光沢の向上を図ることができる。
　以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
　ここで、以下の実施形態において、「金属Ｓｉ」とは、「純金属Ｓｉ」および「合金Ｓｉ」のうちの一種以上を意味する。同様に、「金属Ａｌ」とは、「純金属Ａｌ」および「合金Ａｌ」うちの一種以上を意味し、「金属Ｔｉ」とは、「純金属Ｔｉ」および「合金Ｔｉ」のうちの一種以上を意味する。また、例えば単にＭｎと書いた場合、純金属、合金、化合物（すなわち、金属Ｍｎ、Ｍｎ酸化物等）、その他すべてのＭｎを含む、Ｍｎの換算量である。
　また、「酸化物」とは、「単一酸化物」および「複合酸化物」のうちの一種以上を意味する。「単一酸化物」とは、例えば、ＴｉならばＴｉ単独の酸化物（ＴｉＯ２）をいい、「複合酸化物」とは、これらの単一酸化物が複数種類集合したものと、例えば、Ｔｉ，Ｆｅ，Ｍｎといった複数の金属成分を含む酸化物との双方をいう。そして、この酸化物が、酸化チタン原料の粒子の表面に存在するという状態は、粒子の表面が酸化物状態になっている場合を含む。
《第１実施形態》
　第１実施形態は、ライムチタニヤ系またはチタニヤ系の被覆アーク溶接棒に関するものである。
　本発明の被覆アーク溶接棒は、鋼心線に被覆剤が塗布されているものであり、溶接棒全質量あたりの前記被覆剤の被覆率（すなわち、溶接棒全質量あたりの被覆剤の質量）を規定したものである。そして、この被覆剤は、被覆剤全質量あたり、粒子状をなす酸化チタン原料，ＳｉＯ２のＳｉ換算量，Ａｌ２Ｏ３のＡｌ換算量，ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１種以上の金属炭酸塩のＣＯ２換算量，Ｃ，Ｍｎ，Ｎａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計を所定量含有する。
　さらに、酸化チタン原料が、酸化チタン原料全質量あたり、ＴｉＯ２，Ｓｉ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｃａが所定量である組成を有し、かつ前記酸化チタン原料の粒子表面に、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ及びＳｉのいずれか一種以上からなる酸化物が存在しており、かつ、この酸化物が、Ａｌ及びＳｉの原子百分率で１≦Ａｌ＋Ｓｉ≦１０を満足するものである。
　なお、鋼心線としては、例えばＪＩＳ Ｇ ３５２３に規定されるＳＷＹ１１を用いることができる。
　以下、本発明で規定する被覆剤の被覆率と成分限定理由および酸化チタン原料の成分限定理由について説明する。
[被覆剤の被覆率と成分限定理由]
＜被覆剤の被覆率：２０．０～５５．０質量％＞
　被覆剤の被覆率が２０．０質量％未満では、被覆剤が少なすぎて所定の作業性が得られない。一方、被覆率が５５．０質量％を超えると、スラグの被りが多くなって作業性が低下し、特になじみ性が劣化する。従って、被覆剤の被覆率は２０．０～５５．０質量％とする。なお、被覆剤中には、塗装性を向上させる効果を有する有機物及び不可避的な不純物元素が存在する。
＜粒子状をなす酸化チタン原料：１５．０～６０．０質量％＞
　ＴｉＯ２源として、後記するように酸化物の組成を最適化した酸化チタン原料を用いることで、良好な溶接作業性、特に良好ななじみ性とビード形状が得られる。被覆剤全質量あたりの酸化チタン原料の含有量が１５．０質量％未満では、溶接作業性が劣化し、良好ななじみ性、ビード形状が得られない。一方、酸化チタン原料の含有量が６０．０質量％を超えると、スラグ融点が高くなり、ウィービングを行った場合にスラグが早く固まる。これにより、その運棒に沿って溶接金属が形成され、うろこビードとなってしまう。従って、粒子状をなす酸化チタン原料の含有量は１５．０～６０．０質量％とする。より好ましくは３５．０～５５．０質量％である。この範囲にすると、適切なスラグ融点と粘性が得られ、立向溶接において、さらに良好なビード形状となじみ性が得られる。
＜ＳｉＯ２のＳｉ換算量：４．０～１４．０質量％＞
　ＳｉＯ２はスラグの粘性調整剤として作用すると共にアーク力を高める効果がある。被覆剤全質量あたりのＳｉＯ２のＳｉ換算量が４．０質量％未満では、粘性調整剤としての効果が十分に発揮されず、ビード形状が劣化する。一方、ＳｉＯ２のＳｉ換算量が１４．０質量％を超えると、スラグの剥離性が著しく劣化し作業性が低下する。従って、ＳｉＯ２のＳｉ換算量は４．０～１４．０質量％とする。
＜Ａｌ２Ｏ３のＡｌ換算量：０．１～３．５質量％＞
　Ａｌ２Ｏ３はアークの安定性及びスラグの粘性を上昇させ、スラグ形成剤として作用する。被覆剤全質量あたりのＡｌ２Ｏ３のＡｌ換算量が０．１質量％未満では、アークの安定性、スラグの粘性が十分に得られない。一方、Ａｌ２Ｏ３のＡｌ換算量が３．５質量％を超えると、スラグの生成量が増加し、スラグ剥離性も低下するため溶接作業性が低下する。従って、Ａｌ２Ｏ３のＡｌ換算量は０．１～３．５質量％とする。
＜ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１種以上の金属炭酸塩のＣＯ２換算量：１．０～１５．０質量％＞
　金属炭酸塩はアーク熱により分解してＣＯ２ガスを発生する。そのＣＯ２ガスによりアーク雰囲気中のＨ２ガス及びＮ２ガスの分圧を下げて、溶着金属を保護する効果がある。またスラグの粘性を高める作用も有する。被覆剤全質量あたりの金属炭酸塩のＣＯ２換算量が１．０質量％未満では、ＣＯ２ガスシールド不足によりピット及びブローホールが発生する。一方、１５．０質量％を超えると、アークが弱くなり作業性が劣化する。更には、スラグの粘性が高くなり過ぎ、溶融金属が垂れ落ち易く凸ビードとなる上、アンダカットが発生する。従って、金属炭酸塩のＣＯ２換算量は１．０～１５．０質量％とする。
＜Ｃ：０．０１～１．０質量％＞
　Ｃは、溶接金属の強度を支配する元素であるとともに、酸素と反応してアーク力を保つために必要である。被覆剤全質量あたりのＣの含有量が０．０１質量％未満ではその効果がなく、アークの吹付けが弱くなる。一方、Ｃの含有量が１．０質量％を超えると、アークの吹付けが強くなりすぎ、スパッタが多く発生したりビード形状が不揃いになる。従って、Ｃの含有量は０．０１～１．０質量％とする。より好ましくは０．０５～０．５質量％である。この範囲にすると、適切なアーク力が得られ、アークが安定する。
＜Ｍｎ：０．１～１５．０質量％＞
　Ｍｎは溶接金属の脱酸および強度調整のために必要である。被覆剤全質量あたりのＭｎの含有量が０．１質量％未満では、脱酸不足となり、ブローホールが発生する。一方、Ｍｎの含有量が１５．０質量％を超えると、強度過剰となり、耐割れ性が低下する。従って、Ｍｎの含有量は０．１～１５．０質量％とする。より好ましくは３．５～１２．０質量％である。この範囲にすると、耐欠陥性能（耐ブローホール性、耐割れ性）が良好となる。
＜Ｎａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計：１．０～８．０質量％＞
　ＮａおよびＫはアーク安定性を向上させる効果が高い。被覆剤全質量あたりのＮａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計が１．０質量％未満では、その効果を十分に得ることができない。一方、Ｎａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計が８．０質量％を超えると、被覆剤の耐脱落性及び耐棒焼け性が低下する。従って、Ｎａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計は１．０～８．０質量％とする。
＜残部：Ｆｅ及び不可避的不純物＞
　被覆アーク溶接棒の被覆剤全体としての残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。そして、前記した被覆剤の成分の他、被覆剤中に、ＭｇＯ等を脱酸等の微調整剤として、また、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｂ等を溶接金属の耐腐食性を向上させる目的として、少量含有させることもできる。これらの元素は、本発明の目的には影響を及ぼさない。また、被覆剤中には上記の元素以外のアルカリ金属化合物を微量に含む。
[酸化チタン原料の成分限定理由]
＜ＴｉＯ２：５８．０～９９．０質量％＞
　ＴｉＯ２は溶接金属を支える重要な役割を担っている。立向溶接において、５８．０質量％未満では、スラグ量が不十分であり、ビード形状は垂れた形状となる。一方、酸化チタン原料全質量あたりのＴｉＯ２含有量が９９．０質量％を超えると、融点が高すぎてスラグが早く固まり、溶接時のプールサイズが小さくなる。そのため、立向溶接でのウィービングを行う際に一定の溶融プール形状を維持することが困難となり、ビード形状が不揃いになる。従って、ＴｉＯ２含有量は５８．０～９９．０質量％とする。なお、一般的に、酸化チタン原料としてＴｉＯ２含有量が高ければ、融点が高くなるため立向溶接用に適し、ＴｉＯ２含有量が低ければ、隅肉溶接用に適している。
＜Ｓｉ：２．５質量％以下，Ａｌ：３．０質量％以下，Ｍｎ：５．０質量％以下＞
　Ｓｉ，Ａｌ，Ｍｎの酸化物（単一酸化物あるいは複合酸化物）や炭酸塩は、スラグの粘性を調整するために添加する。しかし、Ｓｉ，Ａｌ，Ｍｎ源の酸化物や炭酸塩は、一般的には酸化チタン源を使用してではなく、別の原料（例えば珪砂、アルミナ、炭酸マンガン、二酸化マンガン等）によりフラックス中に添加する。酸化チタン源中における酸化チタン原料全質量あたりのＳｉ，Ａｌ，Ｍｎ含有量が多くなると、機械性能及びスラグの粘性に影響を及ぼす。従って、Ｓｉ含有量は２．５質量％以下、Ａｌ含有量は３．０質量％以下、Ｍｎ含有量は５．０質量％以下とする。なお、各々０質量％でもよいが、後記するように、酸化チタン原料の粒子表面におけるＡｌ及びＳｉの原子百分率が「１≦Ａｌ＋Ｓｉ≦１０」を満足する必要があるため、ＡｌおよびＳｉのいずれか一種以上の含有は必須である。
＜Ｆｅ：３５．０質量％以下＞
　酸化物や炭酸塩に含まれるＦｅの含有量が増加すると融点が低下するため、溶融金属は垂れやすくなる。このため、一般的に隅肉溶接用材料ではＦｅ含有量は高く、立向溶接材料ではＦｅ含有量は低い方が好ましい。酸化チタン源として、あるいは、隅肉溶接用及び立向溶接用の両溶接用の原料として使用するためには、酸化チタン原料全質量あたりのＦｅ含有量は３５．０質量％以下とすることが必要である。なお、０質量％でもよい。
＜Ｍｇ：５．０質量％以下、Ｃａ：２．０質量％以下＞
　酸化チタン原料は天然原料（ルチール、イルミナイト、ルコキシン）から製造するため、本発明の酸化チタン原料にも、必然的にＭｇ及びＣａ（酸化物、炭酸塩を含む）等の不純物が含まれてしまう。しかし、Ｍｇ及びＣａが多いと、スパッタが増加するので、酸化チタン原料全質量あたりのＭｇ含有量は５．０質量％以下、Ｃａ含有量は２．０質量％以下とすることが必要である。なお、各々０質量％でもよい。
　その他、酸化チタン原料の成分において、例えば、不可避的不純物として、Ｃ、Ｎｂ、Ｖ等を各々、Ｃ：０．３０質量％以下、Ｎｂ：０．３０質量％以下、Ｖ：０．３０質量％以下を含有してもよい。ただし、これらの成分、数値に限定されるものではない。
＜酸化チタン原料の粒子表面に、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ及びＳｉのいずれか一種以上からなる酸化物が存在＞
　この酸化物は、Ａｌ及びＳｉの原子百分率が「１≦Ａｌ＋Ｓｉ≦１０」を満足する。より好ましくはＡｌ及びＳｉの原子百分率が「１．５≦Ａｌ＋Ｓｉ≦６」である。すなわち、Ａｌ、Ｓｉの少なくとも一種の酸化物が存在することが必須である。さらに好ましくは、Ｔｉ，Ｆｅ，Ｍｎ及びＯの原子百分率が「１＜Ｔｉ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）≦１００」、あるいは、「Ｏ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）≦１００」である。
　なお、これらの規定は、後記するように、例えば以下の方法で調整することができる。酸化チタン原料を製造した後、Ｆｅ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃａの酸化物及び炭酸塩等を添加して、酸化チタン原料の表面がやや溶融する程度にて焼成（焼結）する。焼成温度は、酸化チタン原料中の酸素量及び焼成方法にもよるが、約８００～１３００℃程度とし、ロータリーキルン又はバッチ炉等で添加原料とともに焼結させる。
　酸化チタン原料粒子の表面状態は、所定の分析方法に従った表面分析結果より算出した下記数式１～３を満たす必要がある。即ち、ＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray spectroscopy）において、アルミニウム台にカーボンテープ（Ｃテープ）を貼った上に、原料約１ｇを設置し、高倍率（約２０００倍）における原料表面の比較的平坦で異物が存在していない（付着していない）範囲（１０μｍ×１０μｍの矩形の領域）を有する５粒子を無作為に選び、各粒子あたり１視野の原子量比を測定する。その５点の測定結果について、以下に示す数式１～３の値を求め、数式の値の平均値を求める。この測定方法により、本発明の酸化チタン原料の評価が可能である。
　数式１：（ｘ＝Ａｌ＋Ｓｉ）
　数式２：（ｙ＝Ｔｉ／（Ｆｅ＋Ｍｎ））
　数式３：（ｚ＝Ｏ／（Ｆｅ＋Ｍｎ））
　数式１において、ｘは１～１０である。ＴｉＯ２量に対するＡｌ，Ｓｉの量は、酸化チタン原料の融点に影響を及ぼす。数式１の値ｘが１と１０の間では、特にビード形状に差異は見られないが、ｘが１０を超えると、酸化チタン原料の融点が低下して、立向溶接時に凸ビードとなる。一方、ｘが１より低いと、酸化チタン原料の融点が高すぎるため、ビード形状が不揃いになる。また、なじみ性が劣化する。このため、ｘは１～１０とするが、ｘが１．５～６であると、特にビードのなじみが良好となる。
　数式２において、ｙは１よりも大きく、１００以下であることが好ましい。ＴｉＯ２量に対するＦｅ，Ｍｎ量は酸化チタン原料の融点に影響を及ぼす。ｙの値が１以下であると、Ｔｉ量が低く、融点の低いＦｅ、Ｍｎ量が増加するため、酸化チタン原料の融点が低くなり、溶接金属が垂れやすく、凸ビードになる。一方、ｙが１００を超えると、酸化チタン原料の融点が高くなり、スラグが早く固まる。そのため、溶融プール形状を制御することが難しくなり、ビード形状が劣る結果となる。このため、ｙは１よりも大きく、１００以下とすることが好ましい。
　数式３の値ｚは、１００以下であることが好ましい。ｚが１００を超えると、溶接金属中の酸素量が過剰となり、粘性が低下するため、立向溶接にてビードが垂れやすく、凸ビードとなる。このため、ｚは１００以下とすることが好ましい。
《第２実施形態》
　第２実施形態は、低水素系の被覆アーク溶接棒に関するものである。
　本発明の被覆アーク溶接棒は、鋼心線に被覆剤が塗布されているものであり、溶接棒全質量あたりの前記被覆剤の被覆率を規定したものである。そして、この被覆剤は、被覆剤全質量あたり、粒子状をなす酸化チタン原料，金属ＳｉのＳｉ換算量とＳｉＯ２のＳｉ換算量との合計，金属ＡｌのＡｌ換算量とＡｌ２Ｏ３のＡｌ換算量との合計，ＣaＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１種以上の金属炭酸塩のＣＯ２ 換算量，ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＡｌＦ３、ＬｉＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６からなる群から選択された少なくとも１種以上の金属弗化物のＦ換算量，Ｃ，Ｎａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計を所定量含有する。
　さらに、酸化チタン原料が、酸化チタン原料全質量あたり、ＴｉＯ２，Ｓｉ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｃａが所定量である組成を有し、かつ前記酸化チタン原料の粒子表面に、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ及びＳｉのいずれか一種以上からなる酸化物が存在しており、かつ、この酸化物が、Ａｌ及びＳｉの原子百分率で１≦Ａｌ＋Ｓｉ≦１０を満足するものである。
　なお、鋼心線としては、例えばＪＩＳ Ｇ ３５２３に規定されるＳＷＹ１１を用いることができる。
　以下、本発明で規定する被覆剤の被覆率と成分限定理由および酸化チタン原料の成分限定理由について説明する。
[被覆剤の被覆率と成分限定理由]
＜被覆剤の被覆率：２０．０～５５．０質量％＞
　被覆剤の被覆率が２０．０質量％未満では、被覆剤が少なすぎて所定の作業性が得られない。一方、被覆率が５５．０質量％を超えると、スラグの被りが多くなって作業性が低下し、特になじみ性が劣化する。従って、被覆剤の被覆率は２０．０～５５．０質量％とする。なお、被覆剤中には、塗装性を向上させる効果を有する有機物及び不可避的な不純物元素が存在する。
＜粒子状をなす酸化チタン原料：２．０～２０．０質量％＞
　ＴｉＯ２源として、後記するように酸化物の組成を最適化した酸化チタン原料を用いることで、良好な溶接作業性、特に良好ななじみ性とビード形状が得られる。被覆剤全質量あたりの酸化チタン原料の含有量が２．０質量％未満では、溶接作業性が劣化し、良好ななじみ性、ビード形状が得られない。一方、酸化チタン原料の含有量が２０．０質量％を超えると、スラグ融点が高くなり、ウィービングを行った場合にスラグが早く固まる。これにより、その運棒に沿って溶接金属が形成され、うろこビードとなってしまう。従って、粒子状をなす酸化チタン原料の含有量は２．０～２０．０質量％とする。より好ましくは５．０～１５．０質量％である。この範囲にすると、適切なスラグ融点と粘性が得られ、立向溶接において、さらに良好ななじみ性とビード形状が得られる。
＜金属ＳｉのＳｉ換算量とＳｉＯ２のＳｉ換算量との合計：４．０～１４．０質量％＞
　金属Ｓｉ及びＳｉＯ２はスラグの粘性調整剤として作用すると共にアーク力を高める効果がある。被覆剤全質量あたりの金属ＳｉのＳｉ換算量とＳｉＯ２のＳｉ換算量との合計が４．０質量％未満では、粘性調整剤としての効果が十分に発揮されず、ビード形状が劣化する。一方、金属ＳｉのＳｉ換算量とＳｉＯ２のＳｉ換算量との合計が１４．０質量％を超えると、スラグの剥離性が著しく劣化し作業性が低下する。従って、金属ＳｉのＳｉ換算量とＳｉＯ２のＳｉ換算量との合計は４．０～１４．０質量％とする。
＜金属ＡｌのＡｌ換算量とＡｌ２Ｏ３のＡｌ換算量との合計：０．１～３．５質量％＞
　金属Ａｌ及びＡｌ２Ｏ３はアークの安定性及びスラグの粘性を上昇させ、スラグ形成剤として作用する。被覆剤全質量あたりの金属ＡｌのＡｌ換算量とＡｌ２Ｏ３のＡｌ換算量との合計が０．１質量％未満では、アークの安定性、スラグの粘性が十分に得られない。一方、金属ＡｌのＡｌ換算量とＡｌ２Ｏ３ のＡｌ換算量との合計が３．５質量％を超えると、スラグの生成量が増加し、スラグ剥離性も低下するため溶接作業性が低下する。従って、金属ＡｌのＡｌ換算量とＡｌ２Ｏ３のＡｌ換算量との合計は０．１～３．５質量％とする。
＜ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１種以上の金属炭酸塩のＣＯ２換算量：５．０～３０．０質量％＞
　金属炭酸塩はアーク熱により分解してＣＯ２ガスを発生する。そのＣＯ２ガスによりアーク雰囲気中のＨ２ガス及びＮ２ガスの分圧を下げて、溶着金属を保護し、拡散性水素量を減少させる効果がある。またスラグの粘性を高める作用も有する。被覆剤全質量あたりの金属炭酸塩のＣＯ２換算量が５．０質量％未満では、ＣＯ２ガスシールド不足によりピット及びブローホールが発生する。一方、金属炭酸塩のＣＯ２換算量が３０．０質量％を超えると、アークが弱くなり作業性が劣化する。更には、スラグの粘性が高くなり過ぎ、溶融金属が垂れ落ち易く凸ビードとなる上、アンダカットが発生する。従って金属炭酸塩のＣＯ２換算量は５．０～３０．０質量％とする。より好ましくは１０．０～２５．０質量％である。この範囲にすると、シールドガスの効果が高まり、なじみ性が良好となる。
＜ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＡｌＦ３、ＬｉＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６からなる群から選択された少なくとも１種以上の金属弗化物のＦ換算量：０．５～１５．０質量％＞
　金属弗化物は、スラグの粘性を調整して、良好な溶接作業性を得ることができる成分である。被覆剤全質量あたりの金属弗化物のＦ換算量が０．５質量％未満では、スラグの粘性が高くなりすぎてビード形状が劣化する。一方、金属弗化物のＦ換算量が１５．０質量％を超えると、アークが不安定になるので望ましくない。従って、被覆剤全質量あたりの金属弗化物のＦ換算量は、０．５～１５．０質量％とする。より好ましくは３．０～１０．０質量％である。この範囲にすると、特にスラグ剥離性が良好となる。
＜Ｃ：０．０１～０．７質量％＞
　Ｃは、溶接金属の強度を支配する元素であるとともに、酸素と反応してアーク力を保つために必要である。被覆剤全質量あたりのＣの含有量が０．０１質量％未満ではその効果がなく、アークの吹付けが弱くなる。一方、Ｃの含有量が０．７質量％を超えると、アークの吹付けが強くなりすぎ、スパッタが多く発生したりビード形状が不揃いになる。従って、Ｃの含有量は０．０１～０．７質量％とする。より好ましくは０．０３～０．２質量％である。この範囲にすると、適切なアーク力が得られ、アークが安定する。
＜Ｎａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計：１．０～８．０質量％＞
　ＮａおよびＫはアーク安定性を向上させる効果が高い。被覆剤全質量あたりのＮａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計が１．０質量％未満では、その効果を十分に得ることができない。一方、Ｎａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計が８．０質量％を超えると、被覆剤の耐脱落性及び耐棒焼け性が低下する。従って、Ｎａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計は１．０～８．０質量％とする。
　なお、Ｎａ化合物には、前記したＮａ２ＳｉＦ６も含まれる。
＜残部：Ｆｅ及び不可避的不純物＞
　被覆アーク溶接棒の被覆剤全体としての残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。そして、前記した被覆剤の成分の他、被覆剤中に、Ｃｅ、Ｌａ等を脱酸等の微調整剤として、また、Ｎｂ、Ｖ等を溶接金属の強度調整剤として、少量含有させることもできる。これらの元素は、本発明の目的には影響を及ぼさない。また、被覆剤中には上記の元素以外のアルカリ金属化合物を微量に含む。
　また、不可避的不純物として、例えば、Ｂ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｒ等を各々、Ｂ：０．０２質量％未満、Ｎｉ：０．５質量％未満、Ｍｏ：０．１質量％未満、Ｃｒ：０．１質量％未満を含有してもよい。ただし、これらの成分、数値に限定されるものではない。
[酸化チタン原料の成分限定理由]
　第２実施形態における酸化チタン原料の成分限定理由については、第１実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
《第３実施形態》
　第３実施形態は、低温における靭性と強度に優れる被覆アーク溶接棒に関するものである。第３実施形態では、第２実施形態の被覆アーク溶接棒において、被覆剤が、被覆剤全質量あたり、所定量のＭｎを含有し、さらに、金属ＴｉのＴｉ換算量，Ｂ化合物のＢ換算量，Ｎｉ，ＣｒとＭｏの合計，ＡｌとＭｇの合計の群から選択された少なくとも１種以上を所定量含有するものである。
　これらの各元素は、機械的性質（靭性、強度）を向上させるという意味で共通の効果を持つ。
＜Ｍｎ：１．０～７．０質量％＞
　Ｍｎは、強度の確保と脱酸を目的としており、優れた靭性を得ることからも重要である。被覆剤全質量あたりのＭｎ含有量が１．０質量％未満では、十分な強度と、靭性が得られない。一方、Ｍｎ含有量が７．０質量％を超えると、溶接金属の焼入れ性が増して靭性が低下する。従って、Ｍｎを添加する場合は、Ｍｎの含有量は１．０～７．０質量％とする。
＜金属ＴｉのＴｉ換算量：０．２～２．０質量％＞
　金属Ｔｉは脱酸性元素であると共に、溶接金属の強度の向上に有効である。また、金属Ｔｉは微細な球状酸化物を生成して、溶接金属の組織の微細化に有効である。被覆剤全質量あたりの金属ＴｉのＴｉ換算量が０．２質量％未満では、十分な脱酸性及び溶接金属の強度の向上効果を発現しない。一方、金属ＴｉのＴｉ換算量が２．０質量％を超えると、溶接金属中のＴｉ量が多くなり過ぎるため、強度及び硬度が過度に高くなり、溶接金属の靭性が低下する。従って、金属Ｔｉを添加する場合は、金属ＴｉのＴｉ換算量は０．２～２．０質量％とする。
＜Ｂ化合物のＢ換算量：０．０２～０．３質量％＞
　Ｂは溶接金属組織を微細にして溶接金属の靭性を向上させる効果がある。被覆剤全質量あたりのＢ化合物のＢ換算量が０．０２質量％未満では効果が出ない。一方、Ｂ化合物のＢ換算量が０．３質量％を超えると、溶接金属の結晶粒界に過剰に析出し結晶界面の強度低下によって靭性を低下させる。従って、Ｂ化合物を添加する場合は、Ｂ化合物のＢ換算量は０．０２～０．３質量％とする。
＜Ｎｉ：０．５～１０．０質量％＞
　Ｎｉは強度及び靭性を高める元素である。被覆剤全質量あたりのＮｉの含有量が０．５質量％未満では、所定の効果を得ることができない。一方、Ｎｉの含有量が１０．０質量％を超えると、溶接金属の強度が高くなりすぎて、靭性が低下する。従って、Ｎｉを添加する場合は、Ｎｉの含有量は０．５～１０．０質量％とする。
＜ＣｒとＭｏの合計：０．１～３．０質量％＞
　ＣｒとＭｏは、溶接金属の強度を向上させる効果がある。被覆剤全質量あたりのＣｒとＭｏの合計が０．１質量％未満では強度向上の効果が得られない。一方、ＣｒとＭｏの合計が３．０質量％を超えると、焼入れ性が増しすぎ、また炭化物を生成するので靭性が劣化する。従って、ＣｒとＭｏの少なくとも一種を添加する場合は、ＣｒとＭｏの合計は０．１～３．０質量％とする。
＜ＡｌとＭｇの合計：０．１～２．０質量％＞
　ＡｌおよびＭｇは強脱酸剤であり、溶接金属の酸素量の低減による靭性を向上させる効果がある。被覆剤全質量あたりのＡｌとＭｇの合計が０．１質量％未満では靭性向上の効果が得られない。一方、ＡｌとＭｇの合計が２．０質量％を超えると、アークが不安定になりスパッタ発生量が多くなるとともにスラグの粘性が低下してスラグ剥離性が不良になる。従って、ＡｌとＭｇの少なくとも一種を添加する場合は、ＡｌとＭｇの合計は０．１～２．０質量％とする。
　第３実施形態においては、被覆剤がさらに、被覆剤全質量あたり、Ｌｉ化合物を所定量のＬｉ換算量で含有してもよい。
＜Ｌｉ化合物のＬｉ換算量：０．０１～１．０質量％＞
　Ｌｉは被覆剤の耐吸湿性を向上させる働きをする。被覆剤全質量あたりのＬｉ化合物のＬｉ換算量が０．０１質量％未満では耐吸湿性向上の効果が得られない。一方、Ｌｉ化合物のＬｉ換算量が１．０質量％を超えると、塗装の工程上で、内部のガスが逸脱できず乾燥割れが発生する。従って、Ｌｉ化合物を添加する場合は、Ｌｉ化合物のＬｉ換算量は０．０１～１．０質量％とする。
　ここで、第１実施形態～第３実施形態においては、被覆剤がさらに、被覆剤全質量あたり、ＺｒＯ２を所定量のＺｒ換算量で含有してもよい。
＜ＺｒＯ２のＺｒ換算量：０．１～７．０質量％＞
　ＺｒＯ２は発生アークの集中性及びビード表面の光沢を向上させる作用がある。また、ＺｒＯ２は溶接金属の母材へのなじみ性を向上させる。被覆剤全質量あたりのＺｒＯ２のＺｒ換算量が０．１質量％未満では、アーク集中性、ビード表面の光沢、及び溶接金属の母材へのなじみ性の効果が十分得られない。一方、ＺｒＯ２のＺｒ換算量が７．０質量％を超えると発生スラグが緻密になって剥離性が低下する。従って、ＺｒＯ２を添加する場合は、ＺｒＯ２のＺｒ換算量は０．１～７．０質量％とする（酸化チタン原料に含まれる微量のＺｒＯ２の値も含む。すなわち、ＺｒＯ２のＺｒ換算量は、酸化チタン原料中の残部を含む、合計量である）。
　次に、酸化チタン原料の製造方法、および、被覆アーク溶接棒の製造方法について説明する。
≪酸化チタン原料の製造方法≫
　酸化チタン原料の製造方法には、主に、焼成法と溶融法の２つがある。焼成法を用いるとＦｅ量は高く、溶融法を用いるとＦｅ量が低くなる。製造方法とチタン原料を使い分けることにより、隅肉溶接用（Ｆｅ含有量が高い方が好ましい）及び立向溶接用（Ｆｅ含有量が低い方が好ましい）の原料を、使い分けして製造することができる。
　まず、焼成法について説明する。原料は、Ｔｉ源として、天然のルチール、ルコキシン、イルミナイトを使用することができる。各原料のＴｉ含有量は、ルチール、ルコキシン、イルミナイトの順に低く、目標とする酸化チタン原料の物性に応じて使い分けし、混合して使用することができる。一般的に、立向溶接にはＴｉ含有量が高く、隅肉溶接にはＴｉ含有量が低い原料を使用することが好ましい。適用に際しては、より雑物の少ない原料を使用するため、酸化チタン原料の濃縮、不純物の低減を目的とした比重・磁力・浮遊選鉱を行う。Ｓｉ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃａ源は、Ｓｉ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃａの酸化物（複合酸化物を含む）及び炭酸塩等を使用（添加）することができる。ここで、単一酸化物及び炭酸塩と比較して複合酸化物は低融点であるため、表面反応に有利であり、より低温で反応させることが可能である。
　焼成方法としては、焼成炉としてロータリーキルン又はバッチ炉等が挙げられるが、酸化Ｔｉ源と他の酸化物又は炭酸塩との有効な反応を考慮すると、原料同士が均一に接触するロータリーキルンが好ましい。また、バッチ炉では、焼成温度が１２００℃以上になると、低融点となった混合原料全体及び一部が焼結・固化する可能性が高い。そのため、焼結・固化した酸化チタン原料の粗砕→粉砕→篩い等の余分な作業が生じるため、コストが上昇する。焼成雰囲気については、焼成温度が高いと、大気雰囲気ではチタンの窒化物である窒化チタン（融点３０００℃）が生成することが考えられる。そのため、焼成雰囲気は、ＣＯ雰囲気であることが奨励されるが、焼成原料にＣ源を添加することにより、ＣＯガスが容易に発生する。なお、Ｔｉ源として、イルミナイトを使用する場合は、イルミナイトの見かけ上の融点を上げるために、Ｃ源を多く添加し、イルミナイト粒子表面のイルミナイトを構成する酸化Ｆｅ分を還元する。即ち、イルミナイト粒子表面の組成をイルミナイトから、天然ルチールの方向へシフトさせ、イルミナイト粒子表面の融点を上昇させる。このとき、イルミナイト粒子の中心部まで還元する必要はない。
　次に、溶融法について説明する。原料は、Ｔｉ源として、低コストである天然のイルミナイトを使用することができる。また、ルチール又はルコキシンも使用できる。適用に際しては、より雑物の少ない原料を使用するため、酸化チタン原料の濃縮、不純物の低減を目的とした比重・磁力・浮遊選鉱を行う。Ｓｉ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃａ源は、Ｓｉ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃａの酸化物（複合酸化物を含む）及び炭酸塩等を使用（添加）することができる。ここで、単一酸化物又は炭酸塩と比較して複合酸化物は低融点であるため、表面反応に有利であり、より低温で反応させることが可能である。
　溶融方法としては、イルミナイト及び他の原料（酸化物、炭酸塩）並びに脱酸剤（Ｃ源）を混合し（ペレット状に成型するのも可）、アーク炉又は高周波炉で１８００～２０００℃に加熱することにより行うことができる。これにより、イルミナイト中の酸化Ｆｅが還元されて溶融状態となる。Ｆｅは融点が低いため、炉の下部に集まり、炉の上部にはＴｉとＳｉ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｃａとその他の不純物からなる酸化物が生成する。なお、アーク炉、高周波炉の他、電気炉を用いることもできる。
　このようにして得られた酸化物を、粗砕→粉砕→粒度調整して溶剤原料とする。ここで、求める溶接材料の特性（ビード形状）と、立向溶接用か隅肉溶接用かに応じて、融点の低いＦｅ部（下部）と融点の高い酸化物部（上部）を混合して使用したり、中間層（融点が上部と下部の間）を使用すると良い。
　また、焼成法及び溶融法の場合、脱酸剤中のＣ及びＳが酸化チタン原料中に残留することがある。これらの不純物は溶接材料の品質に悪影響を及ぼすため、不純物の種類によって異なる後処理（酸洗又は焼成処理等）をする必要がある。
　また、溶融法では、酸化物中の大気中のＴｉの価数(酸化度)が安定しないので、Ｔｉの価数を一番安定な４価（ＴｉＯ２の結晶構造）にすべく、大気中(溶融中はＣＯ還元雰囲気)で焼成する場合もある。
　前記説明した焼成法及び溶融法を使用して、酸化チタン原料を製造した後、表面に存在するＦｅ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃａ量等の微量元素を調整する必要があれば、Ｆｅ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃａの酸化物及び炭酸塩等を添加して、酸化チタン原料の表面がやや溶融する程度にて焼成（焼結）しても良い。焼成温度は、酸化チタン原料中の酸素量及び焼成方法にもよるが、約８００～１３００℃程度とし、ロータリーキルン又はバッチ炉等で添加原料とともに焼結させる。Ｆｅ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃａは酸化されやすいため、金属として添加しても良い。
≪被覆アーク溶接棒の製造方法≫
　本発明の被覆アーク溶接棒は、以上述べた被覆剤を珪酸ソーダ、珪酸カリで代表される水ガラスなどの粘結剤により、鋼心線の周囲に被覆率が２０～５５質量％となるように通常の溶接棒塗装機により被覆塗装した後、水分を除去するため、例えばライムチタニヤ系またはチタニヤ系：７０～２５０℃、低水素系：３５０～５５０℃で焼成して製造する。鋼心線は、例えばＪＩＳ Ｇ ３５２３に規定されるＳＷＹ１１を用いることができる。
　以上説明したように、本発明は、酸化物の組成を最適化した酸化チタン原料を用いることで、良好な溶接作業性が得られる。そして、その酸化チタン原料は、粒子表面のＴｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｏの存在形態がコントロールされており、適正なスラグおよび溶融金属の融点と、粘性および酸素量とを両立し、さらに良好ななじみ性とビード形状の確保が可能となる。
　また、低温における靭性と強度確保のため、所定量のＭｎを添加し、さらに、金属ＴｉのＴｉ換算量，Ｂ化合物のＢ換算量，Ｎｉ，ＣｒとＭｏの合計，ＡｌとＭｇの合計の群から選択された少なくとも１種以上を所定量添加することで、低温における靭性と強度が向上した被覆アーク溶接棒とすることができる。また、さらにＬｉ化合物のＬｉ換算量を所定量添加することで、被覆剤の耐吸湿性が向上した被覆アーク溶接棒とすることができる。また、ＺｒＯ２のＺｒ換算量を所定量添加することで、アーク集中性、ビード表面の光沢、及び溶接金属の母材へのなじみ性が向上した被覆アーク溶接棒とすることができる。
　以下、本発明の効果を説明するために、本発明の範囲に入る実施例と、本発明の範囲から外れる比較例とを比較して説明する。
　なお、本実施例において、表１、２は、酸化チタン原料についてのものであり、表３はその結果、表４は用いた被覆アーク溶接棒の組成である。表１において、表２の比較例に該当するＮｏ．１３～１６は、「比較例」と記している。ここで、酸化チタン原料には一般的にＳｉ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｃａ等の不純物が含まれ、表１においてＴｉＯ２及び、Ｓｉ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｃａの成分範囲も一般的な範囲内である。したがって、これらの上下限及び上下限を超えた比較例は設けていない。
　また、表５～１８は被覆アーク溶接棒についてのものであり、例えば、表５は第１実施形態、表６は第２実施形態、表７は第３実施形態に対応するものである。そして、例えば、表５～７のＮｏ．１－１～１－２４は、表１、２のＮｏ．１の酸化チタン原料を使用したものである（詳細は後述する）。
　まず、供試材である酸化チタン原料の製造方法について説明する。前記のとおり、酸化チタン原料の製造方法には、主に、焼成法と溶融法の２つがあり、焼成法を用いるとＦｅ量は高く、溶融法を用いるとＦｅ量が低くなる。製造方法とチタン原料を使い分けることにより、隅肉溶接用（Ｆｅ含有量が高い方が好ましい）及び立向溶接用（Ｆｅ含有量が低い方が好ましい）の原料を使い分けして製造した。
　まず、焼成法について説明する。原料は、Ｔｉ源として、天然のルチール、ルコキシン、イルミナイトを使用した。これらを目標とする酸化チタン原料の物性に応じて使い分けし、混合して使用した。適用に際しては、より雑物の少ない原料を使用するため、酸化チタン原料の濃縮、不純物の低減を目的とした比重・磁力・浮遊選鉱を行った。Ｓｉ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃａ源は、Ｓｉ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃａの酸化物（複合酸化物を含む）及び炭酸塩等を使用（添加）した。
　焼成方法としては、焼成炉として、ロータリーキルンを用いた。焼成雰囲気は、ＣＯ雰囲気とした。なお、焼成原料にはＣ源を添加した。
　次に、溶融法について説明する。原料は、Ｔｉ源として、低コストである天然のイルミナイトを使用した。適用に際しては、より雑物の少ない原料を使用するため、酸化チタン原料の濃縮、不純物の低減を目的とした比重・磁力・浮遊選鉱を行った。Ｓｉ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃａ源は、Ｓｉ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃａの酸化物（複合酸化物を含む）及び炭酸塩等を使用（添加）した。
　溶融方法としては、イルミナイト及び他の原料（酸化物、炭酸塩）並びに脱酸剤（Ｃ源）を混合し、アーク炉で１８００～２０００℃に加熱し、イルミナイト中の酸化Ｆｅを還して溶融状態とした。Ｆｅは融点が低いため、炉の下部に集まり、炉の上部にはＴｉとＳｉ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｃａとその他の不純物からなる酸化物が生成した。
　このようにして得られた酸化物を、粗砕→粉砕→粒度調整して溶剤原料とした。
　また、脱酸剤中のＣ及びＳ等の不純物を除去するため、後処理として、酸洗及び焼成処理を行った。
　そして、酸化チタン原料を製造した後、表面に存在するＦｅ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃａ量等の微量元素を調整するため、Ｆｅ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃａの酸化物及び炭酸塩等を添加して、酸化チタン原料の表面がやや溶融する程度にて焼成（焼結）した。焼成温度は、８００～１３００℃程度とし、ロータリーキルンで添加原料とともに焼結させた。
　表１に酸化チタン原料Ｎｏ１～１６のバルク組成を示す。なお、表中、「－」は成分を含有しないものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　次に、酸化チタン原料の粒子表面の原子百分率の分析方法について説明する。分析装置は以下のとおりである。
（１）第１分析装置
　装置：日本電子株式会社製
　ＷＤ／ＥＤコンバイン 電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）ＪＸＡ－８２００使用
　分析条件：加速電圧１５ｋｖ、照射電流５×１０－１０Ａ
（２）第２分析装置
　装置：株式会社 日立ハイテクフィールデイング社製
　ＥＤＳ付き走査型電子顕微鏡 Ｓ－３７００Ｎ 使用
　ＥＤＳ：エダックス ジャパン株式会社社製ＧＥＮＥＳＩＳ４００シリーズ
　分析条件：加速電圧 １５ｋｖ， 照射電流 ５×１０－１２Ａ
　なお、第１及び第２のＥＤＸ装置にて分析を行ったが、両者において分析結果は同等であった。
（３）定量分析方法
　定量分析は、スタンダードレス分析により行った。コンピュータにデータベース化されている標準試料のスペクトルと測定されたスペクトルの相対強度比を求め、トータルが１００％になるように補正計算した。
　分析方法は以下のとおりである。ＥＤＸにおいて、アルミニウム台にＣテープ（日新ＥＭ株式会社製 ＳＥＭ用導電性テープ カーボン両面テープ）を貼った上に、原料約１ｇを設置した後、薬包紙、ガラス板又はステンレス製マイクロスプーンで原料をＣテープ上によく接着させた。通電性を確保するため、Ｏｓ蒸着を施して高倍率（約２０００倍）における原料表面の比較的平坦で異物が存在又は付着していない範囲（１０μｍ×１０μｍの矩形の領域）を有する５粒子を無作為に選び、各粒子当たり１視野の原子百分率（原子％）を測定した。
　分析条件：エネルギーフルスケール：２０ＫｅＶ（１０ｅＶ／ｃｈ， ２Ｋｃｈ）
　有効時間：６０秒
　加速電圧：１５．０ＫＶ
　プローブ電流：５．０×１０－１０Ａ
　前記酸化チタン原料の表面分析で説明した数式１～３のｘ、ｙ、ｚの計算方法は、以下のとおりである。前述の５点（５粒子の点）の測定結果から、以下に示す数式１乃至３の値を求め、５点のｘ、ｙ、ｚの平均値を算出する。
　数式２及び数式３の計算方法は、分母及び分子を夫々独立に５点の算術平均をとり、その得られた平均値で割り算を行う。分母の平均値がゼロ（５点全てゼロ）の場合には、数式２，３の値は無限大になる。
　酸化チタン原料の粒子表面の原子百分率の分析結果（すなわち、ＥＤＸ分析結果）を表２に示す。なお、表中、「－」は成分を含有しないものである。
































Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　そして、被覆アーク溶接棒における各酸化チタン原料を使用した溶接試験の評価結果を表３に示す。なお、酸化チタン原料を使用した溶接試験で使用した被覆アーク溶接棒は、表１～３に示す酸化チタン原料を使用して作製したものであるが、酸化チタン原料以外の成分の配合量は下記表４に示すとおりである。なお、表３における、なじみ性、ビード形状の評価は、後記する「溶接作業性」についての５段階評価と同じ基準にて評価した。また、溶接条件も後記する「溶接作業性」についての条件と同様である。また、被覆アーク溶接棒の製造方法は後記する方法と同様である。


























Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　総合評価は、なじみ及びビード形状のいずれも「４」の場合に「４」、いずれかが「４」、他方が「３」の場合、あるいは、いずれも「３」の場合に「３」である。また、なじみ及びビード形状のいずれも「２」の場合に、総合評価は「２」、いずれかが「１」の場合に「１」とした。
≪被覆アーク溶接棒の製造方法≫
　本発明の溶接棒は以上述べた被覆剤を珪酸ソーダ、珪酸カリで代表される水ガラスなどの粘結剤により、４．０ｍｍ鋼心線の周囲に被覆率が２０～５５質量％となるように通常の溶接棒塗装機により被覆塗装した後、水分を除去するため適正（ライムチタニヤ系またはチタニヤ系：７０～２５０℃、低水素系：３５０～５５０℃）に焼成して製造した。鋼心線はＪＩＳ Ｇ ３５２３に規定されるＳＷＹ１１を用いた。
　表５～１８に、被覆アーク溶接棒の成分組成を示す。なお、表中、本発明の範囲を満たさないものについては、数値等に下線を引いて示す。また、表中、「－」は成分を含有しないものである。
　また、「ＳｉＯ２」、「Ａｌ２Ｏ３」、「金属炭酸塩」は、それぞれ、「Ｓｉ換算量」、「Ａｌ換算量」、「ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１種以上の金属炭酸塩のＣＯ２換算量」であり、「Ｎａ＋Ｋ」は、「Ｎａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計」である。
　また、「ＳｉＯ２＋Ｓｉ」、「Ａｌ２Ｏ３＋Ａｌ」、「金属弗化物」は、それぞれ、「金属ＳｉのＳｉ換算量とＳｉＯ２のＳｉ換算量との合計」、「金属ＡｌのＡｌ換算量とＡｌ２Ｏ３のＡｌ換算量との合計」、「ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＡｌＦ３、ＬｉＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６からなる群から選択された少なくとも１種以上の金属弗化物のＦ換算量」である。
　また、「金属Ｔｉ」、「Ｂ化合物」、「Ｌｉ化合物」、「ＺｒＯ２」は、それぞれ、「金属ＴｉのＴｉ換算量」、「Ｂ化合物のＢ換算量」、「Ｌｉ化合物のＬｉ換算量」、「ＺｒＯ２のＺｒ換算量」である。
　なお、これらについては表４においても同様である。
　ここで、表５～７は、表１～３の試料Ｎｏ．１の酸化チタン原料を使用したものである。この試料Ｎｏ．１は、「Ｓｉ＋Ａｌ」がより好ましい範囲であり、「Ｔｉ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）」、及び、「Ｏ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）」が好ましい範囲のものである。
　表８～１０は、表１～３の試料Ｎｏ．７の酸化チタン原料を使用したものである。この試料Ｎｏ．７は、「Ｓｉ＋Ａｌ」がより好ましい範囲を外れるものである。
　表１１～１３は、表１～３の試料Ｎｏ．９の酸化チタン原料を使用したものである。この試料Ｎｏ．９は、「Ｓｉ＋Ａｌ」がより好ましい範囲であるが、「Ｏ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）」が好ましい範囲を外れるものである。
　表１４～１６は、表１～３の試料Ｎｏ．１０の酸化チタン原料を使用したものである。この試料Ｎｏ．１０は、「Ｓｉ＋Ａｌ」がより好ましい範囲を外れ、「Ｏ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）」が好ましい範囲を外れるものであり、さらに、ＴｉＯ２の含有量が低めのものである。
　表１７、１８は、表１～３の試料Ｎｏ．１３の酸化チタン原料を使用したものである。この試料Ｎｏ．１３は、「Ｓｉ＋Ａｌ」が範囲を外れ、「Ｔｉ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）」、及び、「Ｏ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）」が好ましい範囲を外れるものである。
　また、表５～１８は、それぞれ、第１実施形態（ライムチタニヤ系またはチタニヤ系の被覆アーク溶接棒に関する）、第２実施形態（低水素系の被覆アーク溶接棒に関する）、第３実施形態（低温における靭性と強度に優れる被覆アーク溶接棒に関する（表中、「低温＋ＨＴ」と記載））の被覆アーク溶接棒に対応している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007




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　このようにして製造した被覆アーク溶接棒について、以下の試験を行った。なお、各試験において、第１実施形態（ライムチタニヤ系またはチタニヤ系の被覆アーク溶接棒に関する）、第２実施形態（低水素系の被覆アーク溶接棒に関する）、第３実施形態（低温における靭性と強度に優れる被覆アーク溶接棒に関する（表中、「低温＋ＨＴ」と記載））に対応するように、条件を変更した。
≪溶接作業性≫
［第１～３実施形態に対応］
　ここではビード形状、なじみ性、アーク安定性、スラグ剥離性について評価した。
（溶接作業性確認用試験母材）
［第１～３実施形態に対応］
　ＪＩＳ Ｇ Ｇ３１０６に規定される溶接構造延鋼材（ＳＭ４９０Ａ）からなる板厚１２ｍｍ、長さ４００ｍｍの試験板を溶接作業性確認用の試験母材とした。
（溶接条件）
　溶接電流：１４０～１６０Ａｍｐ
　極性：交流（ＡＣ）
　溶接姿勢：立向
＜ビード形状＞
［第１～３実施形態に対応］
　１４０～１６０Ａｍｐにて立向溶接した溶接部を観察し、ビード形状について視覚的に評価した。
評価基準は以下のとおりとし、評価が３～５のものを合格とした。
５：平滑（Flat）、波目が非常に揃っている
４：若干凸～平滑（Flat）、波目が揃っている
３：若干凸、波目が揃っている
２：凸で波目が荒い
１：凸で波目が非常に荒く、不安定
＜ビード形状を除く官能評価＞
［第１～３実施形態に対応］
　なじみ性、アーク安定性、スラグ剥離性についての評価は以下のとおりとし、なじみ性については評価が３～５のものを合格、アーク安定性およびスラグ剥離性については評価が２、３のものを合格とした。
＜なじみ性＞
５：非常に容易になじみ、アンダカットに非常になり難い
４：容易になじみ、アンダカットに非常になり難い
３：容易になじみ、アンダカットになり難い
２：なじむのに時間がかかる
１：なじむのに時間がかかる（なじみが悪く）、アンダカットになり易い
＜アーク安定性＞
３：非常に安定。アーク切れが起こらない
２：安定性があり、アーク切れは殆ど起こらない
１：時々アーク切れが起こり、スラグ巻き等の欠陥になり易い、又は起こり易い
＜スラグ剥離性＞
３：自然剥離
２：スケールハンマーにより容易に剥離可能
１：スケールハンマーによる剥離に若干時間がかかる
≪機械的性質≫
[第３実施形態に対応]
（機械的性質確認用試験母材）
　ＪＩＳ Ｚ３２１１準拠による全溶着金属を作製し、機械的性質を調査した。
　ＪＩＳ Ｇ３１０６に規定される溶接構造用圧延鋼材（ＳＭ４９０Ａ）からなる板厚２０ｍｍ、長さ３００ｍｍの試験板を機械的性質確認用の試験母材とした。
（溶接条件）
溶接電流：１４０～１７０Ａｍｐ
極性：交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ(＋)）
溶接姿勢：下向
予熱・パス間温度：９０～１１０℃
積層方法：７～９層、各層２パス
＜引張強度、衝撃性能（衝撃値）＞
[第３実施形態に対応]
　ＪＩＳ Ｚ３２１１に準じて、引張強さ、－６０℃シャルピー吸収エネルギー（靭性）について評価した。引張強度に関する評価基準は６７１ＭＰa以上を「◎」、５２０～６７０ＭＰａを「○」、５１９ＭＰａ以下を「×」とした。そして、「◎」、「○」を合格とした。なお、表には、数値のみを記している。
　靭性に関する評価基準はシャルピー吸収エネルギーが８０Ｊ以上を「◎」、４７～７９Ｊを「○」、４６Ｊ以下を「×」とした。そして、「◎」、「○」を合格とした。なお、表には、数値のみを記している。
　これらの結果を表１９～３２に示す。
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　表１９～３２に示すように、Ｎｏ．１－１～１－５、Ｎｏ．１－１０～１－１４、Ｎｏ．１－１９～１－２１、Ｎｏ．７－１～７－５、Ｎｏ．７－１０～７－１４、Ｎｏ．７－１９～７－２１、Ｎｏ．９－１～９－５、Ｎｏ．９－１０～９－１４、Ｎｏ．９－１９～９－２１、Ｎｏ．１０－１～１０－５、Ｎｏ．１０－１０～１０－１４、Ｎｏ．１０－１９～１０－２１は、本発明の範囲を満たすため、各評価において良好な結果を得られた。
　Ｎｏ．１－６は、酸化チタン原料が過少のため、ビート形状、なじみ性が劣化した。また、Ａｌ２Ｏ３量が過少のため、アーク安定性が劣化した。Ｎｏ．１－７は、酸化チタン原料が過多のため、ビード形状が劣化した。また、Ａｌ２Ｏ３量が過多のため、スラグ剥離性が劣化した。また、Ｃ量が過少のため、アーク安定性が劣化した。Ｎｏ．１－８は、ＳｉＯ２量が過少のため、ビード形状が劣化した。Ｎｏ．１－９は、ＳｉＯ２量が過多のため、スラグ剥離性が劣化した。また、Ｃ量が過多のため、ビード形状が劣化した。
　Ｎｏ．１－１５は、酸化チタン原料が過少のため、ビード形状、なじみ性が劣化した。また、「Ａｌ２Ｏ３＋Ａｌ」量が過少のため、アーク安定性が劣化した。Ｎｏ．１－１６は、酸化チタン原料が過多のため、ビード形状が劣化した。また、「Ａｌ２Ｏ３＋Ａｌ」量が過多のため、スラグ剥離性が劣化した。また、Ｃ量が過少のため、アーク安定性が劣化した。Ｎｏ．１－１７は、「ＳｉＯ２＋Ｓｉ」量が過少のため、ビード形状が劣化した。Ｎｏ．１－１８は、「ＳｉＯ２＋Ｓｉ」量が過多のため、スラグ剥離性が劣化した。また、Ｃ量が過多のため、ビード形状が劣化した。
　Ｎｏ．１－２２は、金属Ｔｉ量、Ｂ化合物量が過少のため、強度、靭性が劣化した。Ｎｏ．１－２３は、Ｂ化合物量、Ｎｉ量が過多のため、靭性が劣化した。Ｎｏ．１－２４は、「Ｃｒ＋Ｍｏ」量、Ｍｎ量が過少のため、強度、靭性が劣化した。
　Ｎｏ．７－６は、Ｍｎ量が過少のため、ブローホールが発生し、また、「Ｎａ＋Ｋ」量が過少のため、アーク安定性が劣化した。Ｎｏ．７－７は、被覆率が過多のため、なじみ性が劣化した。また、「Ｎａ＋Ｋ」量が過多のため、棒焼けしやすくなり、被覆剤の脱落も発生した。Ｎｏ．７－８は、Ｍｎ量が過多のため、溶接割れが発生した。また、金属炭酸塩量が過多のため、アーク安定性、ビード形状が劣化した。また、ＺｒＯ２量が過多のため、スラグ剥離性が劣化した。Ｎｏ．７－９は、被覆率が過少のため、溶接作業性がすべて劣化した。また、金属炭酸塩量が過少のため、ピット、ブローホール発生した。
　Ｎｏ．７－１５は、被覆率が過多のため、なじみ性が劣化した。また、金属弗化物量が過多のため、アーク安定性が劣化した。Ｎｏ．７－１６は、被覆率が過少のため、溶接作業性がすべて劣化した。また、金属炭酸塩量が過少のため、ピット、ブローホールが発生した。Ｎｏ．７－１７は、金属炭酸塩量が過多のため、アーク安定性、ビード形状が劣化した。また、「Ｎａ＋Ｋ」量が過多のため、棒焼けしやすくなり、被覆剤の脱落も発生した。Ｎｏ．７－１８は、金属弗化物量が過少のため、ビード形状が劣化した。また、「Ｎａ＋Ｋ」量が過少のため、アーク安定性が劣化した。
　Ｎｏ．７－２２は、金属Ｔｉ量、「Ｃｒ＋Ｍｏ」量が過多のため、靭性が劣化した。Ｎｏ．７－２３は、Ｍｎ量が過多のため、靭性が劣化した。Ｎｏ．７－２４は、「Ｃｒ＋Ｍｏ」量、「Ａｌ＋Ｍｇ」量が過少のため、強度、靭性が劣化した。
　Ｎｏ．９－６は、Ｃ量が過多のため、ビード形状が劣化した。また、Ａｌ２Ｏ３量が過少のため、アーク安定性が劣化した。Ｎｏ．９－７は、Ａｌ２Ｏ３量が過多のため、スラグ剥離性が劣化した。また、Ｃ量が過少のため、アーク安定性が劣化した。Ｎｏ．９－８は、ＳｉＯ２量が過少のため、ビード形状が劣化した。また、酸化チタン原料が過少のため、ビード形状、なじみ性が劣化した。Ｎｏ．９－９は、ＳｉＯ２量が過多のため、スラグ剥離性が劣化した。また、酸化チタン原料が過多のため、ビード形状が劣化した。また、ＺｒＯ２量が過少のため、Ｚｒ添加による効果がなかった。
　Ｎｏ．９－１５は、酸化チタン原料が過少のため、ビード形状、なじみ性が劣化した。また、「Ａｌ２Ｏ３ ＋Ａｌ」量が過少のため、アーク安定性が劣化した。Ｎｏ．９－１６は、酸化チタン原料が過多のため、ビード形状が劣化した。また、「Ａｌ２Ｏ３＋Ａｌ」量が過多のため、スラグ剥離性が劣化した。また、Ｃ量が過少のため、アーク安定性が劣化した。Ｎｏ．９－１７は、「ＳｉＯ２＋Ｓｉ」量が過少のため、ビード形状が劣化した。Ｎｏ．９－１８は、「ＳｉＯ２＋Ｓｉ」量が過多のため、スラグ剥離性が劣化した。また、Ｃ量が過多のため、ビード形状が劣化した。また、ＺｒＯ２量が過少のため、Ｚｒ添加による効果がなかった。
　Ｎｏ．９－２２は、金属Ｔｉ量、Ｂ化合物量、Ｎｉ量が過少のため、靭性、強度が劣化した。Ｎｏ．９－２３は、「Ａｌ＋Ｍｇ」量が過多のため、スラグ剥離性が劣化した。Ｎｏ．９－２４は、Ｎｉ量、「Ｃｒ＋Ｍｏ」量が過多のため、靭性が劣化した。また、Ｌｉ化合物量が過少のため、Ｌｉ添加による効果がなかった。
　Ｎｏ．１０－６は、ＳｉＯ２量が過少のため、ビード形状が劣化した。また、Ｍｎ量が過多のため、溶接割れが発生した。Ｎｏ．１０－７は、被覆率が過多のため、なじみ性が劣化した。また、「Ｎａ＋Ｋ」量が過多のため、棒焼けしやすくなり、被覆剤の脱落も発生した。また、金属炭酸塩量が過少のため、ピット、ブローホールが発生した。Ｎｏ．１０－８は、被覆率が過少のため、溶接作業性がすべて劣化した。また、金属炭酸塩量が過多のため、アーク安定性、ビード形状が劣化した。Ｎｏ．１０－９は、「Ｎａ＋Ｋ」量が過少のため、アーク安定性が劣化した。また、Ｍｎ量が過少のため、ブローホールが発生した。
　Ｎｏ．１０－１５は、被覆率が過多のため、なじみ性が劣化した。また、金属弗化物量が過多のため、アーク安定性が劣化した。Ｎｏ．１０－１６は、被覆率が過少のため、溶接作業性がすべて劣化した。また、金属炭酸塩量が過少のため、ピット、ブローホールが発生した。Ｎｏ．１０－１７は、金属炭酸塩量が過多のため、アーク安定性、ビード形状が劣化した。また、「Ｎａ＋Ｋ」量が過多のため、棒焼けしやすくなり、被覆剤の脱落も発生した。Ｎｏ．１０－１８は、金属弗化物量が過少のため、ビード形状が劣化した。また、「Ｎａ＋Ｋ」量が過少のため、アーク安定性が劣化した。また、ＺｒＯ２ 量が過多のため、スラグ剥離性が劣化した。
　Ｎｏ．１０－２２は、金属Ｔｉ量が過少のため、強度、靭性が劣化した。また、Ｌｉ化合物量が過多のため、乾燥割れが発生した。Ｎｏ．１０－２３は、「Ｃｒ＋Ｍｏ」量、Ｎｉ量が過多のため、靭性が劣化した。Ｎｏ．１０－２４は、「Ａｌ＋Ｍｇ」量、Ｍｎ量が過少のため、強度、靭性が劣化した。
　Ｎｏ．１３－１、Ｎｏ．１３－２は、酸化チタン原料の粒子表面における「Ｓｉ＋Ａｌ」の値が下限値未満のため、ビート形状、なじみ性が劣化した。
　以上、本発明について実施の形態及び実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されることなく、その権利範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈しなければならない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することが可能であることはいうまでもない。

Claims (5)

  1. 　鋼心線に被覆剤が塗布されている被覆アーク溶接棒であって、
    　溶接棒全質量あたりの前記被覆剤の被覆率は２０．０～５５．０質量％であり、
    　前記被覆剤は被覆剤全質量あたり、
    　粒子状をなす酸化チタン原料：１５．０～６０．０質量％、
    　ＳｉＯ２のＳｉ換算量：４．０～１４．０質量％、
    　Ａｌ２Ｏ３のＡｌ換算量：０．１～３．５質量％、
    　ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１種以上の金属炭酸塩のＣＯ２換算量：１．０～１５．０質量％、
    　Ｃ：０．０１～１．０質量％、
    　Ｍｎ：０．１～１５．０質量％、
    　Ｎａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計：１．０～８．０質量％を含有し、
    　前記酸化チタン原料は、酸化チタン原料全質量あたり、
    　ＴｉＯ２：５８．０～９９．０質量％、
    　Ｓｉ：２．５質量％以下、
    　Ａｌ：３．０質量％以下、
    　Ｍｎ：５．０質量％以下、
    　Ｆｅ：３５．０質量％以下、
    　Ｍｇ：５．０質量％以下、
    　Ｃａ：２．０質量％以下である組成を有し、
    　かつ前記酸化チタン原料の粒子表面に、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ及びＳｉのいずれか一種以上からなる酸化物が存在しており、かつ、この酸化物は、Ａｌ及びＳｉの原子百分率が１≦Ａｌ＋Ｓｉ≦１０を満足することを特徴とする被覆アーク溶接棒。
  2. 　鋼心線に被覆剤が塗布されている被覆アーク溶接棒であって、
    　溶接棒全質量あたりの前記被覆剤の被覆率は２０．０～５５．０質量％であり、
    　前記被覆剤は被覆剤全質量あたり、
    　粒子状をなす酸化チタン原料：２．０～２０．０質量％、
    　金属ＳｉのＳｉ換算量とＳｉＯ２のＳｉ換算量との合計：４．０～１４．０質量％、
    　金属ＡｌのＡｌ換算量とＡｌ２Ｏ３のＡｌ換算量との合計：０．１～３．５質量％、
    　ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＣＯ３からなる群から選択された少なくとも１種以上の金属炭酸塩のＣＯ２換算量：５．０～３０．０質量％、
    　ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＡｌＦ３、ＬｉＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６からなる群から選択された少なくとも１種以上の金属弗化物のＦ換算量：０．５～１５．０質量％、
    　Ｃ：０．０１～０．７質量％、
    　Ｎａ化合物のＮａ換算量とＫ化合物のＫ換算量との合計：１．０～８．０質量％を含有し、
    　前記酸化チタン原料は、酸化チタン原料全質量あたり、
    　ＴｉＯ２：５８．０～９９．０質量％、
    　Ｓｉ：２．５質量％以下、
    　Ａｌ：３．０質量％以下、
    　Ｍｎ：５．０質量％以下、
    　Ｆｅ：３５．０質量％以下、
    　Ｍｇ：５．０質量％以下、
    　Ｃａ：２．０質量％以下である組成を有し、
    　かつ前記酸化チタン原料の粒子表面に、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ及びＳｉのいずれか一種以上からなる酸化物が存在しており、かつ、この酸化物は、Ａｌ及びＳｉの原子百分率が１≦Ａｌ＋Ｓｉ≦１０を満足することを特徴とする被覆アーク溶接棒。
  3. 　前記被覆剤は被覆剤全質量あたり、
    　Ｍｎ：１．０～７．０質量％を含有し、
    　金属ＴｉのＴｉ換算量：０．２～２．０質量％、
    　Ｂ化合物のＢ換算量：０．０２～０．３質量％、
    　Ｎｉ：０．５～１０．０質量％、
    　ＣｒとＭｏの合計：０．１～３．０質量％、
    　ＡｌとＭｇの合計：０．１～２．０質量％、
    　の群から選択された少なくとも１種以上を含有することを特徴とする請求項２に記載の被覆アーク溶接棒。
  4. 　前記被覆剤は被覆剤全質量あたり、
    　Ｌｉ化合物のＬｉ換算量：０．０１～１．０質量％
    　を含有することを特徴とする請求項３に記載の被覆アーク溶接棒。
  5. 　前記被覆剤は被覆剤全質量あたり、
    　ＺｒＯ２のＺｒ換算量：０．１～７．０質量％
    　を含有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の被覆アーク溶接棒。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105458554A (zh) * 2015-12-10 2016-04-06 无锡普瑞明思机械制造有限公司 无烟环保焊条
CN105562958A (zh) * 2014-10-15 2016-05-11 海宁瑞奥金属科技有限公司 高强度超低氢药芯焊丝
CN108907494A (zh) * 2018-06-01 2018-11-30 四川大西洋焊接材料股份有限公司 核电ag728钢焊条及制备方法
US10688602B2 (en) * 2016-07-13 2020-06-23 Kobe Steel, Ltd. Submerged arc welding process
CN113579548A (zh) * 2021-07-07 2021-11-02 四川大西洋焊接材料股份有限公司 一种焊条及其制备方法和应用和一种熔敷金属

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6177177B2 (ja) * 2014-04-02 2017-08-09 日鐵住金溶接工業株式会社 低水素系被覆アーク溶接棒

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01233092A (ja) * 1988-03-11 1989-09-18 Nippon Steel Corp 被覆アーク溶接棒
JPH02263596A (ja) * 1989-04-04 1990-10-26 Nippon Steel Corp 被覆アーク溶接棒
JP2000117487A (ja) * 1998-10-20 2000-04-25 Kobe Steel Ltd 低水素系被覆アーク溶接棒
JP2010227968A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Kobe Steel Ltd 低水素系被覆アーク溶接棒
WO2012108261A1 (ja) * 2011-02-08 2012-08-16 株式会社神戸製鋼所 溶接材料用酸化チタン原料

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01233092A (ja) * 1988-03-11 1989-09-18 Nippon Steel Corp 被覆アーク溶接棒
JPH02263596A (ja) * 1989-04-04 1990-10-26 Nippon Steel Corp 被覆アーク溶接棒
JP2000117487A (ja) * 1998-10-20 2000-04-25 Kobe Steel Ltd 低水素系被覆アーク溶接棒
JP2010227968A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Kobe Steel Ltd 低水素系被覆アーク溶接棒
WO2012108261A1 (ja) * 2011-02-08 2012-08-16 株式会社神戸製鋼所 溶接材料用酸化チタン原料

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105562958A (zh) * 2014-10-15 2016-05-11 海宁瑞奥金属科技有限公司 高强度超低氢药芯焊丝
CN105458554A (zh) * 2015-12-10 2016-04-06 无锡普瑞明思机械制造有限公司 无烟环保焊条
US10688602B2 (en) * 2016-07-13 2020-06-23 Kobe Steel, Ltd. Submerged arc welding process
CN108907494A (zh) * 2018-06-01 2018-11-30 四川大西洋焊接材料股份有限公司 核电ag728钢焊条及制备方法
CN108907494B (zh) * 2018-06-01 2021-01-05 四川大西洋焊接材料股份有限公司 核电ag728钢焊条及制备方法
CN113579548A (zh) * 2021-07-07 2021-11-02 四川大西洋焊接材料股份有限公司 一种焊条及其制备方法和应用和一种熔敷金属

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