WO2018131370A1 - 低水素系被覆アーク溶接棒 - Google Patents

低水素系被覆アーク溶接棒 Download PDF

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WO2018131370A1
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大祐 府岡
真一 西本
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株式会社神戸製鋼所
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    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
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    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C

Definitions

  • the present invention relates to a low hydrogen-based coated arc welding rod.
  • a low hydrogen-based coated arc welding rod in which a coating agent is coated on a core wire such as mild steel has different arc stability based on the type of power source used, particularly the difference between an AC power source and a DC power source.
  • an AC power source is used, there has been a problem that arc breakage of the low hydrogen-based coated arc welding rod occurs frequently.
  • an arc stabilizer, Al—Mg, Mg, or the like is added to the coating material. Has become too weak to obtain an arc with sufficient strength to perform welding.
  • Patent Document 1 discloses that potassium feldspar with a limited average particle size is added to the coating of a low hydrogen-based coated arc welding rod to prevent arc breakage. Therefore, when welding was performed with an arc bar having the coating agent, there was a problem that the crack resistance of the weld metal deteriorated.
  • Patent Document 2 attempts to prevent arc breakage of a low hydrogen-based coated arc welding rod with an appropriate content of rutile and alumina in the coating agent. could not be prevented.
  • Patent Document 3 discloses that potassium titanate having a predetermined particle size is contained in the coating material of the low hydrogen-based coated arc welding rod to suppress arc breakage. Since potassium is a non-general raw material and expensive, there is a problem that the coating agent, that is, the arc bar itself is expensive and the welding cost increases.
  • An object of the present invention is to provide a low hydrogen-based coated arc welding rod that can suppress arc breakage and can be used for welding at low cost even when an AC power supply is used.
  • arc welding rod a low hydrogen-based coated arc welding rod
  • a portion formed with a coating agent it was confirmed that the distance from the tip of the “protection cylinder” to the tip of the core wire was increased.
  • the protective cylinder is long, the distance from the tip of the material to be welded to the tip of the core wire becomes long, so that the voltage required for re-ignition (hereinafter also referred to as “re-ignition voltage”) increases. From this, it was speculated that the arc breakage of the arc welding rod as described above was caused by the fact that the protective cylinder became longer and the re-ignition voltage became larger than the no-load voltage.
  • the present inventors have further studied earnestly. And paying attention to the component of the coating agent of an arc welding rod, it discovered that the particle size of the meteorite powder which functions as a slag production
  • the present invention is a low hydrogen-based coated arc welding rod in which a coating is coated on the core wire,
  • the coating agent is in mass% per total coating mass
  • the present invention relates to a low hydrogen-based coated arc welding rod, wherein particles having a particle size of less than 53 ⁇ m in the mineral are less than 25% by mass with respect to the total mass of the mineral.
  • a mineral containing a SiO 2 component in a proportion of 90% by mass or more is contained in the coating material in an amount of 6.0% or more per total mass of the coating material. Since particles less than 53 ⁇ m are suppressed to less than 25 mass% per the total mass of the mineral, the distance from the tip of the protective cylinder to the tip of the core wire in the arc welding rod is shortened. As a result, the re-ignition voltage of the arc welding rod is sufficiently reduced as compared with the no-load voltage, and the occurrence of arc breakage is suppressed.
  • the mineral is a meteorite powder or the like.
  • the meteorite powder is used as a slag generator as described above, and is cheaper than special materials such as potassium titanate. Therefore, the low hydrogen-based coated arc welding rod of the present invention is low in cost. This is also advantageous.
  • the meteorite powder is included in the “mineral containing the SiO 2 component at a ratio of 90% or more” described above.
  • FIG. 1 is a graph showing the particle size distribution of minerals in the coating material in the low hydrogen-based coated arc welding rods of Examples and Comparative Examples.
  • % means “% by mass” unless otherwise specified. Moreover, in this specification, the percentage (mass%) based on mass is synonymous with the percentage (weight%) based on weight.
  • the coating agent in the low hydrogen-based coated arc welding rod of the present invention has a component composition as described below.
  • the amount of each component in a coating means the mass% per coating-material total mass.
  • the mineral containing the SiO 2 component in a proportion of 90% by mass or more is a so-called slag forming agent, which appropriately maintains the viscosity of the slag and increases the spraying power of the arc to stabilize the arc. It is a component having the effect of improving. And the effect which improves general welding workability
  • operativity can be acquired by adjusting appropriately content of the mineral in a coating material. If the mineral content per total mass of the coating agent is less than 6.0%, the arc spraying force will be weak, and the arc will be unstable, especially during welding at low currents, such as reverse wave welding. It becomes.
  • content of the said mineral per coating-material total mass shall be 6.0% or more.
  • content of the mineral in the coating exceeds 15%, the arc spraying becomes strong, but the slag viscosity becomes too high during the second and subsequent layers of welding, and the bead shape becomes convex, resulting in a bead.
  • the content of the mineral per mass of the coating agent is preferably 15% or less.
  • the above-mentioned mineral belongs to the category of so-called meteorites.
  • the meteorites having a SiO 2 component content of 90% by mass or more and the like Is simply defined as mineral.
  • the content of the SiO 2 component means the content per the mineral total mass.
  • the mineral is required to have a content of particles having a particle size of less than 53 ⁇ m of less than 25% by mass.
  • the content rate of particles having a particle size of less than 53 ⁇ m in the mineral represents the content rate (% by mass) of particles having a particle size of less than 53 ⁇ m per total mass of the mineral. If the content is less than 25% by mass, the distance from the tip of the protective cylinder to the tip of the core wire is shortened, and the re-ignition voltage of the arc welding rod can be sufficiently reduced compared to the no-load voltage. it can.
  • the content of particles having a particle size of less than 53 ⁇ m may theoretically be 0% by mass.
  • the mineral contains a certain amount or more of particles having a particle size of less than 53 ⁇ m.
  • the proportion of particles having a particle size of less than 53 ⁇ m in the minerals was measured by using the RIR method after removing the water glass component from the arc welding rod coating and then using XRD (X-ray diffraction). It can be measured by performing quantitative analysis based on (Reference Intensity Ratio method). Further details are described in the Examples section.
  • Metal carbonate refers to calcium carbonate, barium carbonate, manganese carbonate, magnesium carbonate, etc., and it is a component necessary to improve the porosity resistance as a low hydrogen welding rod and maintain overall welding workability well. It is.
  • the content of the metal carbonate per the total mass of the coating agent is less than 30%, the shielding effect is insufficient, and blowholes are easily generated. Therefore, the content of the metal carbonate is 30% or more, preferably 35 % Or more.
  • the content of metal carbonate per mass of the coating agent exceeds 60%, the arc spray becomes weak and the arc becomes unstable, so the content of metal carbonate is 60% or less, preferably 50 % Or less.
  • Metal fluoride refers to fluorite, barium fluoride, magnesium fluoride, aluminum fluoride, and the like, and is a component that lowers the viscosity of slag to produce slag with good fluidity and has an excellent bead shape. It also has the effect of reducing cracking resistance by lowering the hydrogen partial pressure in the arc atmosphere. If the content of the metal fluoride per the total mass of the coating agent is less than 5.0%, an appropriate viscosity of the slag cannot be obtained and the bead shape is deteriorated. Therefore, the content of the metal fluoride is 5.0% or more. And preferably 6.0% or more. On the other hand, if the content of the metal fluoride per total mass of the coating exceeds 20%, the arc becomes unstable and the slag peelability deteriorates, so the content of the metal fluoride should be 20% or less, preferably 10% or less.
  • Rutile is a component that can prevent the formation of a back bead due to excessive fluidity of the slag during back wave welding. If the content of rutile per total mass of the coating agent is less than 5.0%, the viscosity of the slag cannot be sufficiently increased, and it becomes difficult to obtain a good back bead. Is 5.0% or more, preferably 10% or more. On the other hand, if the content of rutile per total mass of the coating exceeds 20%, the viscosity of the slag becomes too high during the second and subsequent layers, and the slag flow particularly during welding in the upright position and the upward position. The bead shape becomes convex and the bead appearance deteriorates, so the content of rutile is 20% or less, preferably 15% or less.
  • a slag generator in addition to the above-described components, other components such as a slag generator, an alloying agent, a deoxidizing agent, and a thickener are added to the coating agent within a range that does not impair the effects of the present invention.
  • examples of the slag generating agent include wollastonite, alumina, sericite, and the like.
  • the alloying agent include ferrosilicon, ferromanganese, silicon manganese, and metal manganese.
  • magnesium, aluminum magnesium, ferroaluminum etc. are mentioned as a deoxidizer.
  • examples of the thickener include mica and sodium alginate.
  • the core wire constituting the arc welding rod can be made of mild steel or low alloy steel.
  • the ratio of the coating agent to the arc welding rod is preferably 25% by mass to 35% by mass with respect to the total mass of the arc welding rod.
  • a coating agent having the following composition is applied to the outer surface of the carbon steel core wire specified in JIS G3523, and then pre-dried at 110 ° C. to 130 ° C. for 10 to 60 minutes, and then at 400 to 550 ° C. for 10 minutes.
  • An arc welding rod was prepared by baking for ⁇ 120 minutes.
  • an arc was ignited using an AC power source (current value 90 A), and a bead was formed linearly on the base material of SS400.
  • [Coating composition] (mass%) Minerals containing SiO 2 component in a proportion of 90% by mass or more: 10% Metal carbonate: 45-60% Fluorite (CaF 2 ): 5.0-10% Fe-Si: 10-13% Lucille: 5.0-15.0% The rest: slag building agents, deoxidizers, and inevitable impurities
  • Coating agent 25-30% by mass with respect to the total mass of the arc welding rod
  • Table 1 shows the number of arc breaks during the bead formation.
  • STD-1 and STD-2 contain 6% by mass or more of the mineral per mass of the coating material, and 25% by mass or more of particles having a particle size of less than 53 ⁇ m in the mineral. This is an example (comparative example).
  • TEST-1 to TEST-5 are examples in which the content of the mineral is 6% by mass or more per total mass of the coating material, and particles having a particle size of less than 53 ⁇ m are contained in the mineral less than 25% by mass. (Example).
  • the content of particles having a particle size of less than 53 ⁇ m in the mineral was calculated as follows. First, the coating material was peeled from the arc welding rod by autoclaving. The water glass component was removed from the stripped coating. Of the coating agent from which the water glass component was removed, 20 g was put into a beaker filled with 200 ml of water, and stirred at a temperature of 300 ° C. and a pressure of 9 MPa for 1 hour. Thereafter, the supernatant was removed and filtered, and only the remaining filtrate was collected. The collected filtrate was then screened with a robot shifter, and the data measured using XRD was quantitatively analyzed based on the RIR method. The ratio for each particle size of the mineral was calculated from the obtained quantitative value to obtain the particle size distribution of the mineral. From this, the content (mass%) of particles having a particle size of less than 53 ⁇ m in the mineral was obtained.
  • TEST-1 to TEST-5 satisfying the requirements of the present invention have an average number of arc breaks of 2.3 times or less in three bead formation tests.
  • the number of arc breaks was 3.7 to 5.3 on average.
  • the particle size in the mineral is less than 53 ⁇ m. It can be seen that by making the content of the particles less than 25% by mass, even when an AC power source is used, arc breakage can be suppressed and welding can be performed at low cost.
  • the particle size distribution of the mineral in STD-1 and TEST-1 to TEST-2 is shown in FIG. From FIG. 1, it is confirmed that the content of particles having a particle size of less than 53 ⁇ m in the mineral is 82% by mass in STD-1, 13% by mass in TEST-1, and 24% by mass in TEST-2. Is done.

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Abstract

本発明は、心線に被覆剤が被覆されている低水素系被覆アーク溶接棒において、前記被覆剤は、被覆剤全質量あたり、質量％で、ＳｉＯ２成分を９０質量％以上の割合で含む鉱物：６．０％以上、金属炭酸塩：３０～６０％、金属弗化物：５．０～２０％、ルチール：５．０～２０％を含有し、前記鉱物中における粒度５３μｍ未満の粒子が前記鉱物全質量あたり２５質量％未満であることを特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒に関する。本発明によれば、特に交流電源を用いた場合においても、アーク切れを抑制し、安価に溶接に供することができる。

Description

低水素系被覆アーク溶接棒
　本発明は、低水素系被覆アーク溶接棒に関する。
　軟鋼などの心線に対して被覆剤が被覆されている低水素系被覆アーク溶接棒は、使用する電源の種類、特に交流電源および直流電源の相違に基づいて、アーク安定性が異なる。特に交流電源を用いた場合においては、低水素系被覆アーク溶接棒のアーク切れが多発するという問題があった。このような低水素系被覆アーク溶接棒のアーク切れを改善する方法として、アーク安定剤やＡｌ－Ｍｇ、Ｍｇなどを被覆剤中に添加することが行われているが、当該方法では、アーク力が弱くなり過ぎて、溶接を行うに足るような十分な強度のアークを得ることができないという問題があった。
　また、特許文献１には、平均粒径を限定したカリ長石を低水素系被覆アーク溶接棒の被覆剤中に添加してアーク切れを防止することが開示されているが、カリ長石は結晶水を含むために、当該被覆剤を有するアーク棒で溶接を行った場合に、溶接金属の耐割れ性が劣化してしまうという問題があった。
　さらに、特許文献２には、被覆剤中のルチールやアルミナを適正含量として低水素系被覆アーク溶接棒のアーク切れを防止することが試みられているが、このような方法では、アーク切れを十分に防止することはできなかった。
　このような状況に鑑み、特許文献３では、低水素系被覆アーク溶接棒の被覆剤中に所定の粒度のチタン酸カリウムを含有させてアーク切れを抑制することが開示されているが、チタン酸カリウムは非汎用的な原料であり高価であるために、被覆剤、すなわちアーク棒自体が高価となり、溶接コストが増大してしまうという問題があった。
日本国特開平５－２１２５８６号公報 日本国特開２０００－１１７４８７号公報 日本国特開２０１２－１４３８１０号公報
　本発明は、特に交流電源を用いた場合においても、アーク切れを抑制し、安価に溶接に供することができる低水素系被覆アーク溶接棒を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を行った。その結果、以下の事実を見出すに至った。
　すなわち、交流電源を使用した場合にアーク切れが発生したときの低水素系被覆アーク溶接棒（以下、単に「アーク溶接棒」ともいう）の先端を確認したところ、被覆剤で形成された部分（以下、「保護筒」ともいう）の先端から心線先端までの距離が長くなっていることが確認された。保護筒が長い場合、被溶接材料の先端から心線の先端までの距離が長くなるため、再点弧に要する電圧（以下、「再点弧電圧」ともいう）が高くなる。このことから、上述のようなアーク溶接棒のアーク切れは、保護筒が長くなって再点弧電圧が無負荷電圧よりも大きくなったためであると推察された。
　このような知見に基づき、本発明者らはさらに鋭意検討を行った。そして、アーク溶接棒の被覆剤の成分に着目し、被覆剤成分のうち、スラグ生成剤として機能する硅石粉の粒度が、アーク溶接棒のアーク切れに影響することを突き止めた。そして、本発明者らはさらに検討を重ねた結果、粒度の小さい硅石粉を少なくすることによって、保護筒の先端から心線の先端までの距離を短くすることができ、それによって、アーク溶接棒の再点弧電圧を、無負荷電圧に比較して十分に低減でき、アーク切れの発生を抑制できることを見出した。
　すなわち、本発明は、心線に被覆剤が被覆されている低水素系被覆アーク溶接棒において、
　前記被覆剤は、被覆剤全質量あたり、質量％で、
　ＳｉＯ２成分を９０質量％以上の割合で含む鉱物：６．０％以上、
　金属炭酸塩：３０～６０％、
　金属弗化物：５．０～２０％、
　ルチール：５．０～２０％を含有し、
　前記鉱物中における粒度５３μｍ未満の粒子が、前記鉱物全質量あたり２５質量％未満であることを特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒に関する。
　本発明の低水素系被覆アーク溶接棒によれば、ＳｉＯ２成分を９０質量％以上の割合で含む鉱物が、被覆剤中に被覆剤全質量あたり６．０％以上含有され、これら鉱物において粒度５３μｍ未満の粒子が、上記鉱物全質量あたり２５質量％未満に抑制されているため、アーク溶接棒における保護筒の先端から心線の先端までの距離が短くなる。その結果、アーク溶接棒の再点弧電圧が無負荷電圧に比較して十分に低減され、アーク切れの発生が抑制される。
　また、上記鉱物は硅石粉等である。硅石粉は、上述のようにスラグ生成剤として使用するものであり、チタン酸カリウム等のような特殊な材料に比較して安価であるため、本発明の低水素系被覆アーク溶接棒はコストの面でも有利である。なお、本明細書において、硅石粉は、上述した「ＳｉＯ２成分を９０％以上の割合で含む鉱物」に含まれるものである。
　以上説明したように、本発明によれば、特に交流電源を用いた場合においても、アーク切れを抑制し、安価に溶接に供することができる低水素系被覆アーク溶接棒を提供することができる。
図１は、実施例及び比較例の低水素系被覆アーク溶接棒における被覆剤中の鉱物の粒度分布を示すグラフである。
　以下、発明の実施の形態に基づき、本発明について詳しく説明する。以下、％は特に断りのない限り、質量％を意味する。また、本明細書において、質量を基準とする百分率（質量％）は、重量を基準とする百分率（重量％）と同義である。
　本発明の低水素系被覆アーク溶接棒における被覆剤は、以下で説明するような成分組成を有する。なお、被覆剤中の各成分量は、特に断りのない限り、被覆剤全質量あたりの質量％を意味する。
［ＳｉＯ２成分を９０質量％以上の割合で含む鉱物：６．０％以上］
　本実施形態において、ＳｉＯ２成分を９０質量％以上の割合で含む鉱物は、いわゆるスラグ生成剤であって、スラグの粘度を適切に保持すると共に、アークの吹き付け力を増加させてアークの安定性を向上させる効果を有する成分である。そして、被覆剤中の鉱物の含有量を適切に調整することにより、全般的な溶接作業性を向上させる効果を得ることができる。被覆剤全質量あたりの上記鉱物の含有量が６．０％未満であると、アークの吹き付け力が弱くなり、裏波溶接のように、特に低電流での溶接時においては、アークが不安定となる。したがって、被覆剤全質量あたりの上記鉱物の含有量は６．０％以上とする。一方、被覆剤中の上記鉱物の含有量が１５％を超えると、アークの吹き付けは強くなるが、２層目以降の溶接時にはスラグの粘度が高くなりすぎて、ビード形状が凸状となり、ビード観が劣化するおそれがある。したがって、被覆剤全質量あたりの上記鉱物の含有量は１５％以下とすることが好ましい。
　なお、上記鉱物はいわゆる硅石の範疇に属するが、硅石およびそれに類する鉱物の種類は極めて広範囲であるため、本実施形態では、ＳｉＯ２成分の含有量が９０質量％以上である硅石およびそれに類するものを単に鉱物と定義している。
　ここで、上記ＳｉＯ２成分の含有量は、上記鉱物全質量あたりの含有量を意味する。
［鉱物中における粒度が５３μｍ未満の粒子の含有率が２５質量％未満］
　本実施形態においては、上記鉱物は粒度が５３μｍ未満の粒子の含有率が２５質量％未満であることが必要である。ここで、上記鉱物中における粒度が５３μｍ未満の粒子の含有率とは、上記鉱物全質量あたりに占める粒度が５３μｍ未満の粒子の含有率（質量％）を表す。前記含有率が２５質量％未満であれば、保護筒の先端から心線先端までの距離が短くなり、アーク溶接棒の再点弧電圧を、無負荷電圧に比較して十分に低減することができる。したがって、特に交流電源を用いた場合においても、アーク溶接棒のアーク切れを抑制することができる。
　なお、上記鉱物中において、粒度が５３μｍ未満の粒子が存在するとアーク切れの原因になり得るため、粒度が５３μｍ未満の粒子の含有率は理論上０質量％であっても構わない。ただし、製造コスト等の観点からは、上記鉱物が、粒度が５３μｍ未満の粒子を一定量以上含有することは、実質的には避けられない。
　なお、上記鉱物中における粒度が５３μｍ未満の粒子の割合は、アーク溶接棒の被覆剤を素懐して水ガラス成分を取り除いた後、ＸＲＤ（Ｘ－ｒａｙ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いて測定したデータをＲＩＲ法（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　Ｒａｔｉｏ法）に基づいて定量分析を行うことにより測定することができる。さらなる詳細については、実施例の欄において説明する。
　また、上記鉱物中における粒度が５３μｍ未満の粒子の含有率を２５質量％未満に抑制するには、例えば、上記鉱物の粒度が小さくならないよう、被覆剤原料の捏和時間を短く設定すればよい。
［金属炭酸塩：３０～６０％］
　金属炭酸塩は、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マンガン、炭酸マグネシウムなどを指し、低水素系溶接棒としての耐気孔性を向上させると共に、全般の溶接作業性を良好に維持するために必要な成分である。被覆剤全質量あたりの金属炭酸塩の含有量が３０％未満であると、シールド効果が不足して、ブローホールが発生しやすくなるため、金属炭酸塩の含有量は３０％以上、好ましくは３５％以上とする。一方、被覆剤全質量あたりの金属炭酸塩の含有量が６０％を超えると、アークの吹き付けが弱くなり、アークが不安定になるため、金属炭酸塩の含有量は６０％以下、好ましくは５０％以下とする。
［金属弗化物：５．０～２０％］
　金属弗化物は蛍石、弗化バリウム、弗化マグネシウム、弗化アルミニウムなどを指し、スラグの粘性を下げて流動性のよいスラグを作り優れたビード形状とする成分である。また、アーク雰囲気中の水素分圧を下げて耐割れ性を向上させる効果も有する。被覆剤全質量あたりの金属弗化物の含有量が５．０％未満であると、適当なスラグの粘性が得られずビード形状が劣化するため、金属弗化物の含有量は５．０％以上とし、好ましくは６．０％以上とする。一方、被覆剤全質量あたりの金属弗化物の含有量が２０％を超えると、アークが不安定になるとともにスラグ剥離性が劣化するため、金属弗化物の含有量は２０％以下とし、好ましくは１０％以下とする。
［ルチール：５．０～２０％］
　ルチールは、裏波溶接時におけるスラグの流動性の過多によって裏波ビードが形成不良となることを防止することができる成分である。被覆剤全質量あたりのルチールの含有量が５．０％未満であると、スラグの粘性を十分に高めることができず、良好な裏波ビードを得ることは困難となるため、ルチールの含有量は５．０％以上、好ましくは１０％以上とする。一方、被覆剤全質量あたりのルチールの含有量が２０％を超えると、２層目以降の溶接時にはスラグの粘度が高くなりすぎて、特に、立向姿勢および上向姿勢の溶接時にスラグの流れが低下し、ビード形状が凸状となってビード観が劣化するため、ルチールの含有量は２０％以下、好ましくは１５％以下とする。
　なお、本実施形態においては、上記各成分の他にも、本発明の効果を阻害しない範囲で、スラグ生成剤、合金剤、脱酸剤、増粘剤等のその他の成分を被覆剤中に配合してもよい。ここで、スラグ生成剤としては、珪灰石、アルミナ、セリサイト等が挙げられる。また、合金剤としては、フェロシリコン、フェロマンガン、シリコンマンガン、金属マンガン等が挙げられる。また、脱酸剤としては、マグネシウム、アルミマグネシウム、フェロアルミニウム等が挙げられる。さらに、増粘剤としては、マイカ、アルギン酸ソーダ等が挙げられる。
　また、アーク溶接棒を構成する心線は、軟鋼や低合金鋼から構成することができる。ここで、アーク溶接棒に占める被覆剤の割合は、アーク溶接棒全質量に対し２５質量％～３５質量％とすることが好ましい。
　以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果について具体的に説明する。
　まず、ＪＩＳ　Ｇ３５２３に規定された炭素鋼心線の外表面に以下に示す組成の被覆剤を塗布した後、１１０℃～１３０℃で１０～６０分予備乾燥し、その後、４００～５５０℃で１０～１２０分ベーキングを行ってアーク溶接棒を作製した。次いで、このようにして得たアーク溶接棒を用い、交流電源（電流値９０Ａ）を用いてアークを点弧させて、ＳＳ４００の母材に対しビードを直線状に形成した。
　表１に記載するＳＴＤ－１～ＳＴＤ－２及びＴＥＳＴ－１～ＴＥＳＴ－５で使用したアーク溶接棒の被覆剤組成、心線組成、アーク溶接棒に占める被覆剤の割合を以下に記載する。
〔被覆剤組成〕（質量％）
　ＳｉＯ２成分を９０質量％以上の割合で含む鉱物：１０％
　金属炭酸塩：４５～６０％
　蛍石（ＣａＦ２）：５．０～１０％
　Ｆｅ－Ｓｉ：１０～１３％
　ルチール：５．０～１５．０％
　残部：スラグ造成剤、脱酸剤等、および不可避的不純物
〔心線組成〕（質量％）
　Ｃ：０．１５％以下
　Ｓｉ：０．１％以下
　Ｍｎ：１．０％以下
　Ｐ：０．０１３％以下
　Ｓ：０．０１％以下
　残部：Ｆｅおよび不可避的不純物
〔アーク溶接棒に占める被覆剤の割合〕
　被覆剤：アーク溶接棒全質量に対して２５～３０質量％
　表１は、上記ビード形成時におけるアーク切れの回数を示す。なお、表１において、ＳＴＤ－１およびＳＴＤ－２は、上記鉱物の含有量が被覆剤全質量あたり６質量％以上であり、かつ、上記鉱物中に粒度５３μｍ未満の粒子が２５質量％以上含有されている例（比較例）である。また、ＴＥＳＴ－１～ＴＥＳＴ－５は、上記鉱物の含有量が被覆剤全質量あたり６質量％以上であり、かつ、上記鉱物中に粒度５３μｍ未満の粒子が２５質量％未満含有されている例（実施例）である。
　また、上記鉱物中における粒度５３μｍ未満の粒子の含有率は、以下のように算出した。まず、オートクレーブ処理によりアーク溶接棒から被覆剤を剥いだ。剥いだ被覆剤から水ガラス成分を取り除いた。水ガラス成分を取り除いた被覆剤のうち、２０ｇを水２００ｍｌを満たしたビーカーに投入し、温度３００℃、圧力９ＭＰａで１時間撹拌した。その後、上澄みを取り除いて濾過し、残った濾過物のみを採取した。次いで、採取した濾過物をロボットシフターにてふるい分けした後、ＸＲＤを用いて測定したデータをＲＩＲ法に基づいて定量分析を行った。得られた定量値から上記鉱物の粒度毎の割合を算出して上記鉱物の粒度分布とし、これより上記鉱物中における粒度５３μｍ未満の粒子の含有率（質量％）を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から明らかなように、本発明の要件を満足するＴＥＳＴ－１～ＴＥＳＴ－５は、３回のビード形成試験においてアーク切れの回数が平均で２．３回以下であるのに対し、本発明の要件を満足しないＳＴＤ－１およびＳＴＤ－２においては、上記アーク切れの回数が平均で３．７～５．３回であった。
　結果として、被覆剤全質量あたりのＳｉＯ２成分を９０質量％以上の割合で含む鉱物の含有量が６．０質量％以上である低水素系被覆アーク溶接棒において、当該鉱物中における粒度５３μｍ未満の粒子の含有率を２５質量％未満とすることにより、交流電源を用いた場合においても、アーク切れを抑制し、安価に溶接に供することができることが分かる。
　なお、ＳＴＤ－１およびＴＥＳＴ－１～ＴＥＳＴ－２における上記鉱物の粒度分布を図１に示す。図１より、上記鉱物中における粒度５３μｍ未満の粒子の含有率は、ＳＴＤ－１では８２質量％であり、ＴＥＳＴ－１では１３質量％であり、ＴＥＳＴ－２では２４質量％であることが確認される。
　以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。なお、本出願は、２０１７年１月１６日付けで出願された日本特許出願（特願２０１７－００５３９１）に基づいており、その全体が引用により援用される。

Claims (2)

  1. 　心線に被覆剤が被覆されている低水素系被覆アーク溶接棒において、
    　前記被覆剤は、被覆剤全質量あたり、質量％で、
    　ＳｉＯ２成分を９０質量％以上の割合で含む鉱物：６．０％以上、
    　金属炭酸塩：３０～６０％、
    　金属弗化物：５．０～２０％、
    　ルチール：５．０～２０％を含有し、
    　前記鉱物中における粒度５３μｍ未満の粒子が前記鉱物全質量あたり２５質量％未満であることを特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒。
  2. 　前記低水素系被覆アーク溶接棒全質量に対する前記被覆剤の割合が２５質量％～３５質量％であることを特徴とする請求項１に記載の低水素系被覆アーク溶接棒。
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