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JP4783708B2 - Fused flux for submerged arc welding - Google Patents
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JP4783708B2 - Fused flux for submerged arc welding - Google Patents

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Description

本発明は、造管、鉄骨、橋梁、車両などの一般構造物に用いられるサブマージアーク溶接用溶融型フラックスに係り、特に高速溶接をする際に、溶接欠陥の無い健全な溶接金属を形成させ、また、スラグ剥離性が良好で美しいビード外観を得ることができるサブマージアーク溶接用溶融型フラックスに関するものである。   The present invention relates to a molten flux for submerged arc welding used in general structures such as pipes, steel frames, bridges, vehicles, and the like, particularly when performing high-speed welding, to form a healthy weld metal without welding defects, Further, the present invention relates to a molten flux for submerged arc welding that can obtain a beautiful bead appearance with good slag peelability.

サブマージアーク溶接は、高能率で安定した溶接作業性および溶接性能が得られることから、造管、鉄骨、橋梁、車両など幅広い分野で適用されている。近年、サブマージアーク溶接においては、溶接能率および生産性向上を目的に、高速溶接化が求められている。   Submerged arc welding is applied in a wide range of fields such as pipe making, steel frames, bridges, and vehicles because it provides highly efficient and stable welding workability and performance. In recent years, in submerged arc welding, high-speed welding is required for the purpose of improving welding efficiency and productivity.

従来、サブマージアーク溶接の高速化における溶融型フラックスの開発については、例えば、特開昭58−179595号公報(特許文献1)に、フラックス成分を限定し、溶接電源を直流の正極性とすることによって、溶接速度を高め、溶接能率の向上を図った技術の開示がある。しかし、直流正極性のサブマージアーク溶接は、オーバーラップ、溶込不良、ビード幅の不均一、ビード外観劣化、スラグ剥離性劣化等、交流溶接や直流電源の逆極性に比べ、溶接欠陥を発生しやすく、非常に不安定要素の多い溶接法であり、フラックス組成を規定しただけでは、良好な溶接作業性は得られない。   Conventionally, with regard to the development of a melt-type flux for increasing the speed of submerged arc welding, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-179595 (Patent Document 1) limits the flux component and makes the welding power source have a positive polarity of direct current. Thus, there is a disclosure of a technique for increasing the welding speed and improving the welding efficiency. However, DC positive submerged arc welding produces welding defects compared to AC welding and the reverse polarity of DC power sources, such as overlap, poor penetration, uneven bead width, bead appearance deterioration, and slag peelability deterioration. This is a welding method that is easy and has many unstable elements, and good welding workability cannot be obtained simply by defining the flux composition.

一方、特開昭59−10496号公報(特許文献2)には、高速サブマージアーク溶接における溶接ビード形状の改善、スラグ剥離性向上を目的に、フラックス組成中のTiO、ZrOを限定し、溶接作業性の改善を図った技術の開示がある。一般的にTiO、ZrOはアーク安定剤として知られており、サブマージアーク溶接用溶融型フラックスにも含有させることが多いが、ZrOは融点が高く、フラックスの融点あるいは軟化溶融点を上げてしまうため、高速溶接には向かず、良好な溶接作業性は得られない。 On the other hand, JP-A-59-10495 (Patent Document 2) limits TiO 2 and ZrO 2 in the flux composition for the purpose of improving the weld bead shape in high-speed submerged arc welding and improving the slag peelability, There is a disclosure of a technique for improving welding workability. In general, TiO 2 and ZrO 2 are known as arc stabilizers and are often contained in a melt-type flux for submerged arc welding, but ZrO 2 has a high melting point and raises the melting point or softening melting point of the flux. Therefore, it is not suitable for high-speed welding, and good welding workability cannot be obtained.

また、特開平4−238694号公報(特許文献3)には、フラックスの成分、融点および粘度を限定し、高速サブマージアーク溶接における溶接作業性改善を図った技術の開示がある。フラックスの改良および開発として、塩基度と溶接作業性の影響調査を行い、さらにフラックスの融点および粘度を指標化することで高速溶接における作業性改善を図っているが、SiO、CaO、CaFの組成限定範囲が非常に広く、SiO、CaO、CaFは、それぞれ全く異なる溶接作業性効果が得られることから、これらの組成限定範囲では、安定した溶接作業性は得られない。 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 4-238694 (Patent Document 3) discloses a technique for improving welding workability in high-speed submerged arc welding by limiting flux components, melting point and viscosity. As an improvement and development of the flux, the influence of basicity and welding workability is investigated, and the melting point and viscosity of the flux are indexed to improve workability in high-speed welding. SiO 2 , CaO, CaF 2 The range of the composition limitation is extremely wide, and SiO 2 , CaO, and CaF 2 each have completely different welding workability effects. Therefore, in these composition limitation ranges, stable welding workability cannot be obtained.

さらに、特開平2−92497号公報(特許文献4)には、ニッケルスラグと溶融型フラックスを混合し、スパイラル鋼管の高速サブマージアーク溶接における溶接作業性改善を図った技術の開示がある。ニッケルスラグは、ニッケルの精錬工程において、ニッケル鉱石からニッケルを溶解還元した後のスラグであり、組成はSiOが50〜60質量%、MgOが30〜40質量%を主成分とする共晶組成で、安定した原料である。しかし、このニッケルスラグと溶融型フラックスを混合しただけでは、ニッケルスラグと溶融型フラックスでは、粒度構成、嵩比重が異なるため、均一に混合することができず、また搬送中、使用中にニッケルスラグと溶融型フラックスが分離し、偏析を起こすため、安定した溶接作業性は得られない。 Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 2-92497 (Patent Document 4) discloses a technique in which nickel slag and molten flux are mixed to improve welding workability in high-speed submerged arc welding of a spiral steel pipe. Nickel slag is the slag after dissolving and reducing nickel from nickel ore in the refining process of nickel, and the composition is a eutectic composition mainly composed of 50 to 60% by mass of SiO 2 and 30 to 40% by mass of MgO. It is a stable raw material. However, just mixing this nickel slag and molten flux, nickel slag and molten flux have different particle size configurations and bulk specific gravity, so they cannot be mixed uniformly. Therefore, stable welding workability cannot be obtained.

特開2003−10995号公報(特許文献5)には、フラックスの成分、溶接により発生する溶融スラグの粘度、溶融スラグの凝固温度を限定し、傾斜部の高速サブマージアーク溶接における溶接作業性改善を図った技術の開示がある。溶接作業性改善の重要な要素として、特にTiOとAl比を特定しているが、傾斜部の高速サブマージアーク溶接においては、TiOとAlの比率をコントロールするだけでは安定した溶接作業性を得ることは難しい。
特開昭58−179595号公報 特開昭59−10496号公報 特開平4−238694号公報 特開平2−92497号公報 特開2003−10995号公報
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-10995 (Patent Document 5) limits the components of the flux, the viscosity of the molten slag generated by welding, and the solidification temperature of the molten slag, and improves welding workability in high-speed submerged arc welding of inclined portions. There is a disclosure of the technology that has been attempted. In particular, the ratio of TiO 2 and Al 2 O 3 is specified as an important factor for improving the workability of welding. However, in high-speed submerged arc welding of inclined parts, it is necessary only to control the ratio of TiO 2 and Al 2 O 3. It is difficult to obtain stable welding workability.
JP 58-179595 A Japanese Patent Laid-Open No. 59-10495 JP-A-4-238694 JP-A-2-92497 JP 2003-10995 A

本発明は、高速のサブマージアーク溶接において、溶接欠陥の無い健全な溶接金属を形成させ、また、スラグ剥離性が良好で美しいビード外観を得ることができるサブマージアーク溶接用溶融型フラックスを提供することを目的とする。   The present invention provides a molten flux for submerged arc welding that can form a healthy weld metal free of welding defects in high-speed submerged arc welding, and can obtain a beautiful bead appearance with good slag peelability. With the goal.

本発明の要旨は、
(1)質量%で、MnOを35〜45%およびSiOを35〜45%含むサブマージアーク溶接用溶融型フラックスにおいて、MnO 0.1〜1.0%、CaF :1〜9%、CaO:0.1〜8%、MgO:0.5〜7%、Al :0.5〜6%を含有し、FeOが7%以下であり、その他はアルカリ金属酸化物および不可避不純物であることを特徴とするサブマージアーク溶接用溶融型フラックス。
(2)サブマージアーク溶接に使用したMnO−SiO系溶融型フラックスのスラグを溶解用原料として全フラックス質量の95質量%以下用いたことを特徴とする(1)記載のサブマージアーク溶接用溶融型フラックスにある。
The gist of the present invention is as follows:
(1) in mass%, the melt flux for the submerged arc welding containing 35 to 45% and the SiO 2 35-45% of MnO, MnO 2: 0.1~1.0%, CaF 2: 1~9% , CaO: 0.1~8%, MgO: 0.5~7%, Al 2 O 3: containing 0.5 to 6% FeO is Ri der 7% or less, other alkali metal oxides and melt flux for the submerged arc welding, wherein unavoidable impurities der Rukoto.
(2) The molten type for submerged arc welding according to (1), wherein the slag of MnO—SiO 2 melt type flux used for submerged arc welding is used as a melting raw material at 95% by mass or less of the total flux mass. It is in flux.

本発明のサブマージアーク溶接用溶融型フラックスによれば、高速のサブマージアーク溶接においても溶接欠陥の無い健全な溶接金属を形成し、スラグ剥離性が良好で美しいビード外観を得ることができる。また、より高速のサブマージアーク溶接に適用できるので、溶接能率および生産性を著しく高めることができる。さらに、溶解用原料として、溶接に使用したサブマージアーク溶接用溶融型フラックスのスラグを再利用して、再び製品化できるため、環境改善およびコスト低減に大きく貢献することができる。   According to the molten flux for submerged arc welding of the present invention, a sound weld metal free from welding defects can be formed even in high-speed submerged arc welding, and a beautiful bead appearance with good slag peelability can be obtained. Moreover, since it can be applied to higher-speed submerged arc welding, the welding efficiency and productivity can be remarkably improved. Furthermore, since the molten flux slag for submerged arc welding used for welding can be reused as a raw material for melting and commercialized again, it can greatly contribute to environmental improvement and cost reduction.

本発明の技術思想について以下に説明する。
高速のサブマージアーク溶接は、1電極または多電極(1〜4電極)により溶接することが多く、高速になるに従って、ビード外観およびスラグ剥離性の劣化、ビード幅不均一、溶込不良、融合不良、オーバーラップ、アンダーカット、ブローホール等の溶接欠陥を発生しやすくなる。
The technical idea of the present invention will be described below.
High-speed submerged arc welding is often performed with one electrode or multiple electrodes (1 to 4 electrodes). As the speed increases, the bead appearance and slag peelability deteriorate, the bead width becomes uneven, the penetration is poor, and the fusion is poor. , Welding defects such as overlap, undercut and blowhole are likely to occur.

また、スパイラル鋼管の製造過程における内面溶接などの下り傾斜溶接においては、重力により次第に溶融金属および溶融スラグが垂れ下がり、アーク発生点位置に押しやられるため、コンケーブが発生しやすく、凹ビード、アンダーカットおよびオーバーラップになりやすい。一方、スパイラル鋼管の製造過程における外面溶接などの上り傾斜溶接においては、溶融金属および溶融スラグがアーク発生点位置から遠ざかり、溶接方向後方に押し戻されるため凸ビードになりやすく、アンダーカットが発生しやすい。   Also, in downward inclined welding such as inner surface welding in the manufacturing process of spiral steel pipes, molten metal and molten slag gradually hang down due to gravity and are pushed to the position of the arc generation point, so that concavity is likely to occur, concave beads, undercuts and It tends to overlap. On the other hand, in ascending slope welding such as outer surface welding in the manufacturing process of spiral steel pipes, the molten metal and molten slag move away from the arc generation point position and are pushed back in the welding direction, so that they tend to be convex beads and undercut is likely to occur. .

そこで、本発明者らは、上記の問題を改善するため、フラックス組成、フラックス製造方法および溶接条件等を鋭意検討した。その結果、フラックス組成中のMnOおよびFeOの含有量が極めて重要な影響を及ぼすことを見出した。 Therefore, the present inventors diligently studied the flux composition, the flux production method, the welding conditions, and the like in order to improve the above problems. As a result, it has been found that the contents of MnO 2 and FeO in the flux composition have a very important influence.

高速のサブマージアーク溶接においては溶接欠陥が発生しやすく、スラグ剥離性が劣化するため、まず従来の高速サブマージアーク溶接用溶融型フラックスをベースに成分組成の改良を行い、化学組成比率を適正化することで、フラックスの粘度、流動性、融点(軟化溶融点)を調整し、溶接欠陥を大幅に減少させることができた。しかし、従来のフラックスの化学組成比率をコントロールするだけでは限界があり、ビード幅の不均一、ビード外観、スラグ剥離性の改善には至らなかった。そこで、新たに見出したのがMnOの添加である。 In high-speed submerged arc welding, weld defects are likely to occur, and slag peelability deteriorates. Therefore, first, the chemical composition ratio is optimized by improving the component composition based on the conventional fusion flux for high-speed submerged arc welding. As a result, the viscosity, fluidity, and melting point (softening and melting point) of the flux were adjusted, and welding defects could be greatly reduced. However, there is a limit only by controlling the chemical composition ratio of the conventional flux, and the bead width is not uniform, the bead appearance and the slag peelability are not improved. Therefore, the newly found addition of MnO 2 .

高速溶接においてビード外観の劣化やビード幅の不均一、凸ビードとなるのは、スラグの表面張力が高いことが原因とわかり、ビード外観を良好にするにはスラグの表面張力を下げる必要があった。表面張力を下げる要素としては酸素量を増やすことが有効であり、そこでフラックスにMnOを添加し、溶接中に2MnO→2MnO+Oの分解反応によって、溶融スラグ中の酸素量を増大し、スラグの表面張力を下げることに成功した。これにより、波目の細かい均一で美しいビード外観となり、平滑なビード形状が得られ、スラグ剥離性も向上した。 Deterioration of the bead appearance, uneven bead width, and convex bead in high-speed welding can be attributed to the high surface tension of the slag, and the surface tension of the slag must be lowered to improve the bead appearance. It was. It is effective to increase the amount of oxygen as an element to lower the surface tension. Therefore, MnO 2 is added to the flux, and the amount of oxygen in the molten slag is increased by the decomposition reaction of 2MnO 2 → 2MnO + O 2 during welding, and the slag Succeeded in lowering the surface tension. As a result, a uniform and beautiful bead appearance with fine waves was obtained, a smooth bead shape was obtained, and slag peelability was improved.

酸素量を増やす手法としては、SiO量を増やすことも有効であるが、SiOを増加させるとスラグの粘度が高くなるため、凸ビードとなり、アンダーカットが発生する。したがって少量添加で酸素量を増やすことができるMnOが極めて有効であることがわかった。 As a method for increasing the amount of oxygen, it is also effective to increase the amount of SiO 2. However, increasing the amount of SiO 2 increases the viscosity of the slag, resulting in a convex bead and undercut. Therefore, it was found that MnO 2 that can increase the amount of oxygen by adding a small amount is extremely effective.

またさらに、スラグ剥離性の向上とビード趾端部のスラグ焼付きを減少させるため、FeOの減少を行った。本発明のサブマージアーク溶接用溶融型フラックス中のFeOは不純物であり、種々の溶解原料には不純物としてFeOが含まれているものが多いため、どうしても最終製品にFeOが含まれてしまう。そこで、FeO含有量の少ない原料を使用することで、大幅にFeOを減少させることが可能となり、スラグ剥離性の向上とビード趾端部のスラグ焼付きを改善した。   Furthermore, FeO was reduced in order to improve slag peelability and reduce slag seizure at the end of the bead collar. FeO in the melted flux for submerged arc welding according to the present invention is an impurity, and various melting raw materials often contain FeO as an impurity. Therefore, the final product always contains FeO. Therefore, by using a raw material having a low FeO content, FeO can be greatly reduced, and the slag peelability is improved and the slag seizure at the end of the bead heel is improved.

このFeOを減少させる方法としては、溶解中にカーボンを適量添加することでFeOを還元し、Feを取り除いてもよい。FeOはSiO、MnO、CaO、MgO、Alに比べ酸化物生成の標準自由エネルギーが小さいため、FeOが最も還元されやすい状態にある。 As a method for reducing FeO, FeO may be reduced by adding an appropriate amount of carbon during dissolution, and Fe may be removed. Since FeO has a smaller standard free energy for oxide formation than SiO 2 , MnO, CaO, MgO, and Al 2 O 3 , FeO is most easily reduced.

次に製造方法の重要なポイントとしては、MnOの添加方法である。FeOを取り除くためカーボン添加によって還元反応溶解を行うが、MnOはFeOに比べ、酸化物生成の標準自由エネルギーが小さいため、すべての溶解原料を同時に溶解すると、MnOが先に還元されてしまい、MnOがほとんど残らない状態になってしまう。MnOは、通常の溶解では酸素がガス化しMnOになりやすいため、MnOを最終的な製品まで含有させることが困難であった。そこで、本発明のサブマージアーク溶接用溶融型フラックスではMnO以外の原料を先に溶解し、カーボンの適量添加によってFeOを還元した後、たとえば出湯直前に、MnOを添加溶解することによってMnOを最終製品に規定量含有させることが可能となった。 Next, an important point of the production method is the method of adding MnO 2 . In order to remove FeO, reduction reaction dissolution is performed by adding carbon. However, MnO 2 has a smaller standard free energy for oxide formation than FeO, so if all the melting raw materials are dissolved simultaneously, MnO 2 is reduced first. , MnO 2 is hardly left. MnO 2 is difficult to contain MnO 2 even in the final product because oxygen tends to gasify to MnO in normal dissolution. Therefore, in the melt flux for the submerged arc welding of the present invention to dissolve the materials other than MnO 2 above, after reduction of the FeO by the appropriate amounts of carbon, for example, tapping immediately before, MnO by adding dissolving MnO 2 2 Can be contained in the final product in the specified amount.

本発明のサブマージアーク溶接用溶融型フラックスは、溶解用原料として、溶接に使用したMnO−SiO系のサブマージアーク溶接用溶融型フラックスのスラグを再利用することもできる。スラグには溶接中に鋼板および溶接ワイヤ中のFeが酸化してスラグアウトしたFeO量が増えているが、サブマージアーク溶接用溶融型フラックスの製造工程でカーボン還元によってFeOを取り除く製造プロセスを適用すれば問題ない。溶接スラグは本発明のサブマージアーク溶接用溶融型フラックスの成分組成とほとんど同じMnO−SiO系であるため、安定した溶解原料として適用することが可能であり、リサイクル効果、環境改善、コスト低減等、社会的経済的にも大きく貢献することができる。 The molten flux for submerged arc welding of the present invention can also reuse the slag of the MnO—SiO 2 -based molten flux for submerged arc welding used for welding as a melting raw material. The amount of FeO that is slag-out due to the oxidation of steel in the steel plate and welding wire during welding is increasing for slag, but a manufacturing process that removes FeO by carbon reduction in the manufacturing process of molten flux for submerged arc welding is applied. No problem. The welding slag is almost the same MnO-SiO 2 component composition as the melt flux for submerged arc welding of the present invention, so it can be applied as a stable melting raw material, recycling effect, environmental improvement, cost reduction, etc. It can also make a great social and economic contribution.

本発明は、以上の知見からなされたものであり、以下に本発明におけるフラックス成分組成の限定理由について説明する。
フラックスのMnOは、高速のサブマージアーク溶接において、良好なビード形状を形成するための最も重要な成分であり、スラグの粘性、流動性、融点の調整をするのに有効な成分である。その含有量が35質量%(以下、%という。)未満ではスラグの粘度が低下し流動し易くなるため、ビード蛇行、アンダーカットを生じる。一方、45%を超えるとスラグの粘度が高くなり、凸ビードとなり、スラグ巻込み、焼付きが発生し、スラグ剥離性が劣化する。したがって、MnOの含有量を35〜45%とする。
This invention is made | formed from the above knowledge, and demonstrates the reason for limitation of the flux component composition in this invention below.
MnO of the flux is the most important component for forming a good bead shape in high-speed submerged arc welding, and is an effective component for adjusting the viscosity, fluidity, and melting point of the slag. If the content is less than 35% by mass (hereinafter referred to as “%”), the viscosity of the slag is lowered and it tends to flow, so that bead meandering and undercutting occur. On the other hand, if it exceeds 45%, the viscosity of the slag becomes high and becomes a convex bead, slag entrainment and seizure occur, and the slag peelability deteriorates. Therefore, the content of MnO is set to 35 to 45%.

フラックスのSiOは、酸性酸化物のため、スラグの表面張力を下げる効果が得られ、また、スラグの粘度、融点を調整するための有効な成分である。その含有量が35%未満ではスラグの表面張力を下げることができず、また、粘度が不足し、コンケーブ、アンダーカット、オーバーラップを生じる。一方、45%を超えると、スラグの粘度が高くなりすぎて、凸ビードで趾端部のなじみが悪くなり、スラグ剥離性が劣化し、また溶接金属中の酸素量が増加して靭性が劣化する。したがって、SiOの含有量を35〜45%とする。 Since the flux SiO 2 is an acidic oxide, it has the effect of reducing the surface tension of the slag, and is an effective component for adjusting the viscosity and melting point of the slag. If the content is less than 35%, the surface tension of the slag cannot be lowered, and the viscosity is insufficient, resulting in concaves, undercuts and overlaps. On the other hand, if it exceeds 45%, the viscosity of the slag becomes too high, and the fit of the heel end portion becomes worse with the convex bead, the slag peelability deteriorates, and the oxygen content in the weld metal increases and the toughness deteriorates. To do. Therefore, the content of SiO 2 is set to 35 to 45%.

フラックスのMnOは、ビード外観を良好にし、平滑なビード形状、良好なスラグ剥離性を得るための重要な成分であり、溶接中に2MnO→2MnO+Oの分解反応によって、溶融スラグ中の酸素量を増大し、スラグの表面張力を下げる有効な成分である。その含有量が0.1%未満ではスラグの表面張力を下げることができず、凸ビードとなり、スラグ剥離性が劣化する。一方、1.0%を超えるとスラグの表面張力が下がりすぎてビード外観が劣化し、ビード幅が不均一となり、また溶接金属中の酸素量が増加して靭性が劣化する。したがって、MnOの含有量を0.1〜1.0%とする。 MnO 2 in the flux is an important component for improving the bead appearance, obtaining a smooth bead shape and good slag releasability, and the oxygen contained in the molten slag by the decomposition reaction of 2MnO 2 → 2MnO + O 2 during welding. It is an effective component that increases the amount and lowers the surface tension of the slag. If the content is less than 0.1%, the surface tension of the slag cannot be lowered, resulting in a convex bead, and the slag peelability is deteriorated. On the other hand, if it exceeds 1.0%, the surface tension of the slag is too low and the bead appearance is deteriorated, the bead width becomes non-uniform, and the amount of oxygen in the weld metal is increased to deteriorate toughness. Therefore, the content of MnO 2 is set to 0.1 to 1.0%.

フラックスのFeOは、スラグ剥離性の劣化とビード趾端部のスラグ焼付きを生じる成分である。したがって、スラグ剥離性の向上とビード趾端部のスラグ焼付きを減少するためにFeOの含有量は7%以下とする。   FeO of the flux is a component that causes deterioration of slag peelability and slag seizure at the end of the bead collar. Therefore, the content of FeO is set to 7% or less in order to improve the slag peelability and reduce slag seizure at the end of the bead collar.

フラックスのCaFは、靭性改善および融点調整のために有効な成分である。その含有量が1%未満では、靭性改善の効果がなく、またビード幅不均一、融合不良を生じる。一方、9%を超えると、コンケーブ、オーバーラップを生じ、ビード外観が劣化する。したがって、CaFの含有量を1〜9%とすることが好ましい。 The CaF 2 flux is an effective component for improving toughness and adjusting the melting point. If the content is less than 1%, there is no effect of improving toughness, and uneven bead width and poor fusion occur. On the other hand, if it exceeds 9%, concaves and overlaps occur, and the bead appearance deteriorates. Therefore, the content of CaF 2 is preferably 1 to 9%.

フラックスのCaOは、スラグの融点および流動性を調整するために重要な成分である。その含有量が0.1%未満ではビード趾端部のなじみが悪く、アンダーカットも生じる。一方、8%を超えるとスラグ流動性が不良となり、ビード幅が不均一でスラグ剥離性も不良になるため、その含有量を0.1〜8%とすることが好ましい。   The flux CaO is an important component for adjusting the melting point and fluidity of the slag. If the content is less than 0.1%, the fit of the bead heel end is poor and undercutting occurs. On the other hand, if it exceeds 8%, the slag fluidity becomes poor, the bead width is non-uniform, and the slag peelability becomes poor, so the content is preferably 0.1 to 8%.

フラックスのMgOは、スラグの耐火性および粘性を調整するのに有効な成分である。高電流の高速溶接の場合、スラグの耐火性を高くする必要があり、その含有量が0.5%未満ではスラグの耐火性を向上させることができず、ビード形状が劣化し、ビード幅が不均一となる。一方、7%を超えるとビード表面に突起物が発生し、凸ビードで波目の粗い外観となり、アンダーカットを生じ、スラグ剥離性も劣化する。したがって、MgOの含有量を0.5〜7%とすることが好ましい。   The MgO flux is an effective component for adjusting the fire resistance and viscosity of the slag. In the case of high-current high-speed welding, it is necessary to increase the slag fire resistance. If the content is less than 0.5%, the slag fire resistance cannot be improved, the bead shape is deteriorated, and the bead width is reduced. It becomes non-uniform. On the other hand, if it exceeds 7%, protrusions are generated on the bead surface, and the appearance is rough with a convex bead, undercut occurs, and the slag removability deteriorates. Therefore, the content of MgO is preferably 0.5 to 7%.

フラックスのAlは、スラグ剥離性を良好にする効果がある。その含有量が0.5%未満ではスラグ剥離性が劣化するとともにアンダーカットも生じる。一方、6%を超えると凸ビードとなりスラグ剥離性も不良になるため、その含有量を0.5〜6%とすることが好ましい。 The flux Al 2 O 3 has the effect of improving the slag peelability. If the content is less than 0.5%, the slag peelability deteriorates and undercutting occurs. On the other hand, if it exceeds 6%, it becomes a convex bead and the slag removability becomes poor, so the content is preferably 0.5 to 6%.

サブマージアーク溶接に使用したMnO−SiO系溶融型フラックスのスラグは、安定した成分組成の供給原料であり、リサイクル効果、環境改善、コスト低減に極めて有効なものである。その溶解用原料としてのスラグ量が全フラックス質量の95%を超えるとフラックス成分のほとんどがスラグ成分で決定されてしまうため、成分調整ができなくなり、安定した化学組成のフラックスを製造することができない。なお、MnO−SiO系のスラグ成分は、本願発明のサブマージアーク溶接用溶融型フラックスの組成に近い成分であることが、製造時の成分調整が容易であることから好ましい。 The slag of MnO—SiO 2 melt flux used for submerged arc welding is a feedstock having a stable component composition, and is extremely effective for recycling effect, environmental improvement, and cost reduction. If the amount of slag as the melting raw material exceeds 95% of the total flux mass, most of the flux components are determined by the slag components, so that it is impossible to adjust the components and it is impossible to produce a flux with a stable chemical composition. . The MnO—SiO 2 -based slag component is preferably a component close to the composition of the molten flux for submerged arc welding according to the present invention because it is easy to adjust the components during production.

以下、実施例により本発明の効果をさらに詳細に説明する。
表1に示す種々の化学組成のフラックスを試作したが、そのさいサブマージアーク溶接に使用した溶融型フラックスのスラグであって表2に示す組成のものを一部使用した。
Hereinafter, the effect of the present invention will be described in more detail with reference to examples.
The fluxes having various chemical compositions shown in Table 1 were experimentally produced, and some of the molten flux slags used in the submerged arc welding and having the compositions shown in Table 2 were used.

溶接は、表3に示す化学成分の板厚12mmの鋼板とワイヤを用いた。図1に示す平板1の継手のI形開先2(ギャップゼロ)の両面1パス溶接の場合は、表4に示す溶接条件にて1電極サブマージアーク溶接を実施した。また図2に示すスパイラル鋼管3のI形開先4の両面1パス溶接の場合は、表5に示す溶接条件にて3電極サブマージアーク溶接を実施した。なお、表1に示す溶融型フラックスは、溶解後、粒度を12×150メッシュに整粒したものを用いた。   For the welding, steel plates and wires having a chemical thickness of 12 mm shown in Table 3 were used. In the case of double-sided one-pass welding of the I-shaped groove 2 (gap zero) of the joint of the flat plate 1 shown in FIG. 1, one-electrode submerged arc welding was performed under the welding conditions shown in Table 4. In the case of double-sided one-pass welding of the I-shaped groove 4 of the spiral steel pipe 3 shown in FIG. 2, three-electrode submerged arc welding was performed under the welding conditions shown in Table 5. In addition, the melt type flux shown in Table 1 used the particle size adjusted to 12 × 150 mesh after dissolution.

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溶接作業性の評価は、ビード外観、ビード形状、スラグ剥離性、スラグ焼付き、スラグ巻込み、融合不良、アンダーカット、コンケーブ、オーバーラップの良否を調査した。ビード外観については、ビード表面の波目が細かく、均一で美しいビード形状であれば良好とし○、1つでも劣るものについては×とした。   Welding workability was evaluated by examining the bead appearance, bead shape, slag peelability, slag seizure, slag entrainment, poor fusion, undercut, concave, and overlap. The bead appearance was good if the wavy surface of the bead surface was fine, uniform and beautiful, and the result was ◯.

ビード形状については、ビード幅および高さが均一で、凹凸の無い美しいビード形状であれば良好とし○、1つでも劣るものについては×とした。スラグ剥離性については、自然剥離およびハンマーまたはタガネを用いてスラグを軽打して簡単にスラグが剥離すれば良好とし○、軽打でスラグが剥離しなければ劣るとし×とした。   As for the bead shape, a good bead shape having uniform bead width and height and having no irregularities was judged as good. The slag peelability was evaluated as good when the slag was easily peeled off by natural peeling and hammering or using a hammer or chisel.

スラグ焼付きについては、スラグ剥離後、ビード表面およびビード趾端部にスラグの焼付きが無ければ良好とし○、1つでも劣るものについては×とした。スラグ巻込みについては、X線透過試験にて調査し、スラグ巻込みが全く無ければ良好とし○、1つでもスラグ巻込みが確認された場合は劣るとし×とした。   Regarding slag seizure, after slag peeling, it was judged good if there was no seizure of slag on the bead surface and the end of the bead ridge. The slag entrainment was investigated by an X-ray transmission test. If there was no slag entrainment, it was judged as good. If at least one slag entrainment was confirmed, it was judged as poor.

融合不良についても、X線透過試験で調査し、融合不良が全く無ければ良好とし○、1つでも融合不良が確認された場合は劣るとし×とした。アンダーカットについては、ビード趾端部にアンダーカットが全く無ければ良好とし○、1つでもアンダーカットが確認された場合は劣るとし×とした。   The fusion failure was also investigated by an X-ray transmission test. If there was no fusion failure, it was judged as good. If one fusion failure was confirmed, it was judged as poor. Regarding the undercut, it was judged as good when there was no undercut at the end of the bead collar, and it was marked as poor when at least one undercut was confirmed.

コンケーブについては、ビード表面中央にへこみが全く見られなければ良好とし○、若干でもへこみが認められる場合は劣るとし×とした。オーバーラップについては、ラップ幅が2mm未満のものを良好とし○、ラップ幅が2mmを超えるものを劣るとし×とした。   The concave was evaluated as good when no dent was found at the center of the bead surface, and poor when the dent was slightly observed. For the overlap, a case where the wrap width was less than 2 mm was considered good, and a case where the wrap width was more than 2 mm was inferior.

溶接金属部の機械的性能評価は、板厚中央部の溶接金属部中心よりシャルピー衝撃試験片(JIS Z2202 4号)を採取して、機械試験を実施した。靭性の評価は0℃におけるシャルピー衝撃試験により行い、各々繰返し数3本の平均により評価した。なお、シャルピー吸収エネルギーは、27J以上であれば良好とした。これらの調査結果を表6にまとめて示す。   For mechanical performance evaluation of the weld metal part, a Charpy impact test piece (JIS Z22024) was collected from the center of the weld metal part at the center of the plate thickness, and a mechanical test was performed. The toughness was evaluated by a Charpy impact test at 0 ° C., and the average of three repetitions was evaluated. The Charpy absorbed energy was determined to be good if it was 27 J or more. The results of these surveys are summarized in Table 6.

Figure 0004783708
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表6から明らかなように、本発明例である試験記号T1〜T6は、フラックスF1、F2、F3、F4が本発明の構成要件を満足するため、良好な溶接金属靭性および良好なビード外観、ビード形状、スラグ剥離性が得られ、また、スラグ焼付き、スラグ巻込み、融合不良、アンダーカット、コンケーブ、オーバーラップ等の溶接欠陥の無い健全な溶接金属を得ることができ、極めて満足な結果であった。   As is clear from Table 6, the test symbols T1 to T6, which are examples of the present invention, have good weld metal toughness and good bead appearance because the fluxes F1, F2, F3, and F4 satisfy the constituent requirements of the present invention. The bead shape and slag peelability can be obtained, and a sound weld metal free from welding defects such as slag seizure, slag entrainment, poor fusion, undercut, concave, overlap, etc. can be obtained. Met.

これに対し、比較例である試験記号T7は、フラックスF5のMnOが高いので、凸ビードとなり、スラグ巻込み、焼付きが発生し、スラグ剥離性が劣化した。また、CaFが高いので、コンケーブ、オーバーラップを生じ、ビード外観も劣化した。
試験記号T8は、フラックスF6のMnOが低いので、ビード蛇行、アンダーカットを生じ、ビード外観が劣化した。また、CaFが低いので、溶接金属の靭性が低く、ビード幅不均一、融合不良も発生した。
On the other hand, since the test symbol T7 as a comparative example has a high MnO of the flux F5, it becomes a convex bead, slag entrainment and seizure occurred, and the slag peelability deteriorated. Further, since CaF 2 was high, concaves and overlaps were generated, and the bead appearance was also deteriorated.
In test symbol T8, since MnO of flux F6 was low, bead meandering and undercut occurred, and the bead appearance deteriorated. Further, since CaF 2 is low, low toughness of the weld metal, bead width uneven, incomplete fusion also occurs.

試験記号T9は、フラックスF7のSiOが高いので、凸ビードで趾端部のなじみが悪くなり、スラグ剥離性が劣化した。また、溶接金属中の酸素量が増加して靭性が劣化した。さらに、CaOが高いので、ビード幅が不均一となった。
試験記号T10は、フラックスF8のSiOが低いので、コンケーブ、アンダーカットおよびオーバーラップが発生した。また、Alが高いので、凸ビードとなりスラグ剥離性し、ビード外観が劣化した。
In test symbol T9, since SiO 2 of flux F7 is high, the familiarity of the flange end portion with the convex bead deteriorated, and the slag peelability deteriorated. In addition, the oxygen content in the weld metal increased and the toughness deteriorated. Furthermore, since CaO was high, the bead width became non-uniform.
In the test code T10, since the low SiO 2 of flux F8, concave, undercut and overlap occurs. Moreover, because of the high Al 2 O 3, and the slag removability becomes convex bead, bead appearance is deteriorated.

試験記号T11は、フラックスF9のMnOが高いので、ビード外観が劣化し、ビード幅が不均一となった。また、溶接金属中の酸素量が増加して靭性が劣化した。さらに、CaOが低いので、ビード趾端部のなじみが悪く、アンダーカットが発生した。
試験記号T12は、フラックスF10のMnOが低いので、凸ビードとなり、スラグ剥離性が劣化した。また、MgOが高いので、ビード表面に突起物が発生し、凸ビードで波目の粗い外観となり、アンダーカットを生じた。
In test symbol T11, since MnO 2 of flux F9 was high, the bead appearance deteriorated and the bead width became non-uniform. In addition, the oxygen content in the weld metal increased and the toughness deteriorated. Furthermore, since CaO was low, the familiarity of the bead collar end portion was poor and undercut occurred.
Since the test symbol T12 had a low MnO 2 in the flux F10, it became a convex bead and the slag peelability deteriorated. Moreover, since MgO was high, protrusions were generated on the bead surface, and the appearance was rough with a convex bead, resulting in undercutting.

試験記号T13は、フラックスF11のFeOが高いので、スラグ剥離性が劣化し、ビード趾端部のスラグ焼付きが発生した。また、MgOが低いので、ビード形状が劣化し、ビード幅が不均一となった。
試験記号T14は、フラックスF12のMnOが高いので、ビード外観が劣化し、ビード幅が不均一となった。また、溶接金属中の酸素量が増加して靭性が劣化した。さらに、Alが低いので、スラグ剥離性が劣化するとともにアンダーカットも生じた。
試験記号T15は、フラックスF13の製造時に使用したスラグの使用量が多いので、MnOが低くなり、凸ビードとなり、スラグ剥離性が劣化した。
In test symbol T13, since the FeO of the flux F11 was high, the slag peelability was deteriorated and slag seizure occurred at the end of the bead collar. Moreover, since MgO was low, the bead shape deteriorated and the bead width became non-uniform.
Since the test symbol T14 had high MnO 2 of the flux F12, the bead appearance deteriorated and the bead width became non-uniform. In addition, the oxygen content in the weld metal increased and the toughness deteriorated. Furthermore, since Al 2 O 3 is low, the slag peelability deteriorates and an undercut occurs.
In test symbol T15, since the amount of slag used at the time of production of flux F13 was large, MnO 2 was lowered to form a convex bead, and the slag peelability was deteriorated.

本発明の実施例に用いた平板継手の1電極サブマージアーク溶接用の開先形状を示す図である。It is a figure which shows the groove shape for 1 electrode submerged arc welding of the flat joint used for the Example of this invention. 本発明の実施例に用いたスパイラル鋼管の3電極サブマージアーク溶接用の開先形状を示す図である。It is a figure which shows the groove shape for 3 electrode submerged arc welding of the spiral steel pipe used for the Example of this invention.

Claims (2)

質量%で、MnOを35〜45%およびSiOを35〜45%含むサブマージアーク溶接用溶融型フラックスにおいて、MnO 0.1〜1.0%、CaF :1〜9%、CaO:0.1〜8%、MgO:0.5〜7%、Al :0.5〜6%を含有し、FeOが7%以下であり、その他はアルカリ金属酸化物および不可避不純物であることを特徴とするサブマージアーク溶接用溶融型フラックス。 In the mass%, a melt type flux for submerged arc welding containing 35 to 45% of MnO and 35 to 45% of SiO 2 , MnO 2 : 0.1 to 1.0% , CaF 2 : 1 to 9%, CaO: 0.1~8%, MgO: 0.5~7%, Al 2 O 3: containing 0.5 to 6% FeO is Ri der 7% or less, other than an alkali metal oxide and inevitable impurities melt flux for the submerged arc welding, characterized in Rukoto Oh. サブマージアーク溶接に使用したMnO−SiO系溶融型フラックスのスラグを溶解用原料として全フラックス質量の95質量%以下用いたことを特徴とする請求項1記載のサブマージアーク溶接用溶融型フラックス。 Submerged arc welding that the slag MnO-SiO 2 based melt flux was used was used as the dissolution raw materials to 95 wt% of the total flux mass, characterized in claim 1 the melt flux for the submerged arc welding according.
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