JPH0124600B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、生産性が良好で優れた溶接作業性を
発揮する鉄粉含有被覆アーク溶接棒の製造方法に
関するものである。 造船、鉄骨、橋梁等の溶接分野では、作業能率
の向上やビード形状の改善を期して被覆剤中に多
量の鉄粉を含有する被覆アーク溶接棒が汎用され
ている。しかしこの種の溶接棒には、イルミナイ
ト系やライム・チタニア系等の溶接棒に比べて鉄
粉を多量含有する被覆剤である為に塗装速度が遅
く、単位時間当りの塗装量が少ないという問題が
ある。即ち被覆剤中に多量の鉄粉が含まれている
と被覆剤の押出し抵抗（塗装圧力）が高く、心線
の送り速度に対する被覆剤の押出し速度（塗装速
度）を十分に高めることができない。 本発明者等は前述の様な状況のもとで、鉄粉を
多量含有する被覆剤の塗装性を改善し被覆アーク
溶接棒の生産性を高めるべく研究を進めてきた。
そしてまず従来かな塗装性を改善する原料として
知られているアルギン酸ソーダ等の有機物、マイ
カ、タルク等の含水鉱物について塗装性改善効果
を調べた。その結果アルギン酸ソーダ等を多量配
合すると、塗装性は改善されるものの溶接作業性
が著しく低下することが判つた。そして溶接作業
性を阻害しない配合量の上限は全被覆剤に対して
1.5重量％程度であるが、その程度の配合量では
塗装性は殆んど改善されない。またマイカやタル
クでは多量配合しても塗装性は殆んど改善され
ず、溶接作業性に与える悪影響の方がはるかに大
きい。 そこで被覆剤中に多量配合される鉄粉に着目
し、その嵩比重、粒度、流動性等の諸特性を調整
してやれば、溶接作業性に悪影響を及ぼすことな
く塗装性を改善できるのではないかと考え、その
線に沿つて研究を進めた。 本発明はかかる研究の結果完成されたものであ
つて、その構成とは、被覆剤全体に対して25〜60
重量％の鉄粉を含有する被覆剤原料を固着剤と共
に混練してなる被覆剤を、軟鋼心線外周に塗布し
て被覆アーク溶接棒を製造するに当り、流動度が
19〜33秒／50g（JIS Ｚ 2502）の鉄粉を使用す
るところに要旨が存在する。 心線外周に被覆剤を均一な密度で欠陥なくしか
も短時間で塗装する為には、被覆剤の流動性を高
めるのが有効であり、この流動性は被覆剤中に多
量配合されている鉄粉の流動性によつて大きく左
右されると考えられる。しかしながら鉄粉の流動
性と塗装性の関係についてはこれまでまつたく報
告されていない。そしてJIS Ｄ 4327等の溶接棒
用に使用されている鉄粉の流動度を測定してみた
ところ35〜40秒／50g程度であり、この様な鉄粉
を含有する被覆剤の塗装性は前述の如く極めて悪
かつた。 そこで鉄粉の流動度と塗装性の関係を明確にす
べく下記の実験を行なつた。即ちJIS Ｄ 4327に
規定される溶接棒用の被覆剤を基本組成とし、鉄
粉の流動度と塗装性を調べた。但し固着剤として
は水硝子を使用し、鉄粉の流動度はJIS Ｚ 2502
によつて測定した。また塗装性は、第１図に示す
試験装置を用い、シリンダ１内に一定量（１Kg）
の被覆剤２を投入してピストン３により一定の圧
力（600Kg／cm²）を付加し、被覆剤２がオリフイ
ス（8.0mm穴径）４から流出する時間によつて判
断した。結果を第２図に示す。 第２図からも明らかな様に、鉄粉の流動度が大
きくなるに従つて被覆剤の流出時間は長くなり、
流動度が33秒／50gを越えるとその傾向は顕著に
なつて塗装性は極端に低下する。そして鉄粉含有
量が多くなるほど塗装性は低下するが、流動度33
秒／50g付近を境にして塗装性が著しく変わる点
では同じ傾向を示している。尚第２図において黒
丸で示した点はイルミナイト系被覆剤（塗装性良
好と判断されている）の流出時間を示すが、流動
度が33秒／50g以下の鉄粉を使用すると前記イル
ミナイト系被覆剤と実質的に同等の流出速度が得
られる。 上記の結果からも明らかな様に、塗装性のみか
ら判断すると鉄粉の流動度は小さい方が好まし
い。しかし流動度が小さすぎると被覆剤の密度が
低下してしまりがなくなり、溶接作業性（特にア
ークの集中性）が劣化することが判明した。そこ
で鉄粉の流動度と被覆剤の密度との相関々係につ
いても明確にすべく実験を行なつたところ、第３
図の結果が得られた。予備実験の結果では優れた
溶接作業性を確保し得る被覆剤密度の下限値は
2g／cm²であり、この密度を確保する為には鉄粉
の流動度を19秒／50g以上にする必要がある。 上記第２，３図の結果からも明らかな様に、塗
装性と溶接作業性を同時に満足する為には、流動
度が19〜33秒／50gの鉄粉を使用することが不可
欠である。 ところで被覆剤中の鉄粉配合量であるが、第
２，３図からも明らかな様に配合量が増加する程
塗装性は低下傾向を示す。そして60％を越えると
流動度を適正に調整しても塗装性を改善できなく
なり、更には被覆の絶縁性がなくなつて安全性が
阻害される。一方鉄粉が25％未満では、良好な塗
装性は得られるものの、高鉄粉含有被覆アーク溶
接棒の特徴であるコンタクト溶接が困難になり、
また溶接能率向上効果も不十分であるから好まし
くない。 尚本発明で使用される被覆剤の他の成分は特に
限定されず、従来から知られたスラグ形成剤、ア
ーク安定剤、脱酸剤等が適宜選択して使用され、
更には、アルギン酸ソーダ等の有機物、マイカや
タルク等の含水鉱物を流動性改善剤として少量配
合し塗装性を一段と高めることも有効である。ま
た固着剤の種類も格別制限されないが最も一般的
なのは水硝子である。また軟鋼心線外周への被覆
剤の塗装も通常の方法をそのまま適用すればよ
く、被覆率も使用目的に応じて適当に設定すれば
よい。 次に実験例を示すが、下記はもとより本発明を
限定する性質のものではない。 実験例 １ 第１表に示す成分組成の被覆剤原料粉末を水硝
子と共に混練し、これを軟鋼心線（5.0mmφ×700
mm）の外周に塗布して被覆アーク溶接棒を製造
した。 製造時における各被覆剤の塗装性（塗装速度）
及び得られた溶接棒を用いて隅肉溶接を行なつた
ときの溶接作業性を第１表に一括して示す。

【表】 ○：良好、△：やや不良、×：不良
これらの実験結果より下記の如く考察できる。 (1) 実験No.１〜６は本発明の要件を満足する実施
例であり、塗装性及び溶接作業性共に良好であ
る。尚塗装速度は鉄粉の流動度及び配合量によ
つて若干異なるが何れも200〜250m／分の範囲
であり、チタニア系等の被覆剤を用いた場合に
比べて何ら遜色のない塗装性を示す。 (2) 実験No.７は鉄粉の流動度が小さすぎる場合の
比較例で、塗装性は良好であるが溶接作業性
（特にアークの集中性）が悪い。 (3) 実験No.８は鉄粉の流動度が大きすぎる場合の
比較例で、塗装性が悪く本発明の目的を達成で
きない。 (4) 実験No.９は鉄粉の配合量が多すぎる場合の比
較例で、塗装性が改善できないほか被覆の絶縁
性が低下して実用できない。 (5) 実験No.10は鉄粉の配合量が少なすぎる場合の
比較例で、塗装性は良好であるが溶接作業性
（特にコンタクト溶接性）が悪い。 実験例 ２ 第２表に示す成分組成の被覆剤原料を水硝子と
共に混練し、これを軟鋼心線（5.0mmφ×700mm
）の外周に塗布して被覆アーク溶接棒を製造し
た。 尚この実験は、鉄粉の流動度が塗装性や溶接作
業性に与える影響を調べると共に、被覆剤中の主
たるスラグ形成成分である珪砂の流動度を変えた
場合（角ばつたものは流動性が悪く、角張らない
ものの流動性は高い）における塗装性や溶接作業
性に及ぼす影響を調べるために行なつたものであ
る。 被覆アーク溶接棒製造時における各被覆剤の塗
装性及び得られた各溶接棒を用いて隅肉溶接を行
なつたときの溶接作業性を第２表に一括して示
す。

【表】 第２表により次の様に考察することができる。 (1) 実験No.11〜16は、鉄粉の含有量及び流動度が
いずれも本発明で規定する要件を満たす条件の
もとで、流動性の異なる珪砂を用いた実施例で
あり、珪砂の流動性の良否を問わず塗装性およ
び溶接作業性はいずれも良好である。 (2) 実験No.17、18は流動度が本発明の規定範囲を
超える鉄粉を用いた場合について、流動性の異
なる珪砂を使用したときの実験データである
が、珪砂の流動性の良否を問わずいずれも塗装
性が悪く、本発明の目的は達成できない。 (3) 実験No.19、20は鉄粉の流動度が大き過ぎ、且
つ鉄粉の配合量が不足するもについて、流動度
の異なる珪砂を用いた場合の実験データである
が、やはり塗装性及び溶接作業性が悪い。 (4) 実験No.21、22は鉄粉配合量が不足するものに
ついて流動度の異なる珪砂を用いた場合の実験
データであり、塗装性は良好であるものの溶接
作業性が劣悪である。 (5) これらの実験結果からも明らかな様に、鉄粉
の流動性や配合率は珪砂の流動性に比べて塗装
性や溶接作業性に顕著な影響を及ぼすことが分
かる。

【図面の簡単な説明】

第１図は被覆剤の塗装性（流出時間）測定装置
を示す要部断面図、第２図は鉄粉の流動度と被覆
剤の流出時間との関係を示すグラフ、第３図は鉄
粉の流動度と被覆剤の密度との関係を示すグラフ
である。 １…シリンダ、２…被覆剤、３…ピストン、４
…オリフイス。