JP7188899B2 - Flux-cored wire for self-shielded arc welding - Google Patents
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Description
本発明は、セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。 The present invention relates to a flux-cored wire for self-shielded arc welding.
土木工事の鋼管杭などの溶接は、屋外の工事現場で施工するので、耐風性および作業効率の面から、セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを適用することが多い。健全な溶接継手を得るために、良好な溶接ビード形状や外観、気孔などの溶接欠陥のないことはもちろん、ある程度の靱性や良好な曲げ性能が求められる。セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを適用する場合、気孔の発生を防ぐために、ワイヤにＡｌを大量に添加して、気孔の発生源である窒素を固定するのが必須である。しかし、Ａｌは溶接金属に多く歩留まると、溶接金属のミクロ組織は粗大なフェライトが形成され、溶接金属の靱性および曲げ性能を損なう恐れがある。 Welding of steel pipe piles in civil engineering work is carried out at outdoor construction sites, so flux-cored wire for self-shielded arc welding is often used from the viewpoint of wind resistance and work efficiency. In order to obtain sound welded joints, not only good weld bead shape and appearance, absence of weld defects such as porosity, but also a certain degree of toughness and good bending performance are required. When applying a flux-cored wire for self-shielded arc welding, in order to prevent the generation of pores, it is essential to add a large amount of Al to the wire to fix the nitrogen that is the source of the generation of pores. However, when a large amount of Al is yielded in the weld metal, coarse ferrite is formed in the microstructure of the weld metal, which may impair the toughness and bending performance of the weld metal.
そこで、優れた溶接作業性を有すると共に、高靱性の溶接金属を得ることができ、しかも、製造コストが低いセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の溶接ワイヤは、ワイヤ全質量に対して、Ａｌ：１．５～９％、Ｍｇ－Ｆｅ系複合酸化物：２．０～１５％、Ｍｎおよび／又はＮｉを合計で０．１～５％、Ｍｇ：０．１～４％、Ｌｉ－Ｆｅ系複合酸化物：０．０１～１０％、金属フッ化物：０．０１～５％、炭酸化合物：０．０１～５％を含有する。 Therefore, there has been proposed a flux-cored wire for self-shielded arc welding, which has excellent welding workability, can provide a weld metal with high toughness, and is low in manufacturing cost (see Patent Document 1). The welding wire described in Patent Document 1 has Al: 1.5 to 9%, Mg-Fe-based composite oxide: 2.0 to 15%, Mn and / or Ni in total of 0 with respect to the total mass of the wire. .1-5%, Mg: 0.1-4%, Li-Fe-based composite oxide: 0.01-10%, metal fluoride: 0.01-5%, carbonate compound: 0.01-5% contains
また、溶接作業性および耐気孔性に優れ、かつ、靱性の高い溶接金属を得ることができるセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載の溶接ワイヤは、ワイヤ全重量に対する重量％で、Ｃ：０．０１～０．３０％、Ｓｉ：０．０１～０．２０％、Ｍｎ：０．１～３．０％、Ｃｕ：０．０５～２．０％、Ｎｉ：０．１～３．０％、Ａｌ：１．５～４．０％、Ｍｇ：０．５～２．０％、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの１種以上：３．０～７．０％、Ｌｉ：０．０５～０．３０％、Ｆ：０．５～３．０％を含有する。 Further, a flux-cored wire for self-shielded arc welding has been proposed, which is excellent in welding workability and porosity resistance and capable of obtaining a weld metal with high toughness (see Patent Document 2). The welding wire described in Patent Document 2 has C: 0.01 to 0.30%, Si: 0.01 to 0.20%, and Mn: 0.1 to 3.0% in terms of weight percent relative to the total weight of the wire. , Cu: 0.05 to 2.0%, Ni: 0.1 to 3.0%, Al: 1.5 to 4.0%, Mg: 0.5 to 2.0%, Ca, Sr, Ba One or more of: 3.0 to 7.0%, Li: 0.05 to 0.30%, F: 0.5 to 3.0%.
しかしながら、前述した特許文献１及び２に記載のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤでは、耐気孔性と靱性・曲げ性能との両立には不十分である。即ち、優れた溶接作業性・耐気孔性と良好な溶接金属の靱性・曲げ性能を兼ね備えるようなものではなかった。何れのワイヤも耐気孔性に良い影響を及ぼすＡｌなどの元素の含有量と、溶接金属の靱性・曲げ性能に良い影響を及ぼすＭｎやＮｉなどの元素の含有量とのバランスは適正ではなかった。 However, the flux-cored wires for self-shielded arc welding described in Patent Documents 1 and 2 described above are insufficient in achieving both porosity resistance and toughness/bending performance. In other words, it does not combine excellent welding workability and porosity resistance with good weld metal toughness and bending performance. In any wire, the balance between the content of elements such as Al, which have a good effect on porosity resistance, and the content of elements, such as Mn and Ni, which have a good effect on the toughness and bending performance of the weld metal, was not appropriate. .
そこで、本発明は、優れた溶接作業性・耐気孔性と良好な溶接金属の靱性・曲げ性能を兼ね備えたセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供することを主目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the main object of the present invention is to provide a flux-cored wire for self-shielded arc welding which has both excellent welding workability and porosity resistance as well as good weld metal toughness and bending performance.
すなわち、本発明の一態様に係るセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、鋼製外皮内にフラックスを充填させてなるセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対して、質量％で、Ｃ：０．０３～０．６０％、Ｓｉ：０．０１～０．５０％、Ｍｎ：０．６～３．０％、Ａｌ：１．５～３．５％、Ｍｇ：０．７～２．５％、Ｎｉ：０．２～１．０％、Ｓ：０．０１５％以下、Ｌｉ：０．０５～０．５０％、Ｚｒ：０．２０％以下、Ｔｉ：０．１５％以下、及びアルカリ金属およびアルカリ土類金属を含有し、かつ、下記式（１）の関係を満足する。
０≦Ｍｎ＋１．８Ｎｉ＋８．７Ｌｉ－Ａｌ≦２．０ （１）
That is, the flux-cored wire for self-shielded arc welding according to one aspect of the present invention is a flux-cored wire for self-shielded arc welding in which the steel outer sheath is filled with flux, with respect to the total mass of the wire, at % by mass , C: 0.03 to 0.60%, Si: 0.01 to 0.50%, Mn: 0.6 to 3.0%, Al: 1.5 to 3.5%, Mg: 0.7 ~2.5%, Ni: 0.2-1.0%, S: 0.015% or less, Li: 0.05-0.50%, Zr: 0.20% or less, Ti: 0.15% below, and an alkali metal and an alkaline earth metal, and satisfies the relationship of the following formula (1).
0≤Mn+1.8Ni+8.7Li-Al≤2.0 (1)
本発明の一態様において、上記セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量に対して、質量％で、Ｃａ：１．０～５．０％、Ｆ：１．０～５．０％、及びＯ：０．５～ ３．０％からなる群から選択される少なくとも１つを含有してもよい。 In one aspect of the present invention, the flux-cored wire for self-shielded arc welding has, with respect to the total mass of the wire, Ca: 1.0 to 5.0%, F: 1.0 to 5.0% , and O: at least one selected from the group consisting of 0.5 to 3.0%.
本発明の一態様において、上記セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、前記フラックス中に、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の炭酸塩と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のフッ化物とが、合計で２０～６０質量％含有されていてもよい。 In one aspect of the present invention, in the flux-cored wire for self-shielded arc welding, the flux contains alkali metal and alkaline earth metal carbonates and alkali metal and alkaline earth metal fluorides in total. It may be contained in an amount of 20 to 60% by mass.
本発明の一態様において、上記セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、前記フラックス中のＡｌとＭｇの合計量（質量％）の値をＸとしたときに、Ｘが１５～３０であってもよい。 In one aspect of the present invention, in the flux-cored wire for self-shielded arc welding, when the total amount (% by mass) of Al and Mg in the flux is X, X is 15 to 30. good.
本発明の一態様において、上記セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、単位長さあたりの前記ワイヤの電気抵抗（μΩ／ｃｍ）の値と、前記鋼製外皮の断面積（ｃｍ２）の値との積をＹとしたときに、Ｙが１０～３０であってもよい。 In one aspect of the present invention, the flux-cored wire for self-shielded arc welding has a value of electric resistance (μΩ/cm) of the wire per unit length and a value of cross-sectional area (cm 2 ) of the steel outer sheath Y may be 10 to 30 when Y is the product of .
本発明の一態様において、上記セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、前記フラックス中のＡｌとＭｇの合計量（質量％）の値をＸとし、単位長さあたりの前記ワイヤの電気抵抗（μΩ／ｃｍ）の値と、前記鋼製外皮の断面積（ｃｍ２）の値との積をＹとしたときに、Ｘ／Ｙが１．０～２．０であってもよい。 In one aspect of the present invention, in the flux-cored wire for self-shielded arc welding, the value of the total amount (% by mass) of Al and Mg in the flux is X, and the electrical resistance of the wire per unit length (μΩ /cm) and the cross-sectional area (cm 2 ) of the steel skin, X/Y may be 1.0 to 2.0.
本発明のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤによれば、優れた溶接作業性および耐気孔性を有すると共に、良好な靱性や曲げ性能を有する溶接金属を得ることができる。 According to the flux-cored wire for self-shielded arc welding of the present invention, a weld metal having excellent welding workability and porosity resistance as well as good toughness and bending performance can be obtained.
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ（以下、本実施形態のワイヤともいう）は、鋼製外皮内にフラックスを充填させてなるセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対して、質量％で、Ｃ：０．０３～０．６０％、Ｓｉ：０．０１～０．５０％、Ｍｎ：０．６～３．０％、Ａｌ：１．５～３．５％、Ｍｇ：０．７～２．５％、Ｎｉ：０．２～１．０％、Ｓ：０．０１５％以下、Ｌｉ：０．０５～０．５０％、Ｚｒ：０．２０％以下、Ｔｉ：０．１５％以下、及びアルカリ金属およびアルカリ土類金属を含有し、かつ、下記式（１）の関係を満足する。
０≦Ｍｎ＋１．８Ｎｉ＋８．７Ｌｉ－Ａｌ≦２．０ （１）
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The flux-cored wire for self-shielded arc welding of the present embodiment (hereinafter also referred to as the wire of the present embodiment) is a flux-cored wire for self-shielded arc welding in which the steel outer sheath is filled with flux, and the total weight of the wire is On the other hand, in mass%, C: 0.03 to 0.60%, Si: 0.01 to 0.50%, Mn: 0.6 to 3.0%, Al: 1.5 to 3.5% , Mg: 0.7 to 2.5%, Ni: 0.2 to 1.0%, S: 0.015% or less, Li: 0.05 to 0.50%, Zr: 0.20% or less, Ti: 0.15% or less, contains alkali metals and alkaline earth metals, and satisfies the relationship of the following formula (1).
0≤Mn+1.8Ni+8.7Li-Al≤2.0 (1)
以下において、本実施形態のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおける各成分量の数値限定の理由について説明する。なお、ワイヤ組成の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。また、以下における各成分量は、特に断りの無い限り、ワイヤ全質量あたりの含有量である。ここで、ワイヤ全質量とは、外皮の全質量とフラックスの全質量の総和である。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。 The reasons for limiting the numerical values of the amounts of each component in the flux-cored wire for self-shielded arc welding of the present embodiment will be described below. The balance of the wire composition is Fe and unavoidable impurities. In addition, unless otherwise specified, the amount of each component below is the content per total mass of the wire. Here, the total wire mass is the total sum of the total mass of the sheath and the total mass of the flux. Moreover, in this specification, the percentage (% by mass) based on mass is synonymous with the percentage (% by weight) based on weight.
＜Ｃ：０．０３～０．６０質量％＞
Ｃの添加目的は、（１）溶接金属の強度を確保すること、（２）溶接金属に適正な焼入れ性を持たせて、粗大なフェライトの形成を抑制することなどである。ただし、Ｃ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．０３質量％未満の場合、これらの目的は十分に達成できない。そのため、本実施形態のワイヤでは、Ｃ含有量を０．０３質量％以上とし、好ましくは０．１０質量％以上とする。一方、Ｃ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．６０質量％を超えると、溶接金属中に歩留まるＣ量が多くなり過ぎて、硬い組織が形成され、靱性および曲げ性能が劣化する。そのため、本実施形態のワイヤでは、Ｃ含有量を０．６０質量％以下とし、好ましくは０．５０質量％以下とする。
<C: 0.03 to 0.60% by mass>
The purpose of adding C is (1) to ensure the strength of the weld metal and (2) to give the weld metal proper hardenability and suppress the formation of coarse ferrite. However, when the C content is less than 0.03% by mass based on the total mass of the wire, these objectives cannot be sufficiently achieved. Therefore, in the wire of this embodiment, the C content is set to 0.03% by mass or more, preferably 0.10% by mass or more. On the other hand, when the C content exceeds 0.60% by mass based on the total mass of the wire, the amount of C retained in the weld metal becomes too large, forming a hard structure and degrading toughness and bending performance. Therefore, in the wire of this embodiment, the C content is set to 0.60% by mass or less, preferably 0.50% by mass or less.
＜Ｓｉ：０．０１～０．５０質量％＞
Ｓｉを多量に添加すると、溶接金属は硬化して、靱性が劣化する。したがって、本実施形態のワイヤでは、Ｓｉ含有量を０．５０質量％以下とし、好ましくは０．４０質量％以下とする。一方、Ｓｉ含有量が少なすぎるとビードのなじみが劣化するため、本実施形態のワイヤでは、Ｓｉ含有量を０．０１質量％以上とし、好ましくは０．１０質量％以上とする。ここで、Ｓｉはワイヤ中に含まれるＳｉ元素の合計量を意味し、Ｓｉ単体、合金中のＳｉ、及び酸化物Ｓｉに含まれるＳｉの合計である。
<Si: 0.01 to 0.50% by mass>
Addition of a large amount of Si hardens the weld metal and deteriorates its toughness. Therefore, in the wire of this embodiment, the Si content is set to 0.50% by mass or less, preferably 0.40% by mass or less. On the other hand, if the Si content is too low, the conformability of the bead deteriorates. Therefore, in the wire of the present embodiment, the Si content is set to 0.01% by mass or more, preferably 0.10% by mass or more. Here, Si means the total amount of Si element contained in the wire, which is the total amount of Si alone, Si in the alloy, and Si contained in the oxide Si.
＜Ｍｎ：０．６～３．０質量％＞
Ｍｎは、溶接金属の靱性および曲げ性能の確保の目的で添加される。Ｍｎはオーステナイト安定化元素であり、フェライト組織の粗大化を抑制する効果がある。しかしながら、Ｍｎ含有量がワイヤ全質量あたり０．６質量％未満の場合、フェライトの粗大化を抑制する効果が過小である。そのため、本実施形態のワイヤでは、Ｍｎ含有量を０．６質量％以上とし、好ましくは０．９質量％以上とする。一方、３．０質量％を超えると、溶接金属の強度が高くなりすぎ、靱性の劣化を起こすおそれがある。そのため、本実施形態のワイヤでは、Ｍｎ含有量を３．０質量％以下とし、好ましくは２．５質量％以下とする。ここで、Ｍｎはワイヤ中に含まれるＭｎ元素の合計量を意味している。
<Mn: 0.6 to 3.0% by mass>
Mn is added for the purpose of securing the toughness and bending performance of the weld metal. Mn is an austenite stabilizing element and has the effect of suppressing coarsening of the ferrite structure. However, when the Mn content is less than 0.6% by mass based on the total mass of the wire, the effect of suppressing coarsening of ferrite is too small. Therefore, in the wire of this embodiment, the Mn content is set to 0.6% by mass or more, preferably 0.9% by mass or more. On the other hand, if it exceeds 3.0% by mass, the strength of the weld metal becomes too high, and there is a risk of deterioration in toughness. Therefore, in the wire of this embodiment, the Mn content is set to 3.0% by mass or less, preferably 2.5% by mass or less. Here, Mn means the total amount of Mn elements contained in the wire.
＜Ｎｉ：０．２～１．０質量％＞
Ｎｉは、Ｍｎと同様にオーステナイト安定化元素であり、フェライト組織の粗大化を抑制する効果がある。しかしながら、Ｎｉ含有量がワイヤ全質量あたり０．２質量％未満の場合、フェライトの粗大化を抑制する効果が過小で、溶接金属の靱性および曲げ性能が不十分となる。そのため、本実施形態のワイヤでは、Ｎｉ含有量を０．２質量％以上とし、好ましくは０．３質量％以上とする。一方、Ｎｉは高価であり、Ｎｉ含有量が１．０質量％を超えると、ワイヤのコストが必要以上に上昇する。また、溶接金属の強度が高くなりすぎ、靱性の劣化を起こすおそれがある。そのため、本実施形態のワイヤでは、Ｎｉ含有量を１．０質量％以下とし、好ましくは０．７質量％以下とする。ここで、Ｎｉはワイヤ中に含まれるＮｉ元素の合計量を意味している。
<Ni: 0.2 to 1.0% by mass>
Ni, like Mn, is an austenite stabilizing element and has the effect of suppressing coarsening of the ferrite structure. However, when the Ni content is less than 0.2% by mass based on the total mass of the wire, the effect of suppressing coarsening of ferrite is too small, and the toughness and bending performance of the weld metal become insufficient. Therefore, in the wire of this embodiment, the Ni content is set to 0.2% by mass or more, preferably 0.3% by mass or more. On the other hand, Ni is expensive, and if the Ni content exceeds 1.0% by mass, the cost of the wire increases more than necessary. Moreover, the strength of the weld metal becomes too high, and there is a risk of deterioration in toughness. Therefore, in the wire of the present embodiment, the Ni content is set to 1.0% by mass or less, preferably 0.7% by mass or less. Here, Ni means the total amount of Ni elements contained in the wire.
＜Ｓ：０．０１５質量％以下＞
Ｓは溶接金属の靱性および曲げ性能に対して有害な元素である。したがって、本実施形態のワイヤでは、Ｓ含有量を０．０１５質量％以下とし、好ましくは０．０１２質量％以下とする。
<S: 0.015% by mass or less>
S is an element that is detrimental to the toughness and bendability of the weld metal. Therefore, in the wire of this embodiment, the S content is set to 0.015% by mass or less, preferably 0.012% by mass or less.
＜Ｌｉ：０．０５～０．５０質量％＞
Ｌｉは溶接金属に歩留まるＡｌおよびＮを同時に低減できる元素である。そのメカニズムとしては、ＬｉはＡｌおよびＮと化学反応して、Ｌｉ３ＡｌＮを形成してスラグとなり、溶接金属へのＡｌおよびＮの歩留まりを低減させると考えられる。そして、溶接金属に含まれるＡｌおよびＮ量が少なくなると、靱性および曲げ性能が向上する。したがって、Ｌｉの添加は、溶接金属の靱性および曲げ性能の向上に顕著な効果がある。溶接金属の靱性および曲げ性能の向上の十分な効果を得るため、本実施形態のワイヤでは、Ｌｉ含有量を０．０５質量％以上とし、好ましくは０．１０質量％以上とする。一方、Ｌｉの添加により靱性は向上するが、Ｌｉ系化合物は電子放出しやすく、アークが偏向し、アーク不安定を起こしやすくなる。そのため、本実施形態のワイヤでは、Ｌｉ含有量を０．５０質量％以下とし、好ましくは０．３０質量％以下とする。なお、Ｌｉの添加形態としては、Ａｌ－Ｌｉ系合金、Ｌｉ－Ｆｅ系複合酸化物、Ｌｉのフッ化物、Ｌｉの炭酸化合物等の、含有されうる全てのＬｉ系合金およびＬｉ系化合物を対象とする。
<Li: 0.05 to 0.50% by mass>
Li is an element capable of simultaneously reducing Al and N yielded in the weld metal. The mechanism is thought to be that Li chemically reacts with Al and N to form Li 3 AlN and become slag, reducing the yield of Al and N to the weld metal. When the amounts of Al and N contained in the weld metal are reduced, toughness and bending performance are improved. Therefore, the addition of Li has a remarkable effect on improving the toughness and bending performance of the weld metal. In order to obtain a sufficient effect of improving the toughness and bending performance of the weld metal, the wire of the present embodiment has a Li content of 0.05% by mass or more, preferably 0.10% by mass or more. On the other hand, addition of Li improves the toughness, but the Li-based compound tends to emit electrons, deflect the arc, and easily cause arc instability. Therefore, in the wire of the present embodiment, the Li content is set to 0.50% by mass or less, preferably 0.30% by mass or less. In addition, as the form of addition of Li, all Li-based alloys and Li-based compounds that can be contained, such as Al-Li-based alloys, Li-Fe-based composite oxides, Li fluorides, and Li carbonate compounds. do.
＜Ａｌ：１．５～３．５質量％＞
Ａｌは強脱酸元素であると共に、窒素による気孔の発生を防ぐために不可欠な元素である。ここで、耐気孔性を向上させる手法としては、（１）大気から溶接金属に侵入した窒素を窒化物として固定して、気孔の発生を防止する手法、及び（２）ワイヤ成分を高温で蒸気化し、或いは、気体に分解して、その蒸気または気体でワイヤ先端の溶けている溶滴をシールドすることで、気孔の発生を防止する手法が挙げられる。一般的に、上記（１）の手法は溶接作業性に対しては大きく影響しないが、靱性および曲げ性能を劣化させる。一方、上記（２）の手法は靱性および曲げ性能に対しては大きく影響しないが、溶接作業性を劣化させる。そして、Ａｌによる耐気孔性の向上は、上記（１）の手法に該当する。
本実施形態においては、溶接作業性、耐気孔性、靱性および曲げ性能のバランスを考慮し、上記（１）及び（２）の手法を併用して、Ａｌ含有量を最適な範囲に調整している。すなわち、Ａｌ含有量が１．５質量％未満の場合、脱酸および窒素固定効果が不十分であり、気孔が発生することがある。そのため、本実施形態のワイヤでは、Ａｌ含有量を１．５質量％以上とし、好ましくは１．７質量％以上とする。一方、Ａｌ含有量が３．５質量％を超えると、溶接金属中に固溶されるＡｌ量が過多となり、粗大なフェライト組織が形成され、靱性および曲げ性能が劣化する。そのため、本実施形態のワイヤでは、Ａｌ含有量を３．５質量％以下とし、好ましくは３．０質量％以下とし、より好ましくは２．７質量％以下とする。ここで、Ａｌはワイヤ中に含まれるＡｌ元素の合計量を意味している。
<Al: 1.5 to 3.5% by mass>
Al is a strong deoxidizing element and an indispensable element for preventing the generation of pores by nitrogen. Methods for improving porosity resistance include (1) fixing nitrogen that has entered the weld metal from the atmosphere as nitrides to prevent the generation of pores; Alternatively, it is decomposed into a gas, and the steam or gas shields the melted droplets at the tip of the wire, thereby preventing the generation of pores. In general, method (1) above does not greatly affect welding workability, but deteriorates toughness and bending performance. On the other hand, the above method (2) does not greatly affect toughness and bending performance, but deteriorates welding workability. The improvement of porosity resistance by Al corresponds to the method (1) above.
In this embodiment, considering the balance of welding workability, porosity resistance, toughness and bending performance, the above methods (1) and (2) are used together to adjust the Al content to an optimum range. there is That is, when the Al content is less than 1.5% by mass, the deoxidizing and nitrogen-fixing effects are insufficient, and pores may occur. Therefore, the wire of the present embodiment has an Al content of 1.5% by mass or more, preferably 1.7% by mass or more. On the other hand, if the Al content exceeds 3.5% by mass, the amount of Al dissolved in the weld metal becomes excessive, forming a coarse ferrite structure and deteriorating toughness and bending performance. Therefore, in the wire of the present embodiment, the Al content is set to 3.5% by mass or less, preferably 3.0% by mass or less, and more preferably 2.7% by mass or less. Here, Al means the total amount of Al elements contained in the wire.
＜Ｍｇ：０．７～２．５質量％＞
Ｍｇは沸点が低いため、溶接時の高温により蒸発し、ワイヤ先端の溶けている溶滴近辺の窒素分圧を下げ、耐気孔性を向上させる効果がある。当該効果を十分に得るため、本実施形態のワイヤでは、Ｍｇ含有量を０．７質量％以上、好ましくは０．９質量％以上とする。一方、Ｍｇ含有量が２．５質量％を超えると、溶滴が暴れて、スパッタが多く発生する。そのため、本実施形態のワイヤでは、Ｍｇ含有量を２．５質量％以下とし、好ましくは２．２質量％以下とする。ここで、Ｍｇはワイヤ中に含まれるＭｇ元素の合計量を意味している。
<Mg: 0.7 to 2.5% by mass>
Since Mg has a low boiling point, it evaporates at high temperatures during welding, and has the effect of lowering the nitrogen partial pressure in the vicinity of the melted droplets at the tip of the wire and improving porosity resistance. In order to sufficiently obtain this effect, the wire of the present embodiment has a Mg content of 0.7% by mass or more, preferably 0.9% by mass or more. On the other hand, when the Mg content exceeds 2.5% by mass, the droplets become violent and a large amount of spatter occurs. Therefore, in the wire of this embodiment, the Mg content is set to 2.5% by mass or less, preferably 2.2% by mass or less. Here, Mg means the total amount of Mg elements contained in the wire.
＜Ｚｒ：０．２０質量％以下＞
Ｚｒは、Ａｌと同様に脱酸および窒素固定の効果がある。また、Ａｌの固定しきれなかった窒素を固定し、溶接金属中の固溶窒素を減らして、靱性を向上させる効果がある。ただし、これらの効果は顕著ではないほか、過度に添加すると溶接金属が硬化して、靱性が劣化する傾向がある。そのため、本実施形態のワイヤでは、Ｚｒ含有量を０．２０質量％以下とし、好ましくは０．１０質量％以下とする。
<Zr: 0.20 mass% or less>
Zr has the same deoxidizing and nitrogen-fixing effects as Al does. In addition, it has the effect of fixing nitrogen that Al has not completely fixed, reducing solid-solution nitrogen in the weld metal, and improving toughness. However, these effects are not remarkable, and excessive addition tends to harden the weld metal and degrade toughness. Therefore, in the wire of this embodiment, the Zr content is set to 0.20% by mass or less, preferably 0.10% by mass or less.
＜Ｔｉ：０．１５質量％以下＞
Ｔｉは、Ｚｒと同様に固溶窒素を減らして、靱性を向上させる効果があるが、その効果は顕著ではない。また、過度に添加すると、溶接金属が硬化して、靱性が劣化する傾向がある。そのため、本実施形態のワイヤでは、Ｔｉ含有量を０．１５質量％以下とする。
<Ti: 0.15% by mass or less>
Ti, like Zr, has the effect of reducing solute nitrogen and improving toughness, but the effect is not remarkable. Also, if added excessively, the weld metal tends to harden and the toughness tends to deteriorate. Therefore, the wire of the present embodiment has a Ti content of 0.15% by mass or less.
＜アルカリ金属およびアルカリ土類金属＞
本発明の実施形態に係るセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、アルカリ金属およびアルカリ土類金属を含有する。これらアルカリ金属及びアルカリ土類金属は、フラックス中に含有されるアルカリ金属及びアルカリ土類金属の炭酸塩や、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のフッ化物などに由来するものであり、それらについての詳細は、後述する。
<Alkali metals and alkaline earth metals>
A flux-cored wire for self-shielded arc welding according to an embodiment of the present invention contains an alkali metal and an alkaline earth metal. These alkali metals and alkaline earth metals are derived from carbonates of alkali metals and alkaline earth metals and fluorides of alkali metals and alkaline earth metals contained in the flux. will be described later.
＜０≦Ｍｎ＋１．８Ｎｉ＋８．７Ｌｉ－Ａｌ≦２．０＞
上述したように、オーステナイト安定化元素であるＭｎおよびＮｉの含有量と、溶接金属へのＡｌおよびＮの歩留まりを抑制する元素であるＬｉの含有量を適正に規定することは、溶接金属の靱性および曲げ性能の向上に有利である。これらの含有量が過小の場合、溶接金属の靱性および曲げ性能の向上効果が不十分である。一方で、これらの含有量が過多であると、溶接金属の靱性が劣化したり、ワイヤの製造コストの大幅な上昇を招くことがある。一方、Ａｌは、靱性および曲げ性能に対して有益な元素ではないが、耐気孔性のために必須の元素である。耐気孔性と靱性および曲げ性能を兼ね備えると共に、ワイヤの製造コストを抑えるためには、これらの元素のバランスを最適にすることが必要である。
Ｍｎ＋１．８Ｎｉ＋８．７Ｌｉ－Ａｌは、このバランスを表すパラメータとして、多くの試験結果から見出された経験式である。ここで、当該パラメータ中のＭｎ、Ｎｉ、ＬｉおよびＡｌは、それぞれ、ワイヤ全質量あたりのＭｎ含有量（質量％）、Ｎｉ含有量（質量％）、Ｌｉ含有量（質量％）およびＡｌ含有量（質量％）を表す。
Ｍｎ＋１．８Ｎｉ＋８．７Ｌｉ－Ａｌが０未満の場合、靱性および曲げ性能は不十分である。したがって、本実施形態のワイヤでは、Ｍｎ＋１．８Ｎｉ＋８．７Ｌｉ－Ａｌは０以上であり、好ましくは０．２以上であり、より好ましくは０．４以上である。一方、Ｍｎ＋１．８Ｎｉ＋８．７Ｌｉ－Ａｌが２．０を超えると、溶接金属の硬化により靱性が劣化したり、ワイヤの製造コストの大幅な上昇を招くことがある。したがって、本実施形態のワイヤでは、Ｍｎ＋１．８Ｎｉ＋８．７Ｌｉ－Ａｌは２．０以下であり、好ましくは１．７以下であり、より好ましくは１．２以下である。
<0≦Mn+1.8Ni+8.7Li—Al≦2.0>
As described above, proper regulation of the content of Mn and Ni, which are austenite stabilizing elements, and the content of Li, which is an element that suppresses the yield of Al and N into the weld metal, contributes to the toughness of the weld metal. And it is advantageous for improving the bending performance. If these contents are too small, the effects of improving the toughness and bending performance of the weld metal are insufficient. On the other hand, if the content of these elements is excessive, the toughness of the weld metal may be deteriorated, and the manufacturing cost of the wire may be greatly increased. Al, on the other hand, is not a beneficial element for toughness and bending performance, but is an essential element for porosity resistance. An optimum balance of these elements is required to combine porosity resistance with toughness and bendability while keeping wire manufacturing costs low.
Mn+1.8Ni+8.7Li—Al is an empirical formula found from many test results as a parameter representing this balance. Here, Mn, Ni, Li and Al in the parameters are respectively Mn content (% by mass), Ni content (% by mass), Li content (% by mass) and Al content per total mass of wire (% by mass).
If Mn+1.8Ni+8.7Li—Al is less than 0, toughness and bending performance are insufficient. Therefore, in the wire of this embodiment, Mn+1.8Ni+8.7Li-Al is 0 or more, preferably 0.2 or more, and more preferably 0.4 or more. On the other hand, if Mn+1.8Ni+8.7Li—Al exceeds 2.0, the toughness of the weld metal may be hardened, resulting in a significant increase in the manufacturing cost of the wire. Therefore, in the wire of this embodiment, Mn+1.8Ni+8.7Li--Al is 2.0 or less, preferably 1.7 or less, more preferably 1.2 or less.
（Ｆｅおよび不可避的不純物）
本実施形態のフラックス入りワイヤの残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。
残部のＦｅは、外皮を構成するＦｅ、フラックスに添付されている鉄粉、合金粉のＦｅが相当する。本実施形態のフラックス入りワイヤは、Ｆｅをたとえば７５質量％以上含有し、好ましくは８０質量％以上含有する。
なお、Ｆｅの上限は特に限定されないが、他の成分組成との関係から、たとえば９５質量％以下とする。
残部の不可避的不純物とは、前記成分以外の成分（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｕ、Ｗ、Ｐ、Ｎ等）や、後述する成分であって選択的に添加する成分等が不可避的に含まれるものなども該当し、本発明の効果を妨げない範囲で含有することが許容される。
(Fe and inevitable impurities)
The balance of the flux-cored wire of this embodiment is Fe and unavoidable impurities.
The remaining Fe corresponds to Fe constituting the outer layer, iron powder attached to the flux, and Fe in the alloy powder. The flux-cored wire of the present embodiment contains, for example, 75% by mass or more, preferably 80% by mass or more of Fe.
Although the upper limit of Fe is not particularly limited, it is set to, for example, 95% by mass or less in consideration of other component compositions.
The remaining unavoidable impurities include components other than the above components (Cr, Mo, Nb, V, Cu, W, P, N, etc.) and components described later that are selectively added. It also applies to what is included, and is allowed to be contained within a range that does not impair the effects of the present invention.
また、本実施形態のワイヤには、必要に応じて下記成分をさらに添加してもよい。 Moreover, the following components may be further added to the wire of the present embodiment, if necessary.
＜Ｃａ：１．０～５．０質量％＞
Ｃａはアーク安定剤として作用するため、適正量添加することによりアーク安定性が向上し、溶接作業性を向上させる効果があるため、添加してもよい。これら効果を良好に得るためには、Ｃａは１．０質量％以上添加することが好ましく、２．０質量％以上添加することがより好ましい。一方、Ｃａが５．０質量％よりも多く含有されている場合、溶滴移行が不安定となり、スパッタ発生量が増加するおそれがあるため、Ｃａ量は５．０質量％以下が好ましく、４．０質量％以下とすることがより好ましい。
<Ca: 1.0 to 5.0% by mass>
Since Ca acts as an arc stabilizer, adding an appropriate amount of Ca improves the arc stability and has the effect of improving the welding workability, so it may be added. In order to satisfactorily obtain these effects, Ca is preferably added in an amount of 1.0% by mass or more, more preferably 2.0% by mass or more. On the other hand, if the Ca content is more than 5.0% by mass, the droplet transfer may become unstable and the amount of spatter may increase. 0% by mass or less is more preferable.
＜Ｆ：１．０～５．０質量％＞
＜Ｏ：０．５～３．０質量％＞
ＦおよびＯはフッ化物や炭酸塩、酸化物およびこれらの複合化合物として含有される。Ｆはアーク中のＨと反応し、溶接金属中の拡散性水素量を低減する効果があるため、１．０質量％以上添加することが好ましい。一方、Ｆを多量に添加した場合、吸湿特性が低下し、拡散性水素量が増加してしまうおそれがあるため、５．０質量％以下とすることが好ましい。また、Ｏについては溶接スラグの発生を促すため、立向溶接等の作業性を向上させるためには、０．５質量％以上添加されていることが好ましい。一方、Ｏを多量に添加した場合は、溶接スラグ量が多くなりすぎてしまい、スラグ巻き込み等の欠陥が発生しやすくなるため、３．０質量％以下とすることが好ましい。
<F: 1.0 to 5.0% by mass>
<O: 0.5 to 3.0% by mass>
F and O are contained as fluorides, carbonates, oxides and composite compounds thereof. Since F reacts with H in the arc and has the effect of reducing the amount of diffusible hydrogen in the weld metal, it is preferable to add 1.0% by mass or more. On the other hand, if a large amount of F is added, the hygroscopic property may deteriorate and the amount of diffusible hydrogen may increase. Further, O is preferably added in an amount of 0.5% by mass or more in order to promote the generation of welding slag and to improve the workability of vertical welding or the like. On the other hand, when a large amount of O is added, the amount of welding slag becomes too large, and defects such as slag entrainment are likely to occur.
＜フラックス中におけるアルカリ金属及びアルカリ土類金属の炭酸塩と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のフッ化物との合計：２０～６０質量％＞
アルカリ金属及びアルカリ土類金属の炭酸塩は溶接中にＣＯやＣＯ２に分解され、またアルカリ金属及びアルカリ土類金属のフッ化物は溶接中にフッ素に分解され、溶滴近辺の窒素分圧を下げて、耐気孔性を向上させる効果がある。しかしながら、フラックス中における（フラックス全質量あたりの、すなわちフラックス全体：１００質量％に対する）これらの合計の含有量が２０質量％未満の場合には、この効果は顕著ではないため、含有させる場合には２０質量％以上含有させることが好ましく、２７質量％以上含有させることがより好ましい。一方、これらの合計の含有量が６０質量％を超えると、スパッタおよびヒュームが多く発生して、溶接作業性が悪化するおそれがある。そのため、これらの合計の含有量は６０質量％以下とすることが好ましく、５０質量％以下とすることがより好ましい。ここで、アルカリ金属及びアルカリ土類金属としては、Ｋ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ等が挙げられる。炭酸塩としては、Ｃａ系（例えば、ＣａＣＯ３）、Ｍｇ系（例えば、ＭｇＣＯ３）、Ｂａ系（例えば、ＢａＣＯ３）、Ｓｒ系（例えば、ＳｒＣＯ３）等の炭酸化合物が例示される。また、炭酸塩としては１種単独であってもよく、あるいは、２種以上であってもよい。フッ化物としては、Ｃａ系（例えば、ＣａＦ２）、Ｂａ系（例えば、ＢａＦ２）、Ｓｒ系（例えば、ＳｒＦ２）等のフッ化物が例示される。また、フッ化物としては１種単独であってもよく、あるいは、２種以上であってもよい。
<Total of Alkali Metal and Alkaline Earth Metal Carbonate and Alkali Metal and Alkaline Earth Metal Fluoride in Flux: 20 to 60% by Mass>
Carbonates of alkali metals and alkaline earth metals are decomposed into CO and CO2 during welding, and fluorides of alkali metals and alkaline earth metals are decomposed into fluorine during welding, reducing the nitrogen partial pressure near the droplets to It has the effect of lowering it and improving the porosity resistance. However, when the total content of these components in the flux (per total mass of flux, that is, relative to the total flux: 100 mass%) is less than 20 mass%, this effect is not significant. It is preferably contained in an amount of 20% by mass or more, more preferably in an amount of 27% by mass or more. On the other hand, if the total content of these elements exceeds 60% by mass, a large amount of spatter and fume are generated, which may deteriorate welding workability. Therefore, the total content of these is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less. Here, examples of alkali metals and alkaline earth metals include K, Na, Ca, Mg, Ba, Sr, and the like. Examples of carbonates include carbonate compounds such as Ca-based (eg, CaCO 3 ), Mg-based (eg, MgCO 3 ), Ba-based (eg, BaCO 3 ), and Sr-based (eg, SrCO 3 ). In addition, as the carbonate, one type may be used alone, or two or more types may be used. Examples of fluorides include Ca-based (eg, CaF 2 ), Ba-based (eg, BaF 2 ), and Sr-based (eg, SrF 2 ) fluorides. In addition, one type of fluoride may be used alone, or two or more types may be used.
＜フラックス中におけるＡｌとＭｇの合計量：１５～３０質量％＞
また、フラックス中における（フラックス全質量あたりの、すなわちフラックス全体：１００質量％に対する）ＡｌとＭｇとの合計の含有量は、１５～３０質量％とすることが好ましい。フラックス中におけるＡｌとＭｇとの合計の含有量が１５質量％以上であれば、ＡｌおよびＭｇはフープ（鋼製外皮）内で溶融することにより、フラックス中に電流を供給し、ジュール発熱することにより炭酸塩やフッ化物の反応を促進させ、耐気孔性を向上させることができる。一方、３０質量％を超えて多量に添加しすぎた場合、炭酸塩およびフッ化物が過剰に反応し、ワイヤ中に空洞が生じてしまい、溶接ワイヤの溶融不安定化が懸念される。フラックス中におけるＡｌとＭｇとの合計の含有量は１７質量％以上が好ましく、２０質量％以上がさらに好ましい。また、フラックス中におけるＡｌとＭｇとの合計の含有量は２５質量％以下が好ましく、２３質量％以下がさらに好ましい。
なお、以下において、フラックス中におけるＡｌ及びＭｇの合計の含有量をＸと表す場合がある。
<Total amount of Al and Mg in flux: 15 to 30% by mass>
Further, the total content of Al and Mg in the flux (per total mass of the flux, that is, with respect to the entire flux: 100 mass%) is preferably 15 to 30 mass%. If the total content of Al and Mg in the flux is 15% by mass or more, the Al and Mg melt in the hoop (steel outer layer) to supply current to the flux and generate Joule heat. can promote the reaction of carbonates and fluorides and improve porosity resistance. On the other hand, if it is added in a large amount exceeding 30% by mass, the carbonate and the fluoride react excessively to form cavities in the wire, which may destabilize the melting of the welding wire. The total content of Al and Mg in the flux is preferably 17% by mass or more, more preferably 20% by mass or more. The total content of Al and Mg in the flux is preferably 25% by mass or less, more preferably 23% by mass or less.
In addition, the total content of Al and Mg in the flux may be represented as X below.
＜単位長さあたりのワイヤの電気抵抗（μΩ／ｃｍ）×フープ断面積（ｃｍ２）：１０～３０）
また、単位長さあたりのワイヤの電気抵抗（μΩ／ｃｍ）の値と、フープ（構成外皮）の断面積（ｃｍ２）の値との積をＹとした場合、Ｙが１０～３０の範囲となることが好ましい。Ｙが１０以上であれば、フープからフラックスへ電流が流れやすくなり、ＡｌやＭｇと同様に、炭酸塩やフッ化物の反応を促進するため、耐気孔性を向上させることが出来る。しかし、Ｙが３０を超えると、フラックスへ流れる電流が過剰となり、ワイヤの溶融不安定化が懸念される。
<Electrical resistance of wire per unit length (μΩ/cm) × Hoop cross-sectional area (cm 2 ): 10 to 30)
In addition, Y is in the range of 10 to 30, where Y is the product of the electrical resistance (μΩ/cm) of the wire per unit length and the cross-sectional area (cm 2 ) of the hoop (constituent outer skin). It is preferable that If Y is 10 or more, the current will flow easily from the hoop to the flux, and like Al and Mg, the reaction of carbonate and fluoride will be promoted, so the porosity resistance can be improved. However, when Y exceeds 30, the current flowing to the flux becomes excessive, and there is a concern that the wire may become unstable in melting.
＜Ｘ／Ｙ：１．０～２．０＞
また、上記Ｙに対する上記Ｘの比（Ｘ／Ｙ）が１．０～２．０であることが好ましい。上述のようにＸとＹは、いずれも耐気孔性の向上に関連性がある。そして、これらのバランスが上記範囲内である場合、耐気孔性を向上させつつ、良好な溶接作業性とすることが出来る。
<X/Y: 1.0 to 2.0>
Also, the ratio of X to Y (X/Y) is preferably 1.0 to 2.0. As noted above, both X and Y are relevant to improving porosity resistance. And when these balances are in the said range, it can be set as favorable welding workability, improving porosity resistance.
本実施形態のワイヤは、鋼製外皮にフラックスを充填したものである。なお、フラックス入りワイヤは、外皮に継目のないシームレスタイプ、外皮に継目のあるシームタイプのいずれの形態であってもよい。また、フラックス入りワイヤは、ワイヤ表面（外皮の外側）にメッキ等が施されていても施されていなくてもよい。 The wire of this embodiment has a steel sheath filled with flux. Note that the flux-cored wire may be of either a seamless type with no seam on the outer cover or a seam type with a seam on the outer cover. Moreover, the flux-cored wire may or may not be plated or the like on the wire surface (outside of the sheath).
つづいて、本実施形態のフラックス入りワイヤの製造方法の一実施形態について説明する。
本実施形態のフラックス入りワイヤを製造する際は、先ず、鋼製外皮内にフラックスを充填する。その際、外皮には、伸線加工性が良好な軟鋼や低合金鋼を使用することが好ましい。また、フラックスの組成及び充填率は、ワイヤ全体の組成が前述した範囲になるよう外皮の組成や厚さなどに応じて適宜調整することができる。
次に、外皮内にフラックスが充填されたワイヤを伸線することにより縮径し、所定の外径を有するフラックス入りワイヤを得る。
Next, one embodiment of the method for manufacturing the flux-cored wire of this embodiment will be described.
When manufacturing the flux-cored wire of the present embodiment, first, flux is filled into the steel outer sheath. In this case, it is preferable to use mild steel or low-alloy steel with good wire drawability for the outer sheath. In addition, the composition and filling rate of the flux can be appropriately adjusted according to the composition and thickness of the outer coat so that the composition of the entire wire is within the range described above.
Next, the diameter of the wire with the flux filled in the outer sheath is reduced by drawing to obtain a flux-cored wire having a predetermined outer diameter.
本実施形態のフラックス入りワイヤの外径は、特に限定されるものではないが、ワイヤの生産性の観点から、好ましくは１．６～３．２ｍｍである。
また、フラックス充填率は、ワイヤ中の各成分が本発明の範囲内であれば、任意の値に設定することができるが、ワイヤの伸線性及び溶接時の作業性（送給性など）の観点から、ワイヤ全質量の１５～２５質量％であることが好ましく、１８～２２質量％であることがより好ましい。なお、このフラックス充填率は、外皮内に充填されるフラックスの質量を、ワイヤ（外皮＋フラックス）の全質量に対する割合で規定したものである。
Although the outer diameter of the flux-cored wire of this embodiment is not particularly limited, it is preferably 1.6 to 3.2 mm from the viewpoint of wire productivity.
The flux filling rate can be set to any value as long as each component in the wire is within the scope of the present invention. From the point of view, it is preferably 15 to 25% by mass, more preferably 18 to 22% by mass, of the total mass of the wire. The flux filling rate is defined as the mass of flux filled in the outer sheath as a ratio to the total mass of the wire (outer sheath + flux).
以上詳述したように、本実施形態のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いると、優れた溶接作業性および耐気孔性を有すると共に、良好な靱性や曲げ性能を有する溶接金属を得ることができる。 As described in detail above, by using the flux-cored wire for self-shielded arc welding of the present embodiment, it is possible to obtain a weld metal having excellent welding workability and porosity resistance as well as good toughness and bending performance. can.
以下、本発明の実施例および比較例を挙げて、本発明の効果について具体的に説明する。表１～２に記載したフラックス入りワイヤの成分となるように、下記成分の軟鋼製外皮にフラックスを充填し、ワイヤ径が約２．４ｍｍになるように伸線してセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを作製した。軟鋼製外皮成分（質量％）は、Ｃ：０．０２％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．２４％、Ｐ：０．００７％、Ｓ：０．００８％である。 EXAMPLES Hereinafter, the effects of the present invention will be specifically described with reference to examples and comparative examples of the present invention. A mild steel outer sheath having the following components was filled with flux so as to have the components of the flux-cored wire shown in Tables 1 and 2, and the wire was drawn so that the wire diameter was about 2.4 mm. An entry wire was made. The mild steel skin components (% by mass) are C: 0.02%, Si: 0.01%, Mn: 0.24%, P: 0.007%, and S: 0.008%.
なお、表１～２に示す各成分量、フラックス中のアルカリ金属及びアルカリ土類金属の炭酸塩と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のフッ化物との合計量（表１～２中「フラックス中の炭酸塩および炭酸塩」と表記）、並びにフラックス中のＡｌ及びＭｇの合計量（表１～２中「フラックス中のＡｌ＋Ｍｇ（Ｘ）」と表記し、以下において「Ｘ」ともいう）は、いずれも質量％基準であり、ワイヤ組成の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。 The amount of each component shown in Tables 1 and 2, the total amount of carbonates of alkali metals and alkaline earth metals and fluorides of alkali metals and alkaline earth metals in the flux (in Tables 1 and 2, "In flux Carbonates and carbonates of"), and the total amount of Al and Mg in the flux (referred to as "Al + Mg (X) in the flux" in Tables 1 and 2, and hereinafter also referred to as "X") are Both are on a mass % basis, and the balance of the wire composition is Fe and unavoidable impurities.
また、表１～２中における「式１」の値は、下記式（１）に基づいてＭｎ、Ｎｉ、Ｌｉ及びＡｌ量から算出される値である。
０≦Ｍｎ＋１．８Ｎｉ＋８．７Ｌｉ－Ａｌ≦２．０ （１）
Further, the values of "formula 1" in Tables 1 and 2 are values calculated from the amounts of Mn, Ni, Li and Al based on the following formula (1).
0≤Mn+1.8Ni+8.7Li-Al≤2.0 (1)
また、表１～２中に、単位長さあたりのワイヤの電気抵抗（μΩ／ｃｍ）×フープ断面積（ｃｍ２）（表１～２中「単位長さあたりのワイヤの電気抵抗×フープ断面積（Ｙ）」と表記し、以下において「Ｙ」ともいう）の値と、Ｘ／Ｙの値をあわせて示す。 In addition, in Tables 1 and 2, wire electrical resistance per unit length (μΩ/cm) × hoop cross-sectional area (cm 2 ) (in Tables 1 and 2, "wire electrical resistance per unit length × hoop section area (Y)”, and hereinafter also referred to as “Y”) and the value of X/Y are shown together.
また、表１～２に示すＮｏ．１～４４は実施例であり、Ｎｏ．４５～６２は比較例である。 In addition, No. shown in Tables 1 and 2. 1 to 44 are examples, and Nos. 45 to 62 are comparative examples.
下記に示す溶接条件で溶接を行い、溶接金属のじん性、曲げ性能、溶接金属の衝撃性能、及び溶接作業性を評価し、また、耐気孔性、吸湿性、耐スラグ巻込み性、ワイヤ溶融性等をあわせて評価した。各評価結果を表３～４に示す。 Welding was performed under the welding conditions shown below to evaluate the weld metal toughness, bending performance, weld metal impact performance, and welding workability. Gender, etc. were also evaluated. Each evaluation result is shown in Tables 3 and 4.
（溶接条件）
溶接電流：３５０Ａ
溶接電圧：２８Ｖ
極性：ＤＣＥＮ
溶接姿勢：下向溶接
シールドガス：なし
パス間温度：１３５～１６５℃
入熱：約１．８ｋＪ／ｍｍ
ワイヤ直径：２．４ｍｍ
ワイヤ突き出し長さ：３０ｍｍ
その他：ＪＩＳ Ｇ Ｇ３１０６に規定される溶接構造延鋼材（ＳＭ４９０Ａ）からなる板厚２０ｍｍ、長さ３００ｍｍの試験板を母材とした。
(Welding conditions)
Welding current: 350A
Welding voltage: 28V
Polarity: DCEN
Welding posture: Downward welding Shield gas: None Interpass temperature: 135 to 165°C
Heat input: about 1.8kJ/mm
Wire diameter: 2.4mm
Wire protrusion length: 30mm
Other: A test plate having a thickness of 20 mm and a length of 300 mm made of welded rolled steel (SM490A) specified in JIS G3106 was used as the base material.
溶接金属のじん性の評価は、ＪＩＳ Ｚ３３１３に準じて、０℃における衝撃性能の平均値が２７Ｊ未満の場合を不良（×）、２７Ｊ以上の場合を良好（○）、更に、３８Ｊ以上４７Ｊ未満の場合を良好－優良（○－◎）、４７Ｊ以上の場合を優良（◎）とした。 In accordance with JIS Z3313, the toughness of the weld metal is evaluated as poor (×) when the average value of impact performance at 0°C is less than 27J, good (○) when it is 27J or more, and 38J or more and less than 47J. The case of 47J or more was evaluated as excellent (⊚).
溶接金属の曲げ性能の評価は、はば１０ｍｍに切断後、半径２０ｍｍ、１２０°の側曲げ試験を実施し、破断したものを×、２mm以下の微小欠陥が３個以下のものを〇、欠陥が全く無かったものを◎とした。 The bending performance of the weld metal was evaluated by cutting it into pieces of 10 mm and then conducting a side bending test at a radius of 20 mm and 120°. The case where there was no
溶接作業性の評価は、スパッタ発生量、ヒューム発生量、アーク安定性を官能評価にて評価した。 Welding workability was evaluated by sensory evaluation of the amount of spatter generated, the amount of fume generated, and arc stability.
耐気孔性の評価は、風速１０ｍ／秒の環境で溶接を行い、長さ３００ｍｍの溶接ビードあたり、気孔発生個数が３個以上の場合を不良（×）、３個未満の場合を良好（○）、更に、０個の場合を優良（◎）とした。 Evaluation of porosity resistance is performed in an environment with a wind speed of 10 m / sec, and the number of pores generated per weld bead of 300 mm in length is bad (x) when the number is 3 or more, and good when the number is less than 3 (○ ), and the case of 0 was evaluated as excellent (⊚).
溶接金属の吸湿性の評価は、３０℃－８０％の環境下に１６８時間ワイヤを放置したのちに、カールフィッシャー法にて抽出ガスをＡｒ、抽出温度を７５０℃とし測定し、５００ｐｐｍ以下を良好とした。 The hygroscopicity of the weld metal was evaluated by leaving the wire in an environment of 30°C - 80% for 168 hours, then measuring it by the Karl Fischer method with an extraction gas of Ar and an extraction temperature of 750°C. and
溶接金属の耐スラグ巻込み性の評価は、溶接後の試験体をＸ線透過試験し、評価した。 The slag entrainment resistance of the weld metal was evaluated by conducting an X-ray transmission test on the specimen after welding.
ワイヤ溶融性の評価は、官能評価により溶接時に周期的なアーク長変動が生じているかどうかで評価を行った。 The wire meltability was evaluated by sensory evaluation based on whether periodic arc length fluctuations occurred during welding.
本発明の要件を満足するＮｏ．１～４４は、いずれの評価結果においても良好であった。
一方、Ｃ量が少なかったＮｏ．４５は、溶接金属の曲げ性能に劣っていた。また、Ｃ量が多かったＮｏ．４６は、溶接金属のじん性及び曲げ性能に劣っていた。
Ｓｉ量が多かったＮｏ．４７は、溶接金属のじん性に劣っていた。
Ｍｎ量が少なかったＮｏ．４８は、溶接金属のじん性に劣っていた。また、Ｍｎ量が多かったＮｏ．４９も、溶接金属のじん性に劣っていた。
Ａｌ量が少なかったＮｏ．５０は、溶接金属の曲げ性能に劣り、また、曲げ試験時にブローホールが発生した。また、Ａｌ量が多かったＮｏ．５１は、溶接金属のじん性及び曲げ性能に劣っていた。
Ｍｇ量が少なかったＮｏ．５２は、溶接金属の曲げ性能に劣り、また、曲げ試験時にブローホールが発生した。また、Ｍｇ量が多かったＮｏ．５３は、溶接作業性に劣っていた。
Ｎｉ量が少なかったＮｏ．５４は、溶接金属のじん性及び曲げ性能に劣っていた。また、Ｎｉ量が多かったＮｏ．５５は、溶接金属のじん性に劣っていた。
Ｓ量が多かったＮｏ．５６は、溶接金属のじん性及び曲げ性能に劣っていた。
Ｌｉ量が少なかったＮｏ．５７は、溶接金属のじん性及び曲げ性能に劣っていた。また、Ｌｉ量が多かったＮｏ．５８は、溶接作業性に劣っていた。
Ｚｒ量が多かったＮｏ．５９は、溶接金属のじん性に劣っていた。
Ｔｉ量が多かったＮｏ．６０は、溶接金属のじん性に劣っていた。
また、式（１）の値が小さかったＮｏ．６１は、溶接金属のじん性に劣っていた。式（１）の値が大きかったＮｏ．６２も、溶接金属のじん性に劣っていた。
No. 1 that satisfies the requirements of the present invention. 1 to 44 were good in all evaluation results.
On the other hand, no. No. 45 was inferior in bending performance of the weld metal. In addition, No. 1 with a large amount of C. 46 had poor weld metal toughness and bending performance.
No. 1 with a large amount of Si. No. 47 had poor weld metal toughness.
No. 1, which had a small amount of Mn. No. 48 had poor weld metal toughness. In addition, No. 1, which had a large amount of Mn. 49 also had poor weld metal toughness.
No. in which the amount of Al was small. In No. 50, the bending performance of the weld metal was inferior, and blowholes occurred during the bending test. In addition, No. 1 with a large amount of Al. 51 had poor weld metal toughness and bending performance.
No. in which the amount of Mg was small. In No. 52, the bending performance of the weld metal was inferior, and blowholes occurred during the bending test. In addition, No. 1 with a large amount of Mg. No. 53 was inferior in welding workability.
No. in which the amount of Ni was small. 54 had poor weld metal toughness and bending performance. In addition, No. 1, which contained a large amount of Ni. 55 was inferior in the toughness of the weld metal.
No. with a large amount of S. 56 had poor weld metal toughness and bending performance.
No. in which the amount of Li was small. 57 had poor weld metal toughness and bending performance. In addition, No. 1 with a large amount of Li. No. 58 was inferior in welding workability.
No. 1 with a large amount of Zr. No. 59 was inferior in weld metal toughness.
No. with a large amount of Ti. 60 had poor weld metal toughness.
In addition, No. 1 with a small value of formula (1). 61 was inferior in weld metal toughness. No. for which the value of formula (1) was large. 62 also had poor weld metal toughness.
Claims (5)
Ｃ：０．０３～０．６０％、
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、
Ｍｎ：０．６～３．０％、
Ａｌ：１．５～３．５％、
Ｍｇ：０．７～２．５％、
Ｎｉ：０．２～１．０％、
Ｓ：０．０１５％以下、
Ｌｉ：０．０５～０．５０％、
Ｚｒ：０．２０％以下、
Ｔｉ：０．１５％以下、
を含有し、
前記フラックス中に、フラックス全質量あたり、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の炭酸塩の１種または２種以上と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のフッ化物の１種または２種以上とが、合計で２０～６０質量％含有されており、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
かつ、
下記式（１）の関係を満足し、
単位長さあたりの前記ワイヤの電気抵抗（μΩ／ｃｍ）の値と、前記鋼製外皮の断面積（ｃｍ ２ ）の値との積をＹとしたときに、
Ｙが１０～３０であるセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
０≦Ｍｎ＋１．８Ｎｉ＋８．７Ｌｉ－Ａｌ≦２．０ （１） In a flux-cored wire for self-shielded arc welding in which flux is filled in the steel outer skin, the mass% of the total mass of the wire is
C: 0.03 to 0.60%,
Si: 0.01 to 0.50%,
Mn: 0.6-3.0%,
Al: 1.5-3.5%,
Mg: 0.7-2.5%,
Ni: 0.2 to 1.0%,
S: 0.015% or less,
Li: 0.05 to 0.50%,
Zr: 0.20% or less,
Ti: 0.15% or less,
contains
The flux contains one or more carbonates of alkali metals and alkaline earth metals and one or more fluorides of alkali metals and alkaline earth metals in total per mass of the flux. It contains 20 to 60% by mass,
The balance consists of Fe and unavoidable impurities,
And,
Satisfying the relationship of the following formula (1) ,
When the product of the electrical resistance (μΩ/cm) of the wire per unit length and the cross-sectional area (cm 2 ) of the steel sheath is Y,
A flux-cored wire for self-shielded arc welding, wherein Y is 10-30 .
0≤Mn+1.8Ni+8.7Li-Al≤2.0 (1)
単位長さあたりの前記ワイヤの電気抵抗（μΩ／ｃｍ）の値と、前記鋼製外皮の断面積（ｃｍ２）の値との積をＹとしたときに、
Ｘ／Ｙが１．０～２．０である請求項１に記載のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 Let X be the total amount (% by mass) of Al and Mg in the flux per total mass of the flux,
When the product of the electrical resistance (μΩ/cm) of the wire per unit length and the cross-sectional area (cm 2 ) of the steel sheath is Y,
The flux-cored wire for self-shielded arc welding according to claim 1, wherein X/Y is 1.0 to 2.0.
Ｃ：０．０３～０．６０％、C: 0.03 to 0.60%,
Ｓｉ：０．０１～０．５０％、Si: 0.01 to 0.50%,
Ｍｎ：０．６～３．０％、Mn: 0.6-3.0%,
Ａｌ：１．５～３．５％、Al: 1.5-3.5%,
Ｍｇ：０．７～２．５％、Mg: 0.7-2.5%,
Ｎｉ：０．２～１．０％、Ni: 0.2 to 1.0%,
Ｓ：０．０１５％以下、S: 0.015% or less,
Ｌｉ：０．０５～０．５０％、Li: 0.05 to 0.50%,
Ｚｒ：０．２０％以下、Zr: 0.20% or less,
Ｔｉ：０．１５％以下、Ti: 0.15% or less,
を含有し、contains
前記フラックス中に、フラックス全質量あたり、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の炭酸塩の１種または２種以上と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のフッ化物の１種または２種以上とが、合計で２０～６０質量％含有されており、The flux contains one or more carbonates of alkali metals and alkaline earth metals and one or more fluorides of alkali metals and alkaline earth metals in total per mass of the flux. It contains 20 to 60% by mass,
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、The balance consists of Fe and unavoidable impurities,
かつ、And,
下記式（１）の関係を満足し、Satisfying the relationship of the following formula (1),
フラックス全質量あたりの前記フラックス中のＡｌとＭｇの合計量（質量％）の値をＸとし、Let X be the total amount (% by mass) of Al and Mg in the flux per total mass of the flux,
単位長さあたりの前記ワイヤの電気抵抗（μΩ／ｃｍ）の値と、前記鋼製外皮の断面積（ｃｍThe value of the electrical resistance (μΩ/cm) of the wire per unit length and the cross-sectional area (cm ２2 ）の値との積をＹとしたときに、) is the product of Y,
Ｘ／Ｙが１．０～２．０であるセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。A flux-cored wire for self-shielded arc welding, wherein X/Y is 1.0 to 2.0.
０≦Ｍｎ＋１．８Ｎｉ＋８．７Ｌｉ－Ａｌ≦２．０ （１）0≤Mn+1.8Ni+8.7Li-Al≤2.0 (1)
Ｃａ：１．０～５．０％、
Ｆ：１．０～５．０％、及び
Ｏ：０．５～３．０％
からなる群から選択される少なくとも１つを含有する請求項１～３のいずれか１項に記載のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 % of the total weight of the wire,
Ca: 1.0 to 5.0%,
F: 1.0 to 5.0%, and O: 0.5 to 3.0%
The flux-cored wire for self-shielded arc welding according to any one of claims 1 to 3, containing at least one selected from the group consisting of:
Ｘが１５～３０である請求項１～４のいずれか１項に記載のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 When the value of the total amount (% by mass) of Al and Mg in the flux per total flux mass is X,
The flux-cored wire for self-shielded arc welding according to any one of claims 1 to 4, wherein X is 15 to 30.
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