KR100505919B1 - Flux cored wire for Gas shielded arc welding - Google Patents
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Abstract
가스실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어가 제공된다.Flux filling wire for gas shielded arc welding is provided.
본 발명은, 강재외피내 플럭스가 충전된 플럭스 충전와이어에 있어서, 상기 와이어에 대한 중량%로, C: 0.06~0.25%, Si: 0.5~2.5%, Mn: 0.8~2.5%, Al: 0.05~1.2%, Ni: 0.1~2.5%, Na: 0.005~0.5, K: 0.005~1.0%, Mg, Ti, Zr 및 Ca중 선택된 1종 또는 2종이상의 합: 0.2~2.0%, 철분함량 4% 이상, 잔여 상기 강재외피중 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고; 상기 철분내 존재하는 산소함량이 0.05~0.25%이고, 10 ≤(상기 철분의 함량 +상기 철분내 산소함량 ×100) ≤30을 만족하며; 그리고 K의 첨가량에 대하여 Al, Ni 및 Na의 첨가량의 합에 대한 비가 소정치를 만족하도록 조성된 가스실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어에 관한 것이다. The present invention relates to a flux-filled wire in which the steel inner shell flux is filled, in a weight% of the wire, C: 0.06 to 0.25%, Si: 0.5 to 2.5%, Mn: 0.8 to 2.5%, and Al: 0.05 to 1.2%, Ni: 0.1 to 2.5%, Na: 0.005 to 0.5, K: 0.005 to 1.0%, Mg, Ti, Zr and Ca selected from one or two or more: 0.2 to 2.0%, iron content 4% or more , Fe and inevitable impurities in the remaining steel shell; Oxygen content present in the iron powder is 0.05 ~ 0.25%, satisfies 10 ≤ (the iron content + the iron oxygen content × 100) ≤ 30; And a flux filling wire for gas shielded arc welding, which is formed such that the ratio of the sum of the amounts of Al, Ni, and Na to the amount of K added is satisfied.
본 발명의 와이어는 저전류 및 중전류 영역(50~350A)에서 우수한 용접작업성과 스패터성을 가지며, 또한 비드외관과 용접금속의 저온인성도 우수하다. The wire of the present invention has excellent welding workability and spatterability in the low current and medium current regions 50 to 350 A, and also has excellent low temperature toughness of the bead appearance and the weld metal.
Description
본 발명은 용접와이어가 양극이며 용접모재가 음극인 극성배열을 갖는 직류 역극성 모드의 가스실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 저전류 및 중전류 영역(50~350A)에서 전자세 작업성능이 우수할 뿐만 아니라 스패터 발생량이 적고 전용착금속의 인성이 양호한 가스 실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어에 관한 것이다.The present invention relates to a flux charging wire for gas shielded arc welding in a DC reverse polarity mode having a polarization arrangement in which a welding wire is an anode and a welding base material is a cathode. More specifically, the low current and medium current regions 50 to 350 A are provided. In addition, the present invention relates to a flux-filled wire for gas shielded arc welding, which not only has an excellent work performance in electronic fields but also has a small amount of spatter generation and good toughness of a dedicated metal.
가스실드 아크 용접용 메탈계 플럭스 충전 와이어는 일반적으로 용접작업의 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 얻어지는 용착금속의 기계적 성질이 저수소계 피복 아크 용접봉에 버금갈 정도로 우수하며, 또한 전자세 용접이 가능함등의 이유로 종래부터 광범위하게 이용되고 있다. Metal-based flux-filled wire for gas shield arc welding generally not only improves the welding efficiency, but also the mechanical properties of the weld metal obtained are comparable to that of low-hydrogen-clad arc welding rods, and can also be used for electric fine welding. For a reason, it has been widely used conventionally.
또한, 이러한 가스 실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어는 용입이 깊은 용접금속을 형성할 수 있으므로 후판 용접에 적합한 것으로 알려져 있으나, 근자에 들어서는 박판 용접 및 다층용접에서의 초층용접을 위해서도 그 수요가 꾸준히 증가하고 있는 실정이다. In addition, such a gas shielded arc welding flux-filled wire is known to be suitable for thick plate welding because it can form a deep penetration weld metal, but in recent years, the demand is steadily increasing for thin-layer welding and superlayer welding in multi-layer welding. There is a situation.
따라서, 효율적인 박판 용접등을 위해 근래에는 용적이행성이 우수하고 전자세에서 우수한 작업성능을 갖는 가스실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어의 개발이 요구되고 있다.Therefore, for efficient sheet welding and the like, in recent years, development of a flux-filled wire for gas shielded arc welding, which has excellent volume performance and excellent work performance in the electronic world, is required.
상기 용적이행성을 개선하고 전자세에서 우수한 작업성능을 갖는 와이어를 개시하고 있는 종래기술의 일예로 일본 특공평 2-40435호를 들 수 있다. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2-40435 is an example of the prior art in which the wire capacity is improved and a wire having excellent work performance in the electronic world is disclosed.
상기 특허공보에서는 탄소(C)가 0.08%이하인 강재 외피중에, 알카리금속 0.1~5%, (Na/K)비 1~50, C 0.3~2.5%, 금속분 80%이상으로 이루어지고 슬라그 형성제를 함유하는 플럭스를 8~20%의 비로 충전되어 있는 가스실드 아크 용접용 메탈계 플럭스 충전 와이어를 제시하고 있다. 즉, 상기 특허공보에 개시된 발명은 아크 안정성 및 스패터 발생량 저감을 도모하기 위하여 외피 탄소함량과 플럭스중 (Na/K)비를 제어함을 그 특징으로 하나 안정적인 전자세 용접작업성을 확보함에는 한계가 있었으며, 특히, 용접금속의 우수한 인성확보와는 많은 거리가 있었다. In the above patent publication, the slag forming agent is composed of 0.1-5% of alkali metal, 1-50 of (Na / K) ratio, 0.3-2.5% of C, 80% or more of metal in the steel shell having carbon (C) of 0.08% or less. A metal-based flux filling wire for gas shielded arc welding, which contains a flux containing 8 to 20%, is provided. That is, the invention disclosed in the above patent publication is characterized by controlling the outer carbon content and the flux (Na / K) ratio in order to reduce the arc stability and the amount of spatter generated, but to ensure a stable electric field welding workability There was a limit, and in particular, there was a great distance from the good toughness of the weld metal.
상기 문제를 해결하기 위한 또다른 종래기술로서 본 발명자의 대한민국 특허출원(출원번호:2000-37704호)을 들 수 있다. 상기 특허출원에서는 전자세 용접 작업성뿐만 아니라 우수한 인성을 갖는 용접용 와이어를 제공하기 위하여 아크 안정제의 비를 제어함과 동시에, 플럭스중 철분과 철분내의 산소함량을 제어함을 그 특징으로 하고 있으나, -30℃이하의 온도범위에서의 충격인성을 확보함에는 다소 한계가 있었다. Another conventional technique for solving the above problems is the present inventors of the Republic of Korea Patent Application (Application No .: 2000-37704). The patent application is characterized by controlling the ratio of the arc stabilizer to control the oxygen content in the iron and iron at the same time, in order to provide a welding wire having excellent toughness as well as electron fine welding workability, There was a limit to securing impact toughness in the temperature range below -30 ℃.
더욱이, 실제 용접작업에서는 용접조건의 표준화가 정립되지 않아 충격인성이 우수한 용접재료를 선택함에도 불구하고 AWS A5.29에 규정된 충격치를 만족하지 못하고 있는 것이 현실이다. 또한, 용접조건중 용접자세등에 따라 규정치보다 2~3배 이상의 충격인성치를 갖는 용접용 와이어가 요구되는 현 실정을 고려할 때 보다 우수한 저온충격인성을 갖는 아크 용접용 플럭스 충전 와이어의 개발이 요청되고 있는 것이다. Moreover, in actual welding work, the standardization of welding conditions is not established and the impact value specified in AWS A5.29 is not satisfied even though a welding material having excellent impact toughness is selected. In addition, in view of the current situation that a welding wire having an impact toughness of 2 to 3 times higher than a specified value is required according to the welding posture in welding conditions, the development of a flux filling wire for arc welding having better low temperature impact toughness is required. will be.
따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 직류역극성 용접시 저전류 및 중전류 영역(50~350A)에서 아크 안정성이 우수하고 스패터 발생량이 적으며, 아울러 -30℃이하의 온도에서도 충격인성이 우수한 용접금속을 확보할 수 있는 가스실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어를 제공함을 그 목적으로 한다. Therefore, the present invention is to solve the problems of the prior art described above, excellent arc stability in the low current and medium current region (50 ~ 350A) during DC reverse polarity welding, less spatter generation, and -30 ℃ It is an object of the present invention to provide a flux-filled wire for gas shielded arc welding that can ensure a weld metal having excellent impact toughness even at the following temperatures.
이하, 본 발명을 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described.
본 발명자는 저전류 및 중전류의 조건하에서의 용접시 우수한 용접작업성을 가짐과 아울러, -30℃이하의 온도에서도 우수한 충격특성을 갖는 가스실드 아크 용접용 와이어 개발을 위하여 연구와 실험을 거듭하였으며, 그 결과 용접금속의 결정립을 미세화할 수 있는 Ni를 적정량 첨가함과 아울러, Al, Ni, Na 및 K와 같은 아크 집중성 및 크기를 증가시키는 원소들의 적절하게 제어함으로써 양호한 용접비드를 형성시킴과 동시에 우수한 충격인성과 용접작업성을 확보할 수 있음을 발견하고 본 발명을 제안하는 것이다. The present inventors have conducted research and experiments to develop a wire for gas shielded arc welding, which has excellent welding workability at the time of welding under low current and medium current, and has excellent impact characteristics even at a temperature below -30 ° C. As a result, an appropriate amount of Ni, which can refine the grain size of the weld metal, is added, and an appropriate control of elements for increasing arc concentration and size, such as Al, Ni, Na, and K, to form a good weld bead, The present invention is to find out that excellent impact toughness and welding workability can be secured.
즉, 본 발명에서는 저온 충격인성 확보를 위해 Ni를 첨가하는데, 이러한 Ni은 그 첨가에 따라서 용접시 아크의 크기 및 폭이 작아져 볼록한 용접비드를 형성시키고, 이에 따라 저전류 및 중전류의 조건하에서는 오히려 용접작업성을 악화시키는 문제가 있으므로, 용접작업성 확보를 위하여 Ni의 첨가와 더불어 Al, Na 및 K와 첨가량을 최적으로 제어하는 것이다. In other words, in the present invention, Ni is added to secure low-temperature impact toughness, and the Ni forms a convex welding bead in the arc size and width at the time of welding, thereby forming convex welding beads. On the contrary, there is a problem of deteriorating the weldability, so that the addition of Ni and Al, Na and K and the amount of addition is optimally controlled to secure the weldability.
따라서, 본 발명은, 강재외피내 플럭스가 충전된 플럭스 충전와이어에 있어서, 상기 와이어에 대한 중량%로, C: 0.06~0.25%, Si: 0.5~2.5%, Mn: 0.8~2.5%, Al: 0.05~1.2%, Ni: 0.1~2.5%, Na: 0.005~0.5, K: 0.005~1.0%, Mg, Ti, Zr 및 Ca중 선택된 1종 또는 2종이상의 합: 0.2~2.0%, 철분함량 4% 이상, 잔여 상기 강재외피중 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고; 상기 철분내 존재하는 산소함량이 0.05~0.25%이고, 10 ≤(상기 철분의 함량 +상기 철분내 산소함량 ×100) ≤30을 만족하며; 그리고 하기 수학식 1을 만족하도록 조성된 가스실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어에 관한 것이다.Accordingly, the present invention provides a flux-filled wire in which the flux in the steel shell is filled, in weight% of the wire, C: 0.06-0.25%, Si: 0.5-2.5%, Mn: 0.8-2.5%, Al: 0.05 to 1.2%, Ni: 0.1 to 2.5%, Na: 0.005 to 0.5, K: 0.005 to 1.0%, Mg, Ti, Zr and Ca selected from one or two or more: 0.2 to 2.0%, iron content 4 At least%, remaining Fe in the steel shell and inevitable impurities; Oxygen content present in the iron powder is 0.05 ~ 0.25%, satisfies 10 ≤ (the iron content + the iron oxygen content × 100) ≤ 30; And it relates to a flux filling wire for gas shielded arc welding formulated to satisfy the following equation (1).
이하, 본 발명 와이어의 조성성분을 설명한다. Hereinafter, the composition component of the wire of the present invention will be described.
C는 직류 역극성용 아크 용접에 있어서, 저전류 영역에서 용적을 미세하게 하여 아크 안정성을 향상시키고 스패터의 발생량을 억제시키며, 고전류 영역에서 산화개재물(MnS, Al2O3, SiO2등)의 용착금속내부로의 침투를 억제시켜 건전한 용접부를 형성하게 한다. 또한, 아크력을 증대시켜 용입을 충분하게 하여 용입부족을 막아주는 역할을 한다.In arc welding for DC reverse polarity, the volume is fine in the low current region to improve arc stability and suppress the amount of spatter generated, and the oxidation inclusions in the high current region (MnS, Al 2 O 3 , SiO 2, etc.) Inhibits penetration into the deposited metal to form a healthy weld. In addition, it serves to prevent the lack of penetration by increasing the arc force to the sufficient penetration.
따라서, 본 발명에서는 탄소의 함유량을 와이어에 대한 중량%(이하, 단지 %라 한다)로 0.06~0.25%로 제한함이 바람직하다. 왜냐하면 그 함유량이 0.06% 미만이면 아크 안정성, 인장특성 및 인성이 나빠지고 용입이 부족할 수 있으며, 반면에 0.25%를 초과하면 중전류 영역(250A)에서 아크 안정성이 열화될 뿐만 아니라 스패터 발생정도가 커지며 인성도 열화되기 때문이다. Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the content of carbon to 0.06% to 0.25% by weight of the wire (hereinafter referred to simply as%). If the content is less than 0.06%, the arc stability, tensile properties and toughness may be deteriorated and the penetration may be insufficient. On the other hand, if the content is more than 0.25%, not only the arc stability is deteriorated in the medium current region 250A, but also the degree of spatter generation Because it grows and toughness deteriorates.
Si는 강탈산제로서 용착금속내 산소량을 저감시킨다. 또한 아크력을 증대시킬 뿐만 아니라 아크 안정성을 향상시키며, 용융금속의 유동성을 향상시키는 역할을 한다. Si reduces the amount of oxygen in the deposited metal as a strong deoxidizer. In addition to increasing the arc force improves the arc stability, and serves to improve the flowability of the molten metal.
본 발명에서는 Si의 첨가량을 0.5~2.5%로 제한함이 바람직한데, 이는 그 함유량이 0.5%미만에서는 탈산이 부족하여 작업성능이 떨어지고 비드 외관도 불량한 반면에, 2.5%를 초과하면 스패터 발생이 많고 슬라그의 표면부상이 과다하여 용접금속의 인성저하를 초래할 수 있기 때문이다. In the present invention, it is preferable to limit the amount of Si added to 0.5 to 2.5%, which is less than 0.5% of the deoxidation is insufficient deterioration of work performance and poor bead appearance, while exceeding 2.5% spatter generation This is because the surface of the slag is excessive and the toughness of the weld metal may be reduced.
Mn은 본 발명에서 탈산제로서 첨가되며, 탈황제로도 역할을 하는데, S와 반응하여 FeS보다 MnS를 먼저 형성하여 S편석에 의한 저융점 화합물의 형성을 억제하는 역할을 한다. 본 발명에서는 Mn의 함유량을 0.8~2.5%로 제한함이 바람직한데, 이는 0.8%미만에서는 용접 비드성이 열화될 뿐만 아니라 용접금속의 강도 및 인성도 저하되며, 2.5%를 초과하면 아크가 불안정하고 용융성도 감소하며, 고온균열이 발생할 우려가 크기 때문이다. Mn is added as a deoxidizer in the present invention, and also serves as a desulfurization agent, and reacts with S to form MnS before FeS to inhibit the formation of low melting point compounds due to S segregation. In the present invention, it is preferable to limit the content of Mn to 0.8 ~ 2.5%, which is less than 0.8% deterioration of the weld bead property, but also decreases the strength and toughness of the weld metal. This is because meltability is also reduced and there is a high possibility of hot cracking.
Al은 강탈산제로서 용착금속내 산소량을 저감시킨다. 또한, 용융금속의 점성을 증대시켜 저전류 영역(250A이하)에서 전자세에서 양호한 작업성능을 확보케 하는 원소이다. 그러나, 그 함유량이 0.05%미만에서는 상기 함유에 따른 효과를 기대할 수 없으며, 1.2%를 초과하면 아크의 집중이 과대해질 뿐만 아니라, 스패터 발생량이 증가하고 용접금속의 인성도 저하하기 때문에, 본 발명에서는 그 함유량을 0.05~1.2%로 제한함이 바람직하다. Al reduces the amount of oxygen in the deposited metal as a strong deoxidizer. In addition, it is an element that increases the viscosity of the molten metal and ensures a good working performance in the electronic field in the low current region (250A or less). However, if the content is less than 0.05%, the effect according to the above content cannot be expected. If the content exceeds 1.2%, not only the concentration of the arc becomes excessive, but also the amount of spatter generated increases and the toughness of the weld metal decreases. It is preferable to limit the content to 0.05 to 1.2%.
Ni은 본 발명에서 아크의 집중성을 증대시키고 안정화 시킬뿐 아니라, 프라이머가 도포된 강판에서의 용접시 기공등의 결함을 억제하는데 효과적이다. 이는 Ni이 일정량 첨가됨에 따라 용융금속의 점성이 증대되므로, 프라이머로부터 발생된 기공을 용융금속 내부로 부상되는 것을 억제하는 작용을 하기 때문이다. 또한, -30℃이하의 저온에서 결정립을 미세화하여 저온인성을 안정화 시키는 작용을 하는 성분이다. 그러나, 그 함량이 0.1%미만에서는 그 효과를 기대할 수 없으며, 2.5%를 초과하면 아크 안정성이 불량해지고 아크의 집중이 과도하여 볼록비드의 원인이 된다. 그리고, 용접금속의 강도가 과도히 증가하여 인성을 해칠 수 있다.Ni not only increases and stabilizes the arc concentration in the present invention, but is also effective in suppressing defects such as pores during welding in a steel plate coated with a primer. This is because the viscosity of the molten metal is increased as Ni is added in a certain amount, and thus it acts to suppress the floating of pores generated from the primer into the molten metal. In addition, it is a component that acts to stabilize the low-temperature toughness by miniaturizing the crystal grain at a low temperature of -30 ℃ or less. However, if the content is less than 0.1%, the effect is not expected, and if it exceeds 2.5%, the arc stability is poor and the concentration of the arc is excessive, causing convex bead. In addition, the strength of the weld metal may be excessively increased to impair toughness.
Na는 아크력 및 용융금속의 용입을 증대시키며, 아크의 집중성을 향상시켜 스패터 저감에 효과적이다. 그러나, 그 함량이 0.005%미만에서는 아크가 불안정해지며, 0.5%를 초과하면 아크의 집중이 과도해져 작업성능이 저하된다.Na increases the arc force and penetration of molten metal and improves the concentration of the arc, which is effective in reducing spatters. However, if the content is less than 0.005%, the arc becomes unstable, and if it exceeds 0.5%, the concentration of the arc becomes excessive and the work performance is deteriorated.
K는 주로 중전류(250A이상) 영역에서 아크력을 향상시키며, 아크의 크기를 증대하여 스패터를 감소한다. 그러나, 그 함량이 0.005%미만에서는 그 효과를 기대할 수 없으며 아크의 집중이 과다해져 비드외관이 거칠어진다. 또한, 1.0%를 초과하면 아크력이 지나치게 커져 스패터가 집중적으로 발생되고, 아크의 과도한 팽창으로 용접결함이 증대된다.K mainly improves the arc force in the medium current (above 250A), and increases the arc size to reduce spatter. However, if the content is less than 0.005%, the effect cannot be expected and the concentration of the arc becomes excessive, resulting in a rough appearance of the bead. In addition, if it exceeds 1.0%, the arc force becomes excessively large, spatter is generated intensively, and welding defects increase due to excessive expansion of the arc.
한편, 상술한 바와 같이, Ni은 그 첨가에 따라 용착금속의 저온충격인성을 확보함에는 유익하나 비드외관등 용접작업성이 나빠질 수 있는 문제가 있다. On the other hand, as described above, Ni is beneficial to secure the low temperature impact toughness of the weld metal according to the addition, but there is a problem that welding workability such as bead appearance may be deteriorated.
따라서, 본 발명에서는 Ni의 첨가에 따라 초래된 용접작업성의 열화를 해결하기 위하여 K의 첨가량에 대한 Al, Ni 및 Na의 첨가량의 합에 대한 비를 제어함을 특징으로 한다. 상세하게 설명하면, 본 발명에서는 아크력을 증대시킴과 동시에 아크의 크기와 폭을 증대시키는 작용을 하는 K의 첨가량에 대하여, 용접시 아크의 집중성을 증대시키는 원소인 Al, Ni 및 Na의 첨가량의 합에 대한 비를 소정치로 제어함으로써 중전류 및 저전류 용접에서 아크의 집중성과 크기를 조절하여 우수한 충격인성을 담보할 수 있을 뿐만 아니라 양호한 비드외관을 얻을 수 있으며, 아크 안정성을 확보하고 스패터의 저감을 꾀할 수 있는 것이다. Therefore, the present invention is characterized by controlling the ratio of the sum of the addition amounts of Al, Ni and Na to the addition amount of K in order to solve the deterioration of the weldability caused by the addition of Ni. In detail, in the present invention, the amount of Al, Ni, and Na, which are elements that increase the concentration of the arc during welding, is increased with respect to the amount of K, which increases the arc force and increases the size and width of the arc. By controlling the ratio of the sum to a predetermined value, it is possible not only to secure excellent impact toughness by controlling the concentration and size of the arc in medium current and low current welding, but also to obtain a good bead appearance. It is possible to reduce the site.
바람직하게는, K의 첨가량에 대하여 Al, Ni 및 Na의 첨가량의 합에 대한 비를 상기 수학식 1과 같이 제한하는 것인데, 이는 그 비가 1 미만일 경우에는 아크의 집중성이 저하되고 스패터가 다량으로 발생하며, 특히, 저전류 영역에서 용접 작업성이 열악해지는 문제가 있는 반면에, 15를 초과할 경우에는 지나친 아크집중으로 볼록비드가 형성될 뿐만 아니라 스패터도 증가하며, 특히, 중전류 영역에서 용접 작업성이 열악해지는 문제가 있기 때문이다. Preferably, the ratio of the sum of the addition amounts of Al, Ni, and Na to the addition amount of K is limited as in Equation 1 above, which means that when the ratio is less than 1, the concentration of the arc decreases and the spatter is large. In particular, in the low current region, there is a problem of poor welding workability, while in the case of more than 15, not only convex beads are formed due to excessive arc concentration, but also spatter increases, especially in the medium current region. This is because there is a problem in that welding workability is poor.
Mg, Ti, Zr 및 Ca은 본 발명에서 탈산제로써 첨가되어 용착금속내 산소함량을 저감시켜 기공(blow hole)등과 같은 결함발생을 억제하는 작용을 하는 성분원소들이다. 따라서, 본 발명에서는 Mg, Ti, Zr 및 Ca중 선택된 1종 또는 2종이상의 성분의 합을 0.2~2.0%로 제한함이 바람직한데, 이는 그 함량이 0.2%미만이면 그 첨가에 따른 효과를 기대할 수 없으며, 2.0%를 초과하면 아크 안정성이 불량해지고 스패터 발생량이 과다해지기 때문이다.Mg, Ti, Zr, and Ca are added as deoxidizers in the present invention to reduce the oxygen content in the deposited metal to suppress the occurrence of defects such as blow holes (blow holes). Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the sum of one or two or more components selected from Mg, Ti, Zr and Ca to 0.2 to 2.0%, which is expected to have an effect according to the addition if the content is less than 0.2%. If it exceeds 2.0%, the arc stability is poor and the amount of spatter generated is excessive.
또한, 본 발명의 와이어는 철분을 포함한다.The wire of the present invention also contains iron.
이러한 철분은 강재 외피중에 충전된 플럭스 성분중 가장 많은 비율을 차지하며 아크 안정성 향상 및 용착속도를 증대시켜 작업효율을 향상시키는데, 본 발명에서는 그 함유량을 4%이상으로 제한함이 바람직하다. 왜냐하면, 만일 4%미만에서는 용접작업성이 나빠지고 스패터 발생량도 많을 뿐만 아니라 용착량의 저하로 작업효율이 지연되기 때문이다. 보다 바람직하게는 이러한 철분의 함유량을 4~20%로 제한하는 것이다. 만일 20%를 초과하면 와이어중의 철분 함유량이 타성분들에 비해 상대적으로 과다하여 용접작업성 및 용접금속 인성이 저하될 수 있기 때문이다. Such iron powder accounts for the largest proportion of the flux components filled in the steel shell and improves the arc stability and the welding speed to improve the work efficiency. In the present invention, the content is preferably limited to 4% or more. This is because if less than 4%, welding workability is poor, spatter generation is large, and work efficiency is delayed due to a decrease in deposition amount. More preferably, the content of such iron is limited to 4 to 20%. If the content exceeds 20%, the iron content in the wire is excessively high compared to other components, which may reduce welding workability and weld metal toughness.
한편, 상술한 철분은 철분말, 철합금(Fe-Si, Fe-Mn, Fe-Al, Fe-Ti등)에 함유된 모든 금속철 성분을 의미하는 것으로 자성을 띠는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the above-described iron powder refers to all metal iron components contained in iron powder, iron alloys (Fe-Si, Fe-Mn, Fe-Al, Fe-Ti, etc.), characterized in that it is magnetic.
본 발명에서는, 또한, 상기 철분내에 존재하는 산소함량을 소정범위로 제어한다. 이러한 철분내 포함된 산소는 직류역극성 용접시 저전류 및 중전류 영역에서 용적의 크기를 미세하게 하여 상대적으로 작은 입자가 용융지로 이행하게 되어 아크를 안정시키며 스패터 발생을 억제하는 역할을 한다. 또한, 용융금속의 점도를 증가시켜 용접시 용융금속의 중력에 의한 유화를 방지하여 전자세 용접성을 향상시키는 역할도 한다. In the present invention, further, the oxygen content present in the iron powder is controlled in a predetermined range. Oxygen contained in the iron powder has a small volume in the low current and medium current regions during DC reverse polarity welding, so that relatively small particles migrate to the molten pool, thereby stabilizing the arc and suppressing spatter generation. In addition, by increasing the viscosity of the molten metal to prevent emulsification by the gravity of the molten metal during welding also serves to improve the electron fine weldability.
따라서, 본 발명에서는 상기 철분내 존재하는 산소함량을 0.05~0.25%로 제한함이 바람직한데, 이는 그 함유량이 0.05%미만에서는 그 함유에 따른 효과를 기대할 수 없으며, 0.25%를 초과하면 용착금속내 산소함량의 증가로 용접금속의 인성이 열화되고, 표면에 기공(blow hole)등과 같은 표면결함 발생이 용이하기 때문이다. Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the oxygen content present in the iron powder to 0.05 to 0.25%, which can not be expected when the content is less than 0.05%, if the content exceeds 0.25% in the deposited metal This is because the toughness of the weld metal is deteriorated due to the increase in the oxygen content, and surface defects such as blow holes are easily generated on the surface.
또한, 본 발명에서는, 상기 철분을 QI, 이 철분내 존재하는 산소함량을 QO라 할 때, 10 ≤(QI + QO ×100) ≤30을 충족하도록 상기 철분과 철분내 산소함량을 제어함을 그 특징으로 한다. 왜냐하면, 상기 값이 10미만이면 전반적으로 첨가되는 철분 및 함유된 산소량이 부족하여 이들의 첨가에 따른 제반 효과를 거둘 수 없으며, 30을 초과하면 철분 및 산소함량의 과다로 용접작업성이 열화되고 용접금속의 인성이 저하되기 때문이다.In addition, in the present invention, when the iron content is QI and the oxygen content present in the iron is QO, the iron content and the oxygen content in the iron are controlled to satisfy 10 ≦ (QI + QO × 100) ≦ 30. It features. If the value is less than 10, the overall added iron and the amount of oxygen contained is insufficient to achieve all the effects of their addition, if the value exceeds 30, the weldability deteriorates due to excessive iron and oxygen content, and This is because the toughness of the metal is lowered.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.
(실시예)(Example)
하기 표 1과 같은 조성을 갖는 직경 1.6mm의 가스 실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어를 각각 마련하였으며, 이때, 강재외피의 조성을 와이어에 대한 중량%로 하기 표 2에 나타내었다. The flux-filled wires for gas shield arc welding having a diameter of 1.6 mm having the composition as shown in Table 1 were prepared, respectively, in which the composition of the steel jacket was shown in Table 2 as weight% of the wire.
상기와 같이 마련된 각각의 와이어를 이용하여 두께 20mm의 SM490A 용접모재를 용접하였으며, 이때 모재사양은 V형개선 Butt용접이었으며, 그 구체적인 용접조건은 하기 표3과 같다. 다음으로, 용접을 마친 연후, 각각의 와이어별 용접작업성, 스패터성 및 인성을 측정하여 하기 표 4에 나타내었다. Each of the wires prepared as described above was welded to the SM490A welding base material having a thickness of 20 mm. At this time, the base material specification was V-type improved Butt welding, and the specific welding conditions are shown in Table 3 below. Next, after finishing the welding, the weldability, spatterability and toughness of each wire was measured and shown in Table 4 below.
본 실시예에서의 용접작업성 평가기준은 비이드 형상이 매우 평평한 경우를 매우 우수(◎), 거의 평평한 경우를 우수(○), 다소 돌출된 경우를 보통(△), 그리고 비드 형상이 불량한 경우를 불량(Ⅹ)으로 평가하였다.The welding workability evaluation criteria in this embodiment are very good when the bead shape is very flat (◎), good when the flat shape is almost good (○), a case where the protrusion is normal (△), and when the bead shape is poor. Was evaluated as poor.
또한, 스패터성을 평가함에 있어서는, (스패트/용착금속) 비가 0.03미만일 경우를 매우 우수(◎), 0.06미만일 경우를 우수(○), 0.1미만일 경우를 보통(△), 그리고 상기 비가 0.1을 초과하는 경우를 불량(Ⅹ)으로 평가하였다. In evaluating the spatterability, the case where the spat / welded metal ratio is less than 0.03 is very good (◎), the case is less than 0.06 is good (○), the case is less than 0.1 (△), and the ratio is 0.1 The excess was evaluated as defective.
한편, 용접금속의 인성정도를 평가하기 위하여 -20℃와 -30℃에서 샤르피 충격시험을 행하였으며, 그 결과치가 80J이상이면 매우 우수(◎), 60~80J미만 이면 우수(○), 47~60J미만 이면 보통(△), 그리고 47J미만에서는 불량(Ⅹ)으로 평가하였다. On the other hand, the Charpy impact test was conducted at -20 ℃ and -30 ℃ to evaluate the toughness of the weld metal, and the result is very good when the result is 80J or more (◎), and when it is less than 60 ~ 80J, the good (○), 47 ~ Less than 60 J was evaluated as normal (△) and less than 47 J as poor (Ⅹ).
* 상기 표에서 D*1은 상기 수학식 1의 조성비를, D*2는 (철분의 함량+철분내 산소함량 ×100)을 산정한 값을 의미한다. 그리고, 상기 표에서 O는 D*1, D*2가 본 발명의 범위내에 있음을 나타내며, Ⅹ는 벗어난 경우를 나타낸다.* D * 1 in the above table means a composition ratio of the formula (1), D * 2 means the value calculated (content of iron + oxygen content in iron x 100). In the above table, O indicates that D * 1 and D * 2 are within the scope of the present invention, and Ⅹ indicates a case where it deviates.
상기 표 1 및 표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 탈산제, Al, Ni, Na, K함량 및 비, 철분, 철분내 산소함량 및 비 등이 최적으로 제어된 본 발명예(1~5)는 모두 저전류 및 중전류 영역에서 우수한 용접작업성과 스패터성을 가지며, 비드외관이 양호하고, 저온에서 우수한 충격인성의 용접금속이 얻어짐을 알 수 있다. As can be seen from Table 1 and Table 4, the present invention examples (1 to 5) in which the deoxidizer, Al, Ni, Na, K content and ratio, iron content, oxygen content and ratio in iron, etc. are optimally controlled It can be seen that a weld metal having excellent welding workability and spatterability in the low current and medium current regions, good bead appearance, and excellent impact toughness at low temperature is obtained.
한편, Ni 및 철분내 산소함량이 본 발명을 벗어나는 비교예(4,5,7 및 11)는 충격인성이 -30℃에서 매우 열악하였다. On the other hand, the comparative examples (4, 5, 7 and 11) in which the oxygen content in Ni and iron deviated from the present invention, were very poor at -30 ° C.
또한, Ni 및 철분내 산소함량이 본 발명을 만족하더라도 Al, Ni, Na, K의 함량비가 본 발명을 벗어나는 비교예(1,10-11)와 Mg, Ti, Zr 및 Ca의 전함량과 Mn의 함량이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예(2,4)는 비드외관이 좋지 않았으며, 특히, 비교예(2)와 비교예(10)은 스패터성이 열악하여 모두 원하는 수준의 용접작업성, 스패터성 비드외관 및 충격인성을 확보할 수 없음을 알 수 있다. In addition, even if the oxygen content in Ni and iron satisfy the present invention, the comparative examples (1,10-11) in which the content ratios of Al, Ni, Na, and K deviate from the present invention, and the total content of Mg, Ti, Zr and Ca In Comparative Examples (2, 4), the content of which is outside the scope of the present invention, the appearance of the beads was not good, in particular, Comparative Example (2) and Comparative Example (10) is poor spatter property, both of the desired workability of welding It can be seen that spatter bead appearance and impact toughness cannot be secured.
상술한 바와 같이, 본 발명은 직류역극성 용접시 저전류 및 중전류 영역(50~350A)에서 용접작업성 및 스패터성 뿐만 아니라 비드외관과 저온인성이 우수한 가스실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어를 제공함에 그 유용한 효과가 있다. As described above, the present invention provides a flux-filled wire for gas shielded arc welding with excellent bead appearance and low temperature toughness, as well as weldability and spatterability in the low current and medium current regions 50 to 350A during DC reverse polarity welding. That has a useful effect.
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