JPH03243296A - ステンレス鋼用フラックス入りワイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ステンレス鋼用フラックス入りワイヤに係り
、特にスラグの発生量が極めて少なく、溶接作業性の優
れたステンレス鋼用フラックス入りワイヤに関するもの
である。

（従来の技術及び解決しようとする課題）近年、ステン
レス鋼材の使用箇所は、高級化、高性能化の波に乗り、
各種産業の様々な分野に広がっている。自動車排気系周
部材のステンレス化などはその好例であり、これらの溶
接材料としては、ソリッドワイヤ及びフランクス入すワ
イヤ′が多く使用されている。

しかし、従来のソリッドワイヤ及びフラックス入すワイ
ヤでは、いずれも多くの欠点を有している。

すなわち、ソリッドワイヤは、フラックス入りワイヤよ
りもスラブの発生量が少ない反面、適正溶接条件範囲が
狭く、厳しい条件調節が必要であった。また、自動車排
気系部材のような薄板溶接においては、しばしば溶落ち
が発生して作業の能率を下げる原因となっていた。

一方、フラックス入りワイヤは、ソリッドワイヤよりも
適正溶接条件範囲が広く、薄板溶接における溶落ちが極
めて少ない反面、スラグの発生量が多いことから、剥離
したスラブの残存が騒音、閉塞の原因となるパイプの内
面溶接などへの適用が困難であった。

このような状況下において、ステンレス鋼用溶接材料と
して、従来のソリッドワイヤと同等程度の少ないスラグ
発生量で、かつ、フラックス入りワイヤのような広範な
適正溶接条件範囲を兼ね備えると共に溶落ちの発生しに
くいワイヤの開発が望まれているのが現状である。

本発明は、か＼る要請に応えるべくなされたものであっ
て、ソリッドワイヤとフランクス入すワイヤのそれぞれ
の利点を具備し、特にスラグの発生量が極めて少なく、
溶接作業性の優れたステンレス鋼用溶接材料を提供する
ことを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するため、本発明者は、特にフラックス
入りワイヤの利点について着目し、その欠点であるスラ
グ発生量を著減し得る方策について鋭意研究を重ねた６ その結果、■ワイヤ全重量に対してスラグ造滓剤の含有
量に上限を設けることにょリスラグ発生量を減少化し、
更に、■アーク安定剤として金属Ｔｉ又はＴｉ化合物を
添加し、■アークの集中性を向上させるために金属弗化
物を添加し、■スパッタ低減のために金属Ｓｉ又はＳｉ
化合物と、金属窒化物を添加することを見い出した。

そして、■スラグ造滓剤の含有量に上限を設けたことに
より生じた溶接作業性の劣化を改善するために、金属Ａ
Ｍ又はＡＱ金合金添加することを見い出した。

更に、■僅かではあるが発生するスラグの剥離を防ぐた
めに、金属Ｎｂ又はＮｂ合金と、金属Ｚｒ又はＺｒ合金
と、金属Ｖ又は■合金の１種又は２種以上を適宜添加す
ることを見い出した。

また、■低電流域でのアークの集中性を向上させるため
にアルカリ金属を添加し、■スパッタ低減のためにＳ単
体又はＳ化合物を添加することを見い出した。

以上の知見に基づき、更に各成゛分の適切な添加量と共
にフラックス充填率などについて実験を重ね、ここに本
発明をなしたものである。

すなわち、本発明は、金属外皮中にフラックスを充填し
てなるステンレス鋼用フラックス入りワイヤにおいて、 ■　ワイヤ全重量に対するフラックスの充填率が５〜３
０％であり、 ■　ワイヤ全重量に対してそれぞれ、重量％で、スラグ
造滓剤（ここで、スラグ造滓剤とはフラックス中の金属
粉末以外の成分を指す）の合計が２％以下、Ｔｉ（Ｔｉ
化合物の時はＴｉ成分）が０．０５〜２．０％、５ｉ（
Ｓｉ化合物の時はＳｉ成分）が０゜０５〜２．０％、Ｎ
（金属窒化物の時はＮ成分）が０．０１〜０．１％、Ａ
　Ｑ　（Ａ　Ｑ合金の時はＡＱ酸成分が０．０１〜１．
０％、フラックス中の金属弗化物の合計が弗素換算で０
．００３〜０．５％を含有していることを特徴とするス
テンレス制用フランクス入すワイヤを要旨とするもので
ある。

また、他の本発明は、前記フラックス入りワイヤにおい
て、更に、ワイヤ全重量に対してそれぞれ、フラックス
中のアルカリ金属の合計が０１ＯＯ２〜０．３％含有し
ていることを特徴とし、或いはＳ（Ｓ化合物の時はＳ成
分）が０．０１〜０．０７％含有していることを特徴と
し、或いはＮｂ（Ｎｂ合金である時はＮｂ成分）、Ｚｒ
（Ｚｒ合金である時はＺｒ成分）及びｖ（ｖ合金である
時はＶ成分）の１種又は２種以上の合計を０．０１〜２
．０％含有していることを特徴とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用） フラックス入りワイヤの場合、発生するスラグ量を減少
させるには、ワイヤ中のスラグ生成源を減らすことが必
要である。しかし、金属外皮内に、必要とされる合金元
素のみからなるフラックス、或いは従来のフラックス入
りワイヤのスラブ造滓剤を除いたフラックスを充填して
フラックス入りワイヤを製作しても、従来のフラックス
入りワイヤのような良好な溶接作業性は得られない。

この点を鑑み、種々の酸化物、窒化物、弗化物、金属粉
などについて検討した結果、スラグ量が極めて少なく、
かつ良好な溶接作業性を有するステンレス鋼用フラック
ス入りワイヤの開発に成功したものである。

以下に、本発明のステンレス鋼用フランクス入すワイヤ
における各成分の限定理由について説明する。

フラックスの　　率 本発明のワイヤは金属外皮中にフラックスを充填してな
る構造となっていることは勿論であるが、このときのフ
ラックスの充填率（ワイヤ全重量に対するフラックスの
重量％）が５％未満の場合、金属外皮により形成される
円筒部内に多くの空隙が生じ、フラックスが均一に配分
されない。また、フラックスの充填率が３０％を超える
場合、相対的に金属外皮の厚さが薄くなり、ワイヤの強
度が著しく損なわれる。したがって、フラックスの充填
率を５〜３０％とする。

ワイヤ中のスラブ　　　の重量のム 前述のように、スラグ発生量を減少させるには、ワイヤ
中のスラグ造滓剤を減らすことが不可欠である。具体的
には、ワイヤ全重量に対するスラグ造滓剤の重量の合計
が２％を超えると、実施工上支障を来たすことから、そ
の添加量は２％以下とする。

ここで、スラグ造滓剤とは、フラックス中の金属粉末以
外の成分を指し、例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ｎａ２
Ｏ，に２０．ＣａＯ，ＡＱ２０３、Ｌｉ２Ｏ、ＭｎＯ，
ＭｇＯなどの酸化物、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＣａＦ２、ＫＦ
、ＡＱＦ、などの弗化物が挙げられる。

ワイヤ中のＴｉ Ｔｉは、ワイヤ中の他元素と比較してイオン化し易い、
つまり、電子を放出し易い元素であることから、アーク
電流を安定化し、かつ溶滴の移行を円滑にする作用があ
る。しかし、ワイヤ全重量に対してＯ−，０５％未満で
は明確な効果が認められず、また２、０％を超えるとス
ラブ量が増加してしまう。したがって、ワイヤ全重量に
対するＴｉ量は０．０５〜２．０％の範囲とする。

ここで、ワイヤ中のＴｉとは、金属外皮又はフラックス
のいずれか一方若しくは両方から添加されるものであり
、フラックスから添加する場合は、Ｆｅ−Ｔｉ、Ｎｉ−
ＴｉなどのＴｉ合金や、ＴｉＮ、ＴｉＣなどの窒化物、
炭化物などのＴｉ化合物が挙げられ、この場合の上記Ｔ
ｉ量はＴｉ換算量である。

ワイヤ中のＳｉ 前述のように、Ｔｉをワイヤ全重量に対して０゜０５〜
２．０％添加すると、アークは安定するものの、一方で
スパッタの発生量が増加する。

Ｓｉは、溶滴の粒径を細かくする作用があり、Ｔｉとの
複合添加によりスパッタ発生量を低減することができる
。しかし、Ｓｉ添加量がワイヤ全重量に対して０．０５
％未満ではその効果は認められず、また２、０％を超え
ると却ってスパッタの発生量が増加する。したがって、
ワイヤ全重量に対するＳｉ量は０．０５〜２．０％の範
囲とする。

ここで、ワイヤ中のＳｉとは、金属外皮又はフラックス
のいずれか一方若しくは両方から添加されるものであり
、フラックスから添加する場合は、金属Ｓｉのほか、Ｆ
ｅ−８ｉ、　ＡＱ−８ｉ、Ｎｉ−８ｉなどのＳｉ合金（
Ｓｉ化合物）が挙げられ、Ｓｉ化合物の場合の上記Ｓｉ
量はＳｉ換算量である。

ユ乙ヱ主囚並 ワイヤ中のスラグ造滓剤を減少することにより生じる溶
接作業性の劣化、特にスパッタの増加を改善するために
種々の物質を検討した結果、Ｎが溶滴の粒径を小さくし
、スパッタの低減に効果のあることが判明した。しかし
、ワイヤ全重量に対してＮが０．０１％未満では明確の
効果が認められず、また０、１％を超えるとアークが不
安定となり、却ってスパッタが増加する。したがって、
ワイヤ全重量に対するＮ量は０．０１〜０．１％の範囲
とする。

ここで、ワイヤ中のＮとは、金属外皮又はフラックスの
いずれか一方又は両方から添加されるものであり、フラ
ックスから添加する場合は、ＴｉＮ、Ｎ−Ｃｒ、Ｍｎ−
Ｎなどの金属窒化物が挙げられ、この場合の上記Ｎ量は
Ｎ換算量である。

ワイヤ中のＡＱ ＡＱは溶滴の形成を速やかに行うなど、ワイヤ中のスラ
グ造滓剤を減少したことにより生じる溶接作業性の劣化
、特にアークの不安定性の改善に効果がある。しかし、
ワイヤ全重量に対するＡＱ量が０．０１％未満では明確
な効果は現れず、また１、０％を超えると溶滴のワイヤ
先端からの離脱が困難になり、大粒のスパッタが発生し
易くなる。したがって、ワイヤ全重量に対するＡｌ１量
は０．０１〜１．０％の範囲とする。

ここで、ワイヤ中のＡＱとは、金属外皮又はフラックス
のいずれか一方若しくは両方から添加されるものであり
、フラックスから添加される場合は、金属ＡＱのほか、
Ｆｅ−ＡＭ、ＡＱ−ＭｇなどのＡＱ合金が挙げられ、Ａ
Ｑ合金の場合の上記Ａ息量はＡＱ換算量である。

フラックス　の金属　ヒ物 弗素は、アーク中において電子を取り込んで安定した一
価の陰イオンとなることから、アークの安定性と集中性
を向上させる効果がある。この効果はワイヤ全重量に対
してフラックス中の金属弗化物の合計がＦ換算で０．０
０３％以上になると明確になる。しかし、０．５％を超
えると却ってアークの安定性が劣化し、スパッタが増加
する。

したがって、ワイヤ全重量に対してフラックス中の金属
弗化物の合計をＦ換算で０．００３〜０．５％の範囲と
する。

ここで、金属弗化物としては、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＢａＦ
、ＣａＦ、、ＡＱ　Ｆ３などが挙げられる。

フラックス中のアルカリ金属 アルカリ金属はイオン化し易く、特に低電流域でのアー
クの集中性を良くし、スパッタの発生量を低減する効果
があるので、必要に応じて添加することができる。添加
する場合、この効果が現れるのはワイヤ全重量に対して
フラックス中のアルカリ金属の合計が０．００２％以上
の場合であるが、０．３％を超えると却ってアークが不
安定となり、スパッタが増加する。したがって、ワイヤ
全重量に対してフラックス中のアルカリ金属の合計を０
．００２〜０．３％の範囲とする。

ここで、アルカリ金属としては、アルカリ金属単体又は
Ｌｉ、０１Ｎａ、○、Ｋ２Ｏなどの酸化物やＬｉ、Ｇｏ
、などの炭酸塩、Ｌｉフェライトなどの合金類が挙げら
れる。

ユ乙ヱ主豊互 Ｓは、特に低電流域において溶滴粒度を細かくし、均一
な溶滴移行を促進することが判明し、必要に応じて添加
するのがよい。しかし、ワイヤ全重量に対して０．０１
％未満では明確な効果は認められず、また０、０７％を
超えると高温割れの危険が生じるので好ましくない。し
たがって、ワイヤ全重量に対するＳ量は０．０１〜０．
０７％の範囲とする。

ここで、Ｓとは、金属外皮又はフラックスのいずれか一
方若しくは両方から添加されるものであり、フラックス
から添加する場合は、Ｓ単体のほか、Ｆｅ−８，Ｃｕ−
８などのＳ化合物が挙げられ、Ｓ化合物の場合の上記Ｓ
量はＳ換算値である。

ワイヤ　のＮｂ、Ｚｒ、　Ｖ ワイヤの構成要素である金属外皮及びフラックス中の金
属粉末は酸化皮膜等の酸素を持っているため、スラグの
発生を完全に抑えることは困難である。そこで、発生し
たスラグを剥離させないために種々の物質を検討した結
果、Ｎｂ、　Ｚｒ、　Ｖがスラグを焼き付かせて剥離を
防止する作用を持つていることが判明した。これらの成
分はそれぞれ単独で添加しても、或いは２種以上同時に
添加してもその効果かは損なわれることはない。したが
って、必要に応じてこれらを添加すればよい。

しかし、ワイヤ全重量に対するＮｂ、Ｚｒ又はＶの１種
又は２種以上の合計量が０．０１％未満では明確な効果
が認められず、また２、０％を超えるとアークが不安定
になり、スパッタが著しく増加するなど、溶接作業性が
劣化する。したがって、ワイヤ全重量に対するＮｂ、Ｚ
ｒ又はＶの１種又は２種以上の合計量は０．０１〜２．
０％の範囲とする。

ここで、ワイヤ中のＮｂ、Ｚｒ、Ｖとは、金属外皮又は
フラックスのいずれか一方若しくは両方から添加される
ものであり、フラックスから添加される場合は、金属Ｎ
ｂ、金属Ｚｒ、金属Ｖや、Ｆｅ−Ｎｂ、Ｆｅ−Ｚｒ、Ｆ
ｅ−Ｖなどの合金が挙げられ。

合金の場合の上記量は金属成分の換算量である。

なお、上記構成のフラックス入りワイヤの断面形状は第
１図に例示されるような種々の形状が可能であり、ワイ
ヤ径なども特に制限がないことは云うまでもない。また
、ステンレス鋼の材質も特に制限されず、種々の成分組
成のステンレス鋼の溶接に適用できる。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 第１表に示す化学成分を有する金属外皮を用いて、第３
表に示す成分組成及びフラックス充填率のフランクス入
すワイヤを製造した。ワイヤ径は１．２■φとし、ワイ
ヤ断面形状は第１図ＣＤ）に示す形状とした。

次いで、第２表に示す溶接条件にて溶接試験を行い、ア
ークの安定性、スパッタの発生量及びスラブの発生量を
調査した。その結果を第３表に併記する。

なお、アークの安定性は良好の場合を０、不良の場合を
Ｘとし、スパッタは、その発生量が１分間に３ｇ以下の
ものを０（良好）、３ｇを超えるものを×（不良）とし
て評価した。

スラグの発生量は、板厚６■の軟鋼板上に溶接長３００
ｍｍのビードを置き、発生したスラグ量が４００ｍｇ以
下のものを０（良好）、４００ｍｇを超えるものを×（
不良）として評価した。

第３表より、以下のとおり考察される。

ワイヤＮα１〜Ｎａ　１０は本発明例であり、ワイヤＮ
ＱＩＩ〜ＮＱ２０は比較例である。

本発明例はいずれも、アークの安定性、スパッタの発生
量、スラブの発生量が共に優れていることがわかる。

一方、比較例Ｎ［Ｌｌｌは、ワイヤ中のＳｉ量が少ない
ためにスパッタが３ｇ／分以上も発生し、実用的ではな
かった。また、比較例Ｎ１１２０は、Ｓｉ量が多すぎて
却ってスパッタ量が増加した。

比較例Ｎα１２は、Ｓｉの添加によりスパッタ量が減少
しているものの、Ｔｉを過剰に含有しているためにアー
クが不安定になった。逆に、比較側部１９はＴｉ量が少
ないためにアークが不安定となった。

比較例Ｎ［１１３は、ワイヤ中のＳｉ量、Ｔｉ量のいず
れも適当量含有しているものの、ＡＱ量が少ないために
アークが不安定となり、スパッタの発生量が増加した。

比較側部１７は、ＡＱ量が多すぎるために作業性が劣化
している。

比較例Ｎｃｉ１４はワイヤ中のＮ量が過剰なために。

比較例Ｎα１５はフラックス中の金属弗化物が少ないた
めに、それぞれアークが不安定になった。

比較例Ｎａ１６は、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡＱ、Ｎ、金属弗化物
のいずれも適当量含有しているが、スラブ造滓剤の過剰
添加のために、実施工において剥離したスラグによるパ
イプの閉塞などの支障を来たした。

比較例＆１８は、Ｓｉ量、Ｔｉ量ともに少なく、アーク
が不安定になった。

【以下余白］ （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、ステンレス制用
フラックス入すワイヤとして、特にワイヤ中のスラグ造
滓剤の量を規制し、かつＴｉ成分、ＳＬ酸成分Ｎ成分、
ＡＱ酸成分び金属弗化物を適量含有させる構成としたの
で、スラグの発生量を極めて少量に抑え、良好な溶接作
業性を得ることができる。

更に、ワイヤ中にＮｂ成分、Ｚｒ成分、■成分を適量含
有させる構成にするとスラブの剥離を防止でき、アルカ
リ金属やＳ成分を適量含有させる構成にすると低電流域
におけるアークの安定性とアークの集中性が改善され、
スパッタの低減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフラックス入りワイヤのワイヤ断面形状の一例
を示す断面図である。 Ｍ・・・金属外皮、Ｆ・・・フラックス。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属外皮中にフラックスを充填してなるステンレ
   ス鋼用フラックス入りワイヤにおいて、［１］ワイヤ全
   重量に対するフラックスの充填率（重量％：以下、同じ
   ）が５〜３０％であり、［２］ワイヤ全重量に対してそ
   れぞれ、重量％で（以下、同じ）、スラグ造滓剤（ここ
   で、スラグ造滓剤とはフラックス中の金属粉末以外の成
   分を指す）の合計が２％以下、Ｔｉ（Ｔｉ化合物の時は
   Ｔｉ成分）が０．０５〜２．０％、Ｓｉ（Ｓｉ化合物の
   時はＳｉ成分）が０．０５〜２．０％、Ｎ（金属窒化物
   の時はＮ成分）が０．０１〜０．１％、Ａｌ（Ａｌ合金
   の時はＡｌ成分）が０．０１〜１．０％、フラックス中
   の金属弗化物の合計が弗素換算で０．００３〜０．５％
   を含有していることを特徴とするステンレス鋼用フラッ
   クス入りワイヤ。
2. （２）前記フラックス入りワイヤが、更に、ワイヤ全重
   量に対してフラックス中のアルカリ金属の合計を０．０
   ０２〜０．３％含有するものである請求項１に記載のワ
   イヤ。
3. （３）前記フラックス入りワイヤが、更に、ワイヤ全重
   量に対してＳ（Ｓ化合物の時はＳ成分）が０．０１〜０
   ．０７％含有するものである請求項１又は２に記載のワ
   イヤ。
4. （４）前記フラックス入りワイヤが、更に、ワイヤ全重
   量に対してＮｂ（Ｎｂ合金である時はＮｂ成分）、Ｚｒ
   （Ｚｒ合金である時はＺｒ成分）及びＶ（Ｖ合金である
   時はＶ成分）の１種又は２種以上の合計が０．０１〜２
   ．０％含有しているものである請求項１、２又は３に記
   載のワイヤ。