專利名稱：?jiǎn)蚊媛窕『赣煤竸┑闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用一個(gè)或兩個(gè)以上的電極進(jìn)行的單面埋弧焊所使用的焊劑。更詳細(xì)地說(shuō)，是涉及含有鐵粉的單面埋弧焊用焊劑的焊道外觀改善技術(shù)。
背景技術(shù)：
在單面埋弧焊中，通常，為了確保熔敷量，在大線能量焊接中仍實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的焊道形成，而使用添加有鐵粉的焊劑(例如，參照專利文獻(xiàn)I。)。但是，專利文獻(xiàn)I所述的這種含有鐵粉的現(xiàn)有的單面埋弧焊用焊劑，有著在表面焊道的表面容易發(fā)生微小的鐵粒突起物這樣的問(wèn)題。這樣的表面焊道表面的突起物，在涂裝工序中成為障礙，因此例如在造船領(lǐng)域，為了對(duì)應(yīng)建造工序的新涂裝標(biāo)準(zhǔn)，除去鐵粒突起物，不得不涉及焊道全線而進(jìn)行磨光處理。因此，以往在單面埋弧焊用焊劑中，提出有用于抑制鐵粒突起物的發(fā)生的技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)2、3。)。例如，在專利文獻(xiàn)2所述的單面埋弧焊用焊劑中，通過(guò)使粒徑和表觀密度處于特定的范圍，來(lái)實(shí)現(xiàn)焊道的健全化。另外，在專利文獻(xiàn)3所述的埋弧焊用粘結(jié)焊劑中，為了抑制鐵粒突起的發(fā)生，將Fe成分的含量限制在5質(zhì)量％以下。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I特開(kāi)平11-267883號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開(kāi)平6-277878號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開(kāi)2006-272348號(hào)公報(bào)

但是，如專利文獻(xiàn)2所述的技術(shù)，只是限制焊劑的粒徑和表觀密度，對(duì)于鐵粒突起的發(fā)生抑制的效果小。另外，如專利文獻(xiàn)3所述的埋弧焊用粘結(jié)焊劑，若限制Fe含量，則在厚板的拼板對(duì)接焊中難以確保充分的熔敷量，此外在大線能量焊接中焊道形狀劣化。如此，現(xiàn)有的焊道外觀改善技術(shù)在單面埋弧焊中，還無(wú)法達(dá)到一邊維持鐵粉添加到焊劑的效果，一邊抑制鐵粒突起的發(fā)生，而使焊道外觀健全化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于，提供一種能夠得到健全的表面焊道形狀和機(jī)械的性能的單面埋弧焊用焊劑。本發(fā)明者等，為了解決前述的課題，在使用了一個(gè)或兩個(gè)以上的電極的單面埋弧焊中，為了確保表面焊道的健全性而進(jìn)行了銳意實(shí)驗(yàn)研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在鐵粒突起的發(fā)生抑制中，焊劑所含有的鐵粉的種類、氧量和粒徑會(huì)產(chǎn)生重大影響，從而達(dá)成了本發(fā)明。S卩，本發(fā)明的單面埋弧焊用焊劑，具有如下組成，即含有SiO2:10 30質(zhì)量％、CaO:3 9 質(zhì)量％、MgO: 15 35 質(zhì)量％、TiO2:4 20 質(zhì)量％、CaF2:2 9 質(zhì)量％、Al2O3:5 20 質(zhì)量％、CO2:2 9 質(zhì)量％、Na2O:1 3 質(zhì)量％、B2O3:0.I I 質(zhì)量％、Mo:0.2 I質(zhì)量％、鐵粉:10 30質(zhì)量％ ,并且限制Si:2質(zhì)量％以下、Mn:1.5質(zhì)量％以下、T1:1質(zhì)量％以下、Al:3質(zhì)量％以下，所述鐵粉使用氧含量為0.5質(zhì)量％以下的霧化還原鐵粉，相對(duì)于鐵粉總量，使粒徑為75 μ m以下的處于40質(zhì)量％以上。在本發(fā)明的單面埋弧焊用焊劑中，特定量添加氧含量為0.5質(zhì)量％以下的霧化還原鐵粉，此外，添加的鐵粉之中，使粒徑為75 μ m以下的為40質(zhì)量％以上，因此在表面焊道難以發(fā)生鐵粒，能夠得到?jīng)]有鐵粒突起的健全的表面焊道。該單面埋弧焊用焊劑，也可以含有S1:0.5 2質(zhì)量％和/或T1:0.3 I質(zhì)量％。另外，也可以含有Mn為0.5 1.5質(zhì)量％。此外，也可以含有Al為0.7 3質(zhì)量％。根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樘囟ê竸┑某煞旨捌浜?，并且限定鐵粉的種類、氧量和粒徑，所以在使用了單電極或多電極的單面埋弧焊中，無(wú)論襯墊構(gòu)造，都能夠得到健全的焊道形狀和機(jī)械的性能。


圖1是單面埋弧焊過(guò)程中鐵粒發(fā)生舉動(dòng)的假想圖。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施例中使用的鋼板的坡口形狀的剖面圖。符號(hào)說(shuō)明1、10 母材2焊接金屬2a焊道表面3未熔融的焊劑4熔融/凝固中的焊劑(熔渣)5 鐵粉6鐵粉的凝集7凝集鐵粉(鐵粒)11填充劑
具體實(shí)施例方式以下，就用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。還有，本發(fā)明并不限定為以下說(shuō)明的實(shí)施方式。圖1是單面埋弧焊過(guò)程的鐵粒發(fā)生舉動(dòng)的假想圖。如圖1所示，假設(shè)在單面埋弧焊中，使用含有現(xiàn)有的鐵粉5的焊劑3時(shí)，在熔融/凝固中的焊劑(熔渣)4內(nèi)鐵粉5凝集(鐵粉的凝集6)，該凝集鐵粉(鐵粒)7沉積，附著在形成于母材I的焊接部的焊接金屬2的表面(焊道表面2a)，微小的突起物發(fā)生。因此，本發(fā)明者們決定改善焊劑的特性，從而解決鐵粒突起發(fā)生的問(wèn) 題。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施方式的焊劑，用于單面埋弧焊，至少具有如下組成:以特定量含有 Si02、CaO、Mg。、TiO2, CaF2' Al2O3' CO2, Na2O, B2O3> Mo 和鐵粉，并且將 S1、Mn、Ti 和Al限制在特定量以下。而且，在該焊劑中，鐵粉使用氧含量為0.5質(zhì)量％以下的霧化還原鐵粉，相對(duì)于鐵粉總量使粒徑為75 μ m以下的鐵粉調(diào)整為40質(zhì)量％以上。以下,對(duì)于本實(shí)施方式的焊劑的組成限定理由進(jìn)行說(shuō)明。[SiO2:10 30 質(zhì)量％ ]
SiO2是玻璃化成分，但若其含量超過(guò)30質(zhì)量％，則熔融渣整體的粘性增加，熔渣的流動(dòng)性降低。而且，高速單面埋弧焊的情況下，表面焊道寬度無(wú)法擴(kuò)展，并且變得不穩(wěn)定，因此容易發(fā)生咬邊。另一方面，SiO2含量低于10質(zhì)量％時(shí)，熔融渣的凝固溫度變得過(guò)高，因此得不到良好的表面焊道形狀。因此，SiO2含量為10 30質(zhì)量％。[Ca0:3 9 質(zhì)量％]CaO具有使熔融渣的粘度降低，提高熔渣的流動(dòng)性，擴(kuò)展表面焊道寬度的效果。但是，若CaO含量超過(guò)9質(zhì)量％，則熔融渣的凝固溫度變得過(guò)高，表面焊道形狀受損。另一方面，CaO含量低于3質(zhì)量％時(shí)，和不到提高熔融渣的流動(dòng)性的效果，表面焊道寬度不足，因此容易發(fā)生咬邊。因此，CaO含量為3 9質(zhì)量％。[MgO: 15 35 質(zhì)量 ％ ]MgO與前述的CaO同樣，具有使熔融渣的粘度降低，提高熔渣的流動(dòng)性，擴(kuò)展表面焊道寬度的效果。但是，MgO的含量低于15質(zhì)量％時(shí)，得不到提高熔融渣的流動(dòng)性的效果，表面焊道寬度不足，咬邊容易發(fā)生。另一方面，由于MgO是高熔點(diǎn)的成分，所以若添加超過(guò)35質(zhì)量％，則焊劑整體的熔融性受損，特別是在進(jìn)行處于小線能量下的薄板的高速單面埋弧焊時(shí)，不能確保穩(wěn)定的焊道。因此，MgO含量為15 35質(zhì)量％。[TiO2:4 20 質(zhì)量％ ]TiO2對(duì)于改善單面焊接的熔渣剝離性是特別有效的成分。但是，若其含量超過(guò)20質(zhì)量％，則表面焊道的鱗紋變粗，另外，低于4質(zhì)量％時(shí)，得不到前述的熔渣剝離性的改善效果。因此，TiO2含量為4 20質(zhì)量％。[CaF2:2 9 質(zhì)量％ ]CaF2是使焊劑 整體的熔融性良好的成分，特別像單面埋弧焊這樣必須在短時(shí)間內(nèi)使焊劑熔化并生成熔渣的焊接方法中，是不可或缺的成分。但是，若CaF2含量超過(guò)9質(zhì)量％，電弧穩(wěn)定性劣化，容易發(fā)生斷弧。另一方面，CaF2含量低于2質(zhì)量％時(shí)，得不到焊劑的熔融性改善效果，蛇行焊道發(fā)生。因此，CaF2含量為2 9質(zhì)量％。[Al2O3:5 20 質(zhì)量％ ]Al2O3是中性成分，是對(duì)于熔渣的粘性和凝固溫度的調(diào)整有效的成分。但是，Al2O3含量低于5質(zhì)量％時(shí)，熔渣的粘性和凝固溫度降低，焊道寬度不一致。另一方面，若添加Al2O3超過(guò)20質(zhì)量％，則熔渣的凝固溫度變得過(guò)高，焊道難以展開(kāi)，焊道形狀成為凸型。因此，Al2O3含量為5 20質(zhì)量％。[C02:2 9 質(zhì)量％]CO2是對(duì)于抑制氮向焊接金屬的侵入以及降低擴(kuò)散性氫量有效的成分，作為金屬碳酸鹽添加到焊劑中。但是，CO2含量低于2質(zhì)量％時(shí)，焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量變高，耐低溫裂紋性劣化。另一方面，若CO2含量超過(guò)9質(zhì)量％，氣體發(fā)生量過(guò)大，在表面焊道發(fā)生麻面。因此，CO2含量為2 9質(zhì)量％。[Na2O:1 3 質(zhì)量 ％ ]Na2O是用于確保電弧穩(wěn)定性所需要的成分。具體來(lái)說(shuō),Na2O含量低于I質(zhì)量％時(shí)，電弧極端不穩(wěn)定，斷弧發(fā)生，焊道形狀和熔深不均勻。另一方面，若Na2O含量超過(guò)3質(zhì)量％，則耐吸濕性降低，耐低溫裂紋性劣化。[B2O3:0.I I 質(zhì)量 ％ ]
B2O3在焊接中被還原，在焊接金屬中作為B存在，對(duì)于確保韌性有效地發(fā)揮作用。但是，B2O3含量低于0.1質(zhì)量％時(shí)，其效果得不到充分發(fā)揮，韌性劣化。另一方面，若B2O3含量超過(guò)I質(zhì)量％，則強(qiáng)度過(guò)大，高溫裂紋發(fā)生。因此，B2O3含量為0.1 I質(zhì)量％。[Mo:0.2 I 質(zhì)量％ ]Mo是對(duì)淬火性提高有效的成分，除Mo單體以外，還以Fe-Mo等的形態(tài)添加。但是，Mo含量低于0.2質(zhì)量％時(shí)，焊接金屬的組織粗大化，韌性劣化。另一方面,若添加Mo超過(guò)I質(zhì)量％，則焊接金屬的強(qiáng)度過(guò)大，高溫裂紋發(fā)生。[鐵粉:10 30質(zhì)量％]鐵粉在一度需要有大量的熔敷金屬的單面埋弧焊中是必須的添加成分。于是，鐵粉含量低于10質(zhì)量％時(shí)，得不到補(bǔ)充熔敷金屬量的效果，并且焊劑的表觀密度變小，因此耐吹起性劣化。另一方面，若使鐵粉含有超過(guò)30質(zhì)量％，則在熔融/凝固中的焊劑內(nèi)，鐵粉容易凝集，凝集鐵粉沉積的量變多，鐵粒容易附著在焊道表面。而且，焊劑的表觀密度變高，不能確保焊道寬度。因此，鐵粉的含量為10 30質(zhì)量％。另外，在本實(shí)施方式的焊劑中，作為鐵粉，使用霧化還原鐵粉。一般作為鐵粉的種類，根據(jù)其制法分類為還原鐵粉和霧化鐵粉。其中，霧化鐵粉中存在還原型或未還原型。而且，其中對(duì)于鐵粒突起物的減少，霧化鐵粉的還原型有效。此外，鐵粉的氧量對(duì)于鐵粒的發(fā)生也產(chǎn)生影響。具體來(lái)說(shuō)，若鐵粉的氧量超過(guò)0.5質(zhì)量％，則在熔渣內(nèi)鐵粉難以熔化，容易在表面焊道作為鐵粒突起物發(fā)生。因此，本實(shí)施方式的焊劑所調(diào)合的鐵粉，氧量為0.5質(zhì)量％以下。還有，優(yōu)選鐵粉的氧量為0.3質(zhì)量％以下，由此，能夠進(jìn)一步得到鐵粒減少效果。在此，鐵粉的氧量，例如能夠通過(guò)在惰性氣體中的加熱熔化法來(lái)測(cè)量。另外，鐵粉的粒徑對(duì)熔融`渣內(nèi)的凝集/沉積也產(chǎn)生影響，對(duì)鐵粒的發(fā)生也有影響。具體來(lái)說(shuō)，在鐵粉總量中，粒徑為75 μ m以下的低于40質(zhì)量％時(shí)，每個(gè)鐵粉容易熔化沉積。其結(jié)果是，容易在焊道表面發(fā)生鐵粒突起。因此，本實(shí)施方式的焊劑所調(diào)合的鐵粉，使粒徑為75 μ m以下的達(dá)到40質(zhì)量％以上。在此，鐵粉的粒徑，例如能夠通過(guò)篩網(wǎng)和(π—夕
7° shaker)的粒度測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量。[S1:2 質(zhì)量％ 以下]若含有Si超過(guò)2質(zhì)量％，則熔渣容易燒結(jié)在焊道表面，熔渣的剝離性劣化，因此Si含量限制在2質(zhì)量％以下。另一方面，Si也是對(duì)于減少焊接金屬中的氧量有效的成分，因此若使Si含有0.5質(zhì)量％以上，則還會(huì)顯示脫氧效果，韌性改善。因此，在本實(shí)施方式的焊劑中，根據(jù)需要，在0.5 2質(zhì)量％的范圍添加Si。還有，Si除了 Si單體以外，也能夠以Fe-Si等的形態(tài)進(jìn)行添加。[T1:1 質(zhì)量％ 以下]Ti與前述的Si同樣，是對(duì)于減少焊接金屬中的氧量有效的成分，但這一效果可以通過(guò)Si的添加等而充分達(dá)成，因此在本實(shí)施方式的焊劑中，Ti不是必須的成分。另外，若Ti含量超過(guò)I質(zhì)量％，則熔渣燒結(jié)在焊道表面，熔渣剝離性劣化。因此，Ti含量限制在I質(zhì)量％以下。另一方面，若Ti含有0.3質(zhì)量％以上，則焊接金屬的脫氧效果進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)韌性的提高。因此，在本實(shí)施方式的焊劑中，根據(jù)需要，在0.3 I質(zhì)量％的范圍添加Ti。還有，Ti除了以Ti單體的形態(tài)添加以外，還能夠以Fe-Ti等的形態(tài)進(jìn)行添加。
[Mn:1.5 質(zhì)量％ 以下]Mn與前述的Mo同樣，具有使淬火性提高的效果，是對(duì)于強(qiáng)度和韌性的提高有效的成分，但若Mn含量超過(guò)1.5質(zhì)量％，則熔渣燒結(jié)在焊道表面，熔渣剝離性劣化。另外，在本實(shí)施方式的焊劑中，為了添加Mo，由此得到淬火性的效果，將Mn含量限制在1.5質(zhì)量％以下。另一方面，若Mn含有0.5質(zhì)量％以上，則淬火性進(jìn)一步提高實(shí)現(xiàn)，韌性改善。因此，在本實(shí)施方式的焊劑中，根據(jù)需要，在0.5 1.5質(zhì)量％的范圍添加Mn。還有，Mn除了 Mn單體以外，還能夠以Fe-Mn等的形態(tài)進(jìn)行添加。[Al:3 質(zhì)量％ 以下]Al使焊接金屬的組織微細(xì)，是對(duì)于韌性的提高有效的成分。但是，這一效果可以通過(guò)其他成分的添加充分達(dá)成，因此在本實(shí)施方式的焊劑中，Al不是必須的成分。另外，若Al含量超過(guò)3質(zhì)量％，則淬火過(guò)度，強(qiáng)度上升，低溫裂紋發(fā)生。因此，Al含量限制在3質(zhì)量％以下。另一方面，若使Al含有0.7質(zhì)量％以上，則組織的微細(xì)化進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，韌性提高。因此，在本實(shí)施方式的焊劑中，根據(jù)需要，0.7 3質(zhì)量％的范圍添加Al。還有，Al除以Al單體以外，還能夠以Fe-Al和Al-Mg等的形態(tài)添加。[其他的成分]本實(shí)施方式的焊劑的上述以外的成分，例如有Fe0、Zr02、K20等。如以上詳述，本實(shí)施方式的焊劑，特定量添加氧含量為0.5質(zhì)量％以下的霧化還原鐵粉，并且相對(duì)于鐵粉總量，使粒徑為75 μ m以下的鐵粉為40質(zhì)量％以上，因此能夠抑制熔融/凝固中的焊劑內(nèi) 的鐵粉的凝集和生成的鐵粒向表面焊道的附著。其結(jié)果是，在單面埋弧焊中，可以形成機(jī)械的性能優(yōu)異，沒(méi)有鐵粒突起的健全的表面焊道。還有，本實(shí)施方式的焊劑，主要在單面埋弧焊方法中使用，但關(guān)于其襯墊方法，沒(méi)有特別限定，以焊劑和銅為襯墊材的焊劑銅襯墊法、只以焊劑為襯墊材的焊劑襯墊法、使用固形焊劑的襯墊法等任意一種方法都能夠適用。另外，關(guān)于襯墊焊劑，也沒(méi)有特別限定，可以直接應(yīng)用現(xiàn)有的焊劑。實(shí)施例以下，列舉本發(fā)明的實(shí)施例和比較例，對(duì)于本發(fā)明的效果具體進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施例中，使用下述表I所示的鋼板和表2所示的焊絲，根據(jù)下述表3所示的焊接條件和圖2所示的鋼板(母材10)的坡口形狀，實(shí)施單面埋弧焊，評(píng)價(jià)實(shí)施例和比較例的各焊劑的性能。這時(shí)，在填充劑11中，使用市場(chǎng)銷售的填充劑(95質(zhì)量％以上的鐵粉)。還有，下述表I所示的鋼板組成和下述表2所示的焊絲組成的余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。表I
板厚y成(質(zhì)C__Si Mn__P__S
—16mm 0.13 0.23 1.08 0.008 0.00表2
組成(質(zhì)量％)CSi I Mn I PS
0.15 0.03 1.95 0.005 0.00表3
權(quán)利要求
1.一種單面埋弧焊用焊劑，其特征在于，含有SiO2:10 30質(zhì)量％、CaO:3 9質(zhì)量％、MgO: 15 35 質(zhì)量％、TiO2:4 20 質(zhì)量％、CaF2:2 9 質(zhì)量％、Al2O3:5 20 質(zhì)量％、CO2:2 9質(zhì)量％、Na20:1 3質(zhì)量％、B203:0.1 I質(zhì)量％、Mo:0.2 I質(zhì)量％、鐵粉:10 30質(zhì)量％，并且，限定S1:2質(zhì)量％以下、Mn:1.5質(zhì)量％以下、T1:1質(zhì)量％以下、Al:3質(zhì)量％以下， 其中，所述鐵粉是氧含量為0.5質(zhì)量％以下的霧化還原鐵粉，相對(duì)于鐵粉總量，粒徑為75 μ m以下的鐵粉為40質(zhì)量％以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單面埋弧焊用焊劑，其特征在于，含有S1:0.5 2質(zhì)量％和/或T1:0.3 I質(zhì)量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單面埋弧焊用焊劑，其特征在于，含有Mn:0.5 1.5質(zhì)量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單面埋弧焊用焊劑，其特征在于，含有Al:0.7 3質(zhì)量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單面埋弧焊用焊劑，其特征在于，含有Al:0.7 3質(zhì)量％。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠得到健全的表面焊道形狀和機(jī)械的性能的單面埋弧焊用焊劑。使焊劑成為如下組成含有SiO210～30質(zhì)量％、CaO3～9質(zhì)量％、MgO15～35質(zhì)量％、TiO24～20質(zhì)量％、CaF22～9質(zhì)量％、Al2O35～20質(zhì)量％、CO22～9質(zhì)量％、Na2O1～3質(zhì)量％、B2O30.1～1質(zhì)量％、Mo0.2～1質(zhì)量％、鐵粉10～30質(zhì)量％，并且限制Si2質(zhì)量％以下、Mn1.5質(zhì)量％以下、Ti1質(zhì)量％以下、Al3質(zhì)量％以下。而且，鐵粉使用氧含量為0.5質(zhì)量％以下的霧化還原鐵粉，相對(duì)于鐵粉總量，使粒徑為75μm以下鐵粉調(diào)整為40質(zhì)量％以上。
文檔編號(hào)B23K9/18GK103223563SQ201210551890
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月27日
發(fā)明者村西良昌, 幸村正晴 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所