专利名称：二氧化碳气体电弧焊接用含有二氧化钛系焊剂的焊条的制作方法
技术领域：
本发明涉及二氧化碳气体电弧焊接用含有二氧化钛系焊剂的焊条。更详细地说，本发明涉及全位置焊接性良好，特别是低温韧性良好的二氧化碳气体电弧焊接用含有二氧化钛系焊剂的焊条。
背景技术：
使用二氧化碳作为保护气体的含有二氧化钛系焊剂的焊条，以其良好的焊接作业性，特别是良好的焊道外观和焊接效率等，广泛用于软钢和高张度钢的结构物焊接。
然而，一般来说，上述含有二氧化钛系焊剂的焊条，作为夹渣形成剂，由于含有大量的二氧化钛等氧化物，因此夹渣具有酸性。而且，因保护气体分解出氧，使得焊接金属内部的氧含量为700～900重量ppm范围，其在-20～-30℃温度范围具有良好的冲击特性，而在-60～-80℃温度范围得不到良好的冲击特性，因此需要克服上述缺点。
为解决上述以往技术的问题，韩国特许公报88-2508揭示了一件发明。该发明提供了各组分的含量为TiO24～8.5％，Mg0.2～0.8％，Ti0.03～0.7％，B0.002～0.025％，Mn1.0～3.0％，Si0.1～1.2％，F0.1～0.30％和含有TiO2的氧化物低于8.5％的含有焊剂的焊条。即，其特征在于上述发明中，为确保到-60℃时具有良好冲击韧性，控制含有焊剂的焊条中Mg，Ti，B等合金成分的含量。
但上述特许公报的发明也存在，对焊接需热量小的条件，可得到所期望的物性，而对需热量稍高的焊接，则得不到良好冲击韧性的焊接金属等问题。
其它例子可举出日本公开特许公报平3-291192。该发明提供TiO22.5～6.5％，F0.36～1.5％，Mn1.0～3.0％，Si0.2～1.0％，Mg0.1～1.0％，和含有TiO2的氧化物合计低于8.0％组成的焊剂充填到金属外皮内的焊条。
但上述公开特许公报中为控制发生焊接金属的扩散性氢的发生，增加了金属氟化物的量，因此引起焊接中烟雾和溅射的增加，焊接性不好。
发明内容
为此，本发明为解决上述以往技术的诸多问题而提出，即提供具有良好低温冲击韧性和良好的全位置焊接性的电弧焊接用含有二氧化钛系焊剂的焊条。
本发明者对在比较高的加热条件和二氧化碳保护气体下的焊接进行了大量研究，开发出具有低温冲击韧性和焊接作业性良好的含二氧化钛锡焊剂的焊条，其结果可提供焊接金属中氧和氮含量分别维持在550ppm以下和50ppm以下，通过结晶组织的微细化促进和非金属夹杂物的生成抑制，得到在低温领域也具有良好低温韧性的焊接金属。
进而，本发明者也想到，不仅上述的低温冲击特性，而且同时要满足焊接作业性，控制焊条成分中各种氧化物含量是必要的，从而完成了本发明。
因此，本发明涉及二氧化碳气体电弧焊接用含有二氧化钛系焊剂的焊条，其特征在于相对于焊条，各组分的含量重量％为，C0.03～0.07％，Mn1.6～2.0％，Si0.35～0.7％，Mg0.5～1.1％，B0.005～0.02％，Al0.08～0.3％，Ni0.7～2.0％，F0.15～0.35％，钛氧化物5.5～7.5％，SiO2、Al2O3和ZrO2组成的非钛氧化物中选择一种或两种以上成分含量合计为低于0.25％，其余为铁以及其它的不可避免的杂质，并且控制上述钛氧化物和非钛氧化物的总量低于8.0％。
下面说明限制本发明焊条的组分含量的理由。
C是促进焊接金属的针状铁素体组织形成，作为微细化结晶组织的元素，可以有效地提高焊接金属的冲击韧性。但当C含量低于焊条总量的0.03重量％(以下简称％)时，得不到上述效果；当C的含量超过0.07％时，形成大量碳化物，强度过度上升，冲击韧性降低。因此，本发明优选控制C含量为0.03～0.07％。
Mn不仅可以改善夹渣流动性，改善焊道形状，而且促进焊接金属的脱氧，维持焊接部位的适当强度和韧性。但当Mn含量低于1.6％时，得不到上述效果；当Mn含量超过2.0％时，强度增大而产生韧性降低，特别是低温韧性急剧下降。因此本发明优选控制Mn含量为1.6～2.0％。
Si与Mn相同，可以改善焊道形状，促进焊接金属的脱氧的同时，提高强度。但当Si含量低于0.35％时，得不到期望效果；当Si含量超过0.7％时，强度增大而产生韧性降低，特别是低温领域上韧性显著降低。因此，本发明优选控制Si含量为0.35～0.7％。
Mg是在焊接金属中为有效减少氧含量，明显提高焊接金属的低温韧性的元素。因此，Mg含量越高焊接金属的断口过渡温度越低，从而显著提高冲击韧性。但当Mg含量过多时，由于过多生成MgO夹渣，降低流动性，从而降低夹渣包皮性，得不到良好焊道外观。因此，本发明优选控制Mg的含量为0.5～1.1％。
B是在焊接金属中形成B或BN，提高冲击韧性的元素。但当B含量低于0.005％时，得不到期待效果；当B含量超过0.02％时，焊接金属中硬化性组织增加，从而急剧降低冲击韧性。因此，本发明优选控制B含量为0.005～0.02％。
Al是促进焊接金属脱氧的元素，而且作为增加焊接金属粘度和提高全方位焊接性的元素，与氮反应形成氮化物AlN，从而抑制焊接金属内的自由氮的活动，并提高低温下的冲击韧性。但当Al含量低于0.08％时，得不到期望效果；当Al含量超过0.3％时，在焊接金属内部形成大量Al化合物，降低焊接金属的延展性和冲击韧性。因此，本发明优选控制Al的含量为0.08～0.3％。
Ni作为奥氏体组织的形成元素，降低焊接金属的断口过渡温度。但当Ni含量低于0.7％时，得不到期望效果当Ni含量超过2.0％时，维持必要的强度，但降低低温冲击韧性。因此，本发明优选控制Ni含量为0.7～2.0％。
F是提高电弧集中性，增大焊接时熔化，通过广泛形成重结晶化领域，促进焊接组织的微细化，改善低温冲击韧性的元素，而且促进脱氢作用，进一步提高低温冲击韧性。但当F含量低于0.15％时，得不到期待效果当F含量超过0.35％时，不仅增加焊接时溅射和烟雾的产生，而且夹渣流动性显著劣化，焊接焊道外观不好。所以，本发明优选控制F含量为0.15～0.35％。
另外，本发明中F可以由NaF，K2SiF6，Na3AlF6，CaF2等碱金属或碱土金属的氟化物提供。
而且，本发明的焊条含有氧化物。
钛氧化物是含二氧化钛系焊剂的焊条中夹渣和电弧稳定剂的主要成分，对夹渣包皮性、剥离性、焊道形状等的焊接作业性有很大影响。
本发明优选控制TiO2为基准的钛氧化物的含量为5.5～7.5％。这是因为，当TiO2含量低于5.5％时，夹渣的包皮性不良，得不到良好的焊道外观，全位置焊接困难；当TiO2含量超过7.5％时，夹渣生成量多，粘性增大，引起焊接金属内部中的夹渣混入，增加焊接金属的氧含量，降低低温韧性。另外，本发明中上述钛氧化物由天然金红石、还原性钛铁矿等提供。
本发明的焊条含有作为夹渣形成剂的SiO2，Al2O3和ZrO2等非钛氧化物，优选是控制这些氧化物中的一种或两种以上的成分其合计含量低于0.25％。这是因为，当上述成分的合计含量低于0.25％时，夹渣粘性提高，得到良好的焊道外观而当上述成分的合计含量超过0.25％时，焊道粗糙。
此外，本发明中控制上述钛氧化物和非钛氧化物的总量低于8.0％，因为超过8.0％时，溅射显著增大，从而焊接作业的效率显著下降。
另外，本发明中CaF2作为碱土金属氟化物，用于脱氧剂和脱氢剂。含这些成分时，为确保更优良的溅射性，提高焊接效率，优选控制其含量低于0.2％。而且，本发明中可含有微量Na，K，Li等电弧稳定剂。
具体实施例方式
*上述表中其余部分是铁和不可避免的杂质。
实施上述焊接后，为了评价焊接金属的低温韧性，采用以ASTMA370为基准的查拜式冲击试验，该试验结果如下面表3。
并且，肉眼观察评价上述焊接中的焊接作业性，电弧性、溅射性和焊道外观，其结果如下面表3。在这里用◎表示其评价结果的良好，○表示普通，△表示不良。
如下面表3所示，为焊接金属中氧和氮含量降低和焊接作业性提高而提出的本发明实施例(1～10)，都表示良好的低温冲击韧性和焊接作业性。
特别是，含有指定量CaF2的本发明实施例(2～3，5，8～9)与其他实施例比较，具有更优良的溅射性。
与此相反，钛氧化物的含量不在本发明范围的比较例1，其冲击韧性值虽良好，但焊接作业性差。而且，Mg含量过少的比较例2，其冲击韧性不良。相反，Mg含量过多的比较例8的冲击韧性虽良好，焊接作业性不好。
进而，Al，Mn，Ni，Si的含量分别不在本发明范围的比较例(3～6，11)，都在-60，-80℃温度下，其冲击韧性值不充分。
C含量过少的比较例7和B含量不在本发明范围的比较例10，其冲击韧性值在-40℃温度范围也不好。
因此，上述本发明通过减少焊接金属中氧和氮含量，得到低温韧性优良的焊接金属，而且提供良好焊接作业性的可全位置焊接的含有焊剂的焊条。
权利要求
1.二氧化碳气体电弧焊接用含有二氧化钛系焊剂的焊条，其特征在于，相对于焊条，各组分的含量重量％为，C0.03～0.07％，Mn1.6～2.0％，Si0.35～0.7％，Mg0.5～1.1％，B0.005～0.02％，Al0.08～0.3％，Ni0.7～2.0％，F0.15～0.35％，钛氧化物5.5～7.5％，SiO2、Al2O3和ZrO2组成的非钛氧化物中选择一种或两种以上成分合计含量为低于0.25％，其余为铁以及其它的不可避免的杂质组分，并且控制上述钛氧化物和非钛氧化物的总量低于8.0％。
2.权利要求1所述的二氧化碳气体保护的电弧焊接用含有二氧化钛系焊剂的焊条，其特征在于还含有0.2％以下的CaF2。
全文摘要
提供二氧化碳焊接用含有二氧化钛系焊剂的焊条。本发明的焊条,其特征在于相对于焊条,各组分的含量重量%为,C:0.03～0.07%,Mn:1.6～2.0%,Si:0.35～0.7%,Mg:0.5～1.1%,B:0.005～0.02%,Al:0.08～0.3%,Ni:0.7～2.0%,F:0.15～0.35%,钛氧化物:5.5～7.5%,SiO
文档编号B23K35/22GK1334173SQ0112346
公开日2002年2月6日 申请日期2001年7月25日 优先权日2000年7月25日
发明者金龙德 申请人:现代综合金属株式会社