埋弧焊用焊剂的制作方法

本发明涉及埋弧焊用焊剂。

背景技术：

用于埋弧焊的焊剂，根据其形态被大致分为熔融型焊剂和烧成型焊剂。熔融型焊剂是通过以电炉等熔化各种原料，经粉碎而制造。另一方面，烧成型焊剂是通过将各种原料用硅酸碱盐(原文：ケイ酸アルカリ)等的粘合剂结合，经造粒后，进行烧成而制造。

另外，烧成型焊剂根据烧成温度分类，一般以400～600℃烧成的，被称为低温烧成型焊剂，以600～1200℃烧成的，被称为高温烧成型焊剂。

高温烧成型焊剂中，焊道外观和焊渣剥离性等的焊接操作性优异。另一方面，因为高温烧成型焊剂以600℃以上的高温烧成，所以即使添加用于使焊接金属的强度和韧性提高的合金剂，烧成时也会氧化，不能向焊接金属供给合金成分。因此，得不到预期的效果。还有，在本说明书中所谓“焊接金属”，是指实施焊接时，在焊接中熔融并凝固的金属。另外，以脱氧为目的而添加合金剂时也同样，抑制焊接金属中发生的麻点和气眼等的气孔缺陷的效果(耐气孔缺陷性)受到限定。在不能添加合金剂的焊剂中，因为熔融型焊剂方面廉价，所以在日本国内几乎不使用高温烧成型焊剂。还有，在本说明书中所谓“麻点”，是指在焊道表面出现的圆形或长圆形的浅凹陷。所谓“气眼”，是指在焊接金属之中发生的球状的空洞(气孔)。

在这样的状况下，以提供保持现有的高温烧成型焊剂的长处，并且扩散氢量少，作为电源可使用交流电的交流焊接操作性良好而能够得到高韧性的焊剂为目的，提出有专利文献1所述的发明。

具体来说，专利文献1记述有一种潜弧焊用高温烧成焊剂，其含有5～10质量％的cao、mgo中的任意一者或两者。该潜弧焊用高温烧成焊剂中，将除了碱金属氟化物以外的金属氟化物换算成氟而含有3～30质量％。另外，该潜弧焊用高温烧成焊剂中，作为酸性氧化物而含有5～50质量％的sio2或含有该sio2和44质量％以下的al2o3这两者25～60质量％。此外，该潜弧焊用高温烧成焊剂中，作为金属粉，焊剂中的si为0.5质量％以下，体积密度为0.8～1.2g/cm³。

在该专利文献1中记载的要旨是，以前欧美因为由焊剂中添加合金剂，所以将即使经高温烧成也比较难以变质(氧化·氮化)的fe－si等作为脱氧剂或合金剂而相当大量地添加。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本国特开昭62－68695号公报

但是，在专利文献1中，焊剂中的si在0.5质量％以下，是微乎其微的，此外，因为不含有mn，所以完全不能期望于通过合金添加来实现焊接金属的强度和韧性的改善。还有，用于埋弧焊的高温烧成型焊剂，当然还要求有耐气孔缺陷性。

技术实现要素：

本发明鉴于所述状况而做，其课题在于，提供一种焊接金属的强度、韧性和耐气孔缺陷性优异的埋弧焊用焊剂。

解决所述课题的本发明的埋弧焊用焊剂，含有fe－si－mn合金。

fe－si、fe－mn，若在600℃以上烧成则氧化，因此焊接金属中几乎没有获取到si、mn，焊接金属的强度和韧性无法提高。但是，若像本发明的埋弧焊用焊剂这样含有fe－si－mn合金，则fe－si－mn合金即使在上述温度也难以氧化，所以焊接金属中的si、mn增加。因此，焊接金属的强度和韧性提高。另外，因为fe－si－mn合金也作为脱氧剂发挥作用，所以耐气孔缺陷性优异。

本发明的埋弧焊用焊剂中，所述fe－si－mn合金，优选是mn：40～75质量％、si：15～45质量％、fe：30质量％以下、以及余量的不可避免的杂质。

如此，本发明的埋弧焊用焊剂，因为分别在规定的范围含有mn和si，所以焊接金属的强度和韧性进一步提高。另外，因为使fe为规定的含量以下，所以焊接金属的强度和韧性进一步提高。此外，也能够更确实地取得脱氧剂的效果，因此耐气孔缺陷性更优异。

本发明的埋弧焊用焊剂中，优选含有所述fe－si－mn合金0.5～15质量％。

如此，本发明的埋弧焊用焊剂，因为在规定的范围含有fe－si－mn合金，所以焊接金属的强度和韧性进一步提高。另外，也能够更确实地取得脱氧剂的效果，因此耐气孔缺陷性更优异。

本发明的埋弧焊用焊剂中，优选还含有caf2：10～30质量％、cao：1～10质量％、mgo：15～30质量％、mno：1～10质量％、sio2：10～30质量％、al2o3：15～35质量％、tio2：0.5～3.0质量％、和zro2：0.1～3质量％之中一种以上。

通过含有其一种以上，焊接操作性等提高。

本发明的埋弧焊用焊剂，优选用于双面单层焊或单面单道焊。

本发明的埋弧焊用焊剂，因为能够使焊接金属中的si、mn增加，使焊接金属的强度、韧性和耐气孔缺陷性优异，所以若用于原质部多的双面单层焊、单面单道焊，则能够显著取得此效果。

本发明的埋弧焊用焊剂，焊接金属的强度、韧性和耐气孔缺陷性优异。

附图说明

图1是表示实施例中no.t1的情况下的钢板的坡口形状的说明图。

图2是表示实施例中no.t2的情况下的钢板的坡口形状的说明图。

图3是表示实施例中no.m1的情况下的钢板的坡口形状的明图。

图4是表示实施例中进行焊接时的电极的配置的说明图。

具体实施方式

(埋弧焊用焊剂)

以下，对于本发明的埋弧焊用焊剂(以下，仅称为“焊剂”)的一个实施方式详细地说明。还有，本实施方式的埋弧焊用焊剂是高温烧成型焊剂。在本说明书中，所谓“高温烧成型”，意思是以600～1200℃烧成而制造的。另外，所谓“埋弧焊”，是电弧焊的一种，是指使用粉状的焊剂(熔剂)和焊丝的焊接。埋弧焊能够适宜地适用于造船、建筑、桥梁等比较大型的各种结构物。

(fe－si－mn合金)

本实施方式的焊剂含有fe－si－mn合金。

fe－si－mn合金，可以向焊接金属供给si、mn，具有使焊接金属的强度和韧性提高的效果。另外，fe－si－mn合金也作为脱氧剂起作用，因此可以使耐气孔缺陷性优异。

含有fe－si－mn合金的焊剂粒子的平均粒径，例如可以为2.5mm以下等。焊剂的平均粒径，例如能够使用jisz8801－1：2006(试验用筛－第1部：金属制网筛)所规定的筛网，依据jisz8815：1994(筛分试验方法总则)进行测量。

所述fe－si－mn合金优选为mn：40～75质量％、si：15～45质量％、fe：30质量％以下(优选为高于0质量％并在30质量％以下)和余量的不可避免的杂质。因为分别在规定的范围含有mn和si，所以焊接金属的强度和韧性进一步提高。另外，因为使fe在规定的含量以下，所以焊接金属的强度和韧性进一步提高。此外，若使fe－si－mn合金如此，则也能够更确实地得到脱氧剂的效果，因此能够使耐气孔缺陷性更优异。

还有，从进一步提高焊接金属的强度和韧性，并且使耐气孔缺陷性更优异的观点出发，mn更优选为42质量％以上，进一步优选为44质量％以上。从同样的观点出发，mn优选为72质量％以下，进一步优选为68质量％以下。

另外，从同样的观点出发，si更优选为16质量％以上，进一步优选为17质量％以上。另外，si更优选为43质量％以下，进一步优选为41质量％以下。

从同样的观点出发，fe更优选为28质量％以下，进一步优选为25质量％以下。另外，fe更优选为0.4质量％以上，进一步优选为4质量％以上。

作为fe－si－mn合金能够包含的不可避免的杂质，例如，可列举c、p、s等。这些不可避免的杂质，一般只要以视为不可避免的杂质的含量含有，便不会阻碍本发明的效果，因此允许其含有。另外，fe－si－mn合金中除了fe、si、mn和不可避免的杂质以外，也可以在不妨碍本发明希望的效果的范围含有各种成分(即，这样的方式也包含在本发明的技术范围内)。还有，作为这样的成分，例如，能够列举ti、b、nb、v等。

在此，fe－si－mn合金中，fe、si和mn的合计实际上含有90质量％以上。

所述fe－si－mn合金优选相对于焊剂的总质量为0.5～15质量％。若使焊剂所含的fe－si－mn合金的量处于此范围，则焊接金属的强度和韧性进一步提高。另外，也能够更确实地得到脱氧剂的效果，因此能够使耐气孔缺陷性更优异。

还有，从进一步提高焊接金属的强度和韧性，并且使耐气孔缺陷性更优异的观点出发，fe－si－mn合金的量更优选为0.7质量％以上，进一步优选为0.9质量％以上。另外，从同样的观点出发，fe－si－mn合金的量更优选为13质量％以下，进一步优选为11质量％以下。

fe－si－mn合金，可以由jisg1301：2008(铁合金分析方法总则)，jisg1314－1：2011(硅锰合金分析方法－第1部：锰定量方法)，jisg1314－2：2011(硅锰合金分析方法－第2部：硅定量方法)，jisg1351：2006(铁合金x射线荧光分析方法)进行分析。另外，焊剂中存在fe－si－mn，可以用扫描型电子显微镜(scanningelectronmicroscope；sem)和电子探针显微分析仪(electronprobemicroanalyzer；epma)等的测量仪器进行观察而加以确认，由能量色散型x射线分析(energydispersivex－rayspectroscopy；eds)进行的半定量分析，大体上能够把握其含量。

(焊剂的其他的成分)

在本实施方式中，以iso14174：2012(weldingconsumables－fluxesforsubmergedarcweldingandelectroslagwelding－classification)或jisz3352：2010(埋弧焊用焊剂)等的埋弧焊用焊剂相关的规格规定的“焊剂的化学成分的符号”所表示的任意的化学成分，也能够作为焊剂的其他的成分包含。即，本实施方式的焊剂，如果以所述规格表示的含量包含所述焊剂的其他的成分，即使以600～1200℃经高温烧成后，也能够得到本发明的效果。还有，作为焊剂的其他的成分，例如，可列举从fe、fe－si、fe－mn、caf2、cao、mgo、mno、sio2、al2o3、tio2、zro2、bao、na2o、k2o和li2o之中选择的任意一种或两种以上。另外，作为焊剂的其他的成分，也包含硅酸碱盐等的粘合剂等。

本实施方式的焊剂中，优选含有从caf2：10～30质量％、cao：1～10质量％、mgo：15～30质量％、mno：1～10质量％、sio2：10～30质量％、al2o3：15～35质量％、tio2：0.5～3.0质量％和zro2：0.1～3质量％之中一种以上。

在此，caf2优选为12质量％以上。另外，caf2优选为20质量％以下。

cao优选为3质量％以上。另外，cao优选为8质量％以下。

mgo优选为18质量％以上。另外，mgo优选为25质量％以下。

mno优选为4质量％以上。另外，mno优选为8质量％以下。

sio2优选为15质量％以上。另外，sio2优选为25质量％以下。

al2o3优选为20质量％以上。另外，al2o3优选为30质量％以下。

tio2优选为1.0质量％以上。另外，tio2优选为2质量％以下。

zro2优选为0.5质量％以上。另外，zro2优选为2质量％以下。

优选含有tio2：0.5～3.0质量％和zro2：0.1～3质量％之中一种以上。

通过含有这些元素，例如焊接操作性提高。

(焊剂的用途)

本实施方式的焊剂，优选用于双面单层焊或单面单道焊。本实施方式的焊剂，能够使焊接金属中的si、mn增加，使焊接金属的强度、韧性和耐气孔缺陷性优异。因此，相对于再热部大量存在的多层焊，原质部大量存在的双面单层焊或单面单道焊中若使用本实施方式的焊剂，则能够显著获得使si、mn增加时的所述效果。还有，本实施方式的焊剂也能够适用于多层焊接。

(埋弧焊的焊接方法和焊接条件)

作为本实施方式的埋弧焊的焊接方法，使用所述本实施方式的焊剂的埋弧焊即可，不受特定的条件限定。作为焊接方法的一个实施方式，例如，包括如下工序：将进行焊接的构件的焊接部分，具体来说就是使两张钢板的端面对接的部分，用本实施方式的焊剂覆盖的工序；和以该焊剂中插入焊丝(电极)的前端的状态使电弧发生而进行焊接的工序，按此顺序进行这些工序。

作为使用本实施方式的焊剂的埋弧焊的焊接条件，电极数不受限定，能够适用于单电极到多电极(2～6个电极等)。另外，极性不受限定，能够适用于直流、交流。能够在焊接电流100～3000a、电弧电压10～100v、焊接速度10～600cpm的范围适用。不限定于层叠法，但如前述，能够适用于原质部所占比例多的双面单层焊和单面单道焊。

(焊剂的制造方法)

本实施方式的焊剂，例如，以成为前述组成的方式调合金属mn粉、fe－si合金粉等的原料粉，与结合剂(粘合剂)一起混匀后，进行造粒、烧成。还有，作为结合剂，例如能够使用聚乙烯醇、水玻璃。另外，造粒法没有特别限定，但能够使用旋转式造粒机和挤压式造粒机等。

而后，对于经过造粒的焊剂，优选进行除粉尘和使用球磨机等的粗大粒的破碎等的整粒处理，使平均粒径为2.5mm以下。还有，造粒后的烧成，能够以回转窑、固定式箱式炉和带式烧成炉等进行。这时的烧成温度，例如能够为600～1200℃。焊剂的平均粒径，例如，能够使用jisz8801－1：2006(试验用筛－第1部：金属制网筛)所规定的筛子，依据jisz8815：1994(筛分试验方法总则)进行测量。

如此制造的焊剂中包含fe－si－mn合金。即，在构成该焊剂的一个粒子中，包含fe－si－mn合金和其他的合金成分、sio2等。

【实施例】

接下来，参照起到本发明的效果的实施例和并非如此的比较例，对于本发明的内容具体加以说明。

准备具有表1所示的板厚(mm)和化学成分(质量％)的两种钢板。还有，表1所示的化学成分的余量是fe和不可避免的杂质。对于准备的两种钢板，以表2的no.t1、t2、m1所示的条件进行焊接。no.t1的情况的钢板的坡口形状显示在图1中。no.t2的情况的钢板的坡口形状显示在图2中。no.m1的情况的钢板的坡口形状显示在图3中。还有，表2的no.t1、t2所示的side：1st表示对于钢板的表面(图1和图2所示的钢板的上侧的面)的焊接条件，side：2nd，表示对于钢板的背面(图1和图2所示的钢板的下侧的面)的焊接条件。表2的no.m1从钢板的表面只以先行极进行焊接。

另外，进行焊接时的电极的配置显示在图4中。还有，焊接时，图中，沿着箭头所示的方向使电极，即先行极1和后行极2移动。后行极2以使前端与移动方向对置的方式而倾斜10°。先行极1为dcep(直流电极接正)，后行极2以ac(交流)进行焊接。

用于焊接的焊丝的化学成分(质量％)显示在表3的no.w1、w2中。还有，表3所示的化学成分的余量是fe和不可避免的杂质。

用于焊接的焊剂含有fe－si－mn合金、金属原料成分、焊剂成分。fe－si－mn合金的化学成分(质量％)显示在表4的no.s1～s5中。金属原料成分的化学成分(质量％)显示在表5的no.fe－si、fe－mn中。焊剂成分的化学成分(质量％)显示在表6的no.f1～f9中。还有，表4～6中，没有显示不可避免的杂质。表5和表6的“－”表示不含有。

表6的no.f1～f5是使用表4的no.s1～s5制造的含有fe－si－mn合金的焊剂(实施例)。no.f6～f9是使用表5的no.fe－si、fe－mn制造，或没有使用这些制造的不含fe－si－mn合金的焊剂(比较例)。

然后，如表7的no.1～30所示，以所述表1～6所示的条件进行埋弧焊，得到焊接板材(试样)。而后，使用由所得到的焊接试验体制作的试验片，分别测量力学性质和焊接金属的化学成分(质量％)。力学性质中，测量抗拉强度(ts)和摆锤冲击吸收能(ve－20℃)。这些测量结果显示在表7中。另外，使用所得到的焊接试验体，作为耐气孔缺陷性的评价而进行麻点和气眼的判定。这些判定结果显示在表8中。这些以如下方式进行测量·判定。此外，以x射线荧光分析装置测量得到的焊接试验体的焊接金属的化学成分(质量％)。其结果显示在表7中。

(抗拉强度)

抗拉强度通过jisz2241：2011(金属材料拉伸试验方法)所规定的试验方法测量。抗拉强度在490n/mm²以上的为合格，低于490n/mm²的为不合格。

(摆锤冲击吸收能)

摆锤冲击吸收能通过jisz2242：2005(金属材料的摆锤冲击试验方法)所规定的试验方法测量。还有，试验温度为－20℃。摆锤冲击吸收能在47j以上的为合格，低于47j的为不合格。

(麻点)

麻点的判定，依据jisz3090：2005(熔融焊接接头的外观试验方法)进行。麻点未发生的(0％)评价为◎，每单位焊接长度(1m)的发生比率高于0％并在0.5％以下的评价为○，每单位焊接长度(1m)的发生比率高于0.5％并在1.0％以下的评价为△，每单位焊接长度(1m)的发生比率高于1.0％的评价为×。而后，麻点的评价是◎或○的为合格，是△或×的为不合格。

(气眼)

气眼的判定依据jisz3104：1995(钢焊接接头的放射线透射试验方法)进行。气眼未发生的(0％)评价为◎，每单位焊接长度(1m)的发生比率高于0％并在0.5％以下的评价为○，每单位焊接长度(1m)的发生比率高于0.5％并在1.0％以下的评价为△，每单位焊接长度(1m)的发生比率高于1.0％的评价为×。而后，气眼的评价是◎或○的为合格，是△或×的为不合格。

【表1】

【表2】

【表3】

【表4】

【表5】

【表6】

【表7】

【表8】

如表7所示，no.1～16的试样，因为使用含有fe－si－mn合金的焊剂(参照表6的no.f1～f5)，所以抗拉强度和摆锤冲击吸收能合格，力学性质优异。另外，如表8所示，no.1～16的试样，因为使用含有fe－si－mn合金的焊剂，所以麻点和气眼合格，耐气孔缺陷性优异。

相对于此，如表7和表8所示，no.17～30的试样，因为使用不含fe－si－mn合金的焊剂(参照表6的no.f6～f9)，所以抗拉强度、摆锤冲击吸收能、麻点和气眼之中的至少一个为差的结果。

具体来说，如表7所示，no.17～22的试样，为摆锤冲击吸收能低，韧性差的结果。其中，no.19的试样，抗拉强度也差。

另外，如表8所示，no.17～30的试样中，麻点和气眼均不合格，耐气孔缺陷性差。

详细并参照特定的实施方式说明了本发明，但能够不脱离本发明的精神和范围而加以各种变更和修改，这对从业者来说很清楚。

本申请基于2016年5月19日申请的日本专利申请(专利申请2016－100422)，其内容在此作为参照编入。

【产业上的可利用性】

通过使用本发明的埋弧焊用焊剂，能够得到强度、韧性和耐气孔缺陷性优异的焊接金属，特别对于双面单层焊或单面单道焊有用。