本發(fā)明涉及對(duì)490mpa級(jí)以上的高抗拉鋼等進(jìn)行焊接,特別是進(jìn)行埋弧焊時(shí)所使用的實(shí)芯焊絲。
背景技術(shù):
埋弧焊作為使焊劑和焊絲組合的高效率的焊接施工法,在各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域被大量使用。所使用的焊絲中,有實(shí)芯焊絲和藥芯焊絲,絲徑適用的是從1.2mm等的小直徑至6.4mm等的大直徑。
特別是在大直徑的實(shí)芯焊絲中,由于其抗拉強(qiáng)度高,所以為了使焊絲擁有平直性的矯正并不容易,焊接時(shí)由焊絲矯正裝置進(jìn)行的矯正調(diào)整困難。焊絲的矯正不充分,從而不能維持焊絲的平直性時(shí),會(huì)存在如下等問(wèn)題,即形成缺乏平直性的蛇行的焊縫,或在坡口內(nèi)發(fā)生目標(biāo)偏移,由此引起未熔合等的內(nèi)部缺陷。
焊絲的抗拉強(qiáng)度,由焊絲組成和制造過(guò)程中的拉絲加工方法等決定。而且,特別是在高抗拉鋼用的焊接所使用的實(shí)芯焊絲中,為了使焊接金屬具有規(guī)定的拉伸性能和沖擊性能,焊絲組成的調(diào)整必要而不可或缺。另外,在焊絲的拉絲加工中,通過(guò)提高每個(gè)拉絲卷筒的加工率來(lái)實(shí)現(xiàn)制造成本的抑制,在確保競(jìng)爭(zhēng)力上也是必要而不可或缺的。因此,計(jì)劃由退火進(jìn)行軟化,焊絲的抗拉強(qiáng)度的增加也必然無(wú)法避免。
在專利文獻(xiàn)1~3中,潤(rùn)滑油或鍍覆的觀點(diǎn)出發(fā),記述有一種實(shí)現(xiàn)了焊絲送給性的改善的埋弧焊用焊絲。另外,在專利文獻(xiàn)4中,記述有一種即使在使用軟質(zhì)而細(xì)長(zhǎng)的管道電纜長(zhǎng)時(shí)間焊接時(shí),焊絲送給性也良好,并且,焊嘴的磨耗也少的電弧穩(wěn)定的氣體保護(hù)電弧焊用鍍銅實(shí)芯焊絲。
【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】
【專利文獻(xiàn)】
【專利文獻(xiàn)1】日本特開(kāi)2002-219595號(hào)公報(bào)
【專利文獻(xiàn)2】日本特開(kāi)2002-273595號(hào)公報(bào)
【專利文獻(xiàn)3】日本特開(kāi)2003-275893號(hào)公報(bào)
【專利文獻(xiàn)4】日本特開(kāi)2008-194716號(hào)公報(bào)
然而,專利文獻(xiàn)1~4所述的埋弧焊用焊絲和氣體保護(hù)電弧焊用鍍銅實(shí)芯焊絲,關(guān)于大直徑的焊絲的平直矯正說(shuō)不上充分。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
因此,本發(fā)明鑒于上述狀況而形成,其課題在于,提供一種在寬范圍的絲徑的實(shí)芯焊絲中,平直矯正也容易的實(shí)芯焊絲。
本發(fā)明者們,銳意研究的結(jié)果是得到如下認(rèn)知,通過(guò)控制實(shí)芯焊絲的鋼組織中分布的規(guī)定的mn夾雜物的形態(tài)和量,從而控制實(shí)芯焊絲的塑性變形能力,具體來(lái)說(shuō)就是控制屈服應(yīng)力,改善用于得到焊絲平直性的矯正的容易性。
為了解決所述課題,本發(fā)明的實(shí)芯焊絲,其特征在于,以焊絲總質(zhì)量計(jì),含有c:0.02質(zhì)量%以上并在0.20質(zhì)量%以下、si:1.0質(zhì)量%以下、mn:0.8質(zhì)量%以上并在2.7質(zhì)量%以下,余量由fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成,絲徑為
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)芯焊絲,通過(guò)規(guī)定量含有c、si和mn,焊絲的強(qiáng)度提高,送給性提高。另外,在焊絲的鋼組織中,通過(guò)將mn含量和最大直徑在規(guī)定范圍的mn夾雜物的存在密度控制在規(guī)定量,焊絲的塑性變形能力提高,因此焊絲的平直矯正容易。此外,因?yàn)楹附z的塑性變形能力提高,所以能夠使焊絲制造時(shí)的每個(gè)拉絲卷筒的加工率提高,所以能夠抑制制造成本上升。
本發(fā)明的實(shí)芯焊絲,優(yōu)選以焊絲總質(zhì)量計(jì),還含有ni:4.0質(zhì)量%以下、ti:0.25質(zhì)量%以下之中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)芯焊絲,通過(guò)規(guī)定量含有ni和ti之中的至少一種,焊絲的強(qiáng)度進(jìn)一步提高,送給性進(jìn)一步提高。
本發(fā)明的實(shí)芯焊絲,優(yōu)選以焊絲總質(zhì)量計(jì),還含有cr:1.5質(zhì)量%以下、mo:1.5質(zhì)量%以下之中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)芯焊絲,通過(guò)規(guī)定量含有cr和mo之中的至少一種,焊絲的強(qiáng)度進(jìn)一步提高,送給性進(jìn)一步提高。
本發(fā)明的實(shí)芯焊絲,優(yōu)選所述實(shí)芯焊絲用于埋弧焊。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)芯焊絲,即使在大直徑常用的埋弧焊時(shí),送給性也提高,并且平直矯正容易,能夠抑制制造成本上升。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)芯焊絲,能夠提供即使在寬范圍的絲徑的實(shí)芯焊絲中,平直矯正也容易的實(shí)芯焊絲。另外,也能夠抑制制造過(guò)程中的成本。其結(jié)果是,能夠?qū)崿F(xiàn)焊接部的品質(zhì)提高。
附圖說(shuō)明
圖1是示意性地表示用于評(píng)價(jià)焊絲的平直矯正的容易性的試驗(yàn)方法主視圖。
具體實(shí)施方式
對(duì)于本發(fā)明的實(shí)芯焊絲(以下,稱為焊絲)的實(shí)施的方式詳細(xì)地加以說(shuō)明。
焊絲即使組成相同,且即使通過(guò)相同的制造方法制造焊絲,在將這些焊絲提供于焊接時(shí),由于焊絲的制造批量不同,仍會(huì)導(dǎo)致焊絲平直矯正的容易性有所差異,電弧穩(wěn)定性不同。因此,詳細(xì)調(diào)査這些焊絲的斷面時(shí)可知,焊絲原線的斷面內(nèi)存在夾雜物,該夾雜物對(duì)焊絲平直矯正的容易性造成重大影響。
本發(fā)明的焊絲,以焊絲總質(zhì)量計(jì),含有c:0.02質(zhì)量%以上并在0.20質(zhì)量%以下、si:1.0質(zhì)量%以下、mn:0.8質(zhì)量%以上并在2.7質(zhì)量%以下,余量由fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成,絲徑為
以下,對(duì)于焊絲的組成和mn夾雜物的存在密度的限定理由進(jìn)行說(shuō)明。
(c:0.02質(zhì)量%以上且0.20質(zhì)量%以下)
c具有使焊絲的強(qiáng)度提高的效果。為了使這一效果發(fā)揮,得到恰當(dāng)?shù)暮附z的送給性,c含量需要為0.02質(zhì)量%以上。但是,若c含量過(guò)剩而高于0.20質(zhì)量%,則焊絲過(guò)度硬化,焊絲的制作變得困難,或焊絲的送給性劣化。因此,焊絲總質(zhì)量中的c含量為0.02質(zhì)量%以上且0.20質(zhì)量%以下。從抑制焊絲的送給性劣化這一觀點(diǎn)出發(fā),c含量?jī)?yōu)選為0.04質(zhì)量%以上,優(yōu)選為0.18質(zhì)量%以下。
(si:1.0質(zhì)量%以下)
si使焊絲的強(qiáng)度提高,具有使焊絲的送給性提高的效果。若si含量變得過(guò)剩而高于1.0質(zhì)量%,則焊絲過(guò)度硬化,焊絲的送給性將劣化。因此,焊絲總質(zhì)量中的si含量為1.0質(zhì)量%以下。從抑制焊絲的送給性劣化這一觀點(diǎn)出發(fā),si含量?jī)?yōu)選為0.30質(zhì)量%以下。
(mn:0.8質(zhì)量%以上2.7質(zhì)量%以下)
mn具有使焊絲的強(qiáng)度提高的效果。為了使這一效果發(fā)揮,得到恰當(dāng)?shù)暮附z的送給性,mn含量需要為0.8質(zhì)量%以上。但是,若mn含量變得過(guò)剩而高于2.7質(zhì)量%,則焊絲過(guò)度硬化,焊絲的制作變得困難,或焊絲的送給性劣化。因此,焊絲總質(zhì)量中的mn含量為0.8質(zhì)量%以上且2.7質(zhì)量%以下。從抑制焊絲的送給性劣化這一觀點(diǎn)出發(fā),mn含量?jī)?yōu)選為1.0質(zhì)量%以上,優(yōu)選為2.0質(zhì)量%以下。另外,mn含量對(duì)后述的mn夾雜物的存在密度,和mn夾雜物組成也造成影響。
(余量:fe和不可避免的雜質(zhì))
焊絲的成分的余量是fe和不可避免的雜質(zhì)。作為不可避免的雜質(zhì),例如,可列舉cu、p、s、o、n、al、zr、b、v、w、nb、co、sn、sb、as等。這些不可避免的雜質(zhì),允許在不妨礙本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)含有。其含量中,p、s、al、zr分別優(yōu)選為0.030質(zhì)量%以下,b、v、w、nb、co、sn、sb、as分別優(yōu)選為0.010質(zhì)量%以下。o優(yōu)選為0.050質(zhì)量%以下。n優(yōu)選為0.010質(zhì)量%以下。cu如后述,根據(jù)與焊絲表面的涂布量的合計(jì)量進(jìn)行控制。于是,在cu、p、s、o、n、al、zr、b、v、w、nb、co、sn、sb、as等中,如果不高于規(guī)定的含量,則不僅作為不可避免的雜質(zhì)被含有的情況下,即使是積極添加的情況下,也不會(huì)妨礙本發(fā)明的效果。另外,關(guān)于所述si,后述的ni、ti、cr、mo,可以積極地添加,但也可以作為不可避免的雜質(zhì)含有。
(絲徑:
為了使焊絲的平直矯正效果適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮,本發(fā)明的焊絲其絲徑為
(mn夾雜物的存在密度:每1000μm2中10個(gè)以上)
通過(guò)適量含有mn,焊絲的鋼組織中有mn夾雜物分布。在此,所謂mn夾雜物,是指規(guī)定量含有mn,并規(guī)定量含有s、si、fe和o的至少一種。還有,只要mn夾雜物含有所述成分,也可以含有ni等其他的成分。
而后,在鋼組織中分布的mn夾雜物之中,通過(guò)控制具有規(guī)定量的mn含量,并且,最大直徑在規(guī)定范圍的mn夾雜物的存在密度,則焊絲的塑性變形能力提高,屈服點(diǎn)降低,因此用于得到焊絲的平直性的矯正容易。具體來(lái)說(shuō),使mn含量為1.0質(zhì)量%以上且30質(zhì)量%以下,并且,以當(dāng)量圓直徑計(jì)算的最大直徑為0.05μm以上且10μm以下的mn夾雜物的存在密度,在焊絲截面積每1000μm2中為10個(gè)以上。優(yōu)選存在密度為每1000μm2中20個(gè)以上。
具有規(guī)定的mn含量和最大直徑的mn夾雜物的存在密度的上限,沒(méi)有特別限制,但優(yōu)選為焊絲截面積每1000μm2中有500個(gè)以下,更優(yōu)選為300個(gè)以下。另外,mn含量和最大直徑在所述范圍外的mn夾雜物,具體來(lái)說(shuō),就是mn含量低于1.0質(zhì)量%或高于30質(zhì)量%的mn夾雜物,最大直徑低于0.05μm或高于10μm的mn夾雜物等,不會(huì)顯現(xiàn)出使焊絲塑性變形能力提高的效果。
還有,具有所述規(guī)定mn含量和最大直徑的mn夾雜物的存在密度,能夠通過(guò)如下方式達(dá)成:在焊絲制作的熔煉工序·精煉工序中,將鑄鋼桶渣中的mno含量調(diào)節(jié)至2.0質(zhì)量%以下,并且作為脫氧劑使用si-mn-al-fe,將焊絲中的mn含量調(diào)整到0.8質(zhì)量%以上且2.7質(zhì)量%以下。
另外,鑄鋼桶渣中的mno含量,例如能夠通過(guò)鑄鋼桶渣的堿度和脫氧劑的添加量來(lái)進(jìn)行調(diào)整。
本發(fā)明的焊絲,優(yōu)選以焊絲總質(zhì)量計(jì),還含有ni:4.0質(zhì)量%以下、ti:0.25質(zhì)量%以下之中的至少一種。ni和ti具有使焊絲的強(qiáng)度提高,并且使焊絲的組織穩(wěn)定,使焊絲送給性提高的效果。
本發(fā)明的焊絲,優(yōu)選以焊絲總質(zhì)量計(jì),還含有cr:1.5質(zhì)量%以下、mo:1.5質(zhì)量%以下之中的至少一種。cr和mo具有使焊絲的強(qiáng)度提高,并且使焊絲的組織穩(wěn)定,使焊絲送給性提高的效果。
本發(fā)明的焊絲,為了改善焊接時(shí)的焊絲送給性,優(yōu)選以電鍍等的手法將cu涂布在焊絲表面。若cu涂布量和作為不可避免的雜質(zhì)的cu量的合計(jì)量,即,焊絲中的cu含量高于0.35質(zhì)量%,則焊接金屬中的cu含量也增加,其韌性有可能降低。因此,焊絲總質(zhì)量中的cu含量?jī)?yōu)選為0.35質(zhì)量%以下。從抑制焊接金屬的韌性降低的觀點(diǎn)出發(fā),cu含量?jī)?yōu)選為0.25質(zhì)量%以下。還有,cu含量的下限值沒(méi)有特別規(guī)定,cu含量也可以是0質(zhì)量%。但是,cu會(huì)不可避免地混入到鋼液中,因此實(shí)質(zhì)上以0.01質(zhì)量%為下限值。
以上說(shuō)明的本發(fā)明的焊絲,優(yōu)選用于埋弧焊。這是因?yàn)槁窕『钙浜附z的平直矯正非常重要,常用的是
埋弧焊時(shí),與所述焊絲組合使用的焊劑,從歷來(lái)公知的焊劑中適宜選擇使用,沒(méi)有特別限定。例如,作為焊劑的組成,優(yōu)選含有sio2、mgo、al2o3、feo、caf2、cao、p、s等。
接著,對(duì)于本發(fā)明的實(shí)芯焊絲的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明的實(shí)芯焊絲,能夠通過(guò)進(jìn)行熔煉·精煉工序、鑄造工序、軋制工序和拉絲工序來(lái)制造。例如,首先,作為熔煉·精煉工序,使用轉(zhuǎn)爐或電爐等,熔煉·精煉具有所述組成的鋼液。其次,作為鑄造工序,由所得到的鋼液通過(guò)連續(xù)鑄造和鑄錠法等制造鋼材(鋼坯等)。接著,作為軋制工序,加熱經(jīng)制造的鋼材后,實(shí)施熱軋或擠壓軋制,再實(shí)施干式的冷軋(冷拉絲),例如,制造
于是,對(duì)于所述的實(shí)芯焊絲的制造過(guò)程詳細(xì)調(diào)査和研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn),在熔煉工序·精煉工序中,將鑄鋼桶渣中的mno量控制在2.0質(zhì)量%以下,并且選定脫氧劑,將最終焊絲所含的mn量調(diào)整至0.8質(zhì)量%以上、2.7質(zhì)量%以下,則能夠?qū)n含量為1.0質(zhì)量%以上且30質(zhì)量%以下,并且,最大直徑為0.05μm以上且10μm以下的mn夾雜物的存在密度,調(diào)整至焊絲截面積每1000μm2中10個(gè)以上。
在現(xiàn)有的制造方法中,例如,作為脫氧劑使用fe-mn、fe-si、ca-si,鑄鋼桶渣也以feo量和mno量的合計(jì)進(jìn)行氧化度管理。在本發(fā)明中,各種研究的結(jié)果是,脫氧劑使用si-mn-al-fe,將mno含量調(diào)整至一定水平以下,從而調(diào)整mn夾雜物的存在密度。
【實(shí)施例】
以下,對(duì)于滿足本發(fā)明的要件的實(shí)施例,將其效果與不滿足本發(fā)明的要件的比較例進(jìn)行比較說(shuō)明。
首先,用電爐熔煉鋼液。這時(shí),通過(guò)添加表1所示的脫氧劑,調(diào)節(jié)鋼液的鑄鋼桶渣的mno含量。使經(jīng)調(diào)節(jié)的鋼液成為鑄錠,經(jīng)擠壓軋制、冷拉絲,制造
接著,對(duì)于所制造的焊絲的徑向斷面進(jìn)行鏡面研磨后,用fe-sem(fieldemission-scaningelectronmicroscope:場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡)進(jìn)行觀察。從觀察視野中選定最大直徑:0.05μm以上且10μm以下的mn夾雜物,并且對(duì)于夾雜物中央部的組成以fe-sem進(jìn)行分析。檢測(cè)出的元素之中,使s、si、mn、fe和o的分析值的合計(jì)量(質(zhì)量%)為100而轉(zhuǎn)換各元素的分析值,由下式(1)計(jì)算mn夾雜物中包含的mn含量(質(zhì)量%)。
mn含量=(mn轉(zhuǎn)換分析值/s轉(zhuǎn)換分析值+si轉(zhuǎn)換分析值+mn轉(zhuǎn)換分析值+fe轉(zhuǎn)換分析值+o轉(zhuǎn)換分析值)×100…(1)
而后,選定規(guī)定mn含量:1.0質(zhì)量%以上且30質(zhì)量%以下的mn夾雜物,計(jì)測(cè)其個(gè)數(shù),計(jì)算具有規(guī)定的最大直徑(0.05μm以上且10μm以下)和mn含量(1質(zhì)量%以上且30質(zhì)量%以下)的mn夾雜物的存在密度(個(gè)/1000μm2)。從3個(gè)視野中選定10個(gè)規(guī)定mn含量的mn夾雜物,將其平均值作為mn夾雜物的mn含量顯示在表1中。另外,3個(gè)視野中計(jì)算出的mn夾雜物的存在密度的平均值顯示在表1中。還有,在表1中,不滿足本發(fā)明的要件的,對(duì)數(shù)值畫下劃線表示。
fe-sem的具體的裝置名、分析條件如下。
裝置名:日立ハイテック社制s-4300se裝置
edx(eds)名:edaxphoenix
分析條件:加速電壓15kv,照射電流5×10-12a
倍率:5000倍
測(cè)量時(shí)間:60秒
接著,使用所制造的焊絲,由以下所示的方法,對(duì)于焊絲的平直矯正的容易性進(jìn)行評(píng)價(jià)。其結(jié)果顯示在表1中。
如圖1所示,使用埋弧焊機(jī)的送給裝置,通過(guò)送給輥1送給焊絲w,從導(dǎo)電嘴2的前端使焊絲w以30mm長(zhǎng)度突出。這時(shí),在焊絲前端的位置連續(xù)計(jì)測(cè)100點(diǎn),根據(jù)焊絲前端(中心)的位置,評(píng)價(jià)焊絲的平直矯正的容易性。焊絲前端中心的位置與導(dǎo)電嘴正下方的中心位置的距離d,如果限于絲徑d的范圍內(nèi),則能夠容易地矯正焊絲w的平直性,在能夠防止焊接缺陷發(fā)生的范圍內(nèi),為合格。
接著,使用所制造的焊絲和表2所示的焊劑,由以下所示的方法評(píng)價(jià)焊絲的送給性。其結(jié)果顯示在表1中。
如圖1所示,使用埋弧焊機(jī)的送給裝置,以表3所示的焊接條件,在板厚20mm的焊接結(jié)構(gòu)用軋制鋼材(jisg3106sm400b)的表面焊接1,000mm長(zhǎng)度的焊縫合計(jì)3次。在該焊接中,不用停止焊絲的送給而能夠連續(xù)焊接的為合格(○)。焊絲滑動(dòng)或縱彎曲而不能連續(xù)送給的為不合格(×)。
【表1】
表2
(注)焊劑組成中,其他是p、s和不可避免的雜質(zhì)。
表3
如表1所示,滿足本發(fā)明的要件的no.1~13(實(shí)施例),平直矯正的容易性、焊絲送給性優(yōu)異。
另一方面,不滿足本發(fā)明的要件的no.14~26(比較例)為以下的結(jié)果。
no.14(比較例),因?yàn)閏含量過(guò)少,所以焊絲軟質(zhì),焊絲送給性差。no.15(比較例),因?yàn)閏含量過(guò)剩,所以焊絲過(guò)度硬化而不能進(jìn)行焊絲的制作。no.16(比較例),因?yàn)閟i含量過(guò)剩,所以雖然可以進(jìn)行焊絲的制作,但是在焊絲的硬化的影響下,焊絲送給性差。
no.17(比較例),因?yàn)閙n含量過(guò)少,所以焊絲軟質(zhì),焊絲送給性差。no.18(比較例),因?yàn)閙n含量過(guò)剩,所以焊絲過(guò)度硬化,焊絲送給性差。no.19~21、24~25(比較例),因?yàn)殍T鋼桶渣中的mno含量過(guò)剩,所以mn夾雜物的存在密度過(guò)少,焊絲的平直矯正的容易性受損。
no.22(比較例),因?yàn)槭褂昧爽F(xiàn)有的脫氧劑,所以mn夾雜物的mn含量過(guò)少,焊絲的平直矯正的容易性受損。no.23(比較例),因?yàn)槭褂昧爽F(xiàn)有的脫氧劑,所以mn夾雜物的mn含量過(guò)剩,焊絲的平直矯正的容易性受損。no.26(比較例)其絲徑小,平直矯正的容易性受損。
【符號(hào)的說(shuō)明】
1送給輥
2導(dǎo)電嘴
w焊絲
d距離