低氫系涂藥焊條的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供能夠在不降低被覆劑的固著性、焊接操作性的情況下提高耐吸濕性的低氫系涂藥焊條。在用被覆劑被覆鋼芯的低氫系涂藥焊條中，被覆劑的組成為：含有金屬碳酸鹽以CO2換算值計(jì)為8～25質(zhì)量％、金屬氟化物以F換算值計(jì)為2～15質(zhì)量％、TiO2、ZrO2及Al2O3中的至少1種：共計(jì)2～10質(zhì)量％、SiO2：3～12質(zhì)量％、Si：1～7質(zhì)量％、Mn：1～8質(zhì)量％、Li化合物以Li換算值計(jì)為0.03～0.7質(zhì)量％、Na化合物以Na換算值計(jì)及K化合物以K換算值計(jì)中的至少一種：共計(jì)1.0～3.5質(zhì)量％，余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且滿足下述數(shù)式(1)，被覆劑的被覆率為22～45質(zhì)量％。2.0≤(1.22×[Na]+1.49×[K])/[Li]≤35···(1)。
【專利說明】
低氫系涂藥焊條
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及用低氫系被覆劑被覆鋼芯而成的低氫系涂藥焊條。更詳細(xì)而言，涉及 提高低氫系涂藥焊條的耐吸濕特性的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，為了提高涂藥焊條的耐吸濕特性而進(jìn)行了各種研究（參照專利文獻(xiàn)1~4)。 例如，在專利文獻(xiàn)1中提出了在被覆劑中配合玻璃粉末的涂藥焊條。另外，在專利文獻(xiàn)2~4 中提出了在被覆劑的固著劑中使用堿金屬的硅酸鹽水溶液的涂藥焊條。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1:日本特公昭48 - 34295號(hào)公報(bào)
[0006] 專利文獻(xiàn)2:日本特開昭48-65133號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)3:日本特開昭50 -14556號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)4:日本特開昭59 - 38878號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]然而，若將上述的以往技術(shù)應(yīng)用于低氫系被覆劑，則存在被覆劑的固著性、焊接操 作性降低的問題點(diǎn)。尤其在所得的焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量為4ml/100g以下的超低氫系涂 藥焊條中，需要耐吸濕特性優(yōu)異且被覆劑的固著性及焊接操作性良好的涂藥焊條。
[0011]為此，本發(fā)明的主要目的在于提供給能夠在不降低被覆劑的固著性、焊接操作性 的情況下提高耐吸濕性的低氫系涂藥焊條。
[0012] 用于解決課題的手段
[0013] 本發(fā)明的低氫系涂藥焊條，其為用被覆劑被覆鋼芯而成的低氫系涂藥焊條，上述 被覆劑的組成為:含有金屬碳酸鹽(C02換算）：8~25質(zhì)量％、金屬氟化物(F換算）：2~15質(zhì) 量％、1^〇2、2"2及厶12〇3中的至少1種 ：共計(jì)2~10質(zhì)量％、3丨〇2:3~12質(zhì)量％、3丨：1~7質(zhì) 量％、Mn: 1~8質(zhì)量％、Li化合物(Li換算）：0.03~0.7質(zhì)量％、Na化合物(Na換算)及K化合物 (K換算）中的至少一種:共計(jì)1.0~3.5質(zhì)量％，余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，將Li化合 物含量(Li換算值)設(shè)為[Li]、Na化合物含量(Na換算值)設(shè)為[Na]、K化合物含量(K換算值） 設(shè)為[K]時(shí)，滿足下述數(shù)式1，上述被覆劑的被覆率為22~45質(zhì)量％。予以說明，在此所說的 被覆率是利用(被覆劑的質(zhì)量/焊條總質(zhì)量）X 100計(jì)算得到的值。
[0014] 【數(shù)1】
[0015] 2.0 < (1.22X[Na]+1.49X[K])/[Li] < 35---(1)
[0016] 上述被覆劑可以限制為C:0.1質(zhì)量％以下。
[0017] 上述被覆劑可以含有Ti :0.2~2.0質(zhì)量％。
[0018]上述被覆劑可以含有B化合物(B換算）：0.02~0.3質(zhì)量％。
[0019] 上述被覆劑可以含有Ni:0.5~10質(zhì)量％。
[0020] 上述被覆劑也可以含有Cr及Mo中的至少一種:共計(jì)0.1~3質(zhì)量％。
[0021] 上述被覆劑也可以含有A1及Mg中的至少一種:共計(jì)0.2~2質(zhì)量％。
[0022] 另一方面，上述鋼芯可以由例如軟鋼或低合金鋼來形成。
[0023]發(fā)明效果
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)耐吸濕特性優(yōu)異、被覆劑的固著性及焊接操作性也良好的 低氫系涂藥焊條。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。予以說明，本發(fā)明并不限定于以下說 明的實(shí)施方式。
[0026]本發(fā)明的實(shí)施方式的低氫系涂藥焊條是用被覆劑被覆鋼芯的涂藥焊條，且被覆劑 的被覆率為22~45質(zhì)量％，所述被覆劑的組成為：含有金屬碳酸鹽（C02換算）：8~25質(zhì) 量％、金屬氟化物（F換算）：2~15質(zhì)量％、Ti0 2、Zr02及Al2〇3中的至少1種：共計(jì)2~10質(zhì) 量％、3丨0 2:3~12質(zhì)量％、3丨：1~7質(zhì)量％、]?11:1~8質(zhì)量％、1^化合物〇^換算） ：0.03~0.7 質(zhì)量％、Na化合物(Na換算)及K化合物(K換算）中的至少一種:共計(jì)1.0~3.5質(zhì)量％，余量由 Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，且滿足下述數(shù)式2。
[0027] 【數(shù)2】
[0028] 2.0 < (1.22X[Na]+1.49X[K])/[Li] < 35---(2)
[0029] 予以說明，在上述數(shù)式2中，[Li]為L(zhǎng)i化合物含量(Li換算值），[Na]為Na化合物含 量(Na換算值），[K]為K化合物含量(K換算值）。
[0030] (被覆劑）
[0031][被覆劑相對(duì)于焊條總質(zhì)量的被覆率:22~45質(zhì)量％ ]
[0032]涂藥焊條的被覆劑的被覆率（％ )通過(被覆劑的質(zhì)量/焊條總質(zhì)量）X 100來計(jì)算。 在被覆劑的被覆率不足22質(zhì)量％的情況下，使屏蔽不夠，焊接金屬中的N含量及氫量增加， 焊接金屬的韌性及耐裂紋性降低。另一方面，若被覆劑的被覆率超過45質(zhì)量％，則焊弧長(zhǎng)度 變長(zhǎng)，發(fā)生焊弧中斷。因此，被覆劑的被覆率為22~45質(zhì)量％。
[0033][金屬碳酸鹽(C02換算）：8~25質(zhì)量％]
[0034] 金屬碳酸鹽具有降低焊接金屬中的N及氫量的效果。但是，若被覆劑中的金屬碳酸 鹽量以C〇2換算值計(jì)不足8質(zhì)量％，貝lj焊接金屬中的氫量超過4ml/100g，并且N量過量，無法 得到良好的耐裂紋性及韌性。另一方面，若被覆劑中的金屬碳酸鹽量以C0 2換算值計(jì)超過25 質(zhì)量％，則使焊渣的粘性過度，難以進(jìn)行立向焊接。因此，金屬碳酸鹽含量(C02換算值)相對(duì) 于被覆劑總質(zhì)量為8~25質(zhì)量％。
[0035] 從降低焊接金屬中的氫量及N量的觀點(diǎn)出發(fā)，被覆劑中的金屬碳酸鹽量以C02換算 值計(jì)優(yōu)選為11質(zhì)量％以上、更優(yōu)選為16質(zhì)量％以上。另一方面，為了降低焊渣粘度、并且使 焊接操作性更良好，金屬碳酸鹽量以C0 2換算值計(jì)優(yōu)選為22質(zhì)量％以下。予以說明，作為被 覆劑中所配合的金屬碳酸鹽的具體例，可列舉CaC03、MgC0 3及BaC03等。
[0036][金屬氟化物(F換算）：2~15質(zhì)量％ ]
[0037]金屬氟化物具有調(diào)整焊渣的粘性而使焊接操作性良好的效果。但是，在被覆劑中 的金屬氟化物量以F換算值計(jì)不足2質(zhì)量％的情況下，焊渣的粘性變得過高而使焊道形狀劣 化。另一方面，若被覆劑中的金屬氟化物量以F換算值計(jì)超過15質(zhì)量％，則使焊弧變得不穩(wěn) 定。因此，金屬氟化物含量(F換算值)相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量為2~15質(zhì)量％。
[0038] 從改善焊道形狀的觀點(diǎn)出發(fā)，被覆劑中的金屬氟化物量?jī)?yōu)選為4質(zhì)量％以上，另 外，從焊弧的穩(wěn)定化的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為10質(zhì)量％以下。予以說明，作為在被覆劑中所配合 的金屬氟化物的具體例，可列舉CaF2、BaF2、AlF3及LiF等。
[0039] [Ti02、Zr02、Al203:共計(jì)2~10質(zhì)量％ ]
[0040] Ti02、Zr02及Al2〇3作為焊渣造渣劑發(fā)揮作用。但是，在Ti0 2、Zr02及Al2〇3的總含量相 對(duì)于被覆劑總重量不足2質(zhì)量％的情況下，焊渣的粘性降低而使焊道形狀劣化。因此，按照 共計(jì)2質(zhì)量％以上的量配合Ti〇2、Zr〇2及Ah〇3中的至少1種。
[0041 ]另一方面，若過量添加 Ti02、Zr02及Al2〇3，則焊渣成玻璃狀，焊渣剝離性劣化。為 此，在本實(shí)施方式的低氫系涂藥焊條中，Ti〇2、Zr〇2及Ah〇3的總含量相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量為 10質(zhì)量％以下。
[0042]從焊道形狀的觀點(diǎn)出發(fā)，被覆劑中的Ti02、Zr02及Al2〇3的總含量?jī)?yōu)選為3質(zhì)量％以 上，另外，從焊渣剝離性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為8質(zhì)量％以下。予以說明，就Ti02、Zr02及Al 2〇3而 言，無需配合全部，通過在被覆劑中配合至少1種，即可得到上述的效果。
[0043] [Si02:3 ~12 質(zhì)量 ％]
[0044] Si02作為粘結(jié)劑及焊渣造渣劑發(fā)揮作用。但是，若被覆劑中的Si02量相對(duì)于被覆劑 總質(zhì)量超過12質(zhì)量％，則焊渣成玻璃狀，焊渣的剝離性劣化。另一方面，在被覆劑中的Si02 量相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量不足3質(zhì)量％的情況下，無法得到作為粘結(jié)劑的效果。因此，Si02含 量相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量為3~12質(zhì)量％。從提高粘結(jié)劑效果的觀點(diǎn)出發(fā)，被覆劑中的Si0 2量 優(yōu)選為4質(zhì)量％以上，另外，從焊渣剝離性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為9質(zhì)量％以下。
[0045] 予以說明，作為在被覆劑中所配合的焊渣造渣劑，除上述的酸性氧化物外，還可以 出于調(diào)節(jié)粘性的目的而添加 MgO及CaO等。另外，作為粘結(jié)劑，可以使用硅酸鉀、硅酸鈉等。但 是，為了增加焊接金屬中的氫量，優(yōu)選實(shí)質(zhì)上不含有含結(jié)晶水的硅酸鹽、例如云母、滑石及 絹云母等。
[0046] [511~7質(zhì)量％]
[0047] Si作為脫氧劑發(fā)揮作用，例如可以以Fe - Si及Fe - Si - Μη等合金成分的形態(tài)進(jìn)行 添加。但是，在Si含量相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量不足1質(zhì)量％的情況下，使作為脫氧劑的效果變 得不充分，另外，若Si含量超過7質(zhì)量％，則熔融金屬的粘性變高，使與母材的融合性降低等 焊接操作性劣化。因此，Si含量相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量為1~7質(zhì)量％。予以說明，在此所說的 Si含量不包括在上述的Si02中所包含的Si。
[0048] [Μη: 1 ~8質(zhì)量％ ]
[0049] Μη與上述的Si同樣作為脫氧劑發(fā)揮作用，除此以外，還是對(duì)提高焊接金屬的韌性 有效的元素。而且，Μη可以以金屬M(fèi)n、Fe-Μη等形態(tài)添加到被覆劑中。但是，在Μη含量相對(duì)于 被覆劑總質(zhì)量不足1質(zhì)量％的情況下，使脫氧不夠而產(chǎn)生氣泡。另一方面，若Μη含量相對(duì)于 被覆劑總質(zhì)量超過8質(zhì)量％，則熔融金屬的粘性降低而呈凸焊道傾向，焊接操作性劣化。因 此，Μη含量相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量為1~8質(zhì)量％。若焊接金屬的韌性，則被覆劑中的Μη量?jī)?yōu)選 為2質(zhì)量％以上，從提高焊接操作性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為5質(zhì)量％以下。
[0050] [Li化合物(Li換算值）：0.03~0.7質(zhì)量％ ]
[0051] Li具有提高被覆劑的耐吸濕性的效果，通常被添加到水玻璃中。在被覆劑中的Li 化合物以Li換算值計(jì)不足0.03質(zhì)量％的情況下，無法得到提高耐吸濕性的效果。另一方面， 若被覆劑中的Li化合物以Li換算值計(jì)超過0.7質(zhì)量％，則耐吸濕性提高，但水玻璃的粘性變 小，使作為被覆劑的被覆工序中的潤(rùn)滑劑的性能降低，難以進(jìn)行被覆作業(yè)。另外，若Li化合 物量超過0.7質(zhì)量％，則固著強(qiáng)度降低，因此容易產(chǎn)生被覆后的被覆劑的脫落及干燥時(shí)的干 燥裂紋。
[0052]因此，Li化合物含量以Li換算值計(jì)相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量為0.03~0.7質(zhì)量％。予以 說明，作為L(zhǎng)i化合物的具體例，除添加到水玻璃中的Li20以外，還可以使用LiC03及LiF等。 [0053] [ Na化合物(Na換算值）、K化合物(K換算值）：共計(jì)1 · 0~3 · 5質(zhì)量％ ]
[0054] Na及K具有確保被覆劑的固著性及焊弧穩(wěn)定性的效果。但是，若被覆劑中的Na化合 物(Na換算值)與K化合物(K換算值）的總和相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量不足1.0質(zhì)量％，則焊弧變 得不穩(wěn)定，并且固著強(qiáng)度降低，因此容易產(chǎn)生被覆后中的被覆劑的脫落及干燥時(shí)的干燥裂 紋。另一方面，若被覆劑中的Na化合物(Na換算值)與K化合物(K換算值）的總和相對(duì)于被覆 劑總質(zhì)量超過3.5質(zhì)量％，則被覆劑的耐吸濕性劣化。
[0055]因此，被覆劑中的Na化合物含量(Na換算值）與K化合物含量(K換算值）的總和為 1.0~3.5質(zhì)量％的范圍。予以說明，就Na化合物及K化合物(K換算值）而言，無需配合這兩 者，只要在被覆劑中配合至少一種，即可得到上述的效果。
[0056] [Li化合物含量、Na化合物含量和K化合物含量的關(guān)系]
[0057] 在本實(shí)施方式的低氫系涂藥焊條中，被覆劑的組成為L(zhǎng)i化合物含量(Li換算值）、 Na化合物含量(Na換算值)和K化合物含量(K換算值）的關(guān)系滿足上述數(shù)式2。關(guān)于對(duì)被覆劑 的固著強(qiáng)度和耐吸濕性帶來的影響，Li與Na及K具有相反的作用。即，Li具有降低被覆劑的 固著強(qiáng)度、但提高耐吸濕性的效果。與此相對(duì)，Na及K具有提高固著強(qiáng)度的效果，但是使耐吸 濕性降低。
[0058] 為此，認(rèn)為:在本實(shí)施方式的低氫系涂藥焊條中，這些堿成分對(duì)被覆劑的固著強(qiáng)度 和耐吸濕性的影響度與各個(gè)元素的原子半徑具有相關(guān)性。而且，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn):在將Li的原 子半徑設(shè)為1的情況下，可以利用Na的原子半徑表示為1.22、K的原子半徑表示為1.49、將Na 和K配置為分子、將Li配置為分母的參數(shù)（1.22\[他]+1.49乂[1(])/[1^]來同時(shí)評(píng)價(jià)被覆劑 的固著強(qiáng)度和耐吸濕性。
[0059] 但是，在（1.22 X [Na]+1.49 X [K])/[Li ]不足2.0的情況下，耐吸濕性優(yōu)異，但是被 覆劑的固著強(qiáng)度降低。另外，若（1.22\[似]+ 1.49乂[1(])/[1^]超過35，則被覆劑的固著強(qiáng) 度提高，但是耐吸濕性降低。因此，上述數(shù)式2中示出的參數(shù)（1.22X[Na]+1.49X[K])/[Li] 的范圍為2~35。予以說明，若考慮被覆劑的固著強(qiáng)度與耐吸濕性的平衡，則（1.22X[Na] + 1.49X[K])/[Li]的范圍優(yōu)選為5~20。
[0060] [C:0.1 質(zhì)量％ 以下]
[0061] 若C含量相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量超過0.1質(zhì)量％，則焊接金屬中的C量變得過量，容易 產(chǎn)生高溫裂紋，并且容易產(chǎn)生導(dǎo)致韌性降低的高碳馬氏體。因此，C含量?jī)?yōu)選限制在相對(duì)于 被覆劑總質(zhì)量為0.1質(zhì)量％以下。
[0062] 另外，就本實(shí)施方式的低氫系涂藥焊條而言，在被覆劑中，除上述的各成分以外， 還可以根據(jù)需要添加以下所示成分中的1種或2種以上。
[0063] [Ti:0.2 ~2.0 質(zhì)量 ％]
[0064] Ti是脫氧性元素、并且是對(duì)提高焊接金屬的強(qiáng)度有效的元素。另外，Ti還具有生成 微細(xì)的球狀氧化物而使焊接金屬的組織微細(xì)化的效果。但是，在Ti的含量相對(duì)于被覆劑總 質(zhì)量不足0.2質(zhì)量％的情況下，無法得到充分的脫氧效果及焊接金屬的強(qiáng)度提高效果。另一 方面，若Ti的含量超過2.0質(zhì)量％，則焊接金屬中的Ti量變得過多，使強(qiáng)度及硬度過高，焊接 金屬的韌性降低。因此，在添加 Ti的情況下，其含量相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量為0.2~2.0質(zhì) 量％。予以說明，Ti可以以Fe - Ti及金屬Ti等形態(tài)進(jìn)行添加。
[0065] [B化合物(B換算）：0.02~0.3質(zhì)量％ ]
[0066] B是對(duì)抑制晶界鐵素體的生成有效且淬火性強(qiáng)的元素。但是，在被覆劑中的B含量 以B換算值計(jì)不足0.02質(zhì)量％的情況下，無法得到由B帶來的抑制晶界鐵素體生成的效果， 使焊接金屬的金屬組織變粗。另一方面，若被覆劑中的B的含量超過0.3質(zhì)量％，則焊接金屬 呈粗大的板條狀組織，使韌性劣化。因此，在添加 B的情況下，其含量(B換算值)相對(duì)于被覆 劑總質(zhì)量為0.02~0.3質(zhì)量％。予以說明，B可以以Fe - B、Fe - Si -B及金屬B等形態(tài)進(jìn)行添 加。
[0067] [Ni:0.5 ~10 質(zhì)量 ％]
[0068] Ni具有提高焊接金屬的強(qiáng)度及韌性的效果，尤其在焊接構(gòu)件的使用溫度低于一 40 °(：的情況下，為了兼顧焊接金屬的強(qiáng)度和韌性，期望添加 Ni。但是，在Ni含量相對(duì)于被覆劑 總質(zhì)量不足0.5質(zhì)量％的情況下，無法得到提高焊接金屬的韌性的效果。另一方面，若Ni含 量相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量超過10質(zhì)量％，則焊接金屬的強(qiáng)度過高而使韌性降低，并且在焊接 時(shí)容易產(chǎn)生高溫裂紋。因此，在添加 Ni的情況下，相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量為0.5~10質(zhì)量％。予 以說明，Ni可以以金屬Ni、Ni-Mg及Fe-Ni等形態(tài)進(jìn)行添加。
[0069] [Cr、Mo:共計(jì) 0.1 ~3質(zhì)量 ％]
[0070] Cr及Mo具有提高焊接金屬的強(qiáng)度的效果。但是，在Cr及Mo的總含量相對(duì)于被覆劑 總質(zhì)量不足0.1質(zhì)量％的情況下，無法得到提高焊接金屬?gòu)?qiáng)度的效果。另一方面，若Cr及Mo 的總含量相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量超過3質(zhì)量％，則淬火性過大，并且生成碳化物，因此焊接金 屬的韌性劣化。因此，在添加 Cr及Mo的情況下，相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量共計(jì)為0.1~3質(zhì)量％的 范圍。予以說明，就Cr及Mo而言，無需添加這兩者，僅添加任一者即可。
[0071] [厶1、]\%:共計(jì)0.2~2質(zhì)量％]
[0072] A1及Mg為強(qiáng)脫氧劑，具有降低焊接金屬中的氧量且提高韌性的效果。但是，在A1及 Mg的總含量相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量不足0.2質(zhì)量％的情況下，無法得到提高焊接金屬的韌性 的效果。另一方面，若A1及Mg的總含量相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量超過2質(zhì)量％，則焊弧變得不穩(wěn) 定，濺射發(fā)生量變多，并且焊渣的粘性降低而使焊渣剝離性劣化。因此，在添加 A1及Mg的情 況下，它們的總含量相對(duì)于被覆劑總質(zhì)量為0.2~2質(zhì)量％。予以說明，就A1及Mg而言，無需 添加這兩者，僅添加任一者即可。
[0073][余量]
[0074]被覆劑中的除上述以外的成分、即余量為Fe、堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物及不 可避免的雜質(zhì)等。另外，在此所說的不可避免的雜質(zhì)可列舉P、S、V、Nb、Sn及Zr等。
[0075](鋼芯）
[0076] 作為用于鋼芯的鋼材，可列舉例如軟鋼、低合金鋼。
[0077] 如以上詳述的那樣，在本實(shí)施方式的低氫系涂藥焊條中，由于限定了被覆劑組成、 尤其Li化合物含量與Na化合物含量及K化合物含量的關(guān)系，因此能夠在不降低被覆劑的固 著性及焊接操作性的情況下提高耐吸濕性。進(jìn)而，通過使用本實(shí)施方式的低氫系涂藥焊條， 從而可以得到擴(kuò)散性氫量為4ml/100g以下的焊接金屬。
[0078] 最后，對(duì)本發(fā)明為具有下述形態(tài)的內(nèi)容的情況進(jìn)行確認(rèn)性地附記。
[0079] 第1方案:一種低氫系涂藥焊條，其為用被覆劑被覆鋼芯而成的低氫系涂藥焊條，
[0080] 上述被覆劑的組成為：
[0081] 含有金屬碳酸鹽(C02換算）：8~25質(zhì)量％、
[0082]金屬氟化物(F換算）：2~15質(zhì)量％、
[0083] Ti〇2、Zr〇2及Ah〇3中的至少1種:共計(jì)2~10質(zhì)量％、
[0084] Si02:3 ~12 質(zhì)量 ％、
[0085] Si :1 ~7 質(zhì)量 ％、
[0086] Μη: 1 ~8質(zhì)量 ％、
[0087] Li化合物(Li換算）：0.03~0.7質(zhì)量％、
[0088] Na化合物(Na換算)及K化合物(K換算）中的至少一種:共計(jì)1.0~3.5質(zhì)量％，
[0089] 余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0090]將Li化合物含量(Li換算值)設(shè)為[Li]、Na化合物含量(Na換算值)設(shè)為[Na]、K化合 物含量(K換算值)設(shè)為[K]時(shí)，滿足上述數(shù)式(1)，
[0091] 上述被覆劑的被覆率為22~45質(zhì)量％。
[0092] 第2方案:根據(jù)第1方案所述的低氫系涂藥焊條，其中，上述被覆劑將C限制在0.1質(zhì) 量％以下。
[0093] 第3方案:根據(jù)第1方案或第2方案所述的低氫系涂藥焊條，其中，上述被覆劑還含 有Ti:0.2~2.0質(zhì)量％。
[0094] 第4方案:根據(jù)第1方案~第3方案中任一項(xiàng)所述的低氫系涂藥焊條，其中，上述被 覆劑還含有B化合物(B換算）：0.02~0.3質(zhì)量％。
[0095] 第5方案:根據(jù)第1方案~第4方案中任一項(xiàng)所述的低氫系涂藥焊條，其中，上述被 覆劑還含有Ni :0.5~10質(zhì)量％。
[0096] 第6方案:根據(jù)第1方案~第5方案中任一項(xiàng)所述的低氫系涂藥焊條，其中，上述被 覆劑還含有Cr及Mo中的至少一種:共計(jì)0.1~3質(zhì)量％。
[0097] 第7方案:根據(jù)第1方案~第6方案中任一項(xiàng)所述的低氫系涂藥焊條，其中，上述被 覆劑還含有A1及Mg中的至少一種:共計(jì)0.2~2質(zhì)量％。
[0098] 第8方案:根據(jù)第1方案~第7方案中任一項(xiàng)所述的低氫系涂藥焊條，其中，上述鋼 芯由軟鋼或低合金鋼形成。
[0099] 實(shí)施例
[0100] 以下，列舉本發(fā)明的實(shí)施例及比較例對(duì)本發(fā)明效果進(jìn)行具體說明。
[0101] 在本實(shí)施例中，使用焊條涂裝機(jī)將下述表1所示成分組成的鋼芯用下述表2、3所示 成分組成(燒成后的組成）的被覆劑被覆后，在400~500°C燒成約1小時(shí)，制成實(shí)施例及比較 例的各低氫系涂藥焊條。予以說明，實(shí)施例及比較例的各焊條的被覆率如下述表2、3所示。 另外，下述表1~3所示的鋼芯及被覆劑的成分組成中的余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。而且， 下述表2、3所示的No. 1~30的焊條為本發(fā)明的范圍內(nèi)的焊條，下述表3所示的No. 31~48的 焊條為本發(fā)明的范圍外的焊條。
[0102] 【表1】
[0103]
[0104] 【表2】
[0105]
[0106] 【表3】
[0107]
[0108] 接著，對(duì)利用上述方法制作的實(shí)施例及比較例的各涂藥焊條評(píng)價(jià)了耐吸濕性、機(jī) 械的性能、焊接操作性、被覆劑的固著性及焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量。
[0109] <耐吸濕性>
[0110] 耐吸濕性通過以下方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，即，將在350°C的溫度條件下通過1小時(shí)的加熱 而進(jìn)行再干燥后的涂藥焊條在溫度30 °C、相對(duì)濕度80%的氣氛中暴露6小時(shí)，并利用卡爾費(fèi) 休(Karl Fischer)法(氣化法)對(duì)被覆劑吸濕后的水分量進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定時(shí)，為了使被覆劑 中的水分氣化而對(duì)其以750Γ進(jìn)行加熱，并將干燥空氣作為載氣導(dǎo)入到測(cè)定裝置中。結(jié)果將 被覆劑中的水分量為3000質(zhì)量ppm以下的情況判斷為良好。
[0111] <機(jī)械特性?焊接操作性>
[0112] 使用實(shí)施例及比較例的各涂藥焊條進(jìn)行焊接，對(duì)焊接操作性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并且對(duì) 用于參考所得的焊接金屬的機(jī)械性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。此時(shí)，在焊接用鋼板(母材）中使用JIS G 3106:2008 SM490A(板厚20mm)。坡口形狀為20° V坡口，坡口間隙為16mm。焊接姿勢(shì)為向下、 極性為AC(Alternating Current、交流）或DCEP((Direct Current Electrode Positive、 正直流棒），焊接電流為150~160A，焊接電壓為22~23V、焊接線能量為2.0~2. lkj/mm，預(yù) 熱·焊道間溫度為90~110°C。予以說明，在此所說的焊接操作性是指焊弧穩(wěn)定性、焊渣剝 離性及焊道形狀。
[0113] 另外，為了進(jìn)行被覆劑的再干燥，而在焊接前將各焊條在350°C的溫度條件下加熱 1小時(shí)。機(jī)械性能通過焊接金屬的抗拉強(qiáng)度(TS(Tensile Strength))及一20°C中的夏比沖 擊試驗(yàn)的吸收能量(vE - 20°C)進(jìn)行評(píng)價(jià)，將抗拉強(qiáng)度為490MPa以上且吸收能量為90J以上 的情況判斷為良好。另一方面，焊接操作性通過感官按照?、〇、Λ及X4個(gè)等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)， 將◎及?判斷為良好。予以說明，它們的機(jī)械特性并非本發(fā)明的涂藥焊條所必需的特性。因 此，即使評(píng)價(jià)結(jié)果不良好，也不會(huì)影響本發(fā)明效果，只要其他特性良好，則可以說能夠得到 本發(fā)明效果。
[0114] <被覆劑的固著性>
[0115] 關(guān)于被覆劑的固著性，首先，在燒成后通過目視觀察被覆劑表面有無裂紋，之后， 通過感官按照?、〇、Λ及X的4個(gè)等級(jí)評(píng)價(jià)焊接中的保護(hù)筒的穩(wěn)定性。結(jié)果將◎及?的情 況判斷為良好。
[0116] <擴(kuò)散氫量>
[0117] 在向下的焊接姿勢(shì)中，將極性設(shè)為AC或DCEP(正直流棒），在焊接電流150~160Α、 焊接電壓22V、焊接速度180mm/分鐘的條件下進(jìn)行1道次的焊接。此時(shí)，焊接氣氛設(shè)成溫度20 °C、相對(duì)濕度10%。另外，為了進(jìn)行被覆劑的再干燥，而在焊接前將各焊條在350°C的溫度條 件下加熱1小時(shí)。
[0118] 利用依據(jù)JIS Z 3118:2007的方法對(duì)通過焊接得到的焊接金屬中的擴(kuò)散性氫量進(jìn) 行了測(cè)定。結(jié)果將擴(kuò)散性氫量為4.0ml/100g以下的情況判斷為良好。將以上的評(píng)價(jià)結(jié)果歸 納示于下述表4中。
[0119] 【表4】
[0120]
[0121] 如上述表4所示，就No. 31的焊條而言，在被覆劑的成分組成中，由于（1.22 X [Na] + 1.49X[K])/[Li]超出本發(fā)明的范圍，因此耐吸濕性變差，擴(kuò)散氫量也多。另一方面，就 如.32的焊條而言，在被覆劑的成分組成中，由于（1.22\[似]+1.49\[1(])/[1^]不滿足本 發(fā)明的范圍，因此被覆劑的固著強(qiáng)度低，進(jìn)而，由于Na化合物與K化合物的總含量不滿足本 發(fā)明的范圍，因此焊弧變得不穩(wěn)定。
[0122] 就No . 33的焊條而言，在被覆劑的成分組成中，由于金屬氟化物超出本發(fā)明的范 圍，因此焊弧穩(wěn)定性劣化，進(jìn)而，由于Si02含量超出本發(fā)明的范圍，因此焊渣剝離性劣化。就 No . 34的焊條而言，在被覆劑的成分組成中，由于（1.22 X [Na]+1.49 X [K] )/[Li ]超出本發(fā) 明的范圍，進(jìn)而金屬碳酸鹽含量及Li化合物量不滿足本發(fā)明的范圍，因此耐吸濕性變差，擴(kuò) 散氫量也多。
[0123] 就No.35的焊條而言，在被覆劑的成分組成中，由于金屬碳酸鹽含量超過本發(fā)明的 范圍，因此焊道形狀劣化，進(jìn)而，由于被覆劑的被覆率超出本發(fā)明的范圍，因此焊弧變得不 穩(wěn)定。就No.36的焊條而言，由于被覆劑的被覆率不滿足本發(fā)明的范圍，因此焊接金屬中的 擴(kuò)散氫量增加，焊接金屬的韌性降低。
[0124] 就如.37的焊條而言，在被覆劑的成分組成中，由于1^02、2抑2及4120 3的總含量不 滿足本發(fā)明的范圍，因此焊道形狀劣化，進(jìn)而，由于Si〇2含量不滿足本發(fā)明的范圍，因此固 著性降低。另一方面，就如.38的焊條而言，在被覆劑的成分組成中，由于1^0 2、2抑2及412〇3 的總含量超出本發(fā)明的范圍，因此焊渣剝離性劣化。
[0125] 就No. 39的焊條而言，在被覆劑的成分組成中，由于Si含量超出本發(fā)明的范圍，因 此熔融金屬的粘性變高，另外，就No. 40的焊條而言，在被覆劑的成分組成中，由于Μη含量超 出本發(fā)明的范圍，因此熔融金屬的粘性降低，任意焊道形狀均劣化。另一方面，就No.41的焊 條而言，在被覆劑的成分組成中，由于Si含量及Μη含量不滿足本發(fā)明的范圍，因此焊接金屬 的脫氧不夠，產(chǎn)生氣泡，進(jìn)而焊接金屬的韌性也降低。
[0126] 就No.42的焊條而言，由于被覆劑中的Na化合物含量與Κ化合物含量的總和超出本 發(fā)明的范圍，因此耐吸濕性變差。就No.43的焊條而言，在被覆劑的成分組成中，由于金屬氟 化物含量不滿足本發(fā)明的范圍，因此焊渣的粘性變高，焊道形狀劣化。就No.44的焊條而言， 在被覆劑的成分組成中，由于Li化合物含量超出本發(fā)明的范圍，因此被覆劑的固著強(qiáng)度降 低。
[0127] 另一方面，就No.45的焊條而言，耐吸濕特性、被覆劑的固著性及焊接操作性良好， 但是由于在被覆劑中添加超過2.0質(zhì)量％的1^并且添加超過0.3質(zhì)量％的8化合物，因此焊 接金屬的韌性降低。同樣，No.46的焊條也是耐吸濕特性、被覆劑的固著性及焊接操作性良 好，但是由于在被覆劑添加超過10質(zhì)量％的附，因此焊接金屬的韌性降低。
[0128] 另外，No.47的焊條也是耐吸濕特性、被覆劑的固著性及焊接操作性良好，但是由 于在被覆劑中添加超過3質(zhì)量％的&及Mo，因此焊接金屬的韌性降低。另一方面，就No. 48的 焊條而言，由于在被覆劑中添加超過2質(zhì)量％的六1及Mg，因此焊弧變得不穩(wěn)定，進(jìn)而焊渣剝 離性也降低。
[0129] 與此相對(duì)，就在本發(fā)明的范圍內(nèi)制作的No. 1~30的焊條而言，耐吸濕性優(yōu)異，被覆 劑的固著性及焊接操作性也良好。此外，就No. 1~28，30的焊條而言，由于含有特定量的Ti、 B化合物、附、0、]?〇^1及1%中的1種或2種以上的元素，因此與這些元素的含量少的如.29的 焊條相比，焊接金屬的機(jī)械特性更優(yōu)異。
[0130] 由以上的結(jié)果可以確認(rèn):根據(jù)本發(fā)明，得到耐吸濕特性優(yōu)異、被覆劑的固著性及焊 接操作性也良好的低氫系涂藥焊條。
[0131] 本申請(qǐng)以申請(qǐng)日為2014年1月7日的日本專利申請(qǐng)?zhí)卦傅?014 - 001073號(hào)作為基 礎(chǔ)申請(qǐng)而要求優(yōu)先權(quán)，日本特愿第2014 - 001073號(hào)作為參照并入到本說明書中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低氫系涂藥焊條，其為用被覆劑被覆鋼芯而成的低氫系涂藥焊條， 其中，所述被覆劑的組成為： 含有金屬碳酸鹽以C02換算值計(jì):8~25質(zhì)量％、 金屬氟化物以F換算值計(jì):2~15質(zhì)量％、 Ti02、Zr02及Al2〇3中的至少1種:共計(jì)2~10質(zhì)量％、 Si02:3 ~12 質(zhì)量 ％、 Si:l~7質(zhì)量％、 Μη: 1~8質(zhì)量％、 Li化合物以Li換算值計(jì):0.03~0.7質(zhì)量％、 Na化合物以Na換算值計(jì)及K化合物以K換算值計(jì)中的至少一種:共計(jì)1.0~3.5質(zhì)量％， 余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 將Li化合物含量以Li換算值計(jì)設(shè)為[Li]、Na化合物含量以Na換算值計(jì)設(shè)為[Na]、K化合 物含量以K換算值計(jì)設(shè)為[K]時(shí)，滿足下述數(shù)式(1)， 所述被覆劑的被覆率為22~45質(zhì)量％， 2.0< (1.22X[Na]+1.49X[K])/[Li] <35 · · *(1)〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氫系涂藥焊條，其中，所述被覆劑將C限制在0.1質(zhì)量％以 下。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氫系涂藥焊條，其中，所述被覆劑還含有A1及Mg中的至少一 種:共計(jì)0.2~2質(zhì)量％。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氫系涂藥焊條，其中，所述鋼芯由軟鋼或低合金鋼形成。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的低氫系涂藥焊條，其中，所述被覆劑還含有Cr及 Mo中的至少一種:共計(jì)0.1~3質(zhì)量％。6. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的低氫系涂藥焊條，其中，所述被覆劑還含有 Ti:0.2~2.0質(zhì)量％、及 B化合物以B換算值計(jì):0.02~0.3質(zhì)量％。7. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的低氫系涂藥焊條，其中，所述被覆劑還含有 Ni:0.5 ~10 質(zhì)量 ％、 Ti:0.2~2.0質(zhì)量％、及 B化合物以B換算值計(jì):0.02~0.3質(zhì)量％。8. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的低氫系涂藥焊條，其中，所述被覆劑還含有 Ni:0.5~10質(zhì)量％、及 Cr及Mo中的至少一種:共計(jì)0.1~3質(zhì)量％。9. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的低氫系涂藥焊條，其中，所述被覆劑還含有 Ni:0.5 ~10 質(zhì)量 ％、 Cr及Mo中的至少一種:共計(jì)0.1~3質(zhì)量％、及 B化合物以B換算值計(jì):0.02~0.3質(zhì)量％。10. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的低氫系涂藥焊條，其中，所述被覆劑還含有 Ni:0.5 ~10 質(zhì)量 ％、 Cr及Mo中的至少一種:共計(jì)0.1~3質(zhì)量％、 Ti:0.2~2.0質(zhì)量％、及 B化合物以B換算值計(jì):0.02~0.3質(zhì)量％。
【文檔編號(hào)】B23K35/30GK105873717SQ201480072045
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日
【發(fā)明人】北川良彥, 片野洋平, 片岡章泰
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社神戶制鋼所