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公開番号2025058858
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2024063731
出願日2024-04-11
発明の名称高張力鋼のサブマージアーク溶接用焼成型フラックス及びサブマージアーク溶接方法
出願人JFEスチール株式会社,株式会社神戸製鋼所
代理人個人
主分類B23K 35/362 20060101AFI20250402BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】高張力鋼の大入熱サブマージアーク継手に母材相当の強度及び靭性を有する溶接金属を確保するフラックス及び溶接方法を提供する。
【解決手段】SiO₂:15～25%、CaO:3～15%、MgO:25～45%、Al₂O₃:5～20%、CaF₂:5～20%、Na₂O及びK₂Oの1種又は2種の合計:0.5～10.0%、CaCO₃及びMgCO₃の1種又は2種のCO₂換算値の合計:3～8%、Ni:3.00～7.20%、Cr:0.90～2.40%、Mo:0.50～1.30%、V及びNbの1種又は2種の合計:0.080～0.220%を含有する焼成型フラックスとする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
高張力鋼のサブマージアーク溶接用焼成型フラックスであって、
当該焼成型フラックスの化学組成が、質量％で、
ＳｉＯ
2
：１５～２５％、
ＣａＯ：３～１５％、
ＭｇＯ：２５～４５％、
Ａｌ
2
Ｏ
3
：５～２０％、
ＣａＦ
2
：５～２０％、
Ｎａ
2
Ｏ及びＫ
2
Ｏの１種又は２種の合計：０．５～１０．０％、
ＣａＣＯ
3
及びＭｇＣＯ
3
の１種又は２種のＣＯ
2
換算値の合計：３～８％、
Ｎｉ：３．００～７．２０％、
Ｃｒ：０．９０～２．４０％、
Ｍｏ：０．５０～１．３０％、
Ｖ及びＮｂの１種又は２種の合計：０．０８０～０．２２０％
を含有し、
残部が鉄合金からのＦｅ分及び不可避不純物からなる
ことを特徴とする高張力鋼のサブマージアーク溶接用焼成型フラックス。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記焼成型フラックスの化学組成に加えてさらに、質量％で、
Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉ及びＭｇのうちから選ばれた１種又は２種以上の合計：０．６～３．０％を含有する
ことを特徴とする請求項１に記載の高張力鋼のサブマージアーク溶接用焼成型フラックス。
【請求項３】
前記高張力鋼が、引張強さ７８０ＭＰａ以上の高張力鋼であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高張力鋼のサブマージアーク溶接用焼成型フラックス。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の焼成型フラックスを溶接ワイヤと組合せて溶接する高張力鋼のサブマージアーク溶接方法であって、
前記溶接ワイヤの化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０５～０．１２％、
Ｓｉ：０．０１～０．３５％、
Ｍｎ：１．３０～２．１０％、
Ｃｕ：０．０１～０．２５％、
Ｎｉ：０．７０～３．２０％、
Ｍｏ：０．４０～０．９０％、
Ｖ及びＮｂの１種又は２種の合計：０．００１～０．０７０％、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０１５％以下、を含有し、
下記式（１）で示されるＣｅｑが０．４０～０．８０％であり、
残部はＦｅ及び不可避不純物からなる
ことを特徴とする高張力鋼のサブマージアーク溶接方法。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４・・・（１）
ここで、式（１）中、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖは、各元素の含有量（質量％）であり、含有しない元素の含有量は、０（零）とする。
【請求項５】
前記溶接ワイヤの化学組成に加えてさらに、質量％で、
Ｃｒ：０．０１～０．１０％、Ｔｉ：０．００１～０．０５０％及びＡｌ：０．００１～０．０５０％のうちから選ばれた１種又は２種以上を含有する
ことを特徴とする請求項４に記載の高張力鋼のサブマージアーク溶接方法。
【請求項６】
前記高張力鋼が、引張強さ７８０ＭＰａ以上の高張力鋼であることを特徴とする請求項４に記載の高張力鋼のサブマージアーク溶接方法。
【請求項７】
前記高張力鋼が、引張強さ７８０ＭＰａ以上の高張力鋼であることを特徴とする請求項５に記載の高張力鋼のサブマージアーク溶接方法。
【請求項８】
溶接入熱量を１００ｋJ／ｃｍ以上とすることを特徴とする請求項４に記載の高張力鋼のサブマージアーク溶接方法。
【請求項９】
溶接入熱量を１００ｋJ／ｃｍ以上とすることを特徴とする請求項５に記載の高張力鋼のサブマージアーク溶接方法。
【請求項１０】
前記溶接方法が多層溶接で施工することを特徴とする請求項４に記載の高張力鋼のサブマージアーク溶接方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高張力鋼のサブマージアーク溶接用焼成型フラックス及びサブマージアーク溶接方法に関する。特に７８０ＭＰａ以上の高強度の極厚鋼の溶接を１００ｋＪ／ｃｍ以上の多層溶接で施工し、拡散性水素量が低い溶接金属が、母材相当の強度及び靭性を確保する技術に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、高層ビルの大型化、柱間の大スパン化に伴い、極厚の高張力鋼を用いたボックス柱が使用されるようになってきている。ボックス柱角継手の溶接には、高能率溶接が可能な大入熱のサブマージアーク溶接が広く用いられている。
【０００３】
サブマージアーク溶接に使用されるフラックスは、その製造方法により溶融型と焼成型に大別される。前者は、原料を所定の組成に配合し、アーク炉などで溶解し、凝固後粉砕して適当な粒度に調整したガラス状のフラックスであり、後者は、原料粉と合金元素を所定の配合に混合したものを、例えば、珪酸ソーダを結合剤として造粒、焼成したものである。
【０００４】
ボックス柱角継手のサブマージアーク溶接においては、高強度、高靭性の溶接金属を得るために比較的塩基度の高い焼成型フラックスを使用することが一般的である。また、溶接入熱量（以下、単に「入熱」ともいう）が３００～６００ｋJ／ｃｍの範囲で溶接する際には、鉄粉を添加した焼成型フラックスを用い、３００ｋJ／ｃｍ以下の入熱で片面多層溶接する際には、鉄粉を添加しないことが多い。
【０００５】
鉄粉添加の焼成型フラックスにおいては、製造の際に鉄粉の酸化を防ぐために焼成温度を比較的低くする必要があり、高温で焼成できないことがフラックス中の水分量を低減できない根本的な原因となっている。特に、極厚ボックス柱の溶接において、溶接機の容量や継手特性の点から１パス溶接が困難で多層溶接が適用される場合に、溶接後の冷却速度が大きく、溶接金属中の水素が放出される時間的余裕がないため残留するという問題がある。一方、水分量の多いフラックスを使用した場合には、溶接熱影響部に拡散性水素に起因する割れが生じやすく、合金添加量を高めた高張力鋼においては、その傾向がより強くなることが知られている。
【０００６】
鉄粉無添加の焼成型フラックスは、鉄粉添加の場合と比較して焼成温度を高くすることができるため、水分量の低減が可能である。また、高張力鋼のサブマージアーク溶接は、溶接金属の母材に相当する強度及び靭性を確保するため、溶接金属の組成を自由に調整することができる焼成型フラックスが適用されており、従来種々の技術開発が行われてきた。
【０００７】
例えば、特許文献１には、焼成型フラックス及び溶接ワイヤの組成を規定して、８０キロ級高張力鋼で、
V
Ｅ
-80
℃＝３．５ｋｇｆ・ｍ以上の靭性を有する溶接金属を得る技術が記載されている。ここで、「
V
Ｅ
-80
℃」とは、右側の添字で示される試験温度（この例では－８０℃）でのシャルピー吸収エネルギーを意味する（以下同じ）。なお、溶接ワイヤは、以下、単に「ワイヤ」ともいう。
【０００８】
特許文献２には、焼成型フラックス及びワイヤの組成を規定して、７８０ＭＰａ以上の引張強さで、
V
Ｅ
-60
℃＝６９Ｊ以上の靭性を有する溶接金属を得る技術が記載されている。
【０００９】
特許文献３には、７８０ＭＰａ級の高強度でも靭性が良好な溶接金属が得られる高強度鋼用の焼成型フラックスが記載されている。
【００１０】
特許文献４には、ソリッドワイヤと焼成型フラックスの組合せで溶接金属の組成を適正化し、溶接金属の強度と安定した靭性を得、溶接欠陥もなく、溶接作業性も良好とする技術が記載されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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