埋弧焊采用的烧成型焊剂及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种可得到耐吸湿性优良的烧成型焊剂，用这种焊剂焊接，可到扩散氢含量少的焊接金属，可实现显著降低焊接处氢致裂出现的危险性的显著效果。使用该焊剂焊接，即使反复再利用熔渣，也可防止产生麻点。使用该焊剂焊接，焊接时可适量产生ＣＯ、ＣＯ↓［２］气体，减少焊接金属中的含氮量，可防止产生凹痕。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接船舶、海洋中的构造物、贮槽、钢铁构架、桥梁等钢结构物体时所采用的埋弧焊的烧成型焊剂，特别涉及耐吸湿性好的烧成型焊剂。埋弧焊所用的焊剂是以二氧化硅(SiO2)为主体，再加入氧化锰(MnO、Mn3O4)、氧化钙(CaO)、氧化铝(Al2O3)及它们的其它氧化物、氟化物等为原料制成的。根据其制造方法，埋弧焊所用的焊剂分为熔融型焊剂、混合型焊剂、烧成型焊剂。熔融型焊剂是将原料在电气炉等熔解炉中熔解，冷却后再粉碎为适当粒度的颗粒，形成焊剂的。因此必须要有大型设备，带来了制造规模增加，制造成本上升的缺点。混合型焊剂是用传统机械混合粒子形状和成分不同的原料制造而成的。该混合型焊剂必须要调整原料的粒度、体积密度，如果不进行上述调整，在焊接处散布焊剂时会引起焊剂原料的偏析，焊接时生成的熔渣变得不均一，产生不能稳定焊接的问题。另一方面，烧成型焊剂一般是在氧化物和氟化物等焊剂原料粉中添加作为粘合剂的硅酸钠等，经过混炼、造粒、干燥、烧成工艺制造而成。很少将粘合剂省去。由于该烧成型焊剂可用比较简单的设备制造，因而很便宜，而且可以添加脱氧剂和合金元素，具有可调整焊接金属的成分的优点。1)但是，与混合型焊剂一样，原料使烧成型焊剂的品质或焊接金属的特性发生很大变化。例如，原料含结晶水等水分或原料的吸湿性对焊接金属中含氢(扩散氢)量影响很大。焊接金属中的扩散氢的含量成为焊接中产生氢致裂纹的原因。因此，为了减少采用烧成型焊剂焊接的金属中扩散氢的含量，现对以往的各种方法进行研究。例如，特许公报昭51-16172号、特许公报昭52-25819号、特许公报昭56-8717号、特许公报昭56-53476号以及特许公报昭58-49356号中公开了增加焊剂中的碳酸盐的比例，用焊接时发生的CO2气降低H2的分压，从而防止氢向焊接金属中扩散的方法。但是在上述方法中，碳酸盐分解发生的CO2气使得焊道表面粗糙，而且在高速焊接时会带来操作性能恶化的问题。另外，例如，特许公报昭51-25809中提出，使用低吸湿性的硅酸锂水溶液或者使用添加了硅酸锂的水玻璃作为粘合剂，以降低粘合剂的吸湿性的方法。但是由于硅酸锂很贵，会导致焊剂的成本增加，因此目前不适用于通常的焊剂。埋弧焊是在焊接部的表面预先散布焊剂，在其中送给裸露的焊丝，以进行焊接的方法，它的特点是必须要有大量的焊剂。焊剂的一部分不变，可供回收再利用，另一部分燃烧殆尽，还有一部分用于与焊接金属起化学反应，形成熔渣。以前，埋弧焊后产生的熔渣(以下称为埋弧焊熔渣，或仅称为熔渣)作为工业废弃物废弃了，但是其熔渣中还残留有相当多的焊剂成分，从资源的有效利用的观点出发，最近开始研究熔渣的再利用。例如，公开特许公报昭57-181796、公开特许公报平7-227694中提出混合熔渣中未使用的焊剂等，进行再利用的方法。但是这些方法规定了混合型焊剂的混合比例、粒度，对烧成型焊剂没有研究。作为在烧成型焊剂的原料中利用熔渣的技术，公开特许公报昭51-21537号中记载了，为减少焊接时的发生气即CO气的发生量，回收熔渣，经过脱铁粉碎、粒度调节、成分调整，制成埋弧焊所用的烧成型焊剂。虽然上述公报中记载的技术减少了焊接时的发生气即CO气的发生量，但是，上述公报中没有记载用埋弧焊熔渣制造烧成型焊剂所必须的各项具体条件，不一定能降低焊接金属中扩散氢的含量。2)本专利技术人发现，如果反复再利用埋弧焊的熔渣，容易产生被称为麻点的焊接缺陷，利用埋弧焊熔渣的焊剂必须是具有优秀的耐麻点性的焊剂。3)而且，本专利技术人发现，利用埋弧焊熔渣的焊剂，在焊接开始部、临时点焊部等焊接电弧不稳定的地方，焊接金属中的氮含量增高，焊接金属中容易产生凹痕。本专利技术的目的在于，解决上述1)～3)中现有技术存在的问题，能降低氢在焊接金属中的扩散，提供一种耐吸湿性能优越的埋弧焊所用的烧成型焊剂及其制造方法，而且本专利技术的目的还在于提供一种耐麻点性、耐凹痕性能也优越的埋弧焊所用的烧成型焊剂及其制造方法。本专利技术人以降低焊接金属中的扩散氢的含量为目的，一心研究焊剂原料粉含水或其吸湿性的问题，结果想到可向焊剂原料粉中添加熔渣。熔渣是由玻璃质均一组成的，而且含有作为焊剂可利用的成分，具有结晶水含量少的优点。通过研究向焊剂原料粉中添加熔渣的各种方法，本专利技术人发现如果适量地添加具有特定粒度和比表面积的熔渣粉，会形成耐吸湿性能优越的烧成型焊剂，可以得到扩散氢含量少的焊接金属。本专利技术人还发现，为在焊接开始部、临时点焊部等焊接电弧不稳定的地方尽少产生凹痕，使用含有5-10wt％铁的含铁焊剂原料作为焊剂原料的一部分是有效的。这里的铁成分是指所谓原料中含有的全部铁(Total Fe,T.Fe)，是指根据JIS M8212的方法测定的全部铁的含有率。另外本专利技术人还发现，如果反复再利用埋弧焊的熔渣，Li2O、Na2O和K2O容易残留下来，这些物质逐渐积累，容易产生麻点，因此本专利技术人想到应控制这些物质的积累。本专利技术是鉴于上述发现构成的。即，1)本专利技术提供一种埋弧焊所用的烧成型焊剂，将焊剂原料粉与粘合剂混合，造粒、烧成的埋弧焊所用的烧成型焊剂中含有埋弧焊的熔渣，焊剂的比表面积在0.3m2/cm3或以下。2)埋弧焊的熔渣最好占焊剂总量的10-90wt％，焊剂中的Li2O、Na2O和K2O的含量合计占3wt％或以下。3)相对于焊剂的总量，本专利技术的上述焊剂中最好还含有10wt％或以上且小于30wt％的含铁焊剂原料，该含铁焊剂原料的含铁总量为5-10wt％。另外，如上述相同，焊剂中Li2O、Na2O和K2O的含量最好合计在3wt％或以下。本专利技术的埋弧焊所用的烧成型焊剂的组成，用重量％计，最好含有以下所述的至少一种或以上全部是SiO2:30-70％、氧化锰用MnO换算占5-30％、MgO:3-30％、Al2O3:2-20％、CaO:10％或以下、CaF2:15％或以下，或者还含有脱氧剂10％或以下作为熔渣生成剂。4)本专利技术提供一种埋弧焊所用的烧成型焊剂的制造方法，其特征在于，焊剂原料粉与粘合剂混合后，造粒、烧成的埋弧焊所用的烧成型焊剂的制造方法中，作为上述焊剂原料粉的一部分，Li2O、Na2O和K2O的含量合计最好在5wt％或以下，将埋弧焊的熔渣粉碎，最好用机械粉碎，形成颗粒直径在3009m或以下、比表面积为0.1-0.5m2/g的熔渣粉，相对于焊剂原料粉和粘合剂的总量，添加10-90wt％的熔渣，或者，再将含铁成分的总量为5-10wt％的含铁焊剂原料粉碎，最好用机械粉碎，形成颗粒直径在300μm或以下的含铁焊剂原料粉，作为上述焊剂原料粉的一部分，相对于焊剂原料粉和粘合剂的总量，烧成型焊剂中含有10wt％或以上但小于30wt％的所述含铁焊剂原料粉。另外，本专利技术的上述烧成最好在650℃或以上的温度下进行。与上述熔渣粉的成分相对应，本专利技术的焊剂成分用重量％表示，最好包含1、至少下述一种或一种以上物质作为熔渣生成剂的全部SiO2:30-70％、氧化锰换算成MnO占5-30％、MgO:3-30％、Al2O3:2-20％、CaO:10％或以下、CaF2:15％或以下；2、或者再加入脱氧剂10％或以下；3、Li2O、Na2O和K2O，它们的含量合计最好在3wt％或以下，由上述成分配成焊剂原料粉。5)焊剂原本文档来自技高网...

【技术保护点】
埋弧焊用烧成型焊剂，作为焊剂原料，含有埋弧焊渣，该焊剂的比表面积是０．３ｍ↑［２］／ｃｍ↑［２］或以下。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：矢浩史，阪口修一，安田功一，手塚伸夫，西尾要，
申请(专利权)人：川崎制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]