(57)【要約】    【課題】  再アーク性、可撓性及び溶接作業性が優れたライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒を提供する。    【解決手段】  ライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒５において、鋼心線と、この鋼心線の周囲に２５乃至４０質量％の被覆率で被覆された被覆剤とを設ける。また、この被覆剤に、被覆剤全質量当たり２０乃至４０質量％の鉄粉と、被覆剤全質量当たり７乃至２０質量％の石灰と、被覆剤全質量当たり１０乃至３０質量％のチタン酸化物原料と、を含有させる。そして、前記鉄粉には粒径が７６μｍ以下の鉄粉粒子を鉄粉全質量当たり６０質量％以上含有させ、前記石灰には粒径が１０６μｍ以上の石灰粒子を石灰全質量当たり２０質量％以上含有させ、前記チタン酸化物原料には粒径が１０６μｍ以上の粒子をチタン酸化物原料全質量当たり３０質量％以上含有させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼心線と、この鋼心線の周囲に２５乃至４０質量％の被覆率で被覆された被覆剤と、を有し、前記被覆剤は、被覆剤全質量当たり２０乃至４０質量％の鉄粉と、被覆剤全質量当たり７乃至２０質量％の石灰と、被覆剤全質量当たり１０乃至３０質量％のチタン酸化物原料と、を含有し、前記鉄粉は粒径が７６μｍ以下の粒子を鉄粉全質量当たり６０質量％以上含有し、前記石灰は粒径が１０６μｍ以上の粒子を石灰全質量当たり２０質量％以上含有し、前記チタン酸化物原料は粒径が１０６μｍ以上の粒子をチタン酸化物原料全質量当たり３０質量％以上含有することを特徴とするライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒。
【請求項２】
前記被覆剤が被覆剤全質量当たり２質量％以上の澱粉を含有し、前記澱粉は粒径が４４μｍ以下の粒子を澱粉全質量当たり９８質量％以上含有することを特徴とする請求項１に記載のライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造船、建築及び車輌製造等の軽量鉄骨等の軟鋼を使用する一般構造物の溶接に汎用的に用いられるライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒に関し、特に、再アーク性、可撓性及び溶接作業性の向上を図ったライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒に関する。
【背景技術】
【０００２】
ライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒は、ＴｉＯ２又はＳｉＯ２等を主成分とするスラグ生成剤、Ｆｅ−Ｍｎ合金又は金属単体等の脱酸剤、炭酸塩等の塩基性物質、及びアーク安定剤等からなる被覆剤に適量の水ガラスを添加し、捏和した後、鋼心線の表面に塗布し、全体を１５０乃至２００℃の温度に加熱して前記被覆剤を乾燥させ、鋼心線の周囲に被覆剤の層を形成することにより作製される。
【０００３】
ライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒は、他の非低水素系被覆アーク溶接棒と比較して、スラグの流動性が高く、全姿勢での溶接が容易で、スラグ剥離性も良好である。また、下向き姿勢においては、平らで滑らかなビードが得られる等、溶接作業性が良好である。このため、ライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒は、従来日本国内で最も多く使用されており、造船、建築及び車輌製造等の軽量鉄骨、軟鋼薄板及び中板鋼板等を使用する一般構造物の溶接に好適に使用されている。
【０００４】
一般的に、溶接棒は、棒状のまま一旦アークを発生させたら溶接棒全長を使い切るまで連続して溶接を行う。しかし、前述の如く、ライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒は溶接現場で汎用的に使われているため、例えば前述の構造物の製造工程において、本溶接の前に溶接対象物を仮付け固定するための仮溶接にも使われる。また、薄板鋼板を溶接する際に、溶接長が短い溶接部分を断続的に形成する断続溶接等にも使われる。更に、狭隘箇所の溶接及び困難な姿勢での溶接にもよく使われる。
【０００５】
仮溶接及び断続溶接においてはアークを繰り返し発生させるため、このような条件で使用する溶接棒においては、アークを停止した後に再び容易にアークを発生させることができるという特性、即ち再アーク性が優れていることが要求される。なお、再アーク性が悪い被覆アーク溶接棒を使用した場合でも、溶接を終了してから数秒後であれば、溶接棒の先端部の被覆剤が高温であり、この被覆剤の電気抵抗が低いため、再アークを行うことが容易である。しかし、溶接を終了してから十数秒間経過すると、溶接棒の先端部の被覆剤が冷却されてしまい、この状態で再び溶接を開始しようとしても、再アークを発生させることは困難である。このため、仮溶接及び断続溶接にも使用可能なライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒には、再アーク性の向上が望まれている。
【０００６】
また、狭隘箇所の溶接を行う場合には、入り組んだ場所を溶接するために溶接棒を曲げて使用することがあり、このような条件で使用される溶接棒には、被覆剤が容易に脱落しない特性、即ち可撓性が優れていることが要求される。更に、困難な姿勢で溶接を行うためには、当然のことながら、優れた溶接作業性が要求される。
【０００７】
被覆アーク溶接棒の再アーク性に関しては、従来から多くの技術が提案されている。例えば、特許文献１（特開平９−２３４５８９号公報）には、非低水素系溶接棒の被覆剤の固着性を適度なものにして溶接棒の保護筒（被覆剤）を欠けやすいものにすることで、溶接棒の先端を溶接対象物に打撃して溶接棒先端の保護筒を脱落させて鋼心線を露出させ、これにより、再アークを発生しやすくする技術が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２（特開２００２−３４６７９１号公報）には、良好な再アーク性を得ることを目的として、被覆剤中の鉄粉の粒度等を規制したライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒が開示されている。特許文献２には、鉄粉の平均粒径を小さくすることによって、良好な再アーク性が得られると記載されている。更に、本発明者等は、特許文献３（特開平１１−２２６７７９号公報）において、良好な再アーク性を得るために、低水素系溶接棒において鉄粉の平均粒径及び比表面積を規制する技術を開示した。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２３４５８９号公報
【特許文献２】特開２００２−３４６７９１号公報
【特許文献３】特開平１１−２２６７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述の従来の技術には以下に示すような問題点がある。前述の特許文献１に開示された溶接棒においては、再アークを発生させるときの打撃の力加減に個人差があるため、作業者によって保護筒の脱落の程度が異なり、脱落しすぎると鋼心線と溶接対象物とがショートして再アークが発生せず、逆に脱落が少ないと鋼心線が十分に露出せず、やはり再アークが発生しない等の問題点がある。また、再アークを行う前には、溶接棒を溶接対象物に打撃して溶接棒先端の被覆剤を脱落させなくてはならないが、狭隘箇所を溶接している場合及び困難な姿勢で溶接しているときにこのような動作を行うのは困難である。
【００１１】
また、特許文献２及び３に開示された溶接棒のように、被覆剤において平均粒径が小さい鉄粉を増加させると、再アーク性は向上するものの、可撓性及び溶接作業性は低下してしまう。このように、従来、再アーク性、可撓性及び溶接作業性の全てについて良好な特性を示す溶接棒は開発されていない。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、再アーク性、可撓性及び溶接作業性が優れたライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒は、鋼心線と、この鋼心線の周囲に２５乃至４０質量％の被覆率で被覆された被覆剤と、を有し、前記被覆剤は、被覆剤全質量当たり２０乃至４０質量％の鉄粉と、被覆剤全質量当たり７乃至２０質量％の石灰と、被覆剤全質量当たり１０乃至３０質量％のチタン酸化物原料と、を含有し、前記鉄粉は粒径が７６μｍ以下の粒子を鉄粉全質量当たり６０質量％以上含有し、前記石灰は粒径が１０６μｍ以上の粒子を石灰全質量当たり２０質量％以上含有し、前記チタン酸化物原料は粒径が１０６μｍ以上の粒子をチタン酸化物原料全質量当たり３０質量％以上含有することを特徴とする。なお、被覆率とは、溶接棒の全質量に対する被覆剤の全質量の比である。
【００１４】
本発明においては、被覆剤中の鉄粉の含有量及び粒径分布を上述の如く規定しているため溶接棒の再アーク性を向上させることができ、石灰の含有量及び粒径分布並びにチタン酸化物原料の含有量及び粒径分布を上述の如く規定しているため、再アーク性を損なうことなく、溶接棒の可撓性及び溶接作業性を向上させることができる。
【００１５】
また、前記被覆剤が被覆剤全質量当たり２質量％以上の澱粉を含有し、前記澱粉は粒径が４４μｍ以下の粒子を澱粉全質量当たり９８質量％以上含有することが好ましい。これにより、溶接棒の可撓性をより一層向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒の鋼心線に被覆される被覆剤中の鉄粉、石灰及びチタン酸化物原料の含有量及び粒径分布を上述の如く規定しているため、優れた再アーク性、可撓性及び溶接作業性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明者等は、前記課題を解決するために鋭意実験研究を重ねた結果、以下の知見を得た。先ず、被覆剤に含有される鉄粉のうち、平均粒径が小さい細かい鉄粉の割合を増加させると、確かに再アーク性は改善されるが、被覆剤を鋼心線に塗装した後、乾燥させるときに、被覆剤内部に微小な割れが発生しやすくなり、溶接棒を曲げると被覆剤が容易に脱落してしまい、可撓性が低下する。また、溶接棒を曲げない場合であっても、アークの吹き付けが不安定になり、溶接作業性が低下する。このように、被覆剤中の鉄粉を細かくしただけでは、可撓性及び溶接作業性について満足する結果は得られない。
【００１８】
しかし、本発明者等は、溶接棒中の鉄粉の含有量及び粒径分布を適切に規定することにより再アーク性が向上すること、且つ、石灰の含有量及び粒径分布並びにチタン酸化物原料の含有量及び粒径分布を適切に規定することにより、再アーク性を損なうことなく、可撓性及び全姿勢での溶接作業性が向上することを見出した。これにより、再アーク性、可撓性及び溶接作業性の全てが優れたライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒を得ることができる。また、被覆剤に澱粉を含有させ、この澱粉の粒径分布を適切に規定することにより、溶接棒の可撓性をより一層向上させることができる。
【００１９】
以下、上述の知見について、より詳細に説明する。溶接棒の再アーク性を良好にするためには、溶接棒の先端部に被覆された被覆剤に通電性を与えることが必要である。また、ライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒の被覆剤中に含有される鉄粉が被覆剤の通電性に重要な影響を及ぼす。このように、溶接棒の再アーク性を良好にするためには、被覆剤中の鉄粉の含有量が被覆剤の全質量に対して２０乃至４０質量％であり、この被覆剤中の鉄粉において、粒径が７６μｍ以下の粒子を６０質量％以上含んでいることが必要である。これにより、ライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒の再アーク性を十分に向上させることができる。
【００２０】
しかしながら、上述の如く、再アーク性を向上させるために被覆剤中の鉄粉の粒径を小さくすると、鋼心線の周囲に被覆剤を塗布した後の乾燥時に、被覆剤に微小な割れが生じやすくなり、これによって可撓性が低下してしまう。本発明者等がこの現象を詳細に分析した結果、粒子が細かくなり過ぎると、粒子間にトラップされた水分が抜けにくくなり、その結果、水分が蒸発して抜けた箇所とそうでない箇所とが混在し、被覆剤内に内部応力が発生し、割れが生じるものと推定された。
【００２１】
この推定に基づき、本発明者等は水分の均一な抜けを実現させるべく、被覆剤を構成する鉄粉以外の主要な材料である石灰及びチタン酸化物原料の含有量及び粒径分布が被覆剤中の水分の抜け性に及ぼす影響について研究を進めた。その結果、被覆剤乾燥時の水分の抜け性を高め、被覆剤の内部に微小な割れが発生することを防止するための条件として、被覆剤中の鉄粉の含有量を２０乃至４０質量％とし、この鉄粉が粒径７６μｍ以下の粒子を鉄粉全質量当たり６０質量％以下含有しているとき、被覆剤が、粒径が１０６μｍ以上の石灰粒子を２０質量％以上含む石灰を被覆剤全質量当たり７乃至２０％含有し、粒径が１０６μｍ以上のチタン酸化物原料粒子を３０質量％以上含むチタン酸化物原料を被覆剤全質量当たり１０乃至３０％含有していることが必要であることを見出した。これにより、被覆剤の内部に微小な割れが発生せず、そのため可撓性が優れ、安定した溶接作業性を確保できる溶接棒を得ることができる。なお、本明細書において、チタン酸化物原料とは、ＴｉＯ２を９０％以上含有する材料をいう。
【００２２】
また、被覆剤に澱粉を２％以上含有させ、この澱粉が、粒径が４４μｍ以下の澱粉粒子を澱粉全質量当たり９８質量％以上含有していると、より良好な可撓性が得られることを見出した。
【００２３】
従って、本発明の実施形態に係るライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒においては、鋼心線と、この鋼心線の周囲に２５乃至４０質量％の被覆率で被覆された被覆剤と、が設けられている。また、この被覆剤は、被覆剤全質量当たり２０乃至４０質量％の鉄粉と、被覆剤全質量当たり７乃至２０質量％の石灰と、被覆剤全質量当たり１０乃至３０質量％のチタン酸化物原料と、を含有している。そして、前記鉄粉は粒径が７６μｍ以下の粒子を鉄粉全質量当たり６０質量％以上含有し、前記石灰は粒径が１０６μｍ以上の粒子を石灰全質量当たり２０質量％以上含有し、前記チタン酸化物原料は粒径が１０６μｍ以上の粒子をチタン酸化物原料全質量当たり３０質量％以上含有している。更に、前記被覆剤は被覆剤全質量当たり例えば２質量％以上の澱粉を含有しており、この澱粉は粒径が４４μｍ以下の粒子を澱粉全質量当たり例えば９８質量％以上含有している。なお、被覆剤は澱粉を２質量％以上含有していることが好ましいが、澱粉の含有量は２質量％未満であってもよく、澱粉は必ずしも含有されていなくてもよい。また、被覆剤には、上述の鉄粉、石灰、チタン酸化物原料及び澱粉の他に、残部として、脱酸剤、スラグ生成剤及び固着剤が含まれていてもよい。
【００２４】
なお、脱酸剤は、例えば、フェロマンガン、金属マンガン、フェロシリコン、フェロ・シリコンマンガン、フェロチタン、フェロアルミニウム、マグネシウム、又はこれらの材料を含有する合金である。また、スラグ生成剤は、例えば、珪酸、ドロマイト、長石、マイカ、タルク、アルミナ、ジルコンサンド又はフッ化物である。更に、固着剤は、例えば、水ガラスである。更にまた、鋼心線の成分の一例として、炭素（Ｃ）を０．０６質量％、シリコン（Ｓｉ）を０．０１質量％、マンガン（Ｍｎ）を０．４０質量％、リン（Ｐ）を０．０１５質量％、硫黄（Ｓ）を０．００８質量％含有し、残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避的不純物からなる成分が挙げられる。
【００２５】
以下、本発明の各構成要件における数値限定理由について説明する。
【００２６】
被覆剤の被覆率：２５乃至４０質量％
上述の如く、被覆率の定義は、溶接棒の全質量に対する被覆剤の全質量の比である。被覆率が２５質量％未満では、シールドガス及びスラグの発生量が少ないため、ブローホールが発生したり、ビードの外観が不良になったりする。一方、被覆率が４０質量％を超えると、スラグの発生量が多くなり過ぎ、アークが弱くなり十分な溶け込みが得られなくなる。従って、被覆剤の被覆率は２５乃至４０質量％とする。
【００２７】
被覆剤中の鉄粉の含有量：２０乃至４０質量％
鉄粉は、ライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒により溶接を行う場合に、再アーク性を良好に維持するために配合される必須原料である。即ち、被覆剤中の鉄粉の含有量を適切に調整することにより、被覆剤の通電性が向上し、鋼心線の先端部と溶接対象物との間に介在する被覆剤先端部（保護筒）の通電が確実なものとなり、鋼心線を露出させることなく再アークを行うことができる。特に、鉄粉の含有量は、被覆剤中で鉄粉同士が接触する割合に大きな影響を与える。被覆剤中の鉄粉の含有量が２０質量％未満であると、被覆剤内部において鉄粉同士が接触しにくくなるため、被覆剤内に十分な電流経路が形成されず、再アークを行う際に被覆剤が通電せず、良好な再アーク性を維持することができない。一方、被覆剤中の鉄粉の含有量が４０質量％を超えると、被覆剤の導電性が高くなりすぎ、溶接棒の先端部以外の部分から再点弧が発生しやすくなると共に、アークが不安定となって溶接作業性が低下する。従って、被覆剤中の鉄粉含有量は２０乃至４０質量％とする。
【００２８】
粒径が７６μｍ以下の鉄粉粒子の含有率：鉄粉全質量当たり６０質量％以上
鉄粉の粒径は、鉄粉含有量と同様に、再アーク性及び溶接作業性に大きな影響を及ぼす。鉄粉は質量比で被覆剤中に配合されるので、粒径が７６μｍ以下の粒子の含有率が６０質量％未満となると、被覆剤全体に対する鉄粉の粒子数が過少となり、鉄粉同士が接触しにくくなる。この結果、良好な再アーク性を維持することができなくなる。従って、粒径が７６μｍ以下の鉄粉の含有率は、鉄粉全質量当たり６０質量％以上とする。なお、鉄粉の粒径は、市販のレーザ回折・散乱法による粒度分布計（例えば、日機装（株）製マイクロトラック）により測定する。後述する石灰、チタン酸化物原料及び澱粉についても同様である。
【００２９】
被覆剤中の石灰の含有量：７乃至２０質量％
石灰はライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒により溶接を行う場合にアーク強度及びスラグの流動性等を調整する作用があるため、被覆剤中に配合される必須原料である。被覆剤中の石灰の含有量が２０質量％を超えると、アーク強度が弱くなり、また、スラグ量が増加し、特に立向き姿勢でアークの広がりが小さくなる等、全姿勢溶接への適用が困難になる。一方、石灰の含有量が７％未満であると、アーク強度が過大となりスパッタの多発を招く。従って、被覆剤中の石灰の含有量は７乃至２０質量％とする。
【００３０】
粒径が１０６μｍ以上の石灰粒子の含有率：石灰全質量当たり２０質量％以上
前述の如く、本発明においては、良好な再アーク性を維持するため被覆剤中の鉄粉の含有量を２０乃至４０質量％、粒径が７６μｍ以下の粒子の含有率を６０質量％以上としたが、鉄粉のうち、粒径が小さい粒子が増えると、鋼心線に被覆剤を塗装した後の溶接棒乾燥時に、被覆剤内部に微小な割れが発生しやすくなる。このような微小な割れが多いと、溶接棒を曲げたときに被覆剤が脱落しやすくなり、可撓性が低下する傾向がある。そこで、本発明においては、石灰の粒度を粗めにすることで、微小な割れの発生を抑制し、可撓性の向上を図っている。
【００３１】
粒径が１０６μｍ以上の石灰粒子の含有率が石灰全質量当たり２０質量％以上であると、被覆剤を乾燥させて被覆剤を形成するときに、被覆剤内部に微小な割れがほとんど発生しない。このため、溶接棒に多少の曲げ加工を加えても被覆剤が容易に脱落することがなく、十分に良好な可撓性を得ることができる。逆に、粒径が１０６μｍ以上の石灰粒子の含有率が石灰全質量当たり２０質量％未満であると、被覆剤内部に微小な割れが発生し、溶接棒を曲げたときに、被覆剤内部に微小な割れを起点としたひび割れが進展しやすくなり、十分な可撓性を得ることができない。従って、粒径が１０６μｍ以上の石灰粒子の含有率は、石灰全質量当たり２０質量％以上とする。
【００３２】
被覆剤中のチタン酸化物原料の含有量：１０乃至３０質量％
本発明において、チタン酸化物原料とはＴｉＯ２を９０％以上含有するものをいい、例えばルチール等である。チタン酸化物原料は、ライムチタニヤ系被覆溶接棒により溶接を行う場合に石灰と同様にスラグの流動性等を調整する作用があるため、被覆剤に配合される必須原料である。被覆剤中のチタン酸化物原料の含有率が１０質量％未満では、スラグの流れが不安定になり、ビード外観の劣化を招きやすい。また、ＴｉＯ２はスラグの緻密化を促進するため、チタン酸化物原料の含有量が３０質量％を超えると、スラグが極めて硬くなりスラグ剥離性が劣化する他、アークが不安定となって溶接作業性が低下する。従って、チタン酸化物原料の含有量は１０乃至３０質量％とする。
【００３３】
粒径が１０６μｍ以上のチタン酸化物原料粒子の含有率：チタン酸化物原料全質量当たり３０質量％以上
石灰の含有量及び粒径分布は前述の如くその粒子を粗めに調整するが、チタン酸化物原料の粒子も粗めに調整することにより、被覆剤内部の微小な割れの発生を抑制して、溶接棒の可撓性を向上させる効果がある。この場合に、粒径が１０６μｍ以上のチタン酸化物原料粒子の含有率がチタン酸化物原料全質量当たり３０質量％未満であると、微小な割れの発生を抑制する効果を十分に得ることができない。従って、粒径が１０６μｍ以上のチタン酸化物原料粒子の含有率は、チタン酸化物原料全質量当たり３０質量％以上とする。
【００３４】
以上、被覆剤全質量当たりの鉄粉、石灰及びチタン酸化物原料の含有量、粒度分布を適切に調整することにより、良好な再アーク性、可撓性及び溶接作業性が実現できることを示したが、より好ましい条件として、澱粉の含有量及び粒度分布を以下に示す。
【００３５】
被覆剤中の澱粉の含有量：２質量％以上
上述の如く、本発明に係るライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒においては、被覆剤中において粒径が小さい鉄粉を増やすことで被覆剤の通電性を向上させて再アーク性を良好にし、また、粒径が大きい石灰及び酸化チタン原料を増やすことで被覆剤内部の微小な割れを減少させて可撓性及び溶接作業性を向上させた。そして、更に、被覆剤に澱粉を２質量％以上含有させることにより、被覆剤に粘りを持たせ、可撓性をより一層向上させることができる。このとき、澱粉の含有量が２質量％未満では、可撓性を向上させる効果が小さい。
【００３６】
粒径が４４μｍ以下の澱粉粒子の含有率：澱粉全質量当たり９８質量％以上
粒径が４４μｍ以下の澱粉粒子の含有率を澱粉全質量当たり９８質量％以上とし、澱粉を細かい粒子により構成すると、被覆剤の鋼心線に対する固着力を高め、可撓性をより一層向上させることができる。なお、粒径が４４μｍ以下の澱粉粒子の含有率が澱粉全質量当たり９８質量％未満では、上述の効果を十分に得ることができない。従って、粒径が４４μｍ以下の澱粉粒子の含有率は、澱粉全質量当たり９８質量％以上とする。
【００３７】
本実施形態によれば、ライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒の鋼心線に被覆される被覆剤中の鉄粉、石灰及びチタン酸化物原料の含有量及び粒径分布を上述の如く規定しているため、優れた再アーク性、可撓性及び溶接作業性を実現することができる。また、澱粉の含有量及び粒径分布を上述の如く規定しているため、可撓性をより一層向上させることができる。従って、このライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒は、溶接の高能率化等に多大の貢献をなす。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明に係るライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒の実施例の効果について、その比較例と比較して具体的に説明する。先ず、ＪＩＳ  Ｇ３５０３  ＳＷＲＹ１１（被覆アーク溶接棒心線用線材）により規定される線材に対して、伸線加工及び切断加工を施して、直径が３．２ｍｍであり、長さが３５０ｍｍであり、炭素鋼からなる鋼心線を作製した。
【００３９】
一方、表１に示す原材料を組み合わせて相互に異なる組成を持つ種々の被覆剤を作製した。なお、各原料を構成する粒子の粒径は、市販のレーザ回折・散乱法による粒度分布計（例えば、日機装（株）製マイクロトラック）により測定した。表１において、「石灰」の「粒子含有率」とは、粒径が１０６μｍ以上の石灰粒子の石灰全体に対する質量含有率をいい、「チタン酸化物原料」の「粒子含有率」とは、粒径が１０６μｍ以上のチタン酸化物原料粒子のチタン酸化物原料全体に対する質量含有率をいい、「鉄粉」の「粒子含有率」とは、粒径が７６μｍ以下の鉄粉粒子の鉄粉全体に対する質量含有率をいい、「澱粉」の「粒子含有率」とは、粒径が４４μｍ以下の澱粉粒子の澱粉全体に対する質量含有率をいう。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
そして、この被覆剤を前述の鋼心線の表面に塗布し、乾燥させて被覆剤の層を形成し、被覆率が２５乃至４０質量％である被覆アーク溶接棒を作製した。この被覆剤中の鉄粉、石灰、チタン酸化物原料及び澱粉の含有量及び粒径を表２に示す。表２に示す「その他」とは、被覆剤に含まれる鉄粉、石灰、チタン酸化物原料及び澱粉以外の含有物の含有量を示し、この含有物には、脱酸剤、スラグ生成剤及び固着剤等が含まれている。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
次に、これらの溶接棒を使用してアーク溶接を実施することにより、再アーク性、可撓性及び溶接作業性を評価した。以下、各特性の評価方法について説明する。
【００４４】
再アーク性
再アーク性は、高感度型電撃防止装置付きの交流電源を使用して、試験板に対して溶接棒の長さで５０ｍｍ相当の溶接を行った後、アークを停止して一定期間保持し、再び溶接棒の先端（保護筒）を試験板に軽く接触させて、そのときにアークが発生するか否かを観察することにより評価した。この試験においては、各溶接棒における繰り返し数を３０本以上とした。評価結果を表３に示す。表３に示す再アーク性の評価結果欄において、繰り返し数に対する再アーク発生率が８０％以上である場合を「◎（特に良好）」とし、再アーク発生率が６０％以上８０％未満である場合を「○（良好）」とし、再アーク発生率が６０％未満である場合を「×（不良）」とした。
【００４５】
可撓性
図１は可撓性の試験装置を示す側面図である。図１に示す試験装置１においては、底板２が設けられており、この底板２には、底板２の表面に垂直な方向に延びる支柱３の一端が取り付けられている。そして、支柱３の他端には、上板４が取り付けられている。これにより、支柱３の両端部に、底板２及び上板４が相互に対向するように設けられている。そして、上板４は底板２に対して支柱３が延びる方向に沿って移動可能となっている。
【００４６】
次に、この試験装置１を使用する可撓性の評価方法について説明する。先ず、底板２と上板４との間に、支柱３と平行に評価対象となる溶接棒５を配置し、この溶接棒５を底板２及び上板４により挟持する。次に、上板４に底板２に近づく方向に移動させることにより、溶接棒５に荷重を加え弓状に撓ませていく。そして、溶接棒５の撓みの内側に位置する被覆剤に割れが認められたときの最大撓み幅Ａを測定する。最大撓み幅Ａとは、試験開始前の溶接棒５の位置と被覆剤に割れが認められたときの溶接棒５の位置とを比較して、支柱３が延びる方向に直交する方向における溶接棒５の変位量のうち最大の値をいう。この試験を、繰り返し数を１０本以上として実施した。評価結果を表３に示す。表３に示す可撓性の評価結果欄において、最大撓み幅の平均値が８０ｍｍ以上である場合を「◎（特に良好）」とし、最大撓み幅の平均値が６０ｍｍ以上８０ｍｍ未満である場合を「○（良好）」とし、最大撓み幅の平均値が６０ｍｍ未満である場合を「×（不良）」とした。
【００４７】
溶接作業性
溶接作業性については、交流溶接機を使用し、板厚が６．０ｍｍ、幅が１００ｍｍ、長さが４５０ｍｍの軟鋼板を被溶接材として、電流値を１４０Ａとする水平すみ肉溶接、及び電流値を１２０Ａとする立向き姿勢溶接を行い、その作業性を評価した。作業性の評価については、アークの強度、アークの安定性、スパッタ量、スラグの流れ、ビード外観、被覆剤の絶縁性に着目し、これらの項目が全て良好であった場合は「◎（特に良好）」とし、どれかひとつでも不良があった場合は「×（不良）」とした。評価結果を表３に示す。
【００４８】
なお、表３に示す「総合評価」は、再アーク性、可撓性及び溶接作業性の評価結果が全て「◎」であった場合は「◎（特に良好）」とし、再アーク性、可撓性及び溶接作業性の評価結果のうち１又は２項目が「◎」で他が「○」であった場合は「○（良好）」とし、再アーク性、可撓性及び溶接作業性の評価結果のうち１項目でも「×」があった場合は「×（不良）」とした。
【００４９】
【表３】
2006205247.tif 000005
【００５０】
表２及び表３に示すＮｏ．１乃至Ｎｏ．１２は本発明の実施例である。表１乃至表３に示すように、実施例Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．１２は被覆剤中の各原料の含有量及び平均粒径分布が本発明の範囲に規制されているので、再アーク性、可撓性及び溶接作業性が良好となった。特に、比較例Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．１０は澱粉の粒径分布及び含有量がより好ましい範囲であるため、特に可撓性が優れる結果となった。
【００５１】
一方、表２及び表３に示すＮｏ．１３乃至Ｎｏ．３１は比較例である。表１乃至表３に示すように、比較例Ｎｏ．１３乃至１６において、比較例Ｎｏ．１３、１４は石灰の粒径分布が本発明の適正範囲外であるため、被覆剤の内部に微小な割れが発生し、可撓性が不良となった。比較例Ｎｏ．１５は、石灰の含有量が本発明の適正範囲上限を超えているため、アーク強度が弱く、スラグ量が多いため立向きでの溶接作業性が低かった。比較例Ｎｏ．１６は、石灰の含有量が本発明の適正範囲下限を下回るためアーク強度が過大となり、スパッタも多量に出る等、溶接作業性が低かった。
【００５２】
比較例Ｎｏ．１７乃至Ｎｏ．２０において、比較例Ｎｏ．１７、１８はチタン酸化物原料の粒径分布が本発明の適正範囲外であるため、被覆剤内部に微小な割れが発生し、可撓性が不良となった。比較例Ｎｏ．１９は、チタン酸化物原料の含有量が本発明の適正範囲上限を超えているため、スラグ剥離性が悪く、アークも不安定となった。比較例Ｎｏ．２０は、チタン酸化物原料の含有量が本発明の適正範囲下限を下回るためスラグの流れが不安定となりビード外観が劣化した。
【００５３】
比較例Ｎｏ．２１乃至Ｎｏ．２４において、比較例Ｎｏ．２１、２２は鉄粉の粒径分布が本発明の適正範囲外であるため、被覆剤全体に対する鉄粉の粒子数が過少となり、十分な再アーク性が得られなかった。比較例Ｎｏ．２３は、鉄粉の含有量が本発明の適正範囲上限を超えているため、再アーク性は優れているものの被覆棒における先端部以外の部分からの再点弧が発生し、また、アークが不安定になり、溶接作業性が低かった。比較例Ｎｏ．２４は、鉄粉の含有量が本発明の適正範囲下限を下回るため再アーク性が低かった。
【００５４】
比較例Ｎｏ．２５は石灰の粒径分布及びチタン酸化物原料の含有量が本発明の適正範囲外であるため、再アーク性は優れているものの、可撓性及びスラグ剥離性が低かった。比較例Ｎｏ．２６は、石灰の含有量、チタン酸化物原料の粒径分布、及び澱粉の含有量が本発明の最適範囲外であるため、可撓性及び溶接作業性が低かった。比較例Ｎｏ．２７は、石灰の粒径分布が本発明の適正範囲外であるため可撓性が低く、また鉄粉の粒径分布及び含有量が本発明の適正範囲外であることから被覆剤の絶縁性が低下すると共にアークが不安定となって溶接作業性も低かった。比較例Ｎｏ．２８は石灰の含有量、並びにチタン酸化物原料の粒径分布及び含有量が本発明の適正範囲外であるため可撓性が低く、またアークが弱く、スラグの流れが不安定であるためビード外観が劣り、溶接作業性が低かった。比較例Ｎｏ．２９は、石灰及び鉄粉の粒径分布が本発明の適正範囲外であるため再アーク性及び可撓性が劣る結果となった。比較例Ｎｏ．３０は、石灰及びチタン酸化物原料の含有量が本発明の適正範囲外であるため、アークが過大となりスパッタが増加し、スラグ剥離性が劣る結果となった。このため、溶接作業性が悪かった。比較例Ｎｏ．３１は、チタン酸化物原料の粒径分布及び鉄粉の含有量が本発明の適正範囲外であるため、再アーク性及び可撓性が悪かった。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係るライムチタニヤ系被覆アーク溶接棒は、仮溶接、断続溶接、狭隘箇所の溶接及び困難な姿勢での溶接等を含む溶接に汎用的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】可撓性の試験装置を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１；試験装置
２；底板
３；支柱
４；上板
５；溶接棒
Ａ；最大撓み幅
【図１】
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