(57)【要約】【課題】溶融金属の垂れ落ち、スパッタ発生量、スラグ垂れ落ち及びアーク安定性の溶接作業性、並びにビード形状及びスラグ剥離性の全ての性能がバランスよく優れた、全姿勢溶接に好適であるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤを提供する。【解決手段】鋼製外皮にフラックスが充填されたガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたり、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、金属Ａｌ、金属ＳｉとＳｉ酸化物とのＳｉＯ２換算値、金属ＺｒとＺｒ酸化物とのＺｒＯ２換算値、金属ＭｇとＭｇ酸化物とのＭｇＯ換算値、フッ化物、Ｃ及びＭｎをそれぞれ所定範囲で含有するとともに、Ａｌと前記Ａｌ２Ｏ３とのＡｌ２Ｏ３換算値、ＺｒＯ２換算値、ＭｇＯ換算値、及びＳｉＯ２換算値が、（Ａｌ２Ｏ３換算値＋ＺｒＯ２換算値＋ＭｇＯ換算値）／ＳｉＯ２換算値：０．３５以上１．５０以下を満たす。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製外皮にフラックスが充填された、ガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤであって、
ワイヤ全質量あたり、
ＴｉＯ２：５．０質量％以上１０．０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：０．０５質量％以上０．５０質量％以下、
金属Ａｌ：０．１０質量％未満、
金属ＳｉとＳｉ酸化物とのＳｉＯ２換算値：１．０質量％以上３．５質量％以下、
金属ＺｒとＺｒ酸化物とのＺｒＯ２換算値：０．０５質量％以上０．５０質量％以下、
金属ＭｇとＭｇ酸化物とのＭｇＯ換算値：０．５質量％以上２．２質量％以下、
フッ化物：０．０５質量％以上０．３０質量％以下、
Ｃ：０．０１質量％以上０．０８質量％以下、
Ｍｎ：２．０質量％以上４．０質量％以下
を含有するとともに、
前記Ａｌと前記Ａｌ２Ｏ３とのＡｌ２Ｏ３換算値、前記ＺｒＯ２換算値、前記ＭｇＯ換算値、及び前記ＳｉＯ２換算値が、
（Ａｌ２Ｏ３換算値＋ＺｒＯ２換算値＋ＭｇＯ換算値）／ＳｉＯ２換算値：０．３５以上１．５０以下を満たすことを特徴とするフラックス入りワイヤ。
【請求項２】
さらに、Ｎａ、Ｎａ酸化物、Ｋ及びＫ酸化物から選択された少なくとも１種を含有し、
ワイヤ全重量あたり、
Ｎａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計：０．０１質量％以上０．３０質量％以下を満たす、請求項１に記載のフラックス入りワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
造船所においては、工程の約３割を占める溶接作業について、省人化及び高能率化を促進するために、溶接の自動化及び高能率化の開発が進められている。特に、下向突合せ溶接及び水平すみ肉溶接については、溶接ロボット及びラインウェルダー等が導入され、更に専用の溶接材料が数多く開発されていることから、高能率化が比較的進んでいる。
一方、主に造船におけるブロック継ぎなどでの使用比率が高い立向上進溶接姿勢については、その適用溶接箇所が狭隘部であると共に、構造物の反転が不可能であるなどの理由で、自動化することが困難である。
【０００３】
溶接ロボットを使用した全姿勢溶接に適したフラックス入りワイヤとしては、例えば、特許文献１には、Ａｌ含有量とＭｇ含有量を適切に制御することにより、立向上進性が優れ、立向上進性以外の溶接作業性、スラグ剥離性及び溶接金属の衝撃性能等が良好であるフラックス入りワイヤが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８２４９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、溶接ロボットを利用した全姿勢溶接では、溶融金属の垂れ落ち、スパッタ発生量、スラグ垂れ落ち及びアーク安定性の溶接作業性のみならず、ビード形状及びスラグ剥離性を含めた全ての性能において、バランスよく優れていることが必要である。このため、より一層、これらの性能が優れた全姿勢溶接に好適なフラックス入りワイヤの開発が求められている。
【０００６】
本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであり、溶融金属の垂れ落ち、スパッタ発生量、スラグ垂れ落ち及びアーク安定性の溶接作業性、並びにビード形状及びスラグ剥離性の全ての性能がバランスよく優れた、全姿勢溶接に好適であるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤ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】
【０００７】
本発明のフラックス入りワイヤは、鋼製外皮にフラックスが充填された、ガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤであって、ワイヤ全質量あたり、ＴｉＯ２：５．０質量％以上１０．０質量％以下、Ａｌ２Ｏ３：０．０５質量％以上０．５０質量％以下、金属Ａｌ：０．１０質量％未満、金属ＳｉとＳｉ酸化物とのＳｉＯ２換算値：１．０質量％以上３．５質量％以下、金属ＺｒとＺｒ酸化物とのＺｒＯ２換算値：０．０５質量％以上０．５０質量％以下、金属ＭｇとＭｇ酸化物とのＭｇＯ換算値：０．５質量％以上２．２質量％以下、フッ化物：０．０５質量％以上０．３０質量％以下、Ｃ：０．０１質量％以上０．０８質量％以下、Ｍｎ：２．０質量％以上４．０質量％以下を含有するとともに、ＡｌとＡｌ２Ｏ３とのＡｌ２Ｏ３換算値、ＺｒＯ２換算値、ＭｇＯ換算値、及びＳｉＯ２換算値が、（Ａｌ２Ｏ３換算値＋ＺｒＯ２換算値＋ＭｇＯ換算値）／ＳｉＯ２換算値：０．３５以上１．５０以下を満たすものである。
【０００８】
上記フラックス入りワイヤは、さらに、Ｎａ、Ｎａ酸化物、Ｋ及びＫ酸化物から選択された少なくとも１種を含有し、ワイヤ全重量あたり、Ｎａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計：０．０１質量％以上０．３０質量％以下を満たすことが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、溶融金属の垂れ落ち、スパッタ発生量、スラグ垂れ落ち及びアーク安定性の溶接作業性、並びにビード形状及びスラグ剥離性の全ての性能がバランスよく優れた、全姿勢溶接に好適であるガスシールドアークアーク溶接用のフラックス入りワイヤを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。
【００１１】
本発明者らは、溶接作業性が優れていると共に、ビード形状及びスラグの剥離性が良好となるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤを得るために、フラックス入りワイヤ中の種々の成分の含有量について検討した。その結果、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、金属Ａｌ、金属ＳｉとＳｉ酸化物とのＳｉＯ２換算値、金属ＺｒとＺｒ酸化物とのＺｒＯ２換算値、金属ＭｇとＭｇ酸化物とのＭｇＯ換算値、フッ化物、Ｃ、及びＭｎの各成分量を調整するとともに、ＳｉＯ２換算値に対する、ＡｌとＡｌ２Ｏ３とのＡｌ２Ｏ３換算値、
ＺｒＯ２換算値及びＭｇＯ換算値の総和を適切に調整することが効果的であることを見出した。
【００１２】
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ（以下、単にワイヤともいう）は、ワイヤ全質量あたり、ＴｉＯ２：５．０質量％以上１０．０質量％以下、Ａｌ２Ｏ３：０．０５質量％以上０．５０質量％以下、金属Ａｌ：０．１０質量％未満、金属ＳｉとＳｉ酸化物とのＳｉＯ２換算値：１．０質量％以上３．５質量％以下、金属ＺｒとＺｒ酸化物とのＺｒＯ２換算値：０．０５質量％以上０．５０質量％以下、金属ＭｇとＭｇ酸化物とのＭｇＯ換算値：０．５質量％以上２．２質量％以下、フッ化物：０．０５質量％以上０．３０質量％以下、Ｃ：０．０１質量％以上０．０８質量％以下、Ｍｎ：２．０質量％以上４．０質量％以下を含有するとともに、ＡｌとＡｌ２Ｏ３とのＡｌ２Ｏ３換算値、ＺｒＯ２換算値、ＭｇＯ換算値、及びＳｉＯ２換算値が、（Ａｌ２Ｏ３換算値＋ＺｒＯ２換算値＋ＭｇＯ換算値）／ＳｉＯ２換算値：０．３５以上１．５０以下を満たすものである。
【００１３】
本実施形態のフラックス入りワイヤは、鋼製外皮内にフラックスが充填されたものである。詳細には、本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、筒状を呈する鋼製外皮と、その外皮の内部（内側）に充填されるフラックスとからなる。なお、フラックス入りワイヤは、外皮に継目のないシームレスタイプ、外皮に継目のあるシームタイプのいずれの形態であってもよい。また、フラックス入りワイヤは、ワイヤ表面（外皮の外側）にＣｕなどのメッキなどが施されていても、施されていなくてもよい。また、本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、いわゆる軟鋼系のワイヤである。
【００１４】
なお、本実施形態に係るフラックス入りワイヤのワイヤ径（直径）は、特に限定されるものではないが、ワイヤ送給安定性の観点から、好ましくは１．２〜４．０ｍｍであり、より好ましくは１．２〜２．４ｍｍである。
【００１５】
そして、本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量に対して各成分が所定の含有量となるとともに、一部の成分の含有量については、所定の関係式を満たすものである。以下、本実施形態に係るフラックス入りワイヤの組成について、その成分添加理由及び組成限定理由について説明する。
【００１６】
なお、以下の説明において、フラックス入りワイヤ中の各成分量は、特に断りのない限り、ワイヤ全質量（外皮と、外皮内のフラックスの合計量）あたりの含有量として規定される。
【００１７】
本実施形態において、Ｔｉ酸化物として、ＴｉＯ２が代表的なＴｉ酸化物として含まれている。Ｔｉ酸化物としては、その他の酸化物が含まれる可能性もあるが、本実施形態では、これらの他の酸化物も含めてＴｉＯ２として記載している。酸化物成分について、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの他の酸化物成分についても同様である。
【００１８】
また、例えば「金属Ａｌ」といった場合には、「純金属Ａｌ」及び「合金Ａｌ」のうちの一種以上、すなわち金属単体や合金に含まれるＡｌの合計を意味する。「金属Ｓｉ」や「金属Ｍｇ」など他の元素でも同様である。すなわち、金属としてのものとは、酸化物ではないということを意味する。
更に、「酸化物」とは「単一酸化物」及び「複合酸化物」のうちの一種以上を意味する。「単一酸化物」とは、例えば、ＳｉならばＳｉ単独の酸化物（ＳｉＯ２）をいい、「複合酸化物」とは、これら単一酸化物が複数種類集合したものと、例えば、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｍｇといった複数の金属成分を含む酸化物との双方をいう。
【００１９】
＜ＴｉＯ２：５．０質量％以上１０．０質量％以下＞
ＴｉＯ２は、一般的にはスラグ形成剤及びアーク安定剤として作用する。本実施形態においては、フラックス及び外皮を含む全構成物に含まれる、金属Ｔｉ及び全てのＴｉ酸化物中のＴｉを、ＴｉＯ２に換算したものをＴｉＯ２と規定している。
ＴｉＯ２が５．０質量％未満では、溶融金属を支えるだけのスラグ量を確保することができず、溶融金属が垂れ落ちてしまうことから、ＴｉＯ２は５．０質量％以上とし、好ましくは６．０質量％以上とする。
一方、ＴｉＯ２が１０．０質量％を超えると、アークが不安定となり、スパッタの発生が増加することから、ＴｉＯ２は１０．０質量％以下とし、好ましくは９．０質量％以下とする。
【００２０】
＜Ａｌ２Ｏ３：０．０５質量％以上０．５０質量％以下＞
Ａｌ２Ｏ３は、スラグ凝固点を上昇させる作用を有する。ここで、Ａｌ２Ｏ３は、Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値である。
Ａｌ２Ｏ３の含有量が０．０５質量％未満では、スラグ凝固点を上昇させる効果を得ることができず、スラグが垂れ落ちてしまうことから、Ａｌ２Ｏ３の含有量は０．０５質量％以上とし、好ましくは０．０７質量％以上とする。
一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が０．５０質量％を超えると、ビード形状が劣化することから、Ａｌ２Ｏ３の含有量は０．５０質量％以下とし、好ましくは０．４０質量％以下とする。
【００２１】
＜金属Ａｌ：０．１０質量％未満＞
金属Ａｌは、溶接部分の金属の靱性に影響する成分であると共に、スラグ形成剤として作用する。
金属Ａｌの含有量が０．１０質量％以上では、ビード形状が劣化し、溶接部分の靱性も低下する。このため、Ａｌ含有量は０．１０質量％未満とし、好ましくは０．０８質量％未満である。
【００２２】
＜ＳｉＯ２換算値：１．０質量％以上３．５質量％以下＞
金属Ｓｉ及びＳｉ酸化物は、スラグ形成剤及びアーク安定剤として作用する。本実施形態においては、フラックス及び外皮を含む全構成物に含まれる、金属Ｓｉ及び全てのＳｉ酸化物中のＳｉを、ＳｉＯ２に換算したＳｉＯ２換算値として規定している。
ＳｉＯ２換算値が１．０質量％未満では、アークが不安定となってスパッタの発生が増加することから、ＳｉＯ２換算値は１．０質量％以上とし、好ましくは１．２質量％以上とする。
一方、ＳｉＯ２換算値が３．５質量％を超えると、スラグが固くなりスラグ剥離性が低下することから、ＳｉＯ２換算値は３．５質量％以下とし、好ましくは３．２質量％以下とする。
なお、ＳｉＯ２（Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値）の含有量は、好ましくは０．１０質量％以上、より好ましくは０．２０質量％以上であり、好ましくは１．００質量％以下、より好ましくは０．８０質量％以下である。
また、金属Ｓｉの含有量は、好ましくは０．４質量％以上、より好ましくは０．５質量％以上であり、好ましくは１．５質量％以下、より好ましくは１．３質量％以下である。
【００２３】
＜ＺｒＯ２換算値：０．０５質量％以上０．５０質量％以下＞
金属Ｚｒ及びＺｒ酸化物は、スラグ凝固点を上昇させると共にアーク安定剤としての作用などを有する。本実施形態においては、フラックス及び外皮を含む全構成物に含まれる金属Ｚｒ及び全てのＺｒ酸化物中のＺｒを、ＺｒＯ２に換算したＺｒＯ２換算値として規定している。
ＺｒＯ２換算値が０．０５質量％未満では、スラグ凝固点を上昇させる効果を得ることができず、スラグが垂れ落ちてしまい、また、アーク安定剤としての効果を得ることができないことから、ＺｒＯ２換算値は０．０５質量％以上とし、好ましくは０．０８質量％以上とする。
一方、ＺｒＯ２換算値が０．５０質量％を超えると、アークが不安定になり易く、スパッタの発生が増加することから、ＺｒＯ２換算値は０．５０質量％以下とし、好ましくは０．４０質量％以下とする。
【００２４】
＜ＭｇＯ換算値：０．５質量％以上２．２質量％以下＞
金属Ｍｇ及びＭｇ酸化物は、スラグ凝固点を上昇させると共に、アーク安定剤としての作用を有する。本実施形態においては、フラックス及び外皮を含む全構成物に含まれる金属Ｍｇ及び全てのＭｇ酸化物中のＭｇを、ＭｇＯに換算したＭｇＯ換算値として規定している。
ＭｇＯ換算値が０．５質量％未満では、スラグ凝固点を上昇させる効果を得ることができず、スラグが垂れ落ちてしまい、また、アーク安定剤としての効果を得ることができないことから、ＭｇＯ換算値は０．５質量％以上とし、好ましくは０．７質量％以上とする。
一方、ＭｇＯ換算値が２．２質量％を超えると、ビート形状が劣化することから、ＭｇＯ換算値は２．２質量％以下とし、好ましくは２．０質量％以下とする。
なお、ＭｇＯ（Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値）の含有量は、好ましくは０．０５質量％以上、より好ましくは０．１０質量％以上であり、好ましくは０．５０質量％以下、より好ましくは０．４０質量％以下である。
また、金属Ｍｇの含有量は、好ましくは０．２質量％以上、より好ましくは０．２５質量％以上であり、好ましくは１．０質量％以下、より好ましくは０．８質量％以下である。
【００２５】
＜フッ化物：０．０５質量％以上０．３０質量％以下＞
フッ化物は、アーク安定剤として作用する。
フラックス及び外皮を含む全構成物に含まれるフッ化物の含有量が合計で０．０５質量％未満では、アーク安定剤としての効果を得ることができないことから、フッ化物の含有量は０．０５質量％以上とし、好ましくは０．０６質量％以上とする。
一方、フッ化物の含有量が合計で０．３０質量％を超えると、スラグの垂れ落ちが生じやすくなることから、フッ化物の含有量は０．３０質量％以下とし、好ましくは０．２６質量％以下とする。
具体的なフッ化物としては、Ｋ２ＳｉＦ６、ＮａＦ、ＣａＦ２などが挙げられる。
【００２６】
＜Ｃ：０．０１質量％以上０．０８質量％以下＞
Ｃは、溶接金属の焼き入れ性と靱性を向上させる作用を有する。
Ｃの含有量が０．０１質量％未満では、溶接金属の焼き入れ不足となり、靱性が十分に得られないことから、Ｃの含有量は０．０１質量％以上とし、好ましくは０．０２質量％以上とする。
一方、Ｃの含有量が０．０８質量％を超えると、アークの吹きつけが強くなり、スパッタ発生量が増加することから、Ｃの含有量は０．０８質量％以下とし、好ましくは０．０７質量％以下とする。
【００２７】
＜Ｍｎ：２．０質量％以上４．０質量％以下＞
Ｍｎは、脱酸剤として作用すると共に、溶接金属における強度及び靱性を向上させる作用などを有する。
Ｍｎの含有量が２．０質量％未満では、脱酸不足のため、溶接部にブローホール等の溶接欠陥が発生したり、強度及び靱性が低下したりすることから、Ｍｎの含有量は２．０質量％以上とし、好ましくは２．２質量％以上とする。
一方、Ｍｎの含有量が４．０質量％を超えると、溶接金属の強度が大きくなりすぎて高温割れが生じやすくなることから、Ｍｎの含有量は４．０質量％以下とし、好ましくは３．８質量％以下とする。
ここで、Ｍｎは、金属ＭｎおよびＭｎ酸化物中に含まれる全Ｍｎを意味している。
【００２８】
＜（Ａｌ２Ｏ３換算値＋ＺｒＯ２換算値＋ＭｇＯ換算値）／ＳｉＯ２換算値：０．３５以上１．５０以下＞
本実施形態では、ＳｉＯ２換算値に対する、Ａｌ２Ｏ３換算値、ＺｒＯ２換算値及びＭｇＯ換算値の総和を限定するが、上記式において用いられるＡｌ２Ｏ３換算値は、フラックス及び外皮を含む全構成物に含まれる金属Ａｌ及び全てのＡｌ酸化物中のＡｌを、Ａｌ２Ｏ３に換算したものとする。また、ＺｒＯ２換算値、ＭｇＯ換算値及びＳｉＯ２換算値は、上述の通りである。
ＳｉＯ２換算値に対する、Ａｌ２Ｏ３換算値、ＺｒＯ２換算値及びＭｇＯ換算値の総和が０．３５未満では、ビード形状が悪化し、また、スラグ剥離性が低下することから、上記関係式の値は０．３５以上とし、好ましくは０．４５以上とする。
一方、ＳｉＯ２換算値に対する、Ａｌ２Ｏ３換算値、ＺｒＯ２換算値及びＭｇＯ換算値の総和が１．５０を超えると、アークが不安定になり、また、ビード形状が悪化することから、上記関係式の値は１．５０以下とし、好ましくは１．３０以下とする。
【００２９】
＜Ｎａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計：０．０１質量％以上０．３０質量％以下＞
本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、任意成分として、更に、Ｎａ、Ｎａ酸化物、Ｋ及びＫ酸化物から選択された少なくとも１種を含有することが好ましい。そして、これらの酸化物換算値を適切に調整することにより、全姿勢溶接において、より好適であるフラックス入りワイヤを得ることができる。
Ｎａ２ＯとＫ２Ｏは、アーク安定剤として作用するが、多すぎるとスラグの粘性を下げる方向に作用し、スラグの垂れ落ちが生じ易くなる。
フラックス及び外皮を含む全構成物に含まれるＮａ２Ｏ換算値とＫ２Ｏ換算値との合計が０．０１質量％未満では、アーク安定剤としての効果を得ることができないことから、これら合計値は０．０１質量％以上とし、好ましくは０．０５質量％以上とする。
一方、Ｎａ２Ｏ換算値とＫ２Ｏ換算値との合計が０．３０質量％を超えると、スラグの垂れ落ちが生じ易くなることから、これら合計値は０．３０質量％以下とし、好ましくは０．２５質量％以下とする。
なお、上記Ｎａ２Ｏ換算値は、フラックス及び外皮を含む全構成物に含まれる金属Ｎａ及び全てのＮａ酸化物中のＮａを、Ｎａ２Ｏに換算した値である。また、上記Ｋ２Ｏ換算値は、フラックス及び外皮を含む全構成物に含まれる金属Ｋ及び全てのＫ酸化物中のＫを、Ｋ２Ｏに換算した値である。
【００３０】
＜Ｆｅ：８０〜９３質量％＞
Ｆｅは、フラックス入りワイヤの主要成分である。溶着量や、他の成分組成の関係から、Ｆｅの含有量は、ワイヤ全質量あたり８０〜９３質量％であることが好ましく、より好ましくは８２〜９２質量％である。
ここで、本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、前述のＦｅ、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、金属Ａｌ、ＳｉＯ２換算値、ＺｒＯ２換算値、ＭｇＯ換算値、フッ化物、Ｃ、及びＭｎを合計で、９５％以上含有する。この合計は、９８％以上であることが好ましい。
【００３１】
＜残部＞
本実施形態に係るフラックス入りワイヤの残部には、不可避的不純物が含まれる。そして、本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、上記したワイヤの成分の他、フラックス中に、その効果を妨げない範囲で、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ等を溶接金属のさらなる硬化剤として少量含有させてもよい。例えば、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ等が各々０．１質量％未満、Ｖ２Ｏ５を各々０．５質量％未満、含有してもよい。また、Ｐ、Ｓ、Ｓｎ、Ｖ等が各々０．０３０質量％以下、含有してもよい。
【００３２】
＜その他：フラックス充填率＞
本実施形態に係るフラックス入りワイヤのフラックス充填率（＝フラックス質量／ワイヤ全質量×１００）は、特に限定されない。
ただし、フラックス充填率が１０質量％未満であると、アークの安定性が悪くなるとともにスパッタ発生量が増加し、溶接作業性が低下することから、フラックス充填率は好ましくは１０質量％以上とし、より好ましくは１４質量％以上とする。
一方、フラックス充填率が２５質量％を超えると、ワイヤの断線が発生したり、フラックスの充填中に粉がこぼれ落ちたりする等、生産性が低下することから、フラックス充填率は好ましくは２５質量％以下とし、より好ましくは２０質量％以下とする。
【００３３】
続いて、本実施形態に係るフラックス入りワイヤの製造方法を説明する。
［ワイヤの製造方法］
本実施形態に係るフラックス入りワイヤの製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下に示す方法で製造することができる。
まず、鋼製外皮を構成する鋼帯を準備し、この鋼帯を長手方向に送りながら成形ロールにより成形して、Ｕ字状のオープン管にする。次に、所定の成分組成となるように、各種原料を配合したフラックスを鋼製外皮に充填し、その後、断面が円形になるように加工する。その後、冷間加工により伸線し、例えば１．２〜２．４ｍｍのワイヤ径のフラックス入りワイヤとする。
なお、冷間加工途中に焼鈍を施してもよい。また、製造の過程で成形した鋼製外皮の合わせ目を溶接した継ぎ目が無いワイヤと、前記合わせ目を溶接せず隙間のまま残すワイヤのいずれの構造も採用することができる。
【００３４】
以下、発明例及び比較例を挙げて本発明についてより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３５】
表１に発明例及び比較例のフラックス入りワイヤの成分含有量を示す。表１中の成分以外の残部の主成分はＦｅであり、不可避不純物としてＰ、Ｓ、Ｎ及びＣｕ等を含む。なお、表１中の「−」は、該当する成分が積極的に添加されていないことを示す。
【００３６】
【表１】
2019171473.tif 000002
【００３７】
上記表１に示した試験Ｎｏ．１〜９（発明例）及び試験Ｎｏ．１０〜２３（比較例）のフラックス入りワイヤを使用し、被溶接材としてＪＩＳ  Ｇ  ３１０６、ＳＭ４９０Ａの鋼板を使用し、シールドガスとして１００質量％ＣＯ２を流量２５リットル／分で供給して、下記（１）〜（３）の各溶接試験を実施し、その溶接性について評価した。
【００３８】
（１）立向上進溶接による溶接金属及びスラグの垂れ落ち性の評価
下記表２に示す方法で、立向上進溶接を行い、溶接金属及びスラグの垂れ落ち性を評価した。評価基準は次のとおりである。
（１−１）溶接金属の垂れ落ち評価
溶接金属の垂れ落ちが発生せず、良好であったもの：〇
溶接金属の垂れ落ちが発生したもの：×
（１−２）スラグの垂れ落ち評価
スラグの垂れ落ちが発生せず、良好であったもの：〇
多少のスラグの垂れ落ちは発生したものの実用上問題のない程度であったもの：△
スラグの垂れ落ちが発生したもの：×
【００３９】
【表２】
2019171473.tif 000003
【００４０】
（２）スパッタ発生量、アーク安定性、スラグ剥離性及びビード形状の評価
立向上進すみ肉溶接を行うことにより、スパッタ発生量の官能評価、アーク安定性の官能評価、及びスラグ剥離性の評価を行った。また、ビード形状についても官能評価を行った。評価基準は次のとおりである。
（２−１）スパッタ発生量の評価
スパッタ発生量が少ないもの（スパッタ発生量：１．５ｇ／分未満）：○
スパッタ発生量がやや多いもの（スパッタ発生量：１．５ｇ／分以上）：×
（２−２）アーク安定性の評価
アーク集中性が良好であったもの：○
アーク集中性が不良であり、アークのバタつきが発生したもの：×
（２−３）スラグ剥離性の評価
スラグ剥離性が良好なもの（スラグ自然剥離率（＝スラグ自然剥離長さ／溶接長）：２５％以上）：○
スラグ剥離性が不良なもの（スラグ自然剥離率（＝スラグ自然剥離長さ／溶接長）：２５％未満）：×
（２−４）ビード形状の評価
ビード形状が良好であったもの：〇
ビード形状が不良であったもの：×
【００４１】
（３）機械的性能の評価
溶接により得られた金属片について、高温割れ、靭性及び強度を評価した。
（３−１）高温割れの評価
高温割れが発生しなかったもの：○
高温割れが発生したもの：×
なお、上記高温割れは、Ｘ線透過試験により検出した。
（３−２）靭性の評価
ＪＩＳ  Ｇ  ３１０６（ＳＭ４９０Ａ）に該当する供試鋼板を使用し、ＪＩＳ  Ｚ  ３３１３に規定されている全溶着金属についての試験方法に準じ、溶接した。評価基準は次のとおりである。
シャルピー衝撃試験による吸収エネルギーが６０Ｊ以上９０Ｊ未満のもの：○
シャルピー衝撃試験による吸収エネルギーが６０Ｊ未満のもの：×
（３−３）強度の評価
上記靱性の評価における条件と同条件とした。評価基準は次のとおりである。
引張強さが５００〜６４０ＭＰａであったもの：〇
引張強さが上記範囲外であったもの：×
上述の各溶接試験の評価結果を下記表３に示す。
【００４２】
【表３】
2019171473.tif 000004
【００４３】
表１及び表３の結果に示すように、比較例である試験Ｎｏ．１０は、金属Ａｌの含有量が本発明範囲の上限値を超えているため、ビード形状が不良となっている。また、靭性の評価結果が発明例と比較して低下している。
比較例である試験Ｎｏ．１１は、ＴｉＯ２の含有量が本発明範囲の下限値未満であるため、溶接金属の垂れ落ちが発生している。
比較例である試験Ｎｏ．１２は、Ａｌ２Ｏ３の含有量が本発明範囲の下限値未満であるため、スラグの垂れ落ちが発生している。
比較例である試験Ｎｏ．１３は、Ａｌ２Ｏ３の含有量が本発明範囲の上限値を超えているため、ビード形状が不良となっている。
比較例である試験Ｎｏ．１４は、ＳｉＯ２換算値が本発明範囲の下限値未満であるため、アークが不安定となってスパッタ発生量が増加している。
比較例である試験Ｎｏ．１５は、ＳｉＯ２換算値が本発明範囲の上限値を超えているため、スラグ剥離性が低下している。
【００４４】
比較例である試験Ｎｏ．１６は、ＺｒＯ２換算値が本発明範囲の下限値未満であるため、アークが不安定となり、スラグの垂れ落ちが発生している。
比較例である試験Ｎｏ．１７は、ＺｒＯ２換算値が本発明範囲の上限値を超えているため、スパッタ発生量が増加している。
比較例である試験Ｎｏ．１８は、ＭｇＯ換算値が本発明範囲の下限値未満であるため、アークが不安定となり、スラグの垂れ落ちが発生している。
比較例である試験Ｎｏ．１９は、ＭｇＯ換算値が本発明範囲の上限値を超えているため、ビード形状が不良となっている。
比較例である試験Ｎｏ．２０は、フッ化物の含有量が本発明範囲の下限値未満であるため、アークが不安定となっている。
比較例である試験Ｎｏ．２１はフッ化物の含有量が本発明範囲の上限値を超えているため、スラグの垂れ落ちが発生している。
比較例である試験Ｎｏ．２２は、（Ａｌ２Ｏ３換算値＋ＺｒＯ２換算値＋ＭｇＯ換算値）／ＳｉＯ２換算値の式により得られる値が本発明範囲の下限値未満であるため、ビード形状が不良となり、スラグ剥離性も低下している。
比較例である試験Ｎｏ．２３は、上記式により得られる値が本発明範囲の上限値を超えているため、アークが不安定となり、ビード形状が不良となっている。
【００４５】
これに対し、発明例である試験Ｎｏ．１〜９は、いずれも本発明の規定範囲を全て満たしているため、溶融金属の垂れ落ち、スパッタ発生量、スラグ垂れ落ち及びアーク安定性の溶接作業性、並びにビード形状及びスラグ剥離性において良好な結果が得られている。また、機械的性能に関する、高温割れ、靱性及び強度のいずれにおいても良好な結果が得られている。
特に、試験Ｎｏ．１〜８は、Ｎａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計における好ましい数値範囲を満たしているため、スラグ垂れ落ちを含む全ての評価について優れた結果が得られた。
【００４６】
なお、下向及び水平すみ肉溶接の溶接作業性についても、同様の試験により確認したが、発明例はいずれも良好であった。
【００４７】
以上詳述したように、本発明によれば、溶融金属の垂れ落ち、スパッタ発生量、スラグ垂れ落ち及びアーク安定性の溶接作業性、並びにビード形状及びスラグ剥離性がバランスよく優れた、全姿勢溶接に好適であるアーク溶接用のフラックス入りワイヤを得ることができる。