(57)【要約】【課題】３電極以上の多電極片面サブマージアーク溶接、特に厚鋼板の大入熱溶接においても、溶接作業性が良好で、良好な強度及び安定した低温靭性の溶接金属が得られる多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスを提供する。【解決手段】質量％で、ＳｉＯ2換算値の合計：１１〜２５％、ＣａＯ換算値の合計:１〜１０％、ＭｇＯ換算値の合計:１０〜３０%、ＴｉＯ2換算値の合計：１〜１０％、Ａｌ2Ｏ3換算値の合計：１〜８％、Ｆ換算値の合計：１〜６%、ＣＯ2換算値の合計：１〜８％、Ｎａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計：１〜５％、Ｂ2Ｏ3：０．１〜３％、Ｆｅ：１５〜４０％、Ｓｉ：０．５〜２％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｍｏ：０．１〜３％、Ｔｉ：０．１〜３％、Ａｌ：０．０５〜０．５％からなることを特徴とする多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックス。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスにおいて、フラックスの全質量に対する質量％で、
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：１１〜２５％、
Ｃａ酸化物のＣａＯ換算値の合計:１〜１０％、
Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計:１０〜３０％、
Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計：１〜１０％、
Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計：１〜８％、
弗素化合物のＦ換算値の合計：１〜６％、
金属炭酸塩の１種又は２種以上のＣＯ2換算値の合計：１〜８％、
Ｎａ酸化物及びＫ酸化物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計：１〜５％、
Ｂ2Ｏ3：０．１〜３％、
Ｆｅ：１５〜４０％、
Ｓｉ：０．５〜２％、
Ｍｎ：０．５〜１．５％、
Ｍｏ：０．１〜３％、
Ｔｉ：０．１〜３％、
Ａｌ：０．０５〜０．５％を含有し、
残部は不可避不純物からなることを特徴とする多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックス。
【請求項２】
フラックスの全質量に対する質量％で、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計：０．０１〜０．３％をさらに含有することを特徴とする請求項１記載の多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックス。
【請求項３】
フラックスの全質量に対する質量％で、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値の合計：１％以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造船などの大板継ぎに用いる多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスに関し、特に厚鋼板の大入熱溶接において、溶接作業性が良好で、かつ良好な強度及び安定した低温靭性を得る上で好適な多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
サブマージアーク溶接は、予め粒状のフラックスを溶接線に沿って散布しておき、その中に電極ワイヤを連続的に供給し、この電極ワイヤの先端と母材との間でアークを発生させて溶接を連続的に行う方法である。このサブマージアーク溶接方法によれば、高能率で安定した溶接作業性及び溶接金属の機械性能が得られることから、造船、鉄骨、造管、橋梁、車両等の大型構造物を始めとした幅広い分野で適用されている。
【０００３】
近年、エネルギー産業の発展に伴い鋼材の高強度化及び高靭性化、また構造物の大型化に伴う板厚の極厚化などが検討され、高強度又は極厚の鋼材の適用比率が年々増加している。そこで、サブマージアーク溶接においては、溶接施工における生産性の向上や安全性、耐久性の確保のため、更なる品質向上が求められている。
【０００４】
特に造船業界においては大型のバルクキャリア、タンカー、コンテナ運搬船等の建造数が年々増加傾向にあり、これら建造における生産性の向上や安全性、耐久性の確保のため、更なる溶接の高能率化と溶接部の高靭性化の要望が極めて大きい。
【０００５】
この造船の建造工程の主軸である大板継は、図１に示すフラックス銅バッキング片面サブマージアーク溶接方法（以下、ＦＣｕＢ法という。）が多用されている。このＦＣｕＢ法は、裏当銅板１に裏フラックス２を約４〜７ｍｍ程度散布し、エアーホース３に空気を注入して、これを被溶接鋼板４の裏側にあたる開先裏面４ａに押し当てる。そして、２〜４本のワイヤ５を用いて表側より表フラックス６を散布して１層溶接し、表ビードと裏ビードを同時に形成するものである。この溶接方法は、開先裏面４ａに裏フラックス２が密着するためバッキングの当りが良く、また裏フラックス２の下の裏当銅板１で裏ビードの余盛高さを抑制するので、大電流の溶接条件で施工しても美麗かつ溶接欠陥の無い健全な裏ビードが得られる。このため、ＦＣｕＢ法は薄板から厚板まで幅広く適用されている。
【０００６】
例えば特許文献１には、４電極による高速片面サブマージアーク溶接方法に関する基礎的な技術の開示がある。これは高速の片面サブマージアーク溶接において健全な欠陥の無い溶接金属を得るためにワイヤ径、溶接電流、溶接速度、電極間の距離、フラックス及びワイヤ成分を限定し改善を図ったものである。しかし、特許文献１に記載の技術は、健全な欠陥の無い溶接金属を得ることは可能であるが、厚鋼板の大入熱溶接になると、溶接金属の引張強度が低下し、さらに安定した低温靭性を得ることができないという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２には、３電極以上の電極を使用した片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスに関する技術の開示がある。これはフラックスの成分及び鉄粉の粒径を限定して健全なビード形状、溶接金属の機械性能の改善を図ったものである。しかし、特許文献２に記載の技術は、厚鋼板の大入熱溶接になると溶接作業性が不安定になりやすいという問題があった。
【０００８】
また、特許文献３には、３電極以上の電極を使用し、ワイヤ径、溶接電流、電極間の距離、電極のトーチ角度を限定し、健全な裏ビードを得るための技術の開示がある。しかし特許文献３記載の技術は、高速の片面サブマージアーク溶接において健全な裏ビードを得ることは可能であるが、厚鋼板の大入熱溶接になると安定した溶接作業性を得ることはできないという問題があった。
【０００９】
特許文献４には、単電極による片面サブマージアーク溶接方法に関する技術の開示がある。本方法によれば溶接速度や溶接入熱を最適化することで表ビード及び裏ビードともに健全で安定したビード形状及び外観を得ることができるが、単電極溶接であるため溶接速度が遅く、溶接効率が低下し、著しく生産効率が低下するという問題があった。
【００１０】
一方、本出願人は、特許文献５及び特許文献６で、表ビードの改善と優れた機械性能の溶接金属が得られる多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスを提案した。しかし、特許文献５に記載の技術は、板厚２０ｍｍ程度の中鋼板では良好な溶接金属の機械性能が得られるものの、厚鋼板の大入熱溶接においては、溶接金属の引張強度及び靭性が低下するという問題があった。また、特許文献６に記載の技術は、厚鋼板の大入熱溶接において良好な引張強度は得られるものの、アークが不安定になりやすく安定した低温靭性が得られないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−３３７６５１号公報
【特許文献２】特開２０１５−７４０１１号公報
【特許文献３】特開平８−９９１７８号公報
【特許文献４】特開２００４−１５４８４１号公報
【特許文献５】特開２０１２−２１８０５３号公報
【特許文献６】特開２０１５−１５５１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、３電極以上の多電極片面サブマージアーク溶接を行う上で、特に溶接入熱の高い厚鋼板の溶接を行う上においても、アーク安定性、スラグ剥離性が良好で、アンダーカット等の溶接欠陥が無い優れたビード形状・外観が得られ、かつ良好な強度及び安定した低温靭性の溶接金属が得られる多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックス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】
本発明の要旨は、
（１）多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスにおいて、フラックス全質量％に対する質量％で、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：１１〜２５％、Ｃａ酸化物のＣａＯ換算値の合計:１〜１０％、Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計:１０〜３０%、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計：１〜１０％、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計：１〜８％、弗素化合物のＦ換算値の合計：１〜６％、金属炭酸塩の１種又は２種以上のＣＯ2換算値の合計：１〜８％、Ｎａ酸化物及びＫ酸化物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計：１〜５％、Ｂ2Ｏ3：０．１〜３％、Ｆｅ：１５〜４０％、Ｓｉ：０．５〜２％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｍｏ：０．１〜３％、Ｔｉ：０．１〜３％、Ａｌ：０．０５〜０．５％を含有し、残部は不可避不純物からなることを特徴とする多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックス。
【００１４】
（２）フラックスの全質量に対する質量％で、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計：０．０１〜０．３％をさらに含有することを特徴とする（１）に記載の片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックス。
【００１５】
（３）フラックスの全質量に対する質量％で、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値の合計：１％以下であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明を適用した多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスによれば、３電極以上の多電極片面サブマージアーク溶接を行う上で、特に厚鋼板の大入熱溶接を行う上においても、アークが安定し、スラグ剥離性が良好で、アンダーカット等の溶接欠陥が無い優れたビード形状・外観が得られ、かつ良好な強度及び安定した低温靭性の溶接金属が得られる多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例で用いたフラックス銅バッキング片面サブマージアーク溶接方法を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例で用いた鋼板の開先形状を示す図である。
【図３】本発明の実施例で用いた溶接金属の引張試験片採取位置を示す図である。
【図４】本発明の実施例で用いた溶接金属の衝撃試験片採取位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明者らは、厚鋼板の多電極片面サブマージアーク溶接において、アークが安定し、スラグ剥離性、アンダーカット等の溶接欠陥が無いビード形状・外観が得られ、良好な強度及び安定した低温靭性の溶接金属が得られる多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスを得るためにボンドフラックスの成分組成について種々検討を行った。
【００１９】
造船建造の大板継に適用する多電極高速片面サブマージアーク溶接は、板厚が８ｍｍから４０ｍｍまでと幅広く、鋼板の板厚が厚くなるほど大入熱の溶接となる。
【００２０】
そのため、大入熱溶接においてもアークが安定して優れた溶接作業性を得るために、ボンドフラックス中のスラグ組成について検討した。
【００２１】
その結果、金属炭酸塩の添加量が多くなるとアークが不安定になりやすいことがわかった。金属炭酸塩は、アーク中で熱分解してＣＯ又はＣＯ2ガスを発生させるが、ガスの発生量が過剰になると溶融金属の進行を妨げるように働き、アークが不安定になりやすく、吹き上げ現象を助長させることを知見した。そこで、金属炭酸塩を除去した結果、アーク安定性は向上したが、アーク雰囲気中の窒素及び酸素を低減させる効果が無くなり、溶接金属の低温靭性が低下した。以上のことから、溶接金属の低温靭性を得るためには、ボンドフラックス中の金属炭酸塩は必須成分であり、除去できないことが判明した。
【００２２】
このため、金属炭酸塩を添加することを前提としたボンドフラックスのスラグ組成について検討を行った結果、ボンドフラックスのＳｉ酸化物、Ｃａ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ａｌ酸化物、金属炭酸塩のＣＯ2換算値の合計及びＮａ酸化物とＫ酸化物の合計を適量添加することによってアークが安定することを見出した。
【００２３】
また、スラグ剥離性はＳｉ酸化物、Ｃａ酸化物、Ｍｇ酸化物を適量添加することによって、ビード表面のこびりつきはＴｉ酸化物の適量添加で良好になることを見出した。
【００２４】
さらに、ビード形状・外観については、Ｓｉ酸化物、Ｃａ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｃａ酸化物、金属弗化物を適量添加することで溶融スラグの融点、流動性を最適化することと、鉄粉を適量添加することでアーク集中性を高めて良好なビード形状・外観が得られることを見出した。
【００２５】
次に溶接金属の機械性能について検討した。良好な強度及び安定した低温靭性の溶接金属を得るためには、ボンドフラックス中に脱酸剤、合金剤等を添加し、かつフラックスの塩基度を高くして溶接金属の酸素量を低く抑え、焼入れ性を高める必要がある。しかし過剰に脱酸剤及び合金剤を添加すると、溶接金属の焼入れ性が過剰となり、強度が高くなって低温靭性が低下する。そこで、様々な板厚における溶接入熱量の変化に対応したボンドフラックスを開発するため、種々の脱酸剤、合金剤及びスラグ組成を検討した。
【００２６】
その結果、ボンドフラックス中のＳｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ2Ｏ3、Ｍｇ酸化物及び金属弗化物を適量添加することによって良好な強度及び低温靭性が得られることを見出した。特に大入熱溶接における安定した低温靭性を得るためにはＭｏ、Ｔｉ及びＢ2Ｏ3の添加量を最適化することで溶接金属の組織を微細化させることが有効であることを見出した。
【００２７】
また、Ｚｒ酸化物を適量添加することによりさらにスラグ剥離性が良好になり、Ｆｅ酸化物の添加量を制限することによってさらにビード形状が良好になることも見出した。
【００２８】
以下に本発明を適用した多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスの成分組成の限定理由について説明する。なお、以下成分については、多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックス全質量に対する質量％を示すこととし、その質量％を表わすときは単に％と記載して表すこととする。
【００２９】
[Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：１１〜２５％]
Ｓｉ酸化物は、良好な溶接ビードを形成するための重要な成分である。またＳｉ酸化物、スラグをガラス質の性状にして、砕けやすく剥離性の良好なスラグにする効果を発揮する。Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が１１％未満であると、ビード趾端部のなじみが悪くなり、スラグ剥離性が劣化し、ビード形状・外観が不良でアンダーカットも生じる。一方、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が２５％を超えると、溶接金属中の酸素量が増加して低温靭性が低下する。したがって、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計は１１〜２５％とする。なお、Ｓｉ酸化物は、珪砂、ジルコンサンド、珪灰石、水ガラス（珪酸ソーダ、珪酸カリウム）等から添加できる。
【００３０】
[Ｃａ酸化物のＣａＯ換算値の合計:１〜１０％]
Ｃａ酸化物は、スラグの融点及び流動性を調整するために重要な成分である。Ｃａ酸化物のＣａＯ換算値の合計が１％未満であると、ビード趾端部のなじみが悪くなり、ビード形状・外観が不良でアンダーカットも生じる。一方、Ｃａ酸化物のＣａＯ換算値の合計が１０％を超えると、スラグ流動性が悪くなり、ビード高さが不均一となってスラグ剥離性及びビード形状・外観が不良となる。したがって、Ｃａ酸化物のＣａＯ換算値の合計は１〜１０％とする。なお、Ｃａ酸化物は、珪灰石、炭酸カルシウム等から添加できる。
【００３１】
[Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計:１０〜３０％]
Ｍｇ酸化物は、スラグの耐火性及び塩基度を向上させて溶接金属の酸素量を低減する効果がある。Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計が１０％未満であると、フラックスの塩基度が低くなり、溶接金属中の酸素量が増加して低温靭性が低下する。一方、Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計が３０％を超えると、フラックスの軟化溶融点が高くなり、ビード表面の波目が粗くなり、スラグ剥離性及びビード形状・外観が不良となる。したがって、Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計は１０〜３０％とする。なお、Ｍｇ酸化物は、マグネシアクリンカー、炭酸マグネシウム等から添加できる。
【００３２】
[Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計：１〜１０％]
Ｔｉ酸化物は、アーク安定性を良好にする効果がある。またＴｉ酸化物は、ビード表面の平滑性にも有効である。Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計が１％未満であると、アークが不安定で、ビード表面の平滑性向上効果が得られずビード形状・外観が不良となる。一方、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計が１０％を超えると、スラグが緻密になってスラグ剥離性が不良となる。また、スラグがビード表面こびり付き易くなりビード形状・外観が劣化する。したがって、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計は１〜１０％とする。なお、Ｔｉ酸化物は、ルチール、酸化チタン、チタンスラグ等から添加できる。
【００３３】
[Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計：１〜８％]
Ａｌ酸化物は、スラグ剥離性及びビード外観を良好にする効果がある。またＡｌ酸化物は、良好なアーク安定性を得るのに有効である。Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計が１％未満であると、アークが不安定で、スラグ剥離性及びビード表面の波目が粗くなりビード形状・外観が劣化する。一方、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計が８％を超えると、ビード形状が凸状となりスラグ剥離性も不良となる。したがって、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計は１〜８％とする。なお、Ａｌ酸化物は、アルミナ、長石、珪砂等から添加できる。
【００３４】
[弗素化合物のＦ換算値の合計：１〜６％]
弗素化合物は、スラグの融点及び流動性を調整するために重要な成分である。また弗素化合物は、フラックスの塩基度を高くして低温靭性を向上させる効果がある。弗素化合物のＦ換算値の合計が１％未満であると、フラックスの塩基度が低くなり、溶接金属中の酸素量が増加して低温靭性が低下する。一方、弗素化合物のＦ換算値の合計が６％を超えると、フラックスの軟化溶融点が低くなり、ビード平滑性が低下してビード形状・外観が不良となる。したがって、弗素化合物のＦ換算値の合計は１〜６％とする。なお、弗素化合物は、弗化アルミ、蛍石等から添加できる。
【００３５】
［金属炭酸塩の１種又は２種以上のＣＯ2換算値の合計：１〜８％］
金属炭酸塩は、アーク中で分解してＣＯ又はＣＯ2ガスを発生させてアーク安定性を向上させるとともに、アーク雰囲気中の窒素及び酸素を低減させる効果がある。金属炭酸塩の１種又は２種以上のＣＯ2換算値の合計が１％未満であると、アークが不安定となり、ビード形状・外観が不良となる。また、溶接金属中の窒素及び酸素が増加して低温靭性が低下する。一方、金属炭酸塩の１種又は２種以上のＣＯ2換算値の合計が８％を超えると、ＣＯ又はＣＯ2ガスの発生量が過剰となり、かえってアークが不安定になるとともにビード形状・外観が劣化する。したがって、金属炭酸塩の１種又は２種以上のＣＯ2換算値の合計は１〜８％とする。なお、金属炭酸塩は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸マンガン、炭酸鉄、炭酸リチウム等から添加できる。
【００３６】
［Ｎａ酸化物及びＫ酸化物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計：１〜５％］
Ｎａ酸化物及びＫ酸化物は、アークの安定性を改善する効果を有する。Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計が１％未満であると、アークの安定性を改善する効果が得られない。一方、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計が５％を超えると、ビード表面の光沢が失われてビード外観が不良となる。したがって、Ｎａ酸化物及びＫ酸化物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計は１〜５％とする。なお、Ｎａ酸化物及びＫ酸化物は、水ガラス中の珪酸ソーダ及び珪酸カリウム、カリ長石等から添加できる。
【００３７】
[Ｂ2Ｏ3：０．１〜３％]
Ｂ2Ｏ3は、溶接金属のミクロ組織を微細化し、溶接金属の低温靭性を安定にする効果がある。Ｂ2Ｏ3が０．１％未満であると、溶接金属の低温靭性にばらつきが発生する。一方、Ｂ2Ｏ3が３％を超えると、溶接金属が硬化し、かえって低温靭性が低下する。したがって、Ｂ2Ｏ3は０．１〜３％とする。なお、Ｂ2Ｏ3は酸化硼素、硼砂等から添加できる。
【００３８】
[Ｆｅ：１５〜４０％]
Ｆｅは、溶着効率の向上及びアークの集中性を向上させてビード形状を安定にさせる効果がある。Ｆｅが１５％未満であると、溶着効率が低下し、アークの集中性が劣るため裏ビードの形状が不良となり、またアンダーカットが発生する。一方、Ｆｅが４０％を超えると、ビード表面に鉄粒突起が発生してビード形状・外観が劣化し、またスラグ剥離性も不良となる。したがって、Ｆｅは１５〜４０％とする。なお、Ｆｅは鉄粉及びＦｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＭｎやＦｅ−Ｍｏ等から添加できる。
【００３９】
[Ｓｉ：０．５〜２％]
Ｓｉは、脱酸剤であり溶接金属の酸素量を低減させる効果がある。Ｓｉが０．５％未満であると、脱酸効果が得られず、溶接金属の強度及び低温靭性が低下する。一方、Ｓｉが２％を超えると、溶接金属の強度が高くなり低温靭性が低下する。したがって、Ｓｉは０．５〜２％とする。なお、Ｓｉは金属Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等から添加できる。
【００４０】
[Ｍｎ：０．５〜１．５％]
Ｍｎは、Ｓｉと同様に脱酸剤であり、溶接金属の酸素量を低減する。Ｍｎが０．５％未満であると、脱酸効果が得られず、溶接金属の強度及び低温靭性が低下する。一方、Ｍｎが１．５％を超えると、溶接金属に過剰に歩留まって強度が高くなり、低温靭性が低下する。したがって、Ｍｎは０．５〜１．５％とする。なお、Ｍｎは  金属Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等から添加できる。
【００４１】
[Ｍｏ：０．１〜３％]
Ｍｏは、溶接金属の焼き入れ性を向上させる元素であり、特に厚鋼板の大入熱溶接での強度を確保する効果がある。またＭｏは、溶接金属の組織を微細化させて低温靭性を安定にするのに効果がある。Ｍｏが０．１％未満であると、溶接金属の強度が低下し、低温靭性にばらつきが発生する。一方、Ｍｏが３％を超えると、溶接金属の強度が過剰となり、かえって低温靭性が低下する。したがって、Ｍｏは０．１〜３％とする。なお、Ｍｏは金属Ｍｏ、Ｆｅ−Ｍｏ等から添加できる。
【００４２】
[Ｔｉ：０．１〜３％]
Ｔｉは、溶接金属のミクロ組織を微細化して低温靭性を安定にする効果がある。Ｔｉが０．１％未満であると、溶接金属のミクロ組織を微細化する効果が得られず低温靭性にばらつきが発生する。一方、Ｔｉが３％を超えると、溶接金属の強度が高くなり低温靭性が低下する。したがって、Ｔｉは０．１〜３％とする。なお、Ｔｉは金属Ｔｉ、Ｆｅ−Ｔｉ等から添加できる。
【００４３】
[Ａｌ：０．０５〜０．５％]
Ａｌは、強脱酸剤であり特に厚鋼板の大入熱溶接において、溶接金属の低温靭性を改善する効果がある。Ａｌが０．０５％未満であると、溶接金属中の酸素量が多くなり低温靭性が低下する。一方、Ａｌが０．５％を超えると、Ａｌ酸化物として溶接金属に残留して低温靭性が低下する。したがって、Ａｌは０．０５〜０．５％とする。なお、Ａｌは金属Ａｌ、Ｆｅ−Ａｌ等から添加できる。
【００４４】
[Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計：０．０１〜０．３％]
Ｚｒ酸化物はスラグ剥離性を改善させる効果がある。Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計が０．０１％未満であると、その効果が得られない。一方、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計が０．３％を超えると、スラグが緻密になってかえってスラグ剥離性が不良になる。したがって、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計は０．０１〜０．３％とする。なお、Ｚｒ酸化物は、ジルコンサンド、ジルコンフラワー、酸化ジルコニウム等から添加できる。
【００４５】
[Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値の合計：１％以下]
Ｆｅ酸化物は、Ｔｉ酸化物中及びＭｇ酸化物中に微量に含まれる。しかし、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値の合計が１％を超えると、ビード表面の平滑性が損なわれるためビード形状・外観が不良となる。したがって、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値の合計は１％以下とする。
【００４６】
残部は、Ｐ、Ｓ等の不可避不純物であり、Ｐ及びＳは共に低融点の化合物を生成して低温靭性を低下させるので、できるだけ低いことが好ましい。
なお、本発明の多電極片面サブマージアーク溶接用ボンドフラックスを用いた片面溶接は、安定したアーク、ワイヤ送給性、溶着効率向上を可能とした溶接をするために、組み合せるワイヤ径は４．０〜６．４ｍｍとし、３電極以上の多電極片面サブマージアーク溶接に適用する。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例により本発明の効果をさらに詳細に説明する。
【００４８】
表１に示す各種フラックス成分を調整したボンドフラックスと表２に示す化学組成の裏フラックス、表３に示す化学組成のワイヤを用いて、表４に示す化学組成の板厚４０ｍｍの被溶接鋼板４を図２に示すように開先角度４５°、ルートフェイス６ｍｍの開先形状に加工し、表５に示す条件Ｎｏ．１（３電極）又は条件Ｎｏ．２（４電極）による溶接条件にて、ＦＣｕＢ片面サブマージアーク溶接試験を実施した。
【００４９】
なお、表１に示すボンドフラックスは水ガラスを固着剤として造粒した後、４００〜５５０℃で２時間焼成し、粒径を１．４×０．１５ｍｍに整粒した。
【００５０】
また、表３に示すワイヤは原線を縮径、焼鈍、酸洗、銅めっきして素線とし、それらの素線を４．８ｍｍ及び６．４ｍｍ径まで伸線して用いた。
【００５１】
【表１】
2019150859.tif 000002
【００５２】
【表２】
2019150859.tif 000003
【００５３】
【表３】
2019150859.tif 000004
【００５４】
【表４】
2019150859.tif 000005
【００５５】
【表５】
2019150859.tif 000006
【００５６】
各試作ボンドフラックスの評価は、条件Ｎｏ．１又は条件Ｎｏ．２による片面サブマージアーク溶接時のアーク安定性、溶接後のスラグ剥離性、アンダーカットの有無、表ビード表面の鉄粒突起及びスラグこびり付きの有無、ビード形状・外観を調査し、さらに溶接金属の引張強度及び低温靭性を調査した。
【００５７】
溶接金属の機械性能評価は、図３に示すように被溶接鋼板４の板厚ｔの中央（ｔ／２）から引張試験片７（ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１  １０号）を採取した。シャルピー衝撃試験片８（ＪＩＳ  Ｚ２２４２  Ｖノッチ試験片）は、図４に示すように被溶接鋼板４の表面４ｂより２ｍｍの深さから採取したシャルピー衝撃試験片８Ｆ及び裏面４ｃより２ｍｍの深さから採取したシャルピー衝撃試験片８Ｒの２種類を採取した。引張強さの評価は、４９０〜６９０Ｍｐａを良好とした。低温靭性の評価は、−２０におけるシャルピー衝撃試験により行い、各々繰返し数３本の平均値が５０J以上で平均値と最小値との差が１０Ｊ以下、被溶接鋼板４の板厚方向の平均値の差（鋼板表面側と鋼板裏面側における吸収エネルギーの平均値の差）が２０Ｊ以下を良好とした。これらの結果を表６にまとめて示す。
【００５８】
【表６】
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【００５９】
表１及び表６中のフラックス記号Ｆ１〜Ｆ１３が本発明例、フラックス記号Ｆ１４〜Ｆ３０は比較例である。本発明例であるフラックス記号Ｆ１〜Ｆ１３は、フラックス中のＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値、Ｃａ酸化物のＣａＯ換算値の合計、Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計、弗素化合物のＦ換算値の合計、金属炭酸塩の１種又は２種以上のＣＯ2換算値の合計、Ｎａ酸化物及びＫ酸化物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計、Ｂ2Ｏ3、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ａｌが適正であるので、アークが安定で、アンダーカットや表ビード表面の鉄粒突起及びスラグのこびり付きが無く、スラグ剥離性、ビード形状・外観が良好であった。また、溶接金属の引張強さ及び吸収エネルギーエネルギーも良好であるなど極めて満足な結果であった。
【００６０】
なお、フラックス記号Ｆ２、Ｆ３、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ９、Ｆ１１、Ｆ１２は、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値が適正であるのでスラグ剥離性が非常に良好であった。
【００６１】
また、フラックス記号Ｆ４、Ｆ５、Ｆ８はＦｅ酸化物のＦｅＯ換算値が多いので、ビード形状・外観がやや不良であったが、実用上特に問題とならない程度であった。
【００６２】
比較例中フラックス記号１４は、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値が少ないので、ビード趾端部のなじみが悪く表ビード形状・外観及びスラグ剥離性が不良でアンダーカットも発生した。また、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値が少ないので、スラグ剥離性を改善させる効果が得られなかった。
【００６３】
フラックス記号Ｆ１５は、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値が多いので溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Ｆｅが多いので、ビード表面に鉄粒突起が発生し、スラグ剥離性及び表ビード形状・外観も不良であった。
【００６４】
フラックス記号Ｆ１６は、Ｃａ酸化物のＣａＯ換算値が少ないので、ビード趾端部のなじみが悪く表ビード形状・外観が不良でアンダーカットも発生した。また、Ｓｉが少ないので溶接金属の引張強さ及び吸収エネルギーが低値であった。
【００６５】
フラックス記号Ｆ１７は、Ｃａ酸化物のＣａＯ換算値が多いので、スラグ剥離性及び表ビード形状・外観が不良であった。また、Ｍｎが少ないので、溶接金属の引張強さ及び吸収エネルギーが低値であった。
【００６６】
フラックス記号Ｆ１８は、Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値が少ないので、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値が多いので、スラグ剥離性が不良であった。
【００６７】
フラックス記号Ｆ１９は、Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値が多いので、スラグ剥離性及び表ビード形状・外観が不良であった。また、Ａｌが少ないので、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。
【００６８】
フラックス記号Ｆ２０は、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値が少ないので、アークが不安定で、表ビード形状・外観も不良であった。また、Ｂ2Ｏ3が多いので、溶接金属の引張強さが高くなり、吸収エネルギーが低値であった。
【００６９】
フラックス記号Ｆ２１は、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値が多いので、スラグ剥離性が不良で、スラグがビード表面にこびり付き、表ビード形状・外観も不良であった。また、Ｍｎが多いので、溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低値であった。
【００７０】
フラックス記号Ｆ２２は、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値が少ないので、アークが不安定で、表ビード形状・外観及びスラグ剥離性も不良であった。また、Ｍｏが少ないので溶接金属の引張強さが低値で、吸収エネルギーの平均値と最低値の差及び板厚方向の平均値の差が大きかった。
【００７１】
フラックス記号Ｆ２３は、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値が多いので、表ビード形状・外観及びスラグ剥離性が不良であった。また、Ｍｏが多いので、溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低かった。
【００７２】
フラックス記号Ｆ２４は、弗素化合物のＦ換算値が少ないので、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Ｆｅが少ないので、裏ビード形状・外観が不良でアンダーカットも発生した。
【００７３】
フラックス記号Ｆ２５は、弗素化合物のＦ換算値が多いので、表ビード形状・外観が不良であった。また、Ｔｉが少ないので、吸収エネルギーの平均値と最低値の差及び板厚方向の平均値の差が大きかった。
【００７４】
フラックス記号Ｆ２６は、金属炭酸塩の１種又は２種以上のＣＯ2換算値の合計が少ないので、アークが不安定で、表ビード形状・外観も不良であった。また、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。
【００７５】
フラックス記号Ｆ２７は、Ｎａ酸化物及びＫ酸化物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計が多いので、表ビード形状・外観が不良であった。また、Ａｌが多いので、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。
【００７６】
フラックス記号Ｆ２８は、Ｎａ酸化物及びＫ酸化物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計が多いので、アークが不安定であった。また、Ｂ2Ｏ3が少ないので、吸収エネルギーの平均値と最低値の差及び板厚方向の平均値の差が大きかった。
【００７７】
フラックス記号Ｆ２９は、Ｔｉが多いので、溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低値であった。また、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値が多いので、表ビード形状・外観が不良であった。
【００７８】
フラックス記号Ｆ３０は、金属炭酸塩の１種又は２種以上のＣＯ2換算値の合計が多いので、アークが不安定で、表ビード形状・外観が不良であった。また、Ｓｉが多いので溶接金属の引張強さが高くなり吸収エネルギーが低値であった。
【符号の説明】
【００７９】
１    裏当銅板
２    裏フラックス
３    エアーホース
４    被溶接鋼板
４ａ  開先裏面
５    ワイヤ
６    表フラックス
７    引張試験片
８Ｆ、８Ｒ    衝撃試験片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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