(57)【要約】    【課題】  溶接速度が１５０ｃｍ／分以上の高速溶接においても、優れた溶接作業性、ビード形状及び外観、並びに耐プライマー性を有し、仮に上述の外乱が生じても、手直し溶接が極めて少ない多電極ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供する。    【解決手段】  ワイヤ横断面における全断面積に対する外皮断面積の割合Ｓｆ（％）（（軟鋼製外皮部の断面積）／（ワイヤ全断面積）×１００％）が３０乃至７０％である。外皮のビッカース硬度Ｈ（Ｈｖ）がＨ≦４２５−３×Ｓｆを満足する。組成は、ワイヤ全重量に対して、アルカリ金属酸化物を除く酸化物：３．５乃至７．５質量％、アルカリ金属化合物：０．０１乃至０．４０質量％、Ｓｉ：０．４乃至１．２質量％、Ｍｎ：１．５乃至４．０質量％、Ａｌ：０．２乃至０．６質量％を含有する。前記アルカリ金属化合物はＫ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択された１種又は２種以上である。【選択図】    図２
2005313226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟鋼製外皮にフラックスを充填してなるフラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ横断面における全断面積に対する外皮断面積の割合Ｓｆ（％）（（軟鋼製外皮部の断面積）／（ワイヤ全断面積）×１００％）が３０乃至７０％であって、且つ外皮のビッカース硬度Ｈ（Ｈｖ）がＨ≦４２５−３×Ｓｆを満足する範囲にあることを特徴とする多電極ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項２】
ワイヤ全質量に対して、
アルカリ金属酸化物を除く酸化物：３．５乃至７．５質量％
アルカリ金属化合物：０．０１乃至０．４０質量％
Ｓｉ：０．４乃至１．２質量％
Ｍｎ：１．５乃至４．０質量％
Ａｌ：０．２乃至０．６質量％
を含有し、
前記アルカリ金属化合物がＫ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択された１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の多電極ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項３】
ワイヤ全質量に対して
アルカリ金属酸化物を除く酸化物：４．６．乃至６．７質量％
アルカリ金属化合物：０．０５乃至０．３０質量％
Ｓｉ：０．６乃至１．２質量％
Ｍｎ：２．０乃至３．５質量％
Ａｌ：０．３乃至０．５質量％
を含有し、
前記アルカリ金属化合物がＫ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択された１種又は２種以上であることを特徴とする請求項２に記載の多電極ガスシールドアーク溶接用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、ショッププライマー等の一次防錆塗料を塗装した鋼板の水平及び下向きすみ肉溶接に適し、特に２電極で１つの溶融池を形成する２電極１プール法であって溶接速度が１５０ｃｍ／分以上の高速溶接においても、溶接作業性、ビード形状及び外観、耐プライマー性が優れた溶接施工を可能とする多電極ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
造船又は橋梁分野では、全溶接長に占めるすみ肉溶接長の割合が高く、また作業工程の合理化等の理由によりショッププライマー等の一次防錆塗料を塗装したままで溶接を行う場合が多い。このため、構造物の生産性の向上を目的として、高能率性及び高速性が優れており、且つ、水平すみ肉溶接での耐プライマー性が優れた溶接ワイヤ及び施工法が望まれている。
【０００３】
メタル系及びチタニア系ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、高能率で溶接作業性が良好であることから適用が拡大してきた。しかし、単電極溶接の場合、溶接速度が速くなると、（ａ）耐プライマー性が悪化する、（ｂ）アンダーカットが発生し易くなる、（ｃ）凸型ビード及びビード不揃いが発生し易くなる等の不具合が生じるため、溶接速度は７０ｃｍ／分程度が限界となっている。
【０００４】
そこで、多電極ガスシールドアーク溶接法及び多電極ガスシールド溶接用フラックス入りワイヤ等の高速溶接性に優れた施工法及び多電極での溶接に適した溶接ワイヤが提案されている（例えば、特許文献１乃至５参照）。
【０００５】
特許文献１には、酸化物、アルカリ金属化合物の１種又は２種以上、並びにＭｇ、Ｓｉ、Ｍｎを所定量含有するフラックス入りワイヤを先行極及び後行極に用い、先行極と後行極の極間を１５乃至５０ｍｍにして溶接する２電極タンデムガスシールドアーク水平すみ肉溶接施工法が開示されている。この従来技術により、溶接速度が１００ｃｍ／分以上の高速水平すみ肉溶接において、良好な溶接作業性及び耐プライマー性が得られるとされている。
【０００６】
また、特許文献２には、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ａｌ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、及びＭｇＯを所定量含有し、特に２電極で１つの溶融池を形成して溶接する２電極１プール法での使用に適した水平すみ肉ガスシールド溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。この従来技術により、溶接速度が１５０ｃｍ／分以上の高速水平すみ肉溶接において、良好な溶接作業性及び優れた連続溶接性が得られるとされている。
【０００７】
しかしながら、上記従来技術では、溶接速度が１５０ｃｍ／分を超えると、（ａ）耐プライマー性が悪化する、（ｂ）アンダーカットが生じ易くなる、（ｃ）凸型ビード及びビード不揃が発生し易くなる等の問題が生じる。また、実際の溶接現場においては、各種外乱（溶接継ぎ手の過大ギャップ、電圧変動、プライマー膜厚の過大・変動等）が生じており、これらの外乱の影響を受けた場合、（ａ）２電極間に形される溶融地（湯溜まり）が不安定になり、ビード不揃い及びアンダーカット発生数が増大する、（ｂ）ピット発生数が増加する等の不具合が生じる。上記外乱による不具合は、１５０ｃｍ／分以上の高速溶接において顕著になり、手直し溶接の増加により、生産性の低下に繋がる。
【０００８】
特許文献３には、外皮断面積のワイヤ全断面積に対する比率を０．５５乃至０．８５にし、且つ外皮部分に開口部を有しない溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。
【０００９】
特許文献４には、ワイヤに所定量の鉄粉及び炭素量を含み、（外皮金属断面積／ワイヤ全断面積）比を０．０６乃至０．８０にすると共に、この比のワイヤ長手方向のバラツキを０．０５以下に制限した鉄粉系フラックス入りワイヤが開示されている。
【００１０】
特許文献５には、ワイヤ全断面積に対する外皮部分の面積の比率が５０乃至９５％、外皮のビッカース硬度が３００Ｈｖ以下で且つ、前記面積率と外皮硬度が所定の関係式を満足する溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開平６−２３４０７５号公報
【特許文献２】特開２０００−７１０９６号公報
【特許文献３】特開昭５８−８４６９６号公報
【特許文献４】特開昭６２−８４８９２号公報
【特許文献５】特開平９−３８７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来技術はワイヤ送給性を向上させ、又はスパッタ発生量を低減させたものであり、溶接速度が１５０ｃｍ／分以上の単電極又は多電極高速水平すみ肉溶接では、ピット及びガス溝、ビード不揃い、凸型ビード、並びにアンダーカット等の欠陥が多発するという問題点がある。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、溶接速度が１５０ｃｍ／分以上の高速溶接においても、優れた溶接作業性、ビード形状及び外観、並びに耐プライマー性を有し、仮に上述の外乱が生じても、手直し溶接が極めて少ない多電極ガスシールドアーク溶接用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】
【００１４】
本発明に係る多電極ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、軟鋼製外皮にフラックスを充填してなるフラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ横断面における全断面積に対する外皮断面積の割合Ｓｆ（％）（（軟鋼製外皮部の断面積）／（ワイヤ全断面積）×１００％）が３０乃至７０％であって、且つ外皮のビッカース硬度Ｈ（Ｈｖ）がＨ≦４２５−３×Ｓｆを満足する範囲にあることを特徴とする。
【００１５】
この多電極ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、組成は、
ワイヤ全質量に対して、
アルカリ金属酸化物を除く酸化物：３．５乃至７．５質量％
アルカリ金属化合物：０．０１乃至０．４０質量％
Ｓｉ：０．４乃至１．２質量％
Ｍｎ：１．５乃至４．０質量％
Ａｌ：０．２乃至０．６質量％
を含有し、
前記アルカリ金属化合物がＫ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択された１種又は２種以上であることが好ましい。
【００１６】
更に好ましくは、前記組成は、ワイヤ全質量に対して
アルカリ金属酸化物を除く酸化物：４．６．乃至６．７質量％
アルカリ金属化合物：０．０５乃至０．３０質量％
Ｓｉ：０．６乃至１．２質量％
Ｍｎ：２．０乃至３．５質量％
Ａｌ：０．３乃至０．５質量％
を含有し、
前記アルカリ金属化合物がＫ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択された１種又は２種以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
上述の如く、本発明によれば、フラックス入りワイヤの外皮占有率Ｓｆ及びワイヤ組成を適正値にすることにより、湯溜まり安定性が良好となり、優れたビード外観・形状、及び耐気孔性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明のワイヤが使用される多電極ガスシールドアーク溶接方法を示す溶接方向に見た模式図、図２は溶接方向に垂直の方向に見た模式図である。図３及び図４はその動作を示す図である。水平の下板１上に、垂直の上板２が、下板１に対して垂直に配置されており、Ｌ極３とＴ極４の２電極により、この下板１と上板２との隅部を水平すみ肉溶接する。この水平すみ肉溶接は、上板２の両面に対して行う。溶接方向の前方に配置されたＬ極３はトーチから供給されるワイヤの先端が溶接方向後方になるように後退角をもって傾斜しており、溶接方向の後方に配置されたＴ極４はトーチから供給されるワイヤの先端が溶接方向前方になるように前進角をもって傾斜している。Ｌ極３の狙い位置はＴ極４の狙い位置よりも上板２に近い位置にあり、Ｌ極３及びＴ極４は溶接方向に垂直の断面で夫々所定のトーチ角度で傾斜している。また、Ｌ極３とＴ極４の狙い位置の溶接方向の間隔は極間距離である。
【００１９】
この２電極ガスシールドアーク溶接方法においては、Ｌ極３及びＴ極４の先端からシールドガスを噴出しつつ、そのトーチから溶接ワイヤを送出すると共に、トーチを介して溶接ワイヤに給電して溶接ワイヤと被溶接材との間にアーク７ａ，７ｂを発生させる。そして、Ｌ極３及びＴ極４の後退角及び前進角と、トーチ角度と、極間距離とを一定に保持しつつ、上板２と下板１との隅部をすみ肉溶接する。これにより、アーク熱によって被溶接材が溶融し、溶融池５が形成される。この場合に、先行のＬ極３のアーク７ａと後行のＴ極４のアーク７ｂとの間で溶融池５が盛り上がって湯溜まり６が形成される。また、上板２には防錆塗料が塗布されているが、この防錆塗料がアーク熱により分解し、燃焼する。領域８はこの防錆塗料が分解燃焼した領域である。なお、電極の数は２個に限らず、３個以上の複数個設けられることもある。
【００２０】
本発明は、このような多電極ガスシールドアーク溶接方法に使用されるフラックス入りワイヤである。このフラックス入りワイヤは、軟鋼製外皮にフラックスを充填してなるものである。そして、ワイヤ横断面における全断面積に対する外皮断面積の割合（以下、外皮占有率という。）Ｓｆ（％）が３０乃至７０％である。但し、Ｓｆは（（軟鋼製外皮部の断面積）／（ワイヤ全断面積））×１００％として、定義される。また、外皮は、そのビッカース硬度Ｈ（Ｈｖ）がＨ≦４２５−３×Ｓｆを満足する。
【００２１】
また、この多電極ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの組成は、例えば、ワイヤ全重量に対して、アルカリ金属酸化物を除く酸化物：３．５乃至７．５質量％、アルカリ金属化合物：０．０１乃至０．４０質量％、Ｓｉ：０．４乃至１．２質量％、Ｍｎ：１．５乃至４．０質量％、Ａｌ：０．２乃至０．６質量％を含有する。但し、前記アルカリ金属化合物は、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択された１種又は２種以上である。更に好ましくは、前記組成は、ワイヤ全重量に対して、アルカリ金属酸化物を除く酸化物：４．６．乃至６．７質量％、アルカリ金属化合物：０．０５乃至０．３０質量％、Ｓｉ：０．６乃至１．２質量％、Ｍｎ：２．０乃至３．５質量％、Ａｌ：０．３乃至０．５質量％を含有する。
【００２２】
次に、本発明の構成要件における数値限定理由について説明する。
【００２３】
外皮占有率（ワイヤ横断面における全断面積に対する外皮断面積の割合）Ｓｆ（％）：３０乃至７０％
２電極１プール法において、良好な溶接作業性、ビード外観・形状、耐気孔性を確保するためには、湯溜まりを安定化させることが最も重要となる。従来は、湯溜まりの安定化に対し、電極の前進後退角度、極間距離、電極の狙い位置、母材アースのとる位置、ワイヤ突き出し長さ等を調整することが行われていた。
【００２４】
本発明においては、外皮占有率という従来検討されていない要因を調査検討してなされたものである。即ち、湯溜まりを安定して形成するためには、プールの粘性及び溶接速度等も重要なファクターではあるが、２電極のアークの発生方向及びアーク力（プラズマ気流による圧力）が適当にバランスしていることも、湯溜まりの安定形成に欠くことができない。アークが磁気吹きによって、その方向性及びアーク力のバランスが崩れると、湯溜まりが不安定となり、健全な溶接ビードの形成ができなくなる。本施工方法では、５００アンペア程度の超高電流を１．２乃至１．６ｍｍ径のワイヤに流して溶接を行うため、通常の単電極ワイヤ施工法に比べてアーク力は極めて大きく、外乱によりこのアーク力が少しでも変動すると、湯溜まりのバランスが崩れ、安定したビードが得られない。
【００２５】
一般に、外皮占有率を小さくすれば、同一電流では外皮単位面積あたりの溶接電流密度は大きくなり、電流密度に比例して、アーク力は大きくなる。一方、外皮占有率が大きくなれば、外皮断面積は大きくなり、同一溶接電流では、外皮単位面積あたりの溶接電流密度は小さくなり、アーク力は低下する。
【００２６】
しかし、本発明者等の種々検討によれば、逆に、外皮占有率が小さいほど、湯溜まりの安定形成が良好であることを見出した。従来の軟鋼製外皮の外皮占有率Ｓｆは、一般的に７０％を超えるものであったが、２電極１プール施工法においては、本発明のように、このＳｆを７０％未満にすることによって、最重要特性である湯溜まり安定性が得られ、アンダーカット及びビード幅の不揃いが解消しやすくなった。一方、軟鋼製外皮の外皮占有率Ｓｆが３０％未満の場合、フラックス部の断面積占有率（１００−Ｓｆ）が過大となるため、フラックス充填量のバラツキが生じやすく、アーク変動が生じたり、スラグ被包性が劣化したりする。従って、外皮占有率Ｓｆは３０乃至７０％とする。
【００２７】
外皮のビッカース硬度Ｈ：Ｈ≦４２５−３×Ｓｆ
外皮のビッカース硬度Ｈが４２５−３×Ｓｆを超える場合、ワイヤ強度が過大となるため、送給抵抗が増大するため送給不安定が生じたり、伸線加工時の引抜き抵抗力が大きく、断線及びダイス荒れによるワイヤ表面キズが発生し易くなったりする。従って、外皮のビッカース硬度Ｈは、Ｈ≦４２５−３×Ｓｆの範囲とする。
【００２８】
上述のとおり、軟鋼製外皮の外皮占有率Ｓｆを所定の比率にすることで、良好な湯溜まり安定性が得られる。このような溶接ワイヤは、従来の溶接ワイヤよりも、外皮の肉厚が薄く、しかも硬度Ｈは低い。このような本発明の溶接ワイヤは、従来の工程で生産した場合、十分な生産性及び生産品質を得ることができない。このため、本発明の溶接ワイヤを生産するにあたり、生産方式の最適化を実施する必要がある。
【００２９】
一般的に溶接用フラックス入りワイヤは、帯鋼をＵ字状に成形してからフラックスをＵ字部内に供給し、更に帯鋼をＵ字状から管状に成形加工した後、伸線工程により所定のワイヤ径まで伸線加工する。そして、加工率が高い実質的な伸線工程部分を孔ダイスにより行うことが主流である。このような従来生産方式で上記ワイヤを生産した場合、（ａ）伸線加工時の剪断力がワイヤ強度を上回り、断線が多発する、（ｂ）孔ダイスの荒れによるワイヤ表面キズが発生する、（ｃ）フラックス充填量がばらつく等の問題点が生じた。
【００３０】
このため、本発明者等は、（１）孔ダイスと比較して伸線加工時の引き抜き抵抗力が小さいローラダイスを適用すること、（２）孔ダイスにおける減面率の最適化、（３）成形ロール形状の最適化、（４）フラックス充填条件の最適化等を、種々実施した結果、上記問題点を解決することができるに至った。
【００３１】
以下、本発明のフラックス入りワイヤの製造方法について、図５を参照して具体的に説明する。図５（ａ）はフラックス入りワイヤの製造工程を示す図であり、図５（ｂ）は各成形工程におけるフープの断面形状を示す横断面図である。先ず、コイル状で供給される帯鋼１００は帯鋼脱脂工程１０２によって帯鋼表面の加工油及び汚れ等が脱脂及び洗浄され、潤滑剤塗布工程１０３ａにおいて、植物油、鉱物油、合成油などの帯鋼加工に必要な潤滑油が塗布される。その後、成形工程において、成形ローラ１０４ａ、１０４ｂにより、帯鋼１００が、帯状からＵ字状（１００ａ）及び管状（１００ｂ）に順次成形加工される。帯鋼１００がＵ字状帯鋼１００ａに成形された状態で、フラックス１０６がフラックス供給装置１０５により、このＵ字状帯鋼１００ａ上に供給される。符号１１２は案内ローラである。本発明では、ワイヤの長手方向のフラックス率（即ち、外皮断面積の占有率）のバラツキを抑えるために、成形ローラ１０４ａの形状及びパススケジュールを最適化し、更にフラックス供給速度のバラツキを極力押さえる等の工夫を行う。
【００３２】
管状に成形されフラックスが供給されたワイヤ１００ｃは、潤滑剤塗布工程１０３ｂを経て、成形伸線及び仕上伸線工程において、ローラダイス２０１、２０６、４０１、４０５により伸線加工され、孔ダイス５０１により所定のワイヤ直径に仕上げられる。なお、符号１１１はキャプスタンである。また、ローラダイス２０１，２０６により伸線加工されたワイヤ１００ｄは一旦コイル１１６状にされた後、再度、ローラダイス４０１，４０５により伸線加工される。なお、シーム１１４は、パットタイプのシーム部１１４ａとラップタイプのシーム部１１４ｂとがある。
【００３３】
一般的に、ワイヤ断面形状の真円度を確保するため、従来は、成形伸線及び仕上伸線工程では孔ダイスが用いられてきた。しかし、孔ダイスはワイヤ断面形状の真円度は良好であるものの、ワイヤ伸線時の引き抜き抵抗力が大きいため、外皮断面積が小さく、強度が低いワイヤに関しては、断線が生じやすいという問題がある。このため、最後のダイス以外は、孔ダイスに比較して引き抜き抵抗力が小さいローラダイス２０１，２０６，４０１，４０５を使用し、最後のダイスのみ孔ダイス５０１を使用することとして、従来のワイヤよりも外皮断面積の占める割合が低く、しかも硬度Ｈが低いワイヤを加工できるようにし、且つワイヤ断面形状の真円度を確保できるように工夫する。伸線ワイヤ１０７は潤滑剤除去装置１１５により伸線潤滑剤が除去された後、潤滑剤塗布装置１０８，１０９によりワイヤ送給用潤滑剤１１３が付与される。その後、ワイヤ１０７はワイヤ巻き取りボビン１１０に巻き取られる。
【００３４】
また、軟鋼製外皮の外皮占有率Ｓｆを所定の比率にするだけでは、１５０ｃｍ／分を超える高速水平すみ肉溶接では十分な耐気孔性、及びビード外観・形状を確保することができず、ワイヤ組成（ワイヤ全質量に対する成分の含有量）を最適化する必要がある。
【００３５】
アルカリ金属酸化物を除く酸化物：３．５乃至７．５質量％
酸化物は、スラグとなってビード表面を均一に覆い、ビード外観及び形状を調整する作用があり、更に耐気孔性に影響を及ぼす。酸化物が３．５質量％未満の場合、ビード表面のスラグ被りが不均一に成るため、ビード外観が悪化すると共に凸型ビードになる。一方、酸化物が７．５質量％を超える場合、ショッププライマーの燃焼等により発生するガスの放出がスラグ層に抑制されるため、耐気孔性が悪化する。ビード外観・形状及び耐気孔性は、酸化物量が３．５乃至７．５質量％の場合において良好であり、４．６．乃至６．７質量％の場合において最も良好となった。従って、酸化物の範囲は３．５乃至７．５質量％、より好ましい範囲を４．６乃至６．７質量％とする。なお、酸化物の原料としては、ルチール、イルミナイト、ジルコンサンド、アルミナ、マグネシア、硅砂等が挙げられ、これらは粉体として内包フラックスに添加される。
【００３６】
アルカリ金属化合物：０．０１乃至０．４０質量％
アルカリ金属は、アークを安定化させる作用がある。アルカリ金属化合物が０．０１質量％未満の場合、アークが不安定となる。一方、アルカリ金属化合物が０．４０質量％を超える場合、アークの吹きつけが強くなりすぎ、湯溜まり安定性が悪化する。アーク安定性及び湯溜まり安定性は、アルカリ金属化合物が０．０１乃至０．４０質量％の場合において良好であり、０．０５乃至０．３０質量％で最も良好となった。従って、アルカリ金属化合物量の範囲は０．０１乃至０．４０質量％、より好ましい範囲を０．０５乃至０．３０質量％とする。なお、アルカリ金属化合物は、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＬｉ２Ｏからなる群から選択された１種又は２種以上とし、その原料としては、カリ長石、ソーダ長石、及びカリガラス等が挙げられ、これらは粉体として内包フラックスに添加される。また、本発明におけるアルカリ金属化合物含有量は、これらの原料粉体の成分分析値を、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＬｉ２Ｏ等のアルカリ金属酸化物に換算した値である。
【００３７】
Ｓｉ：０．４乃至１．２質量％
Ｓｉは脱酸剤として用い、ビード形状及び外観、溶着金属の機械的性能を調整する作用がある。Ｓｉが０．４質量％未満の場合、ビードが凸型形状になり、ビード形状が悪化すると共に、脱酸不足による気孔発生が生じる。一方、Ｓｉが１．２質量％を超えると、溶着金属の強度が過大となり靱性が低下する。また、Ｓｉ量の範囲が０．６乃至１．２質量％の場合、より良好な耐気孔性、ビード形状が得られた。従って、Ｓｉ量の範囲を０．４乃至１．２質量％、より好ましくは０．６乃至１．２質量％とする。なお、Ｓｉの原料としては、内包フラックスに添加されたＦｅ−Ｓｉ及びＦｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の金属粉の他に、軟鋼製外皮中のＳｉも含まれる。
【００３８】
Ｍｎ：１．５乃至４．０質量％
Ｍｎは、Ｓｉと同様の作用が有る。Ｍｎが１．５質量％未満の場合、脱酸不足による気孔が生じると共に、ビード形状が悪化する。一方、Ｍｎ含有量が４．０質量％を超える場合は、溶着金属の強度が過大になる。また、Ｍｎが２．０乃至３．５質量％の範囲において、より良好な耐気孔性及びビード形状が得られる。従って、Ｍｎ量の範囲は、１．５乃至４．０質量％とし、より好ましくは２．０乃至３．５質量％とする。なお、Ｍｎの原料としては、内包フラックスに添加されたＦｅ−Ｓｉ及びＦｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の金属粉の他に、軟鋼製外皮中のＭｎも含まれる。
【００３９】
Ａｌ：０．２乃至０．６質量％
Ａｌは脱酸剤として作用し、溶着金属中の酸素量を低減して強度を確保する効果があるとともに、溶融金属の流動性及びスラグ包皮性に影響を及ぼす。Ａｌが０．２質量％未満の場合、溶融金属の乱れが大きく、スパッタ発生量の増加及びビードの不揃いが生じた。また、Ａｌが０．６質量％を超える場合、スラグの流動性が悪く、包皮が不均一となり、スラグ剥離性、ビード外観及びビード形状が悪化する。また、Ａｌが０．３乃至０．５質量％においてスラグの剥離性、ビード外観及びビード形状がより良好となった。従って、Ａｌ量の範囲は、０．２乃至０．６質量％とし、より好ましい範囲を０．３乃至０．５質量％である。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明の実施例を以下に示す。下記表１に示す組成の軟鋼製外皮を使用し、下記表２に示す軟鋼製外皮占有率、外皮硬度及びフラックス成分にて、ワイヤ直径１．６ｍｍのフラックス入りワイヤを製作した。なお、下記表１に示す軟鋼製外皮の組成は、あくまでも一例であって、フラックス入りワイヤ全体の成分が本発明の範囲内であれば、一般的な軟鋼製外皮を使用することができる。また、下記表２に示すワイヤ径もあくまでも一例であって、適正な湯溜まり安定性が得られるアーク吹き付け力が得られる状態であれば、ワイヤ径を２．０ｍｍ及び１．４ｍｍ等に変更することも可能である。更に、下記表２において、酸化物は、アルカリ金属酸化物を除く酸化物フラックス原料の総量である。また、アルカリ金属化合物は、Ｋ２Ｏ，Ｎａ２Ｏ及びＬｉ２Ｏに換算したフラックス原料の総量である。更にまた、Ｓｉ、Ｍｎ及びＡｌは、フラックス中の金属粉の各成分換算値に軟鋼製外皮中の各成分を換算した値を示している。
【００４１】
【表１】
2005313226.tif 000003
【００４２】
【表２】
2005313226.tif 000004
【００４３】
次に、上記表１及び表２に示す条件にて作製したワイヤを用いて、下記表３に示す溶接条件にて溶接試験を実施した。溶接試験結果を下記表４に示す。但し、表４において、◎は極めて良好、○は良好、△はやや不良、×は不良である。
【００４４】
【表３】
2005313226.tif 000005
【００４５】
【表４】
2005313226.tif 000006
【００４６】
上記表４から明らかなように、本発明の実施例１乃至１０は、湯溜まり安定性が良好であり、優れたビード形状・外観及び耐気孔性が得られた。一方、比較例１１乃至２０は本発明の範囲外であるため、以下に示す問題点があった。比較例１１は、外皮占有率Ｓｆが本発明範囲より小さいため、アーク変動が生じた。比較例１２は外皮占有率Ｓｆが本発明範囲より大きいため、湯溜まりが安定せず、ビード不揃い及びアンダーカットが発生した。比較例１３は、外皮のビッカース硬度Ｈが本発明範囲外であるため、送給性が悪く、アーク切れが発生した。比較例１４は、外皮のビッカース硬度Ｈが本発明範囲外であるため、送給性が悪く、アーク切れが発生した。比較例１５は、酸化物の量が本発明範囲より少ないため、凸型ビードとなり、ビード形状が悪化した。比較例１６は、酸化物の量が本発明範囲より多いため、ピット及びガス溝が多発し、耐気孔性が悪化した。比較例１７は、アルカリ金属化合物の量が本発明範囲より少ないため、アークが不安定になり、湯溜まりが安定しなかった。また、比較例１８は、アルカリ金属化合物の量が本発明範囲より多いため、アークの吹きつけが強くなり、湯溜まりが安定せず、ビード外観・形状が悪化した。比較例１９は、Ｓｉ量及びＭｎ量が本発明範囲より少ないため、脱酸不足によるピットが多発したのに加え、ビード形状も凸型となった。比較例２０は、Ｓｉ量及びＭｎ量が本発明範囲より多いため、アークの吹きつけが強く、湯溜まりが不安定となり、ビード不揃い、アンダーカットが発生した。比較例２１は、Ａｌ量が本発明範囲より少ないため、溶融金属の乱れが大きく、ビード不揃い、アンダーカット等の欠陥が多発した。比較例２２は、Ａｌ量が本発明範囲より多いため、スラグの被りが不均一になり、スラグ剥離性及びビード観が悪化した。比較例２３，２４は、硬度ＨがＨ≦（４２５−３×Ｓｆ）の関係から外れるため、送給が不安定になり、アークが乱れた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例におけるトーチ水平角、ワイヤ狙い位置の概略を表す側面図である。
【図２】本発明の実施例におけるトーチ前進・後退角、極間の概略を表す上面図である。
【図３】本発明の実施例におけるシフト間隔を示す概略図である。
【図４】本発明における湯溜まりを示す概略図であり、上図が側面図、下図が上面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は本発明のフラックス入りワイヤの製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１；下板
２；上板
３；Ｌ極
４；Ｔ極
５；溶融池
６；湯溜まり
８；領域
７ａ、７ｂ；アーク
１００；帯鋼
１０５；フラックス供給装置
１０６；フラックス
１０７；伸線ワイヤ
１０８、１０９；潤滑剤塗布装置
１１０；ワイヤ巻き取りボビン
１１３；ワイヤ送給用潤滑剤
１１４；シーム
１１５；潤滑剤除去装置
１０４ａ；成形ローラ
２０１、２０６、４０１、４０５；ローラダイス
５０１；孔ダイス
【図１】
2005313226.tif 000007
【図２】
2005313226.tif 000008
【図３】
2005313226.tif 000009
【図４】
2005313226.tif 000010
【図５】
2005313226.tif 000011