药芯焊丝、焊接接头的制造方法以及焊接接头技术

本发明专利技术的一方式涉及一种药芯焊丝，其具有钢制外皮、和填充于所述钢制外皮的内部的焊剂，其中，所述焊剂含有以F换算值计合计为0.11％以上的氟化物、以TiO2换算计为4.30～7.50％的Ti氧化物、以质量％计合计为0.30～2.40％的氧化物、以及以质量％计合计为0～0.60％的碳酸盐；以CaO换算计的Ca氧化物的含量以质量％计低于0.20％，CaF2的含量低于0.50％，化学成分在规定的范围内，Z值为2.00％以下，V值为5.0～27.0，Ceq为0.30～1.00％。

Manufacturing Method of Flux Cored Wire and Welded Joint and Welded Joint

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】药芯焊丝、焊接接头的制造方法以及焊接接头
本专利技术涉及药芯焊丝(flux-coredwire)、焊接接头的制造方法以及焊接接头。特别地，本专利技术涉及气体保护弧焊用药芯焊丝、使用该药芯焊丝的气体保护弧焊接头的制造方法以及由该焊接接头的制造方法得到的焊接接头，其可以得到具有高强度和高韧性的焊缝金属，能够进行全位置焊接(allpositionwelding)，即便保护气体为100％CO2气体这一容易发生飞溅的气体也可以减少焊接作业中飞溅的发生量，且不需要用于防止低温开裂的预热作业或者可以明显减轻预热作业。
技术介绍
气体保护弧焊用药芯焊丝是使高效率的焊接接头的制造方法成为可能的焊接材料(填充金属)，在产业界得到了广泛的普及。以TiO2(金红石)为主要的造渣剂的药芯焊丝(以下有时记为金红石系FCW)是具有代表性的焊丝。使用金红石系FCW的焊接的焊接性优良，在以高电流值进行的焊接中，可以抑制熔融金属的垂落(dripping)。因此，金红石系FCW在平焊位置(flatposition)、立焊位置(verticalposition)等各种焊接位置中，具有能够容易以高电流值进行焊接施工的特征。但是，该焊丝由于较多地含有TiO2，因而在使用该焊丝进行焊接的情况下，熔渣的碱度降低。因此，在使用金红石系FCW的焊接中，存在焊缝金属的氧含量容易升高，难以确保高强度钢的焊接区的韧性等问题。此外，所谓焊缝金属，是指焊接中熔融的母材以及填充金属凝固而形成的金属。为了解决这样的问题，人们开发了各种金红石系药芯焊丝。例如，在专利文献1中，公开了一种将焊剂(flux)中的TiO2和MgO之比控制在规定的范围内的药芯焊丝。根据专利文献1的药芯焊丝，可以降低熔敷金属的氧浓度而使熔敷金属中的夹杂物(氧化物)降低，其结果是，可以使焊缝金属的韧性得以改善。此外，所谓熔敷金属，是指在焊接中从药芯焊丝等填充金属向焊接区转移的金属。在专利文献2中，公开了一种含有TiO2、SiO2、ZrO2、Al2O3以及氟化合物、且氢量被限制为15ppm以下的高强度钢气体保护弧焊用药芯焊丝。根据专利文献2的药芯焊丝，全位置且高效率的焊接成为可能，而且可以得到耐低温开裂性以及韧性良好的焊缝金属。此外，所谓低温开裂，是指在焊接后，焊接区的温度降低至常温附近后于焊接区产生的开裂。在专利文献3中，公开了一种气体保护弧焊用药芯焊丝，其含有粒子状氧化钛原料，金属Si和氧化物Si之比、Al含量和Mg含量的合计、Na化合物的含量和K化合物的含量的合计、F化合物的含量、焊剂填充率、以及氧化钛原料中含有的Al和Si的合计量被控制在规定范围内，且在氧化钛原料的表面存在氧化物。根据专利文献3，在使用高电流而进行的焊接时，可以提供良好的焊接作业性，在向上立焊时，可以提供能够形成良好的焊缝形状的药芯焊丝。在专利文献4中，公开了一种气体保护弧焊用药芯焊丝，其含有金属氟化物、中性氧化物或者碱性氧化物、选自Al和Mg之中的1种或者2种、脱氧剂、以及粘结材料，且C、Si以及Mn的含量在规定的范围内。根据专利文献4，可以提供一种药芯焊丝，其焊接作业性优良，且可以得到低温韧性良好的焊缝金属。在专利文献5中，公开了一种气体保护弧焊接头的制造方法，其使用焊剂含有包含CaF2的金属氟化物和金属氧化物，将金属氟化物的含量和金属氧化物的含量之比设定在规定范围内，并将焊剂中的Fe粉的含量限制在规定量以下，进而将合金成分的Ceq设定在规定范围内的药芯焊丝，且将焊接电流条件设定在规定范围内。根据专利文献5，在抗拉强度为950MPa以上的超高强度钢的焊接时，能够提供一种可抑制失延开裂(ductilitydipcracking)的发生、从而可以得到具有优良的断裂拉伸率的焊缝金属的气体保护弧焊接头的制造方法。在专利文献6中，公开了一种使用气体保护弧焊用药芯焊丝的焊接接头的制造方法，在该药芯焊丝中，焊剂含有选自CaF2、BaF2、SrF2以及MgF2之中的1种或者2种以上、选自Ti氧化物、Si氧化物、Mg氧化物以及Al氧化物之中的1种或者2种以上、选自CaCO3、BaCO3、SrCO3以及MgCO3之中的1种或者2种以上、和铁粉，CaF2的含量相对于氟化物的合计量之比、氟化物的合计量相对于氧化物的合计量之比和Ceq被控制在规定的范围内。根据专利文献6，在950MPa以上的超高强度钢的焊接时，能够提供一种可抑制失延开裂、从而可以得到高强度高韧性且拉伸率优良的焊接区的焊接接头的制造方法。在专利文献7中，公开了一种气体保护弧焊用金属系药芯焊丝，其包含选自含有1种或者2种以上的碱金属的氧化物、氟化物、以及碳酸盐之中的1种以上的化合物，并将比表面积控制在规定范围内。根据专利文献7，可以提供一种熔透性优良、且焊缝金属的机械性质以及焊接作业性良好的药芯焊丝。在专利文献8中，公开了一种气体保护弧焊用药芯焊丝，其含有TiO2、碱金属氟化物以及PTFE，且碱金属氟化物的含量和PTFE的含量之比被控制在规定范围内，碱土类金属氟化物的含量被限制在规定量以下。根据专利文献8，可以提供一种药芯焊丝，其在电弧焊时，可以防止扩散性氢进入焊接区，耐吸湿性优良，并显示出良好的焊接作业性。在专利文献9中，公开了一种耐候性钢用气体保护弧焊用药芯焊丝，其含有Ti氧化物、Si氧化物、Al氧化物、Na化合物和K化合物、以及金属氟化物，且Al氧化物的表观密度以及平均粒径被控制在规定范围内。根据专利文献9，可以提供一种药芯焊丝，其在对耐候性钢进行焊接时，全位置焊接下的焊接作业性良好，可以得到强度以及韧性优良的焊缝金属。在专利文献10中，公开了一种气体保护弧焊用药芯焊丝，其含有金属氟化物以及TiO2，Mg含量以及Al含量被控制在由规定的数学式所规定的范围内。根据专利文献10，可以提供一种药芯焊丝，其焊接作业性良好，且可以得到具有优良的低温韧性的焊接区。在专利文献11中，公开了一种电弧焊用药芯焊丝，其含有75重量％以上的金属粉，钢制外皮以及焊剂之中的一者或两者含有V。根据专利文献11，可以提供一种药芯焊丝，其在490MPa级以上的高强度钢的焊接时，不需要预热或者可能大幅度省略预热，可以得到抗裂性能优良的焊接区。在专利文献12中，公开了一种高强度钢气体保护弧焊用药芯焊丝，其含有TiO2、SiO2、ZrO2、Al2O3以及氟化物，这些含量被控制在由规定的数学式所规定的范围内，且氢量被限制在规定量以下。根据专利文献12，可以提供一种药芯焊丝，其可以得到焊接作业性优良、且机械性质优良的焊缝金属。在专利文献13中，公开了一种高强度钢气体保护弧焊用药芯焊丝，其含有TiO2、SiO2、ZrO2、Al2O3以及氟化合物，这些含量被控制在规定的范围内，且氢量被限制在规定量以下。根据专利文献13，可以提供一种药芯焊丝，其使全位置且高效率的焊接成为可能，而且可以得到低温韧性以及抗裂性能优良的焊缝金属。在专利文献14中，公开了一种高强度钢用二氧化碳气体保护弧焊用药芯焊丝，其含有TiO2、SiO2、ZrO2、Al2O3以及氟化合物，这些含量被控制在规定的范围内，且氢量被限制在规定量以下。根据专利文献13，可以提供一种药芯焊丝，其可以使用于将100％二氧化碳气体用作保护气体的屈服强度690MPa以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种药芯焊丝，其特征在于，其具有：钢制外皮、和填充于所述钢制外皮的内部的焊剂，其中，所述焊剂包括：氟化物，其以相对于所述药芯焊丝的整个质量的F换算值计，合计含有0.11％以上的选自CaF2、MgF2、LiF、NaF、K2ZrF6、BaF2、K2SiF6以及Na3AlF6之中的1种或者2种以上；Ti氧化物，其相对于所述药芯焊丝的所述整个质量的TiO2换算值为4.30～7.50％；除所述Ti氧化物和Ca氧化物以外的氧化物，其以相对于所述药芯焊丝的所述整个质量的FeO、BaO、Na2O、SiO2、ZrO2、MgO、Al2O3、MnO2或者K2O各自的换算值计，合计含有0.30～2.40％的选自Fe氧化物、Ba氧化物、Na氧化物、Si氧化物、Zr氧化物、Mg氧化物、Al氧化物、Mn氧化物以及K氧化物之中的1种或者2种以上；以及碳酸盐，其以相对于所述药芯焊丝的所述整个质量的质量％计，合计含有0～0.60％的选自MgCO3、Na2CO3、LiCO3、CaCO3、K2CO3、BaCO3、FeCO3、以及MnCO3之中的1种或者2种以上；以CaO换算计的所述Ca氧化物的含量以相对于所述药芯焊丝的所述整个质量的质量％计，为0％以上且低于0.20％；所述CaF2的含量以相对于所述药芯焊丝的所述整个质量的质量％计，为0％以上且低于0.50％；所述药芯焊丝中的除所述氟化物、所述氧化物、所述Ti氧化物、所述Ca氧化物以及所述碳酸盐以外的化学成分以相对于所述药芯焊丝的所述整个质量的质量％计，含有C：0.003～0.120％、Si：0.45～1.00％、Mn：1.00～3.50％、P：0.030％以下、S：0.020％以下、Al：0.08～0.70％、Cu：0～0.50％、Ni：0～0.60％、Cr：0～1.00％、Mo：0～1.00％、Nb：0～0.20％、V：0～0.200％、Ti：0～0.10％、B：0～0.020％、Bi：0～0.030％、Mg：0～0.90％、Ca：0～0.50％、以及REM：0～0.0100％，剩余部分包括Fe和杂质；由式1算出的Z值为2.00％以下，由式2算出的V值为5.0～27.0，由式3算出的Ceq为0.30～1.00％；Z＝0.7×([Na3AlF6]+[NaF]+[MgF2])+0.8×([K2SiF6]+[K2ZrF6])+0.9×([LiF]+[BaF2])+3.5×([CaF2])：式1V＝([TiO2]+1.2×[SiO2]+1.4×[Al2O3]+1.5×[ZrO2])/(F)...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种药芯焊丝，其特征在于，其具有：钢制外皮、和填充于所述钢制外皮的内部的焊剂，其中，所述焊剂包括：氟化物，其以相对于所述药芯焊丝的整个质量的F换算值计，合计含有0.11％以上的选自CaF2、MgF2、LiF、NaF、K2ZrF6、BaF2、K2SiF6以及Na3AlF6之中的1种或者2种以上；Ti氧化物，其相对于所述药芯焊丝的所述整个质量的TiO2换算值为4.30～7.50％；除所述Ti氧化物和Ca氧化物以外的氧化物，其以相对于所述药芯焊丝的所述整个质量的FeO、BaO、Na2O、SiO2、ZrO2、MgO、Al2O3、MnO2或者K2O各自的换算值计，合计含有0.30～2.40％的选自Fe氧化物、Ba氧化物、Na氧化物、Si氧化物、Zr氧化物、Mg氧化物、Al氧化物、Mn氧化物以及K氧化物之中的1种或者2种以上；以及碳酸盐，其以相对于所述药芯焊丝的所述整个质量的质量％计，合计含有0～0.60％的选自MgCO3、Na2CO3、LiCO3、CaCO3、K2CO3、BaCO3、FeCO3、以及MnCO3之中的1种或者2种以上；以CaO换算计的所述Ca氧化物的含量以相对于所述药芯焊丝的所述整个质量的质量％计，为0％以上且低于0.20％；所述CaF2的含量以相对于所述药芯焊丝的所述整个质量的质量％计，为0％以上且低于0.50％；所述药芯焊丝中的除所述氟化物、所述氧化物、所述Ti氧化物、所述Ca氧化物以及所述碳酸盐以外的化学成分以相对于所述药芯焊丝的所述整个质量的质量％计，含有C：0.003～0.120％、Si：0.45～1.00％、Mn：1.00～3.50％、P：0.030％以下、S：0.020％以下、Al：0.08～0.70％、Cu：0～0.50％、Ni：0～0.60％、Cr：0～1.00％、Mo：0～1.00％、Nb：0～0.20％、V：0～0.200％、Ti：0～0.10％、B：0～0.020％、Bi：0～0.030％、Mg：0～0.90％、Ca：0～0.50％、以及REM：0～0.0100％，剩余部分包括Fe和杂质；由式1算出的Z值为2.00％以下，由式2算出的V值为5.0～27.0，由式3算出的Ceq为0.30～1.00％；Z＝0.7×([Na3AlF6]+[NaF]+[MgF2])+0.8×([K2SiF6]+[K2ZrF6])+0.9×([LiF]+[BaF2])+3.5×([CaF2])：式1V＝([TiO2]+1.2×[SiO2]+1.4×[Al2O3]+1.5×[ZrO2])/(F)1/2：式2Ceq＝[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14：式3式1中用方括号括起来的化学式为对应于各所述化学式的化合物以相对于所述药芯焊丝的所述整个质量的质量％计的含量，式2中用方括号括起来的化学式为对应于各化学式的化合物以相对于所述药芯焊丝的所述整个质量的、所述各自的换算值计的含量，式2中的F为所述氟化物的以F换算值计的合计含量，式3中用方括号括起来的元素符号为所述药芯焊丝的除所述氟化物、所述氧化物、所述Ti氧化物、所述Ca氧化物以及所述碳酸盐以外的所述化学成分中对应于各所述元素符号的元素的、以相对于所述药芯焊丝的所述整个质量的质量％计的含量。2.根据权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于：所述氟化物以相对于所述药芯焊丝的整个质量的所述F换算值计的所述合计含量为0.50％以上。3.根据权利要求1或2所述的药芯焊丝，其特征在于：所述Z值...

【专利技术属性】
技术研发人员：富士本博纪，渡边耕太郎，户塚康仁，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP