【事件の表示】
　特許第３０２６８９９号「低水素系被覆アーク溶接棒」の請求項１、２に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３０２６８９９号の請求項１ないし２に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　本件特許第３０２６８９９号の発明は、平成５年４月７日に特許出願され、平成１２年１月２８日にその発明について特許権の設定登録がなされ、その後、その特許について、株式会社神戸製鋼所より特許異議の申立てがなされ、特許請求の範囲の請求項１及び２に係る特許に対して取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１３年１１月１２日に訂正請求がなされたものである。
２．訂正の適否についての判断
ア．訂正の内容
訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項１において、「Ｔｉ：０．１５％以下」を「Ｔｉ：０．０３〜０．１５％」と訂正する。
訂正事項ｂ
　特許明細書第３頁第９行の「Ｔｉ：０．１５％以下」を「Ｔｉ：０．０３〜０．１５％」と訂正する。
訂正事項ｃ
　特許明細書第６頁第２６行の「有効であるが、」を「有効であり、０．０３重量％以上含有させるが、」と訂正する。
イ．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び特許請求の範囲の拡張・変更の存否
　訂正事項ａは、特許明細書の【００２９】表３に記載の溶接棒記号Ｅ４の欄のＴｉ含有率の値に基づいて、特許請求の範囲の請求項１において、溶接棒全体の成分のＴｉ含有率の下限を限定するものであるから、訂正事項ａは特許請求の範囲の減縮に該当する。訂正事項ｂ及びｃは、請求項１の記載と発明の詳細な説明の記載との整合を図るものであるから、訂正事項ｂ及びｃは、明りょうでない記載の釈明に該当する。また、訂正事項ａ〜ｃは、特許明細書に記載された事項の範囲内において訂正するものであるから、新規事項の追加に該当せず、また、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでない。
ウ．むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項で準用する第１２６条第２、３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
３．特許異議の申立てについて
（１）申立て理由の概要
　特許異議申立人株式会社神戸製鋼所は、証拠として、甲第１〜４号証を提出し、本件特許の請求項１に記載の発明は甲第１〜３号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであり、また、同請求項２に記載の発明は甲第１〜４号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、同請求項１及び２に記載の発明は特許法第２９条第２項の規定により、特許を受けることができないものであるので、同請求項１及び２に記載の発明に係る特許は取り消すべきである旨主張している。
（２）本件発明
　本件特許の請求項１及び２に係る発明（以下、本件特許の請求項１及び２に係る発明をそれぞれ「本件発明１、２」という。）は、訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１及び２に記載された事項により特定される次のとおりのものである。
「【請求項１】　重量％で、
　Ｃ：０．０８％以下
　Ｐ：０．００６％以下
　Ｓ：０．００４％以下
　Ｎ：０．００５％以下
　Ｏ：０．０２％以下
に規制した鋼心線の周囲に、
　金属炭酸塩　：３０〜６０％
　金属弗化物　：１３〜２３％
　Ｍｇ　　　　：０．５〜５．０％
を含有し、残部が脱酸剤、合金剤、アーク安定剤、スラグ生成剤、粘結剤を含む被覆剤を含有せしめ、被覆率（溶接棒全重量に対する被覆剤重量の割合）が２５〜４５重量％となるように被覆し、且つ被覆アーク溶接棒全重量に対して、
　Ｓｉ：０．２〜２．５％
　Ｍｎ：０．２〜２．５％
　Ｎｉ：１．０〜７．５％
　Ｔｉ：０．０３〜０．１５％
　Ａｌ：０．０８％以下
に調整したことを特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒。
　　【請求項２】　平均粒径を７５〜１２０μｍに制限したＭｇを含有することを特徴とする請求項１に記載の低水素系被覆アーク溶接棒。」
（３）引用刊行物記載の発明
　当審が通知した取消理由で引用した刊行物１（特開平３−２８５７９３号公報、甲第１号証と同じ）には、
「重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．０５％以下及びＮ：０．００５％以下に規制した鋼心線の周囲に、金属炭酸塩をＣＯ２換算で８〜２８％、金属弗化物を弗素換算で４〜９％、Ｍｇを１．３〜３．５％含有し、残部が主として脱酸剤、合金、鉄分、スラグ剤、粘結剤からなり、・・・なる被覆剤を、被覆率（棒全重量に対する被覆剤重量の割合）が２６〜４５％となるように被覆し、かつ、溶接棒全体として、Ｍｎ：０．３〜２．１％、Ｎｉ：１．５〜６．０％、Ａｌ：０．１０％以下、Ｐ：０．０１０％以下に調整したことを特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒。」（特許請求の範囲）、
「本発明は、低水素系被覆アーク溶接棒に係り、特に６０ｋｇｆ/ｍｍ２級以上の高張力鋼板及び低Ｎｉ鋼の溶接として良好な破壊靭性が得られる低水素系被覆アーク溶接棒に関する。」（第１頁右下欄第１〜４行）、
「本発明は、かかる要望に応えるべくなされたものであって、特に高張力鋼等の溶接用として良好な破壊靭性が得られる溶接材料を提供することを目的とするものである。」（第１頁右下欄第１８行〜第２頁左上欄第１行）、
「すなわち、溶接金属において、次の（１）〜（５）を適用することにより、良好な破壊靭性が得られることが判明した。
（１）靭性に有害なＮを０．００８％以下とすること、（２）Ｃを０．０６％以下として低炭素組織とすること、（３）酸素量を０．０２％以下とすること（従来の被覆アーク溶接棒では第７図に示す如く０．０３％が限度である）、（４）Ｎｉを１．５％以上としてマトリックスを強靱化すること、（５）Ｐを０．０１０％以下として再熱域の脆化を軽減すること・・・。
　そして、これらの事項を達成するための具体的手段について更に研究を重ねた結果、特に以下の１〜４の手段が有効なことを見出した。
１　溶接金属のＮを０．００８％以下に保つために、被覆剤中のＣＯ２を８％以上とすること・・・、心線のＮを０．００５％以下とすること・・・、被覆率を２６〜４５％とすること・・・、
２　溶接金属のＣを０．０６％以下に保つために、心線のＣを０．０５％以下とすること、
３　溶接金属の酸素量を０．０２％以下に保つために、被覆剤中にＭｇを１．３％以上含有させること・・・、溶接棒全体のＭｎを０．３％以上とすること、同様にＡｌを０．１０％以下とすること・・・、被覆剤中の酸性酸化物を合計で１２％以下とすること・・・、
４　溶接棒全体のＰを０．０１０％以下とすること。」（第２頁左上欄第１６行〜左下欄第７行）、
「〔溶接棒のＳｉ〕は１．０〜２．５％、〔溶接棒のＴｉ〕は０．８％以下にするのが好ましい。Ｓｉは通常の脱酸剤として有効であるが、１．０％より少ない場合には立向溶接での作業性が劣化し、２．５％より多いと過度の粘性となり、作業性が劣化するので望ましくない。Ｔｉも脱酸剤の一部として有効であるが、０．８％より多いとスラグの焼き付きを生じて作業性を劣化させるので望ましくない。」（第４頁右上欄第１２から２０行）と記載され、
　第１表には、心線の化学成分（ｗｔ％）について、
Ｎｏ．Ｃ１/Ｃ０．０１，Ｓｉ０．０１，Ｍｎ０．４１，Ｐ０．００４，Ｓ０．００１，Ｎ０．００２，Ａｌ０．００１、
Ｎｏ．Ｃ３/Ｃ０．０８，Ｓｉ０．０１，Ｍｎ０．５０，Ｐ０．００２，Ｓ０．００３，Ｎ０．００３，Ａｌ０．００３、
Ｎｏ．Ｃ４/Ｃ０．０３，Ｓｉ０．４０，Ｍｎ２．４０，Ｐ０．００４，Ｓ０．００３，Ｎ０．００４，Ｎｉ３．１５，Ｔｉ０．１５，Ａｌ０．０２０、
Ｎｏ．Ｃ６/Ｃ０．０２，Ｓｉ０．０３，Ｍｎ１．２０，Ｐ０．００２，Ｓ０．００２，Ｎ０．００２，Ｖ０．１０，Ｎｉ２．５０，Ｎｂ０．１０，Ａｌ０．００５と記載され（第６頁第１表）、
　第２表には、被覆アーク溶接棒の被覆剤の成分組成（ｗｔ％）について、
溶接棒Ｎｏ．Ｅ４/（金属炭酸塩）ＣａＣＯ３　５２，ＢａＣＯ３　５、（金属弗化物）ＣａＦ２　１６、Ｍｇ１．６、
溶接棒Ｎｏ．Ｅ５/（金属炭酸塩）ＣａＣＯ３　４５、（金属弗化物）ＣａＦ２　１４、Ｍｇ３．２、
溶接棒Ｎｏ．Ｅ６/（金属炭酸塩）ＣａＣＯ３　３５，ＢａＣＯ３　５、（金属弗化物）ＣａＦ２　１２，ＢａＦ２　２、Ｍｇ２．５と記載され（第７頁第２表）、
　第６表には、溶接試験結果について、
溶接棒Ｎｏ．Ｅ１/ＫＩＣ（ａｔ−３０℃）（ｋｇｆ／ｍｍ３／２）６７４、使用鋼材６０ｋｇｆ／ｍｍ２級高張力鋼、
溶接棒Ｎｏ．Ｅ２/ＫＩＣ（ａｔ−３０℃）（ｋｇｆ／ｍｍ３／２）６２５、使用鋼材６０ｋｇｆ／ｍｍ２級高張力鋼、
溶接棒Ｎｏ．Ｅ３/ＫＩＣ（ａｔ−３０℃）（ｋｇｆ／ｍｍ３／２）６９０、使用鋼材６０ｋｇｆ／ｍｍ２級高張力鋼、
溶接棒Ｎｏ．Ｅ４/ＫＩＣ（ａｔ−３０℃）（ｋｇｆ／ｍｍ３／２）６２８、使用鋼材６０ｋｇｆ／ｍｍ２級高張力鋼、
溶接棒Ｎｏ．Ｅ５/ＫＩＣ（ａｔ−３０℃）（ｋｇｆ／ｍｍ３／２）５４６（−２０℃）、使用鋼材１００ｋｇｆ／ｍｍ２級高張力鋼、
溶接棒Ｎｏ．Ｅ６/ＫＩＣ（ａｔ−３０℃）（ｋｇｆ／ｍｍ３／２）５６３（−２０℃）、使用鋼材１００ｋｇｆ／ｍｍ２級高張力鋼と記載され（第６頁第１表、第７頁第２表、第１０頁第６表）、第１表の記載からすると、心線は、ｗｔ％で、Ｐ：０．００２％、０．００４％、Ｓ：０．００１％、０．００２％、０．００３％を含有することが記載されており、また、第２表の記載からすると、被覆アーク溶接棒の被覆剤は、ｗｔ％で、金属炭酸塩：４０％、４５％、５７％、金属弗化物：１４％、１６％を含有することが記載されていることが明らかであり、
　同刊行物２（特開平２−２７４３９３号公報、甲第２号証と同じ）には、
「Ｃを０．０５〜０．０９ｗｔ％・・・Ｏを０．０００５〜０．００３３ｗｔ％・・・含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなる炭素鋼心線の周囲に、通常の被覆剤が被覆されていることを特徴とする被覆アーク溶接棒。」（特許請求の範囲）、
「本発明は、安定した溶接金属の性能の得られる被覆アーク溶接棒に関するものである。」（第１頁左下欄第１６、１７行）、
「本発明の特徴の一つは、心線のＯを低く制限したことにある。被覆アーク溶接棒の被覆剤には脱酸剤や合金剤として、金属元素が添加されているが、これらは心線中のＯ量によって、溶接金属への歩留まりが変化する。・・・心線のＯ量の増加とともにＳｉ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｍｏともいずれの元素も減少する傾向を示す。特に、Ｓｉ，Ｍｎに対する影響は大きく、０．００３５％を超えると大きく減少している。」（第２頁右上欄第２０行〜左下欄第１９行）、
「心線のＯ量を低くおさえることは、溶接金属の化学成分の安定、ひいては溶着金属性能の安定にきわめて有効である。心線のＯ量を０．０００５％未満にすることは、製鋼上きわめて困難でありまた製造コストも上昇するので、心線のＯ量の範囲を０．０００５〜０．００３３％とした。」（第２頁右下欄第１０〜１５行
）、
「前記心線組成と被覆剤との関係を更に詳細に調査するために、通常用いられているいわゆる非低水素系溶接棒用被覆剤、・・・低水素系溶接棒用被覆剤についてそれぞれ配合比率を変えて前記心線との組合せを検討したところ第２表に示す被覆組成範囲であれば、いずれもきわめて安定した溶接金属が得られることを確認した。」（第３頁右上欄第３〜１０行）と記載され、
　同刊行物３（特開平４−３１３４９３号公報、甲第３号証と同じ）には、
「【請求項１】　重量比で
　Ｐ　０．００６％以下
　Ｓ　０．００４％以下
　Ｎ　０．００５％以下
　Ｏ　０．０１５％以下
である長さ方向に開口部を有しない炭素鋼パイプ内にＭｇと、Ｍｇ合金の一方又は両方をＭｇに換算して２〜２５％含有し、残部は、下記する被覆剤の構成成分の１種または２種以上からなる充填剤を、炭素鋼パイプ重量に対し７〜２６％充填したフラックス入り心線の周囲に、
　金属炭酸塩　　　　　　　３５〜６０％
　金属弗化物　　　　　　　９〜２８％
　Ｎｂ，Ｖの１種又は２種　０．０２〜０．８％　残部は金属炭酸塩、金属弗化物、Ｎｂ，Ｖ以外のスラグ生成剤、アーク安定剤、脱酸剤、合金剤、粘結剤からなる被覆剤を被覆したことを特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒。」（特許請求の範囲）、
「本発明は、高張力鋼の溶接において、さらに優れた低温じん性を示す溶接金属の得られる低水素系被覆アーク溶接棒を提供することを目的とする。」（段落０００７）、
「心線中のＯ量が多いと、溶接中に被覆剤中の脱酸剤や合金剤と反応してその歩留りを低下させ、溶接金属の性能のばらつきの原因となるほか、溶接金属中に介在物を生じ、じん性低下の原因となる。このため、安定した溶接金属成分の得られる範囲として心線として用いる炭素鋼パイプのＯ量を０．０１５％以下とした。」（段落００１８）と記載され、
　同刊行物４（特開平４−３１９０９２号公報、甲第４号証と同じ）には、
「平均粒径を７５〜１２０μｍに制限した金属マグネシウムを１〜５重量％（以下単に％で表わす）、金属炭酸塩を２５〜６０％、金属弗化物を１２〜３０％含有し、残部がアーク安定剤、スラグ生成剤、合金剤、有機物、不可避的不純物からなる被覆剤を水ガラスを用いて鋼心線に塗布してなることを特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒。」（特許請求の範囲）、
「本発明は低水素系被覆アーク溶接棒に関し、特に溶接金属（溶着金属）の靱性が良好でかつ安定して得られる被覆アーク溶接棒に関するものである。」（段落０００１）、
「金属マグネシウムの平均粒径を７５〜１２０μｍとしたのは表１から明らかなとおり、溶着金属における〔Ｏ〕量が低減でき、溶着金属の靱性のバラツキが少なく、安定かつ向上するためである。」（段落００１４）と記載されている。
（４）対比・判断
　本件発明は、「低水素系被覆アーク溶接棒は、耐割れ性や低温じん性が優れていることから、拘束の大きな箇所や高張力鋼の溶接に広く使用されている。一方、最近では、溶接構造物の大型化にともない、使用される鋼材も厚くなる傾向を示すとともに、板厚減少のため高強度な鋼材の使用も増加している。しかし、一般に溶接金属の強度増加と、低温じん性確保は相反する傾向を示すため、高強度化とともにじん性を向上させる新たな手法が必要となっている。」（本件特許公報段落０００２）ことを従来の技術的背景として、「高張力鋼、例えば６０キロ級以上の高張力鋼の溶接において、溶接金属の低温じん性が優れた低水素系被覆アーク溶接棒を提供する」ことを目的とするものであり（本件特許公報段落０００５）、「被覆剤中にＭｇを添加させること、溶接棒全体のＭｎを管理すること、同様にＡｌ，Ｔｉを制限すること、心線中のＰ，Ｓを制限することによって、高強度で高じん性な溶接金属の得られる被覆アーク溶接棒を開発した」（本件特許公報段落０００７）ものである。
　本件発明１と刊行物１に記載のものを対比する。と、刊行物１に記載の「合金」は本件発明１の「合金剤」に、刊行物１に記載の「スラグ剤」は本件発明１の「スラグ生成剤」にそれぞれ相当し、また、本件の特許明細書の「アーク安定剤、スラグ生成剤とは、鉄分、アルカリ成分、ルチールなどを指す。」（段落００１６）との記載からすると、刊行物１に記載の「鉄分」は本件発明１の「アーク安定剤」に相当するから、本件発明１は、鋼心線のＯ量を０．０２％以下に規制するのに対し、刊行物１に記載のものは、鋼心線のＯ量が明らかでない点で相違し、更に、本件発明１の溶接棒のＴｉ含有率は、刊行物１に記載のものと形式的に重複するが、本件発明１は、溶接棒のＴｉ含有率の下限を０．０３％に、上限を０．１５％に限定するのに対し、刊行物１に記載のものは、溶接棒のＴｉ含有率を０．８％以下とするというものであり、溶接棒のＴｉ含有率の下限を０．０３％に、上限を０．１５％に限定するものでない点で相違し、その余で一致する。
　相違点について検討する。
　鋼心線のＯ量について、刊行物２には、低水素系被覆アーク溶接棒において心線のＯ量を０．０００５〜０．００３３ｗｔ％と低く制限することにより、心線中の酸素が被覆剤中の脱酸剤や合金剤と反応してその歩留まりが低下するのを阻止し、また、溶着金属の性能を安定させることが記載され、また、刊行物３には、低水素系被覆アーク溶接棒において、心線中のＯ量が多いと、溶接中に被覆剤中の脱酸剤や合金剤と反応してその歩留りを低下させ、溶接金属の性能のばらつきの原因となるほか、溶接金属中に介在物を生じ、じん性低下の原因となるので、安定した溶接金属成分の得られる範囲として心線として用いる炭素鋼パイプのＯ量を０．０１５％以下とすることが記載されているから、刊行物１に記載のものに刊行物２及び３に記載のものを適用し、低水素系被覆アーク溶接棒の鋼心線のＯ量を０．０２％以下と低く規制することは、当業者が容易に想到しうることである。
　しかしながら、溶接棒のＴｉ含有率について、本件発明１は、「溶接棒のＴｉは、強力な脱酸剤の一部として有効であり、０．０３重量％以上含有させるが、０．１５重量％を超えるとチタン炭化物の析出が増加し、硬さを増したり硬さのばらつきも大きくなり、じん性を劣化させるので溶接棒のＴｉ含有率の範囲を０．１５重量％以下とした」（段落００２２）という理由により、Ｔｉ含有率の上限及び下限を数値限定するものであり、また、本件発明１の実施例のＴｉ含有率０．０３〜０．１５％の溶接棒を用いた鋼は、試験温度−４０℃での吸収エネルギーが１１０〜１５９Ｊと優れたものであるのに対し、Ｔｉ含有率が本件発明１より大きい比較例のＴｉ含有率０．１８％の溶接棒を用いた鋼は、本件発明１の実施例に比べて試験温度−４０℃での吸収エネルギーが５３Ｊと低くなっている（段落００２９の表３、段落００３０の表４）ことから、本件発明１の溶接棒のＴｉ含有率の上限値及び下限値に臨界的意義があるものと認められるが、溶接棒のＴｉ含有率を０．０３％〜０．１５％に限定する点が刊行物２及び３のいずれにも記載も示唆もされていない以上、刊行物１に記載のものに刊行物２及び３に記載のものを適用し、低水素系被覆アーク溶接棒の溶接棒のＴｉ含有率を０．０３％〜０．１５％に数値限定することを当業者が容易に想到し得たものとすることができない。
　そして、本件発明１は、「低水素系被覆アーク溶接棒において、心線、被覆剤および溶接棒全体の組成、被覆率を規制したので、ＨＴ６０級以上の高強度な溶接金属を対象として優れたじん性が得られる。よって、各種鋼構造物に対する溶接継手の信頼性を大幅に向上することができる。」（本件特許公報００３３）という特許明細書に記載のとおりの顕著な作用効果を奏するものと認められる。
　したがって、本件発明１は、刊行物１〜３に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるとすることができない。
　次に、本件発明２は、本件発明１において、平均粒径を７５〜１２０μｍに制限したＭｇを含有する点を付加したものであるところ、刊行物４には、金属マグネシウムの平均粒径を７５〜１２０μｍとし、溶着金属におけるＯ量を低減し、溶着金属の靱性のバラツキを少なくし、安定かつ向上することが記載されているにすぎないから、本件発明２は、本件発明１と同じ理由によって、刊行物１〜４に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることができない。
４．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、本件発明１及び２に係る特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明１及び２に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１４年１月２８日（２００２．１．２８）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
訂正事項ａ
　特許請求の範囲の減縮を目的として、特許請求の範囲の請求項１において、「Ｔｉ：０．１５％以下」を「Ｔｉ：０．０３〜０．１５％」と訂正する。
訂正事項ｂ
　明りょうでない記載の釈明を目的として、特許明細書第３頁第９行の「Ｔｉ：０．１５％以下」を「Ｔｉ：０．０３〜０．１５％」と訂正する。
訂正事項ｃ
　明りょうでない記載の釈明を目的として、特許明細書第６頁第２６行の「有効であるが、」を「有効であり、０．０３重量％以上含有させるが、」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
低水素系被覆アーク溶接棒
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　重量％で、
Ｃ：０．０８％以下
Ｐ：０．００６％以下
Ｓ：０．００４％以下
Ｎ：０．００５％以下
Ｏ：０．０２％以下
に規制した鋼心線の周囲に、
金属炭酸塩　：３０〜６０％
金属弗化物　：１３〜２３％
Ｍｇ　　　　：０．５〜５．０％
を含有し、残部が脱酸剤、合金剤、アーク安定剤、スラグ生成剤、粘結剤を含む被覆剤を含有せしめ、被覆率（溶接棒全重量に対する被覆剤重量の割合）が２５〜４５重量％となるように被覆し、且つ被覆アーク溶接棒全重量に対して、
Ｓｉ：０．２〜２．５％
Ｍｎ：０．２〜２．５％
Ｎｉ：１．０〜７．５％
Ｔｉ：
０．０３〜０．１５％
Ａｌ：０．０８％以下
に調整したことを特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒。
　【請求項２】　平均粒径を７５〜１２０μｍに制限したＭｇを含有することを特徴とする請求項１に記載の低水素系被覆アーク溶接棒。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、特に低温じん性が優れ、且つＨＴ６０級以上の高強度な溶接金属を得ることのできる低水素系被覆アーク溶接棒に関するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】
　低水素系被覆アーク溶接棒は、耐割れ性や低温じん性が優れていることから、拘束の大きな箇所や高張力鋼の溶接に広く使用されている。一方、最近では、溶接構造物の大型化にともない、使用される鋼材も厚くなる傾向を示すとともに、板厚減少のため高強度な鋼材の使用も増加している。しかし、一般に溶接金属の強度増加と、低温じん性確保は相反する傾向を示すため、高強度化とともにじん性を向上させる新たな手法が必要となっている。
　【０００３】
　溶接金属のじん性向上対策としては、例えば特公平２−４２３１２号公報においては、Ｎｉを添加し、且つＭｎとＮｉの合計を限定することによって、じん性を向上させているが、平均値的には高じん性が得られても安定化、すなわちばらつきの点からは十分な手法とは言い難い問題点を残している。また、特公昭６０−５３９７号公報では被覆剤にチタン酸化物、硼素の酸化物を添加することにより、溶接金属を細粒な均一組織とし低温じん性、特にＣＴＯＤ特性を向上することが開示されているが、より高強度で高じん性な溶接金属の求められる要求に対しては、十分なものとはなっていない。
　【０００４】
　一方、特開昭６３−２４２４９１号公報には、Ｃｒ−Ｍｏ系高温鋼用低水素系被覆アーク溶接棒にＭｇを添加して溶接金属中の酸素量を低減し、組織を微細化して耐割れ性、溶接金属の延性を向上させる技術が開示されているが、高強度、高じん性化に対して不十分である。
　【０００５】
　【発明が解決しようとする課題】
　本発明は、上記のような事情に着目し、高張力鋼、例えば６０キロ級以上の高張力鋼の溶接において、溶接金属の低温じん性が優れた低水素系被覆アーク溶接棒を提供するものである。
　【０００６】
　【課題を解決するための手段】
　本発明の要旨とするところは、重量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｐ：０．００６％以下、Ｓ：０．００４％以下、Ｎ：０．００５％以下、Ｏ：０．０２％以下、に規制した鋼心線の周囲に、金属炭酸塩：３０〜６０％、金属弗化物：１３〜２３％、Ｍｇ：０．５〜５．０％を含有し、残部が脱酸剤、合金剤、アーク安定剤、スラグ生成剤、粘結剤を含む被覆剤を含有せしめ、被覆率（溶接棒全重量に対する被覆剤重量の割合）が２５〜４５重量％となるように被覆し、且つ被覆アーク溶接棒全重量に対して、Ｓｉ：０．２〜２．５％、Ｍｎ：０．２〜２．５％、Ｎｉ：１．０〜７．５％、Ｔｉ：
０．０３〜０．１５％
　【０００７】
　【作用】
　従来より溶接金属のじん性向上のため、溶接金属を低酸素化することが有効であることが知られている。しかし、被覆アーク溶接棒においては、被覆剤の分解によって発生する酸素や大気中の酸素が溶接時にアーク中に巻き込まれ、溶接金属中に入るため大幅な酸素量低下には至らなかった。本発明者らは種々の検討を行った結果、被覆剤中にＭｇを添加させること、溶接棒全体のＭｎを管理すること、同様にＡｌ，Ｔｉを制限すること、心線中のＰ，Ｓを制限することによって、高強度で高じん性な溶接金属の得られる被覆アーク溶接棒を開発したものである。以下に本発明における成分限定の理由を詳細に説明する。
　【０００８】
［心線成分］
　本発明における鋼心線において、Ｃが０．０８重量％を超えるとマルテンサイトを生成してじん性が劣化する。且つ耐割れ性も劣る。また、低温じん性を向上するために、Ｐ，Ｓ，Ｎ，Ｏを限定する。
　【０００９】
　ＰおよびＳは溶接時に最終凝固部に偏析してじん性が低下する。心線のＰ，Ｓは極力低下することが望ましいが、少なくするほど心線の製造コストが上昇する。このため溶接金属の低温じん性低下に影響の少ない範囲として、Ｐ，Ｓの量を、それぞれ０．００６重量％、０．００４重量％以下とした。
　【００１０】
　溶接金属中のＮ量を低減すると溶接金属のじん性向上に有効である。溶接金属のＮ量は溶接中に大気中から混入するものの他、溶接棒心線中のＮによっても影響される。このため心線のＮをできるだけ低く抑えることが望ましいが、Ｎを低く抑えるには原料の厳選等製造コストの上昇につながる。このため溶接金属の低温じん性に悪影響の少ない範囲として、心線に使用するＮ量を０．００５重量％以下とした。
　【００１１】
　心線中のＯ量が多いと、溶接中に被覆剤中の脱酸剤や合金剤と反応してその歩留まりを低下させ、溶接金属の性能のばらつきの原因となるほか、溶接金属中に介在物を生じ、じん性低下の原因となる。このため、安定した溶接金属成分の得られる範囲として心線のＯ量を０．０２重量％以下とした。
　【００１２】
　なお、本発明溶接棒に用いる心線としては、Ｃ，Ｐ，Ｓ，Ｎ，Ｏ以外は特に規定しないが、他の成分はＪＩＳ　Ｇ３５２３に定められた範囲であることが望ましい。
　【００１３】
［被覆剤］
　金属炭酸塩とは、ＣａＣＯ３，ＭｇＣＯ３，ＢａＣＯ３などを指し、アークの熱で分解してガスを発生し、アーク雰囲気を大気から保護する働きがある。それらの１種以上の合計が、３０重量％未満ではシールドガスが不足して溶接金属に大気中の窒素や水素が多量に溶解し、じん性や耐割れ性の劣化を招く。また、６０重量％を超えるとアークが不安定になりビード形状が悪化し、スラグの剥離性も悪くなるので３０〜６０重量％の範囲とした。
　【００１４】
　金属弗化物とは、ＣａＦ２，ＭｇＦ２，ＡｌＦ３などを指し、溶融スラグの流動性調整のため添加するが、それらの１種以上の合計が、１３重量％未満では溶融スラグの粘性が不足し、スラグの被包性が悪くなり、ビード形状も劣化する。２３重量％を超えて添加すると、被覆筒の形状が不完全となり、アークの安定性が悪くなるので、１３〜２３重量％の範囲とした。
　【００１５】
　続いてＭｇは、脱酸剤として働き清浄な溶接金属を得るのに有効なほか、アーク安定剤として溶接作業性確保の上でも非常に効果的である。その添加量が０．５重量％未満では十分な脱酸効果が得られず、一方５重量％を超えて添加すると溶接時アークが不安定となり、スパッタが増加するとともにスラグの粘性が低下し、スラグの剥離性が劣化するので、Ｍｇの添加範囲を０．５〜５．０重量％とした。
　【００１６】
　被覆剤の成分としては、以上の各成分を必須成分とするが、その他の成分は、主として脱酸剤、合金剤、アーク安定剤、スラグ生成剤、粘結剤からなるものである。脱酸剤としては通常の脱酸剤でよい。合金剤はＭｏ，Ｃｒ，Ｖ，Ｎｂなどを指し、溶接金属の強度増加、耐熱性、耐食性などの向上の目的で、それぞれ必要に応じて添加される。これらはそれぞれの金属粉のほか、鉄および他の金属との合金粉の形で添加される。アーク安定剤、スラグ生成剤とは、鉄分、アルカリ成分、ルチールなどを指す。また粘結剤としては、珪酸カリ、珪酸ソーダなどを指す。
　【００１７】
［被覆率］
　上記組成の被覆剤を上記組成の鋼心線の周囲に被覆剤重量が２５〜４５重量％となるように被覆する必要がある。被覆率とは、溶接棒全重量に対する被覆剤の重量％を意味し、被覆率が２５重量％未満では保護筒としての機能が不十分になってシールド不足を生じ、溶接金属中のＮが増加してじん性が低下したり、スパッタが増加したり、生成スラグ量の不足によってビード外観が悪化する。一方、４５重量％を超えると、スラグ量が多くなりすぎるためにスラグ巻き込み等の欠陥が発生し易くなると共に、開先幅の狭い溶接継手に適用した場合に運棒が困難になる。
　【００１８】
［溶接棒全体の成分］
　本発明では、上記各成分を溶接棒全体として調整する必要がある。この場合、溶接棒全体の各成分の量は、Ｓｉの場合を例にとると、下記被覆率Ａを考慮して、次式で表される量である。
〔溶接棒のＳｉ〕（％）＝〔心線中のＳｉ〕×（１００−Ａ）／１００
　　　　　　　　　　　　＋〔被覆剤中のＳｉ〕×Ａ／１００
　【００１９】
　溶接棒のＳｉは、溶接金属の脱酸を目的とするものであるが、溶接作業性確保の上からも必要である。溶接棒中の含有率が０．２重量％未満では、脱酸不足によって溶接金属中に気孔が発生し易く、立向姿勢での溶接作業性が劣化する。一方、２．５重量％を超えると溶接金属のじん性が低下するので、溶接棒のＳｉ含有率の範囲を０．２〜２．５重量％とした。
　【００２０】
　溶接棒のＭｎは、Ｓｉと同様に脱酸剤として重要であり、少なくとも０．２重量％含有させなければならないが、２．５重量％を超えると上部ベイナイトとマルテンサイトの混合組織となり、じん性を劣化させるので、溶接棒のＭｎ含有率の範囲を０．２〜２．５重量％とした。
　【００２１】
　溶接棒のＮｉは、対象とする高強度の溶接金属で溶接棒のＮｉが１．０重量％未満になると高じん性を得ることが困難となるので、１．０重量％以上とする必要がある。一方、７．５重量％を超えると溶接金属の粒界が脆化して、粒界破壊が生じてじん性が低下するので、溶接棒のＮｉ含有率の範囲を１．０〜７．５重量％とした。
　【００２２】
　溶接棒のＴｉは、強力な脱酸剤の一部として有効であ
り、０．０３重量％以上含有させ
　【００２３】
　溶接棒のＡｌも、強力な脱酸剤の一部として有効であるが、０．０８重量％を超えると、脱酸生成物中のＡｌ２Ｏ３が溶接金属中に多く残存して酸素量が増加することによって、じん性が劣化するので溶接棒中のＡｌ含有率の範囲を０．０８重量％以下とした。
　【００２４】
　本発明溶接棒に含まれる元素の種類および最適添加率は上記のとおりであり、上記の要件を満足する限り本発明の目的は達成されるが、各元素の機能を総合的に考慮し、溶接金属の低温じん性を一層効果的に高めるためには、平均粒径を７５〜１２０μｍに制限したＭｇを使用するのが好ましい。これにより溶接金属における酸素量がより低減でき、溶接金属のじん性のばらつきが少なく、安定かつ向上するためである。平均粒径７５μｍ未満では、Ｍｇの平均粒径が小さすぎるため、本発明が期待するじん性の安定化が少ない。この理由は、低水素系被覆アーク溶接棒は、拡散性水素量低減のために高温乾燥を行っておりＭｇが酸化し、本来の機能を発揮しないからである。平均粒径が１２０μｍを超える場合においては、溶接金属性能は良好で健全な溶接金属を得ることができるが、塗装時におけるフラックスの流動性に問題があり、生産性を阻害することがある。
　【００２５】
　【実施例】
　以下に本発明の実施例を説明する。この実施例においては表１に示す化学成分を有する心線と、表２及び表３に示す化学成分を有する被覆剤を用いて、心線径４．０ｍｍの外周に被覆剤を塗布し被覆アーク溶接棒を作製した。
　【００２６】
　得られた各被覆アーク溶接棒を用い、供試母材として厚さ２５ｍｍの鋼板にＸ開先をとりアーク溶接を行った。なお溶接条件は、溶接電流１５０アンペア、溶接入熱３０ｋＪ／ｃｍ、予熱・パス間温度１００〜２００℃、立向姿勢で溶接継手を作製し、引張試験及び試験温度−４０℃での２ｍｍＶノッチ衝撃試験を行った。また、溶接作業性、溶接金属の酸素量を調べた。それらの調査結果を表４に示す。なお、酸素量は０．０２重量％未満を○印、０．０２重量％以上を×印とした。
　【００２７】
　【表１】
　【００２８】
　【表２】
　【００２９】
　【表３】
　【００３０】
　【表４】
　【００３１】
　Ｅ１〜Ｅ９は、いずれも本発明の要件を全て満たしており、強度、じん性ともに良好な値を示し、また溶接作業性も良好であった。
　【００３２】
　溶接棒Ｅ１０〜Ｅ２０は、比較例を示す。溶接棒Ｅ１０，Ｅ１１は、使用した心線のＣ，Ｐ，Ｓ，Ｎ，Ｏが上限を超えるものがあり、いずれも本発明溶接棒に比べ、著しく低温じん性が低い。溶接棒Ｅ１２は、溶接棒中のＳｉ量が上限を超えるものであり、じん性が低い。溶接棒Ｅ１３は、金属炭酸塩と溶接棒中のＴｉが上限を超えているので、溶接作業性が悪く、かつ強度が高くなりすぎじん性が低い。溶接棒Ｅ１４は、金属弗化物および溶接棒中のＭｎが外れており、溶接作業性が悪く、かつじん性が低下した。溶接棒Ｅ１５は、被覆剤中のＭｇが外れており脱酸効果が働かず酸素量が多くじん性が劣った。溶接棒Ｅ１６は、金属炭酸塩が下限を下回っており、溶接作業性が悪かった。また、溶接棒中のＡ１が外れており、酸素量が多くなりじん性が劣った。溶接棒Ｅ１７は、金属弗化物が上限を超えているため溶接作業性が悪く、かつ溶接棒中のＮｉ量が下限を下回っており、じん性が劣った。溶接棒Ｅ１８は、被覆剤中のＭｇが上限を超えているため、溶接作業性が劣った。溶接棒Ｅ１９は、溶接棒中のＮｉが上限を超えているため、じん性が低い。溶接棒Ｅ２０は、被覆率が下限を下回っており、溶接作業性が悪く、窒素量が増加してじん性が低い。
　【００３３】
　【発明の効果】
　以上詳述したように、低水素系被覆アーク溶接棒において、心線、被覆剤および溶接棒全体の組成、被覆率を規制したので、ＨＴ６０級以上の高強度な溶接金属を対象として優れたじん性が得られる。よって、各種鋼構造物に対する溶接継手の信頼性を大幅に向上することができる。