(57)【要約】  本発明は、ハイブリッドエレクトロスラグクラディング方法に関し、これは、クラッド溶接対象の工作物（６）を提供するステップと、帯状電極（４）を工作物（６）の表面上へと案内するステップと、帯状電極（４）を工作物（６）の表面上にエレクトロスラグクラディング法を用いてクラッド溶接するステップと、金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）を帯状電極（４）の溶融池（９）中に案内して、クラッド層の化学的組成を制御するステップと、を含む。本発明はさらに、ハイブリッドエレクトロスラグクラディングシステム及びワイヤに関する。
2018517565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド溶接対象の工作物（６）を提供するステップと、
帯状電極（４）を前記工作物（６）の表面上へと案内するステップと、
前記帯状電極（４）を前記工作物（６）の表面上へと、エレクトロスラグクラッド溶接を使用してクラッド溶接するステップと、
を含むハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接方法において、
金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤ（７）を前記帯状電極（４）の溶融池（９）の中へと案内して、クラッド層の化学的組成を制御するステップ
を特徴とする方法。
【請求項２】
ニッケルクラッド層を必要とする工作物（６）を使用するステップと、前記クラッド層の前記化学的組成を制御するために帯状電極（４）と金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）の組合せを選択するステップとを特徴とし、前記金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）が好ましくは請求項８〜１２のいずれか一項に記載の組成を有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
異なるクラッド層の組成のステンレス鋼クラッド層を必要とする第一及び第二の工作物（６）のために、ある化学的組成の帯状電極（４）を使用するステップと、前記第一の工作物（６）の前記クラッド層の前記化学的組成を制御するために第一の金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）を、また前記第二の工作物（６）の前記クラッド層の前記化学的組成を制御するために第二の金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）を選択するステップとを特徴とし、前記第一の金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）は前記第二の金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）とは異なる化学的組成を有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
第一及び第二の工作物（６）のためにある組成のフラックスを使用するステップを特徴とし、前記第一の工作物（６）は前記第二の工作物（６）の前記化学的組成とは異なる化学的組成を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
コントローラ、特にプログラマブルロジックコントローラ及びセンサを使用して、以下のパラメータ、すなわち前記金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）の突出し長さ、前記帯状電極（４）の送給速度、前記金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）の送給速度のうちの少なくとも１つを制御するステップを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記帯状電極（４）の前記送給速度の変化が検出された場合に、前記金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）の前記送給速度を変化させるステップを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）が加熱される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法で使用するための金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）において、Ｎｉ−Ｃｒニッケル系シース及び前記Ｎｉ−Ｃｒニッケル系シース内の金属粉末フラックスを特徴とし、前記ワイヤがワイヤ６２５、ワイヤ６００、ワイヤ８２５、又はワイヤ４００の組成を有することを特徴とする金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法で使用するための金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）において、ステンレス鋼系シース及び前記ステンレス鋼系シース内の金属粉末フラックスを特徴とし、前記ワイヤがワイヤ３０８Ｌ、ワイヤ３４７、ワイヤ３１６Ｌ、又はワイヤ３１７Ｌの組成を有することを特徴とする金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）。
【請求項１０】
成分の少なくとも１つ又はすべての成分の上限が、対応する表中に明記されたものより５％、１０％、又は２０％低い、請求項８又は９に記載の金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）。
【請求項１１】
成分の少なくとも１つ又はすべての成分の下限が、対応する表中に明記されたものより５％、１０％、又は２０％高い、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）。
【請求項１２】
ニッケル系工作物（６）又はステンレス鋼工作物（６）のハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接のための請求項８〜１１のいずれか一項に記載の金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）の使用。
【請求項１３】
クラッド溶接ヘッド（３）及びクラッド溶接電源（５）を含み、前記クラッド溶接ヘッド（３）は帯状電極（４）を前記帯状電極（４）でのクラッド溶接対象の工作物（６）の表面上へと案内し、前記クラッド溶接電源（５）は、前記工作物（６）の前記表面上にアークレス堆積させるために前記帯状電極（４）に電源供給するハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接システム（１）において、前記クラッド溶接ヘッド（３）は請求項１〜１２のいずれか一項に記載の金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤ（７）を前記帯状電極（４）の溶融池（９）の中へと案内し、前記システム（１）は好ましくは、前記帯状電極（４）上に、及び／又はそれに隣接してフラックス（１０）を堆積させるためのフラックスフィーダ（２）をさらに含むことを特徴とするハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接システム（１）。
【請求項１４】
前記金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）を加熱するためのホットワイヤ電源（８）及び／又は、以下のパラメータ、すなわち所望の堆積速度に応じた前記金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）の熱、前記金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）及び／又は前記帯状電極（４）の突出し長さ、前記帯状電極（４）の送給速度、前記金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）の送給速度の少なくとも１つを制御するためのコントローラ、好ましくはプログラマブルロジックコントローラを含む、請求項１３に記載のクラッド溶接システム。
【請求項１５】
前記帯状電極（４）に隣接して、前記溶融池（９）を磁力で誘導するための誘導磁石（１５）を含む、請求項１３又は１４に記載のクラッド溶接システム。
【請求項１６】
前記帯状電極（４）及び／又は前記金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）及び／又は前記工作物（６）の前記表面の間の角度が調節可能である、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載のクラッド溶接システム。
【請求項１７】
前記クラッド溶接ヘッド（３）は、２、３本、又はそれ以上の隣接する金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ（７）を前記溶融池（９）の中へと案内する、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載のクラッド溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロスラグクラッド溶接に関する。より詳しくは、本発明はハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接システム、方法、及び消耗品に関する。さらにより具体的には、本発明は、それぞれ特許請求項１、８、及び１３の前文によるハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接方法、金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ、及びハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接システムと、金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
クラッド溶接は、とりわけ摩耗及び腐食防止のために金属装置の表面に合金鋼の層を提供する、確立された肉盛溶接技術である。例えば、圧力容器は高圧高温下で腐食性媒質にさらされ、一般に、クラッド層を必要とする。保護のためのクラッド層が適用されるその他の装置の例としては、リアクタ、熱交換器、及びセパレータがある。
【０００３】
クラッド溶接は、装置の所期の用途に応じて特別な要求事項を満たさなければならない。典型的に、堆積される肉盛溶接のグレードは、装置を設計するエンジニアリング会社により決められる。いくつかの例は、ニッケル系合金４００、６００、６２５、８２５及びその他、ステンレス鋼ＳＳ  ３０８Ｌ、３１６Ｌ、３１７Ｌ、３４７、二相ステンレス鋼、スーパー二相ステンレス鋼、その他である。グレードごとの要求は異なり、例えば、炭素鋼又は低合金鋼中にニッケル系合金６２５をクラッド溶接する場合、＜５ｗｔ％の低いＦｅ含有率が主な要求事項であり、例えばステンレス鋼ＳＳ３４７を炭素鋼又は低合金鋼上にクラッド溶接する場合、用途に応じて異なるステンレス鋼の化学的特性が求められる。
【０００４】
実際に、必要とされるグレードと化学的特性を実現することは、堆積された合金材の典型的な非合金又は低合金基材による希釈が発生するため、困難である。その結果、現在、必要な化学的特性を高速工程で提供することはコストがかかるか、時として不可能ですらある。
【０００５】
現在の最新技術には数多くのクラッド溶接技術が含まれる。
【０００６】
サブマージアークストリップクラッド溶接工程は、アークを使い、明示された要求事項を満たすためにいくつかの層を必要とするのが一般的である。例えば、Ｓｖｅｔｓａｒｅｎ  ｎｒ  １、２００１、１７〜１９ページの“Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ−ａｒｃ  ｓｔｒｉｐ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｏｆ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｃａｓｔｉｎｇ  ｒｏｌｌｅｒｓ［．．．］”を参照のこと。
【０００７】
エレクトロスラグクラッド溶接工程は、帯状電極とフラックスコアワイヤと共に使用される（Ｗｅｌｄｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｕｔｔｉｎｇ  ５（２００６）Ｎｏ．４、２１５〜２２０ページの“Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｓｌａｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｏｐｅｎｓ  ｕｐ  ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｅｓ  ｗｉｔｈ  ｒｅｇａｒｄ  ｔｏ  ｗｅｌｄ  ｓｕｒｆａｃｉｎｇ”）が、これは腐食防止のためのクラッド溶接というより表面硬化を目的としており、表面硬化層の化学的組成は腐食防止クラッド溶接のための典型的な肉盛溶接のグレードに適合しない。表面硬化は、機械的摩耗防止のための表面硬化材料の肉盛溶接工法である。これは主として、セメント、採鉱、及び鋼鉄業界で採用される。
【０００８】
他の工程もあるが、既知の工程はいずれも、典型的な肉盛溶接のグレードの要求事項及び／又は所望のステンレス鋼の化学的特性を確実に満たすような、高速の、好ましくは１パスでのクラッド層堆積を提供できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それゆえ、本発明の目的は、所望のクラッド層の化学的性質に関して高いグレードの肉盛に適合する単独クラッド層の高速堆積を可能にするようなハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接方法、金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ、金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤの使用、及びハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、それぞれ特許請求項１、８、１２、及び１３の特徴により達成される。
【００１１】
本発明はそれゆえ、所望の厚さ（典型的に４．５〜５．５ｍｍ）の、好ましくは単独のクラッド層の非常に高速な（典型的に＞２７ｃｍ／分）クラッド溶接を可能にし、典型的な溶接肉盛のグレードの化学的要求事項（例えば、ニッケル系合金６２５の場合にＦｅ＜５ｗｔ％）を満たすようなハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接、すなわち帯状電極と合金金属コアワイヤの両方を用いるアークレスクラッド溶接を提供する。
【００１２】
本発明は、ハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接方法を提供し、これは、クラッド溶接対象の工作物を提供するステップと、帯状電極を工作物の表面上へと案内するステップと、帯状電極を工作物の表面上へと、エレクトロスラグクラッド溶接を使用してクラッド溶接するステップと、金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤを帯状電極の溶融池内へと案内して、クラッド層の化学的組成を制御するステップと、を含む。
【００１３】
アークレスクラッド溶接工程で金属コアワイヤを使用することにより、厚さ約５ｍｍ、好ましくは４．５〜５．５ｍｍの範囲のクラッド層の場合に、ニッケル合金では約２５ｃｍ／分、好ましくはそれ以上、より好ましくは約２７ｃｍ／分、ステンレス鋼合金では約３３ｃｍ／分という高速クラッド溶接速度でクラッド層の化学的特性を正確に制御できる。
【００１４】
ニッケル系の工作物にクラッド溶接する場合、帯状電極と金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤの両方が、クラッド層の化学的組成を制御するために選択されてもよい。
【００１５】
ステンレス鋼系の工作物にクラッド溶接する場合、本発明により、異なる鋼種に同じクラッド溶接帯状電極を使用でき、所望のクラッド層の化学的特性に応じて金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤだけを変えればよい。
【００１６】
ニッケル及びステンレス鋼のどちらについても、すべてのステンレス鋼種に対して１種のフラックスだけを使用でき、すべてのニッケル合金種に対して１種のフラックスを使用できる。
【００１７】
本発明の方法はそれゆえ、クラッド層の化学的特性を正確に制御しながらの高速クラッド溶接を提供するだけでなく、それに加えて、提供する必要のある消耗品の種類を減らすことによって複雑さを軽減させる。
【００１８】
クラッド溶接のパラメータがコントローラ、好ましくはプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）によって、確実な工程安定性のために制御されてもよい。先行技術のクラッド溶接技術では通常、このようなコントローラは使用されない。コントローラはセンサに接続されてもよく、以下のパラメータ、すなわち、金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤの突出し長さ、帯状電極の送給速度、金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤの送給速度のうちの少なくとも１つを制御する。
【００１９】
プログラマブルロジックコントローラの使用により、クラッド層の化学的特性を非常に正確に制御できる。本発明はそれゆえ、例えば、帯状電極の送給速度の変化が検出された場合に、金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤの送給速度を自動的に変化させることができる。例えば、帯状電極の送給が一時的に減速すると、コントローラは金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤの送給速度を自動的に低速にして、工程全体を通じて化学的組成が確実に同じになるようにする。それゆえ、本発明によるコントローラの使用の結果、選択された帯状電極と金属コアワイヤからの堆積比率が正確となり、最終的なクラッド層の化学的特性の均質性と均一性が確実に得られる。
【００２０】
コントローラの使用により、さらに、ストライクスタート、及び／又は溶接クレータ及び／又はそれらのスロープ条件に関する、事前に選択された溶接パラメータを確実に正確に制御できる。コントローラを通じて、電気的突出しの制御も行われてよい。
【００２１】
金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤは好ましくは、堆積速度を制御するために加熱される。熱制御は好ましくは、コントローラで行われる。
【００２２】
より詳しくは、ニッケル系の態様では、本発明は、Ｎｉ−Ｃｒニッケル系のシース及びＮｉ−Ｃｒニッケル系シース内の金属粉末フラックスを有する金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤを提供し、ワイヤは後で示す表中に明記されているように、ワイヤ６２５、ワイヤ６００、ワイヤ８２５、又はワイヤ４００の組成を有する。
【００２３】
ステンレス鋼系の態様では、本発明は、Ｎｉ−Ｃｒステンレス鋼系のシース及びステンレス鋼系シース内の金属粉末フラックスを提供し、ワイヤは後で示す表中に明記されているように、ワイヤ３０８Ｌ、ワイヤ３４７、ワイヤ３１６Ｌ、又はワイヤ３１７Ｌの組成を有する。
【００２４】
成分の少なくとも１つ又はすべての成分の上限は、対応する表中に明記されたものより５％、１０％、又は２０％低くてもよい。成分の少なくとも１つ又はすべての成分の下限は、対応する表中に明記されたものより５％、１０％、又は２０％高くてもよい。
【００２５】
金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤは、炭素／低合金薄鋼板のエレクトロスラグクラッド溶接のために、帯状電極及び、好ましくはエレクトロスラグ粉末フラックスと共に使用される。帯状電極とフラックスは通常の組成であってもよく、これは、本発明のステンレス鋼の態様ではクラッド層の化学的特性がワイヤによって制御されるからである。具体的な工程、基材、又は所望の肉盛溶接のグレードのために異なる帯状電極又はフラックスを提供する必要がない。
【００２６】
本発明はさらに、クラッド溶接ヘッドとクラッド溶接電源を含むクラッド溶接システムを提供し、クラッド溶接ヘッドは帯状電極をその帯状電極でのクラッド溶接対象の工作物の表面上へと案内し、クラッド溶接電源は、工作物の表面にアークレス堆積させるために帯状電極に電源供給し、クラッド溶接ヘッドは金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤを帯状電極の溶融池の中へと案内し、システムは好ましくは、帯状電極上にフラックスを堆積させるためのフラックスフィーダをさらに含む。クラッド溶接システムは、クラッド層の化学的特性を制御するために、それが金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤを帯状電極の溶融池の中に堆積させるという点でハイブリッドである。
【００２７】
クラッド溶接システムは、金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤを加熱するためのホットワイヤ電源及び／又は、以下のパラメータ、すなわち所望の堆積速度に応じた金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤの熱、帯状電極及び／又は金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤの突出し長さ、帯状電極の送給速度、金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤの送給速度の少なくとも１つを制御するためのコントローラ、好ましくはプログラマブルロジックコントローラを含んでいてもよい。
【００２８】
好ましくは、クラッド溶接システムは、金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤを加熱するためのホットワイヤ電源と、所望の堆積速度に応じて金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤの熱を制御するためのコントローラと、を含む。
【００２９】
クラッド溶接システムはそれに加えて、溶融池を磁力により誘導するための、帯状電極に隣接する磁石誘導装置を含んでいてもよい。
【００３０】
帯状電極及び／又は金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤと工作物の表面との間の角度は調節可能であってもよい。
【００３１】
クラッド溶接ヘッドは、１、２、３本又はそれ以上の隣接する金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤを溶融池中に案内する。ワイヤは好ましくは、同じか、又は少なくとも等しい直径で、それらが帯状電極の幅全体を覆うように離間される。
【００３２】
本発明のその他の特徴と実施形態は、以下の説明、図面、及び特許請求の範囲からわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ハイブリッドクラッド溶接システムを示す。
【図２】クラッド溶接ヘッドを（ａ）３Ｄ図、（ｂ）左側面図、（ｃ）正面図、（ｅ）右側面図、（ｅ）背面図、及び（ｆ）図２（ａ）の円で囲まれた領域の拡大詳細図で示す。
【図３ａ−ｃ】図１の矢印１１Ａに沿って見た状態の、１、２、及び４本の金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤを用いた実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明のシステム、方法、及びワイヤの実施形態をより詳しく説明する。
【００３５】
システム
図１はクラッド溶接システム１を示しており、これはフラックスフィーダ２と、クラッド溶接電源５により電源供給される帯状電極４を工作物６の表面上へと、及びホットワイヤ電源８により加熱される金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤ７を帯状電極４の溶融池９の中へと、両方案内するクラッド溶接ヘッド３と、を含む。
【００３６】
フラックス１０により覆われた帯状電極４は、クラッド溶接ヘッド３が工作物６に沿って矢印１１の方向に移動する間に、アークレスエレクトロスラグ工程によって工作物６の表面上に堆積され、工作物６にクラッド溶接する。帯状電極４と工作物６の表面の両方が溶融して溶融池９を形成し、これはしばらくすると硬化する。硬化する前に、金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤ７が溶融池９の中へと送給される。ワイヤ７は溶解し、溶融池９と混合され、得られたクラッド層１２の化学的組成を制御する。
【００３７】
所望の堆積速度に応じた金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤ７の熱、クラッド溶接ヘッド３の移動、及びクラッド溶接電源５を制御するためのコントローラ１３が提供されることが好ましい。コントローラ１３は電源５、８及び溶接ヘッド３のほか、帯状電源及びワイヤフィーダ（図示せず）に、ワイヤ接続によって、ネットワークを介して、及び／又は無線で接続されてもよい。
【００３８】
フラックスフィーダ２は好ましくはクラッド溶接ヘッド３に取り付けられ、エレクトロスラグクラッド溶接用フラックスが充填され、これについては、２本の金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤ７の実施形態を示す図２を参照のこと。
【００３９】
好ましい実施形態において、クラッド溶接ヘッド３は、帯状電極４を工作物６の表面上へと略垂直に案内するようになされており（特に図２（ｄ）を参照のこと）、金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤ７は移動の矢印１１の下流に、溶融池の中へと案内される。
【００４０】
磁気誘導装置１４は、ここでは帯状電極４のそれぞれの側に隣接する２つの誘導磁石１５を含み、溶融池を磁力によって誘導するように提供されてもよい。これによって、溶融池を、特に幅を正確に制御できる。
【００４１】
メカニズム１６は、クラッド溶接ヘッド上に、帯状電極４、金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤ７、及び／又は工作物６の表面の間の角度を調節するために提供されてもよく、これについては特に図２（ｄ）を参照のこと。
【００４２】
ストリップワイヤフィーダ１７と金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤフィーダ１８は好ましくは、クラッド溶接ヘッドに取り付けられるか、又はそれに隣接して提供される。
【００４３】
ワイヤ７は好ましくは、帯状電極の中央に置付けられ、これについては図３（ａ）を参照のこと。複数のワイヤ７が使用でき、これについては図３（ｂ）、３（ｃ）を参照のこと。複数のワイヤ７が使用される場合、これらは同じであることが好ましい。しかしながら、これらは異なる組成及び／又は直径であってもよい。理想的には、ワイヤ７は、確実にクラッド層１２を均質な組成とするために、帯状電極４の幅にわたり等距離で離間されるが、異なる距離で離間されてもよく、例えば縁部に向かってより近くされ（図３（ｃ）参照）、又は図２（ｃ）のように中央に集中されてもよい。
【００４４】
ワイヤ
本発明のステンレス鋼系の態様において、以下の金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤが使用される（すべての数値の単位はｗｔ％、ｂａｌ＝残量である）。
【００４５】
【表１】
2018517565.tif 000003
【００４６】
【表２】
2018517565.tif 000004
【００４７】
【表３】
2018517565.tif 000005
【００４８】
【表４】
2018517565.tif 000006
【００４９】
本発明のニッケル系の態様において、以下の金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤが使用される（すべての数値の単位はｗｔ％である）。
【００５０】
【表５】
2018517565.tif 000007
【００５１】
【表６】
2018517565.tif 000008
【００５２】
【表７】
2018517565.tif 000009
【００５３】
【表８】
2018517565.tif 000010
【００５４】
方法
クラッド溶接システムは、以下の方法で操作される。まず、クラッド溶接対象の工作物が提供される。次に、帯状電極が工作物の表面上へと案内される。金属コアハイブリッドクラッド溶接ワイヤが加熱され、帯状電極の溶融池の中へと案内されている間に、帯状電極が工作物の表面に、エレクトロスラグクラッド溶接を使用してクラッド溶接される。
【００５５】
ニッケル系の工作物へのクラッド溶接の場合、帯状電極と金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤの組合せが使用されて、クラッド層の所望の最終的な化学的特性が得られる。ステンレス鋼系の工作物へのクラッド溶接の場合、異なる工作物の組成に対して標準的な帯状電極を使用でき、所望のクラッド層の組成を実現するためには、金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤだけを変えることになる。好ましいワイヤ組成は、前項に記載されている。
【００５６】
以下の組合せを作ることが好ましい。
【００５７】
【表９】
2018517565.tif 000011
【００５８】
好ましいフラックスＡは、Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＦ２＞７３ｗｔ％のエレクトロスラグハイスピードフラックスであり、金属の添加は意図されていない。それ以外のフラックス組成も有効であるかもしれないが、性能は劣る。帯状電極は好ましくは、標準的な帯状電極である。
【００５９】
【表１０】
2018517565.tif 000012
【００６０】
好ましいフラックスＢは、Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＦ２＞８１ｗｔ％のエレクトロスラグハイスピードフラックスであり、金属の添加は意図されていない。それ以外のフラックス組成も有効であるかもしれないが、性能は劣る。帯状電極は好ましくは、典型的な１８Ｃｒ−８Ｎｉ帯状電極である。
【００６１】
クラッド溶接ヘッド３の移動速度は好ましくは、Ｎｉ合金で約２７ｃｍ／分、ステンレス鋼合金で約３３ｃｍ／分であり、クラッド層の厚さは好ましくは、約５ｍｍである。
【００６２】
好ましい実施形態
以上、本発明の各種の実施形態と個々の態様を説明した。これらは、いずれの方法で組み合わせてもよい。好ましい実施形態において、本発明は、帯状電極が基本的に垂直に工作物上へと送給され、金属コアハイブリッドワイヤが、図２に示されるように、それに関して調節可能な角度で送給されるクラッド溶接ヘッドを提供する。好ましい実施形態においては、帯状電極及び／又は金属コアハイブリッドエレクトロスラグワイヤの突出し長さと金属コアハイブリッドエレクトロスラグワイヤ及び帯状電極の送給速度のほか、金属コアハイブリッドエレクトロスラグワイヤに供給される熱を制御するように構成された磁気誘導装置が提供される。好ましい実施形態において、１つのクラッド層が工作物に、必要なグレードに応じた均質及び均一なクラッド層の化学的特性で高速に堆積される。
【００６３】
他の実施形態
本発明の数例の実施形態のみを上で説明したが、当然のことながら、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、数多くの変更を加えることができる。これらの変更はすべて、以下の特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲に含められるものとする。
【符号の説明】
【００６４】
１  ハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接システム
２  フラックスフィーダ
３  クラッド溶接ヘッド
４  帯状電極
５  クラッド溶接電源
６  工作物
７  金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤ
８  ホットワイヤ電源
９  溶融池
１０  フラックス
１１  矢印
１２  クラッド層
１３  コントローラ
１４  磁気誘導装置
１５  誘導磁石
１６  金属コアワイヤ送給メカニズム
１７  ストリップワイヤフィーダ
１８  金属コアハイブリッドエレクトロスラグクラッド溶接ワイヤフィーダ
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図２（ｃ）】
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【図２（ｄ）】
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【図２（ｅ）】
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【図２（ｆ）】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月8日(2018.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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