JP7540971B2 - エレクトロスラグ溶接方法及びエレクトロスラグ溶接における磁場印加装置 - Google Patents

Description

本発明は、エレクトロスラグ溶接方法及びエレクトロスラグ溶接における磁場印加装置に関する。

アーク溶接において溶融池に磁界を作用させて、該磁界と溶接電流とによる回転方向の磁力で溶融金属を攪拌しながら溶接を行う磁気攪拌溶接法は、知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１、２では、溶接トーチの回りを囲むように磁気コイルが配されている。

特開平４－１９０９７６号公報 特開平８－３１８３７０号公報

ところで、エレクトロスラグ溶接は、アーク溶接と異なり、数百アンペアの電流を通電している溶接ワイヤを、溶融した電解質である溶融スラグに供給し、溶融スラグ内のジュール発熱によって、母材と溶接ワイヤを溶かしながら溶接する方法である。溶接方向は垂直であり、下から上に溶接が進む。また、溶融スラグや溶融金属がこぼれないように、母材の開先部は水冷銅板で覆われる。エレクトロスラグ溶接では、溶融池の前後左右は母材や水冷銅板に覆われ、溶融池の上下は既に溶接した溶接部分と溶融スラグとに覆われている。従って、アーク溶接のように溶接ワイヤを供給するトーチ部分にコイルを配置しても、溶融スラグが存在するので、溶融池に有効な磁場を印加できないばかりでなく、そもそも開先部の空間は狭く、コイルを配置することもできない。

本発明の目的は、エレクトロスラグ溶接において溶融池に磁場を印加することにある。

かかる目的のもと、本発明は、母材の開先部の表側に配置された上下２個の磁場印加磁極である表上側磁極及び表下側磁極と、開先部の裏側に配置された上下２個の磁場印加磁極である裏上側磁極及び裏下側磁極とを用いて、溶接ワイヤの先端部における磁場が開先部内の溶融池における磁場よりも弱くなるように、開先部内に磁場を印加しながら母材のエレクトロスラグ溶接を行うエレクトロスラグ溶接方法を提供する。

エレクトロスラグ溶接方法は、表上側磁極と裏上側磁極とが同じ高さに位置し、表下側磁極と裏下側磁極とが同じ高さに位置し、溶接ワイヤの先端部が表上側磁極の高さと表下側磁極の高さとの間の高さに位置するように配置する、ものであってよい。

エレクトロスラグ溶接方法は、溶接トーチを、開先部の中の表側の位置と裏側の位置との間で往復動させつつ溶接し、溶接トーチの往復動の中で、溶接トーチが、表上側磁極及び表下側磁極に接近したときに、表上側磁極及び表下側磁極の発生磁場を減少させ、裏上側磁極及び裏下側磁極の発生磁場を増大させ、溶接トーチの往復動の中で、溶接トーチが、裏上側磁極及び裏下側磁極に接近したときに、裏上側磁極及び裏下側磁極の発生磁場を減少させ、表上側磁極及び表下側磁極の発生磁場を増大させる、ものであってよい。その場合、エレクトロスラグ溶接方法は、溶接トーチの往復動の中で、溶接トーチが、表上側磁極及び表下側磁極に最も接近したときに、裏上側磁極及び裏下側磁極の発生磁場を最大とし、溶接トーチの往復動の中で、溶接トーチが、裏上側磁極及び裏下側磁極に最も接近したときに、表上側磁極及び表下側磁極の発生磁場を最大とする、ものであってよい。また、エレクトロスラグ溶接方法は、溶接トーチの往復動の中で、溶接トーチが、開先部の厚み方向の中央よりも表側に位置するときに、裏上側磁極及び裏下側磁極の発生磁場を最大とし、溶接トーチの往復動の中で、溶接トーチが、開先部の厚み方向の中央よりも裏側に位置するときに、表上側磁極及び表下側磁極の発生磁場を最大とする、ものであってよい。

エレクトロスラグ溶接方法は、溶接ワイヤの先端部における磁場の強度が極小となるように、表上側磁極の発生磁場の強度と表下側磁極の発生磁場の強度とのバランス、及び裏上側磁極の発生磁場の強度と裏下側磁極の発生磁場の強度とのバランスの少なくとも何れか一方を調整する、ものであってよい。

エレクトロスラグ溶接方法は、表上側磁極と表下側磁極との間に軟磁性材料からなる表側部材を配置し、裏上側磁極と裏下側磁極との間に軟磁性材料からなる裏側部材を配置する、ものであってよい。その場合、軟磁性材料は、鉄、ニッケル、磁性ステンレス、パーマロイ、パーメンジュール、ケイ素鋼の何れかであってよい。或いは、エレクトロスラグ溶接方法は、表側部材の下端が溶融池の上端よりも高い位置になるように表側部材を配置し、裏側部材の下端が溶融池の上端よりも高い位置になるように裏側部材を配置する、ものであってよい。

また、本発明は、母材の開先部の表側に配置された上下２個の磁場印加磁極である表上側磁極及び表下側磁極と、開先部の裏側に配置された上下２個の磁場印加磁極である裏上側磁極及び裏下側磁極とを備え、表上側磁極と裏上側磁極とが同じ高さに位置し、表下側磁極と裏下側磁極とが同じ高さに位置し、溶接ワイヤの先端部が表上側磁極の高さと表下側磁極の高さとの間の高さに位置するように配置されているエレクトロスラグ溶接における磁場印加装置も提供する。

エレクトロスラグ溶接における磁場印加装置は、溶接ワイヤの先端部における磁場が開先部内の溶融池における磁場よりも弱くなるように構成されている、ものであってよい。

表上側磁極、表下側磁極、裏上側磁極、及び裏下側磁極の少なくとも１つは、発生磁場の強度を調節可能に構成されている、ものであってよい。

表上側磁極及び表下側磁極はコイルを共有し、裏上側磁極及び裏下側磁極はコイルを共有する、ものであってよい。

エレクトロスラグ溶接における磁場印加装置は、表上側磁極と表下側磁極との間に軟磁性材料からなる表側部材が配置され、裏上側磁極と裏下側磁極との間に軟磁性体材料からなる裏側部材が配置されている、ものであってよい。その場合、軟磁性材料は、鉄、ニッケル、磁性ステンレス、パーマロイ、パーメンジュール、ケイ素鋼の何れかであってよい。或いは、エレクトロスラグ溶接における磁場印加装置は、表側部材の下端が溶融池の上端よりも高い位置になるように表側部材が配置され、裏側部材の下端が溶融池の上端よりも高い位置になるように裏側部材が配置されている、ものであってよい。

本発明によれば、エレクトロスラグ溶接において溶融池に磁場を印加することが可能となる。

（ａ），（ｂ）は、従来の実施の形態における磁場印加装置を前側から見たときの斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、従来の実施の形態における磁場印加装置を後側から見たときの斜視図である。 従来の実施の形態の磁場印加装置における前側コイル及び後側コイルの位置を示した図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態における磁場印加装置を前側から見たときの斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態における磁場印加装置を後側から見たときの斜視図である。 本発明の第１の実施の形態の磁場印加装置における前側上コイル、前側下コイル、後側上コイル、及び後側下コイルの位置を示した図である。 本発明の第１の実施の形態の磁場印加装置における溶融スラグ、溶融池、及び溶接部における磁場強度分布を示すコンター図である。 従来の実施の形態の磁場印加装置における溶融スラグ、溶融池、及び溶接部における磁場強度分布を示すコンター図である。 母材の厚み方向の中央部の鉛直方向における磁場強度分布を本実施の形態と従来の実施の形態とで比較して示したグラフである。 （ａ），（ｂ）は、磁場印加による溶融スラグの流れの変化を示した図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態の磁場印加装置における前側コイル及び後側コイルの電流の変化を説明するためのグラフである。 （ａ），（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態の磁場印加装置における前側コイル及び後側コイルの電流の変化を説明するためのグラフである。 本発明の第３の実施の形態において溶接トーチが位置Ｂにある場合の磁場強度分布を示すコンター図である。 本発明の第３の実施の形態において溶接トーチが位置Ｃにある場合の磁場強度分布を示すコンター図である。 本発明の第３の実施の形態において溶接トーチが位置Ｆにある場合の磁場強度分布を示すコンター図である。 本発明の第３の実施の形態において溶接トーチが位置Ｂにある場合の開先部の前後方向の磁場分布を示したグラフである。 本発明の第３の実施の形態において溶接トーチが位置Ｃにある場合の開先部の前後方向の磁場分布を示したグラフである。 本発明の第３の実施の形態において溶接トーチが位置Ｆにある場合の開先部の前後方向の磁場分布を示したグラフである。 本発明の第５の実施の形態における磁場印加装置のコイルの位置を示した図である。 本発明の第６の実施の形態における磁場印加装置の構成例を示した図である。 本発明の第６の実施の形態において前側磁性体片及び後側磁性体片を配置した場合の磁束密度分布を示したグラフである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［発明の背景］
エレクトロスラグ溶接では、溶融池が厚さ１０～３０ｍｍの溶融スラグの下に位置しているので、アーク溶接のように溶融池近傍に電磁攪拌用磁界を発生させるコイルを設置することが困難である。この課題を解決するために、本発明者らは、溶接箇所前後に設置する水冷銅板夫々に、貫通しない深さの穴又は溝を設け、その穴又は溝にコイルの鉄心を嵌める実施の形態（以下、「従来の実施の形態」という）を考えた。

図１（ａ），（ｂ）は、従来の実施の形態における磁場印加装置１００を前側（表側ともいう）から見たときの斜視図であり、図２（ａ），（ｂ）は、従来の実施の形態における磁場印加装置１００を後側（裏側ともいう）から見たときの斜視図である。

従来の実施の形態における磁場印加装置１００は、図１（ａ），（ｂ）及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、溶接ワイヤ５と、前側水冷銅板１０と、後側水冷銅板２０と、前側コイル３０と、後側コイル４０とを含む。

溶接ワイヤ５は、母材２，３の突き合わせ部に形成された開先部４に挿入される。そして、溶接電源（図示せず）により通電された状態で開先部４内の溶融スラグ６（図３参照）に供給され、溶融スラグ６内のジュール発熱によって溶融され、溶融金属を溶融池７（図３参照）に落とし込むことで下から上に向かって順次溶接して行くためのものである。

前側水冷銅板１０は、母材２，３の開先部４の前側を覆う水冷のための銅板である。前側水冷銅板１０には、水冷のための冷却水を流入させる流入口（図示せず）と、水冷のための冷却水を流出させる流出口（図示せず）とが設けられる。また、後側水冷銅板２０は、母材２，３の開先部４の後側を覆う水冷のための銅板である。後側水冷銅板２０にも、水冷のための冷却水を流入させる流入口（図示せず）と、水冷のための冷却水を流出させる流出口（図示せず）とが設けられる。

前側コイル３０は、前側水冷銅板１０に配置される磁気コイルである。前側コイル３０は、コイル用電源（図示せず）により通電されることにより、磁場を発生させて、その磁場を溶融池７（図３参照）に印加する。また、後側コイル４０は、後側水冷銅板２０に配置される磁気コイルである。後側コイル４０も、コイル用電源（図示せず）により通電されることにより、磁場を発生させて、その磁場を溶融池７（図３参照）に印加する。

ここで、図１（ａ）は、前側コイル３０を嵌める前の磁場印加装置１００の斜視図であり、図１（ｂ）は、前側コイル３０を嵌めた後の磁場印加装置１００の斜視図である。前側水冷銅板１０が溶接の進行に応じて上側に移動した場合、前側コイル３０も同じく上側に移動する必要があるので、図示するように、前側水冷銅板１０には穴１１が設けられ、その穴１１に前側コイル３０の鉄芯３１が嵌っている。

また、図２（ａ）は、後側コイル４０を嵌める前の磁場印加装置１００の斜視図であり、図２（ｂ）は、後側コイル４０を嵌めた後の磁場印加装置１００の斜視図である。後側水冷銅板２０は母材２，３に固定されているので、図示するように、後側水冷銅板２０には鉛直方向に溝２１が設けられ、後側コイル４０の鉄芯４１はその溝２１に嵌ったまま、溶接の進行に応じて上側に移動するようになっている。

次に、従来の実施の形態の磁場印加装置１００における前側コイル３０及び後側コイル４０の配置について説明する。図３は、磁場印加装置１００における前側コイル３０及び後側コイル４０の位置を示した図である。本実施の形態では、前側コイル３０及び後側コイル４０の諸元を下記表１のように設定した。

即ち、図３に示すように、前側コイル３０の鉄芯３１及び後側コイル４０の鉄芯４１を、その軸心の位置が、溶融スラグ６と溶融池７との界面から２０ｍｍ下の位置になるように配置している。また、表１に示すように、前側コイル３０の鉄芯３１及び後側コイル４０の鉄芯４１のサイズは何れも、直径２０ｍｍ、長さ６０ｍｍとしている。

その結果、溶融池７の近傍に前側コイル３０の鉄芯３１及び後側コイル４０の鉄芯４１を配置することができ、溶融池７に有効な強さの磁場を印加できるようになった。

ところで、この従来の実施の形態によれば、溶融池７を電磁攪拌することはできるが、溶融池７だけでなく溶融スラグ６も磁場の作用により大きく偏流して電磁攪拌される。これにより、溶融池７に溶融スラグ６が巻き込まれることで溶接部８の機械的強度が劣化するという問題が生じる。

また、エレクトラスラグ溶接では、溶接する厚板の厚さ方向にムラ無く溶接するために、溶接トーチ９を前後方向に摺動させる。そのため、溶接トーチ９が前側コイル３０の鉄芯３１又は後側コイル４０の鉄芯４１の近くに来たとき、溶融池７及び溶融スラグ６には大きなローレンツ力が働き、溶融スラグ６が強く偏流して電磁攪拌されることになる。その結果、溶融池７に溶融スラグ６が巻き込まれることで溶接部８の機械的強度が劣化するという問題に加え、溶融スラグ６が偏流することで母材２，３の溶け込みに偏りが生じるという問題も生じる。

以下、このような問題を解決する実施の形態について説明する。

［第１の実施の形態］
まず、本実施の形態における磁場印加装置２００の構成について説明する。図４（ａ），（ｂ）は、本実施の形態における磁場印加装置２００を前側（表側ともいう）から見たときの斜視図であり、図５（ａ），（ｂ）は、本実施の形態における磁場印加装置２００を後側（裏側ともいう）から見たときの斜視図である。

本実施の形態における磁場印加装置２００は、図４（ａ），（ｂ）及び図５（ａ），（ｂ）に示すように、溶接ワイヤ５と、前側水冷銅板１０と、後側水冷銅板２０と、前側上コイル３０ａと、前側下コイル３０ｂと、後側上コイル４０ａと、後側下コイル４０ｂとを含む。このように、本実施の形態では、従来の実施の形態と異なり、コイルが、前側水冷銅板１０に上下に２つ配置され、後側水冷銅板２０に上下に２つ配置される。

溶接ワイヤ５は、母材２，３の突き合わせ部に形成された開先部４に挿入される。そして、溶接電源（図示せず）により通電された状態で開先部４内の溶融スラグ６（図６参照）に供給され、溶融スラグ６内のジュール発熱によって溶融され、溶融金属を溶融池７（図６参照）に落とし込むことで下から上に向かって順次溶接して行くためのものである。

前側水冷銅板１０は、母材２，３の開先部４の前側を覆う水冷のための銅板である。前側水冷銅板１０には、水冷のための冷却水を流入させる流入口（図示せず）と、水冷のための冷却水を流出させる流出口（図示せず）とが設けられる。また、後側水冷銅板２０は、母材２，３の開先部４の後側を覆う水冷のための銅板である。後側水冷銅板２０にも、水冷のための冷却水を流入させる流入口（図示せず）と、水冷のための冷却水を流出させる流出口（図示せず）とが設けられる。

前側上コイル３０ａは、前側水冷銅板１０に配置される２つの磁気コイルのうち上側の磁気コイルであり、前側下コイル３０ｂは、前側水冷銅板１０に配置される２つの磁気コイルのうち下側の磁気コイルである。また、後側上コイル４０ａは、後側水冷銅板２０に配置される２つの磁気コイルのうち上側の磁気コイルであり、後側下コイル４０ｂは、後側水冷銅板２０に配置される２つの磁気コイルのうち下側の磁気コイルである。前側上コイル３０ａ、前側下コイル３０ｂ、後側上コイル４０ａ、及び後側下コイル４０ｂは、それぞれ、コイル用電源（図示せず）により通電されることにより、磁場を発生させて、その磁場を溶融池７（図６参照）に印加する。尚、以下では、前側上コイル３０ａ及び前側下コイル３０ｂを「前側コイル」と総称したり、後側上コイル４０ａ及び後側下コイル４０ｂを「後側コイル」と総称したりすることもある。また、前側上コイル３０ａ及び後側上コイル４０ａを「上コイル」と総称したり、前側下コイル３０ｂ及び後側下コイル４０ｂを「下コイル」と総称したりすることもある。更に、前側上コイル３０ａ、前側下コイル３０ｂ、後側上コイル４０ａ、及び後側下コイル４０ｂを単に「コイル」と総称することもある。

ここで、図４（ａ）は、前側上コイル３０ａ及び前側下コイル３０ｂを嵌める前の磁場印加装置２００の斜視図であり、図４（ｂ）は、前側上コイル３０ａ及び前側下コイル３０ｂを嵌めた後の磁場印加装置２００の斜視図である。前側水冷銅板１０が溶接の進行に応じて上側に移動した場合、前側上コイル３０ａ及び前側下コイル３０ｂも同じく上側に移動する必要があるので、図示するように、前側水冷銅板１０には穴１１ａ，１１ｂが設けられ、その穴１１ａ，１１ｂにそれぞれ前側上コイル３０ａの鉄芯３１ａ、前側下コイル３０ｂの鉄芯３１ｂが嵌っている。

また、図５（ａ）は、後側上コイル４０ａ及び後側下コイル４０ｂを嵌める前の磁場印加装置２００の斜視図であり、図５（ｂ）は、後側上コイル４０ａ及び後側下コイル４０ｂを嵌めた後の磁場印加装置２００の斜視図である。後側水冷銅板２０は母材２，３に固定されているので、図示するように、後側水冷銅板２０には鉛直方向に溝２１が設けられ、後側上コイル４０ａの鉄芯４１ａ及び後側下コイル４０ｂの鉄芯４１ｂはその溝２１に嵌ったまま、溶接の進行に応じて上側に移動するようになっている。

尚、本実施の形態では、図４（ａ），（ｂ）及び図５（ａ），（ｂ）に示すように、前側上コイル３０ａ及び前側下コイル３０ｂが開先部４の表側に配置されており、後側上コイル４０ａ及び後側下コイル４０ｂが開先部４の裏側に配置されている。また、前側水冷銅板１０が、開先部４の表側の面、即ち、表面に配置されており、後側水冷銅板２０が、開先部４の裏側の面、即ち、裏面に配置されている。この状態で、前側上コイル３０ａ及び前側下コイル３０ｂの配置位置は、前側水冷銅板１０の母材２，３とは反対側であり、後側上コイル４０ａ及び後側下コイル４０ｂの配置位置は、後側水冷銅板２０の母材２，３とは反対側であると言える。

また、本実施の形態では、図４（ａ），（ｂ）及び図５（ａ），（ｂ）に示すように、母材２，３の厚み方向の中心の平面上で後側下コイル４０ｂの高さにあり開先部４の幅方向の中心にある点を原点とする。そして、母材２，３の厚み方向の中心の平面上で原点から溶接の進行方向に垂直な方向で母材２，３の前側から見て右側に向かう方向をＸ軸の正の方向とする。また、母材２，３の厚み方向の中心の平面に垂直な方向で原点から母材２，３の後側に向かう方向をＹ軸の正の方向とする。更に、母材２，３の厚み方向の中心の平面上で原点から溶接の進行方向に向かう方向をＺ軸の正の方向とする。

次に、本実施の形態の磁場印加装置２００における前側上コイル３０ａ、前側下コイル３０ｂ、後側上コイル４０ａ及び後側下コイル４０ｂの配置について説明する。図６は、磁場印加装置２００におけるコイル３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂの位置を示した図である。本実施の形態では、図示するように、前側上コイル３０ａの鉄芯３１ｂ及び後側上コイル４０ａの鉄芯４１ａの鉛直方向位置を同じに設定し、前側下コイル３０ｂの鉄芯３１ｂ及び後側下コイル４０ｂの鉄芯４１ｂの鉛直方向位置を同じに設定している。つまり、前側上コイル３０ａの磁極と後側上コイル４０ａの磁極とを同じ高さに設定し、前側下コイル３０ｂの磁極と後側下コイル４０ｂの磁極とを同じ高さに設定している。ここで、前側上コイル３０ａの磁極は表上側磁極の一例であり、後側上コイル４０ａの磁極は裏上側磁極の一例であり、前側下コイル３０ｂの磁極は表下側磁極の一例であり、後側下コイル４０ｂの磁極は裏下側磁極の一例である。

その上で、前側下コイル３０ｂの磁極から後側下コイル４０ｂの磁極に向けて磁界が発生するように前側下コイル３０ｂ及び後側下コイル４０ｂに電流を流す。そして、後側上コイル４０ａの磁極から前側上コイル３０ａの磁極に向けて磁界が発生するように後側上コイル４０ａ及び前側上コイル３０ａに電流を流す。図中、白矢印は磁場の方向を示す。ここで、コイル３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂの磁極から発生する磁力の絶対値が同じになるようにコイル３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂの電流を設定したとする。すると、コイル３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂの磁極に囲まれた中央部の磁場は、コイル３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂの磁極が発生する磁場で打ち消され、ほぼゼロとなる。

図６に示すコイル配置において、コイル３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂに囲まれた領域に溶融スラグ６、溶融池７及び溶接部８があるとする。ここで、コイル３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂは下記表２に示す条件を満たすものとする。

図７は、この場合の溶融スラグ６、溶融池７、及び溶接部８における磁場強度分布を示すコンター図である。図中、白矢印は磁場の方向を示す。この図において、磁場強度は、白丸印で示すように、上コイル３０ａ，４０ａと下コイル３０ｂ，４０ｂとの中央部において小さくなっている。

一方で、従来の実施の形態では、開先部４の前側及び後側にそれぞれ前側コイル３０及び後側コイル４０を配置している。図８は、この場合の溶融スラグ６、溶融池７、及び溶接部８における磁場強度分布を示すコンター図である。図中、白矢印は磁場の方向を示す。この図において、磁場強度は、白丸印で示すように、前側コイル３０及び後側コイル４０の鉛直方向位置において小さくなっている。

図９は、母材２，３の厚み方向の中央部の鉛直方向における磁場強度分布を本実施の形態と従来の実施の形態とで比較して示したグラフである。ここで、母材２，３の厚み方向の中央部とは、本実施の形態では、前側上コイル３０ａと後側上コイル４０ａとの中央部（前側下コイル３０ｂと後側下コイル４０ｂとの中央部と同じ）と前後方向における位置が同じ部分である。一方、母材２，３の厚み方向の中央部とは、従来の実施の形態では、前側コイル３０と後側コイル４０との中央部と前後方向における位置が同じ部分である。また、図９において、鉛直方向位置０ｍｍは、本実施の形態では、前側下コイル３０ｂの鉄芯３１ｂの中心の鉛直方向位置（後側下コイル４０ｂの鉄芯４１ｂの中心の鉛直方向位置と同じ）に設定されている。一方、図９において、鉛直方向位置０ｍｍは、従来の実施の形態では、前側コイル３０の鉄芯３１の中心の鉛直方向位置（後側コイル４０の鉄芯４１の中心の鉛直方向位置と同じ）に設定されている。

図９のグラフから、本実施の形態において、磁場強度は、実線グラフ上に黒丸印で示すように、上コイル３０ａ，４０ａと下コイル３０ｂ，４０ｂとの中央部（鉛直方向位置３０ｍｍ）でほぼゼロとなることが分かる。また、鉛直方向位置０ｍｍ及び６０ｍｍで最大値となることも分かる。

一方で、図９のグラフから、従来の実施の形態において、磁場強度は、鉛直方向位置０ｍｍで最大となり、鉛直方向位置が高くなるに従い減少するが、破線グラフ上に黒丸印で示すように、鉛直方向位置３０ｍｍで３０ｍＴ程度あることが分かる。

即ち、本実施の形態では、鉛直方向位置１６ｍｍ～３４ｍｍの範囲にて、従来の実施の形態の場合よりも磁場が弱くなることが分かる。

ここで図６に戻る。図６には、コイル３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂの磁極、溶接ワイヤ５、溶融スラグ６、溶融池７、溶接トーチ９の位置関係の例を示している。本実施の形態では、上コイル３０ａ，４０ａの磁極と下コイル３０ｂ，４０ｂの磁極との中間点が溶接ワイヤ５の先端部の高さと同じになるように、上コイル３０ａ，４０ａの磁極と下コイル３０ｂ，４０ｂの磁極とを配置する。このように配置することは、溶接ワイヤ５の先端部が上コイル３０ａ，４０ａの磁極の高さと下コイル３０ｂ，４０ｂの磁極の高さとの間の高さに位置するように配置することの一例である。尚、本実施の形態では、上コイル３０ａ，４０ａの磁極及び下コイル３０ｂ，４０ｂの磁極と溶接トーチ９とが一体的に上下動するように構成され、磁場強度が極小となる位置への溶接ワイヤ５の先端部の位置決めはある程度正確に行えることを想定している。上記のように上コイル３０ａ，４０ａの磁極と下コイル３０ｂ，４０ｂの磁極とを配置することにより、図７及び図９に示した磁場ゼロのポイントを溶接ワイヤ５の先端部に持ってくることができる。即ち、溶接ワイヤ５の先端部における磁場を溶融池７における磁場よりも弱くすることができる。

溶接ワイヤ５の先端部は溶融スラグ６中で最も高温の領域であり、電流密度も最も高いことが知られている。この領域に磁場がかかるとローレンツ力によって溶融スラグ６の流れが偏り易いが、本実施の形態では、溶接ワイヤ５の先端部の磁場がほぼゼロとなるので、溶融スラグ６の流れへのコイル磁場の影響は軽微となる。一方で、本来攪拌したい溶融池７、特に溶融池７の底部付近には、従来の実施の形態の場合と同等の磁場がかかるので、攪拌効果は阻害されない。

尚、図６において、前側上コイル３０ａ及び後側上コイル４０ａの磁極の向きは同じであり、前側下コイル３０ｂ及び後側下コイル４０ｂの磁極の向きは同じである。そして、前側上コイル３０ａ及び前側下コイル３０ｂの磁極の向きは反対であり、後側上コイル４０ａ及び後側下コイル４０ｂの磁極の向きは反対である。溶接ワイヤ５の先端部の位置の磁場強度を弱めるためには、このような磁極の向きとすることは必須である。

図１０（ａ），（ｂ）は、磁場印加による溶融スラグ６の流れの変化を示した図である。図１０（ａ）に示すように、通常、溶融スラグ６には溶接電流によりピンチ力が働き、溶接ワイヤ５の周りに下向きの流れＳが生じている。この流れＳは、電磁攪拌のために印加した磁界が作用することにより、ローレンツ力の向きに応じて左右方向に曲げられることになる。図１０（ｂ）では、紙面奥行き方向の磁界Ｍがかけられているため、右方向にローレンツ力Ｌが働き、これにより、流れＳが右方向にカーブしている。その結果、溶融スラグ６に左右方向の温度ムラが生じ、母材２，３の溶け込み量に差異が生じることになる。

本実施の形態におけるコイル配置によれば、溶融スラグ６中の溶接ワイヤ５の直下の磁場は、上コイル３０ａ，４０ａの磁極及び下コイル３０ｂ，４０ｂの磁極が発生する磁場によって打ち消され、最小化される。これにより、溶融スラグ６の偏流や攪拌は減少し、母材２，３の溶け込み形状の偏りや溶融スラグ６の巻き込みが減少する。

また、本実施の形態によれば、上コイル３０ａ，４０ａ又は下コイル３０ｂ，４０ｂの磁極に近い溶融池７には強い磁場が作用して溶融金属が攪拌される。その結果、金属組織が微細化し、金属中の介在物が低減するため、溶接部８の機械特性が向上する。

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態は、開先部４の前後方向における中央部の磁場強度がほぼゼロになるため、溶接ワイヤ５の先端部が開先部４の前後方向における中央部に位置する場合の溶融スラグ６の偏流防止には効果的である。しかしながら、溶接トーチ９が中央部から磁場を発生するコイルの側に近付くと、溶接ワイヤ５の先端部が磁場強度ゼロの領域から外れ、溶融スラグ６の流れが磁場の影響を受け易くなる。

そこで、本実施の形態は、溶接トーチ９が開先部４の中央部から前側に近付いたときには前側上コイル３０ａ及び前側下コイル３０ｂの電流を減少させる。つまり、溶接トーチ９が前側上コイル３０ａの磁極及び前側下コイル３０ｂの磁極に接近したときに、前側上コイル３０ａの磁極及び前側下コイル３０ｂの磁極の発生磁場を減少させる。このとき、後側上コイル４０ａ及び後側下コイル４０ｂの電流は維持し又は増加させる。つまり、後側上コイル４０ａの磁極及び後側下コイル４０ｂの磁極の発生磁場は維持し又は増大させる。

また、本実施の形態では、逆に、溶接トーチ９が開先部４の中央部から後側に近付いたときには後側上コイル４０ａ及び後側下コイル４０ｂの電流を減少させる。つまり、溶接トーチ９が後側上コイル４０ａの磁極及び後側下コイル４０ｂの磁極に接近したときに、後側上コイル４０ａの磁極及び後側下コイル４０ｂの磁極の発生磁場を減少させる。このとき、前側上コイル３０ａ及び前側下コイル３０ｂの電流は維持し又は増加させる。つまり、前側上コイル３０ａの磁極及び前側下コイル３０ｂの磁極の発生磁場は維持し又は増大させる。

このように、本実施の形態では、溶接トーチ９の位置に応じて、前側コイル３０ａ，３０ｂ及び後側コイル４０ａ，４０ｂの電流値を変化させることとした。これにより、磁場強度がゼロとなる領域を開先部４の前側や後側に移動することができ、溶接トーチ９が摺動する場合でも溶融スラグ６の流れへの磁場の影響を抑えることができる。

図１１（ａ），（ｂ）は、この場合の前側コイル３０ａ，３０ｂ及び後側コイル４０ａ，４０ｂの電流の変化を説明するためのグラフである。

溶接トーチ９は、図１１（ａ）に示すように、位置Ｂ（後側）と位置Ｆ（前側）との間を周期的に移動し、位置Ｆ及び位置Ｂでは一時的に停止している。

後側コイル４０ａ，４０ｂに流れる電流は、図１１（ｂ）に細線で示すように、溶接トーチ９が位置Ｆにあるときに最大となり、溶接トーチ９が後側に移動するにつれて減少し、溶接トーチ９が位置Ｂにあるときに最小（最大値の４分の１）となっている。

前側コイル３０ａ，３０ｂに流れる電流は、図１１（ｂ）に太線で示すように、溶接トーチ９が位置Ｂにあるときに最大となり、溶接トーチ９が前側に移動するにつれて減少し、溶接トーチ９が位置Ｆにあるときに最小（最大値の８分の１）となっている。

ここで、後側コイル４０ａ，４０ｂに流れる電流の最小値が、前側コイル３０ａ，３０ｂに流れる電流の最小値よりも大きくなっているのは、開先部４の幅は後側の方が前側よりも狭く、母材２，３の影響を受けて減衰し易いためである。

図１１（ａ），（ｂ）のような通電パターンで前側コイル３０ａ，３０ｂ及び後側コイル４０ａ，４０ｂに電流を流すことにより、溶接トーチ９の位置が最も後側のときに後側コイル４０ａ，４０ｂの電流をゼロにする場合等よりも、溶融池７の溶接電流に作用する磁束密度を大きくすることができる。逆に溶接トーチ９の位置が最も前側のときも同じ効果がある。

本実施の形態では、溶接トーチ９の摺動、即ち、溶接ワイヤ５の先端部が開先部４の前面と後面との間を往復運動する動きに応じて、各磁極の磁場を変化させるようにした。これにより、溶接トーチ９を摺動させるエレクトロスラグ溶接においても、常に溶接ワイヤ５の先端部の磁場を最小化することができるようになった。その結果、金属組織が微細化し、金属中の介在物が低減するため、溶接部８の機械特性が向上することとなった。

［第３の実施の形態］
本実施の形態は、溶接トーチ９が開先部４の中央部に位置するときに前側コイル３０ａ，３０ｂ及び後側コイル４０ａ，４０ｂの電流を最大にするものである。

図１２（ａ），（ｂ）は、この場合の前側コイル３０ａ，３０ｂ及び後側コイル４０ａ，４０ｂの電流の変化を説明するためのグラフである。

溶接トーチ９は、図１２（ａ）に示すように、位置Ｂ（後側）と位置Ｆ（前側）との間を周期的に移動し、位置Ｆ及び位置Ｂでは一時的に停止している。

後側コイル４０ａ，４０ｂに流れる電流は、図１２（ｂ）に細線で示すように、溶接トーチ９が位置Ｆから位置Ｃまでの間にあるときに最大となり、溶接トーチ９が位置Ｃから後側に移動するにつれて減少し、溶接トーチ９が位置Ｂにあるときに最小（最大値の４分の１）となっている。

前側コイル３０ａ，３０ｂに流れる電流は、図１２（ｂ）に太線で示すように、溶接トーチ９が位置Ｂから位置Ｃまでの間にあるときに最大となり、溶接トーチ９が位置Ｃから前側に移動するにつれて減少し、溶接トーチ９が位置Ｆにあるときに最小（最大値の８分の１）となっている。

図１３～図１５は、それぞれ、本実施の形態において溶接トーチ９が位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ｆにある場合の磁場強度分布を示すコンター図である。図１３のように、溶接トーチ９が、破線の縦線で示す位置Ｂ、つまり後側に近い位置にあるときには、磁場の弱い領域が後側に寄る。また、図１４のように、溶接トーチ９が、破線の縦線で示す位置Ｃ、つまり中央に近い位置にあるときには、磁場の弱い領域が中央に来る。更に、図１５のように、溶接トーチ９が、破線の縦線で示す位置Ｆ、つまり前側に近い位置にあるときには、磁場の弱い領域が前側に寄る。

図１６～図１８は、それぞれ、本実施の形態において溶接トーチ９が位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ｆにある場合の開先部４の前後方向の磁場分布を示したグラフである。これらのグラフでは、左側が開先部４の後側に対応し、右側が開先部４の前側に対応している。また、鉛直方向位置が下コイル３０ｂ，４０ｂの中心の位置である場合の磁場強度を太線で示し、鉛直方向位置が上コイル３０ａ，４０ａと下コイル３０ｂ，４０ｂとの中間点の位置である場合の磁場強度を細線で示している。尚、ここでは、磁場計算に母材２，３の磁性を考慮しているが、開先部４から５ｍｍは非磁性と仮定している。これらのグラフから、溶接トーチ９が、各グラフにおいて破線の縦線で示す位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ｆの何れにあっても、鉛直方向位置が上コイル３０ａ，４０ａと下コイル３０ｂ，４０ｂとの中間点の位置である場合の磁場強度はほぼゼロとなる一方で、鉛直方向位置が上コイル３０ａ，４０ａの中心の位置である場合の磁場強度は一定レベルとなることが分かる。

溶融金属の攪拌に寄与するローレンツ力は、磁力の大きさに比例する。一方で、磁力の大きさは磁極との距離が大きくなると小さくなる。本実施の形態では、溶接トーチ９の摺動の中間点で電流を最大化することにより、溶融金属にかかるローレンツ力を強くすることができるようになった。その結果、金属組織が微細化し、金属中の介在物が低減するため、溶接部８の機械特性が向上することとなった。

［第４の実施の形態］
第１乃至第３の実施の形態では、前側上コイル３０ａの電流及び起磁力と前側下コイル３０ｂの電流及び起磁力とを同じとし、後側上コイル４０ａの電流及び起磁力と後側下コイル４０ｂの電流及び起磁力とを同じとした。その場合、磁場が打ち消されてゼロになる領域は、上コイル３０ａ，４０ａと下コイル３０ｂ，４０ｂとの中間点の領域である。

溶接ワイヤ５の先端部の鉛直方向位置が図６のように上コイル３０ａ，４０ａと下コイル３０ｂ，４０ｂとの中間点の位置である場合は、このように上コイル３０ａ，４０ａと下コイル３０ｂ，４０ｂとで電流及び起磁力は同じとすることが望まれる。一方で、溶接条件が変化して溶接ワイヤ５の先端部の鉛直方向位置が上コイル３０ａ，４０ａと下コイル３０ｂ，４０ｂとの中間点の位置と異なる場合は、溶接ワイヤ５の先端部の磁場強度がゼロとならず、溶融スラグ６の流れに偏りが生じる可能性がある。その場合は、前側上コイル３０ａの電流と前側下コイル３０ｂの電流とに差をつけたり、後側上コイル４０ａの電流と後側下コイル４０ｂの電流とに差をつけたりするとよい。こうすることで、磁場強度がゼロとなる領域が、上コイル３０ａ，４０ａと下コイル３０ｂ，４０ｂとの中間点の位置よりも上下方向に調整される。

本実施の形態では、前側上コイル３０ａと前側下コイル３０ｂとの電流バランス、及び、後側上コイル４０ａと後側下コイル４０ｂとの電流バランスの少なくとも何れか一方を調整するようにした。つまり、前側上コイル３０ａの磁極、前側下コイル３０ｂの磁極、後側上コイル４０ａの磁極、及び後側下コイル４０ｂの磁極の少なくとも１つは、発生磁場の強度を調整可能に構成されるものとした。そして、前側上コイル３０ａの磁極と前側下コイル３０ｂの磁極との発生磁場の強度のバランス、及び後側上コイル４０ａの磁極と後側下コイル４０ｂの磁極との発生磁場の強度のバランスの少なくとも何れか一方を調整するようにした。これにより、溶接ワイヤ５の先端部と前側水冷銅板１０及び後側水冷銅板２０との位置関係がずれても、磁場がゼロとなる領域の鉛直方向位置を調整することができるようになった。

［第５の実施の形態］
第５の実施の形態は、第１乃至第３の実施の形態の磁場印加装置２００におけるコイルの形状の変形例である。図１９は、第５の実施の形態における磁場印加装置２００のコイルの位置を示した図である。

第１乃至第３の実施の形態において、前側上コイル３０ａ及び前側下コイル３０ｂは起磁力が等しく磁場の方向が逆向きであり、後側上コイル４０ａ及び後側下コイル４０ｂも起磁力が等しく磁場の方向が逆向きである。そこで、第５の実施の形態では、前側上コイル３０ａの磁極と前側下コイル３０ｂの磁極とを共通にし、後側上コイル４０ａの磁極と後側下コイル４０ｂの磁極とを共通にする。即ち、前側上コイル３０ａの磁極であった前上側の磁極と、前側下コイル３０ｂの磁極であった前下側の磁極とが、前側上コイル３０ａ及び前側下コイル３０ｂをまとめた前側コイル３０ｃと、鉄芯３１ａ及び鉄芯３１ｂをまとめた鉄芯３１ｃとを共有している。また、後側上コイル４０ａの磁極であった後上側の磁極と、後側下コイル４０ｂの磁極であった後下側の磁極とが、後側上コイル４０ａ及び後側下コイル４０ｂをまとめた後側コイル４０ｃと、鉄芯４１ａ及び鉄芯４１ｂをまとめた鉄芯４１ｃとを共有している。

［第６の実施の形態］
図２０は、第６の実施の形態における磁場印加装置２００の構成例を示した図である。本実施の形態における磁場印加装置２００は、図示するように、前側水冷銅板１０と、後側水冷銅板２０と、前側上コイル３０ａ及びその鉄芯３１ａと、前側下コイル３０ｂ及びその鉄芯３１ｂと、後側上コイル４０ａ及びその鉄芯４１ａと、後側下コイル４０ｂ及びその鉄芯４１ｂとを含む。また、コイル３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂに囲まれた領域には、溶接ワイヤ５、溶融スラグ６、溶融池７、溶接部８、及び溶接トーチ９がある。これらの構成要素は、第１の実施の形態で述べたものと同様なので、説明を省略する。また、コイル３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂの条件も、第１の実施の形態で表２に示したものと同じとする。

本実施の形態では、前側上コイル３０ａの鉄芯３１ａの溶融池７側（前側上コイル３０ａの溶融池７側磁極）と前側下コイル３０ｂの鉄芯３１ｂの溶融池７側（前側下コイル３０ｂの溶融池７側磁極）との間に軟磁性材料からなる前側磁性体片３２を配置している。また、後側上コイル４０ａの鉄芯４１ａの溶融池７側（後側上コイル４０ａの溶融池７側磁極）と後側下コイル４０ｂの鉄芯４１ｂの溶融池７側（後側下コイル４０ｂの溶融池７側磁極）との間に軟磁性材料からなる後側磁性体片４２を配置している。前側磁性体片３２及び後側磁性体片４２のサイズは、上下方向を３０ｍｍとし、左右方向を２０ｍｍとし、前後方向を５ｍｍとする。ここで、軟磁性材料とは、例えば、軟鉄等の鉄、ニッケル、磁性ステンレス、パーマロイ、パーメンジュール、ケイ素鋼である。前側磁性体片３２は、軟磁性材料からなる表側部材の一例であり、後側磁性体片４２は、軟磁性材料からなる裏側部材の一例である。

また、前側磁性体片３２の溶融池７側の面の前後位置は、鉄芯３１ａ，３１ｂの溶融池７側の端部の前後位置と同じにしている。後側磁性体片４２の溶融池７側の面の前後位置は、鉄芯４１ａ，４１ｂの溶融池７側の端部の前後位置と同じにしている。

更に、本実施の形態では、前側磁性体片３２を鉄芯３１ａ，３１ｂ間に固定するために、非磁性で熱耐性のあるアルミニウム製のスペーサ３３を配置している。また、後側磁性体片４２を鉄芯４１ａ，４１ｂ間に固定するために、非磁性で熱耐性のあるアルミ製のスペーサ４３を配置している。

前側磁性体片３２及び後側磁性体片４２が配置されていない場合の開先部４内の磁束密度分布は図１７のようになる。図１７は、一般化して、前側コイル３０ａ，３０ｂに流れる電流と、後側コイル４０ａ，４０ｂに流れる電流とが等しい場合の磁束密度分布を示したグラフと捉えることができる。図１７では、磁束密度は、溶接ワイヤ５の先頭付近では略ゼロまで小さくなっているが、少し前後にずれるとゼロから外れ、前側水冷銅板１０及び後側水冷銅板２０の近傍では約６０ｍＴまで大きくなっている。溶融スラグ６への電磁攪拌効果を更に抑制するためには、図２０の破線で囲んだ領域Ｒ内の磁束密度を極力抑制することが望ましい。

図２１は、前側磁性体片３２及び後側磁性体片４２を配置した場合の磁束密度分布を示したグラフである。図中、実線は前側磁性体片３２及び後側磁性体片４２を配置しない状態での磁束密度分布を示し、破線は前側磁性体片３２及び後側磁性体片４２を配置した状態での磁束密度分布を示す。両者を比べると、開先部４内で下コイル３０ｂ，４０ｂの中心の高さ（凝固界面付近）の磁束密度分布は大きく変化していない。一方で、開先部４内で上コイル３０ａ，４０ａと下コイル３０ｂ，４０ｂとの中間の高さ（溶接ワイヤ５の先端付近）の磁束密度分布は抑制されている。特に、前側水冷銅板１０及び後側水冷銅板２０の近傍では約５分の１に抑制されている。よって、前側磁性体片３２及び後側磁性体片４２を配置することにより、溶融池７だけを選択的に電磁攪拌することができる。

より具体的には、前側磁性体片３２及び後側磁性体片４２の近傍の磁束がそれぞれ前側磁性体片３２及び後側磁性体片４２に吸収され、溶融スラグ６内で比較的電流密度の高い溶接ワイヤ５の先端付近（図２０の領域Ｒ）の磁場強度が更に抑制される。その結果、溶融スラグ６での電磁攪拌効果は更に抑制され、溶融池７への溶融スラグ６の巻き込みや母材２，３の溶け込みの左右での偏りが更に抑制できる。

このように、前側磁性体片３２及び後側磁性体片４２を配置する目的は、溶融スラグ６内の溶接ワイヤ５の先端付近だけ、磁束密度を抑制することである。従って、前側磁性体片３２及び後側磁性体片４２が溶融池７と同じ上下位置に配置されることは好ましくない。前側磁性体片３２及び後側磁性体片４２が溶融池７と同じ上下位置に配置されると、溶融池７の磁束密度も抑制されるからである。よって、前側磁性体片３２及び後側磁性体片４２は、上コイル３０ａ，４０ａと下コイル３０ｂ，４０ｂとの中間地点に配置し、前側磁性体片３２及び後側磁性体片４２の下端が溶融池７の上端よりも高い位置にあることが望ましい。

２、３…母材、４…開先部、５…溶接ワイヤ、６…溶融スラグ、７…溶融池、８…溶接部、９…溶接トーチ、１０…前側水冷銅板、１１ａ，１１ｂ…穴、２０…後側水冷銅板、２１…溝、３０ａ…前側上コイル、３０ｂ…前側下コイル、３０ｃ…前側コイル、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…鉄芯、３２…前側磁性体片、３３…スペーサ、４０ａ…後側上コイル、４０ｂ…後側下コイル、４０ｃ…後側コイル、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…鉄芯、４２…後側磁性体片、４３…スペーサ、１００，２００…磁場印加装置

Claims (15)

1. 母材の開先部の表側に配置された上下２個の磁場印加磁極である表上側磁極及び表下側磁極と、当該開先部の裏側に配置された上下２個の磁場印加磁極である裏上側磁極及び裏下側磁極とを用いて、溶接ワイヤの先端部における磁場が当該開先部内の溶融池における磁場よりも弱くなるように、当該開先部内に磁場を印加しながら当該母材のエレクトロスラグ溶接を行うことを特徴とするエレクトロスラグ溶接方法。
2. 前記表上側磁極と前記裏上側磁極とが同じ高さに位置し、前記表下側磁極と前記裏下側磁極とが同じ高さに位置し、前記溶接ワイヤの先端部が当該表上側磁極の高さと当該表下側磁極の高さとの間の高さに位置するように配置することを特徴とする請求項１に記載のエレクトロスラグ溶接方法。
3. 溶接トーチを、前記開先部の中の表側の位置と裏側の位置との間で往復動させつつ溶接し、
   前記溶接トーチの往復動の中で、当該溶接トーチが、前記表上側磁極及び前記表下側磁極に接近したときに、当該表上側磁極及び当該表下側磁極の発生磁場を減少させ、前記裏上側磁極及び前記裏下側磁極の発生磁場を増大させ、
   前記溶接トーチの往復動の中で、当該溶接トーチが、前記裏上側磁極及び前記裏下側磁極に接近したときに、当該裏上側磁極及び当該裏下側磁極の発生磁場を減少させ、前記表上側磁極及び前記表下側磁極の発生磁場を増大させることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロスラグ溶接方法。
4. 前記溶接トーチの往復動の中で、当該溶接トーチが、前記表上側磁極及び前記表下側磁極に最も接近したときに、前記裏上側磁極及び前記裏下側磁極の発生磁場を最大とし、
   前記溶接トーチの往復動の中で、当該溶接トーチが、前記裏上側磁極及び前記裏下側磁極に最も接近したときに、前記表上側磁極及び前記表下側磁極の発生磁場を最大とすることを特徴とする請求項３に記載のエレクトロスラグ溶接方法。
5. 前記溶接トーチの往復動の中で、当該溶接トーチが、前記開先部の厚み方向の中央よりも表側に位置するときに、前記裏上側磁極及び前記裏下側磁極の発生磁場を最大とし、
   前記溶接トーチの往復動の中で、当該溶接トーチが、前記開先部の厚み方向の中央よりも裏側に位置するときに、前記表上側磁極及び前記表下側磁極の発生磁場を最大とすることを特徴とする請求項４に記載のエレクトロスラグ溶接方法。
6. 前記溶接ワイヤの先端部における磁場の強度が極小となるように、前記表上側磁極の発生磁場の強度と前記表下側磁極の発生磁場の強度とのバランス、及び前記裏上側磁極の発生磁場の強度と前記裏下側磁極の発生磁場の強度とのバランスの少なくとも何れか一方を調整することを特徴とする請求項１に記載のエレクトロスラグ溶接方法。
7. 前記表上側磁極と前記表下側磁極との間に軟磁性材料からなる表側部材を配置し、前記裏上側磁極と前記裏下側磁極との間に軟磁性材料からなる裏側部材を配置することを特徴とする請求項１に記載のエレクトロスラグ溶接方法。
8. 前記軟磁性材料は、鉄、ニッケル、磁性ステンレス、パーマロイ、パーメンジュール、ケイ素鋼の何れかであることを特徴とする請求項７に記載のエレクトロスラグ溶接方法。
9. 前記表側部材の下端が前記溶融池の上端よりも高い位置になるように当該表側部材を配置し、前記裏側部材の下端が前記溶融池の上端よりも高い位置になるように当該裏側部材を配置することを特徴とする請求項７に記載のエレクトロスラグ溶接方法。
10. 母材の開先部の表側に配置された上下２個の磁場印加磁極である表上側磁極及び表下側磁極と、
    前記開先部の裏側に配置された上下２個の磁場印加磁極である裏上側磁極及び裏下側磁極と
    を備え、
    前記表上側磁極と前記裏上側磁極とが同じ高さに位置し、前記表下側磁極と前記裏下側磁極とが同じ高さに位置し、溶接ワイヤの先端部が当該表上側磁極の高さと当該表下側磁極の高さとの間の高さに位置するように配置されていることを特徴とするエレクトロスラグ溶接における磁場印加装置。
11. 前記溶接ワイヤの先端部における磁場が前記開先部内の溶融池における磁場よりも弱くなるように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のエレクトロスラグ溶接における磁場印加装置。
12. 前記表上側磁極、前記表下側磁極、前記裏上側磁極、及び前記裏下側磁極の少なくとも１つは、発生磁場の強度を調節可能に構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のエレクトロスラグ溶接における磁場印加装置。
13. 前記表上側磁極及び前記表下側磁極はコイルを共有し、前記裏上側磁極及び前記裏下側磁極はコイルを共有することを特徴とする請求項１０に記載のエレクトロスラグ溶接における磁場印加装置。
14. 前記表上側磁極と前記表下側磁極との間に軟磁性材料からなる表側部材が配置され、
    前記裏上側磁極と前記裏下側磁極との間に軟磁性材料からなる裏側部材が配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のエレクトロスラグ溶接における磁場印加装置。
15. 前記軟磁性材料は、鉄、ニッケル、磁性ステンレス、パーマロイ、パーメンジュール、ケイ素鋼の何れかであることを特徴とする請求項１４に記載のエレクトロスラグ溶接における磁場印加装置。

Images