JP2020513323A - 動作中の金属製品のレーザースケール除去方法、及びそれを実施するための装置 - Google Patents
動作中の金属製品のレーザースケール除去方法、及びそれを実施するための装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
−熱間圧延、アニーリング及びスケール除去、一般に化学的酸洗いを受け、機械的スケール除去(スケールブレーカー、ショットピーニング)もまた、一般に、化学的酸洗いの上流で使用される製品に対する、1D仕上げ;
−アニーリング、一般に電解及び化学的酸洗い並びにスキンパス(スキンパス圧延機では、ストリップの平坦度が改善され、その粗さが減少され、原理的に約数%の製品の低い厚さ減少率を有する)を受けた製品に対する、2B仕上げ;
−アニーリング、酸洗いを受け、スキンパスを受けていない冷間圧延製品に対する、2D仕上げ;
−アニーリング、ショットピーニング、酸洗いを受け、スキンパスを受けていない冷間圧延製品に対する、2E仕上げ。
−スケール除去のために使用されるレーザーの波長と等しい波長を有する少なくとも第1のレーザー、又は好ましくはそのような第1のレーザーの群は、それぞれ、スケール除去されるべき製品の酸化表面で反射される光線を送り、前記酸化表面で反射された光線は、処理ユニット内に収集される情報を送るセンサーによって遮られる;
−処理ユニットは、センサーによって収集された情報から製品の表面による光線の吸収を計算し、それから前記反射光線の方向における金属製品の酸化表面の放射率を推定し、この放射率を処理ユニット内に予め記録された基準情報と相関させる;
−少なくとも1つの第2のレーザー、又は好ましくはそのような第2のレーザーの群は、それぞれ、製品の表面上に光線からパルスを送ってそれをスケール除去し、前記光線の前記パルスのスポットは、製品の表面上の光線のスポットを横方向に移動させる光学的及び/又は機械的走査、又はスポットをラインに変換する光学システムを用いて、スケール除去されるべき表面全体を覆い、前記第2のレーザーは、処理ユニットによって提供された情報を受け取る制御ユニットによって制御され、制御ユニットに予め記録された実験結果と比較して、製品の表面のスケール除去を得るために前記第2のレーザーに課されるべき動作パラメータを決定することを可能にする;
−また、製品のスケール除去された表面を検査するための手段は、スケール除去されていない又はスケール除去が不十分な領域の持続性を検出することにより、スケール除去の有効性を検証する;
ことを特徴とする。
−それぞれがスケール除去されるべき製品の酸化表面で反射される光線を送る、スケール除去のために使用されるレーザーの波長と等しい波長を有する少なくとも1つの第1のレーザー、又は好ましくはそのような第1のレーザーの群、及び、前記酸化表面で反射された光線を遮り、かつ処理ユニット内に収集される情報を送るセンサー;
−センサーによって収集された情報から製品の表面による光線の吸収を計算し、金属製品の酸化表面の放射率を推定し、この放射率を処理ユニット内に予め記録された基準情報と相関させる、処理ユニット;
−それぞれが製品の表面上に光線からパルスを送ってそれをスケール除去し、前記光線の前記パルスのスポットは、製品の表面上の光線のスポットを横方向に移動させる光学的及び/又は機械的走査システム、又はスポットをラインに変換する光学システムを用いて、スケール除去されるべき表面全体を覆うことができる、少なくとも1つの第2のレーザー、又は好ましくはそのような第2のレーザーの群、及び、前記第2のレーザーを制御して処理ユニットによって提供された情報を受け取る制御ユニットであって、制御ユニットに予め記録された実験結果と比較して、製品の表面のスケール除去を得るために前記第2のレーザーに課されるべき動作パラメータを決定することを可能にし、それらに前記動作パラメータを課すことによって前記第2のレーザーを制御する、制御ユニット;
−及び、スケール除去されていない又はスケール除去が不十分な領域の持続性を検出することによりスケール除去の有効性を検証する、製品のスケール除去された表面を検査するための手段;
を含むことを特徴とする。
−第1のレーザー6、センサー8、及びそれらが提供し、かつ第2の列のレーザー13の制御ユニット15に送られる情報の処理ユニット10によって取得された、ストリップ3の表面の放射率測定の結果;
−及び、処理されるべきストリップ3のものと同一又はそれに近い組成、粗さ及び放射率を有する基準サンプルに対して予め行われた較正から、ストリップの満足できるスケール除去を達成するために、特にストリップ3の到達可能な領域で測定された放射率に基づいて、スケール除去レーザー13のそれぞれの動作に対して最も適切なパラメータが何であるのかを決定することを可能にする、制御ユニット15に予め記憶された実験結果。
−各レーザー13、17に対して数センチメートルの長さの薄いストリップを生成することを可能にする光学システム;その場合、走査は必要ではなく、パルスの周波数及びエネルギーは、ストリップ3の実際の速度の関数として必要なエネルギー密度を得るために、制御ユニット15からの指示に基づいて変えられる;
−あるいは、200m/sを超えてもよい走査速度を有する、レーザー13、17から来る光線14、18の走査運動を作り出す多角形スキャナ。
−ストリップの移動速度;
−レーザーのパワー;
−パルスの持続時間;
−パルスの周波数;
−各レーザーが処理しなければならないストリップ幅;
−レーザーのスポットの(機械的及び/又は光学的)移動速度。
2 コイル
3 ストリップ
4 冷間圧延機
5 アニーリング炉
6 第1の列のレーザー
7、9、14、18 光線
8 センサー
10 信号の処理ユニット
11、12 作業シリンダー
13 第2の列のレーザー
15 制御ユニット
16、19 光学装置(カメラ)
17 第3のレーザーのセット
20、23 経路
21 電解酸洗い浴
22 化学的酸洗い浴
Claims (20)
- その表面に酸化物層を有する移動金属製品のレーザースケール除去方法であって、前記方法はレーザースケール除去を使用し、
−スケール除去のために使用されるレーザー(13、17)の波長と等しい波長を有する少なくとも第1のレーザー(6)、又は好ましくはそのような第1のレーザー(6)の群は、それぞれ、スケール除去されるべき製品の酸化表面で反射される光線(7)を送り、前記酸化表面で反射された光線(9)は、処理ユニット(10)内に収集される情報を送るセンサー(8)によって遮られる;
−処理ユニット(10)は、前記センサー(8)によって収集された情報から製品の表面による光線(7)の吸収を計算し、それから前記反射光線(9)の方向における金属製品の酸化表面の放射率を推定し、この放射率を処理ユニット(10)内に予め記録された基準情報と相関させる;
−少なくとも1つの第2のレーザー(13)、又は好ましくはそのような第2のレーザー(13)の群は、それぞれ、製品の表面上に光線(14)からパルスを送ってそれをスケール除去し、前記光線(14)の前記パルスのスポットは、製品の表面上の光線(14)のスポットを横方向に移動させる光学的及び/又は機械的走査、又はスポットをラインに変換する光学システムを用いて、スケール除去されるべき表面全体を覆い、前記第2のレーザーは、処理ユニット(10)によって提供された情報を受け取る制御ユニット(15)によって制御され、前記制御ユニット(15)に予め記録された実験結果と比較して、製品の表面のスケール除去を得るために前記第2のレーザー(13)に課されるべき動作パラメータを決定することを可能にする;
−また、製品のスケール除去された表面を検査するための手段は、スケール除去されていない又はスケール除去が不十分な領域の持続性を検出することにより、スケール除去の有効性を検証する;
ことを特徴とする、方法。 - 前記少なくとも1つの第2のレーザー(13)の各パルスのスポットのフルエンスは、1〜20J/cm2の間に含まれることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記処理ユニット(10)に予め記録された情報は、製品の組成及びその表面の測定又は推定された粗さを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- スケール除去後及び表面検査前に、例えば吸引及び/又はブラッシングによって、スケール除去された酸化物を製品の表面から排出することを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の方法。
- 前記製品の表面を検査した後、少なくとも前記第2のレーザー(13)によるスケール除去が不十分であることを検査が示した領域において、製品の追加のスケール除去を実行することを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の方法。
- 前記追加のスケール除去は、表面検査手段によって提供された情報に従って、少なくとも1つの第3のレーザー(17)又はそのような第3のレーザー(17)の群によって実行されることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- 前記追加のスケール除去の有効性を検証するために、光学的手段などの第2の検査手段(19)を使用することを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 前記追加のスケール除去、及び場合によっては第2の検査手段による不完全にスケール除去された領域の検出の後に、前記製品を少なくとも1つの化学的酸洗い浴(22)又は電解酸洗い浴(21)に送ることを特徴とする、請求項6又は7に記載の方法。
- 前記追加のスケール除去は、少なくとも1つの化学的酸洗い浴(22)又は電解酸洗い浴(21)を使用して行われることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- 前記移動金属製品はストリップ又はシートであり、それは前記ストリップ又はシートの両面上でスケール除去されることを特徴とする、請求項1〜9の何れか1項に記載の方法。
- 移動金属製品のレーザースケール除去のための装置であって、
−それぞれがスケール除去されるべき製品の酸化表面で反射される光線(7)を送る、スケール除去のために使用されるレーザー(13、17)の波長と等しい波長を有する少なくとも1つの第1のレーザー(6)、又は好ましくはそのような第1のレーザー(6)の群、及び、前記酸化表面で反射された光線(9)を遮り、かつ処理ユニット(10)内に収集される情報を送るセンサー(8);
−前記センサー(8)によって収集された情報から製品の表面による光線(7)の吸収を計算し、前記金属製品の酸化表面の放射率を推定し、この放射率を処理ユニット(10)内に予め記録された基準情報と相関させる、処理ユニット(10);
−それぞれが製品の表面上に光線(14)を送ってそれをスケール除去し、前記光線(14)のスポットは、製品の表面上の光線(14)のスポットを横方向に移動させる光学的及び/又は機械的走査システム、又はスポットをラインに変換する光学システムを用いて、スケール除去されるべき表面全体を覆うことができる、少なくとも1つの第2のレーザー(13)、又は好ましくはそのような第2のレーザー(13)の群、及び、前記第2のレーザーを制御して処理ユニット(10)によって提供された情報を受け取る制御ユニット(15)であって、制御ユニット(15)に予め記録された実験結果と比較して、製品の表面のスケール除去を得るために前記第2のレーザー(13)に課されるべき動作パラメータを決定することを可能にし、それらに前記動作パラメータを課すことによって前記第2のレーザー(13)を制御する、制御ユニット(15);
−及び、スケール除去されていない又はスケール除去が不十分な領域の持続性を検出することによりスケール除去の有効性を検証する、製品のスケール除去された表面を検査するための手段;
を含むことを特徴とする、レーザースケール除去装置。 - 製品のスケール除去された表面を検査するための前記手段は、光学的手段(16)であり得ることを特徴とする、請求項11に記載のレーザースケール除去装置。
- 例えば吸引及び/又はブラッシングによって製品の表面からスケール除去された酸化物を排出するための手段を含むことを特徴とする、請求項11又は12に記載のレーザースケール除去装置。
- 製品のスケール除去された表面を検査するための前記手段の下流に配置された、追加のスケール除去を実行するための手段を含むことを特徴とする、請求項11〜13の何れか1項に記載のレーザースケール除去装置。
- 追加のスケール除去を実行するための前記手段は、表面を検査するための前記手段によって提供された情報に従って動作する、少なくとも1つの第3のレーザー(17)又はそのような第3のレーザー(17)の群を含むことを特徴とする、請求項14に記載のレーザースケール除去装置。
- 追加のスケール除去を実行するための前記手段は、少なくとも1つの化学的酸洗い浴(22)又は電解酸洗い浴(21)を含むことを特徴とする、請求項14又は15に記載のレーザースケール除去装置。
- 前記レーザースケール除去装置の前に配置された炉(5)も含む連続処理ライン上に配置されることを特徴とする、請求項1〜16の何れか1項に記載のレーザースケール除去装置。
- 前記連続ラインは、金属製品用の圧延装置を含むことを特徴とする、請求項17に記載のレーザースケール除去装置。
- 移動ストリップ(3)又はシートからなる前記金属製品の両面を処理するために、前記製品の両側に少なくとも1つの第1のレーザー(6)、少なくとも1つの第2のレーザー(13)、及び前記製品の各表面を検査するための手段を含むことを特徴とする、請求項11〜18の何れか1項に記載のレーザースケール除去装置。
- バー、チューブ又はワイヤからなる前記金属製品の表面全体を処理するために、前記金属製品の周辺部付近に分配された、一群の第1のレーザー(6)、一群の第2のレーザー(13)、及び前記製品の表面全体を検査するための手段を含むことを特徴とする、請求項11〜18の何れか1項に記載のレーザースケール除去装置。
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