JP2627187B2 - 鉄鋼品のスケール又は錆除去方法 - Google Patents
鉄鋼品のスケール又は錆除去方法Info
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- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は鉄鋼材、鉄鋼部品、鋳鋼部品をはじめとする
鉄あるいは鋼を主体とした製品の表面に固着したスケー
ル又は錆をレーザ照射により除去する方法に関する。
鉄あるいは鋼を主体とした製品の表面に固着したスケー
ル又は錆をレーザ照射により除去する方法に関する。
（従来技術と問題点） 従来金属に固着している錆を、塵埃あるいは廃液等の
発生なしに除去する方法として金属の錆に対しレーザビ
ームを集束して照射し、錆を蒸発温度以上に加熱して蒸
発させることが特公昭61−25786号公報により公知にさ
れている。
発生なしに除去する方法として金属の錆に対しレーザビ
ームを集束して照射し、錆を蒸発温度以上に加熱して蒸
発させることが特公昭61−25786号公報により公知にさ
れている。
しかしこの方法は、レーザビームの強さを錆に合わせ
て選択し、錆と母材の熱伝達の差および熱反射率の差の
両者を利用して錆を蒸発させるものであり、錆の厚さの
変化、多孔質組織の変化のため母材と錆の種類が決定さ
れても一律にレーザビームの強さを決定できず、最も条
件を悪い部分（厚い部分、粗な部分等）を除去するに必
要な高めのエネルギーを選択する必要がある。
て選択し、錆と母材の熱伝達の差および熱反射率の差の
両者を利用して錆を蒸発させるものであり、錆の厚さの
変化、多孔質組織の変化のため母材と錆の種類が決定さ
れても一律にレーザビームの強さを決定できず、最も条
件を悪い部分（厚い部分、粗な部分等）を除去するに必
要な高めのエネルギーを選択する必要がある。
このため母材が蒸発しなくとも母材に熱処理をしたと
同様の影響が残りやすく、またその影響が少ない場合で
も母材に脱炭部が残ってしまう。
同様の影響が残りやすく、またその影響が少ない場合で
も母材に脱炭部が残ってしまう。
このような熱影響が残存しては困る材料が多いため大
きな問題となる。
きな問題となる。
またパルス持続時間が１ないし100μＳという比較的
長い時間で照射するため母材への熱影響が残るばかりで
なく、表面が溶融して火山の火口のような形状で固着し
やすくなり、仕上り面が滑らかにならない問題がある。
長い時間で照射するため母材への熱影響が残るばかりで
なく、表面が溶融して火山の火口のような形状で固着し
やすくなり、仕上り面が滑らかにならない問題がある。
これは錆と母材の熱伝達率の差と熱反射率の差の利用
では第１図点線グラフとして示すような母材と錆の温度
上昇となり、錆が蒸発温度に達したとき、既に母材がそ
の融解点を超えてしまい、母材を融解点以下に保ちなが
ら錆全体をその蒸発温度以上に加熱するレーザビームの
強さを選定できる範囲は狭く、錆の厚さや多孔質度合い
の変化が大きいとその範囲がさらに狭められる。
では第１図点線グラフとして示すような母材と錆の温度
上昇となり、錆が蒸発温度に達したとき、既に母材がそ
の融解点を超えてしまい、母材を融解点以下に保ちなが
ら錆全体をその蒸発温度以上に加熱するレーザビームの
強さを選定できる範囲は狭く、錆の厚さや多孔質度合い
の変化が大きいとその範囲がさらに狭められる。
ましてや母材に熱処理同様の影響を残さない温度以下
に保ち、錆を蒸発除去するレーザビームの強さを選定で
きる範囲はそれ以上に狭く実際問題として選定できない
に近い状態であり、現在この方法での実用化がほとんど
なされていない。
に保ち、錆を蒸発除去するレーザビームの強さを選定で
きる範囲はそれ以上に狭く実際問題として選定できない
に近い状態であり、現在この方法での実用化がほとんど
なされていない。
またこの方法ではレーザビームの強さが一般の錆の場
合は0.3ないし2.0cm2の大きさに対し、１ないし5Jの範
囲で２ないし15J/cm2を適当としている。一方一般のス
ケールの場合は80ないし200J/cm2を必要とし大きなエネ
ルギーの強さを照射しなければ錆又はスケールを蒸発で
きない欠点があり、特にスケールでは高コストな処理と
なり、さらに前述のように仕上り結果も良くない。
合は0.3ないし2.0cm2の大きさに対し、１ないし5Jの範
囲で２ないし15J/cm2を適当としている。一方一般のス
ケールの場合は80ないし200J/cm2を必要とし大きなエネ
ルギーの強さを照射しなければ錆又はスケールを蒸発で
きない欠点があり、特にスケールでは高コストな処理と
なり、さらに前述のように仕上り結果も良くない。
（発明の目的） 本発明は上記の問題に鑑みて成されたもので、スケー
ル又は錆の性状に多少の変化があってもレーザビームの
強さを容易に選定できると共にスケール又は錆を除去し
た後の仕上りを滑らかにでき、かつスケール又は錆を除
去した後に母材に脱炭層をはじめとする熱影響部を残さ
ず、さらにレーザビームの強さを少なくしてスケール又
は錆を除去できる方法を提供することを目的とする。
ル又は錆の性状に多少の変化があってもレーザビームの
強さを容易に選定できると共にスケール又は錆を除去し
た後の仕上りを滑らかにでき、かつスケール又は錆を除
去した後に母材に脱炭層をはじめとする熱影響部を残さ
ず、さらにレーザビームの強さを少なくしてスケール又
は錆を除去できる方法を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明は100〜400mmの波長をもつエキシマレーザをは
じめとする紫外領域レーザを、200nS以下のパルス持続
時間で、鉄あるいは鋼材に固着しているスケール又は錆
に照射して微細なクラックを発生させて該スケール又は
錆を剥離除去するものである。
じめとする紫外領域レーザを、200nS以下のパルス持続
時間で、鉄あるいは鋼材に固着しているスケール又は錆
に照射して微細なクラックを発生させて該スケール又は
錆を剥離除去するものである。
（発明経過） 発明者はレーザビームを照射してスケール又は錆を除
去する方法について鋭意検討を重ねる中でスケール又は
錆に含まれるFe2O3がある温度で変態してFe3O4になると
き気体O2が発生することに注目し、この気体O2の膨脹速
度をある値以上にし、スケール又は錆に微細なクラック
を発生させて剥離除去することを考えるに到った。
去する方法について鋭意検討を重ねる中でスケール又は
錆に含まれるFe2O3がある温度で変態してFe3O4になると
き気体O2が発生することに注目し、この気体O2の膨脹速
度をある値以上にし、スケール又は錆に微細なクラック
を発生させて剥離除去することを考えるに到った。
一般にスケール又は錆にはマグネタイト（Fe3O4）ヘ
マタイト（Fe2O3）、ビュスタイト（FeO）が含まれる。
このうちヘマタイト（Fe2O3）はほゞ１パーセント含ま
れており、1735K（1462℃）で次式によりぼゞ100パーセ
ント変態し、O2ガスを発生する。
マタイト（Fe2O3）、ビュスタイト（FeO）が含まれる。
このうちヘマタイト（Fe2O3）はほゞ１パーセント含ま
れており、1735K（1462℃）で次式によりぼゞ100パーセ
ント変態し、O2ガスを発生する。
表面積1cm2当りの厚さ10μｍのスケールに含まれるヘ
マタイト（Fe2O3）の重量は１％含有されているとして
1.4×10-4g/cm2でこの量より発生するO2ガスの体積は ヘマタイト（Fe2O3）の変態点1735Kでの体積は 照射時間（パルス持続時間）が１μＳよりO2ガスの体
積膨脹速度は となる。
マタイト（Fe2O3）の重量は１％含有されているとして
1.4×10-4g/cm2でこの量より発生するO2ガスの体積は ヘマタイト（Fe2O3）の変態点1735Kでの体積は 照射時間（パルス持続時間）が１μＳよりO2ガスの体
積膨脹速度は となる。
これを基に、スケールに含まれるヘマタイト（Fe
2O3）を１％としてその変態点で発生するO2ガスの体積
膨脹速度（１気圧での計算値）とクラックの発生度合い
を示したのが第２図でクラックの発生度合いは、スケー
ルに発生したクラックの平均大きさを示している。平均
大きさ０はスケールが剥離してなくなった状態を示す。
2O3）を１％としてその変態点で発生するO2ガスの体積
膨脹速度（１気圧での計算値）とクラックの発生度合い
を示したのが第２図でクラックの発生度合いは、スケー
ルに発生したクラックの平均大きさを示している。平均
大きさ０はスケールが剥離してなくなった状態を示す。
この結果、前述の公知のレーザ照射では、スケールに
クラックがある程度の大きさで入るがそのままクラック
が残ってしまうことを示し、実際の照射では照射中心は
スケールが溶融（一部は蒸発）するが火山の火口のよう
に急冷されて残りその周りにクラックの入ったスケール
が残っている。
クラックがある程度の大きさで入るがそのままクラック
が残ってしまうことを示し、実際の照射では照射中心は
スケールが溶融（一部は蒸発）するが火山の火口のよう
に急冷されて残りその周りにクラックの入ったスケール
が残っている。
このクラックの入ったスケールを蒸発させるためエネ
ルギーの強さを高めても母材に少なくとも脱炭層を発生
させ悪ければ熱影響部を残すのみで状況はあまり変らな
い。
ルギーの強さを高めても母材に少なくとも脱炭層を発生
させ悪ければ熱影響部を残すのみで状況はあまり変らな
い。
ここでスケールに発生するクラック巾を観察すると0.
2〜0.3μｍのものがほとんどである。
2〜0.3μｍのものがほとんどである。
クラックが入ったスケールの破片（島）をできるだけ
少ない照射エネルギーで溶融、蒸発させ母材への熱影響
を少なくするためには、スケールの破片（島）間での熱
伝達を効率的に行なう必要がある。
少ない照射エネルギーで溶融、蒸発させ母材への熱影響
を少なくするためには、スケールの破片（島）間での熱
伝達を効率的に行なう必要がある。
（実施例と作用） 本発明におけるレーザ照射は、従来の照射時間（パル
ス持続時間）のほぼ100分の１以下としており、照射時
間（パルス持続時間）が10nSの場合第１図実線グラフに
示す通り照射時間（パルス持続時間）が短いためスケー
ル下面Ｂが蒸発しても母材表面のＣ部が溶融しない確率
が多くなるため、母材に熱影響を与えずにスケールを蒸
発除去できるレーザビームの強さを選定できる範囲が従
来の方法に比較して広くできる。
ス持続時間）のほぼ100分の１以下としており、照射時
間（パルス持続時間）が10nSの場合第１図実線グラフに
示す通り照射時間（パルス持続時間）が短いためスケー
ル下面Ｂが蒸発しても母材表面のＣ部が溶融しない確率
が多くなるため、母材に熱影響を与えずにスケールを蒸
発除去できるレーザビームの強さを選定できる範囲が従
来の方法に比較して広くできる。
また、ヘマタイトの変態で発生するO2ガスの体積膨脹
速度は と、従来レーザ照射方法の100倍となり、第２図に示す
通りクラックの発生度合いは０となり、ほとんどのスケ
ールは、微細にクラックが入り剥離除去されることにな
り、母材への熱影響を残さない結果となる。
速度は と、従来レーザ照射方法の100倍となり、第２図に示す
通りクラックの発生度合いは０となり、ほとんどのスケ
ールは、微細にクラックが入り剥離除去されることにな
り、母材への熱影響を残さない結果となる。
上記微細クラック発生過程において、またクラック巾
に相当する0.2ないし0.3μｍ波長のエキシマレーザを照
射するとクラックがブァブリ、ペローミラー空胴に相当
し、そのときの共鳴条件 が満たされ、ミラー空胴に入る波、空胴を去る波および
ミラー間の前後に反射して波のすべての位相がそろって
いることになりエネルギーが100％近くまで伝送される
ことになる。
に相当する0.2ないし0.3μｍ波長のエキシマレーザを照
射するとクラックがブァブリ、ペローミラー空胴に相当
し、そのときの共鳴条件 が満たされ、ミラー空胴に入る波、空胴を去る波および
ミラー間の前後に反射して波のすべての位相がそろって
いることになりエネルギーが100％近くまで伝送される
ことになる。
このため波長の長い炭酸ガスレーザ（10.6μｍ）やYA
Gレーザ（約１μｍ）に比較してエネルギー伝送がスケ
ール又は錆の間で効率よくでき照射エネルギーを低くも
できる。
Gレーザ（約１μｍ）に比較してエネルギー伝送がスケ
ール又は錆の間で効率よくでき照射エネルギーを低くも
できる。
尚本発明においては100ないし400nmの波長を有するエ
キシマレーザをはじめとする紫外領域のレーザを200nS
以下の照射時間（パルス持続時間）としているが、この
ような極短照射時間（パルス持続時間）のレーザが現在
エキシマレーザをはじめとする紫外領域のレーザに限定
されているためで今後他の領域のレーザにおいても同様
の極短照射ができれば本発明のガスの体積膨脹速度を極
度に高めてスケールに微細なクラックを入れ剥離除去す
る方案を同様に使用し得るものである。
キシマレーザをはじめとする紫外領域のレーザを200nS
以下の照射時間（パルス持続時間）としているが、この
ような極短照射時間（パルス持続時間）のレーザが現在
エキシマレーザをはじめとする紫外領域のレーザに限定
されているためで今後他の領域のレーザにおいても同様
の極短照射ができれば本発明のガスの体積膨脹速度を極
度に高めてスケールに微細なクラックを入れ剥離除去す
る方案を同様に使用し得るものである。
（効 果） 本発明は、上記の説明から明らかなようにヘマタイト
の変態により発生するO2ガスの体積膨脹速度を100倍以
上としてその膨脹力によりスケール又は錆を瞬時に剥離
するため １） スケール又は錆の性状に多少の変化があってもレ
ーザビームの強さは余り影響なく容易に選択できる。
の変態により発生するO2ガスの体積膨脹速度を100倍以
上としてその膨脹力によりスケール又は錆を瞬時に剥離
するため １） スケール又は錆の性状に多少の変化があってもレ
ーザビームの強さは余り影響なく容易に選択できる。
２） スケール又は錆を除去した後の仕上りがスケール
又は錆発生前の母材表面に似て滑らかとなる。
又は錆発生前の母材表面に似て滑らかとなる。
３） スケール又は錆を除去した後に母材に脱炭層をは
じめとする熱影響部を残さない。
じめとする熱影響部を残さない。
４） スケール又は錆へのレーザビームの強さは、主体
が発生するO2ガスの体積膨脹速度によるクラック発生剥
離のため少なくできる。
が発生するO2ガスの体積膨脹速度によるクラック発生剥
離のため少なくできる。
等のすぐれた効果を奏するものである。
第１図は、従来および本発明におけるレーザ照射による
パルス持続時間と温度上昇の関係を示すグラフ、第２図
は、レーザ照射によるO2ガスの体積膨脹速度とクラック
平均大きさの関係を示すグラフである。
パルス持続時間と温度上昇の関係を示すグラフ、第２図
は、レーザ照射によるO2ガスの体積膨脹速度とクラック
平均大きさの関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】100〜400mmの波長をもつエキシマレーザを
はじめとする紫外領域レーザを、200nS以下のパルス持
続時間で鉄あるいは鋼材に固着しているスケール又は錆
に照射して微細クラックを発生させて該スケール又は錆
を剥離除去することを特徴とする鉄鋼品のスケール又は
錆除去方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1018459A JP2627187B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 鉄鋼品のスケール又は錆除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1018459A JP2627187B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 鉄鋼品のスケール又は錆除去方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02197588A JPH02197588A (ja) | 1990-08-06 |
| JP2627187B2 true JP2627187B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=11972215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1018459A Expired - Fee Related JP2627187B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 鉄鋼品のスケール又は錆除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2627187B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101671947B1 (ko) * | 2015-08-18 | 2016-11-04 | 주식회사 포스코 | 스트립 표면의 이물질 제거장치 및 제거방법 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2894579B2 (ja) * | 1992-03-19 | 1999-05-24 | 松下電工株式会社 | 回路基板のボンディング前処理方法 |
| DE4241575A1 (de) * | 1992-12-10 | 1994-06-16 | Baldwin Gegenheimer Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum kontaktfreien Entfernen von Schmutz von Gegenständen, insbesondere von Druckmaschinen-Zylindern |
| US5864114A (en) * | 1994-03-10 | 1999-01-26 | Toshiharu Ishikawa | Coating removal apparatus using coordinate-controlled laser beam |
| US5736709A (en) * | 1996-08-12 | 1998-04-07 | Armco Inc. | Descaling metal with a laser having a very short pulse width and high average power |
| FR2772650B1 (fr) * | 1997-12-23 | 2000-07-28 | Roquefeuil Hugues De | Procede de nettoyage photonique et dispositif convenant a sa mise en oeuvre. |
| JP4249206B2 (ja) * | 2006-05-19 | 2009-04-02 | 石川ガスケット株式会社 | ステンレス材料の表面処理方法及びメタルガスケットの製造方法 |
| EP2991126B1 (de) | 2014-08-25 | 2016-10-05 | Theva Dünnschichttechnik GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Hochtemperatur-Supraleiters |
| CN106001928B (zh) * | 2016-05-09 | 2018-04-06 | 四川大学 | 激光除漆的激光参量选择方法 |
| US10759004B2 (en) | 2018-06-18 | 2020-09-01 | Raytheon Technologies Corporation | Laser removal of casting scale |
| CN109821820B (zh) * | 2019-03-11 | 2021-02-05 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种球墨铸铁表面激光清洗方法 |
| CN110038859A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-07-23 | 苏州贝亚敏光电科技有限公司 | 一种激光清洗设备的清洗路径自动监测方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0614290B2 (ja) * | 1984-07-11 | 1994-02-23 | 株式会社東芝 | 搬送装置 |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1018459A patent/JP2627187B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101671947B1 (ko) * | 2015-08-18 | 2016-11-04 | 주식회사 포스코 | 스트립 표면의 이물질 제거장치 및 제거방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02197588A (ja) | 1990-08-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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