JPH01186292A - Working method for rolling roll by pulse laser and rolling method thereof - Google Patents
Working method for rolling roll by pulse laser and rolling method thereofInfo
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Landscapes
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- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明はレーザを利用した圧延用ロールのダル加工方法
、およびこのダル加工したロールを用いて行う圧延方法
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for dulling a rolling roll using a laser, and a rolling method using the dulled roll.
[従来の技術]
自動車や家電製品に用いられる鋼板の塗装面が鮮やかな
光沢を示す事(塗装鮮映性)は、その商品価値を高める
ものである。従来はこの塗装鮮映性を向上させる手段と
して、専ら塗料及び塗装方法の改善が重要視さねていた
。[Prior Art] The fact that the painted surface of a steel plate used in automobiles and home appliances exhibits a vivid luster (paint clarity) increases its commercial value. Conventionally, as a means to improve the sharpness of paint, emphasis has not been placed solely on improving paints and coating methods.
一方自動車用鋼板などは、塗料の密着性及びプレス加工
性を高めるために、その製造工程において、表面上に微
小な凹凸を有するロール(ダルロール)によって調質圧
延(調圧)する事により、一定の粗度(粗さ)を付与さ
れる。近年、この調圧工程において粗度付与に付随して
鋼板に一定値以上のうねりが発生すると、塗装鮮映性が
低下する事が問題となっている。On the other hand, in order to improve paint adhesion and press workability, automotive steel sheets are temper-rolled (pressure adjusted) using rolls (dull rolls) with minute irregularities on the surface during the manufacturing process. It is given a roughness (roughness) of . In recent years, it has become a problem that when waviness of a certain value or more occurs in the steel plate as a result of imparting roughness during this pressure adjustment process, the sharpness of the coating deteriorates.
したがって、塗装鮮映性及びプレス加工性の両方に優れ
た特性を持つ鋼板を得るには、調圧工程において鋼板に
付される粗度とうねりの両方を所定の範囲内に収めなけ
ればならない。Therefore, in order to obtain a steel plate with excellent characteristics in both paint clarity and press workability, both the roughness and waviness imparted to the steel plate in the pressure adjustment process must be within a predetermined range.
従来、ロールのダル加工にはショツトブラスト法、およ
び放電加工法が用いられてきたが、両手法ともロール表
面の粗度の制御性において原理的に限界がある。そのた
め特開昭54−61043号に示されたごとく、ダル加
工のエネルギー源として制御性に優れたレーザ光を用い
たレーザダル加工法が近年注目されるに至っている。Conventionally, shot blasting and electric discharge machining have been used to dull rolls, but both methods have theoretical limits in terms of controllability of the roughness of the roll surface. Therefore, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-61043, a laser dull processing method using a laser beam with excellent controllability as an energy source for dull processing has attracted attention in recent years.
従来のレーザダルロールの加工方法ならびに同ロールを
用いた鋼板の製造方法をそれぞれ第2図から第4図に示
す。A method of processing a conventional laser dull roll and a method of manufacturing a steel plate using the same roll are shown in FIGS. 2 to 4, respectively.
すなわち一定のピーク値とパルス幅を有するパルスレー
ザ光を、集光用レンズを用いて微小スポットに絞ってロ
ール表面に照射すると、加熱、溶融、凝固の一連のプロ
セスにより第2図の数umから数十μmの突起りを有す
る微小なモチーフが形成される。このような照射条件下
においてレーザ光をロール表面に走査させる事により、
モチーフを規則正しく形成する事が出来る。In other words, when a pulsed laser beam with a constant peak value and pulse width is focused into a minute spot using a condensing lens and irradiated onto the roll surface, a series of processes of heating, melting, and solidification results in a particle size ranging from several um as shown in Figure 2. A minute motif with protrusions of several tens of micrometers is formed. By scanning the laser beam across the roll surface under these irradiation conditions,
Motifs can be formed regularly.
[発明が解決しようとする課題]
ところで上記工程においては以下に示すような問題が発
生する。[Problems to be Solved by the Invention] However, the following problems occur in the above steps.
すなわち、第3図のように鋼板50がロール40゜40
−aによって圧延方向52へ圧延される場合、第4図の
ごとく鋼板50の表面51への粗度の付与はロール凸部
(リング状突起物)42の鋼板上への凹部53の形成に
よる転写機構によっているため、圧延に伴う凸部の摩耗
により転写率は著しく低下する。That is, as shown in FIG.
-a, when the steel plate 50 is rolled in the rolling direction 52, roughness is imparted to the surface 51 of the steel plate 50 as shown in FIG. Because of this mechanism, the transfer rate is significantly reduced due to wear of the convex portions due to rolling.
特にレーザによるダル加工では焼入れロールへの焼戻し
効果により、凸部の硬度はロール生地に比較して低下す
る可能性がある。このため夕°ルロールの寿命が短くな
り、ロール研削費などのコスト上昇を引き起こし、製造
コストアップとなる。そこで、凸部を高くする必要があ
る。In particular, in laser dulling, the hardness of the convex portions may be lower than that of rolled material due to the tempering effect on the quenched roll. As a result, the life of the evening roll is shortened, leading to an increase in costs such as roll grinding costs, leading to an increase in manufacturing costs. Therefore, it is necessary to make the convex portion higher.
現在、レーザダル加工用の使用可能な工業用パルスレー
ザとしては、第1表に示すごとく2形態のパルスYAG
レーザがあるが、それぞれに問題点がある。Currently, as industrial pulsed lasers that can be used for laser dull processing, there are two types of pulsed YAG lasers as shown in Table 1.
There are lasers, but each has its own problems.
第1表 YAGレーザの種類と特徴
1) Qスイッチパルス″YAGレーザQスイッチパル
スにより連続発振出力よりも102〜103倍程度大き
なパルス出力が得られ、このQスイッチ動作を繰返す事
により、最高で50kHz程度のパルス周波数が可能と
なる。パルス幅はパルス周波数に若干の依存性を示すが
、一般に制御は困難である。Table 1 Types and characteristics of YAG lasers 1) Q-switch pulse ``YAG laser Q-switch pulse provides a pulse output approximately 102 to 103 times larger than continuous oscillation output, and by repeating this Q-switch operation, a maximum of 50kHz can be achieved. Although the pulse width shows some dependence on the pulse frequency, it is generally difficult to control.
このように、QスイッチYAGレーザの場合は、パルス
幅が100〜500nsecと狭すぎ、かつピーク値が
50kwと高くなり蒸発現象が多くなり、溶融金属によ
る凸部の形成が少なく、1つのクレータ(リング状)を
形成するのに1つのパルスでなく多重パルスによる照射
が必要である。In this way, in the case of a Q-switched YAG laser, the pulse width is too narrow at 100 to 500 nsec, and the peak value is as high as 50 kW, resulting in more evaporation phenomena, less convex formation by molten metal, and only one crater ( irradiation with multiple pulses rather than a single pulse is required to form a ring-like structure.
2)ノーマルパルスYAGレーザ
ノーマルパルスYAGレーザの場合は、パルス幅は0.
1ms〜20m5とクレータとくに凸部の形成は鋼板表
面への転写率を考慮しても十分であるが、パルスの繰返
し周波数が極めて低い(100Hz)ので、ロール全体
の加工時間がQスイッチYAGレーザに比べて10〜2
0倍と長くなる。2) Normal pulse YAG laser In the case of a normal pulse YAG laser, the pulse width is 0.
1 ms to 20 m5 is sufficient for the formation of craters, especially convex parts, considering the transfer rate to the steel plate surface, but since the pulse repetition frequency is extremely low (100 Hz), the machining time for the entire roll is longer than the Q-switched YAG laser. 10-2 compared to
It becomes 0 times longer.
従って、正常なダル形状としての凸部の形成と高速加工
を可能とするパルスレーザの必要な特性はパルス幅が広
く、さらに、高い繰返し周波数を兼備えている事である
。Therefore, the necessary characteristics of a pulsed laser that enables the formation of a convex portion as a normal dull shape and high-speed processing are a wide pulse width and a high repetition frequency.
そこで本発明は上記に示した従来のレーザダル鋼板製造
法の短所を解決しうる新しい圧延用ロール加工法と該圧
延用ロールを用いた鋼板の圧延方法を提供するものであ
る。Therefore, the present invention provides a new rolling roll processing method capable of solving the above-mentioned disadvantages of the conventional laser dull steel plate manufacturing method, and a steel plate rolling method using the rolling roll.
[課題を解決するための手段]
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解決し、レ
ーザを用いてロールを製造するためのものであって、そ
の特徴とするところは、パルスレ−サによる圧延用ロー
ルのダル加工において、レーザビームのパルス出力が、
1〜20mJ/パルス。[Means for Solving the Problems] The present invention solves the problems of the prior art as described above and manufactures rolls using a laser. In the dulling of rolling rolls using laser beams, the pulse output of the laser beam is
1-20mJ/pulse.
周波数1〜50kHz 、パルス幅1〜lOμsecに
変調可能なパルスレーザ発振器を用いて、ダル加工形状
を最適に形成したダルロールで調圧することにある。The purpose of this method is to use a pulsed laser oscillator that can be modulated to a frequency of 1 to 50 kHz and a pulse width of 1 to 10 μsec, and to regulate the pressure with a dull roll having an optimally formed dull shape.
また、本発明では上記において圧延ロール表面に規則正
しく一定のパターンを有するモチーフを形成する事を特
徴とする。Further, the present invention is characterized in that a motif having a regular and constant pattern is formed on the surface of the rolling roll.
さらに、本発明では、上記の如くダル加工された圧延用
ロールを塗装鮮映性ならびにプレス加工性に優れた鋼板
を圧延し製造する事に用いることを特徴とする。Furthermore, the present invention is characterized in that the rolling roll dulled as described above is used for rolling and manufacturing a steel plate having excellent paint clarity and press workability.
[作用コ
第5図は本発明のレーザ発振器であり、従来技術の問題
点を解決し、高繰返しパルスYAGレーザであって、そ
の特徴とするところは、パルス出力1〜20mJ/パル
ス、周波数1〜50k)lx 、パルス幅1〜IOμs
ecの範囲でパルス発振が可能になっている。[Operation Fig. 5 shows the laser oscillator of the present invention, which solves the problems of the conventional technology and is a high repetition pulse YAG laser, which is characterized by a pulse output of 1 to 20 mJ/pulse, a frequency of 1 ~50k)lx, pulse width 1~IOμs
Pulse oscillation is possible within the ec range.
パルス発振の基本原理そのものはノーマルパルス方式と
類似であるか、本発明においてはYAGロットは予めシ
マー電源制御24によってシマー電源23から送出した
シマー電流Isによってレーザ発振閾値付近にまで励起
されている。このため本発明では、従来のノーマルパル
ス方式に比べ低いパルス電流値を重畳する事により、パ
ルス発振を達成出来る。パルス制御22とパルス電源2
1によってパルス電流ipが送出される。The basic principle of pulse oscillation itself is similar to the normal pulse method; in the present invention, the YAG lot is excited to near the laser oscillation threshold by the simmer current Is sent from the simmer power supply 23 by the simmer power supply control 24 in advance. Therefore, in the present invention, pulse oscillation can be achieved by superimposing a lower pulse current value than in the conventional normal pulse method. Pulse control 22 and pulse power supply 2
1 sends out a pulse current ip.
更にランプ内には常に放電路か形成されており、低イン
ピーダンス状態で発光可能のため、ランプ印加電圧も同
時に低くする事が出来る。即ち、パルス出力と周波数を
一定と考えた場合、ランプに人力されるエネルギーの平
均値は減少する。したがって本発明によれば、ランプの
人力制限内において、パルス電流の繰返し周波数を上げ
る事が可能となる。Furthermore, since a discharge path is always formed within the lamp and light can be emitted in a low impedance state, the voltage applied to the lamp can also be lowered at the same time. That is, if the pulse output and frequency are considered constant, the average value of the energy applied to the lamp decreases. Therefore, according to the present invention, it is possible to increase the repetition frequency of the pulse current within the limit of human power of the lamp.
更に本発明においては、共振器のQ値によってレーザ発
振閾値を変化させる事が出来、これによってレーザ全体
の励起状態を制御する事が出来る。Furthermore, in the present invention, the laser oscillation threshold value can be changed by the Q value of the resonator, thereby making it possible to control the excitation state of the entire laser.
第1図に本発明によるレーザダルロールの加工法の全体
図を示す。ダル加工制御回路30によってレーザ発掘用
のランプ電源25、加工ヘッド31用モータM1.ロー
ル回転用モータM2を、それぞれ、レーザビーク値とパ
ルス周波数、加工ヘッド移動量および回転数において制
御する。FIG. 1 shows an overall diagram of the laser dull roll processing method according to the present invention. The dull processing control circuit 30 controls the lamp power source 25 for laser excavation and the motor M1 for the processing head 31. The roll rotation motor M2 is controlled by the laser peak value, pulse frequency, processing head movement amount, and rotation speed, respectively.
レーザ発振器10から送出されたレーザ光LBは、ベン
ディングミラー34.35.36およびレンズ33を介
してロール40の表面に焦点を結び、上記の制御に基い
て凹凸型のモチーフが規則正しくロール表面に形成され
る。The laser beam LB sent out from the laser oscillator 10 is focused on the surface of the roll 40 via the bending mirrors 34, 35, 36 and the lens 33, and a concave-convex motif is regularly formed on the roll surface based on the above control. be done.
[実施例]
ここでは第1図に示したレーザダル加ニジステムを用い
て、ロール表面のダル加工を行い、そのダル加工ロール
を用いて実施した第3図に示す圧延例について具体例を
あげて説明する。ダル加工とは冷延鋼板製造プロセスに
おいて、第4図のように、その表面に微小な凹凸42を
有する圧延ロール40を用いて鋼板を圧延する事により
、鋼板表面51に凹部53ができ粗度(粗さ)を付与す
る加工が出来る。[Example] Here, the laser dulling system shown in Fig. 1 is used to dull the roll surface, and the rolling example shown in Fig. 3 performed using the dulled roll is explained by giving a specific example. do. Dulling is a cold-rolled steel plate manufacturing process in which a steel plate is rolled using a rolling roll 40 that has minute irregularities 42 on its surface as shown in Fig. 4, resulting in depressions 53 on the steel plate surface 51 and roughness. (roughness) can be processed.
第2表に実施例でのレーザ照射条件と加工結果に付いて
示している。表中■はQスイッチレーザ、■および■は
本発明のレーザ発振器とレーザ発振器の形式は異なるも
のの、レーザパルスの照射時間(パルス幅) Pw以外
の加工条件はほぼ同一である。Table 2 shows the laser irradiation conditions and processing results in Examples. In the table, ■ is a Q-switched laser, and ■ and ■ are different types of laser oscillators from the laser oscillator of the present invention, but the processing conditions other than the laser pulse irradiation time (pulse width) Pw are almost the same.
加工結果を比較すると、■よりも■の方がリング状突起
物42の高さhが高くなっている。更に■では■に比較
してパルス幅Pwを更に広くした場合であるか、突起物
42の高さhは■の場合よりも更に大きくなる。以上の
加工結果から以下の事が判明した。Comparing the machining results, the height h of the ring-shaped protrusion 42 is higher in case ■ than in case ■. Furthermore, in case (2), the height h of the protrusion 42 becomes even larger than in case (2), perhaps because the pulse width Pw is made wider than in case (2). The following things were found from the above processing results.
第2表 本発明による実施例の加工結果本発明による
レーザダル加工においては、ロール表面の溶融再凝固物
の形状制御が可能となり、最終的に得られる圧延鋼板の
粗度を制御する事ができる。したがって本発明によるパ
ルスYAGレーザを用いたレーザダル加工装置では、溶
融加工に適したパルス照射時間を達成出来ると同時に、
パルス幅を制御する事により従来のQスイッチYAGレ
ーザを用いた装置に比較して、鋼板の粗度制御性および
耐摩耗性を大幅に向上した。Table 2 Processing Results of Examples According to the Present Invention In the laser dull processing according to the present invention, it is possible to control the shape of the melted and resolidified material on the roll surface, and the roughness of the finally obtained rolled steel plate can be controlled. Therefore, the laser dull processing apparatus using the pulsed YAG laser according to the present invention can achieve a pulse irradiation time suitable for melt processing, and at the same time,
By controlling the pulse width, the roughness controllability and wear resistance of the steel plate were significantly improved compared to equipment using a conventional Q-switched YAG laser.
[発明の効果]
本発明のロールの加工方法により、高繰返しパルスYA
Gレーザを用いて、溶融加工を従来よりも高速で行う事
が可能となった。しかもこの加工法によって得られたロ
ールを用いて鋼板の圧延を行った場合には、鋼板の粗度
制御性および耐摩耗性が大幅に向上し、塗装鮮映性およ
びプレス加工性に優れた鋼板か得られる。[Effect of the invention] By the roll processing method of the present invention, high repetition pulse YA
Using a G laser, it has become possible to perform melt processing faster than before. Moreover, when a steel plate is rolled using the roll obtained by this processing method, the roughness controllability and wear resistance of the steel plate are greatly improved, and the steel plate has excellent paint clarity and press workability. or can be obtained.
第1図は本発明によるダル加ニジステムのブロックダイ
アダラム、第2図はレーザ照射後にロール表面に形成さ
れるモチーフ形状を示す図、第3図はダル加工ロールに
よる鋼板の圧延状況を示す図、第4図は第3図のタル加
工ロールによる鋼板の圧延で鋼板表面への粗度加工(凹
部)状況を示す図、第5図は本発明のパルスYAGレー
ザの構造と発振器の励起用ランプ電源の回路図である。
10・・・レーザ発振器、11・・・楕円集光器、12
・・・共振器リアミラー、13・・・共振器出力ミラー
、17・・・YAGロッド、20・・・フラッシュラン
プ、25・・・ランプ電源、30・・・ダル加工制御回
路、31・・・加工ヘッド、32・・・加工ガス、33
・・・集光レンズ、34〜36・・・ベンディングミラ
ー、40.40−a・・・ロール、41・・・ロール表
面、42・・・リング状突起物、50・・・鋼板、51
・・・鋼板表面、52・・・鋼板通板方向、D・・・リ
ング径、Ml・・・加工ヘット用モータ、M2・・・ロ
ール回転用モータ、h・・・突起高さ、d・・・クレー
タ深さ、L B−・・レーザビーム、Pp・・・ピーク
値、Pw・・・パルス幅、f・・・パルス周波数。FIG. 1 is a block diagram of a dulling system according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a motif shape formed on the roll surface after laser irradiation, and FIG. 3 is a diagram showing the state of rolling of a steel plate by a dulling roll. Figure 4 is a diagram showing the roughening process (recesses) on the surface of a steel plate by rolling the steel plate with the barrel processing roll of Figure 3, and Figure 5 is the structure of the pulsed YAG laser of the present invention and the excitation lamp power supply for the oscillator. FIG. 10... Laser oscillator, 11... Elliptical condenser, 12
... Resonator rear mirror, 13 ... Resonator output mirror, 17 ... YAG rod, 20 ... Flash lamp, 25 ... Lamp power supply, 30 ... Dull processing control circuit, 31 ... Processing head, 32...Processing gas, 33
...Condensing lens, 34-36...Bending mirror, 40.40-a...Roll, 41...Roll surface, 42...Ring-shaped protrusion, 50...Steel plate, 51
...Steel plate surface, 52...Steel plate threading direction, D...Ring diameter, Ml...Machining head motor, M2...Roll rotation motor, h...Protrusion height, d. ...Crater depth, L B-...Laser beam, Pp...Peak value, Pw...Pulse width, f...Pulse frequency.
Claims (3)
て、レーザビームのパルス出力が1〜20mJ/パルス
、周波数1〜50kHz、パルス幅1〜10μsecに
変調可能なパルスレーザ発振器を用いて、ダル加工形状
を制御する事を特徴とする圧延ロールの加工方法。1. In dull processing of rolling rolls using a pulsed laser, the shape of the dull processing is controlled using a pulsed laser oscillator that can modulate the pulse output of the laser beam to 1 to 20 mJ/pulse, frequency of 1 to 50 kHz, and pulse width of 1 to 10 μsec. A rolling roll processing method characterized by:
るモチーフを形成する事を特徴とする請求項1記載の圧
延ロールの加工方法。2. 2. The method for processing a mill roll according to claim 1, wherein a motif having a regularly fixed pattern is formed on the surface of the mill roll.
プレス加工性に優れた鋼板を製造する事に用いる請求項
1又は2記載の圧延用ロールを用いた圧延方法。3. 3. A rolling method using a rolling roll according to claim 1, wherein the dulled rolling roll is used to produce a steel plate having excellent coating clarity and press workability.
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JPH0469517B2 JPH0469517B2 (en) | 1992-11-06 |
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JPS62110882A (en) * | 1985-11-11 | 1987-05-21 | Kawasaki Steel Corp | Surface roughening method for cold rolling roller |
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- 1988-01-21 JP JP63009697A patent/JPH01186292A/en active Granted
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