JPH04274892A - レーザによる走行ビレットの部分表面溶削処理方法とその装置 - Google Patents

レーザによる走行ビレットの部分表面溶削処理方法とその装置

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JPH04274892A
JPH04274892A JP3035920A JP3592091A JPH04274892A JP H04274892 A JPH04274892 A JP H04274892A JP 3035920 A JP3035920 A JP 3035920A JP 3592091 A JP3592091 A JP 3592091A JP H04274892 A JPH04274892 A JP H04274892A
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JP
Japan
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billet
defect
laser
running
laser beam
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Withdrawn
Application number
JP3035920A
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English (en)
Inventor
Osami Ichiko
市古 修身
Kozo Yamazaki
山崎 巧三
Mitsuo Yoshida
吉田 三男
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉄鋼、非鉄金属等の材料
表面に存在するワレ等の欠陥を溶削処理により除去する
ための方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】材料表面の欠陥を溶削処理により除去す
る工程は、鉄鋼製造工程において最もよく見られる。鉄
鋼石から鋼材製品ができるまでの工程をおおまかに分け
ると、製銑、製鋼、圧延の三つの部門になる。製銑工程
で出来た溶銑を、次の製鋼工程で成分調整をして溶鋼と
し、それを固めて鋼片とする。鋼片は次の圧延工程に送
られてレールや丸棒、板あるいはパイプに加工されて最
終製品となる。
【0003】溶鋼から鋼片が作られる工程では、鋼片に
さまざまな外力が加えられるし、また熱ひずみなどによ
る内部応力が作用する。これらの力が原因となり鋼片表
面には小さなワレが生じやすい。鋼片表面に異物をかみ
込んでいることもある。凝固する時に溶鋼から排出され
るガス成分が抜けきれずに表面近くに留まって気孔を作
っていることもある。このようなワレや穴、異物がある
状態をそのまま放置して鋼片を圧延工程に送ると、表面
欠陥のある最終成品ができてしまう。最終成品の品質水
準を保つためには、半成品である鋼片段階での品質管理
がきわめて大事である。従って、上に述べたような鋼片
の表面欠陥は手入れをして疵を除去したうえで次工程に
送らねばならない。
【0004】この鋼片の手入れ方法として、従来より一
般に用いられているの実開平1−159964号公報に
記載のような酸素溶削法である。これは、鋼片表面に酸
素を吹き付けて、表面を溶かし、溶けた部分を吹きとば
してえぐりとってしまう方法である。鉄と酸素で激しい
酸化反応を起こさせ、そのとき発生する反応熱で鋼片表
面を溶融すると同時に吹き付けている酸素ジェットの圧
力で溶融部分を吹きとばす。鋼片表面を溶融する程に多
量の酸化発熱が起こるためには、反応前の温度が鉄融点
に近い高温でなければならず、通常LPGを使って予熱
し、表面が溶融状態になった時点で、溶削をスタートし
ている。LPGのかわりに、レーザを用いて溶削をスタ
ートさせる方法が特開昭53−4750号公報に開示さ
れている。
【0005】酸素溶削法の問題点は、過剰溶削による材
料歩留りの低下と、エネルギーの有効利用率の低さであ
る。その最大の原因は溶削量、溶削すべき部位、面積の
精度の高いコントロールが難しいために、疵の長さ×巾
の倍数から数十倍の面積を溶削せざるを得ないためであ
る。場合によっては、鋼片の表面全面を溶削することも
珍しくない。
【0006】鋼片として線材用ビレット等の比較的表面
積の小さいものについては、人手によるグラインダー手
入れも行われている。これは、鋼片表面に予めマークさ
れた欠陥を、作業者が研削グラインダーを用いて除去す
るもので、材料歩留の観点からは有利であるが、人手が
多くかかることから、常に問題とされている作業である
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の説明か
ら明らかなように、走行する金属ビレットの除去すべき
表面欠陥に対し、必要最小限の面積のみ溶削できる、溶
削量、溶削すべき部位・面積の精度の高いコントロール
が可能な部分溶削法であって、しかも人手を介さない方
法の開発が課題である。本発明はその課題を解決するた
めの方法と装置を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】金属ビレットの表面欠陥
の発生部位は不規則に分布しているので、欠陥除去のた
めの溶削面積を最小限にするためには、欠陥の位置・サ
イズに応じて精度の高い溶削を行なうことが不可欠であ
る。しかも金属ビレットは走行している(通常1〜5m
/min )ので早い応答速度、早い溶削速度も要求さ
れる。 そこで、加工速度が早く、精密な照射位置設定が瞬時に
可能で、自動化にも適したレーザに着目した。そして、
有限な溶削巾を瞬時に確保するために振動ミラー等によ
るスキャニング照射を利用した方法を発明した。すなわ
ち本発明の要旨とするところは、走行する金属ビレット
の表面のワレ等の欠陥部に、走行方向と直角の方向にス
キャニングするレーザビームを照射すると共に、その照
射点に酸素ガスまたは酸素を含んだ混合ガスを吹き付け
て、該欠陥部を溶融・除去することを特徴とするレーザ
による部分表面溶削処理方法、または上記方法において
、表面欠陥の位置、形状、サイズの情報に基づいて、レ
ーザ加工ヘッドをビレットの走行方向と直角の方向に移
動させ、欠陥のサイズに応じて決められる最小の溶削巾
に合わせて、ビームのスキャニング巾を決定し、ビレッ
トの走行速度と欠陥の長さによって決まる最小の時間の
間、レーザービームをスキャニング照射することを特徴
とするレーザによる部分表面溶削処理方法、もしくは上
記金属ビレットの走行方向と直角の方向に移動するレー
ザ加工ヘッドと、該加工ヘッド内に組み込まれた振動ミ
ラー等によるビームスキャニング光学系と、スキャニン
グ巾調整装置と、前記レーザ加工ヘッドに一体に組み込
まれたガス吹き付け用ノズルと、これらを走行させるた
めの駆動部と、レーザビームを出射するためのレーザ発
振器と、前記ノズルに酸素ガス等を供給するためのガス
供給装置と、ビレット表面の欠陥の位置および形状・サ
イズを計測するためのセンサーおよびビレットの走行速
度測定のための速度センサーと、それら計測情報を処理
する画像処理を含んだ演算処理装置と、その出力に従っ
て前記スキャニング巾調整装置、駆動部、レーザ発振器
、ガス供給装置に指令を出す制御装置を備えたことを特
徴とするレーザによる走行ビレットの部分表面溶削処理
装置にある。
【0009】
【実施例】以下、本発明による装置の構造および作用に
ついて図1に示す実施例に従って詳細に説明する。レー
ザ発振器1から出射したレーザビーム2は、ビームの方
向を変換するための複数のミラー3,4を有するビーム
変換ポスト5の中に入り、向きを変えられた後、駆動部
18によって金属ビレット12の走行方向と直角な方向
に伸縮可能なアーム6内へ導かれる。該アーム6内には
振動ミラー7が取り付けられており、ビームを更に折り
曲げて、上下方向に移動可能なアームにつながった加工
ヘッド8へ導く。該ミラーにはその振動巾を制御するス
キャニング巾調整装置9が接続されている。加工ヘッド
8にはレーザビームを集光するためのレンズ10、およ
びガス供給装置19に接続するガス吹き付けノズル11
が取り付けられている。又加工ヘッド8の直前には走行
する金属ビレット12の表面欠陥13等の位置および形
状・サイズを計測するためのセンサー14およびビレッ
トの走行速度測度測定のための速度センサー15が設置
されている。また、上記各センサーからの計測情報を処
理する画像処理可能な演算処理装置16と、該演算処理
装置16の出力に従って前記スキャニング巾調整装置9
、駆動部18、レーザ発振器1、ガス供給装置19に指
令を出す制御装置17が設置されている。
【0010】つぎに本発明の作用について説明する。走
行する金属ビレット12の速度を、速度センサー15で
測定すると共に、ビレット表面の1つの欠陥13の画像
をセンサー14で捕らえる。次にその速度データ、画像
データを画像処理を含んだ演算処理装置16によってデ
ータ処理して、欠陥13の先端が加工ヘッド8直下に到
達する時刻および該欠陥の後端が加工ヘッド直下を通過
する時、欠陥の巾方向位置、欠陥の巾および長さを算出
し、その結果を信号として出力し、制御装置17へ伝え
る。該制御装置17は、欠陥13の巾方向位置まで加工
ヘッド8を移動させる指令を加工ヘッドの駆動部18へ
、欠陥の巾に応じたビームスキャニング巾となるよう振
動ミラー7の振動巾設定指令をビームスキャニング巾調
整装置9へ出すと共に、欠陥13の先端が加工ヘッド直
下に到達する時刻にあらかじめ決められたレーザ出力、
吹き付けガス流量でレーザ溶削を開始し、該欠陥の後端
が加工ヘッド直下を通過する時刻に停止するよう、レー
ザ発振器1、ガス供給装置19に指令を出す。表面欠陥
の出現ごとに上記手順をくり返すことにより、ビレット
表面の欠陥をすべて除去する。欠陥が側面、裏面にもあ
る場合にはビレットを転回させ、欠陥のある面を上面に
して、上記手順をくり返す。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による溶削
法を用いれば、鉄鋼製造における製鋼工程でできる鋼片
ビレットの表面疵の除去を最小の溶削量で、しかも人手
を介さずに行うことが可能となり、材料歩留向上、およ
び自動化・無人化の観点から極めて高い効果が期待でき
る。一例として、鉄鋼の線材用ビレットの表面欠陥の、
人手によるグラインダー手入れの場合、1工場で1交代
当たり2名の疵手入要員が必要である。この要員コスト
の製造原価に占める割合もさることながら、今後益々深
刻さが予想される労働力不足に対して極めて効果が高い
。又、一方、グラインダー手入れでなく、酸素溶削法に
よる全面手入れの場合は、それによる材料ロスは、トン
当り数10Kgにものぼり、1工場当り、月産数10万
トン規模の工場が多い現在、莫大なロス量となっている
。然るに本発明によれば、疵の部分のみ、選択的に、し
かも過剰溶削無しに除去することができるので、表面に
存在する疵の量によるが、数10分の1から100分の
1程度のロス量に激減させることができる。
【0012】また、本発明に係る溶削装置によれば、上
記の方法を効果的に実施することができると共に、設備
面でも不都合は少ない。尚、本発明の適用は鉄鋼製造分
野にのみ限られるものではない。銅、チタン、アルミ等
の非鉄材料の表面疵の手入れにも当然適用可能の技術で
ある。以上述べたように、本発明の産業社会へおよぼす
効果は極めて大きいものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施態様の全体を示す概要図
【符号の説明】
1    レーザ発振器              
      2    レーザビーム 3,4  方向転換ミラー             
   5    ビーム変換ポスト 6    伸縮アーム               
       7    振動ミラー 8    加工ヘッド               
       9    スキャニング巾調整装置 10  集光レンズ                
      11  ガス吹き付けノズル 12  金属ビレット               
     13  表面疵14  位置・形状センサー
              15  速度センサー 16  演算処理装置               
     17  制御装置 18  駆動部                  
        19  ガス供給装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  走行する金属ビレットの表面のワレ等
    の欠陥部に、走行方向と直角の方向にスキャニングする
    レーザビームを照射すると共に、その照射点に酸素ガス
    または酸素を含んだ混合ガスを吹き付けて、該欠陥部を
    溶融・除去することを特徴とするレーザによる部分表面
    溶削処理方法。
  2. 【請求項2】  上記表面欠陥の位置、形状、サイズの
    情報に基づいて、レーザ加工ヘッドをビレットの走行方
    向と直角の方向に移動させ、欠陥のサイズに応じて決め
    られる最小の溶削巾に合わせて、ビームのスキャニング
    巾を決定し、ビレットの走行速度と欠陥の長さによって
    決まる最小の時間の間、レーザービームをスキャニング
    照射することを特徴とする請求項1に記載のレーザによ
    る部分表面溶削処理方法。
  3. 【請求項3】  金属ビレットの走行方向と直角の方向
    に移動するレーザ加工ヘッドと、該加工ヘッド内に組み
    込まれた振動ミラー等によるビームスキャニング光学系
    と、スキャニング巾調整装置と、前記レーザ加工ヘッド
    に一体に組み込まれたガス吹き付け用ノズルと、これら
    を走行させるための駆動部と、レーザビームを出射する
    ためのレーザ発振器と、前記ノズルに酸素ガス等を供給
    するためのガス供給装置と、ビレット表面の欠陥の位置
    および形状・サイズを計測するためのセンサーおよびビ
    レットの走行速度測定のための速度センサーと、それら
    計測情報を処理する画像処理を含んだ演算処理装置と、
    その出力に従って前記スキャニング巾調整装置、駆動部
    、レーザ発振器、ガス供給装置に指令を出す制御装置を
    備えたことを特徴とするレーザによる走行ビレットの部
    分表面溶削処理装置。
JP3035920A 1991-03-01 1991-03-01 レーザによる走行ビレットの部分表面溶削処理方法とその装置 Withdrawn JPH04274892A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007048255A1 (en) * 2005-10-27 2007-05-03 6457061 Canada Ltd. Method and apparatus for treating cracks in slabs
KR100965975B1 (ko) * 2002-12-18 2010-06-24 주식회사 포스코 연속 주조용 침지 노즐내의 막힘 물질의 탈락 검출 및이를 이용한 연주정정 조업방법
JP2023514860A (ja) * 2020-02-27 2023-04-11 クリーブランド-クリフス スティール プロパティーズ、インク. スラブ上の連続鋳造関連の欠陥の検出および除去

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100965975B1 (ko) * 2002-12-18 2010-06-24 주식회사 포스코 연속 주조용 침지 노즐내의 막힘 물질의 탈락 검출 및이를 이용한 연주정정 조업방법
WO2007048255A1 (en) * 2005-10-27 2007-05-03 6457061 Canada Ltd. Method and apparatus for treating cracks in slabs
JP2023514860A (ja) * 2020-02-27 2023-04-11 クリーブランド-クリフス スティール プロパティーズ、インク. スラブ上の連続鋳造関連の欠陥の検出および除去

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A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19980514