JPH09310189A - Descaling method for metallic material - Google Patents

Descaling method for metallic material

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JPH09310189A
JPH09310189A JP8126632A JP12663296A JPH09310189A JP H09310189 A JPH09310189 A JP H09310189A JP 8126632 A JP8126632 A JP 8126632A JP 12663296 A JP12663296 A JP 12663296A JP H09310189 A JPH09310189 A JP H09310189A
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JP
Japan
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laser beam
scale
laser
metal material
descaling
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Application number
JP8126632A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirotsugu Inaba
洋次 稲葉
Takayuki Hisayoshi
孝行 久芳
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perfectly remove only scale, subjecting the surface of a metallic material having scale to descaling by irradiating it with a laser beam while it is scanned, by prescribing the scanning velocity by a specified inequality. SOLUTION: At the time of subjecting the surface of a metallic material (such as high strength carbon steel, stainless steel) having scale to descaling by irradiating it with a laser beam while it is scanned, the scanning velocity V (m/min) of the laser beam to the surface of the metallic surface is prescribed so as to satisfy the inequality of 200XD<=V<=2520XD [D: is the average energy density (kW/mm<2> ) in the surface of the metallic material]. Moreover, as the laser beam, a carbon dioxide laser or a YAG laser is preferably used. In this way, only scale can perfectly be removed without damaging the base metallic material.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームを用
いた金属材料表面のデスケール方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for descaling a surface of a metal material using a laser beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属材料を製造する際には、高温で溶解
・精錬し、高温で鍛造や粗圧延、さらには所定の仕上げ
成形加工などを行い、さらに熱処理などの必要な工程を
経て冷却されるのが一般的である。すなわち、その製造
工程中には、必ず高温の工程が存在する。
2. Description of the Related Art When manufacturing a metal material, it is melted and refined at a high temperature, forged or rough-rolled at a high temperature, further subjected to a predetermined finish forming process, and further cooled through a necessary process such as heat treatment. It is common to That is, there is always a high temperature process in the manufacturing process.

【0003】従って、金属材料は、高温の工程において
大気中の酸素や窒素と反応し、その表面に酸化物や窒化
物などからなる表面物質が生成付着する。これらの表面
物質は、一般にスケールと呼ばれており、このスケール
が付着したままの金属材料を使用すると、その製品性
能、特に耐食性能が著しく低下すると言われている。そ
の代表的な金属材料としては、例えば、高強度炭素鋼や
ステンレス鋼、Ni含有合金鋼などを挙げることができ
る。
Therefore, the metallic material reacts with oxygen and nitrogen in the atmosphere in a high temperature process, and surface substances such as oxides and nitrides are produced and adhered to the surface thereof. These surface substances are generally called scales, and it is said that the use of a metal material having the scales adhered thereto significantly deteriorates the product performance, particularly the corrosion resistance performance. Examples of typical metal materials include high-strength carbon steel, stainless steel, and Ni-containing alloy steel.

【0004】上記スケールの除去方法、すなわちデスケ
ール方法としては、酸洗処理やショットブラスト処理が
一般的である。
As a method for removing the scale, that is, a descale method, a pickling treatment or a shot blasting treatment is generally used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の酸洗処
理は、廃水処理などの設備費用が嵩み、コスト高につく
という問題がある。また、ショットブラスト処理は、シ
ョット粒やノズルの等の消耗品に費用が嵩んでコスト高
につくのに加え、処理後の金属材料表面が凹凸になるほ
か硬度が上昇するという問題がある。
However, the above-mentioned pickling treatment has a problem that the facility cost for wastewater treatment and the like is high and the cost is high. Further, the shot blasting process has a problem in that consumables such as shot particles and nozzles are expensive and costly, and in addition, the surface of the metal material after the treatment becomes uneven and hardness increases.

【0006】このため、従来から、上記の酸洗処理やシ
ョットブラスト処理に代わるデスケール方法の開発が望
まれていた。
Therefore, it has been desired to develop a descaling method which replaces the above pickling treatment and shot blasting treatment.

【0007】本発明は、上記の実情に鑑みてなされたも
ので、その課題は、酸洗処理やショットブラスト処理に
替わる新規なデスケール方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a new descaling method which replaces the pickling treatment and the shot blasting treatment.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来から
金属材料の溶接や切断、および熱処理や皮膜形成処理お
よび肉盛などの表面改質手段、さらには金属材料表面の
スケールと組成がほぼ同様のセラミックスの溶接や切断
手段として用いられているレーザに注目し、上記の課題
を達成すべく数多くの実験を行った結果、次のことを知
見し、本発明をなすに到った。
The inventors of the present invention have heretofore considered that surface modification means such as welding and cutting of metal materials, heat treatment, film forming treatment and overlaying, and the scale and composition of the surface of metal materials have been used. Focusing on lasers used as welding and cutting means for almost the same ceramics, as a result of numerous experiments to achieve the above-mentioned problems, the following things have been found and the present invention has been accomplished.

【0009】周知のように、レーザは光であるので金属
材料などのあらゆる物質を表面から加熱することができ
る。一方、スケールである金属の酸化物や窒化物は、金
属それ自体に比べてレーザの吸収性に優れている。この
ことから、スケールのみを加熱溶融させて除去できれ
ば、金属材料のデスケール方法としてレーザを利用する
ことは極めて有効と考えられる。
As is well known, since a laser is light, any substance such as a metallic material can be heated from the surface. On the other hand, scale metal oxides and nitrides are more excellent in laser absorption than metal itself. From this, it is considered very effective to use a laser as a descaling method for metallic materials if only the scale can be melted by heating and removed.

【0010】また、最近では、炭酸ガスレーザの大出力
化が進み、数十kW級の発振器が市販されるようになっ
てきた。さらに、光ファイバーでのビーム伝送が可能な
YAGレーザについても数kW級の発振器が市販される
ようになってきた。従って、高い生産性が要求される鉄
鋼製造プロセス中において必要なデスケール手段として
レーザを用いても、能率的に何らの問題もなくなってき
た。
In recent years, the output of carbon dioxide lasers has been increased, and several tens of kW class oscillators have come to be commercially available. Further, for a YAG laser capable of transmitting a beam through an optical fiber, an oscillator of several kW class has come to be commercially available. Therefore, even if a laser is used as a necessary descaling means in a steel manufacturing process that requires high productivity, there has been no problem in terms of efficiency.

【0011】ところが、金属材料表面のデスケール手段
にレーザを用いるという技術思想自体については、従
来、全く存在しなかった。その原因は、後述する実験に
より本発明者らが知見したデスケールのために必要なレ
ーザビームの走査速度が桁違いに大きことによると推定
される。
However, the technical idea itself of using a laser for the descaling means on the surface of a metal material has never existed in the past. It is presumed that the cause is that the scanning speed of the laser beam required for descaling, which the inventors of the present invention have found by experiments described below, is orders of magnitude higher.

【0012】すなわち、上記した従来のレーザビームに
よる加工速度(走査速度)は、溶接や切断および表面改
質処理にかかわらず、速くても数〜数十m/minであ
る。
That is, the processing speed (scanning speed) by the above-mentioned conventional laser beam is several to several tens of m / min at the fastest, regardless of welding, cutting and surface modification treatment.

【0013】従って、それ以上の走査速度で実験を試み
ようとすると、特殊な移動テーブル設備が必要なため、
それ以上の走査速度での実験が試みられることがなかっ
たためと考えられる。
Therefore, if an attempt is made to carry out an experiment at a scanning speed higher than that, a special moving table equipment is required.
It is considered that the experiment at a scanning speed higher than that was not attempted.

【0014】そこで、本発明者らは、金属材料を円盤状
に加工し、これをモーターでレコード盤を回すように高
速回転させ、その表面に対して垂直にレーザビームを照
射する実験を行った。その結果、レーザビームの走査速
度V(m/min)を、金属材料表面におけるレーザビ
ームの平均エネルギー密度をD(kW/mm2 )とした
時、V=200×D以上、V=2520×D以下の範囲
であれば、スケールのみを溶融除去できることを見いだ
した。さらに、スケールの厚さが厚くても、その走査を
繰り返すことで、下地の金属材料を全く損傷させること
なく、スケールのみを完全に除去できることを見出し
た。
Therefore, the present inventors conducted an experiment in which a metal material was processed into a disk shape, which was rotated at high speed by a motor so as to rotate a record disk, and a laser beam was irradiated perpendicularly to the surface thereof. . As a result, when the scanning speed V (m / min) of the laser beam is D (kW / mm 2 ) of the average energy density of the laser beam on the surface of the metal material, V = 200 × D or more, V = 2520 × D It was found that only the scale can be melted and removed within the following range. Further, they have found that even if the scale is thick, by repeating the scanning, only the scale can be completely removed without damaging the underlying metal material.

【0015】ここで、レーザビームの照射を1回または
複数回施し、スケールが完全に溶融除去される最終時点
においては、金属材料それ自体にもレーザビームが照射
される。しかし、この時点においても、スケールのみが
溶融し、下地の金属材料が溶融損傷しないのは、前述し
たように、金属材料よりもスケールの方がレーザの吸収
能に優れているからである。
Here, the laser beam is irradiated once or plural times, and at the final point when the scale is completely melted and removed, the metal material itself is also irradiated with the laser beam. However, even at this point in time, only the scale is melted and the underlying metal material is not melted and damaged because, as described above, the scale is superior to the metal material in laser absorption.

【0016】すなわち、一般に、材料のレーザ吸収能
は、レーザの波長が一定であれば、材料の電気抵抗の平
方根に比例する。従って、絶縁体に近いスケールのレー
ザ吸収能は、導電体である金属材料自体に比べてはるか
に高い。このため、スケールのみが発熱溶融するもの
の、金属材料自体は発熱溶融することがないので損傷し
ないのである。
That is, in general, the laser absorption capacity of a material is proportional to the square root of the electric resistance of the material if the wavelength of the laser is constant. Therefore, the laser absorption capacity on a scale close to that of an insulator is much higher than that of the metallic material itself which is a conductor. For this reason, although only the scale is heated and melted, the metal material itself is not heated and melted and is not damaged.

【0017】本発明は、上記の知見に基づいてなされた
もので、その要旨は、次の金属材料のデスケール方法に
ある。
The present invention was made based on the above findings, and the gist thereof is the following descaling method for metallic materials.

【0018】スケールを有する金属材料の表面にレーザ
ビームを走査させながら照射するデスケール方法であっ
て、金属材料の表面に対し、走査速度V(m/min)
が下記式を満たすことを特徴とする金属材料のデスケ
ール方法。
A descaling method for irradiating a surface of a metal material having a scale with a laser beam while scanning, wherein a scanning speed V (m / min) is applied to the surface of the metal material.
Satisfies the following formula: A method for descaling a metal material.

【0019】 200×D≦V≦2520×D ・・・・・ ここで、 D:金属材料表面におけるレーザビームの平均エネルギ
ー密度(kW/mm2 )。
200 × D ≦ V ≦ 2520 × D Here, D: average energy density (kW / mm 2 ) of the laser beam on the surface of the metal material.

【0020】上記の本発明の方法において、デスケール
処理可能な金属材料としては、その表面に下地の金属材
料よりもレーザ吸収能の高いスケールが生成形成される
ものであれば、どのような金属材料であってもよい。そ
の代表的な金属材料を例示すれば、以下の通りである。
すなわち、炭素鋼、低合金鋼、高合金鋼およびステンレ
ス鋼などの鉄基合金、ニッケル基合金、アルミニュウム
とその合金、チタンとその合金などを挙げることができ
る。
In the above-described method of the present invention, as the descalable metal material, any metal material can be used as long as a scale having a laser absorption capacity higher than that of the underlying metal material is formed and formed on the surface thereof. May be The representative metal materials are as follows.
That is, examples include iron-based alloys such as carbon steel, low-alloy steel, high-alloy steel and stainless steel, nickel-based alloys, aluminum and its alloys, titanium and its alloys, and the like.

【0021】なお、レーザビームとしてはどのようなレ
ーザビームでもよいが、炭酸ガスレーザまたはYAGレ
ーザを用いるのが好ましい。その理由は、前述したよう
に、炭酸ガスレーザとYAGレーザを除けば大出力の発
振器が今だ開発市販されておらず、能率が極めて低いの
で工業的ではないからである。
Although any laser beam may be used as the laser beam, it is preferable to use a carbon dioxide gas laser or a YAG laser. The reason is that, as described above, a high-power oscillator other than the carbon dioxide laser and the YAG laser has not been developed and marketed yet, and its efficiency is extremely low, so that it is not industrial.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明のデスケール方法に
ついて、詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The descaling method of the present invention will be described in detail below.

【0023】まず、レーザビームの走査速度V(m/m
in)を、上記の範囲に限定した理由について述べる。
First, the scanning speed of the laser beam V (m / m
The reason why (in) is limited to the above range will be described.

【0024】金属材料表面におけるレーザビームの平均
エネルギー密度をD(kW/mm2)とした時、金属材
料表面に対するレーザビームの走査速度Vが200×D
未満であると、下地の金属材料自体が溶融損傷する。逆
に、金属材料表面に対するレーザビームの走査速度Vが
2520×Dを超えると、スケールが溶融除去されな
い。このことは、次に示す実験結果から明らかである。
When the average energy density of the laser beam on the surface of the metal material is D (kW / mm 2 ), the scanning speed V of the laser beam on the surface of the metal material is 200 × D.
If it is less than the range, the underlying metal material itself is melt-damaged. On the contrary, when the scanning speed V of the laser beam with respect to the metal material surface exceeds 2520 × D, the scale is not melted and removed. This is clear from the experimental results shown below.

【0025】実験は、重量%で、0.10%C−0.5
6%Mn−0.28%Si−残部Feおよび不可避的不
純物の炭素鋼製で、表面にFe2 3 を主体とする厚さ
150μmのスケールが付着した肉厚9mmの熱延鋼板
を対象に、下記の条件で行った。
The experiment was carried out with 0.10% C-0.5% by weight.
6% Mn-0.28% Si-Carbon steel with balance Fe and unavoidable impurities, targeting a hot rolled steel sheet with a thickness of 9 mm and a scale of 150 μm mainly composed of Fe 2 O 3 attached to the surface. , Was conducted under the following conditions.

【0026】上記の熱延鋼板から直径300mmの円盤
状に加工した試験片を採取した。そして、この試験片を
回転数可変モータによって駆動される回転テーブル上に
固定載置して回転させ、その表面に対して垂直にレーザ
ビームを照射した。
From the above hot-rolled steel sheet, a test piece processed into a disk shape having a diameter of 300 mm was taken. Then, this test piece was fixedly placed on a rotary table driven by a rotation speed variable motor and rotated, and a laser beam was irradiated perpendicularly to the surface thereof.

【0027】この際、レーザ発振器としては出力25k
Wの炭酸ガスレーザ発振器を用い、その出力を種々変化
させるとともに、試験片表面におけるレーザビーム径を
調節してエネルギー密度Dを種々変化させた。
At this time, the output of the laser oscillator is 25 k.
The carbon dioxide laser oscillator of W was used to change its output variously, and the energy density D was changed variously by adjusting the laser beam diameter on the surface of the test piece.

【0028】すなわち、試験片表面におけるエネルギー
密度D(kW/mm2 )としては、0.20(レーザ出
力10kW、ビーム径8mm)、0.31(レーザ出力
20kW、ビーム径9mm)、0.40(レーザ出力5
kW、ビーム径4mm)、0.71(レーザ出力20k
W、ビーム径6mm)、0.80(レーザ出力10k
W、ビーム径4mm)、1.02(レーザ出力20k
W、ビーム径5mm)、1.59(レーザ出力5kW、
ビーム径2mm)および2.83(レーザ出力20k
W、ビーム径3mm)の8段階に調整した。
That is, as the energy density D (kW / mm 2 ) on the surface of the test piece, 0.20 (laser output 10 kW, beam diameter 8 mm), 0.31 (laser output 20 kW, beam diameter 9 mm), 0.40 (Laser output 5
kW, beam diameter 4 mm), 0.71 (laser output 20 k
W, beam diameter 6 mm, 0.80 (laser output 10 k
W, beam diameter 4 mm, 1.02 (laser output 20 k
W, beam diameter 5 mm, 1.59 (laser output 5 kW,
Beam diameter 2mm) and 2.83 (laser output 20k
W, beam diameter 3 mm) was adjusted in 8 steps.

【0029】また、試験片の回転速度(レーザビームの
走査速度)と照射時間(走査回数)についても種々変化
させ、レーザビームを照射してデスケール状況を目視に
より調査し、完全にデスケールできた場合を「○」、デ
スケールできなかった場合を「●」として評価した。な
お、溶融したスケールを吹き飛ばすために、照射点に向
けて略水平な角度で元圧5kgf/cm2 のエアーを吹
き付けた。
When the rotation speed of the test piece (scanning speed of the laser beam) and the irradiation time (the number of times of scanning) are variously changed, the laser beam is irradiated and the descaling condition is visually inspected. Was evaluated as "○", and the case where descaling was not possible was evaluated as "●". In order to blow off the melted scale, air with an original pressure of 5 kgf / cm 2 was blown toward the irradiation point at a substantially horizontal angle.

【0030】その調査結果を、図1に示した。The results of the investigation are shown in FIG.

【0031】図1に明らかなように、試験片表面におけ
るレーザビームのエネルギー密度Dが0.40kW/m
2 の場合のデスケール可能なレーザビームの最適走査
速度は、約80〜1000m/minの範囲であること
がわかる。
As is apparent from FIG. 1, the energy density D of the laser beam on the surface of the test piece was 0.40 kW / m.
It can be seen that the optimum scanning speed of the descalable laser beam for m 2 is in the range of about 80 to 1000 m / min.

【0032】同様に、エネルギー密度Dが0.20kW
/mm2 では約40〜500m/min、0.31kW
/mm2 では約60〜800m/min、0.71kW
/mm2 では約150〜1800m/min、0.80
kW/mm2 では約160〜2000m/min、1.
02kW/mm2 では約200〜2500m/min、
1.59kW/mm2 では約320〜4000m/mi
n、2.83kW/mm2 では約560〜7000m/
minであることがわかる。
Similarly, the energy density D is 0.20 kW.
/ Mm 2 about 40-500m / min, 0.31kW
/ Mm 2 about 60 to 800 m / min, 0.71 kW
/ Mm 2 is about 150 to 1800 m / min, 0.80
At kW / mm 2 , it is about 160 to 2000 m / min.
At 02 kW / mm 2 , about 200-2500 m / min,
Approximately 320 to 4000 m / mi at 1.59 kW / mm 2.
n, 2.83 kW / mm 2 approximately 560-7000 m /
It can be seen that it is min.

【0033】そして、これらの下限値によって求められ
る一次直線がV=200×Dであり、上限値によって求
められる一次直線がV=2520×Dである。
The primary straight line obtained by these lower limit values is V = 200 × D, and the primary straight line obtained by the upper limit value is V = 2520 × D.

【0034】また、図1中の添数字は、レーザビームの
走査回数を示すが、その走査速度Vを2520×D超に
すると、レーザビームの走査回数を多くしても、全くス
ケール除去されないことがわかる。なお、「○」の走査
回数は、完全デスケールまでに要した回数である。
The subscripts in FIG. 1 indicate the number of laser beam scans. If the scanning speed V exceeds 2520 × D, the scale is not removed at all even if the number of laser beam scans is increased. I understand. The number of scans of “◯” is the number of times required for complete descaling.

【0035】さらに、レーザビームの走査速度Vを20
0×D未満にすると、その走査回数が一回であっても、
下地の金属材料自体が溶融損傷することがわかる。
Further, the scanning speed V of the laser beam is set to 20
If it is less than 0 × D, even if the number of scans is once,
It can be seen that the underlying metal material itself is melt-damaged.

【0036】なお、走査回数については、走査速度Vに
依存する。また、当然ながらスケールの厚さやスケール
の組成によっても変化する。しかし、その走査回数は、
1〜10回程にすれば十分である。
The number of times of scanning depends on the scanning speed V. Further, it naturally changes depending on the thickness of the scale and the composition of the scale. However, the number of scans is
About 1 to 10 times is sufficient.

【0037】ところで、実際の鉄鋼製造プロセス中に本
発明を適用する場合には、次に述べるようにして行えば
よい。例えば、処理対象の金属材料が鋼管である場合に
は、スキュー送りが可能なローラコンベアによって鋼管
をその軸心周りに高速回転させつつ軸長方向に送給し、
その移動域の所定位置に固定配置したノズルからレーザ
ビームを鋼管表面に対して照射すればよい。
By the way, when the present invention is applied during the actual steel manufacturing process, it may be carried out as follows. For example, when the metal material to be treated is a steel pipe, it is fed in the axial direction while rotating the steel pipe at a high speed around its axis by a roller conveyor capable of skew feeding,
It suffices to irradiate the surface of the steel pipe with a laser beam from a nozzle fixedly arranged at a predetermined position in the moving region.

【0038】また、処理対象の金属材料が鋼板である場
合には、鋼板を搬送するローラコンベアの上方に、その
搬送方向とは直交する方向に高速往復移動する部材を設
け、この部材にノズルを取り付けて鋼板表面に対して垂
直にレーザビームを照射すればよい。
When the metal material to be treated is a steel plate, a member that reciprocates at a high speed in a direction orthogonal to the conveying direction is provided above the roller conveyor that conveys the steel plate, and the nozzle is attached to this member. It suffices to attach it and irradiate the laser beam perpendicularly to the steel plate surface.

【0039】なお、レーザビームは、金属材料表面にお
けるレーザビームのエネルギー密度Dを調整管理する観
点からは、処理対象の金属材料表面に対して垂直に照射
するのが好ましい。しかし、上記のエネルギー密度Dが
調整管理できる範囲内であれば必ずしも垂直に照射する
必要はなく、金属材料表面に対してある程度傾けて照射
することができる。
From the viewpoint of adjusting and managing the energy density D of the laser beam on the surface of the metal material, it is preferable to irradiate the laser beam perpendicularly to the surface of the metal material to be treated. However, if the energy density D is within the range that can be adjusted and managed, it is not always necessary to irradiate vertically, and it is possible to irradiate at a certain angle with respect to the metal material surface.

【0040】本発明の方法は、常温状態の金属材料をデ
スケール対象にすることを基本とするが、600℃程度
までの金属材料に対しても適用することができる。
The method of the present invention is basically applied to the descaling of a metallic material at room temperature, but it can also be applied to a metallic material up to about 600 ° C.

【0041】[0041]

【実施例】下記の2種類(低合金鋼製とステンレス鋼
製)の鋼管を対象に、表1に示す種々の条件でレーザビ
ームを照射してデスケールを行い、そのデスケール状況
を目視により調べ、評価した。
[Example] The following two types of steel pipes (made of low alloy steel and stainless steel) were subject to descaling by irradiating a laser beam under various conditions shown in Table 1, and the descaling conditions were visually inspected. evaluated.

【0042】低合金鋼製鋼管:外径50.8mm、肉厚
4mm、長さ500mmの低合金鋼(0.07重量%C
−1.32重量%Mn−0.21重量%Si−0.03
重量%Nb−残部Feおよび不可避的不純物)製で、そ
の外表面にFe2 3 を主体とする厚さ100μmのス
ケールが付着した鋼管。
Low-alloy steel pipe: low-alloy steel with an outer diameter of 50.8 mm, a wall thickness of 4 mm and a length of 500 mm (0.07 wt% C
-1.32 wt% Mn-0.21 wt% Si-0.03
A steel pipe made of wt% Nb-the balance Fe and unavoidable impurities) and having a scale of 100 μm thick mainly composed of Fe 2 O 3 attached to the outer surface thereof.

【0043】ステンレス鋼製鋼管:外径101.6m
m、肉厚6mm、長さ500mmのオーステナイト系ス
テンレス鋼(JISに規定されたSUS304)製で、
その外表面にCr2 3 を主体とする厚さ50μmのス
ケールが付着した鋼管。
Steel pipe made of stainless steel: outer diameter 101.6 m
m, wall thickness 6 mm, length 500 mm made of austenitic stainless steel (SUS304 specified in JIS),
A steel pipe with a scale of 50 μm mainly composed of Cr 2 O 3 attached to its outer surface.

【0044】この際、レーザビームは、スキュー送りが
可能なローラコンベア上に載置した鋼管の真上からその
外表面に対して垂直に照射した。また、レーザビームの
走査速度は、ローラコンベア上に載置した鋼管の回転速
度を変えて所定の走査速度が得られるようにした。さら
に、鋼管は、いずれの場合も、その回転速度に応じてロ
ーラコンベアを構成するローラのスキュー角を変化させ
てその軸長方向に0.2m/minの速度で移動させ
た。また更に、溶融したスケールを吹き飛ばすために、
鋼管に軸心と直交する方向から照射点に向けて略水平な
角度で元圧5kgf/cm2 のエアーを吹き付けた。
At this time, the laser beam was applied perpendicularly to the outer surface of the steel pipe placed on the roller conveyor capable of skew feed, from directly above. Further, the scanning speed of the laser beam was set so that a predetermined scanning speed was obtained by changing the rotation speed of the steel pipe placed on the roller conveyor. Further, in each case, the steel pipe was moved at a speed of 0.2 m / min in the axial direction by changing the skew angle of the rollers constituting the roller conveyor according to the rotation speed thereof. Furthermore, in order to blow off the molten scale,
Air having an original pressure of 5 kgf / cm 2 was blown onto the steel pipe from a direction orthogonal to the axis toward the irradiation point at a substantially horizontal angle.

【0045】なお、デスケール状況の評価は、完全にデ
スケールできた場合を「良好」、一部でもスケールが残
っていた場合を「デスケール不可」、鋼管の下地金属表
面に一部でも溶融損傷が発生した場合を「下地金属損
傷」とした。
The evaluation of the descaling condition was "good" when completely descaled, "not descalable" when part of the scale remained, and partial melt damage occurred on the surface of the base metal of the steel pipe. When it did, it was designated as "underlying metal damage".

【0046】その結果を、レーザビームの照射条件とと
もに、表1に示した。
The results are shown in Table 1 together with the laser beam irradiation conditions.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】表1に示す結果から明らかなように、レー
ザビームの走査速度Vが本発明で規定する上限値を超え
る場合には、いずれも完全にデスケールできなかった
(No.5、10、15、20参照)。また、レーザビー
ムの走査速度Vが本発明で規定する下限値未満の場合に
は、いずれも下地の金属表面に溶損による損傷が発生し
た(No. 1、6、11、16参照)。
As is clear from the results shown in Table 1, when the scanning speed V of the laser beam exceeds the upper limit value defined by the present invention, none of them could be completely descaled (No. 5, 10, 15). , 20). Further, when the scanning speed V of the laser beam was less than the lower limit value specified in the present invention, damage due to melting loss occurred on the underlying metal surface (see Nos. 1, 6, 11, 16).

【0049】これに対し、レーザビームの走査速度Vが
本発明で規定する範囲内の場合には、いずれも完全にデ
スケールすることができた(No. 2〜4、7〜9、12
〜14、17〜19参照)。
On the other hand, when the scanning speed V of the laser beam was within the range defined by the present invention, descaling could be completed in all cases (Nos. 2 to 4, 7 to 9, 12).
-14, 17-19).

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明の方法によれば、従来の酸洗処理
で必要な廃水設備などの特別な付帯設備や、ショットブ
ラスト処理に必要なショット粒などの消耗品を必要とし
ないため、設備費およびランニングコストが比較的安く
つので低コストでデスケールを行うことができる。ま
た、従来のショットブラスト処理とは異なり金属材料表
面に凹凸を発生させることがないので、表面品質の優れ
た製品が得られる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the method of the present invention, special auxiliary equipment such as waste water equipment necessary for conventional pickling treatment and consumables such as shot particles necessary for shot blasting treatment are not required. Since the cost and running cost are relatively low, descaling can be performed at low cost. Further, unlike the conventional shot blasting treatment, no unevenness is generated on the surface of the metal material, so that a product having excellent surface quality can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】デスケールに及ぼすレーザビームのエネルギー
密度と走査速度との関係を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the energy density of a laser beam and the scanning speed that affect descaling.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】スケールを有する金属材料の表面にレーザ
ビームを走査させながら照射するデスケール方法であっ
て、金属材料の表面に対し、走査速度V(m/min)
が下記式を満たすことを特徴とする金属材料のデスケ
ール方法。 200×D≦V≦2520×D ・・・・・ ここで、 D:金属材料表面におけるレーザビームの平均エネルギ
ー密度(kW/mm2
1. A descale method for irradiating a surface of a metal material having a scale while scanning a laser beam, wherein a scanning speed V (m / min) is applied to the surface of the metal material.
Satisfies the following formula: A method for descaling a metal material. 200 × D ≦ V ≦ 2520 × D where D: Average energy density of laser beam on metal surface (kW / mm 2 ).
【請求項2】上記のレーザビームが、炭酸ガスレーザま
たはYAGレーザであることを特徴とする請求項1に記
載の金属材料のデスケール方法。
2. The method of descaling a metal material according to claim 1, wherein the laser beam is a carbon dioxide laser or a YAG laser.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012500725A (en) * 2008-08-29 2012-01-12 ウェイブライト ゲーエムベーハー Method for calibrating the pulse energy of a laser device using a coherence optical interferometry instrument
CN109175709A (en) * 2018-08-22 2019-01-11 北京工业大学 A kind of pair of metal plate coating carries out the method and system of ps pulsed laser and ns pulsed laser removing

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