WO2018186501A1 - マーキングシステムおよびマーキング方法 - Google Patents

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WO2018186501A1
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steel material
marking
steel
heating
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雅樹 宮下
一臣 富田
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Original Assignee
Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
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    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C51/00—Measuring, gauging, indicating, counting, or marking devices specially adapted for use in the production or manipulation of material in accordance with subclasses B21B - B21F
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    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring

Definitions

  • the present invention relates to a marking system and a marking method, and is particularly suitable for laser marking on a steel material.
  • marking is performed on a steel material for management in a steel material production line.
  • the steel production line includes a line that handles high-temperature steel and normal-temperature steel, but it was difficult to mark with one marking device, so it is necessary to install multiple marking devices on the same line, There was a problem in installation space and cost. Therefore, a technique for marking a high-temperature steel material and a normal-temperature steel material with a single marking device is desired.
  • Patent document 1 describes that a paint spraying amount adjusting unit that adjusts the spraying amount of the paint by the paint spraying mechanism is provided.
  • Patent Document 1 has proposed a measure by controlling the film thickness of the paint with the object that the paint becomes thin when marking high-temperature steel. Therefore, in this method, since the paint is not sufficiently dried and baked in the steel at room temperature, the marking contrast and the environmental resistance are lowered. Applying hot air to dry is one of the possible countermeasures, but depending on the drying method, the paint will flow unevenly, and the thickness of the paint will change depending on the location of the steel, resulting in poor color development. . In some cases, the paint used for marking is properly used depending on the temperature of the steel material. For example, for a cold-rolled temperature steel, a paint using an organic solvent is used, and for a hot-rolled temperature steel, a water-soluble paint is used. .
  • the present invention has been made in view of the problems as described above, and prevents the deterioration of workability, while the marking caused by one kind of paint is applied to both cold and hot steel materials.
  • the purpose is to improve quality.
  • the marking system of the present invention is a marking system that performs marking on steel materials in a plurality of different temperature zones, and an application unit that applies a base paint that is a water-soluble paint to a predetermined region of the steel material, Heating means for heating the steel material to which the base paint is applied by an application means; and the base applied to the steel material after the heating by the heating means and the application of the base paint by the application means are performed.
  • the steel material after the coating material or the coating material is applied by the coating means, and the base coating material applied to the steel material at a predetermined temperature above normal temperature is irradiated with laser light to And a marking creating means for performing at least one of peeling, carbonization, and thermal discoloration of a part of the base paint.
  • the marking method of the present invention is a marking method for marking a steel material in a plurality of different temperature zones, and an application step of applying a base paint that is a water-soluble paint to a predetermined region of the steel material,
  • the heating step of heating the steel material coated with the base coating in the coating step, and the base coated on the steel after the heating in the heating step and the application of the base coating in the coating step are performed.
  • a marking preparation step for performing at least one of peeling, carbonization, and thermal discoloration of a part of the base coating.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a laser marking system for a cold / hot line.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a specific configuration of the paint spraying mechanism.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining an example of the operation of each device when spraying the base paint.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a specific configuration of the induction heater.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of the operation of each device when induction heating a steel bar.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a specific configuration of the laser marker.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining an example of the operation of each apparatus when performing laser marking.
  • FIG. 8 is a diagram showing a modification of the configuration of the laser marking system for the cold / hot line.
  • the high temperature is a temperature equal to or higher than a predetermined value (for example, a temperature set in advance in a range of 250 ° C. to 400 ° C.). In the present embodiment, the high temperature is a temperature of 250 ° C.
  • the normal temperature is a temperature in a predetermined range lower than the high temperature (for example, a range from 0 ° C. to 100 ° C., a range from 0 ° C. to less than 250 ° C., etc.).
  • the marking may be, for example, a character, a symbol, or a barcode. Also, at least two of these may be combined.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a laser marking system.
  • the x, y, and z coordinates shown in each figure are for showing the relationship of the orientation in each figure.
  • the circles marked with ⁇ indicate the direction from the back side of the page toward the near side, and those marked with a circles indicate the direction from the near side of the page to the far side. Indicates direction.
  • the structure of each part is simplified or abbreviate
  • the laser marking system includes a material conveyance mechanism 110, a material fixing base 120, a process control device 130, a paint spraying mechanism 160, an induction heater 170, and a laser marker 180.
  • the material transport mechanism 110 has a walking beam, for example.
  • the first material fixing gantry 120a and the second material fixing gantry 120b are the same, and are arranged with a gap in the longitudinal direction (y-axis direction) of the steel bars 100a to 100c, as shown in FIG.
  • the steel bars 100a to 100c are supported by the first material fixing base 120a and the second material fixing base 120b.
  • the material transport mechanism 110 (walking beam) moves a plurality of steel bars 100a to 100c placed on the first material fixing base 120a and the second material fixing base 120b upward from the lower side (positive direction of the z axis). ) And repeatedly moving the plurality of steel bars 100a to 100c downstream (in the positive direction of the x-axis). As described above, the plurality of steel bars 100 a to 100 c are transported by the material transport mechanism 110. In the following description, regarding a steel bar, when specific steel bars 100a to 100c are not indicated, these are indicated as a steel bar 100 as necessary.
  • the paint spraying mechanism 160, the induction heater 170, and the laser marker 180 are respectively connected to the bar steel.
  • the processing described later is performed on 100.
  • a plurality of steel bars placed in front of the paint spraying mechanism 160 are shown as a steel bar group 100A
  • a plurality of steel bars placed in front of the induction heater 170 are shown as a steel bar group 100B
  • a plurality of steel bars placed in front of the laser marker 180 are shown as a steel bar group 100C.
  • the first material fixing base 120a and the second material fixing base 120b support and fix the bar steel 100 at a predetermined position located in front of the paint spraying mechanism 160, the induction heater 170, and the laser marker 180. Preferably it is configured.
  • the bar steel 100 is processed in the order of the paint spraying mechanism 160, the induction heater 170, and the laser marker 180.
  • laser marking is performed to improve the quality of the marking. That is, the induction heater 170 heats the surface of the steel bar 100, but cannot heat the core (inside) of the steel bar 100, so the steel bar 100 is immediately cooled. Therefore, in order to dry the base paint, heating by the induction heater 170 is performed after the base paint is applied by the paint spraying mechanism 160. Therefore, in the present embodiment, the bar steel 100 is processed in the order of the paint spraying mechanism 160, the induction heater 170, and the laser marker 180.
  • the process control device 130 is an information processing device for managing the operation of the cold / hot line.
  • the process control device 130 outputs information on the conveyance state of the plurality of steel bars 100 to the conveyance mechanism control device 111.
  • the process control device 130 sends information necessary for processing in the paint spraying mechanism 160, the induction heater 170, and the laser marker 180 to the paint spray control device 161, the induction heater control device 171 and the laser marker control device 181 respectively. Output.
  • the conveyance mechanism control device 111 derives the operation start timings of the paint spraying mechanism 160, the induction heater 170, and the laser marker 180 from the information on the conveyance state of the plurality of steel bars 100, respectively.
  • the transport mechanism control device 111 causes the paint spray control device 161, the induction heater control device 171 and the laser marker control device 181 to start the operations of the paint spray mechanism 160, the induction heater 170 and the laser marker 180, respectively.
  • the instructions are given.
  • the paint spraying control device 161, the induction heater control device 171 and the laser marker control device 181 start the operations of the paint spraying mechanism 160, the induction heater 170 and the laser marker 180 based on the instruction to start this operation, respectively.
  • the operation of the paint spraying mechanism 160, the induction heater 170, and the laser marker 180 is controlled according to instructions from the control device 130.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a specific configuration of the paint spraying device.
  • the paint spraying device includes a paint spraying mechanism 160 and a paint spraying control device 161.
  • the paint spraying mechanism 160 includes paint spraying nozzles 162a to 162d and a nozzle position control mechanism 163.
  • the nozzle position control mechanism unit 163 moves the paint spray nozzles 162a to 162d to locations where instructions are received from the process control device 130.
  • the paint spray nozzles 162a to 162d spray the base paint onto the end faces of the steel bars 100 placed in front of the steel bars 100a to 100p.
  • the (direction) position is substantially the same.
  • the nozzle position control mechanism 163 moves the paint spray nozzles 162a to 162d up, down, left and right to spray the base paint from the paint spray nozzles 162a to 162d, so that the number of steel bars 100 is larger than the number of nozzles. It is also possible to spray the base paint.
  • the base paint is a water-soluble paint excellent in heat resistance and weather resistance.
  • a paint using an organic solvent is a combustible material, contains a substance harmful to the human body, or causes a deterioration in workability such as a nozzle being easily clogged. Therefore, in the present embodiment, a water-soluble paint is used as the base paint. Thereby, the fall of workability
  • a high-temperature heat-resistant paint called NRC1000 manufactured by Nireco Corporation can be used as the base paint. Water-soluble paints are not dangerous materials because they do not use flammable materials, and are easy to handle.
  • the base paint can be appropriately fixed even to the cold bar steel.
  • the base paint does not peel off due to the heat of the steel bar 100 or the induction heater 170 described later (that is, the heat resistance temperature of the base paint is higher than the temperature of the bar steel 100 after being heated by the induction heater 170), and will be described later.
  • the base coating material is not limited to NRC1000 manufactured by Nireco Co., Ltd., as long as it is a high-temperature heat-resistant coating material capable of at least one of peeling, carbonization, and thermal discoloration of the base coating material by the laser light generated by the laser beam generator 182.
  • the heat resistance temperature of the base coating material is higher than the upper limit temperature of the steel bar 100 (the upper limit value of the temperature of the steel bar 100 in the specification).
  • FIG. 2 in order to shorten the spraying time, a system for spraying the base paint using four paint spraying nozzles 162a to 162d is presented. Also good.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining an example of the operation of each device when spraying the base paint.
  • the process control apparatus 130 issues a material conveyance instruction to the conveyance mechanism control apparatus 111.
  • the material transport mechanism 110 moves each of the plurality of steel bars 100 to a position downstream of the current position in accordance with the control by the transport mechanism control device 111, and the steel bar at the position. It stops for a certain period of time while 100 is supported and fixed.
  • step S303 the process control device 130 issues a paint spraying instruction including the size, number, and material position of the steel bar 100 to the paint spraying control device 161.
  • the material position is a position where the steel bar 100 is placed.
  • step S302 when the position of the material fixing base 120 in each of the plurality of steel bars 100 is changed and the transport of the plurality of steel bars 100 is completed, the transport mechanism control device 111 notifies the paint spraying control device 161 of the completion of the steel bar transport. Instruct.
  • the nozzle position control mechanism unit 163 detects the material position indicated by the process control device 130 according to the nozzle position control by the paint spraying control device 161. At least one of the paint spray nozzles 162a to 162d is moved to a predetermined facing position (in front of the end face of the steel bar 100 at a predetermined position in front of the paint spraying mechanism 160).
  • step S306 the paint spray nozzles 162a, 162b, 162c, or 162d in front of the steel bar 100 spray the base paint onto the steel bar 100.
  • the transport mechanism control device 111 performs the paint spraying completion of the steel bar transportation. The control device 161 is instructed.
  • step S307 the paint spraying control device 161 determines whether or not the processes in steps S305 and S306 have been performed for the number (number of spraying commands) designated by the process control device 130. Then, the processes in steps S305 to S307 are repeated until the processes in steps S305 and S306 are performed for the number instructed by the process control device 130. Then, when the processes in steps S305 and S306 are performed for the number instructed by the process control device 130, the paint spraying control device 161 transmits spraying completion to the process control device 130. In step S308, when the process control device 130 receives the completion of spraying, the processing according to the flowchart of FIG. 3 ends.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a specific configuration of the induction heater 170.
  • the induction heater 170 has an induction heater coil 172.
  • the induction heater coil 172 is disposed such that its coil surface (a surface perpendicular to the winding axis) is substantially opposite to the end surface of the steel bar 100 supported by the first material fixing frame 120a and the second material fixing frame 120b. Is done.
  • the magnetic flux generated from the induction heater coil 172 penetrates the end faces of the plurality of steel bars 100a to 100p, and simultaneously guides the end faces of the plurality of steel bars 100a to 100p. It can be heated.
  • the heating time by the induction heater coil 172 and the temperature of the steel bar 100 after the heating are adjusted off-line so as to meet the specification temperature range of the base paint.
  • the induction heater coil 172 is set so that the temperature of the end surface of the steel bar 100 becomes a temperature at which the base coating can be dried. It is preferred that the effective value and frequency of the alternating current flowing through the are determined. Since the temperature of the end surface of the steel bar 100 also depends on the heating time, the effective value and frequency of the alternating current are determined in consideration of the heating time.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of the operation of each device when induction heating the steel bar 100.
  • the induction heater 170 may not be heated.
  • the induction heater control device 171 receives information on the temperature of the steel bar 100 being conveyed from the process control device 130, and determines whether or not the induction heater 170 is to be heated based on this information.
  • the high temperature here is more than the predetermined temperature which can dry a base coating material before a laser beam is irradiated to the end surface of the steel bar 100 by the laser marker 180 mentioned later.
  • the predetermined temperature for example, an assumed value (target value) of the temperature of the steel bar 100 after being heated by the induction heater 170 can be adopted.
  • the paint or baking can be reliably performed by heating with the induction heater 170 regardless of the low temperature or the high temperature.
  • step S501 the process control device 130 issues a material transfer instruction to the transfer mechanism control device 111.
  • step S502 the material transport mechanism 110 moves each of the plurality of steel bars 100 to a position downstream of the current position in accordance with the control by the transport mechanism control device 111, and at the position, the steel bar It stops for a certain period of time while 100 is supported and fixed.
  • steps S501 and S502 are the same as steps S301 and S302 in FIG. That is, when steps S301 and S302 in FIG. 3 are executed, steps S501 and S502 are also executed.
  • step S503 the transport mechanism control device 111 sets the heating time to the induction heater control device 171. Instruct.
  • step S504 the induction heater 170 starts induction heating of the steel bar 100 in accordance with the control by the induction heater control device 171, and when the heating time instructed from the transport mechanism control device 111 has elapsed, step S505 is performed.
  • the induction heater 170 completes the induction heating of the steel bar 100 according to the control by the induction heater control device 171.
  • the transport mechanism control device 111 heats the induction heater control device 171 when the transport of the plurality of steel bars 100 determined to be heated is completed.
  • the time exceeding 0 is indicated as the time. In this way, the plurality of steel bars 100 determined to be heated can be heated.
  • the conveyance mechanism control device 111 instructs the induction heater control device 171 to 0 as the heating time. In this way, the plurality of steel bars 100 determined not to be heated can be prevented from being heated.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a specific configuration of the laser marker 180.
  • the laser marker 180 includes laser light generators 182a to 182d and material end face detectors 183a to 183b.
  • the laser beam generators 182a to 182d irradiate the end surface of the steel bar 100 to which the base coating is sprayed and heated by the induction heater 170 while scanning the laser beam, and a part of the base coating is peeled off.
  • a two-dimensional code is created on the end surface of the steel bar 100 by causing at least one of carbonization, carbonization, and thermal discoloration.
  • FIG. 7 shows a system that performs marking using four laser light generators 182a to 182d for shortening the marking time, it may be performed by one laser light generator.
  • the laser light a class 4 CO2 laser having a wavelength of about 10 ⁇ m and an output of 30 W is used.
  • the laser beam is not limited to this as long as it can realize at least one of peeling, carbonization, and thermal discoloration with respect to the base paint.
  • the material end face detection devices 183a and 183b detect that the end face of the steel bar 100 is located at the laser light irradiation positions by the laser light generators 182a to 182b and 182c to 182d, respectively.
  • the material end face detection devices 183a and 183b can detect the position of the end face of the steel bar 100 by using, for example, optical means. Since the material end face detection devices 183a and 183b can be realized by a known technique as described in Patent Document 2, for example, detailed description thereof is omitted.
  • the position of the steel bar 100 is detected by the material end face detection devices 183a and 183b under the control of the laser marker control device 181. Further, a two-dimensional code is marked on the end surface of the steel bar 100 by irradiating laser light from the laser light generators 182a to 182d.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining an example of the operation of each apparatus when performing laser marking.
  • the process control apparatus 130 issues a material conveyance instruction to the conveyance mechanism control apparatus 111.
  • the material transport mechanism 110 moves each of the plurality of steel bars 100 to a position downstream of the current position in accordance with the control by the transport mechanism control device 111. It stops for a certain period of time while 100 is supported and fixed.
  • Steps S701 and S702 are the same as steps S301 and S302 in FIG. 3 and steps S501 and 502 in FIG. That is, when steps S301 and S302 in FIG.
  • steps S501 and 502 and steps S701 and S702 in FIG. 5 are also executed.
  • the fixed time the longest time is set among the spraying time of the base coating material on the end face of the steel bar 100, the heating time for the end face of the steel bar 100, and the creation time of the two-dimensional code by the laser beam.
  • step S703 the process control device 130 performs laser marker control on a laser beam irradiation instruction including the size and number of the steel bars 100, the material location, and marking information (printing information, etc.).
  • the laser marker control device 181 receives a laser light irradiation instruction
  • step S704 the laser marker 180 prepares for laser light irradiation in accordance with the instruction from the laser marker control device 181.
  • step S ⁇ b> 702 when the position of the material fixing base 120 in each of the plurality of steel bars 100 is changed and the transport of the plurality of steel bars 100 is completed, the transport mechanism control device 111 notifies the laser marker control device 181 of the completion of the steel bar transport. Instruct.
  • the material end surface detection device 183 controls the steel bar 100 under the management of the laser marker control device 181 in accordance with the instruction to complete the steel bar conveyance. The position of the end face is detected.
  • step S706 the laser marker 180 irradiates the position detected by the material end face detection device 183 with laser light in accordance with control by the laser marker control device 181 to remove a portion of the base paint, carbonize, and heat.
  • a two-dimensional code is marked by performing at least one of the color changes.
  • the laser marker control device 181 transmits the completion of the laser marker to the process control device 130.
  • step S707 when the process control apparatus 130 receives the completion of the laser marker, the process according to the flowchart of FIG. 7 ends.
  • the end face of the steel bar 100 is induction-heated.
  • the base paint After drying the base paint in this manner, by irradiating the end surface of the steel bar 100 with a laser beam and performing at least one of peeling, carbonization, and thermal discoloration on a part of the base paint, Create a two-dimensional code. Therefore, the lower-character paint can be instantly dried and baked. Therefore, high quality marking can be realized with the same paint (one kind of paint) for the steel bars 100 in various temperature zones from cold to hot while preventing deterioration of workability. .
  • a cold steel bar has a temperature range of normal temperature
  • a hot steel bar has a temperature range higher than normal temperature.
  • the base paint is induction-heated, it is possible to suppress the base paint from diffusing during drying.
  • the steel material for which the marking is to be created has a bar shape
  • the steel material for which marking is to be created is not limited to a steel bar shape.
  • the steel material for which the marking is to be created may be a steel bar other than a bar steel, a steel piece, a slab, or a steel plate.
  • the bar steel other than the bar steel it is preferable to mark the end face in the longitudinal direction.
  • coating of a base coating material, induction heating with an induction heater, and laser marking were performed at one stop timing was demonstrated to the steel material used as the preparation object of marking as an example.
  • the material transport mechanism for the paint spraying mechanism 160, the material transport mechanism for the induction heater 170, and the material transport mechanism for the laser marker 180 are independent material transport mechanisms. Moreover, it is not necessary to stop the material at the heating timing of the induction heater. In addition, when applying the base paint, induction heating by induction heater, and laser marking to the steel material for which marking is to be created at one stop timing, spraying of the base paint, induction heating, and laser marking are performed in one device. It does not matter if you do this.
  • the case where the base paint is applied to the end face of the steel bar 100 from the remote by the paint spray nozzles 162a to 162d has been described as an example.
  • the method of applying the base paint to the end face of the steel bar 100 is not limited to such a method.
  • the brush may be brought into contact with the end face of the steel bar 100 to apply the base paint, or the roller may be brought into contact with the end face of the steel bar 100 to apply the base paint.
  • the induction heater 170 heats only the vicinity of the surface of the steel bar 100 has been described as an example.
  • Use of the induction heater 170 is preferable because no wind is generated with respect to the steel bar 100 during heating, so that occurrence of unevenness in the base paint can be suppressed.
  • the heating of the steel bar 100 is not necessarily performed by the induction heater 170.
  • a heating furnace using radiant heat may be used.
  • the steel bar 100 can be sufficiently heated (for example, heated to the inside of the steel bar 100), the time from the end of heating the steel bar 100 to the start of spraying the base coating can be shortened.
  • the steel bar 100 may be processed in the order of the induction heater 170, the paint spraying mechanism 160, and the laser marker 180.
  • FIG. 8 is a diagram showing a modification of the configuration of the marking system.
  • the brush device 150 is disposed on the upstream side of the paint spraying mechanism 160, and the face rubbing device 140 is disposed on the upstream side of the brush device 150. That is, the surface grinding device 140 and the brush device 150 may be provided upstream of the paint spraying mechanism 160 to improve the properties of the end surface of the steel bar 100. Since these end face treatments may damage the marking (undercoat) by processing the end face, it is desirable to complete it before marking.
  • the face grinding device 140 removes burrs formed on the steel bar 100 conveyed to a predetermined location located in front of itself.
  • the surface rubbing device 140 has, for example, a file.
  • the burr formed on the end of the steel bar 100 is moved along the end of the steel bar 100 in a state in which the file is rotated and brought into contact with the end of the steel bar 100 according to the control by the chamfering control device 141. Remove. This operation is executed while the steel bar 100 is supported and fixed by the first material fixing base 120a and the second material fixing base 120b and is stopped for a certain period of time.
  • the brush device 150 removes the deposits in the region including the end surface of the bar steel 100.
  • the brush device 150 includes, for example, a brush.
  • the attached material in the region including the end surface of the steel bar 100 is removed by moving the brush in a state where it is in contact with the region including the end surface of the steel bar 100.
  • This operation is executed while the steel bar 100 is supported and fixed by the first material fixing base 120a and the second material fixing base 120b and is stopped for a certain period of time.
  • FIG. By rubbing, the end face properties are improved and the quality of the marking can be improved.
  • a plurality of steel bars placed in front of the facing device 140 are shown as a steel bar group 100 ⁇ / b> A, and a plurality of steel bars placed in front of the brush device 150 are shown as a steel bar group 100 ⁇ / b> B.
  • a plurality of steel bars placed in front of the paint spraying mechanism 160 are shown as a steel bar group 100C
  • a plurality of steel bars placed in front of the induction heater 170 are shown as a steel bar group 100D
  • a plurality of steel bars are shown as a steel bar group 100E.
  • the first material fixing gantry 120a and the second material fixing gantry 120b are configured to support and fix the bar steel 100 at a predetermined position located in front of the surface grinding device 140 and the brush device 150. preferable.
  • each steel bar 100 is manufactured under the same conditions except for the diameter of the end face.
  • the base paint is NRC1000 manufactured by Nireco Corporation. In any case, the spraying conditions of the base paint by the paint spraying device are the same.
  • One of the two small-diameter steel bars 100 coated with the base paint was heated to 100 ° C. or more by an induction heater 170, and then a two-dimensional code was created for the base paint part by the laser marker 180. .
  • the other one was not heated by the induction heater 170, and a two-dimensional code was created for the base coating with the laser marker 180.
  • one of the two large-diameter steel bars 100 coated with the base coating is heated to 100 ° C. or more by the induction heater 170, and then the two-dimensional code is applied to the base coating by the laser marker 180. It was created. Of the two large-diameter steel bars 100 to which the base coating was applied, the other one was not heated by the induction heater 170, and a two-dimensional code was created for the base coating using the laser marker 180.
  • the processing performed by the transport mechanism control device 111, the process control device 130, the paint spraying control device 161, the induction heater control device 171, and the laser marker control device 181 is executed by a computer. It can be realized by executing. Further, a computer-readable recording medium in which the program is recorded and a computer program product such as the program can also be applied as an embodiment of the present invention.
  • a computer-readable recording medium in which the program is recorded and a computer program product such as the program can also be applied as an embodiment of the present invention.
  • the recording medium for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
  • the present invention can be used for, for example, management of steel materials being manufactured and steel materials after manufacture at a steel material manufacturing site.

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Abstract

それぞれ異なる複数の温度帯の棒鋼（１００）の端面に水溶性の塗料である下地塗料を塗布した後、棒鋼（１００）の端面を誘導加熱する。このようにして下地塗料を乾燥させた後、棒鋼（１００）の端面にレーザー光を照射して下地塗料の一部を発色させることによりマーキングを行う。

Description

マーキングシステムおよびマーキング方法
　本発明は、マーキングシステムおよびマーキング方法に関し、特に、鋼材に対しレーザーマーキングするために用いて好適なものである。
　例えば、鉄鋼業では、鋼材生産ラインでの管理のため、鋼材に対してマーキング（印字など）が行われる。
　ここで、鋼材の生産ラインには高温の鋼材と常温の鋼材を扱うラインが含まれるが、一つのマーキング装置でマーキングが困難であったため、同じラインに複数のマーキング装置を設置する必要があり、設置スペース・コストに課題があった。そこで、高温の鋼材と常温の鋼材を一つのマーキング装置でマーキングする技術が望まれる。
　この種の技術として特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、塗料吹き付け機構による塗料の吹き付け量を調節する塗料吹き付け量調節手段を備えることが記載されている。
特許第４５１９１０５号公報 特開２０１３－２２１７９９号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、高温の鋼材のマーキングにおいて塗料が薄くなることを課題として塗料の膜厚制御による対策を提案していた。したがって、この手法では常温の鋼材において塗料の乾燥と焼付が十分に行われないため、マーキングのコントラストの低下や耐環境性の低下が発生してしまう。乾燥させるために熱風を当てることも対策の可能性の一つだが、乾燥方法によっては不均一に塗料が流動してしまい、塗料の厚みが鋼材の場所によって変化して発色性が悪化してしまう。
　また、マーキングに用いられる塗料を鋼材の温度によって使い分けることが行われる場合がある。例えば、冷間圧延された温度体の鋼材に対しては、有機溶剤を用いた塗料を用いて、熱間圧延された温度体の鋼材に対しては、水溶性の塗料を用いることが行われる。しかし、複数の塗料を使い分けるのは煩雑であったり、複数の塗料を管理するのを手間がかかったりする。そこで、複数の温度帯の鋼材に対して、一種類の塗料を用いたいという要望があった。また、有機溶剤を用いた塗料は、可燃性がある・人体に有害・ノズルが詰まりやすい等の作業性の低下の原因となる問題があった。
　本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、作業性の低下を防止しつつ、冷間・熱間鋼材の何れに対しても、一種類の塗料に因るマーキングの品質を改善することを目的とする。
　本発明のマーキングシステムは、それぞれ異なる複数の温度帯の鋼材に対してマーキングを行うマーキングシステムであって、前記鋼材の所定の領域に水溶性の塗料である下地塗料を塗布する塗布手段と、前記塗布手段により前記下地塗料が塗布された前記鋼材を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による前記加熱と前記塗布手段による前記下地塗料の塗布とが行われた後の前記鋼材に塗布された前記下地塗料、または、前記塗布手段による前記下地塗料の塗布が行われた後の前記鋼材であって、常温を上回る所定の温度以上の前記鋼材に塗布された前記下地塗料にレーザー光を照射して前記下地塗料の一部の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか一つを行うマーキング作成手段と、を有することを特徴とする。
　本発明のマーキング方法は、それぞれ異なる複数の温度帯の鋼材に対してマーキングを行うマーキング方法であって、前記鋼材の所定の領域に水溶性の塗料である下地塗料を塗布する塗布工程と、前記塗布工程で前記下地塗料が塗布された前記鋼材を加熱する加熱工程と、前記加熱工程による前記加熱と前記塗布工程による前記下地塗料の塗布とが行われた後の前記鋼材に塗布された前記下地塗料、または、前記塗布工程による前記下地塗料の塗布が行われた後の前記鋼材であって、常温を上回る所定の温度以上の前記鋼材に塗布された前記下地塗料にレーザー光を照射して前記下地塗料の一部の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか一つを行うマーキング作成工程と、を有することを特徴とする。
　本発明によれば、作業性の低下を防止しつつ、冷間・熱間鋼材のいずれに対しても一種類の塗料により高い品質のマーキングを実現することができる。
図１は、冷間・熱間ラインのレーザーマーキングシステムの構成の一例を示す図である。 図２は、塗料吹付け機構の具体的な構成の一例を示す図である。 図３は、下地塗料の吹付けを行う際の各装置の動作の一例を説明するフローチャートである。 図４は、インダクションヒーターの具体的な構成の一例を示す図である。 図５は、棒鋼を誘導加熱する際の各装置の動作の一例を説明するフローチャートである。 図６は、レーザーマーカーの具体的な構成の一例を示す図である。 図７は、レーザーマーキングを行う際の各装置の動作の一例を説明するフローチャートである。 図８は、冷間・熱間ラインのレーザーマーキングシステムの構成の変形例を示す図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態では、冷間・熱間ラインにおいて、棒鋼の端面に対し、当該棒鋼の識別情報等が記録された２次元コードをレーザーマーキングする場合を例に挙げて説明する。尚、冷間とは、前工程で加熱がされていない棒鋼が常温のことをいい、熱間とは前工程で例えば再結晶温度以上に加熱がされている棒鋼が高温状態のことをいう。高温とは、所定の値（例えば、２５０℃～４００℃の範囲で予め定められた温度等）以上の温度のことである。本実施形態では、高温とは、２５０℃以上の温度であるとする。また、常温とは、高温よりも低い所定の範囲（例えば、０℃以上１００℃以下の範囲、０℃以上２５０℃未満の範囲等）の温度のことである。また、マーキングは、２次元コード以外にも、例えば、文字、記号、またはバーコードであってもよい。また、これらの少なくとも２つを組み合わせてもよい。
　図１は、レーザーマーキングシステムの構成の一例を示す図である。尚、各図に示すｘ、ｙ、ｚ座標は、各図における向きの関係を示すためのものである。また、○の中に●が示されているものは、紙面の奥側から手前側に向かう方向を示し、○の中に×が示されているものは、紙面の手前側から奥側に向かう方向を示す。また、各図においては、表記の都合上、各部の構成を必要に応じて簡略化または省略する。
　レーザーマーキングシステムは、材料搬送機構１１０、材固定架台１２０、プロセス制御装置１３０、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、およびレーザーマーカー１８０を有する。
　材料搬送機構１１０は、例えば、ウォーキングビームを有する。第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂは、同じものであり、図１に示すように、棒鋼１００ａ～１００ｃの長手方向（ｙ軸方向）において間隔を有した状態で配置される。棒鋼１００ａ～１００ｃは、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂにより支持される。
　材料搬送機構１１０（ウォーキングビーム）は、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂに置かれている複数の棒鋼１００ａ～１００ｃをその下側から上方（ｚ軸の正の方向））に持ち上げ、下流側（ｘ軸の正の方向）に複数の棒鋼１００ａ～１００ｃをそれぞれ移動させることを繰り返し行う。以上のようにして複数の棒鋼１００ａ～１００ｃは、材料搬送機構１１０で搬送される。以下の説明では、棒鋼に関し、特定の棒鋼１００ａ～１００ｃのことを示さない場合、これらを必要に応じて、棒鋼１００と表記する。
　そして、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、およびレーザーマーカー１８０の正面に位置する所定の場所に棒鋼１００が搬送されると、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、およびレーザーマーカー１８０はそれぞれ、当該棒鋼１００に対して後述する処理を行う。図１では、表記の都合上、塗料吹付機構１６０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ａとして示し、インダクションヒーター１７０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ｂとして示し、レーザーマーカー１８０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ｃとして示す。尚、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂは、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、およびレーザーマーカー１８０の正面に位置する所定の場所で棒鋼１００を支持・固定するように構成されるのが好ましい。
　本実施形態では、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、レーザーマーカー１８０の順に棒鋼１００に対する処理を行う。このような順番にすることで、塗料吹付機構１６０によって塗布された塗料が端面加熱によって焼き付けられた後に、レーザーマーキングを行い、マーキングの品質を向上させる。すなわち、インダクションヒーター１７０は、棒鋼１００の表面の加熱を行うものの、棒鋼１００の芯（内部）までは加熱できないため、棒鋼１００はすぐに冷める。したがって、下地塗料を乾燥させるために、塗料吹付機構１６０による下地塗料の塗布後に、インダクションヒーター１７０による加熱を行う。よって、本実施形態では、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、レーザーマーカー１８０の順に棒鋼１００に対する処理を行う。
　プロセス制御装置１３０は、冷間・熱間ラインの操業を管理するための情報処理装置である。プロセス制御装置１３０は、複数の棒鋼１００の搬送状態の情報を搬送機構制御装置１１１に出力する。また、プロセス制御装置１３０は、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、レーザーマーカー１８０における処理に必要な情報を、それぞれ、塗料吹付制御装置１６１、インダクションヒーター制御装置１７１、レーザーマーカー制御装置１８１に対して出力する。
　搬送機構制御装置１１１は、複数の棒鋼１００の搬送状態の情報から、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、およびレーザーマーカー１８０の動作開始タイミングをそれぞれ導出する。搬送機構制御装置１１１は、動作開始タイミングになると、塗料吹付制御装置１６１、インダクションヒーター制御装置１７１、レーザーマーカー制御装置１８１に、それぞれ、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、レーザーマーカー１８０の動作の開始の指示を行う。塗料吹付制御装置１６１、インダクションヒーター制御装置１７１、レーザーマーカー制御装置１８１は、それぞれ、この動作の開始の指示に基づいて、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、レーザーマーカー１８０の動作を開始させ、プロセス制御装置１３０からの指示に従って、塗料吹付機構１６０、インダクションヒーター１７０、レーザーマーカー１８０の動作を制御する。
　図２は、塗料吹付装置の具体的な構成の一例を示す図である。尚、図２では、材料搬送機構１１０および第２の材固定架台１２０ｂの表記を省略すると共に、棒鋼１００については、それらの長手方向（＝ｙ軸方向）の半分の領域のみを示す。また、図２では、２つの第１の材固定架台１２０ａ１、１２０ａ２が、搬送方向（＝ｘ軸方向）において並べられる場合を例に挙げて示す。
　図２において、塗料吹付装置は、塗料吹付機構１６０と塗料吹付制御装置１６１とを有する。塗料吹付機構１６０は、塗料吹付ノズル１６２ａ～１６２ｄとノズル位置制御機構部１６３とを有する。
　ノズル位置制御機構部１６３は、プロセス制御装置１３０から指示を受けた場所に塗料吹付ノズル１６２ａ～１６２ｄを移動させる。プロセス制御装置１３０から指示を受けた場所に移動すると、塗料吹付ノズル１６２ａ～１６２ｄは、棒鋼１００ａ～１００ｐのうち、自身の正面に置かれている棒鋼１００の端面に下地塗料の吹付を行う。塗料吹付ノズル１６２ａ～１６２ｄの高さ方向（＝ｚ軸方向）の位置と、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂに置かれている棒鋼１００の高さ方向（＝ｚ軸方向）の位置とは、略同じであるものとする。尚、ノズル位置制御機構部１６３は、塗料吹付ノズル１６２ａ～１６２ｄを上下左右に動かして塗料吹付ノズル１６２ａ～１６２ｄから下地塗料の吹付を行わせることで、ノズルの数よりも多い本数の棒鋼１００へ下地塗料の吹付を行うことも可能である。
　本実施形態では、下地塗料は耐熱性、耐候性に優れた水溶性の塗料である。有機溶媒を用いた塗料は、可燃物であったり、人体に有害な物質が含まれていたり、ノズルが詰まりやすくなったりする等の作業性の低下の原因となる。そこで、本実施形態では、下地塗料として、水溶性の塗料を用いることとする。これにより、有機溶媒を用いた塗料を用いることによる作業性の低下を防止することができる。例えば、下地塗料として、株式会社ニレコ製ＮＲＣ１０００という高温用耐熱塗料を用いることができる。水溶性の塗料は、媒質に可燃物を用いないために危険物では無く取扱容易であるが、常温では乾燥しにくいため、所定の温度以上でなければ鋼材に固着しにくく、冷間の棒鋼に対するマーキングには適さないという課題がある。本実施形態では、インダクションヒーター１７０により棒鋼を加熱することにより、例え冷間の棒鋼に対してでも、適切に下地塗料を固着させることができる。ただし、棒鋼１００や後述するインダクションヒーター１７０の熱によって、下地塗料が剥離せず（即ち、下地塗料の耐熱温度が、インダクションヒーター１７０による加熱後の棒鋼１００の温度よりも高く）、且つ、後述するレーザー光発生装置１８２によるレーザー光によって、下地塗料の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも１つが可能な高温用耐熱塗料であれば、下地塗料は、株式会社ニレコ製ＮＲＣ１０００に限定されない。尚、下地塗料の耐熱温度は、棒鋼１００の上限温度（仕様上の棒鋼１００の温度の上限値）よりも高いものとする。また、図２では、吹付け時間短縮のために、４台の塗料吹付ノズル１６２ａ～１６２ｄを用いて下地塗料の吹付けを行うシステムとして提示しているが、１台の塗料吹付ノズルで行ってもよい。
　図３は、下地塗料の吹付けを行う際の各装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
　ステップＳ３０１において、プロセス制御装置１３０は、材料搬送指示を搬送機構制御装置１１１に対して行う。材料搬送指示を受けると、ステップＳ３０２において、材料搬送機構１１０は、搬送機構制御装置１１１による制御に従って、複数の棒鋼１００のそれぞれを、現在位置よりも下流側の位置に移動させ、当該位置で棒鋼１００が支持・固定された状態で一定時間停止する。
　ステップＳ３０２における棒鋼１００の搬送と並行して、ステップＳ３０３において、プロセス制御装置１３０は、棒鋼１００のサイズや本数、材有位置を含む塗料吹付指示を塗料吹付制御装置１６１に対して行う。材有位置とは、棒鋼１００が置かれている位置である。塗料吹付制御装置１６１が塗料吹付指示を受けると、ステップＳ３０４において、塗料吹付機構１６０は、塗料吹付制御装置１６１による制御に従って、塗料吹付準備を行う。
　ステップＳ３０２において、複数の棒鋼１００のそれぞれにおける材固定架台１２０の位置が変更され、複数の棒鋼１００の搬送が完了すると、搬送機構制御装置１１１は、棒鋼搬送完了を、塗料吹付制御装置１６１に対して指示する。塗料吹付制御装置１６１が棒鋼搬送完了の指示を受けると、ステップＳ３０５において、ノズル位置制御機構部１６３は、塗料吹付制御装置１６１によるノズル位置制御に従って、プロセス制御装置１３０より指示された材有位置と対向する所定の位置（塗料吹付機構１６０の正面の所定の位置にある棒鋼１００の端面の前）に、塗料吹付ノズル１６２ａ～１６２ｄの少なくとも何れか１つを動かす。
　そして、ステップＳ３０６において、棒鋼１００の正面にある塗料吹付ノズル１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、または１６２ｄは、当該棒鋼１００へ下地塗料の吹付けを行う。この手順を複数回繰り返すことで、複数の棒鋼１００のそれぞれにおける材固定架台１２０の位置が変更され、複数の棒鋼１００の搬送が完了すると、搬送機構制御装置１１１は、棒鋼搬送完了を、塗料吹付制御装置１６１に対して指示する。
　そして、ステップＳ３０７において、塗料吹付制御装置１６１は、ステップＳ３０５およびＳ３０６のプロセスを、プロセス制御装置１３０にて指示された本数（吹付指示本数）分行った否かを判定する。そして、ステップＳ３０５およびＳ３０６のプロセスが、プロセス制御装置１３０にて指示された本数分行われるまで、ステップＳ３０５～Ｓ３０７の処理が繰り返される。そして、ステップＳ３０５およびＳ３０６のプロセスが、プロセス制御装置１３０にて指示された本数分行われると、塗料吹付制御装置１６１は、プロセス制御装置１３０に吹付完了を伝送する。ステップＳ３０８において、プロセス制御装置１３０が、吹付完了を受けると、図３のフローチャートによる処理が終了する。
　図４は、インダクションヒーター１７０の具体的な構成の一例を示す図である。尚、図４では、材料搬送機構１１０および第２の材固定架台１２０ｂの表記を省略すると共に、棒鋼１００については、それらの長手方向（＝ｙ軸方向）の半分の領域のみを示す。インダクションヒーター１７０は、インダクションヒーターコイル１７２を有する。インダクションヒーターコイル１７２は、そのコイル面（巻軸に垂直な面）が、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂにより支持されている棒鋼１００の端面と略正対するように配置される。インダクションヒーター制御装置１７１による制御に従って、インダクションヒーターコイル１７２に交流電流が流れると、インダクションヒーターコイル１７２から発生する磁束が、インダクションヒーターコイル１７２の正面に位置する棒鋼１００の端面を貫く。これにより棒鋼１００の端面に当該磁束を打ち消すように渦電流が流れる。この渦電流により、棒鋼１００の端面は、材固定架台１２０により支持されている状態で誘導加熱される。加熱後の温度条件によっては残留応力の解放も行うことができる。図４に示すように本実施形態では、同時刻において、インダクションヒーターコイル１７２から発生する磁束が、複数の棒鋼１００ａ～１００ｐの端面を貫くようにし、当該複数の棒鋼１００ａ～１００ｐの端面を同時に誘導加熱することができるようにしている。インダクションヒーターコイル１７２による加熱時間や加熱後の棒鋼１００の温度は、下地塗料の仕様温度範囲に合致するようにオフラインで調整される。
　ここで、後述するレーザーマーカー１８０により棒鋼１００の端面にレーザー光が照射される前に、棒鋼１００の端面の温度が下地塗料を乾燥させることができるような温度になるように、インダクションヒーターコイル１７２に流す交流電流の実効値および周波数が決定されるのが好ましい。棒鋼１００の端面の温度は、加熱時間にも依存するので、加熱時間との兼ね合いで交流電流の実効値および周波数が決定される。
　図５は、棒鋼１００を誘導加熱する際の各装置の動作の一例を説明するフローチャートである。ここで、棒鋼１００が高温であれば、インダクションヒーター１７０による加熱を行わなくてもよい。例えば、インダクションヒーター制御装置１７１は、プロセス制御装置１３０から、搬送される棒鋼１００の温度に関する情報を受け取り、この情報に基づいて、インダクションヒーター１７０による加熱を行うか否かを判断する。尚、ここでいう高温は、後述するレーザーマーカー１８０により棒鋼１００の端面にレーザー光が照射される前に、下地塗料を乾燥させることができる所定の温度以上であることが好ましい。所定の温度として、例えば、インダクションヒーター１７０による加熱後の棒鋼１００の温度の想定値（目標値）を採用することができる。しかし、この段階での棒鋼１００の温度が不明の場合には、低温・高温にかかわらずインダクションヒーター１７０による加熱を行うことで、塗料や焼付を確実に行うことができる。
　ステップＳ５０１において、プロセス制御装置１３０は、材料搬送指示を搬送機構制御装置１１１に対して行う。材料搬送指示を受けると、ステップＳ５０２において、材料搬送機構１１０は、搬送機構制御装置１１１による制御に従って、複数の棒鋼１００のそれぞれを、現在位置よりも下流側の位置に移動させ、当該位置で棒鋼１００が支持・固定された状態で一定時間停止する。尚、このステップＳ５０１、Ｓ５０２は、図４のステップＳ３０１、Ｓ３０２と同じである。すなわち、図３のステップＳ３０１、Ｓ３０２を実行するとステップＳ５０１、Ｓ５０２も実行されていることになる。
　ステップＳ５０２において複数の棒鋼１００のそれぞれにおける材固定架台１２０の位置が変更され、複数の棒鋼１００の搬送が完了すると、ステップＳ５０３において、搬送機構制御装置１１１は、インダクションヒーター制御装置１７１に加熱時間を指示する。この指示を受けると、ステップＳ５０４において、インダクションヒーター１７０は、インダクションヒーター制御装置１７１による制御に従って、棒鋼１００の誘導加熱を開始し、搬送機構制御装置１１１から指示された加熱時間が経過すると、ステップＳ５０５において、インダクションヒーター１７０は、インダクションヒーター制御装置１７１による制御に従って、棒鋼１００の誘導加熱を完了する。尚、インダクションヒーター１７０による加熱を行うか否かの判断が行われる場合、搬送機構制御装置１１１は、加熱を行うと判断された複数の棒鋼１００の搬送が完了すると、インダクションヒーター制御装置１７１に加熱時間として０を上回る時間を指示する。このようにして、加熱を行うと判断された複数の棒鋼１００を加熱することができる。一方、搬送機構制御装置１１１は、加熱を行わないと判断された複数の棒鋼１００の搬送が完了すると、インダクションヒーター制御装置１７１に加熱時間として０を指示する。このようにして、加熱を行わないと判断された複数の棒鋼１００を加熱しないようにすることができる。
　図６は、レーザーマーカー１８０の具体的な構成の一例を示す図である。尚、図６では、材料搬送機構１１０および第２の材固定架台１２０ｂの表記を省略すると共に、棒鋼１００については、それらの長手方向（＝ｙ軸方向）の半分の領域のみを示す。また、図６では、２つの第１の材固定架台１２０ａ１、１２０ａ２が、搬送方向（＝ｘ軸方向）において並べられる場合を例に挙げて示す。
　図６において、レーザーマーカー１８０は、レーザー光発生装置１８２ａ～１８２ｄと、材料端面検出装置１８３ａ～１８３ｂとを有する。
　レーザー光発生装置１８２ａ～１８２ｄは、下地塗料が吹き付けられ、且つ、インダクションヒーター１７０により加熱された棒鋼１００の端面に対して、レーザー光を走査しながら照射して、下地塗料の一部が、剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか１つを起こすようにすることにより、棒鋼１００の端面に２次元コードを作成する。図７では、マーキング時間短縮のため、４台のレーザー光発生装置１８２ａ～１８２ｄを用いてマーキングを行うシステムとして提示しているが、１台のレーザー光発生装置で行ってもよい。また、レーザー光として、波長が１０μｍ程度で出力が３０Ｗのクラス４のＣＯ２レーザーを用いる。ただし、レーザー光は、下地塗料に対し、剥離、炭化、および熱変色の少なくとも１つを実現できるものであれば、このようなものに限定されない。
　材料端面検出装置１８３ａ、１８３ｂは、それぞれ、レーザー光発生装置１８２ａ～１８２ｂ、１８２ｃ～１８２ｄによるレーザー光の照射位置に棒鋼１００の端面が位置したことを検出する。材料端面検出装置１８３ａ、１８３ｂは、例えば、光学的な手段を用いることにより棒鋼１００の端面の位置を検出することができる。材料端面検出装置１８３ａ、１８３ｂは、例えば、特許文献２に記載されているように公知の技術で実現することができるので、その詳細な説明を省略する。尚、レーザー光発生装置１８２ａ～１８２ｄの高さ方向（＝ｚ軸方向）の位置と、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂに置かれている棒鋼１００の高さ方向（＝ｚ軸方向）の位置とは、略同じであるものとする。
　以上のように棒鋼１００が材固定架台１２０により支持されている状態で、レーザーマーカー制御装置１８１による制御のもと、材料端面検出装置１８３ａ、１８３ｂにて棒鋼１００の位置を検出し、検出した位置に、レーザー光発生装置１８２ａ～１８２ｄからレーザー光を照射することにより、棒鋼１００の端面に２次元コードのマーキングを行う。
　図７は、レーザーマーキングを行う際の各装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
　ステップＳ７０１において、プロセス制御装置１３０は、材料搬送指示を搬送機構制御装置１１１に対して行う。材料搬送指示を受けると、ステップＳ７０２において、材料搬送機構１１０は、搬送機構制御装置１１１による制御に従って、複数の棒鋼１００のそれぞれを、現在位置よりも下流側の位置に移動させ、当該位置で棒鋼１００が支持・固定された状態で一定時間停止する。尚、このステップＳ７０１、Ｓ７０２は、図３のステップＳ３０１、Ｓ３０２および図５のステップＳ５０１、５０２と同じである。すなわち、図３のステップＳ３０１、Ｓ３０２を実行すると図５のステップＳ５０１、５０２およびステップＳ７０１、Ｓ７０２も実行されていることになる。
　ここで、一定時間としては、棒鋼１００の端面に対する下地塗料の吹き付け時間、棒鋼１００の端面に対する加熱時間、およびレーザー光による２次元コードの作成時間のうち、最も長い時間が設定される。
　ステップＳ７０２における棒鋼１００の搬送と並行して、ステップＳ７０３において、プロセス制御装置１３０は、棒鋼１００のサイズや本数、材有位置、マーキング情報（印字情報など）を含むレーザー光照射指示をレーザーマーカー制御装置１８１に対して行う。レーザーマーカー制御装置１８１がレーザー光照射指示を受けると、ステップＳ７０４において、レーザーマーカー１８０は、レーザーマーカー制御装置１８１による指示に従って、レーザー光の照射準備を行う。
　ステップＳ７０２において、複数の棒鋼１００のそれぞれにおける材固定架台１２０の位置が変更され、複数の棒鋼１００の搬送が完了すると、搬送機構制御装置１１１は、棒鋼搬送完了を、レーザーマーカー制御装置１８１に対して指示する。レーザーマーカー制御装置１８１が棒鋼搬送完了の指示を受けると、ステップＳ７０５において、材料端面検出装置１８３は、この棒鋼搬送完了の指示に合わせて、レーザーマーカー制御装置１８１の管理のもと、棒鋼１００の端面の位置の検出を行う。そして、ステップＳ７０６において、レーザーマーカー１８０は、レーザーマーカー制御装置１８１による制御に従って、材料端面検出装置１８３で検出した位置に、レーザー光を照射して、下地塗料の一部の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか１つを行うことにより、２次元コードのマーキングを行う。レーザー光による２次元コードのマーキングが完了したところで、レーザーマーカー制御装置１８１は、プロセス制御装置１３０に、レーザーマーカー完了をプロセス制御装置１３０に伝送する。ステップＳ７０７において、プロセス制御装置１３０が、レーザーマーカー完了を受けると、図７のフローチャートによる処理が終了する。
　以上のように本実施形態では、棒鋼１００の端面に下地塗料を塗布した後、棒鋼１００の端面を誘導加熱する。このようにして下地塗料を乾燥させた後、棒鋼１００の端面にレーザー光を照射して下地塗料の一部に対して、剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか１つを行うことにより、２次元コードを作成する。したがって、下字塗料の乾燥と焼付を瞬時に行うことができる。よって、作業性の低下を防止しつつ、冷間から熱間までの様々な複数の温度帯の棒鋼１００に対し、同一の塗料（一種類の塗料）により高い品質のマーキングを実現することができる。例えば、冷間の棒鋼は、常温の温度帯となり、熱間の棒鋼は、常温を上回る温度帯となる。これに加えて設備の省コスト化および省スペース化を実現することができる。
　また、下地塗料を誘導加熱するので、乾燥時に下地塗料が拡散することを抑制することができる。
　本実施形態では、マーキングの作成対象となる鋼材が棒鋼形状である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、マーキングの作成対象となる鋼材は棒鋼形状に限定されない。例えば、マーキングの作成対象となる鋼材は、棒鋼以外の条鋼、鋼片やスラブ、鋼板であってもよい。棒鋼以外の条鋼については、その長手方向の端面にマーキングするのが好ましい。
　また、本実施形態では、マーキングの作成対象となる鋼材に対し、下地塗料の塗布、インダクションヒーターによる誘導加熱、およびレーザーマーキングを一つの停止タイミングで行う場合を例に挙げて説明した。しかしながら、マーキングの作成対象となる鋼材に対し、別々のタイミングで、下地塗料の塗布、インダクションヒーターによる誘導加熱、およびレーザーマーキングを行うようにしてもよい。この様にする場合、塗料吹付機構１６０に対する材料搬送機構と、インダクションヒーター１７０に対する材料搬送機構と、レーザーマーカー１８０に対する材料搬送機構とを独立した材料搬送機構とする。また、インダクションヒーターでの加熱タイミングにおいては材料を停止させなくても構わない。また、マーキングの作成対象となる鋼材に対し、下地塗料の塗布、インダクションヒーターによる誘導加熱、およびレーザーマーキングを一つの停止タイミングで行う場合、下地塗料の吹き付け、誘導加熱、およびレーザーマーキングを１つの装置で行うようにしても構わない。
　また、本実施形態では、塗料吹付ノズル１６２ａ～１６２ｄにより遠隔から棒鋼１００の端面に対し下地塗料を塗布する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、棒鋼１００の端面に対し下地塗料を塗布する方法は、このような方法に限定されない。例えば、刷毛を棒鋼１００の端面に接触させて下地塗料を塗布してもよいし、ローラーを棒鋼１００の端面に接触させて下地塗料を塗布してもよい。
　また、本実施形態では、インダクションヒーター１７０が棒鋼１００の表面付近のみを加熱する場合を例に挙げて説明した。インダクションヒーター１７０を用いれば、加熱の際に、棒鋼１００に対して風を発生させることがなくなるので、下地塗料にムラが生じることを抑制することができるので好ましい。しかしながら、棒鋼１００の加熱は、必ずしもインダクションヒーター１７０である必要はない。例えば、輻射熱を利用した加熱炉を用いてもよい。また、棒鋼１００を十分に加熱（例えば棒鋼１００の内部まで加熱）することができる場合、棒鋼１００の加熱が終了してから下地塗料の吹付けを開始するまでの時間を短くすることができる場合、またはそれらの両者が可能な場合には、インダクションヒーター１７０、塗料吹付機構１６０、レーザーマーカー１８０の順に棒鋼１００に対する処理を行ってもよい。
　また、本実施形態では、下地塗料の吹き付け、誘導加熱、およびレーザーマーキングを行う場合を例に挙げて説明したが、図８に示すようにマーキングシステムを構成してもよい。図８は、マーキングシステムの構成の変形例を示す図である。
　図８に示すように、塗料吹付機構１６０の上流側にブラシ装置１５０を配置すると共に、ブラシ装置１５０の上流側に面すり装置１４０を配置する。すなわち、塗料吹付機構１６０の上流に、面すり装置１４０やブラシ装置１５０を設けて、棒鋼１００の端面の性状の改善を行ってもよい。これらの端面への処置は端面を加工してマーキング（下地塗料）を損傷させる可能性があるため、マーキングの前に完了させることが望ましい。
　面すり装置１４０は、自身の正面に位置する所定の場所に搬送された棒鋼１００に形成されているバリを除去する。面すり装置１４０は、例えば、ヤスリを有する。面すり制御装置１４１による制御に従って、棒鋼１００の端部にヤスリを回転させながら接触させた状態で、棒鋼１００の端部に沿って移動させることにより、棒鋼１００の端部に形成されているバリを除去する。この動作は、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂで棒鋼１００が支持・固定された状態で一定時間停止している間に実行される。
　ブラシ装置１５０は、面すり装置１４０によりバリが除去された後、自身の正面に位置する所定の場所に棒鋼１００が搬送されると、棒鋼１００の端面を含む領域の付着物を除去する。ブラシ装置１５０は、例えば、ブラシを有する。ブラシ制御装置１５１による制御に従って、棒鋼１００の端面を含む領域に接触させた状態でブラシを動かすことにより、棒鋼１００の端面を含む領域の付着物を除去する。この動作は、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂで棒鋼１００が支持・固定された状態で一定時間停止している間に実行される。
　尚、面すり装置１４０による面すりと、ブラシ装置１５０による付着物の除去のうち、何れか一方のみを行うようにしてもよい。面すりすることで端面性状が改善し、マーキングの品質の向上が可能である。
　尚、図８では、表記の都合上、面すり装置１４０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ａとして示し、ブラシ装置１５０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ｂとして示し、塗料吹付機構１６０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ｃとして示し、インダクションヒーター１７０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ｄとして示し、レーザーマーカー１８０の正面に置かれている複数の棒鋼を棒鋼群１００Ｅとして示す。尚、第１の材固定架台１２０ａおよび第２の材固定架台１２０ｂは、面すり装置１４０およびブラシ装置１５０の正面に位置する所定の場所で棒鋼１００を支持・固定するように構成されるのが好ましい。
　次に、実施例を説明する。
　本実施形態では、細径（端面の直径１９ｍｍ）の棒鋼１００と太径（端面の直径１２０ｍｍ）の棒鋼１００とをそれぞれ２本ずつ用意し、それぞれ常温の状態で、塗料吹付装置（塗料吹付機構１６０）により下地塗料を塗布した。それぞれ棒鋼１００は、端面の直径以外は同じ条件で製造されたものである。下地塗料は、何れも、株式会社ニレコ製ＮＲＣ１０００である。また、何れの場合でも塗料吹付装置による下地塗料の吹付条件は同じである。
　下地塗料を塗布した２本の細径の棒鋼１００のうち、１本についてはインダクションヒーター１７０により１００℃以上に加熱した後、レーザーマーカー１８０により、下地塗料の部分に対して２次元コードを作成した。下地塗料を塗布した２本の細径の棒鋼１００のうち、もう１本についてはインダクションヒーター１７０による加熱を行わずに、レーザーマーカー１８０により、下地塗料の部分に対して２次元コードを作成した。
　同様に、下地塗料を塗布した２本の太径の棒鋼１００のうち、１本についてはインダクションヒーター１７０により１００℃以上に加熱した後、レーザーマーカー１８０により、下地塗料の部分に対して２次元コードを作成した。下地塗料を塗布した２本の太径の棒鋼１００のうち、もう１本についてはインダクションヒーター１７０による加熱を行わずに、レーザーマーカー１８０により、下地塗料の部分に対して２次元コードを作成した。
　以上のようにしてマーキングを行った後、２４時間常温で放置した。その後、細径および太径の棒鋼１００の端面のそれぞれに水をかけた。その結果、細径の棒鋼１００については、インダクションヒーター１７０による加熱を行わなかった場合、下地塗料が水に溶けて流れてしまった。マーキング部は残っているものの地肌の黒色との差がほとんど無くなり見難い２次元コードとなった。一方、細径の棒鋼１００に対してインダクションヒーター１７０による加熱を行った場合、下地塗料が溶けずに、白い下地とマーキング部の黒色とのコントラストが明瞭にあらわれた。太径の棒鋼１００については、インダクションヒーター１７０による加熱を行わなかった場合、下地塗料が残っているものの、溶けだした下地塗料が２次元コードにかかってしまい一部が見えなくなった。それに対して太径の棒鋼１００に対してインダクションヒーター１７０による加熱を行った場合、下字塗料が固着して溶けださずに、２次元コードが明瞭にマーキングされた。
（その他の実施形態）
　以上説明した本発明の実施形態のうち、搬送機構制御装置１１１、プロセス制御装置１３０、塗料吹付制御装置１６１、インダクションヒーター制御装置１７１、およびレーザーマーカー制御装置１８１で行われる処理は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
　また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
　本発明は、例えば、鋼材の製造現場において、製造中の鋼材および製造後の鋼材の管理などに利用できる。

Claims (7)

  1. 　それぞれ異なる複数の温度帯の鋼材に対してマーキングを行うマーキングシステムであって、
    　前記鋼材の所定の領域に水溶性の塗料である下地塗料を塗布する塗布手段と、
    　前記塗布手段により前記下地塗料が塗布された前記鋼材を加熱する加熱手段と、
    　前記加熱手段による前記加熱と前記塗布手段による前記下地塗料の塗布とが行われた後の前記鋼材に塗布された前記下地塗料、または、前記塗布手段による前記下地塗料の塗布が行われた後の前記鋼材であって、常温を上回る所定の温度以上の前記鋼材に塗布された前記下地塗料にレーザー光を照射して前記下地塗料の一部の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか一つを行うマーキング作成手段と、を有することを特徴とするマーキングシステム。
  2. 　前記加熱手段は、前記鋼材を誘導加熱するインダクションヒーターを有することを特徴とする請求項１に記載のマーキングシステム。
  3. 　前記塗布手段は、ノズルにより遠隔から前記下地塗料を塗布する方法と、刷毛またはローラーを前記鋼材に接触させて前記下地塗料を塗布する方法との何れかの方法で、前記下地塗料を、前記鋼材の所定の領域に塗布することを特徴とする請求項１又は２に記載のマーキングシステム。
  4. 　前記マーキング作成手段は、前記下地塗料が塗布された状態の前記鋼材の表面に対してレーザー光を照射することにより、前記下地塗料の一部の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも１つを実行することで、文字、記号、２次元コード、およびバーコードの少なくとも１つを含む情報を作成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のマーキングシステム。
  5. 　前記下地塗料は、その耐熱温度が、前記鋼材の上限温度および前記加熱手段による加熱後の前記鋼材の温度よりも高い塗料であり、且つ、前記レーザー光によって剥離、炭化、および熱変色の少なくとも１つが可能な塗料であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のマーキングシステム。
  6. 　前記鋼材の温度に関する情報に基づいて前記加熱手段により前記鋼材を加熱するか否かを判定する判定手段を更に有し、
    　前記加熱手段は、前記判定手段により加熱すると判定された前記鋼材を加熱し、前記判定手段により加熱しないと判定された前記鋼材を加熱しないことを特徴とする請求項請求項１乃至５の何れか１項に記載のマーキングシステム。
  7. 　それぞれ異なる複数の温度帯の鋼材に対してマーキングを行うマーキング方法であって、
    　前記鋼材の所定の領域に水溶性の塗料である下地塗料を塗布する塗布工程と、
    　前記塗布工程で前記下地塗料が塗布された前記鋼材を加熱する加熱工程と、
    　前記加熱工程による前記加熱と前記塗布工程による前記下地塗料の塗布とが行われた後の前記鋼材に塗布された前記下地塗料、または、前記塗布工程による前記下地塗料の塗布が行われた後の前記鋼材であって、常温を上回る所定の温度以上の前記鋼材に塗布された前記下地塗料にレーザー光を照射して前記下地塗料の一部の剥離、炭化、および熱変色の少なくとも何れか一つを行うマーキング作成工程と、を有することを特徴とするマーキング方法。
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