JP2559947B2 - Dimple processing apparatus and processing method for cooling drum for casting thin wall slab - Google Patents
Dimple processing apparatus and processing method for cooling drum for casting thin wall slabInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、鋳片鋳造用冷却ドラム
の加工装置および加工方法に関し、特に連続鋳造におけ
る単ドラム方式，双ドラム方式，ドラム−ベルト方式等
の冷却ドラム表面にレーザビームを照射してディンプル
を形成する加工装置および加工方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for processing a cooling drum for casting slabs, and more particularly, to a laser beam on the surface of a cooling drum such as a single drum type, a twin drum type and a drum-belt type in continuous casting. The present invention relates to a processing device and a processing method for forming dimples by irradiation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】連続鋳造の分野において、製品の最終形
状に近い肉厚の薄い鋳片（以後、薄肉鋳片という）を溶
鋼から直接的に製造する技術の開発が強く望まれてい
る。薄肉鋳片を鋳造する場合、厚肉鋳片を鋳造する場合
と比べて冷却ドラムで溶鋼がかなり急激に冷やされるの
で、鋳造された鋳片に肉厚の変動または表面割れ等が引
き起こされる。従って、これらの欠陥を引き起こさない
ような冷却ドラムを作る必要がある。2. Description of the Related Art In the field of continuous casting, it has been strongly desired to develop a technique for directly producing a thin ingot having a thickness close to the final shape of a product (hereinafter referred to as a thin ingot) from molten steel. In the case of casting a thin cast piece, the molten steel is cooled quite rapidly by the cooling drum as compared with the case of casting a thick cast piece, which causes fluctuations in wall thickness or surface cracks in the cast piece. Therefore, it is necessary to make a cooling drum that does not cause these defects.
【０００３】例えば、特開昭６０−第１８４４４９号で
は、冷却ドラムの周面全体に均一な凹凸を設けて「空気
溜まり」を形成し、冷却ドラム周面に「空気層」を作る
ことが提案されている。これは、「空気溜まり」により
冷却ドラムの抜熱能力を小さくして溶鋼を緩慢に冷却す
ることによって、形成される「凝固シェル」の厚みを板
幅方向で均一化し、肉厚変動および表面割れのない薄肉
鋳片を鋳造可能にしている。For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 60-184449, it is proposed to form uniform "concavities and convexities" on the entire peripheral surface of the cooling drum to form an "air pocket" and to form an "air layer" on the peripheral surface of the cooling drum. Has been done. This is because the heat removal capacity of the cooling drum is reduced by "air trapping" and the molten steel is cooled slowly, so that the thickness of the "solidified shell" that is formed is made uniform in the plate width direction, fluctuations in wall thickness and surface cracking. It is possible to cast thin cast pieces that do not have
【０００４】[0004]
【発明が解決しょうとする課題】しかし、凹凸を設けた
冷却ドラムを用いて鋳造を行うと鋳片表面へ凹凸状の跡
（転写跡）が転写される。この転写跡の凹凸はその後の
圧延により平滑にされるので支障を及ぼさないが、転写
跡の一部に粗大粒が存在すると「あざ」となって残り、
鋳造された製品の商品価値を損ねてしまう。However, when casting is performed using a cooling drum provided with unevenness, uneven marks (transferring marks) are transferred to the surface of the slab. The unevenness of the transfer trace is smoothed by the subsequent rolling, so it does not hinder, but if coarse particles are present in a part of the transfer trace, it remains as a bruise,
It impairs the commercial value of the cast product.
【０００５】また、凹凸を設けた冷却ドラムを用いて溶
鋼を鋳込むと、溶鋼の「湯溜まり」に「表面波」が発生
し、鋳造される鋳片表面に横皺を形成したり、光沢ム
ラ，粗大結晶組織等の欠陥を引き起こしたりする。その
ため、鋳込作業の際には「表面波」を発生させない細心
の注意が必要になる。Further, when molten steel is cast using a cooling drum provided with irregularities, "surface waves" are generated in the "pool of molten steel" to form horizontal wrinkles on the surface of the cast slab and gloss It may cause defects such as unevenness and coarse crystal structure. Therefore, it is necessary to pay close attention not to generate "surface waves" during casting.
【０００６】たとえば「あざ」が発生する原因は、上記
「空気溜まり」によって「緩冷却」される部分（粗大粒
形成部分）と、冷却ドラムと直に接して「急冷却」され
る部分（微小粒形成部分）とにおいて凝固した溶鋼の結
晶粒径に差があり、これら粒径差によるが光の反射率の
違いから「あざ」となって現れるからである。これは冷
却ドラム周面に形成された凹凸が溶鋼の冷却速度分布に
対して大きいことに起因する。For example, the cause of the "bruise" is caused by a portion (coarse grain forming portion) which is "slowly cooled" by the above "air pool" and a portion (microcooling) which is in direct contact with the cooling drum (small amount). This is because there is a difference in the crystal grain size of the solidified molten steel between the grain forming portion) and the difference in the grain size, which causes "bruise" due to the difference in light reflectance. This is because the unevenness formed on the peripheral surface of the cooling drum is large with respect to the cooling rate distribution of the molten steel.
【０００７】一方「表面波」が発生する原因は、「凝固
シェル」が形成される際、冷却ドラム界面における溶鋼
の進行方向で「急冷却」される部分と「緩冷却」される
部分との境界が局部的領域で概連続的に構成されるから
である。この境界は、たとえば、冷却ドラム周面に凹凸
が間隔をおいて規則的に設けられていたり、凹凸部で形
成されるべき表面張力が得られず結果的にそこが「急冷
却」部分となることによって、「急冷却」部分が連鎖的
に形成されるために構成される。On the other hand, the cause of the "surface wave" is that when the "solidified shell" is formed, there are a "quickly cooled" portion and a "slowly cooled" portion in the traveling direction of the molten steel at the cooling drum interface. This is because the boundary is formed almost continuously in a local area. This boundary has, for example, irregularities provided at regular intervals on the circumferential surface of the cooling drum, or the surface tension to be formed by the irregularities cannot be obtained, resulting in a "quick cooling" portion. Thereby, the "quenching" part is configured to be formed in a chain.
【０００８】このように「あざ」および「表面波」の問
題は、冷却ドラムに形成した凹凸に起因していることが
分かる。そして、係る問題を解決するためには形成する
凹凸（またはディンプル）の大きさ，形状，配置を考慮
する必要があることがわかる。As described above, it is understood that the problems of "bruises" and "surface waves" are caused by the unevenness formed on the cooling drum. Then, it is understood that in order to solve such a problem, it is necessary to consider the size, shape and arrangement of the irregularities (or dimples) to be formed.
【０００９】従来、上記のような冷却ドラムを得るため
に用いられる手法は主に湿式エッチングである。エッチ
ングは、マイクロエレクトロニクスの分野等ではかなり
の微細加工を達成しているが、この冷却ドラムの加工に
おいては、加工するディンプル径を小さくすると共にそ
の深さも必要とするので加工寸法に限界がある。実際、
上記した凹凸部で形成されるべき表面張力を保証するた
めに必要なディンプル深さは約７０μｍであり、この深
さ寸法を得るためにディンプル径寸法は最小で約３００
μｍとなってしまう。言い換えると、ディンプル径寸法
を３００μｍ以下にするとディンプル深さが得られず表
面張力を保証することができなくなってしまう。Conventionally, the method used to obtain the cooling drum as described above is mainly wet etching. Etching has achieved considerably fine processing in the field of microelectronics, etc., but in processing this cooling drum, the dimple diameter to be processed is made small and its depth is required, so there is a limit to the processing size. In fact
The dimple depth required to guarantee the surface tension to be formed by the above-mentioned uneven portion is about 70 μm, and the dimple diameter dimension is at least about 300 μm to obtain this depth dimension.
It becomes μm. In other words, if the dimple diameter dimension is 300 μm or less, the dimple depth cannot be obtained and the surface tension cannot be guaranteed.
【００１０】加えてエッチングは、ディンプルの大きさ
や形状および配置に関して係る各寸法を柔軟に変えるこ
とが難しい。またエッチングは、その加工に用いる薬品
処理に係る周辺設備等を含め、最近取り立たされている
環境への課題も懸念される。In addition, it is difficult for etching to flexibly change the dimensions, shapes and arrangement of the dimples. In addition, there is a concern that etching has recently become an issue for the environment, including peripheral equipment related to chemical treatment used for its processing.
【００１１】その他にショットプラスト，放電加工，機
械加工等もディンプル加工に用いられている。しかし、
ショットプラストはエッチングと同様に加工寸法の限
界，寸法制御，加工精度等の問題がある。放電加工およ
び機械加工においては微細加工が可能であるが、冷却ド
ラムに対して加工するディンプル数が非常に多いので、
電極の交換等を含めて時間的な面で工業上不適当または
不可能である。In addition, shot plast, electric discharge machining, machining, etc. are also used for dimple machining. But,
Similar to etching, shotplast has problems such as processing size limitations, size control, and processing accuracy. Fine processing is possible in electrical discharge machining and machining, but since the number of dimples processed on the cooling drum is very large,
It is industrially inappropriate or impossible in terms of time including replacement of electrodes.
【００１２】そこで本発明の目的は、冷却ドラム周面へ
「レーザビーム」を照射することによりディンプルを形
成する加工装置および加工方法を提供することである。
そして特に、その「レーザビーム」を用いて上記冷却ド
ラムを加工する際、レーザビームが冷却ドラムの照射面
において反射されることによる加工効率の低下を防止す
ることである。Therefore, an object of the present invention is to provide a processing apparatus and a processing method for forming dimples by irradiating a "laser beam" on the peripheral surface of a cooling drum.
And, in particular, when processing the cooling drum by using the “laser beam”, it is to prevent the processing efficiency from being lowered due to the laser beam being reflected on the irradiation surface of the cooling drum.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の一実施態様は、図１に示すように、薄肉鋳片を冷却す
る鋳片鋳造用冷却ドラム５の表面に均一に加工用レーザ
ビームを照射して薄肉鋳片を緩冷却するためのディンプ
ルを加工するディンプル加工装置において、 前記加工用
レーザビームの波長よりも短い予備レーザビームを照射
して前記ディンプルの加工位置周辺面の表面粗度を上げ
る第１のレーザ手段１と、 前記第１のレーザ手段１の前
記予備レーザビームにより前記表面粗度が上げられて光
の吸収率が高くなった前記ディンプルの加工位置周辺面
に前記加工用レーザビームを照射して、前記ディンプル
を加工する第２のレーザ手段２と、前記各レーザビーム
の照射点を前記冷却ドラム表面の前記ディンプルの加工
位置に位置決めする光路手段３と、前記第１のレーザビ
ームと第２のレーザビームとを同時または、該第１のレ
ーザビームの後に該第２のレーザビームを照射させる加
工制御手段４と、を備える。One embodiment for attaining the above object is to cool a thin cast piece as shown in FIG.
Laser for uniform processing on the surface of cooling drum 5 for casting slab
A dimple for irradiating a beam to gently cool a thin slab
In the dimple processing device that processes the
Irradiate a preliminary laser beam shorter than the wavelength of the laser beam
To increase the surface roughness of the peripheral surface of the dimple processing position.
A first laser means 1 and a front of the first laser means 1
The surface roughness is increased by the preliminary laser beam
Surface of the dimple processing position where the absorption rate of
Irradiating the processing laser beam onto the dimples
A second laser means 2 for processing the laser beam, an optical path means 3 for positioning the irradiation point of each laser beam at a processing position of the dimple on the surface of the cooling drum, the first laser beam and the second laser beam. At the same time or after the first laser beam is irradiated with the second laser beam.
【００１４】[0014]
【作用】レーザビームを使用することにより、レーザビ
ームはその径を波長の約３倍まで絞れるので、従来の加
工装置では達成し得なかった微細寸法で冷却ドラム周面
を加工することが可能となる。またレーザ加工ゆえにそ
の電気的制御が可能であり、形成するディンプルに対し
て柔軟性のある寸法設定が可能となる。また薬品使用に
係る問題等を発生させない。By using the laser beam, the diameter of the laser beam can be reduced to about 3 times the wavelength, so that it is possible to process the peripheral surface of the cooling drum with a fine dimension that cannot be achieved by the conventional processing apparatus. Become. Further, since the laser processing is possible, the electric control thereof can be performed, and the dimples to be formed can be flexibly set in size. Also, it does not cause any problems related to the use of chemicals.
【００１５】また上記手段によれば、第１のレーザビー
ムにより加工位置表面が若干溶融されて加工面の粗度が
上がるので、第２のレーザビームを照射したときそのレ
ーザビームの吸収度を高めることができる。従って加工
面においてレーザビームの反射が抑制されるので第２の
レーザビームによる加工効率が上昇される。According to the above means, the surface of the processing position is slightly melted by the first laser beam to increase the roughness of the processed surface. Therefore, when the second laser beam is irradiated, the absorption of the laser beam is increased. be able to. Therefore, the reflection of the laser beam on the processed surface is suppressed, and the processing efficiency of the second laser beam is increased.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明に係るディンプル加工装置およ
び加工方法について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A dimple processing apparatus and a processing method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１７】まず理解を深めるために、レーザビーム照
射面における波長と吸収率、およびその表面の粗度と吸
収率について説明する。First, for better understanding, the wavelength and the absorptance on the laser beam irradiation surface, and the roughness and the absorptance of the surface will be described.
【００１８】図２は、金属表面の室温における光の波長
とその光の吸収率を概略的に示したものである。冷却ド
ラムの表面は、その材質等によるが概して平滑な鏡状で
あり光を反射させる。その傾向は、図２に示すように波
長が大きいほど吸収されず反射される。たとえば、波長
１．０６μｍのＹＡＧレーザの吸収率は約４０％、波長
０．３μｍのエキシマレーザの吸収率は約７０％に外挿
される。FIG. 2 schematically shows the wavelength of light and the absorptance of the light at room temperature on the metal surface. The surface of the cooling drum, which is made of a material or the like, is generally a smooth mirror and reflects light. As shown in FIG. 2, this tendency is not absorbed and reflected as the wavelength is larger. For example, the absorption factor of a YAG laser having a wavelength of 1.06 μm is extrapolated to about 40%, and the absorption factor of an excimer laser having a wavelength of 0.3 μm is extrapolated to about 70%.
【００１９】また、光の吸収率は表面の粗度にも関連す
る。図３は、一定波長における上記金属表面の平均粗度
と光の吸収率との関係を概略的に示したものである。図
３に示すように、平均粗度が上がるとともに光の吸収率
も上昇する。従って、表面の平均粗度を上げればその波
長の光の吸収率を上昇させることができる。The light absorption rate is also related to the surface roughness. FIG. 3 schematically shows the relationship between the average roughness of the metal surface and the absorptivity of light at a constant wavelength. As shown in FIG. 3, as the average roughness increases, the light absorption rate also increases. Therefore, if the average roughness of the surface is increased, the absorptance of light of that wavelength can be increased.
【００２０】そこで本発明によれば、先ず光の吸収率が
高い短波長のレーザビームを冷却ドラム表面のディンプ
ル加工部に集束させてその表面部分を溶融し、加工部分
の平均粗度を上昇させる。続いて、本来のディンプル加
工用のレーザビームを加工部に集束させてディンプル加
工することにより加工効率を上げる。たとえば、平均粗
度を約１μｍから約５μｍに上げることにより吸収率を
約２８％から約４８％まで上げることができる。Therefore, according to the present invention, first, a short-wavelength laser beam having a high light absorptivity is focused on the dimple-processed portion on the surface of the cooling drum to melt the surface portion, thereby increasing the average roughness of the processed portion. . Subsequently, the original laser beam for dimple processing is focused on the processing portion and dimple processing is performed to improve the processing efficiency. For example, increasing the average roughness from about 1 μm to about 5 μm can increase the absorption rate from about 28% to about 48%.
【００２１】更に、金属表面における光の吸収率はその
表面の温度により変化し、特に金属表面がその溶融点に
達すると急激に吸収率が上昇することが知られている。
従って、上記した最初のレーザビームが表面を溶融して
平均粗度を上昇させると同時に、またはレーザビームが
表面を溶融して平均粗度を上昇させた後直ぐに次のレー
ザビームを照射すれば、その加工効率を更に上げること
ができる。Further, it is known that the absorptivity of light on a metal surface changes depending on the temperature of the surface, and in particular, the absorptivity rises rapidly when the metal surface reaches its melting point.
Therefore, if the above-mentioned first laser beam melts the surface and raises the average roughness at the same time, or if the laser beam irradiates the next laser beam immediately after melting the surface and raising the mean roughness, The processing efficiency can be further improved.
【００２２】図４は、本発明に係る加工装置の一実施例
を示したものである。この装置は、加工の際、第１のレ
ーザビームによってディンプル加工面を溶融してその粗
度を上げ、第２のレーザビームによってその部分にディ
ンプル加工するものである。FIG. 4 shows an embodiment of the processing apparatus according to the present invention. In the processing, the first laser beam melts the dimple-processed surface to increase its roughness, and the second laser beam dimples the part during processing.
【００２３】本加工装置は、第１のレーザビームとして
のエキシマレーザ発振器２０／パワー制御ユニット２１
と、第２のレーザビームとしてＹＡＧレーザ発振器２２
／パワー制御ユニット２３と、これらから発振されたレ
ーザビーム２４，２５の光路を構成するガルバノ・ミラ
ー２６−２８（以後、ミラーという），三角ミラー２
９，３０および集光レンズ３１を含む光学系３２と、各
レーザの発振周波数および出力を制御すると共に光学系
のミラー等を駆動制御する加工制御器３３とを備えてい
る。This processing apparatus comprises an excimer laser oscillator 20 / power control unit 21 as a first laser beam.
And a YAG laser oscillator 22 as a second laser beam.
/ Power control unit 23, galvano mirrors 26-28 (hereinafter referred to as mirrors), triangular mirror 2 that constitute the optical paths of laser beams 24 and 25 oscillated from them
An optical system 32 including 9, 30 and a condenser lens 31, and a processing controller 33 that controls the oscillation frequency and output of each laser and drives and controls the mirrors and the like of the optical system are provided.
【００２４】冷却ドラム５０はその軸５１を中心に一定
速度ωで回転しており、その定速回転ωが回転制御器５
２によって維持されている。本加工装置は、回転する冷
却ドラム５０の表面と一定距離ａを保ちながらその回転
軸方向へ一定速度ｖで移動する掃引装置５３に懸架され
ている。その速度ｖは掃引制御器５４により維持される
ので、結果的にレーザビーム２４，２５は冷却ドラム５
０の周面を螺旋状に走査する。勿論、本加工装置と冷却
ドラム間の配置関係は冷却ドラム５０自身が回転しなが
らその軸方向に移動する形態でもよい。The cooling drum 50 is rotating about its shaft 51 at a constant speed ω, and the constant speed rotation ω is the rotation controller 5.
Maintained by 2. The present processing apparatus is suspended on a sweeping device 53 that moves at a constant speed v in the direction of its rotation axis while maintaining a constant distance a from the surface of the rotating cooling drum 50. The speed v is maintained by the sweep controller 54, so that the laser beams 24 and 25 are consequently transferred to the cooling drum 5.
The peripheral surface of 0 is scanned spirally. Of course, the arrangement relationship between the present processing apparatus and the cooling drum may be such that the cooling drum 50 itself rotates and moves in the axial direction thereof.
【００２５】本加工装置の各レーザは、勿論、他のレー
ザ装置、たとえば炭酸ガスレーザ等の連続発振型のガス
レーザ、またはルビーレーザ等のパルス発振型の固体レ
ーザの組み合わせでも可能である。１組の第１および第
２の各レーザビーム２４，２５は、加工制御器３３によ
り出力とその発振周波数が制御され、その発振タイミン
グは、ほぼ同時であるが必ず第１の各レーザビームの後
に第２の各レーザビームを照射するように設定されてい
る。Each laser of the present processing apparatus can of course be combined with another laser apparatus, for example, a continuous oscillation type gas laser such as a carbon dioxide gas laser or a pulse oscillation type solid state laser such as a ruby laser. The output and the oscillation frequency of the set of the first and second laser beams 24 and 25 are controlled by the processing controller 33, and the oscillation timings thereof are almost the same, but always after the first laser beam. It is set to irradiate each of the second laser beams.
【００２６】ビームエキスパンダ３４，３５は、各レー
ザ発振器２０，２２からのレーザ光の発散角を調整し、
１つの集光レンズ３１でも安定した集光条件が得られる
ようにしたものである。また、シャッタ３６，３７は、
加工開始時、各レーザ発振器２０，２２からのレーザビ
ーム２２が安定するまでその光路を遮断するためのもの
である。The beam expanders 34 and 35 adjust the divergence angle of the laser light from the laser oscillators 20 and 22,
Even one condensing lens 31 can obtain stable condensing conditions. The shutters 36 and 37 are
This is for interrupting the optical path of the laser beams 22 from the laser oscillators 20 and 22 at the start of processing until the laser beams 22 are stabilized.
【００２７】ミラー２６は、その反射角に従って第１の
レーザビーム２４の光路を変え、三角ミラー２９を介し
てミラー２８へ導く。ミラー２８は、ミラー２７により
同様に導かれた第２のレーザビーム２５と共有され、レ
ーザビーム２４，２５を１組のビームとしてその光路を
集光レンズ３１へ入射角α1 ，α2 で入射させる。各入
射角α1 ，α2 は、１組のレーザビームが冷却ドラムの
照射位置３８に集束するようように設定される。The mirror 26 changes the optical path of the first laser beam 24 according to its reflection angle and guides it to the mirror 28 via the triangular mirror 29. The mirror 28 is shared with the second laser beam 25 similarly guided by the mirror 27, and the optical paths of the laser beams 24 and 25 as a set of beams are incident on the condenser lens 31 at incident angles α 1 and α 2 . Let The respective incident angles α 1 and α 2 are set so that one set of laser beams are focused on the irradiation position 38 of the cooling drum.
【００２８】ミラー２８はその角度位置を動かす機械的
または電気的な駆動部（図示せず）を備えている。ミラ
ー２８は、加工制御器３３からの制御信号３９により角
度を振動周期ｆおよび振動角φで変えることができるの
で、１組のレーザビーム２４，２５の反射角をその振動
角φの範囲で変位させることができる。これにより各レ
ーザビームが集光レンズ３１に入射する入射角α1 ，α
2 が変わり、冷却ドラムにレーザビームが集束する位置
３８を冷却ドラムの回転軸方向５１に分散させることが
できる。The mirror 28 has a mechanical or electrical drive (not shown) that moves its angular position. Since the mirror 28 can change its angle by the vibration period f and the vibration angle φ by the control signal 39 from the processing controller 33, the reflection angle of the pair of laser beams 24 and 25 is displaced within the range of the vibration angle φ. Can be made. As a result, the incident angles α 1 and α at which the respective laser beams are incident on the condenser lens 31
2 is changed, and the positions 38 where the laser beam is focused on the cooling drum can be dispersed in the rotation shaft direction 51 of the cooling drum.
【００２９】また、加工制御器３３によるレーザの励起
信号４０，４１両方のタイミングを変えることにより、
レーザビームが集束する位置３８の間隔を冷却ドラムの
回転方向で変えることもできる。Further, by changing the timing of both the laser excitation signals 40 and 41 by the processing controller 33,
It is also possible to change the distance between the positions 38 where the laser beam is focused in the rotation direction of the cooling drum.
【００３０】更に、加工制御器２７のレーザ励起制御信
号４３，４４によれば、レーザ励起電力を変えて各レー
ザ発振器２０，２２のレーザの出力を変えることもでき
る。これにより、冷却ドラム面３６に集束されるレーザ
ビームのエネルギが変わり、ディンプル深さ寸法を変え
ることができる。Further, according to the laser excitation control signals 43 and 44 of the processing controller 27, it is possible to change the laser excitation power to change the laser outputs of the laser oscillators 20 and 22. As a result, the energy of the laser beam focused on the cooling drum surface 36 changes, and the dimple depth dimension can be changed.
【００３１】集光レンズ３１も同様に、加工制御器３３
による制御信号４２に従ってその焦点距離が制御され、
冷却ドラムに集束させるレーザビームの発散角を変える
ことができる。これにより冷却ドラムの照射面３８にお
けるレーザビームの集束面積が変わりディンプル径寸法
を変えることができる。Similarly, the condensing lens 31 also has a processing controller 33.
The focal length is controlled according to the control signal 42 by
The divergence angle of the laser beam focused on the cooling drum can be changed. Thereby, the focusing area of the laser beam on the irradiation surface 38 of the cooling drum changes, and the dimple diameter size can be changed.
【００３２】このように加工制御器２７からの各制御信
号によりディンプルの位置間隔，径および深さを変える
ことができる。なお、加工制御器２７における各制御信
号は、冷却ドラムの回転速度ωおよび掃引装置の掃引速
度ｖから導かれる。As described above, the position intervals, diameters and depths of the dimples can be changed by the respective control signals from the machining controller 27. Each control signal in the processing controller 27 is derived from the rotation speed ω of the cooling drum and the sweep speed v of the sweep device.
【００３３】このように１組のレーザビームは冷却ドラ
ム表面において、たとえば概同心円上の位置に集束され
る。そして加工制御器３３の発振タイミング制御によ
り、第１のレーザビームが先に照射される。第１のレー
ザビーム２４は、その加工面３８を溶融してその粗度を
上げ、直ぐその後に照射される第２のレーザビーム２５
の吸収度を上昇させる。よって、第２のレーザビーム２
５がその後照射されると、レーザビーム２５はその加工
効率を上げてディンプルの加工を行うことができる。As described above, one set of laser beams is focused on the surface of the cooling drum, for example, at a position on a substantially concentric circle. Then, the first laser beam is first irradiated by the oscillation timing control of the processing controller 33. The first laser beam 24 melts the processed surface 38 to increase its roughness, and immediately after that, the second laser beam 25 is irradiated.
Increase the absorption of. Therefore, the second laser beam 2
When the laser beam 5 is subsequently irradiated, the laser beam 25 can increase the processing efficiency and can process the dimples.
【００３４】係る加工装置において実験を行った結果は
以下の通りであった。加工条件は、第１のレーザ発振器
には波長０．３μｍのエキシマレーザを使用し、パルス
幅０．１ｍｓｅｃ、発振周波数を５００Ｈｚ、出力を６
ｍＪ／パルスとし、第２のレーザ発振器には波長１．０
６μｍのＹＡＧレーザを使用し、パルス幅０．１ｍｓｅ
ｃ、発振周波数を５００Ｈｚ、出力を６０ｍＪ／パルス
とした。これにより、冷却ドラム周面には、ディンプル
径１５０μｍ、ディンプル深さ１００μｍのディンプル
が形成された。The results of an experiment conducted on such a processing apparatus were as follows. As the processing conditions, an excimer laser having a wavelength of 0.3 μm is used for the first laser oscillator, a pulse width of 0.1 msec, an oscillation frequency of 500 Hz, and an output of 6
mJ / pulse, the second laser oscillator has a wavelength of 1.0
Using a 6 μm YAG laser, pulse width 0.1 mse
c, the oscillation frequency was 500 Hz, and the output was 60 mJ / pulse. As a result, dimples having a dimple diameter of 150 μm and a dimple depth of 100 μm were formed on the peripheral surface of the cooling drum.
【００３５】また、第２のレーザ（ＹＡＧレーザ）だけ
を用いて同様なディンプル寸法となるように実験を行っ
た結果、必要とされるＹＡＧレーザの出力は最低でも１
００ｍＪ／パルスを必要とした。従って、第１のレーザ
によって前加工することにより、ディンプル加工に係る
効率をレーザの出力で比較すると約３４％の効率アップ
が達成されたことになる。Further, as a result of an experiment using only the second laser (YAG laser) so as to obtain the same dimple size, the required output of the YAG laser is at least 1.
00 mJ / pulse was required. Therefore, by performing the pre-processing with the first laser, when comparing the efficiency of the dimple processing with the output of the laser, the efficiency increase of about 34% was achieved.
【００３６】このように、ディンプル加工の際、他のレ
ーザにより予め加工面の粗度を上げること、そして予め
加工面の温度を上げることによって、少ないエネルギで
ディンプルを加工することができた。As described above, during the dimple processing, the dimples could be processed with a small amount of energy by increasing the roughness of the processed surface in advance by using another laser and raising the temperature of the processed surface in advance.
【００３７】本実施例では、第１および第２のレーザビ
ームを１組にしてディンプル加工を行ったが、更に多く
のレーザビームを各々別々に光路制御して同様の効果を
得るように構成することも、本発明の範囲から容易に案
出できるであろう。In the present embodiment, the first and second laser beams are combined into one set for dimple processing, but a larger number of laser beams are controlled separately to obtain the same effect. It can be easily devised from the scope of the present invention.
【００３８】最後に、係る加工装置によって鋳片鋳造用
冷却ドラムを作り、５ｍｍ厚のステンレス鋼を鋳込んだ
ところ表面性状の良好な薄肉鋳片が鋳造された。Finally, a cooling drum for casting slabs was produced by the processing apparatus, and 5 mm-thick stainless steel was cast into the slab. As a result, thin slabs having good surface properties were cast.
【００３９】[0039]
【発明の効果】このように本発明により、「レーザビー
ム」を照射して鋳片鋳造用冷却ドラムにディンプル加工
する加工装置および加工方法が提供された。そして冷却
ドラムを加工する際、レーザビームが冷却ドラムの照射
面に反射されることによる加工効率の低下を防止するこ
とができた。As described above, according to the present invention, a processing apparatus and a processing method for irradiating a "laser beam" to perform dimple processing on a cooling drum for casting a slab are provided. When processing the cooling drum, it was possible to prevent a reduction in processing efficiency due to the laser beam being reflected by the irradiation surface of the cooling drum.
【図１】本発明に係るディンプル加工装置の一実施態様
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a dimple processing apparatus according to the present invention.
【図２】金属表面における光の波長と光の吸収率との関
係を概略的に示した図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the relationship between the wavelength of light and the absorptance of light on a metal surface.
【図３】一定波長における金属表面の平均粗度と光の吸
収率との関係を概略的に示した図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a relationship between an average roughness of a metal surface and a light absorptance at a constant wavelength.
【図４】本発明に係る加工装置の一実施例を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a processing apparatus according to the present invention.
２０…第１のレーザ発振器 ２２…第２のレーザ発振器 ２４…第１のレーザビーム ２５…第２のレーザビーム ２６，２７，２８…ガルバノ・ミラー ２９，３０…三角ミラー ３１…集光レンズ ３３…加工制御器 ５０…冷却ドラム ５２…冷却ドラム回転制御器 ５４…掃引制御装置 20 ... 1st laser oscillator 22 ... 2nd laser oscillator 24 ... 1st laser beam 25 ... 2nd laser beam 26, 27, 28 ... Galvano mirror 29, 30 ... Triangular mirror 31 ... Condensing lens 33 ... Processing controller 50 ... Cooling drum 52 ... Cooling drum rotation controller 54 ... Sweep control device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉橋 敦史 神奈川県相模原市淵野辺５−10−１ 新 日本製鐵株式会社エレクトロニクス研究 所内 (56)参考文献 特開 昭63−260609（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−256288（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Atsushi Sugihashi 5-10-1, Fuchinobe, Sagamihara City, Kanagawa Electronics Research Laboratory, Nippon Steel Corporation (56) Reference JP-A-63-260609 (JP, A) Special Features Kai 63-256288 (JP, A)
Claims (2)
ム（５）の表面に均一に加工用レーザビームを照射して
薄肉鋳片を緩冷却するためのディンプルを加工するディ
ンプル加工装置において、 前記加工用レーザビームの波長よりも短い予備レーザビ
ームを照射して前記ディンプルの加工位置周辺面の表面
粗度を上げる第１のレーザ手段（１）と、 前記第１のレーザ手段（１）の前記予備レーザビームに
より前記表面粗度が上げられて光の吸収率が高くなった
前記ディンプルの加工位置周辺面に前記加工用レーザビ
ームを照射して、前記ディンプルを加工する第２のレー
ザ手段（２）と、 前記各レーザビームの照射点を前記冷却ドラム表面の前
記ディンプルの加工位置に位置決めする光路手段（３）
と、 前記第１のレーザビームと第２のレーザビームとを同時
または、該第１のレーザビームの後に該第２のレーザビ
ームを照射させる加工制御手段（４）と、 を具備することを特徴とするディンプル加工装置。1. A slab casting cooling drum for cooling a thin slab.
By irradiating the surface of the glass (5) with a laser beam for processing uniformly
A die for machining dimples for slow cooling of thin cast slabs.
In the sample processing device, a spare laser beam shorter than the wavelength of the processing laser beam is used.
Surface of the dimples around the machining position
A first laser means (1) for increasing the roughness and the preliminary laser beam of the first laser means (1).
The surface roughness is increased and the light absorption rate is increased.
The laser beam for processing is formed on the peripheral surface of the processing position of the dimple.
A second laser for irradiating the dimples to process the dimples.
The means (2) and the irradiation point of each laser beam in front of the surface of the cooling drum.
Optical path means (3) for positioning the processing position of the dimple
And a processing control means (4) for irradiating the first laser beam and the second laser beam at the same time or after irradiating the second laser beam with the first laser beam. And dimple processing equipment.
ムの表面に均一にレーザビームを照射して薄肉鋳片を緩
冷却するためのディンプルを加工するディンプル加工方
法において、 前記冷却ドラム表面のディンプル加工位置に波長の異な
る少なくとも２つのレーザビームの照射点を位置決めす
ることと、 該第１のレーザビームを照射して該ディンプル加工位置
の周辺面の表面粗度を上げて光の吸収率を上げること
と、 該第２のレーザビームを照射して該ディンプル加工位置
でディンプルを加工することと、 該第１のレーザビームと第２のレーザビームとを同時ま
たは、該第１のレーザビームの後に該第２のレーザビー
ムを照射させることと、 を具備することを特徴とするディンプル加工方法。Wherein by irradiating a uniform laser beam on the surface of the slab casting cooling drum to cool the thin cast strip loose thin cast strip
In a dimple processing method for processing dimples for cooling, the irradiation points of at least two laser beams having different wavelengths are positioned at the dimple processing positions on the surface of the cooling drum, and the first laser beam is irradiated to perform the dimple processing. Dimple processing position
The surface roughness of the peripheral surface of the substrate to increase the light absorption rate, the second laser beam is irradiated to process the dimples at the dimple processing position, and the first laser beam and the second laser beam are processed . Simultaneously or simultaneously with the first laser beam, and irradiating the second laser beam with the second laser beam.
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|---|---|---|---|
| JP4133756A JP2559947B2 (en) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | Dimple processing apparatus and processing method for cooling drum for casting thin wall slab |
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| JP4133756A JP2559947B2 (en) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | Dimple processing apparatus and processing method for cooling drum for casting thin wall slab |
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