JPH09310189A - 金属材料のデスケール方法 - Google Patents
金属材料のデスケール方法Info
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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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- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】新規なデスケール方法を提供する。
【解決手段】スケールを有する金属材料表面に対し、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 ）、レーザビームの走査速度をＶ
（ｍ／ｍｉｎ）とした時、下式を満たす走査速度でレー
ザビームを照射する。 ２００×Ｄ≦Ｖ≦２５２０×Ｄ 【効果】デスケールを低コストで行うことができる。ま
た、表面品質の優れた製品が得られる。
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 ）、レーザビームの走査速度をＶ
（ｍ／ｍｉｎ）とした時、下式を満たす走査速度でレー
ザビームを照射する。 ２００×Ｄ≦Ｖ≦２５２０×Ｄ 【効果】デスケールを低コストで行うことができる。ま
た、表面品質の優れた製品が得られる。
Description
【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。
いた金属材料表面のデスケール方法に関する。
【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。
・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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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 ）。
ー密度（ｋＷ／ｍｍ2 ）。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ついて、詳細に説明する。
【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。
ｉｎ）を、上記の範囲に限定した理由について述べる。
【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。
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。
【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 Ｏ3 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。
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 Ｏ3 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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００３０】その調査結果を、図１に示した。
【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
ｍ2 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。
るレーザビームのエネルギー密度Ｄが０．４０ｋＷ／ｍ
ｍ2 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。
【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。
／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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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 Ｏ3 を主体とする厚さ１００μｍのス
ケールが付着した鋼管。
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 Ｏ3 を主体とする厚さ１００μｍのス
ケールが付着した鋼管。
【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 Ｏ3 を主体とする厚さ５０μｍのス
ケールが付着した鋼管。
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 Ｏ3 を主体とする厚さ５０μｍのス
ケールが付着した鋼管。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
もに、表１に示した。
【００４７】
【表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）。
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）。
【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）。
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）。
【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。
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。
【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。
密度と走査速度との関係を示す図である。
Claims (2)
- 【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 ） - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8126632A JPH09310189A (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 金属材料のデスケール方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8126632A JPH09310189A (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 金属材料のデスケール方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09310189A true JPH09310189A (ja) | 1997-12-02 |
Family
ID=14940005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8126632A Pending JPH09310189A (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 金属材料のデスケール方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09310189A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012500725A (ja) * | 2008-08-29 | 2012-01-12 | ウェイブライト ゲーエムベーハー | コヒーレンス光干渉測定機器を使用してレーザ装置のパルス・エネルギーを較正する方法 |
| CN109175709A (zh) * | 2018-08-22 | 2019-01-11 | 北京工业大学 | 一种对金属板涂层进行纳秒脉冲激光剥离的方法和*** |
| JP2021065922A (ja) * | 2019-10-25 | 2021-04-30 | 日鉄ステンレス株式会社 | 酸化スケール除去方法およびステンレス鋼帯の製造方法 |
-
1996
- 1996-05-22 JP JP8126632A patent/JPH09310189A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012500725A (ja) * | 2008-08-29 | 2012-01-12 | ウェイブライト ゲーエムベーハー | コヒーレンス光干渉測定機器を使用してレーザ装置のパルス・エネルギーを較正する方法 |
| CN109175709A (zh) * | 2018-08-22 | 2019-01-11 | 北京工业大学 | 一种对金属板涂层进行纳秒脉冲激光剥离的方法和*** |
| JP2021065922A (ja) * | 2019-10-25 | 2021-04-30 | 日鉄ステンレス株式会社 | 酸化スケール除去方法およびステンレス鋼帯の製造方法 |
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