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JP7563997B2 - Method for removing oxide scale and method for manufacturing stainless steel material - Google Patents
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JP7563997B2 - Method for removing oxide scale and method for manufacturing stainless steel material - Google Patents

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Description

本発明は、酸化スケールの除去方法及びステンレス鋼材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for removing oxide scale and a method for manufacturing stainless steel materials.

ステンレス鋼材は、耐食性などの各種特性に優れるため、自動車用部品、建築用部品、厨房用器具などの広範な用途に用いられている。
ステンレス鋼材は、その製造工程において表面に酸化スケールが形成されることがあるため、酸洗によって酸化スケールを除去することが行われている。例えば、一般的なステンレス鋼板は、次のような工程によって製造される。ステンレス鋼の原料を溶解した溶鋼を連続鋳造してスラブとし、スラブを熱間圧延することによって熱延板(厚板材)が得られる。また、熱延板を冷間圧延することによって冷延板(薄板材)が得られる。なお、熱延板及び冷延板は、必要に応じてコイル状に巻き取られる。また、熱延板及び冷延板は、必要に応じて焼鈍が行われる。このようなステンレス鋼板の製造において、熱間圧延後の熱延板及び冷間圧延後の冷延板には酸化スケールが形成されるため、酸洗によって酸化スケールを除去することが行われる。
ここで、本明細書において「ステンレス鋼板」とは熱延板及び冷延板の両方を含む概念である。また、以下、ステンレス鋼材の表面に形成された酸化スケールを除去することを「デスケール」と称することがある。
Stainless steel materials have various excellent properties such as corrosion resistance, and are therefore used in a wide range of applications, such as automobile parts, building parts, and kitchen utensils.
In the manufacturing process of stainless steel materials, oxide scales may be formed on the surface, and therefore, the oxide scales are removed by pickling. For example, a typical stainless steel sheet is manufactured by the following process. A hot-rolled sheet (thick sheet material) is obtained by continuously casting molten steel obtained by melting stainless steel raw materials, and hot rolling the slab. A cold-rolled sheet (thin sheet material) is obtained by cold rolling the hot-rolled sheet. The hot-rolled sheet and the cold-rolled sheet are wound into a coil as required. The hot-rolled sheet and the cold-rolled sheet are annealed as required. In the manufacturing of such stainless steel sheets, oxide scales are formed on the hot-rolled sheet after hot rolling and the cold-rolled sheet after cold rolling, and therefore, the oxide scales are removed by pickling.
In this specification, the term "stainless steel sheet" is a concept that includes both hot-rolled sheets and cold-rolled sheets. In addition, hereinafter, removing the oxide scale formed on the surface of a stainless steel material may be referred to as "descaling".

しかしながら、酸洗によっては酸化スケールを十分に除去できないことがある。それ故、酸洗時間を長くしたり、スケールブレーカーやショットブラストなどによる機械的な前処理を施して酸化スケールにクラックを入れた後に酸洗したりすることが行われている。したがって、酸化スケールの除去に時間がかかり過ぎてしまい、ステンレス鋼材の生産効率が低下する要因となっていた。 However, pickling may not be able to sufficiently remove oxide scale. For this reason, the pickling time is extended, or mechanical pretreatment such as using a scale breaker or shot blasting is performed to create cracks in the oxide scale before pickling. As a result, it takes too long to remove the oxide scale, which is a factor in reducing the production efficiency of stainless steel materials.

そこで、ステンレス鋼材の表面の酸化スケールを効率的に除去すべく、種々の方法が研究及び実施されている。例えば、特許文献1には、ステンレス鋼板を焼鈍した際に生成されたスケール層に対してレーザ光を照射することにより、スケール層を除去する方法が提案されている。 Therefore, various methods have been researched and implemented to efficiently remove the oxide scale from the surface of stainless steel materials. For example, Patent Document 1 proposes a method of removing the scale layer formed when annealing a stainless steel plate by irradiating the scale layer with laser light.

特開平4-182020号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-182020

レーザ光を用いた酸化スケールの除去方法をステンレス鋼材の製造方法に実際に適用する場合、ステンレス鋼材の幅方向の途中でレーザヘッドの移動を折り返すことによってレーザ光を往復走査しながら照射するとともに、ステンレス鋼材の長さ方向にステンレス鋼材を移動させる必要がある。このとき、ステンレス鋼材の幅方向には、レーザ光の往復走査時に往路走査のレーザ光と復路走査のレーザ光とが重なる折り返し部及びその近傍と、レーザ光が重ならない定常的な主走査部とが存在することとなる。したがって、レーザ光の往復走査では、主走査部に比べて折り返し部及びその近傍の入熱量が増大するため、折り返し部及びその近傍においてステンレス鋼材が溶融して過大な凹凸部が形成され易い。この過大な凹凸部は、表面疵の原因となる。例えば、熱間圧延後にレーザ光を用いた酸化スケールの除去を行い、その後工程で冷間圧延などを行う場合には、過大な凹凸部が冷間圧延時に潰れて表面疵が形成されるため、ステンレス鋼材の外観が著しく低下するとともに、圧延油などが過大な凹凸部に入り込んで残存し、耐食性が低下する恐れもある。 When the method of removing oxide scale using a laser beam is actually applied to a manufacturing method of stainless steel material, it is necessary to irradiate the stainless steel material with a reciprocating scan by turning back the movement of the laser head halfway in the width direction of the stainless steel material, and to move the stainless steel material in the length direction of the stainless steel material. At this time, in the width direction of the stainless steel material, there are a turn-back portion and its vicinity where the laser beam of the forward scan and the laser beam of the return scan overlap during the reciprocating scan of the laser beam, and a steady main scanning portion where the laser beam does not overlap. Therefore, in the reciprocating scan of the laser beam, the amount of heat input to the turn-back portion and its vicinity is greater than that of the main scanning portion, so that the stainless steel material is likely to melt at the turn-back portion and its vicinity, forming excessively uneven portions. These excessively uneven portions cause surface defects. For example, if the oxide scale is removed using a laser after hot rolling and then cold rolling or other processes are performed in the subsequent steps, the excessively uneven parts will be crushed during the cold rolling, forming surface defects, significantly degrading the appearance of the stainless steel material, and there is also the risk that rolling oil and the like will penetrate and remain in the excessively uneven parts, reducing corrosion resistance.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、レーザ光の往復走査における折り返し部及びその近傍の入熱量の増大による過大な凹凸部の形成を抑制することが可能な酸化スケールの除去方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、生産効率が高く、外観が良好なステンレス鋼材の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a method for removing oxide scale that can suppress the formation of excessively uneven portions due to an increase in the amount of heat input at and near the turning points during the reciprocating scanning of laser light.
Another object of the present invention is to provide a method for producing stainless steel material with high production efficiency and good appearance.

本発明者らは、鋭意研究を行った結果、レーザ光としてパルスレーザ光を用い、往復走査の折り返し部及びその近傍におけるパルスレーザ光のフルエンスを、往復走査の主走査部におけるパルスレーザ光のフルエンスよりも小さく制御することにより、上記のような問題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research, the inventors discovered that the above problems could be solved by using pulsed laser light as the laser light and controlling the fluence of the pulsed laser light at the turning point of the reciprocating scan and its vicinity to be smaller than the fluence of the pulsed laser light in the main scanning portion of the reciprocating scan, and thus completed the present invention.

すなわち、本発明は、熱間圧延後又は冷間圧延後のステンレス鋼材の表面に形成された酸化スケールをパルスレーザ光の照射によって除去する酸化スケールの除去方法であって、
X方向に前記パルスレーザ光を往復走査しながら照射するとともに、前記X方向に垂直なY方向に前記ステンレス鋼材を移動させる照射工程と、
前記照射工程後に、酸洗処理を行う酸洗処理工程と
を含み、
前記パルスレーザ光のパルス幅が10~1000nsであり、
前記往復走査の折り返し部及びその近傍における前記パルスレーザ光のフルエンスを、前記往復走査の主走査部における前記パルスレーザ光のフルエンスよりも小さく
前記照射工程は、前記ステンレス鋼材の表面のうちの部分Aにおいて前記パルスレーザ光の照射を行う第1照射工程と、前記第1照射工程後に前記ステンレス鋼材の表面のうちの部分Bにおいて前記パルスレーザ光の照射を行う第2照射工程とを含み、
前記部分Aと前記部分Bとの間のX方向における前記パルスレーザ光の照射領域の重なりが、前記部分A及び前記部分BのそれぞれにおけるX方向の走査幅の1~50%である、酸化スケールの除去方法である。
That is, the present invention provides a method for removing oxide scale formed on a surface of a stainless steel material after hot rolling or cold rolling by irradiating the material with a pulsed laser beam, comprising the steps of:
an irradiation step of irradiating the stainless steel material with the pulsed laser light while scanning it back and forth in an X direction and moving the stainless steel material in a Y direction perpendicular to the X direction;
and a pickling treatment step of performing pickling treatment after the irradiation step,
The pulse width of the pulsed laser light is 10 to 1000 ns,
a fluence of the pulsed laser light in a return portion of the reciprocating scan and in the vicinity thereof is made smaller than a fluence of the pulsed laser light in a main scanning portion of the reciprocating scan;
The irradiation step includes a first irradiation step of irradiating a portion A of the surface of the stainless steel material with the pulsed laser light, and a second irradiation step of irradiating a portion B of the surface of the stainless steel material with the pulsed laser light after the first irradiation step,
In the method for removing oxide scale, an overlap of an irradiation area of the pulsed laser light in the X direction between the part A and the part B is 1 to 50% of a scanning width in the X direction of each of the part A and the part B.

また、本発明は、前記酸化スケールの除去方法を含む、ステンレス鋼材の製造方法である。 The present invention also relates to a method for producing stainless steel material, which includes the method for removing oxide scale.

本発明によれば、レーザ光の往復走査における折り返し部及びその近傍の入熱量の増大による過大な凹凸部の形成を抑制することが可能な酸化スケールの除去方法を提供することができる。
また、本発明によれば、生産効率が高く、外観が良好なステンレス鋼材の製造方法を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a method for removing oxide scale that can suppress the formation of excessively large unevenness caused by an increase in the amount of heat input to turning portions and their vicinity during reciprocating scanning of laser light.
Furthermore, according to the present invention, a method for producing stainless steel material having high production efficiency and good appearance can be provided.

ステンレス鋼板の製造方法の一例を示すフロー図である。FIG. 1 is a flow diagram showing an example of a method for producing a stainless steel sheet. パルスレーザ光の照射によるデスケールに用いられるレーザ光照射装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a laser light irradiation device used for descaling by irradiating pulsed laser light. ステンレス鋼板の表面を往復走査するパルスレーザ光の中心部の軌跡を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing the trajectory of the center of a pulsed laser beam scanning back and forth across the surface of a stainless steel plate. FIG. 表面疵が形成されたステンレス鋼板の表面の光学顕微鏡写真である。1 is an optical microscope photograph of the surface of a stainless steel plate on which surface defects have been formed. ステンレス鋼板の表面を往復走査するパルスレーザ光の中心部の軌跡を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing the trajectory of the center of a pulsed laser beam scanning back and forth across the surface of a stainless steel plate. FIG. 実施例における光学顕微鏡写真及び断面曲線の結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing optical microscope photographs and cross-sectional curve results in an example.

以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
なお、本明細書において成分に関する「%」表示は、特に断らない限り「質量%」を意味する。
The following is a detailed description of the embodiments of the present invention. The present invention is not limited to the following embodiments, and it should be understood that modifications and improvements to the following embodiments, which are made based on the ordinary knowledge of those skilled in the art, fall within the scope of the present invention, without departing from the spirit of the present invention.
In this specification, the "%" designation for components means "% by mass" unless otherwise specified.

本発明の実施形態に係る酸化スケールの除去方法は、ステンレス鋼材の表面に形成された酸化スケールをパルスレーザ光の照射によって除去することにより行われる。また、本発明の実施形態に係るステンレス鋼材の製造方法は、この酸化スケールの除去方法を含む。
ステンレス鋼材としては、特に限定されないが、好ましくはステンレス鋼板である。なお、本明細書において「鋼板」とは、鋼帯を含む概念である。また、ステンレス鋼板は、熱間圧延後の熱延板や冷間圧延後の冷延板であってよいし、それらを焼鈍した後の焼鈍板であってもよい。
ここで、ステンレス鋼材の製造方法としてステンレス鋼板の製造方法を例に挙げ、図1のフロー図を用いて説明する。
The method for removing oxide scale according to the embodiment of the present invention is carried out by irradiating the surface of a stainless steel material with a pulsed laser beam to remove the oxide scale formed thereon. Also, the method for producing a stainless steel material according to the embodiment of the present invention includes the method for removing oxide scale.
The stainless steel material is not particularly limited, but is preferably a stainless steel sheet. In this specification, the term "steel sheet" is a concept including a steel strip. The stainless steel sheet may be a hot-rolled sheet after hot rolling or a cold-rolled sheet after cold rolling, or may be an annealed sheet after annealing them.
Here, a method for manufacturing a stainless steel sheet will be taken as an example of a method for manufacturing a stainless steel material and will be described with reference to the flow chart of FIG.

(ステンレス鋼板の製造方法)
図1は、ステンレス鋼板が熱延焼鈍板である場合の製造方法を示す例である。この製造方法は、図1に示すように、製鋼工程(S1)、連続鋳造工程(S2)、熱間圧延工程(S3)、連続焼鈍工程(S4)及び酸化スケール除去工程(S5)を含む。
ステンレス鋼板の材料となるステンレス鋼の鋼種については特に限定されない。例えば、Siを2.5~5.0%、Crを18~20%、Niを12~20%含む難酸洗鋼、及びSUS304、SUS430、SUS316などの汎用鋼種をはじめ、種々のステンレス鋼を材料として用いることができる。
(Method of manufacturing stainless steel sheet)
Fig. 1 shows an example of a manufacturing method for a hot-rolled annealed stainless steel sheet. As shown in Fig. 1, this manufacturing method includes a steelmaking step (S1), a continuous casting step (S2), a hot rolling step (S3), a continuous annealing step (S4), and an oxide scale removal step (S5).
The type of stainless steel used as the material for the stainless steel plate is not particularly limited. For example, various stainless steels can be used as the material, including pickling-resistant steel containing 2.5 to 5.0% Si, 18 to 20% Cr, and 12 to 20% Ni, and general-purpose steels such as SUS304, SUS430, and SUS316.

まず、製鋼工程(S1)では、Fe、Cr、Niなどを主成分とするスクラップを電気炉で溶解した後、精錬炉で成分調整して溶鋼を生成する。
次に、連続鋳造工程(S2)では、精錬炉で生成された溶鋼を取鍋に取り出した後、取鍋から鋳型に連続的に流し込んで冷却する。そして、冷えて固まったステンレス鋼を所定の長さに切り分けて複数のスラブを生成する。
First, in the steelmaking process (S1), scrap mainly composed of Fe, Cr, Ni, etc. is melted in an electric furnace, and then the composition is adjusted in a refining furnace to produce molten steel.
Next, in the continuous casting process (S2), the molten steel produced in the refining furnace is poured into a ladle, and then continuously poured from the ladle into a mold for cooling. The cooled and solidified stainless steel is then cut into a predetermined length to produce a number of slabs.

次に、熱間圧延工程(S3)では、連続鋳造工程(S2)で生成されたスラブを所定温度まで加熱し、所定温度に達した状態のスラブを熱間圧延機で熱間圧延する。具体的には、スラブに対して粗圧延及び仕上げ圧延を何段階も施すことにより、スラブを所定の板厚になるまで熱間圧延して熱延板を生成する。 Next, in the hot rolling process (S3), the slab produced in the continuous casting process (S2) is heated to a predetermined temperature, and the slab that has reached the predetermined temperature is hot rolled in a hot rolling mill. Specifically, the slab is hot rolled to a predetermined thickness by performing multiple stages of rough rolling and finish rolling on the slab to produce a hot-rolled sheet.

次に、連続焼鈍工程(S4)では、熱間圧延工程(S3)で生成された熱延板を焼鈍炉で連続焼鈍して熱延焼鈍板を生成する。熱延板を連続焼鈍することにより、硬化して延性が低下している熱延板を軟化させて、熱延板の延性を回復させる。
次に、酸化スケール除去工程(S5)では、熱延焼鈍板の表面に形成された酸化スケールに対してパルスレーザ光を照射してデスケールを行う(以下、「レーザデスケール」という)。このレーザデスケールは、レーザアブレーションを利用した技術である。レーザアブレーションは、レーザ光の照射によって照射対象の物質を蒸散させることができる。また、酸化スケール除去工程(S5)では、レーザデスケールの後に、必要に応じて酸洗処理によるデスケールを行ってもよい。
Next, in the continuous annealing step (S4), the hot-rolled sheet produced in the hot rolling step (S3) is continuously annealed in an annealing furnace to produce a hot-rolled annealed sheet. By continuously annealing the hot-rolled sheet, the hot-rolled sheet, which has been hardened and has reduced ductility, is softened and the ductility of the hot-rolled sheet is restored.
Next, in the oxide scale removal step (S5), the oxide scale formed on the surface of the hot-rolled annealed steel sheet is descaled by irradiating it with a pulsed laser beam (hereinafter referred to as "laser descaling"). This laser descaling is a technique that utilizes laser ablation. Laser ablation can evaporate a substance to be irradiated by irradiation with laser beam. In addition, in the oxide scale removal step (S5), after the laser descaling, descaling by pickling treatment may be performed as necessary.

なお、上記の製造方法はあくまで一例であり、上記した各工程の内容及び順序、並びに使用設備などに限定されない。また、ステンレス鋼板が冷延焼鈍板である場合には、連続焼鈍工程(S4)と酸化スケール除去工程(S5)との間に冷間圧延工程及び連続焼鈍工程を行ってもよいし、酸化スケール除去工程(S5)の後に冷間圧延工程及び連続焼鈍工程を順次行い、その後更に酸化スケール除去工程(S5)を行ってもよい。 The above manufacturing method is merely an example, and is not limited to the content and order of each process described above, or the equipment used. In addition, if the stainless steel sheet is a cold-rolled annealed sheet, a cold rolling process and a continuous annealing process may be performed between the continuous annealing process (S4) and the oxide scale removal process (S5), or the cold rolling process and the continuous annealing process may be performed in sequence after the oxide scale removal process (S5), and then the oxide scale removal process (S5) may be performed.

次に、酸化スケール除去工程(S5)の詳細について説明する。
レーザデスケールは、X方向にパルスレーザ光を往復走査しながら照射するとともに、X方向に垂直なY方向にステンレス鋼板を移動させる照射工程を含む。この照射工程は、図2に示すようなレーザ光照射装置10を用いて行うことができる。レーザ光照射装置10は、レーザ発振器11、レーザヘッド12、駆動部(不図示)及び制御部(不図示)を備えている。このレーザ光照射装置10では、レーザ発振器11からパルス発振されたパルスレーザ光13をレーザヘッド12からX方向(図2では、ステンレス鋼板1の幅方向)に往復走査しながら照射するとともに、X方向に垂直なY方向(図2ではステンレス鋼板1の搬送方向)にステンレス鋼板1を移動させる。このような照射工程により、酸化スケールにパルスレーザ光13を連続的に照射することができるため、酸化スケールを効率的に蒸散させることができる。
Next, the oxide scale removal step (S5) will be described in detail.
Laser descaling includes an irradiation step of irradiating the stainless steel plate with a pulsed laser beam while scanning back and forth in the X direction, and moving the stainless steel plate in the Y direction perpendicular to the X direction. This irradiation step can be performed using a laser beam irradiation device 10 as shown in FIG. 2. The laser beam irradiation device 10 includes a laser oscillator 11, a laser head 12, a drive unit (not shown), and a control unit (not shown). In this laser beam irradiation device 10, a pulsed laser beam 13 oscillated from the laser oscillator 11 is irradiated from the laser head 12 while scanning back and forth in the X direction (the width direction of the stainless steel plate 1 in FIG. 2), and the stainless steel plate 1 is moved in the Y direction perpendicular to the X direction (the conveying direction of the stainless steel plate 1 in FIG. 2). This irradiation step allows the pulsed laser beam 13 to be continuously irradiated to the oxide scale, so that the oxide scale can be efficiently evaporated.

レーザ発振器11は、レーザ光をパルス発振可能なものであれば、その種類は特に限定されない。レーザ発振器11は、デスケールの時間短縮の観点から、単位面積当りのレーザ出力が大きい固体レーザであることが好ましい。
レーザヘッド12は、レーザ発振器11からパルス発振されたパルスレーザ光13を集光し、ステンレス鋼板1の表面に形成された酸化スケールに照射する。
There is no particular limitation on the type of the laser oscillator 11 as long as it is capable of oscillating a pulsed laser beam. From the viewpoint of shortening the descaling time, the laser oscillator 11 is preferably a solid-state laser having a large laser output per unit area.
The laser head 12 focuses the pulsed laser light 13 oscillated from the laser oscillator 11 and irradiates the oxide scale formed on the surface of the stainless steel plate 1 with the light.

駆動部は、レーザヘッド12と接続されており、レーザヘッド12を駆動してパルスレーザ光13の照射位置を移動させる。制御部は、レーザ発振器11及びレーザヘッド12と接続されており、パルスレーザ光13の照射条件を制御する。パルスレーザ光13の照射条件としては、例えば、フルエンス、パルス幅、発振周期、レーザ出力、照射速度、照射幅及びビーム径が挙げられる。 The drive unit is connected to the laser head 12 and drives the laser head 12 to move the irradiation position of the pulsed laser light 13. The control unit is connected to the laser oscillator 11 and the laser head 12 and controls the irradiation conditions of the pulsed laser light 13. Examples of the irradiation conditions of the pulsed laser light 13 include the fluence, pulse width, oscillation period, laser output, irradiation speed, irradiation width, and beam diameter.

パルスレーザ光13の発振周期は、特に限定されないが、60~120kHzであることが好ましい。このような範囲内にパルスレーザ光13の発振周期を制御することにより、ステンレス鋼板1の表面に形成された酸化スケールに対してフルエンスが好適化されたパルスレーザ光13を照射することができる。パルスレーザ光13の発振周期が60kHzより小さいと、ステンレス鋼板1への単位時間当りの照射回数が減少し過ぎてしまう。そのため、デスケールを行うのに十分なフルエンスを有するパルスレーザ光13を照射できないおそれがある。また、パルスレーザ光13の発振周期が120kHzより大きいと、パルスレーザ光13の1パルス当りのフルエンスが小さくなる。そのため、デスケールを行うのに十分なフルエンスを有するパルスレーザ光13を照射できないおそれがある。 The oscillation period of the pulsed laser light 13 is not particularly limited, but is preferably 60 to 120 kHz. By controlling the oscillation period of the pulsed laser light 13 within such a range, the pulsed laser light 13 with an optimized fluence can be irradiated to the oxide scale formed on the surface of the stainless steel plate 1. If the oscillation period of the pulsed laser light 13 is smaller than 60 kHz, the number of irradiations per unit time to the stainless steel plate 1 will be too small. Therefore, there is a risk that the pulsed laser light 13 with a sufficient fluence for descaling cannot be irradiated. Furthermore, if the oscillation period of the pulsed laser light 13 is greater than 120 kHz, the fluence per pulse of the pulsed laser light 13 will be small. Therefore, there is a risk that the pulsed laser light 13 with a sufficient fluence for descaling cannot be irradiated.

ここで、ステンレス鋼板1の表面を往復走査するパルスレーザ光13の中心部の軌跡を示す概略図を図3に示す。X方向(例えば、ステンレス鋼板1の幅方向)にパルスレーザ光13を往復走査しながら照射するとともに、X方向に垂直なY方向(例えば、ステンレス鋼板1の搬送方向)にステンレス鋼板1を移動させると、パルスレーザ光13の中心部が図3に示すような軌跡15を辿る。
パルスレーザ光13のエネルギーは、主走査部20に比べて折り返し部21及びその近傍22で集中するため、当該部分の入熱量が増大する。そのため、主走査部20においてデスケールに必要とされるパルスレーザ光13のフルエンスを維持した状態で、折り返し部21及びその近傍22でも同様にパルスレーザ光13を照射すると、ステンレス鋼板1の表面が溶融して過大な凹凸部が形成されてしまう。この過大な凹凸部は、表面疵の原因となる。例えば、熱間圧延後にレーザ光を用いた酸化スケールの除去を行い、その後工程で冷間圧延などを行う場合には、過大な凹凸部が冷間圧延時に潰れて表面疵が形成される。表面疵が形成されたステンレス鋼板1の表面の光学顕微鏡写真を図4に示す。図4において、(a)は光学顕微鏡写真であり、(b)は(a)の四角形の枠内の拡大写真である。このように表面疵が形成されると、ステンレス鋼板1の外観が著しく低下するとともに、圧延油などが過大な凹凸部に入り込んで残存し、耐食性が低下する恐れもある。
表面疵の原因となる過大な凹凸部は、算術平均高さRaが5.0μm超過、最大高さRzが20.0μm超過である。なお、本明細書において算術平均高さRa及び最大高さRzは、JIS B0601:2013に準拠して測定されたものを意味する。
Fig. 3 is a schematic diagram showing the trajectory of the centre of the pulsed laser beam 13 scanning back and forth across the surface of the stainless steel sheet 1. When the pulsed laser beam 13 is irradiated while scanning back and forth in the X direction (e.g. the width direction of the stainless steel sheet 1) and the stainless steel sheet 1 is moved in the Y direction perpendicular to the X direction (e.g. the conveyance direction of the stainless steel sheet 1), the centre of the pulsed laser beam 13 follows a trajectory 15 as shown in Fig. 3.
The energy of the pulsed laser beam 13 is concentrated in the turn-back portion 21 and its vicinity 22 compared to the main scanning portion 20, so that the amount of heat input to the portion increases. Therefore, if the pulsed laser beam 13 is irradiated to the turn-back portion 21 and its vicinity 22 in the same manner while maintaining the fluence of the pulsed laser beam 13 required for descaling in the main scanning portion 20, the surface of the stainless steel sheet 1 melts and excessively uneven portions are formed. These excessively uneven portions cause surface defects. For example, when oxide scale is removed using a laser beam after hot rolling and then cold rolling or the like is performed in a subsequent process, the excessively uneven portions are crushed during cold rolling and surface defects are formed. An optical microscope photograph of the surface of the stainless steel sheet 1 on which surface defects have been formed is shown in FIG. 4. In FIG. 4, (a) is an optical microscope photograph, and (b) is an enlarged photograph of the inside of the rectangular frame in (a). When surface defects are formed in this manner, the appearance of the stainless steel sheet 1 is significantly deteriorated, and there is also the risk that rolling oil and the like will penetrate and remain in the excessively uneven parts, thereby reducing corrosion resistance.
Excessively large unevenness that can cause surface defects has an arithmetic mean height Ra exceeding 5.0 μm and a maximum height Rz exceeding 20.0 μm. In this specification, the arithmetic mean height Ra and the maximum height Rz are those measured in accordance with JIS B0601:2013.

そこで、本発明の実施形態に係る酸化スケールの除去方法では、往復走査の折り返し部21及びその近傍22におけるパルスレーザ光13のフルエンスを、往復走査の主走査部20におけるパルスレーザ光13のフルエンスよりも小さくする。このように制御することにより、パルスレーザ光13のエネルギーが集中し易い折り返し部21及びその近傍22において入熱量が過剰に増大することを抑制することができる。その結果、折り返し部21及びその近傍22において、デスケールの効果を維持しつつ過大な凹凸部の形成を抑制することが可能となる。 Therefore, in the oxide scale removal method according to an embodiment of the present invention, the fluence of the pulsed laser light 13 at the turning point 21 and its vicinity 22 of the reciprocating scan is made smaller than the fluence of the pulsed laser light 13 at the main scanning portion 20 of the reciprocating scan. By controlling in this manner, it is possible to prevent an excessive increase in the amount of heat input at the turning point 21 and its vicinity 22, where the energy of the pulsed laser light 13 is likely to concentrate. As a result, it is possible to prevent the formation of excessively large unevenness at the turning point 21 and its vicinity 22 while maintaining the descaling effect.

レーザデスケールを行った後の折り返し部21及びその近傍22の表面は、算術平均高さRaが5.0μm以下、最大高さRzが20.0μm以下であることが好ましい。このような表面粗さに制御することにより、後工程で冷間圧延などを行っても表面疵となり難い。 After laser descaling, the surface of the folded portion 21 and its vicinity 22 preferably has an arithmetic mean height Ra of 5.0 μm or less and a maximum height Rz of 20.0 μm or less. By controlling the surface roughness to this level, surface defects are unlikely to occur even if cold rolling or other processes are performed in later processes.

パルスレーザ光13のフルエンスを制御する方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、レーザ発振器11を電子的に制御することによってフルエンスを調整することができる。また、レーザヘッド12の先端にFθレンズを配置することでパルス幅を制御することによってフルエンスを調整してもよい。
また、往復走査の折り返し部21及びその近傍22におけるパルスレーザ光13のフルエンスは、所定の値まで徐々に小さくするように制御してもよいし、所定の値に急激に小さくするように制御してもよい。
The method for controlling the fluence of the pulsed laser light 13 is not particularly limited, and any method known in the art can be used. For example, the fluence can be adjusted by electronically controlling the laser oscillator 11. Alternatively, the fluence can be adjusted by controlling the pulse width by disposing an Fθ lens at the tip of the laser head 12.
In addition, the fluence of the pulsed laser light 13 at the return portion 21 of the reciprocating scan and its vicinity 22 may be controlled so as to be gradually reduced to a predetermined value, or may be controlled so as to be suddenly reduced to a predetermined value.

折り返し部21及びその近傍22の領域は、パルス幅に応じて適宜設定すればよいが、走査幅の各両端からX方向の走査幅の1%以下の領域であることが好ましく、0.5~1%の領域であることがより好ましい。例えば、ステンレス鋼板1の幅方向(X方向)の走査幅が200mmである場合、折り返し部21及びその近傍22の領域は、走査幅の各両端から1~2mmの領域とすることができる。このような範囲の領域であれば、折り返し部21及びその近傍22において入熱量が過剰に増大することを安定して抑制することができる。 The area of the turn-back portion 21 and its vicinity 22 may be set appropriately according to the pulse width, but is preferably an area of 1% or less of the scanning width in the X direction from each end of the scanning width, and more preferably an area of 0.5 to 1%. For example, if the scanning width in the width direction (X direction) of the stainless steel plate 1 is 200 mm, the area of the turn-back portion 21 and its vicinity 22 can be an area of 1 to 2 mm from each end of the scanning width. With an area in this range, excessive increases in the amount of heat input in the turn-back portion 21 and its vicinity 22 can be stably suppressed.

主走査部20におけるパルスレーザ光13のフルエンスは、特に限定されないが、パルス幅に応じて適切な範囲を決定することが好ましい。具体的には、主走査部20におけるパルスレーザ光13のフルエンスをF[J/cm2]、パルス幅をτ[ns]とした場合に、以下の式(1)を満たすことが好ましい。
1×(τ/100)1/2≦F≦15×(τ/100)1/2 ・・・(1)
主走査部20におけるパルスレーザ光13のフルエンスを式(1)の範囲とすることにより、デスケールの効果を確保することができる。式(1)の下限値は、好ましくは2×(τ/100)1/2、より好ましくは3×(τ/100)1/2である。また、式(1)の上限値は、好ましくは13×(τ/100)1/2、より好ましくは10×(τ/100)1/2である。
例えば、パルス幅が100nsの場合、主走査部20におけるパルスレーザ光13のフルエンスは、好ましくは1~15J/cm2、より好ましくは2~13J/cm2、更に好ましくは3~10J/cm2である。なお、パルス幅は10~1000nsの範囲で設定可能である。パルス幅は、好ましくは30~500ns、より好ましくは50~300nsの範囲で設定するのがよい。
Although the fluence of the pulsed laser beam 13 in the main scanning unit 20 is not particularly limited, it is preferable to determine an appropriate range according to the pulse width. Specifically, when the fluence of the pulsed laser beam 13 in the main scanning unit 20 is F [J/ cm2 ] and the pulse width is τ [ns], it is preferable to satisfy the following formula (1).
1×(τ/100) 1/2 ≦F≦15×(τ/100) 1/2 ...(1)
The descaling effect can be ensured by setting the fluence of the pulsed laser beam 13 in the main scanning unit 20 within the range of formula (1). The lower limit of formula (1) is preferably 2×(τ/100) 1/2 , and more preferably 3×(τ/100) 1/2 . The upper limit of formula (1) is preferably 13×(τ/100) 1/2 , and more preferably 10×(τ/100) 1/2 .
For example, when the pulse width is 100 ns, the fluence of the pulsed laser light 13 in the main scanning unit 20 is preferably 1 to 15 J/cm 2 , more preferably 2 to 13 J/cm 2 , and even more preferably 3 to 10 J/cm 2. The pulse width can be set in the range of 10 to 1000 ns. The pulse width is preferably set in the range of 30 to 500 ns, and more preferably 50 to 300 ns.

パルス幅は、パルスレーザ光13が照射対象に熱作用する1パルス当りの時間である。フルエンスは、パルスレーザ光13における単位面積当りのエネルギー密度である。本明細書においてフルエンスは、パルスレーザ光13の1パルス当りのエネルギーをパルスレーザ光13の照射面積で除した値となる。したがって、他の条件が同じであれば、パルスレーザ光13のパルス幅が長くなるほどパルスレーザ光13のフルエンスが大きくなる。 The pulse width is the time per pulse that the pulsed laser light 13 exerts a thermal effect on the irradiated object. The fluence is the energy density per unit area of the pulsed laser light 13. In this specification, the fluence is the value obtained by dividing the energy per pulse of the pulsed laser light 13 by the irradiated area of the pulsed laser light 13. Therefore, if other conditions are the same, the longer the pulse width of the pulsed laser light 13, the greater the fluence of the pulsed laser light 13.

折り返し部21及びその近傍22におけるパルスレーザ光13のフルエンスは、主走査部20におけるパルスレーザ光13のフルエンスよりも小さければ特に限定されないが、主走査部20におけるパルスレーザ光13のフルエンスの好ましくは20~90%、より好ましくは20~60%である。このような範囲に制御することにより、折り返し部21及びその近傍22において入熱量が過剰に増大することを安定して抑制することができる。 The fluence of the pulsed laser light 13 at the turning portion 21 and its vicinity 22 is not particularly limited as long as it is smaller than the fluence of the pulsed laser light 13 at the main scanning portion 20, but is preferably 20 to 90%, and more preferably 20 to 60%, of the fluence of the pulsed laser light 13 at the main scanning portion 20. By controlling it to such a range, it is possible to stably suppress an excessive increase in the amount of heat input at the turning portion 21 and its vicinity 22.

折り返し部21及びその近傍22におけるパルスレーザ光13のフルエンスFm[J/cm2]は、主走査部20におけるパルスレーザ光13のフルエンスよりも小さいという条件下で、式(2)で表すことができる。
0.5×(τ/100)1/2≦Fm≦10×(τ/100)1/2 ・・・(2)
式中、τはパルス幅[ns]である。
フルエンスFmを10×(τ/100)1/2以下とすることにより、表面疵が発生したとしても、酸洗などによって除去することが可能になる。また、フルエンスFmを0.5×(τ/100)1/2以上とすることにより、デスケールの効果を十分に得ることができる。
式(2)の下限値は、好ましくは1×(τ/100)1/2、より好ましくは2×(τ/100)1/2である。また、式(2)の上限値は、好ましくは8×(τ/100)1/2、より好ましくは7×(τ/100)1/2である。
例えば、パルス幅が100nsの場合、折り返し部21及びその近傍22におけるパルスレーザ光13のフルエンスは、好ましくは0.5~10J/cm2、より好ましくは1~8J/cm2、更に好ましくは2~7J/cm2である。
The fluence Fm [J/cm 2 ] of the pulsed laser beam 13 in the turning portion 21 and its vicinity 22 can be expressed by formula (2) under the condition that it is smaller than the fluence of the pulsed laser beam 13 in the main scanning portion 20 .
0.5×(τ/100) 1/2 ≦Fm≦10×(τ/100) 1/2 ...(2)
In the formula, τ is the pulse width [ns].
By setting the fluence Fm to 10 × (τ/100) 1/2 or less, even if surface defects occur, they can be removed by pickling, etc. Also, by setting the fluence Fm to 0.5 × (τ/100) 1/2 or more, the descaling effect can be sufficiently obtained.
The lower limit of formula (2) is preferably 1 × (τ/100) 1/2 , more preferably 2 × (τ/100) 1/2 , and the upper limit of formula (2) is preferably 8 × (τ/100) 1/2 , more preferably 7 × (τ/100) 1/2 .
For example, when the pulse width is 100 ns, the fluence of the pulsed laser light 13 at the turning portion 21 and its vicinity 22 is preferably 0.5 to 10 J/cm 2 , more preferably 1 to 8 J/cm 2 , and further preferably 2 to 7 J/cm 2 .

パルスレーザ光13の往復走査幅がステンレス鋼板1のX方向(例えば、幅方向)の長さよりも小さい場合、X方向の領域を複数に分け、当該複数の領域のそれぞれでパルスレーザ光13の往復走査を繰り返し行うことが好ましい。
ここで、一例として、X方向の領域を2つに分け、2つの領域のそれぞれでパルスレーザ光13の往復走査を繰り返し行う場合のパルスレーザ光13の中心部の軌跡を示す概略図を図5に示す。
図5に示すように、パルスレーザ光13の照射工程は、ステンレス鋼板1の表面のうちの部分Aにおいてパルスレーザ光13の照射を行う第1照射工程と、第1照射工程後にステンレス鋼板1の表面のうちの部分Bにおいてパルスレーザ光13の照射を行う第2照射工程とを含む。第1照射工程ではパルスレーザ光13の中心部が軌跡16を辿り、第2照射工程ではパルスレーザ光13の中心部が軌跡17を辿る。このとき、部分Aと部分Bとの間のX方向におけるパルスレーザ光13の照射領域の重なりDが、部分A及び部分BのそれぞれにおけるX方向の走査幅の1~50%であることが好ましく、2~30%であることがより好ましい。照射領域の重なりDを1%以上とすることにより、デスケールの効果を高めることができる。また、照射領域の重なりDを50%以下とすることにより、パルスレーザ光13の往復走査幅がステンレス鋼板1のX方向(例えば、幅方向)の長さよりも小さい場合であっても、効率良くデスケールすることができる。
When the reciprocating scanning width of the pulsed laser beam 13 is smaller than the length of the stainless steel plate 1 in the X direction (e.g., the width direction), it is preferable to divide the region in the X direction into multiple regions and repeatedly perform reciprocating scanning of the pulsed laser beam 13 in each of the multiple regions.
As an example, FIG. 5 shows a schematic diagram illustrating the trajectory of the center of the pulsed laser beam 13 when the region in the X direction is divided into two and reciprocating scanning of the pulsed laser beam 13 is repeated in each of the two regions.
As shown in FIG. 5, the pulsed laser beam 13 irradiation step includes a first irradiation step in which the pulsed laser beam 13 is irradiated to a portion A of the surface of the stainless steel plate 1, and a second irradiation step in which the pulsed laser beam 13 is irradiated to a portion B of the surface of the stainless steel plate 1 after the first irradiation step. In the first irradiation step, the center of the pulsed laser beam 13 follows a locus 16, and in the second irradiation step, the center of the pulsed laser beam 13 follows a locus 17. At this time, the overlap D of the irradiation area of the pulsed laser beam 13 in the X direction between the portion A and the portion B is preferably 1 to 50%, more preferably 2 to 30%, of the scanning width in the X direction of each of the portion A and the portion B. By setting the overlap D of the irradiation area to 1% or more, the effect of descaling can be enhanced. Furthermore, by setting the overlap D of the irradiation area to 50% or less, efficient descaling can be achieved even when the reciprocating scanning width of the pulsed laser beam 13 is smaller than the length of the stainless steel plate 1 in the X direction (for example, the width direction).

照射工程(レーザデスケール)後には、必要に応じて酸洗処理を行う酸洗処理工程を更に含むことができる。酸洗処理工程を行うことにより、酸化スケールを安定して除去することができる。
酸洗処理の方法としては、特に限定されないが、ステンレス鋼板1を酸洗浴に浸漬すればよい。酸洗浴は、例えば、HNO3(硝酸)、H2SO4(硫酸)、FeCl3(塩化第二鉄液)、又はHNO3とHF(フッ化水素酸)との混合液を用いることができる。
After the irradiation step (laser descaling), a pickling step may be further included as necessary. By carrying out the pickling step, oxide scale can be stably removed.
The method of pickling is not particularly limited, but may be such that the stainless steel sheet 1 is immersed in a pickling bath containing, for example, HNO3 (nitric acid), H2SO4 (sulfuric acid), FeCl3 (ferric chloride solution), or a mixture of HNO3 and HF (hydrofluoric acid).

なお、酸洗処理工程の前処理として、照射工程と酸洗処理工程との間にステンレス鋼板1の表面に対して中性塩電解処理を行ってもよい。中性塩電解処理は、ステンレス鋼板1を、Na2SO4、K2SO4又はNaNO3などの中性塩を主成分とする中性塩水溶液中に浸漬すればよい。中性塩電解処理を行うことにより、照射工程を経た後のステンレス鋼板1が中性塩水溶液中で電解する。そのため、酸化スケールが、例えばCr系の酸化物のような組織が緻密で化学的に安定した酸化物であっても、中性塩電解処理後の酸洗処理によって確実に酸化スケールを除去することができる。 As a pretreatment for the pickling process, a neutral salt electrolysis treatment may be performed on the surface of the stainless steel sheet 1 between the irradiation process and the pickling process. The neutral salt electrolysis treatment may be performed by immersing the stainless steel sheet 1 in a neutral salt aqueous solution containing a neutral salt such as Na2SO4 , K2SO4 , or NaNO3 as a main component. By performing the neutral salt electrolysis treatment, the stainless steel sheet 1 after the irradiation process is electrolyzed in the neutral salt aqueous solution. Therefore, even if the oxide scale is an oxide having a dense structure and chemically stable structure such as a Cr-based oxide, the oxide scale can be reliably removed by the pickling process after the neutral salt electrolysis treatment.

また、冷間圧延を施した場合には、前処理として、例えば照射工程(S51)と酸洗処理工程との間に、ステンレス鋼板1の表面に対して溶融塩浸漬(ソルトバス)処理を行ってもよい。ソルトバス処理は、ステンレス鋼板1を、苛性ソーダ(NaOH)を主剤として400~500℃に保持した混合アルカリ溶融塩浴中に浸漬すればよい。 In addition, when cold rolling is performed, the surface of the stainless steel sheet 1 may be subjected to a molten salt immersion (salt bath) treatment as a pretreatment, for example, between the irradiation step (S51) and the pickling treatment step. The salt bath treatment is performed by immersing the stainless steel sheet 1 in a mixed alkaline molten salt bath maintained at 400 to 500°C with caustic soda (NaOH) as the main agent.

なお、酸化スケール除去工程(S5)において、レーザ光照射工程を経た後のステンレス鋼板1の表面に対して酸洗処理を施すことは必須ではない。処理対象となるステンレス鋼板1の鋼種及びレーザ照射における各条件にもよるが、レーザ光照射工程だけで十分に酸化スケールを除去できる場合は、酸洗処理工程を省略してもよい。すなわち、酸化スケール除去工程(S5)では、少なくともレーザ光照射工程が行われていればよい。
また、上記ではステンレス鋼板1を例に挙げて具体的に説明したが、本発明の実施形態に係る酸化スケールの除去方法は、ステンレス鋼板1以外のステンレス鋼材にも適用可能であることに留意すべきである。
In the oxide scale removal step (S5), it is not essential to subject the surface of the stainless steel sheet 1 after the laser light irradiation step to pickling. Although it depends on the type of steel of the stainless steel sheet 1 to be treated and the conditions of the laser irradiation, if the oxide scale can be sufficiently removed by the laser light irradiation step alone, the pickling step may be omitted. In other words, in the oxide scale removal step (S5), it is sufficient that at least the laser light irradiation step is performed.
In addition, although the above description has been specifically given using stainless steel plate 1 as an example, it should be noted that the method for removing oxide scale according to an embodiment of the present invention can also be applied to stainless steel materials other than stainless steel plate 1.

以下に、実施例を挙げて本発明の内容を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。
上記で説明した製鋼工程(S1)、連続鋳造工程(S2)、熱間圧延工程(S3)及び連続焼鈍工程(S4)を行うことにより、SUS316の鋼種の熱延焼鈍板(ステンレス鋼板)を作製した。
次に、熱延焼鈍板に対し、酸化スケール除去工程(S5)としてレーザデスケールを行った。レーザデスケールは、市販の装置(株式会社IHI検査計測社製LaserClear50A)を用いて行った。この装置の可動ステージに熱延焼鈍板を設置し、熱延焼鈍板の上方から板幅方向(X方向)に一定速度で往復走査しながらパルスレーザ光を照射するとともに、圧延方向(Y方向)に沿って0.5m/分で移動させた。往復走査幅は25mmとし、パルスレーザ光の照射条件は以下の通りとした。
The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention should not be construed as being limited to these.
By carrying out the steelmaking step (S1), the continuous casting step (S2), the hot rolling step (S3), and the continuous annealing step (S4) described above, a hot-rolled annealed sheet (stainless steel sheet) of SUS316 steel type was produced.
Next, the hot-rolled annealed sheet was subjected to laser descaling as an oxide scale removal step (S5). The laser descaling was performed using a commercially available device (LaserClear50A manufactured by IHI Inspection and Measurement Co., Ltd.). The hot-rolled annealed sheet was placed on the movable stage of this device, and the hot-rolled annealed sheet was irradiated with a pulsed laser beam while scanning back and forth at a constant speed in the sheet width direction (X direction) from above the hot-rolled annealed sheet, and moved at 0.5 m/min along the rolling direction (Y direction). The reciprocating scanning width was 25 mm, and the irradiation conditions of the pulsed laser beam were as follows.

(照射条件A)
波長:1085nm
パルス幅:100ns
発振周期:120kHz
照射速度:100Hz
レーザのビーム径:90μm
フルエンス:6.55J/cm2
(Irradiation Condition A)
Wavelength: 1085 nm
Pulse width: 100ns
Oscillation frequency: 120kHz
Irradiation speed: 100Hz
Laser beam diameter: 90 μm
Fluence: 6.55 J/ cm2

(照射条件B)
波長:1085nm
パルス幅:100ns
発振周期:120kHz
照射速度:100Hz
レーザのビーム径:90μm
フルエンス:3.93J/cm2
(Irradiation condition B)
Wavelength: 1085 nm
Pulse width: 100ns
Oscillation frequency: 120kHz
Irradiation speed: 100Hz
Laser beam diameter: 90 μm
Fluence: 3.93 J/ cm2

レーザデスケール後の熱延焼鈍板の表面について、光学顕微鏡を用いて観察を行った。その結果(150倍の光学顕微鏡写真)を図6に示す。
観察した光学顕微鏡写真について、酸化スケールが残存している部分と酸化スケールが除去された部分とを、輝度の差を利用して二値化し、酸化スケールが除去された部分の面積を観察範囲の面積で除することにより、スケール除去率を算出した。その結果、照射条件Aでレーザデスケールを行った場合、折り返し部及びその近傍のスケール除去率が75%、主走査部のスケール除去率が72%であった。また、照射条件Bでレーザデスケールを行った場合、折り返し部及びその近傍のスケール除去率が55%、主走査部のスケール除去率が52%であった。なお、スケール除去率が50%以上であれば、酸洗などによって残りのスケールを容易に除去できることから、スケール除去の効果は良好であると判断することができる。
The surface of the hot-rolled and annealed sheet after laser descaling was observed using an optical microscope, and the results (optical microscope photograph at 150 magnifications) are shown in FIG.
For the observed optical microscope photographs, the areas where oxide scale remains and the areas where oxide scale has been removed were binarized using the difference in brightness, and the area of the areas where oxide scale has been removed was divided by the area of the observation range to calculate the scale removal rate. As a result, when laser descaling was performed under irradiation condition A, the scale removal rate of the turn-back portion and its vicinity was 75%, and the scale removal rate of the main scanning portion was 72%. When laser descaling was performed under irradiation condition B, the scale removal rate of the turn-back portion and its vicinity was 55%, and the scale removal rate of the main scanning portion was 52%. Note that if the scale removal rate is 50% or more, the remaining scale can be easily removed by pickling or the like, and therefore it can be determined that the effect of scale removal is good.

また、光学顕微鏡写真における往復走査の主走査部(P1)及び折り返し部の近傍(P2)において断面曲線を測定し、算術平均高さRa及び最大高さRzを算出した。P1は端部から700μmの位置、P2は端部から100μmの位置とした。また、断面曲線の測定は、レーザ顕微鏡(オリンパス株式会社製OLS4100)を用いて行った。測定された断面曲線の結果を図6に示す。 In addition, the cross-sectional curve was measured in the main scanning portion (P1) of the reciprocating scan and near the turning portion (P2) in the optical microscope photograph, and the arithmetic mean height Ra and maximum height Rz were calculated. P1 was located 700 μm from the end, and P2 was located 100 μm from the end. The cross-sectional curve was measured using a laser microscope (OLS4100, manufactured by Olympus Corporation). The results of the measured cross-sectional curve are shown in Figure 6.

図6に示されるように、照射条件A(図6の上段)でレーザデスケールを行った場合、折り返し部及びその近傍に過大な凹凸部の形成が確認された。この過大な凹凸部は、算術平均高さRaが4.7μm、最大高さRzが30.0μmであった。したがって、この過大な凹凸部は、表面疵の原因となる。一方、主走査部では、過大な凹凸部は確認されず、算術平均高さRaが1.1μm、最大高さRzが7.4μmであった。
また、照射条件B(図6の下段)でレーザデスケールを行った場合、折り返し部及びその近傍に小さな凹凸部が確認された。この小さな凹凸部は、算術平均高さRaが2.1μm、最大高さRzが14.9μmであった。したがって、この小さな凹凸部は、表面疵の原因とはなり難い。また、主走査部では、小さな凹凸部も確認されず、算術平均高さRaが0.9μm、最大高さRzが6.5μmであった。
したがって、パルスレーザ光を往復走査しながら照射する際に、主走査部におけるパルスレーザ光の照射を照射条件Aで行い、折り返し部及びその近傍におけるパルスレーザ光の照射を照射条件Bで行うことにより、折り返し部及びその近傍に過大な凹凸部を形成させることなく、デスケールを行うことができると推察される。
As shown in Fig. 6, when laser descaling was performed under irradiation condition A (upper part of Fig. 6), the formation of excessively uneven parts was confirmed in the folded part and its vicinity. The excessively uneven parts had an arithmetic mean height Ra of 4.7 µm and a maximum height Rz of 30.0 µm. Therefore, the excessively uneven parts cause surface defects. On the other hand, no excessively uneven parts were confirmed in the main scanning part, and the arithmetic mean height Ra was 1.1 µm and the maximum height Rz was 7.4 µm.
In addition, when laser descaling was performed under irradiation condition B (lower part of FIG. 6), small irregularities were confirmed in the folded portion and its vicinity. The arithmetic mean height Ra of this small irregularity was 2.1 μm, and the maximum height Rz was 14.9 μm. Therefore, this small irregularity is unlikely to cause surface defects. Furthermore, no small irregularities were confirmed in the main scanning portion, and the arithmetic mean height Ra was 0.9 μm, and the maximum height Rz was 6.5 μm.
Therefore, when irradiating the pulsed laser light while scanning back and forth, it is presumed that by irradiating the pulsed laser light in the main scanning portion under irradiation condition A and irradiating the turning portion and its vicinity under irradiation condition B, descaling can be performed without forming excessively uneven portions in the turning portion and its vicinity.

以上の結果からわかるように、本発明によれば、レーザ光の往復走査における折り返し部及びその近傍の入熱量の増大による過大な凹凸部の形成を抑制することが可能な酸化スケールの除去方法を提供することができる。また、本発明によれば、生産効率が高く、外観が良好なステンレス鋼材の製造方法を提供することができる。 As can be seen from the above results, the present invention can provide a method for removing oxide scale that can suppress the formation of excessively uneven portions due to an increase in the amount of heat input at and near the turning points during the reciprocating scanning of the laser light. Furthermore, the present invention can provide a method for manufacturing stainless steel material that has high production efficiency and a good appearance.

1 ステンレス鋼板
10 レーザ光照射装置
11 レーザ発振器
12 レーザヘッド
13 パルスレーザ光
15,16,17 パルスレーザ光の中心部の軌跡
20 主走査部
21 折り返し部
22 折り返し部の近傍
REFERENCE SIGNS LIST 1 Stainless steel plate 10 Laser light irradiation device 11 Laser oscillator 12 Laser head 13 Pulsed laser light 15, 16, 17 Trajectory of central part of pulsed laser light 20 Main scanning section 21 Turning section 22 Vicinity of turning section

Claims (6)

熱間圧延後又は冷間圧延後のステンレス鋼材の表面に形成された酸化スケールをパルスレーザ光の照射によって除去する酸化スケールの除去方法であって、
X方向に前記パルスレーザ光を往復走査しながら照射するとともに、前記X方向に垂直なY方向に前記ステンレス鋼材を移動させる照射工程と、
前記照射工程後に、酸洗処理を行う酸洗処理工程と
を含み、
前記パルスレーザ光のパルス幅が10~1000nsであり、
前記往復走査の折り返し部及びその近傍における前記パルスレーザ光のフルエンスを、前記往復走査の主走査部における前記パルスレーザ光のフルエンスよりも小さく
前記照射工程は、前記ステンレス鋼材の表面のうちの部分Aにおいて前記パルスレーザ光の照射を行う第1照射工程と、前記第1照射工程後に前記ステンレス鋼材の表面のうちの部分Bにおいて前記パルスレーザ光の照射を行う第2照射工程とを含み、
前記部分Aと前記部分Bとの間のX方向における前記パルスレーザ光の照射領域の重なりが、前記部分A及び前記部分BのそれぞれにおけるX方向の走査幅の1~50%である、酸化スケールの除去方法。
A method for removing oxide scale formed on a surface of a stainless steel material after hot rolling or cold rolling by irradiating the surface with a pulsed laser beam, comprising the steps of:
an irradiation step of irradiating the stainless steel material with the pulsed laser light while scanning it back and forth in an X direction and moving the stainless steel material in a Y direction perpendicular to the X direction;
and a pickling treatment step of performing pickling treatment after the irradiation step,
The pulse width of the pulsed laser light is 10 to 1000 ns,
a fluence of the pulsed laser light in a return portion of the reciprocating scan and in the vicinity thereof is made smaller than a fluence of the pulsed laser light in a main scanning portion of the reciprocating scan;
The irradiation step includes a first irradiation step of irradiating a portion A of the surface of the stainless steel material with the pulsed laser light, and a second irradiation step of irradiating a portion B of the surface of the stainless steel material with the pulsed laser light after the first irradiation step,
an overlap of an irradiation area of the pulsed laser light between the part A and the part B in the X direction is 1 to 50% of a scanning width in the X direction of each of the part A and the part B.
前記折り返し部及びその近傍は、X方向の走査幅の1%以下の領域である、請求項1に記載の酸化スケールの除去方法。 The method for removing oxide scale according to claim 1, wherein the folded portion and its vicinity are an area of 1% or less of the scanning width in the X direction. 前記主走査部における前記パルスレーザ光は、フルエンスをF[J/cm2]、パルス幅をτ[ns]とした場合に、以下の式(1)を満たす、請求項1又は2に記載の酸化スケールの除去方法。
1×(τ/100)1/2≦F≦15×(τ/100)1/2 ・・・(1)
The method for removing oxide scale according to claim 1 or 2, wherein the pulsed laser light in the main scanning section satisfies the following formula (1) when the fluence is F [J/cm 2 ] and the pulse width is τ [ns].
1×(τ/100) 1/2 ≦F≦15×(τ/100) 1/2 ...(1)
前記折り返し部及びその近傍における前記パルスレーザ光のフルエンスは、前記主走査部における前記パルスレーザ光のフルエンスの20~90%である、請求項1~3のいずれか一項に記載の酸化スケールの除去方法。 The method for removing oxide scale according to any one of claims 1 to 3, wherein the fluence of the pulsed laser light in the turning portion and its vicinity is 20 to 90% of the fluence of the pulsed laser light in the main scanning portion. 前記ステンレス鋼材は、ステンレス鋼板である、請求項1~4のいずれか一項に記載の酸化スケールの除去方法。 The method for removing oxide scale according to any one of claims 1 to 4, wherein the stainless steel material is a stainless steel plate. 請求項1~のいずれか一項に記載の酸化スケールの除去方法を含む、ステンレス鋼材の製造方法。 A method for producing a stainless steel material, comprising the method for removing oxide scale according to any one of claims 1 to 5 .
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