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    公开号:WO1992011960A1
    申请号:PCT/JP1992/000006
    申请日:1992-01-09
    公开日:1992-07-23
    发明作者:Katsuhiro Minamida；Motoi Kido；Fumihiko Nishizawa
    申请人:Nippon Steel Corporation；
    IPC主号:B23K26-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 薄肉铸片铸造用冷却 ドラ ム及び ドラ ムの周面 にディ ンプルを形成する方法並びに装置 技術分野
    [0002] 本発明はツイ ン ドラ ム方式、 シ ン グル ドラ ム方式、 ド ラム -ベル ト方式等によ って薄肉铸片を連続铸造する時 に使用 される冷却 ドラム及び ドラ ムの周面にディ ンプル を形成する方法並びに装置に関する。
    [0003] 背景技術
    [0004] 連続铸造の分野では、 コス トの切り下げ、 新材質の創 出等を目的と して、 最終形状に近い薄肉鐯片を溶融金属 から直接的に製造する技術の開発が強 く 望まれている。 こ の要求に応えるべ く 、 内部冷却水冷機構を備えた一対 の冷却 ドラ ムを使用する ツイ ン ドラ ム方式、 一本の冷却 ドラ ムを使用する シ ン グル ドラ ム方式、 冷却 ドラ ム とベ ル ト との間に湯だま り部を形成する ドラム一ベル ト方式 等の各種方法がこれ迄提案され、 その一部は工業的に実 用の レベル迄達している。
    [0005] これ らの連続铸造においては、 薄肉铸片の表面性状を 安定して高水準に維持する こ とが重要である。 すなわち こ の種の連続铸造方法は、 旧来の連続銪造設備によ って 製造されるス ラ ブの場合と異な り、 後続する工程で圧延 される度合を小さ く する こ とができ る薄肉铸片を得る こ とを狙って開発されたものである。 そのため、 薄肉鐯片 に肉厚変動、 表面割れ等がある と、 これが製品表面の欠 陥となって残り、 商品価値を著し く 損なう恐れが大きい。
    [0006] そこで、 良好な表面品質を持つ薄肉铸片を安定して製 造する為、 種々 の方法が検討され提案されている。 たと えば、 特開昭 6 0 — 1 8 4 4 4 9 号公報では、 铸造され る金属と冷却 ドラムとの間にエアギヤ ッ プを形成する よ う に、 冷却 ドラムの周面に凹凸を設ける こ とが提案され ている。 このエアギャ ッ プによって、 冷却 ドラムの抜熱 能力が小さ く なり、 溶融金属の緩慢な冷却が行われる。 その結果、 凝固シ ルの厚みがシェ ルの板幅方向で均一 化され、 形状特性の優れた薄肉铸片の製造が可能となる。
    [0007] とこ ろが、 周面に凹凸やディ ンプルを形成した冷却 ド ラ ムを使用 して薄肉铸片の製造を行う と、 得られた铸片 の表面に横皴が発生しやすい。 こ の原因を図を参照しな がら説明する。
    [0008] 第 5 図は、 ツイ ン ドラム方式の連続鐯造機における一 方の冷却 ドラムのメニスカス周辺部を示したものである が、 単 ドラム方式、 ドラム—ベル ト方式にあっても同様 な問題が生じる。
    [0009] 冷却 ドラム 1 の周面に形成した凹凸、 ディ ンプル 2 等 によ って、 湯だま り部 3 に注入された溶融金属 4 に振動 が付与され、 表面波 5 が発生する。 溶融金属 4 は、 矢印 A方向に冷却 ドラム 1 が回転するに伴って、 冷却 ドラム 1 の周面で冷却されて凝固シヱルとな り、 ドラムギヤ ッ プに送られる。
    [0010] こ の とき湯面に表面波 5 が発生している と、 溶融金属 と冷却 ドラム 1 周面との接触状態が悪化し、 界面に不 規則な隙間が生 じ易 く なる。 こ の隙間によ って冷却 ドラ 厶 1 に対する伝熱量が低下し、 凝固シ ェ ルの成長や冷却 速度が铸片の長手方向に不規則に変化する。
    [0011] その結果、 铸造された薄肉铸片に横皺が発生する。 ま た横皺発生に至らないまでも、 表面波 5 によ って凝固シ エ ルの成長や冷却条件が不規則に変動するため、 薄肉鐯 片の熱履歴が局所的に異なった ものとなる。
    [0012] この熱履歴の相違は、 製品表面に光沢ムラ、 粗大結晶 組織等の欠陥と して現れ、 特に表面性状を重要視するス テ ン レ ス鋼薄板等に於いては商品価値を著し く 低下させ る。 こ の表面波 5 はディ ンプル 2 の直径と深さ と中心間 間隔が大き く 関与してお り、 直径を小さ く する こ と と、 深さを深 く する こ と、 間隔を小さ く する こ とによ って抑 制の効果がある こ とが判った。
    [0013] 発明者の詳細な検討の結果、 穴間隔の周期性を排除 し、 不規則とする こ とによ って表面波の発生を抑制でき る こ と も解った。 この場合、 不規則性確認の手法と しては、 ディ ンプル位置の分布密度の解析が有効である。 こ こ で、 分布密度とは、 任意のディ ンプルの直近のデ ィ ンプルの 存在確立の密度であ り、 第 7 図に示すよ う に、 ドラ ム周 面上に、 ドラム軸方向に X軸、 ドラム周方向に Y軸をと り、 任意ディ ンプルの位置 （ X i 、 Y i ) とその直近の ディ ンプルの位置 （ Χ』 、 Y i ) の差 （ X、 Y ) を、 θ = T a η - 1 ( Χ / Υ ) に対してプロ ッ ト した時の分布密 度である。 この解析の結果を第 8 図に示す。 これに対し、 規則性が存在する場合には、 規則性の違いによ り以下の よ う な結果となる。 第 9 図に示す解析結果は、 ドラム表 面軸方向に周期性がある場合であ り、 第 1 0 図に示す解 析結果は ドラム周方向に周期性がある場合である。
    [0014] しかし、 この種のディ ンプル 2 は、 通常、 エッ チング によ り形成されてきたため、 穴径を小さ く かつ穴深さを 大き く する こ とは困難であった。 また穴間隔を自由に変 化させる こ とは時間的に も費用的にも負担が大き く 実現 可能ではなかった。
    [0015] 発明の開示
    [0016] 本発明の第 1 の目的は薄肉鐯片铸造用冷却 ドラ ムの周 面に多数のディ ンプルを形成する方法であって、 形成さ れるディ ンプルの直径と深さ とディ ンプル間の間隔とを 良好に制御出来る方法を提供する こ とである。
    [0017] 本発明の第 2 の目的は第 1 の目的を達成するために提 供される方法の実施に用いられるディ ンプル形成装置を 提供する こ とである。
    [0018] 本発明の第 3 の目的は制御された所望の間隔をも って 形成されたディ ンプルを有する薄肉铸片铸造用冷却 ドラ ムを提供する こ とである。
    [0019] 本発明の第 4 の目的は第 3 の目的を達成するために使 用 されるディ ンプル形成方法を提供する こ とである。 本発明の第 5 の目的は第 4 の目的を達成するために提 供される方法の実施に用いられるディ ンプ形成装置を提 供する こ とである。
    [0020] 本発明の第 1 の目的を達成するためのディ ンプル形成 方法は、
    [0021] ドラ ムをその軸線を中心と して回転させる工程と、 0 . 3 0 〃 111から 1 . 0 7 〃 m までの波長を有する少 な く と も 1 つの レーザ一 ビームを ドラムの周面に照射し て該周面にディ ンプルを形成する工程と、
    [0022] レーザー ビームの発振周期と、 レーザー出力 と ビーム 発散角 とのう ちの少な く と も 1 つを制御して、 各ディ ン プルの深さが 5 0 m以上で直径が 5 0 0 // m以下であ り、 しかも、 各隣接対のディ ンプルの中心間の距離がデ イ ンプルの直径の 1 . 0 5 倍から 5 倍までの範囲内にあ る よ う にする工程と、
    [0023] を有する。
    [0024] 本発明の第 2 の目的を達成するためのディ ンプル形成 装置は、
    [0025] ドラ ムをその軸線を中心と して回転させる駆動手段と、 0 . 3 0 / m力、ら 1 . 0 7 〃 mまでの波長を有する レ 一ザ一ビームを出力する少な く と も 1 つの レーザー発振 機と、
    [0026] 少な く と も 1 つのベンディ ング ミ ラ ーおよび少な く と も 1 つの集光レ ンズを有し、 前記レーザー発振機からの レーザ一 ビームを回転中の ドラ ムの周面に指向 して該周 面にディ ンプルを形成する加工へッ ドと、
    [0027] 該加工へッ ドを前記 ドラ ムの軸方向に移動させる移動 手段と、
    [0028] を有する。
    [0029] 本発明の第 3 の目的を達成するための ドラムにおいて は、 ドラムの周面に多数のディ ンプルが形成され、 各デ ィ ンプルの深さが 5 0 m以上で直径が 5 0 0 m以下 であ り、 各隣接対のディ ンプルの中心間の距離がディ ン ブルの直径の 1 . 0 5 倍から 5 倍までの範囲内にあ り、 任意のディ ンプルの直近のディ ンプルの存在確立で表し たディ ンプルの分布密度が不規則にばらついており、 し かも該ばらつきが 2 0 以下である。
    [0030] 本発明の第 4 の目的を達成するためのディ ンプル形成 方法は、
    [0031] ドラムをその軸線を中心と して回転させる工程と、
    [0032] 0 . 5 3 ^ mから 1 . 0 7 〃 mまでの波長を有する少 な く と も 1 つの レーザー ビームを該回転している ドラム の周面に照射して該周面に順次にディ ンプルを形成する 工程と、
    [0033] 該レ ーザ一 ビームの発振周期を変調する こ と と、 該レ 一ザ一 ビームに該 ドラムの軸方向において該 ドラムの周 面をスキャ ン させる こ と とのう ちの少な く と も一方を行 い、 形成されるディ ンプルの分布密度に不規則なばらつ きを生じさせる工程と、
    [0034] を有する。 本発明の第 5 の目的を達成するためのディ ンプル形成 方法は、
    [0035] ドラ ムをその軸線を中心と して回転させる駆動手段と、 0 . 5 3 z mから 1 . 0 7 〃 mまでの波長を有する レ 一ザ一 ビームを出力する少な く と も 1 つの レーザー発振 機と、
    [0036] 該回転している ドラ ムの周面に前記レーザー発振機か らの レーザー ビームを指向 して該周面に順次にディ ンプ ルを形成する光学手段と、
    [0037] 前記レ ーザ一発振機を制御して レーザ一 ビームの発振 周期を変調する レーザー変調手段と、
    [0038] 前記 ドラ ムの周面に指向された レーザー ビームに該 ド ラムの軸方向において該 ドラムの周面をスキヤ ンさせる スキ ヤ ン手段と、
    [0039] 該スキ ャ ン手段を制御するスキ ャ ン コ ン ト ローラ と、 を含み、
    [0040] 前記レーザ一 ビームの発振周期の変調と前記 ドラムの 軸方向におけるスキ ャ ン とのう ちのす く な く と も一方が 行われて、 形成されるディ ンプルの分布密度に不規則な ばらつきを生じさせる よ う に構成されている。
    [0041] 図面の簡単な説明
    [0042] 第 1 図は本発明のディ ンプル形成装置の第 1 実施例の 概略図である。
    [0043] 第 2 図は第 1 図に示すディ ンプル形成装置の変形例を 示す概略図である。 第 3 図は表面皴発生の抑制に対するディ ンプルの直径 と深さ との関係を示した図表である。
    [0044] 第 4 図は本発明によ り形成された 1 個のディ ンプルの 拡大図である。
    [0045] 第 5 図は従来の冷却 ドラムを甩いた薄肉鐯片の連続鎳 造における メニスカス周辺の溶融金属の表面の状態を示 す斜視図である。
    [0046] 第 6 図は本発明のディ ンプル形成装置の第 2実施例の 概略図である。
    [0047] 第 7 図はディ ンプルの分布密度の概念を図解的に示し た図である。
    [0048] 第 8 図はディ ンプルの分布密度に不規則なばらつきが ある場合のディ ンプル分布密度の解析結果を示す線図で め " > o
    [0049] 第 9 図はディ ンプルの分布密度のばらつきに ドラムの 軸方向における周期性がある場合のディ ンプル分布密度 の解析結果を示す線図である。
    [0050] 第 1 0 図はディ ンプルの分布密度のばらつきに ドラム の周方向に周期性がある場合のディ ンプル分布密度の解 析結果を示す線図である。
    [0051] 第 1 1 図は レーザー ビームの発振周期の変調の一例を パルス間隔をも って図解した図である。
    [0052] 発明を実施するための最良の形態
    [0053] 第 1 図を参照する と、 周面にディ ンプル 2 を形成され るべき ドラム 1 は ドラム受けすなわち支持部材 1 5 によ り回転自在に支持され、 駆動機構 1 4 によ り回転駆動さ れる。 こ の ドラ ム 1 の周面に レーザー ビームを照射する レーザ一装置は 2 台の レーザー発振機 1 0 を有する。 こ れ ら の レ ー ザー発振機 1 0 か ら 出た レ ーザー ビー ム 1 O a は往復駆動装置 1 l a によ り ドラム 1 の軸方向に 往復駆動可能な加工へッ ド 1 1 に入光する。 加工へッ ド 1 1 内には 2 つのベンディ ン グ ミ ラ ー 1 2 が設けられて お り 、 こ れ ら の ミ ラ ー 1 2 力 2 つの レ ーザー ビー ム 1 0 a を加工へッ ド 1 1 内の集光レ ンズ 1 3 へそれぞれ 反射する。 集光レ ンズ 1 3 は ミ ラ一 1 2 力、らの レーザ一 ビーム 1 0 a を駆動機構 1 4 によ り回転中の ドラム 1 の 周面に集光し、 こ の周面にディ ンプル 2 を形成させる。 こ の時、 加工へッ ド 1 1 が往復駆動装置 1 1 a によ り ド ラム 1 の軸方向に往復移動されるので、 形成されるディ ンプル 2 は ドラム 1 の周方向 と軸方向との両方向におい て分布する。 往復駆動装置 1 1 a の作動は図示しないコ ン ピュ ー夕一によ り制御され、 ディ ンプル 2 を所望のパ ター ンに配置する こ とが可能である。
    [0054] ディ ンプル 2 の形成時に、 以下に述べる条件を制御す る こ とによ り、 形成されるディ ンプル 2 の直径と深さ並 びにディ ンプル 2 の配置 （ディ ンプル相互間の間隔） を 制御する こ とが可能である。
    [0055] レーザ一 ビーム 1 0 a の波長は 0 . 3 0 〜 1 . 0 7 〃 mに選定されている。 その理由は、 加工すべき ドラ ム 1 が通常、 銅製、 アル ミ 製又はニ ッ ケル製であ り、 1 . 0 7 m以上の波長の レーザー光では吸収率が低す ぎ、 能率的な加工が得られない し、 また 0 . 3 0 m以 下の波長に於いては、 加工のプロセスにおいて、 それ以 上の波長の レーザーによる熱加工と異なり、 化学的な反 応による加工が主になるために、 効果的な加工が不可能 となるためである。
    [0056] レーザー ビー厶の発振の周期を制御する こ とによ り、 ディ ンプル 2 の形成位置に規則性、 不規則性を付ける こ とが可能であ り、 これは溶融金属に発生する表面波の抑 制に有効である。
    [0057] レーザ一出力は、 主にディ ンプルの深さに比例し、 表 面波がディ ンプル深さ と負の相関関係をもつ。 従って、 レーザーの出力を制御する こ とは表面波の抑制に有効で の 。
    [0058] ビーム発散角 と加工ディ ンブル径がほぼ正比例し、 デ イ ンプル径が表面波の発生に負の相関を持っため、 ビー ム発散角を制御する こ とは発生する表面波の抑制に有効 である。
    [0059] ディ ンプルの径と、 深さ との表面波に対する良好な条 件は、 第 3 図に示される よ う に、 ディ ンプル径が 5 0 0 m以下で、 深さが 5 0 m以上の場合特に表面波の抑 制が行われる こ とが判る。
    [0060] この場合、 ディ ンプル 2 の中心間の間隔がディ ンプル 径の 1 . 0 5 倍以下である と、 溶融金属と ドラ ム との接 触面積が少なすぎるため、 溶融金属から ドラ ム 1 へ充分 な伝熱が行われず、 凝固シェルの安定した成長が不可能 とな り、 また、 5 倍以上とする と、 ドラム上のディ ンプ ル 2 の効果である溶融金属の緩慢な抜熱が得られない。 従って、 ディ ンプル 2 間の間隔がディ ンプル径の
    [0061] 1 . 0 5 倍以上で 5 倍以下であるべきである。
    [0062] ディ ンプル 2 の位置を積極的に制御し、 発生する表面 波を効果的に抑制する手法と しては、 第 1 図のよ う に、 複数の レーザー発振機 1 0 を並べ、 各々 の レーザ一発振 周期を制御する手法や、 一台の レ ーザー発振機を用い集 光系を高速振動させる手法がある。
    [0063] 第 2 図に示す変形例では 1 台の レーザー発振機 1 0 を 用い、 レ ンズ 1 3 をレーザ一 ビーム 1 0 a に対 して偏心 させ高速回転さ.せる こ とによ り、 形成されるディ ンプル 2 の位置を制御している。
    [0064] 第 4 図を参照する と、 レーザーの熱加工において特徴 と される、 加工蒸散物によるディ ンプル 2 の周縁の盛り 上がり部分 （ ビー ド） 2 a は薄肉铸片の表面性状を著し く 低下させるが、 レーザーの出力エネルギーを 3 0 m J 〜 1 0 0 m J、 ノ、。ルス幅を 1 0 O n s e c 程度、 レーザ 一の発散角を 3 m r a d以下に制御する こ とによ り、 デ ィ ンプル 2 の周縁の ビー ド 2 a の高さ Hをディ ンプルの 深さ Dの 1 Z 5 0 以下とする こ とができ、 こ のよ う に制 御 した場合に薄肉铸片の表面性状に問題がないこ とが判 つた。
    [0065] 実験例 1 薄肉铸片铸造用 ドラ ム 1 に対するディ ンプル 2 の形成 において、 パルス当 りの出力エネルギーは各々 7 0、 8 0、 9 0、 1 0 0 m Jで、 5 0 0ノ、。ルス 秒、 発散角 3 m r a d の Y A G レーザー 4 台から レーザー ビームを集 光用 レ ンズ （ f = 1 0 O m m ) にそれぞれ 2 0 度で照射 し、 ディ ンプルの中心間の間隔がそれぞれ 2 0 0 n m力、 ら 2 5 となる よ う に ドラムの周速度を調整した。
    [0066] この結果、 ドラム 1 の周面には、 直径 1 2 0、 1 5 0、 1 7 0、 1 8 0 〃 m、 深さ 1 0 0 m以上、 ビー ドの高 さ 1 〃 mのディ ンプル 2 が形成でき、 この ドラムを用い 5 m m厚で表面性状の良好な薄肉铸片が製造された。
    [0067] 実験例 2
    [0068] 薄肉铸片铸造用 ド ラ ム 1 に対す る デ ィ ン プル 2 の 形成において、 パルス当たりの出力エネルギーは各々 8 0 m Jで、 1 0 パルス Z秒、 発散角 3 m r a dのァ レ キサン ドライ ト レーザ 4 台から レーザー ビームを集光用 レ ンズ （ f = 5 0 mm ) に照射した。
    [0069] この結果、 ドラム 1 の周面には直径 1 0 0 m、 深さ 2 0 0 〃 m、 中心間の間隔力 1 2 0 〃 mカヽら 1 5 0 m、 ビ一 ドの高さ 3 〃 mのディ ンプルが形成でき、 この ドラ ムを用い、 5 m m厚で表面性状の良好な薄肉鐯片が製造 された。
    [0070] 第 6 図は本発明のディ ンプル形成装置の第 2 の実施例 を示す。 この実施例と第 1 図に示した第 1 の実施例との 相違点について説明する と、 第 6 図に示す実施例では加 ェヘッ ド 1 1 内に 1 対のガルノく ノ ミ ラ 一 1 2 a と、 追加 の三角形の ミ ラー 1 5 が配置されている。 1 対の レーザ 一発振機 1 0 から出た 2 条の レーザー ビーム 1 O a はそ れぞれ 2 つの レーザ一 ビームエキスノ、。ンダ一 1 6 を通つ てから加工へッ ド 1 1 内のガルノく ノ ミ ラ一 1 2 a に入射 してこれらの ミ ラーによ り反射されて追加の ミ ラー 1 5 へ指向され、 こ の ミ ラ 一 1 5 の 2 つの反射面によ り レ ン ズ 1 3 へ反射され、 次に レ ンズ 1 3 によ り ドラ ム 1 の周 面に集光される。
    [0071] 加工へッ ド 1 1 は第 1 実施例における と同様に ドラム 1 の軸方向に往復駆動される。 こ の往復駆動を司る駆動 装置は第 6 図では図示を省略してあるが、 こ の往復駆動 の方向が矢印 Xで表されている。 また、 レ ンズ 1 3 はそ の焦点位置の調整のため ドラム 1 の軸方向に対して直角 な方向に移動可能である。 こ の移動を司る駆動装置も第 6 図では図示を省略してあるが、 こ の移動方向が矢印 Y で表されている。 矢印 X方向における加工へッ ド 1 1 の 移動と矢印 Y方向における レ ンズ 1 3 の移動とはコ ン ト ローラ 1 8 からの制御信号 X と Y とによ り制御される よ う に、 そ して、 2 つのガルバノ ミ ラ ー 1 2 a の振動周期 がコ ン ト ローラ 1 8 からの制御信号 P と Q とによ り制御 される よ う に、 ディ ンプル形成装置が構成されている。 さ らに、 コ ン ト ローラ 1 8 は 2 つの レーザ一発振機 1 0 を制御して レーザ一 ビーム 1 0 a の発振周期を第 1 1 図 に示すよ う に変調させる こ とが出来る。 矢印 X方向にお ける加工ヘッ ド 1 1 の往復動は周期的であ り、 これによ り、 レ ンズ 1 3 から回転中の ドラム 1 の周面に集光され た レーザ一 ビームは ドラム 1 の周面を ドラムの軸方向に スキャ ン し、 ドラムの周面にディ ンプルを順次形成する。 こ の と き、 レ ーザ一 ビームのパルスエネルギー と、 照射 面積の制御によ り、 形成されるディ ンプルの深さ と直径 がコ ン ト ロール可能である。
    [0072] レーザ一 ビームの波長は 0 . 5 3 〜 1 . 0 7 /z mに選 定されている。 その理由は、 加工すべき ドラム 1 が、 通 常、 銅製又はニッ ケル製であ り、 1 . 0 7 〃 m超の波長 の レーザー光では吸収率が低すぎ能率的な加工が得られ ず、 また、 0 . 5 3 Xi m未満の波長ではそれ以上の波長 のレーザーによる熱加工と違い化学的な反応による加工 が主になる為、 効果的な加工が不可能となる こ とによる。
    [0073] レーザーの発振の周期を変調し、 また、 レーザー ビ一 ムに ドラム表面を ドラム軸方向にスキヤ ンさせる理由は、 ディ ンプルの形成位置に不規則性を付けるためであ り、 これは溶融金属に発生する表面波の抑制に有効であるか らである。 こ の加工法によ り、 従来の レーザ一加工では 実現できなかった、 表面波の抑制に必要な、 ディ ンプル の分布密度のばらつきが 2 0 %以下で、 しかも、 ばらつ きが不規則となる加ェが可能となつた。
    [0074] レーザーの発振周期を変調し、 かつ、 レーザ一 ビーム に ドラム表面を ドラム軸方向に周期的にスキヤ ンさせる 際に、 レ ーザ一パルスの変調の周期の周波数 （ H z ) と 軸方向スキ ャ ンの周期の周波数 （ H z ) との最小公倍数 を 1 0 4 以上とするのが良い。 その理由は、 それ未満で ある と分布密度のばらつきが 2 0 %以下とな らず、 ディ ンプルの不規則ばらつきによる表面波の抑制効果が充分 得られないためである。
    [0075] 実験例 3
    [0076] 薄肉铸片铸造用 ドラムに対するディ ンプルの形成に於 いて、 波長 1 . 0 6 mの 2 台の Y A G レーザ一を用い、 それらの レーザー出力 と してパルス当 り のエネルギーは 各々 9 0 m Jで、 発散角 3 m r a d と した。 レーザ一発 振周波数は 3 2 0 H z から 4 8 0 H z までで、 これは変 調周期 6 0 H z で変調された。 また、 ガルバノ ミ ラーの 振動周期は 2 9 3 H z 、 その振れ角は 0 . 3 4 度である。 集光用 レ ンズ （ f = 5 0 m m ) へのそれぞれの レーザ一 ビームの入射角を ± 5 度と し、 形成されるディ ンプルの 中心間の間隔の平均がそれぞれ 1 4 0 m となる よ う に 照射した。 この結果、 ドラム周面には直径 1 2 0 〃 m、 深さ 2 5 0 ； « mで、 分布密度のばらつきが 5 %以下でし かも不規則なディ ンプルが形成され、 か く して形成され たディ ンプルを有する ドラムを用いて、 5 m m厚で表面 性状の良好な S U S 3 0 4 の薄肉铸片が製造できた。
    [0077] 産業上の利用可能性
    [0078] 以上の説明から明 らかなよ う に、 本発明のディ ンプル 形成装置と方法の第 1 実施例によれば、 薄肉鐯片铸造用 ドラム 1 の周面に形成されるディ ンプル 2 の直径と深さ D及び隣接ディ ンブル 2 間の間隔を良好に制御できる。 また、 第 2実施例によれば、 さ らに、 形成されるディ ン プル 2 の分布密度のばらつきを制御できるので、 本発明 は表面性状の良好な薄肉铸片の連続铸造に効果のある冷 却 ドラムを提供出来る。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . 薄肉铸片铸造用冷却 ドラ ムの周面に多数のディ ンプルを形成する方法において、
    該 ドラムをその軸線を中心と して回転させる工程と、 0 . 3 0 〃 111から 1 . 0 7 z mまでの波長を有する少 な く と も 1 つの レーザ一 ビームを ドラムの周面に照射し て該周面にディ ンプルを形成する工程と、
    レーザ一 ビームの発振周期と、 レーザー出力 と ビーム 発散角 とのう ちの少な く と も 1 つを制御して、 各ディ ン プルの深さが 5 0 m以上で直径が 5 0 0 m以下であ り、 しかも、 各隣接対のディ ンプルの中心間の距離がデ ィ ンプルの直径の 1 . 0 5 倍から 5 倍までの範囲内にあ る よ う にする工程と、
    を有する こ とを特徴とする方法。
    2. 請求項 1 に記載のディ ンプル形成方法において 前記 ドラムの周面に形成されるディ ンプルの周縁に生じ る ビー ドの高さがディ ンプルの深さの 1 Z 5 0 以下に制 御される こ とを特徴とする方法。
    3. 請求項 1 に記載のディ ンプル形成方法において 複数の レーザ一発振機が用い られ、 該レーザー発振機か ら出る レ ーザー ビームが少な く と も 1 つの集光手段で集 光される こ とを特徴とする方法。
    4 . 請求項 1 に記載のディ ンプル形成方法において 1 つの レ ーザー発振機が用い られ、 該レ ーザー発振機か ら出た レーザ一 ビームが 1 つの集光手段で集光され、 該 集光手段が高速で振動せしめられる こ とを特徴とする方 法 o
    5. 請求項 1 に記載のディ ンプル形成方法において、 レーザーの出力エネルギーを 3 O m J力、ら 1 0 O m J ま での範囲内に、 パルス幅をほぼ 1 0 O n s e c に、 レ一 ザ一の発散角を 3 m r a d以下に、 それぞれ、 制御する こ とを特徵とする方法。
    6. レーザ一 ビームを用いて薄肉铸片铸造用冷却 ド ラ ムの周面に多数のディ ンプルを形成する装置において、 該 ドラ ムをその軸線を中心と して回転させる駆動手段 と、
    0 . 3 0 〃 111から 1 . 0 7 /z mまでの波長を有する レ 一ザ一ビームを出力する少な く と も 1 つの レーザー発振 機と、
    少な く と も 1 つのベンディ ング ミ ラ一および少な く と も 1 つの集光レ ンズを有し、 前記レーザー発振機からの レ ーザ— ビームを回転中の ドラムの周面に措向して該周 面にディ ンプルを形成する加工へッ ドと、
    該加工へッ ドを前記 ドラ ムの軸方向に移動させる移動 手段と、
    を有する こ とを特徴とするディ ンプル形成装置。
    7. 薄肉铸片铸造用冷却 ドラムにおいて、
    該 ドラ ムの周面に多数のディ ンプルが形成され、 各デ ィ ン プルの深さ力 5 0 〃 m以上で直径が 5 0 0 m以下 であ り、 各隣接対のディ ンプルの中心間の距離がディ ン プルの直径の 1 . 0 5 倍から 5 倍までの範囲内にあ り、 任意のディ ンプルの直近のディ ンプルの存在確率で表 し たディ ンプルの分布密度が不規則にばらついてお り、 し かも該ばらつき力 2 0 %以下である こ とを特徴とする薄 肉铸片鐯造用冷却 ドラ ム。
    8. 薄肉铸片铸造用冷却 ドラ ムの周面に多数のディ ンプルを形成する方法において、
    該 ドラ ムをその軸線を中心と して回転させる工程と、 0 . 5 3 〃 111から 1 . 0 7 〃 mまでの波長を有する少 な く と も 1 つの レ ーザー ビー厶を該回転している ドラム の周面に照射して該周面に順次にディ ンプルを形成する 工程と、
    該レーザー ビームの発振周期を変調する こ と と、 該レ 一ザ一ビームに該 ドラムの軸方向において該 ドラ ムの周 面をスキャ ン させる こ と とのう ちの少な く と も一方を行 い、 形成されるディ ンプルの分布密度に不規則なばらつ きを生 じさせる工程と、
    を有する こ とを特徴とする方法。
    9 . 請求項 8 に記載のディ ンプル形成方法において、 レ ーザ一 ビームの発振周期を変調 し、 前記 レ ーザー ビ —厶に、 前記 ドラ ムの軸方向において該 ドラ ムの周面を スキ ヤ ン させ、 該 ドラムの軸方向における レ ーザー ビー 厶のスキャ ンの周期の周波数 （ H z ) と レーザ一 ビーム の発振周期の変調を行う 周期の周波数 （ H z ) との最小 公倍数を 1 0 4 以上とする こ とを特徴とするディ ンプル 形成方法 o
    1 0. 薄肉鐯片鐯造用冷却 ドラムの周面に多数のディ ンプルを形成する装置において、
    該 ドラムをその軸線を中心と して回転させる駆動手段 と、
    0 . 5 3 〃 111から 1 . 0 7 / m までの波長を有する レ 一ザ一ビームを出力する少な く と も 1 つの レーザー発振 機と、
    該回転している ドラムの周面に前記レーザ一発振機か らの レーザー ビームを指向 して該周面に順次にディ ンプ ルを形成する光学手段と、
    前記レーザ発振機を制御して レーザビームの発振周期 を変調する レーザー変調手段と、
    前記 ドラムの周面に指向された レーザー ビームに該 ド ラムの軸方向において該 ドラムの周面をスキヤ ンさせる スキャ ン手段と、
    該スキャ ン手段を制御するスキャ ン コ ン ト ローラ と、 を含み、
    前記レーザー ビームの発振周期の変調と前記 ドラムの 軸方向におけるスキヤ ン とのう ちのす く な く と も一方が 行われて、 形成されるディ ンプルの分布密度に不規則な ばらつきを生じさ る よ う に構成されたこ とを特徵とする ディ ンプル形成装置。
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