金属板表面处理设备、金属板制造方法和金属板的制造装置 【技术领域】
本发明涉及通过把微小的固体颗粒投射到镀锌钢板等金属板表面，使金属板表面具有致密的微小的凹凸的表面粗糙度，在制造冲压成形性和涂装后的鲜艳程度优良的金属板等时进行表面处理的设备和使用此设备制造金属板的方法，特别涉及在即使作业线速度高的情况下也能有效地得到表面粗糙度的表面处理设备、进而可以使设备小型化的表面处理设备、使用这样设备的金属板的制造方法、配置这样设备的金属板的热镀生产线以及金属板的连续退火生产线。
背景技术
对于使用于镀锌钢板和冷轧钢板等的冲压成形的薄钢板，有必要对钢板的表面粗糙度进行适当调整。这是因为通过使表面有一定的粗糙度，提高了冲压成形时与模具之间地贮油性，防止啃伤模具和钢板断裂等的损伤。例如如果钢板和模具之间的滑动阻力增加，钢板容易在凸模面发生断裂，或钢板在卷边部位附近容易发生断裂。
一般为了调整钢板的表面粗糙度，而采用使轧辊表面具有一定的微观的凹凸，在平整工序中使此凹凸复制的方法。可是采用在平整中使轧辊的表面粗糙度复制的方法存在不能得到微小的凹凸，此外由于轧辊的磨损等随时间发生的轧辊粗糙度的变化，金属板表面的粗糙度发生变化等问题。
本发明人发现了采用与现有利用平整的方法不同的方法，把微小的固体颗粒直接投射到钢板表面，调整镀锌钢板等的表面粗糙度的方法。这是利用球形固体颗粒与金属板表面冲击，形成大量微小的凹陷部位，形成所谓的凹窝形的微观凹凸的方法。这样的表面状态特别对提高冲压成形中与模具之间的贮油性的效果明显，可以大幅度提高冲压成形性。此外投射固体颗粒的粒径越小，越能在金属板表面得到短间距的致密的凹凸，所以能提高涂装后的鲜艳程度，可以制造适合用于汽车外板等的金属板。
离心式投射装置或空气式投射装置是具有代表性的固体颗粒的投射装置。空气式投射装置是在喷嘴使压缩空气加速，利用其抗力使固体颗粒加速的装置。其特征是特别适合用于固体颗粒质量小的微小颗粒的投射，可以使固体颗粒的速度非常高。另一方面离心式投射装置是利用旋转叶片的离心力投射固体颗粒的，与空气式投射装置相比可以确保大的投射量，所以在镀锌钢板和冷轧钢板等的生产线上，对于边高速输送宽的钢板边进行处理，可以说是更为适用的投射装置。
作为采用这样的离心式投射装置的钢板处理方法，特开昭63-166953号公报公开了以防止热镀锌钢板加工成形时产生裂纹为目的的喷丸处理法。通过离心式投射装置把直径80～180μm的金属粉在颗粒速度在30m/s以上的条件下进行处理。可是没有说明为了边高速输送宽的钢板边进行处理，如何配置离心式投射装置。
另一方面，使用离心式投射装置的喷丸处理方法被广泛用于对热轧不锈钢带进行脱鳞处理。其为了在钢板上宽范围投射颗粒，配置离心式投射装置，以使得垂直于离心转子转动轴的平面和钢板板面的交线相对于钢板的前进方向成接近垂直的角度。
此外从离心式投射装置转子转动中心到金属钢带的距离(下面称为“投射距离”)设定为1～1.5m左右，对于板宽1500mm左右的金属钢带一般单面配置2～4台左右的离心式投射装置。此时在粒径小的情况下，由于投射的颗粒在空气中减速，与金属钢带冲撞时的动能降低，所以要使用粒径在0.5～2mm左右的颗粒。因为使用比这更小的颗粒时，不能得到规定的脱鳞效果。
图8表示现有技术的示例，是表示主要用于脱鳞的离心式投射装置的具有代表性的配置的图示。在图中表示在钢板1的单面配置2台离心式投射装置的状态，使用电机32、34驱动离心转子部31、33旋转。此时固体颗粒从离心转子部31、33向钢板1投射，一般相对于钢板1的表面有一定的倾斜(下面把此角度称为“投射角度”)。
由于投射的固体颗粒在离心转子部31、33的转动方向上产生一定的扩展的同时与钢板冲撞，在钢板表面颗粒冲撞的区域(下面称为“投射范围”)沿转子部的转动方向有一定扩展。
此时，现有离心式投射装置一般被配置成具有投射范围扩展的方向(下面称为“投射范围的长边方向”)相对于钢板前进方向垂直或具有一定角度。这是因为通过使投射范围的长边方向与板宽的方向一致，可以使1台离心式投射装置可处理的范围增加。如图8所示，在板宽方向上配置多台离心式投射装置时，一般在钢板前进方向上使投射装置之间相距一定距离而对其进行配置。
在钢材生产线上，在投射微小固体颗粒使钢板具有一定表面粗糙度时，为了处理宽的钢板，需要使用多台离心式投射装置，投射大量的固体颗粒。此时为了控制在钢板表面形成的微观的凹凸形态为一定，一般需要调整在钢板表面单位面积上冲撞的固体颗粒的数为一定或固体颗粒的量(以下称为“投射密度”)为一定。因此在使作业线速度增加时，由于钢板通过投射范围的时间变短，所以需要与生产线速度成比例地变更投射的固体颗粒的量，必须配置边高速输送钢板边进行处理的生产线那样的具有投射大量固体颗粒能力的离心式投射装置。
可是如果增加投射到一定投射范围的固体颗粒量，会产生固体颗粒之间容易相互干扰的问题。也就是如果增加1台离心式投射装置单位时间投射的固体颗粒量，投射后到直至与钢板表面冲撞的空间中的固体颗粒之间的间隔变窄，投射中，单位体积中存在的固体颗粒总重量(下面称为“固体颗粒的颗粒密度”)增加。如图7示意表示的那样，在这样的状态下，从离心式投射装置飞向钢板表面的固体颗粒(下面称为“投射颗粒”)容易与表面冲撞于钢板形成压痕后飞散的固体颗粒(下面称为“反射颗粒”)碰撞。
如果投射颗粒在与钢板表面冲撞前，与其他投射颗粒或与反射颗粒碰撞，固体颗粒的动能消失，固体颗粒向周围飞散，不冲撞于规定的投射范围。因此与钢板表面冲撞的固体颗粒的数量减少，冲撞的速度降低，不能在钢板表面形成足够的压痕，不能得到规定的表面粗糙度。
这就意味着即使与生产线的速度增加成比例地增加固体颗粒的投射量，而使向钢板表面的投射密度为一定，在钢板表面形成的表面粗糙度也要降低，对于生产线速度的增加或投射量的增加，形成表面粗糙度的效率要降低。因此为了要即使增加作业线速度也不降低表面粗糙度，就需要投射更大量的固体颗粒，这就进一步导致降低表面粗糙度的形成效率的结果。
以上的问题在以热轧钢板的脱鳞为目的的喷丸处理中那样使用粒径500μm以上的大颗粒的情况下是不显著的。这是由于从离心式投射装置投射的固体颗粒与钢板表面冲撞之前，即使固体颗粒在空气中相互碰撞，由于投射的颗粒质量大，其动能高，仍然可以得到用于脱鳞的足够的冲撞速度。因此可以说上述的问题是作为本发明的目的的向钢板表面投射300μm以下的固体颗粒，形成均匀致密的表面粗糙度特有的问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供即使边以高速输送钢板边进行处理也能有效地形成表面粗糙度的表面处理设备，以及可以实现设备小型化的表面处理设备，和用这样的设备制造金属板的方法。
为了达到上述目的，本发明提供的一种金属板表面处理设备，其特征在于：向连续输送的金属板投射平均粒径为30～300μm的固体颗粒的离心式投射装置配置成垂直于离心转子转动轴的平面和金属板板面的交线与金属板的前进方向平行，或倾斜45°以下的角度。
本发明的金属板主要是冷轧钢板、表面处理钢板。在冷轧钢板中除了普通钢以外，还包括高碳钢、电磁钢板、因瓦合金等特殊钢。此外表面处理钢板包括用热镀或电镀等方法进行表面处理的各种表面处理钢板，以镀锌钢板为主。很多情况下要求冲压成形性和涂装后的鲜艳性，所以要求钢板的表面粗糙度(表面微观的凹凸形态)致密均匀。因此以基于固体颗粒的投射的研扫作用为目的的热轧钢板的脱鳞处理不在本发明范围。本方法和其他方法都主要是以冷轧钢板、表面处理钢板等的钢板为对象，但本方法也可以用于铝板和铝合金板、钛板和钛合金板等其他金属板，是以所有的金属板为对象的。
向上述钢板表面投射平均粒径为30～300μm的固体颗粒是为了在钢板表面形成短间距的凹凸。也就是通过向钢板表面投射固体颗粒，使其动能转换成压入金属板表面做功，在钢板表面形成压痕(凹坑)。此时固体颗粒的直径越小压痕的大小越小，形成微小的凹陷。
也就是利用投射大量的固体颗粒，在钢板表面形成大量微小的压痕，形成更致密的压痕之间间隔非常小的微观的凹凸。通过使表面具有形成单位面积上有大量的凹陷的所谓凹窝形，在用于冲压加工时，可以提高在模具和钢板之间的贮油性，大幅度提高冲压成形性能。
在固体颗粒的平均直径超过300μm的情况下，不能形成短间距的微观的凹凸，不能得到优选的提高冲压成形性能的效果，同时由于钢板表面上的长周期的凹凸，也就是由于表面波纹度变大，从外观上变的不美观，涂装后的鲜艳性也变差。从这种观点看，在冷轧钢板和表面处理钢板上形成表面粗糙度时，必须使固体颗粒的平均粒径在300μm以下，优选在150μm以下。
固体颗粒的投射装置是采用上述的离心式投射装置。为了使宽的钢板边高速输送边连续处理，所以优选可以增大投射量的离心式投射装置。此时把固体颗粒的粒径降到30μm，投射的固体颗粒在空气中容易衰减，使冲撞钢板表面时的速度降低，有时不能在钢板表面形成足够大的压痕。因此要使固体颗粒的平均粒径在30μm以上，优选在50μm以上。
在本设备中，倾斜配置离心式投射装置以使垂直于离心转子转动轴的平面与钢板板面的交线与金属板的前进方向平行或成45°以下的角度。离心式投射装置是向离心转子的中心部供给固体颗粒，利用转动的叶轮和多个叶片边施加离心力边把固体颗粒加速，向对象物投射的装置。此时在与转子转动部的转动轴垂直的面内投射固体颗粒，相对钢板表面成扇形扩展而冲撞(此时把具有扩展的投射范围称为“投射范围长边”，把与它垂直的方向称为“投射范围的短边”)。
另一方面，利用现有技术的离心式投射装置的配置是使投射范围的长边方向与钢板的前进方向垂直或成70°以上角度的配置方式。在图8表示的离心式投射装置的配置中，钢板1在通过图中的投射范围的短边方向期间，由于要投射规定固体颗粒的量，在空中的颗粒密度非常高，颗粒之间容易产生干扰。也就是用现有技术由于要在狭窄的区域内(投射范围的短边内)投射大量的固体颗粒，所以形成表面粗糙度的效率降低。
与此相对，在本方法中，由于在钢板前进方向上使投射范围加长，即使投射相同量的固体颗粒，也可以降低在空中的颗粒密度。也就是如果对更宽面积投射固体颗粒，在空中的颗粒之间的间隔变宽，即使增加固体颗粒的投射量，在空中的固体颗粒也难以发生相互干扰。
图4是示意表示这种方式的图示。图4是从垂直于钢板前进方向的位置看投射颗粒或反射颗粒行为的示意图，表示对于向钢板表面的投射密度相同时的固体颗粒的行为，用本方法(a)和现有技术(b)的对比。从本图可以看出，在本方法中在空气中的颗粒密度比用现有技术的方法低，可以控制在空中的固体颗粒成难以干扰的样子。
在上述金属板的表面处理设备中，在金属板的板宽方向上配置多台上述离心式投射装置，优选至少2台的离心式投射装置优选配置成垂直于它们的离心转子的转动轴的平面与金属板面的交线相互平行。
对宽的钢板大多数情况是只用1台离心式投射装置不能使整个表面形成表面粗糙度。所以有必要在板宽方向配置多台离心式投射装置形成表面粗糙度。这种情况下用一个离心式投射装置投射的固体颗粒有时会妨碍用另外的离心式投射装置形成表面粗糙度。
因而配置使得某台离心式投射装置投射的固体颗粒飞散的方向和其他的离心式投射装置投射的固体颗粒飞散的方向平行，固体颗粒不飞散到相互的投射范围内，即使配置多台离心式投射装置，固体颗粒之间也不相互干扰。本方法通过在配置多台离心式投射装置时，配置以使各离心式投射装置的投射范围的长边方向平行，可以解决以上的问题。
在上述金属板的表面处理设备中，在金属板的宽度方向上配置多台上述离心式投射装置，优选至少2台离心式投射装置它们的离心转子用同一驱动轴驱动旋转。
上述金属板的表面处理设备倾斜配置离心式喷射装置，以使垂直于离心转子转动轴的平面与金属板的板面的交线与金属板的前进方向平行，或倾斜45°以下的角度，通过相对钢板的前进方向加长投射范围，减少其他投射颗粒或反射颗粒对投射颗粒的干扰。
可是由于1台离心式投射装置形成的投射范围不变，如果在钢板前进方向上加长投射范围，覆盖钢板宽度方向需要的离心式投射装置的数量要增加。此时如果在板宽方向上配置多台离心式投射装置，整体设备长度增加，有时难以配置在现有的连续退火生产线或热镀生产线等上。
特别是由于驱动离心式投射装置的离心转子的电机部分是必要的，有时制约配置多台离心式投射装置。因此本方法中，用同一转动轴使多台离心转子转动，因而互相的投射的范围的长边方向平行，而且可以使整体设备的长度缩短。
离心式投射装置形成的投射范围是近似长方形的形状，是以存在长边和短边为前提的，即使是空气式投射装置，把喷嘴形状做成椭圆形或使用扁平喷嘴时有时投射范围也是近似长方形，也具有长边和短边。因此不仅是使用离心式投射装置，即使使用其他的投射装置时，在投射范围存在长边和短边的情况下，在使固体颗粒的干扰减少，即使投射大量的固体颗粒也不降低形成表面粗糙度效率方面，能够得到与上述相同的效果。因此本发明不管使用的投射固体颗粒的装置是什么，在投射范围具有近似长方形形状的情况下，是可以广泛适用的，用具有这样性质的投射装置替代离心式投射装置的，可以说是与这些的发明等效。
此外，本发明提供一种金属板的制造方法，其特征在于，具有使用上述金属板的表面处理设备，向连续输送的金属板投射平均粒径为30～300μm的固体颗粒，进行表面处理工序。
并且本发明提供金属板的热镀生产线，其特征在于，具有热镀生产线，在此热镀生产线中镀浴后的冷却装置或合金化炉的下游一侧配置上述金属板的表面处理设备。
并且本发明提供金属板的连续退火生产线，其特征在于，具有连续退火生产线，在此连续退火生产线中退火炉的下游一侧配置上述金属板的表面处理设备。
上述本发明的金属板表面处理设备配置在金属板的生产线中，应用于生产表面特征优良的金属板。例如配置在位于热镀生产线后段或连续退火生产线后段的平整机的上游一侧或下游一侧中至少一侧，用于生产表面特征优良的热镀锌钢板和冷轧钢板。
这里所说的热镀钢板是指热镀锌钢板、合金化热镀锌钢板、热镀Al-Zn合金钢板、热镀Zn-Al合金钢板等。此外所谓的表面特性是指冲压成形性、涂装后的鲜艳性等涉及钢板质量的表面特性。
【附图说明】
图1为表示本发明第1实施方式的钢板表面处理装置的简图。
图2为表示本发明第2实施方式的钢板表面处理装置的简图。
图3为表示图2所示的本发明实施方式中投射范围的图示。
图4(a)为表示本发明的在空中的固体颗粒的颗粒密度的图示。
图4(b)为表示现有技术的在空中的固体颗粒的颗粒密度的图示。
图5为表示本发明实施方式中使用的离心式投射装置示例的图示。
图6为表示包括本发明实施方式中使用的离心式投射装置的固体颗粒循环系统示例的图示。
图7为示意表示在钢板上的固体颗粒的反射和投射颗粒的干扰状态的图示。
图8为表示作为比较例的现有技术的离心式投射装置的配置示例的图示。
图9为表示在本发明的实施例和比较例中1台投射装置的固体颗粒投射量和钢板表面平均粗糙度的图示。
图10为表示用离心式投射装置的投射颗粒投射密度分布的示意图。
图11为表示本发明的实施例和比较例中的钢板表面的平均粗糙度的图示。
图12为表示本发明实施例中钢板宽度方向上的钢板表面平均粗糙度分布的图示。
图13为表示用离心式投射装置的投射颗粒飞散情况的示意图。
图14为表示用现有方法在钢板宽度方向配置多台离心式投射装置情况下的投射颗粒飞散情况的示意图。
图15为表示用现有方法在钢板宽度方向和钢板输送方向上配置多台离心式投射装置情况的图示。
图16为利用配置本发明实施例中的离心式投射装置，在钢板宽度方向配置多台的情况的图示。
图17为表示本发明实施方式中的投射范围的图示。表示用图1所示方式配置的离心式投射装置的投射范围的图示。
图18为表示本发明实施方式中的投射范围的图示。表示用图2所示方式配置的离心式投射装置的投射范围的图示。
图19为表示本发明实施例中钢板宽度方向上的钢板表面平均粗糙度分布的图示。
图20为表示钢板宽度方向上的投射密度分布的示意图。
图21为表示钢板宽度方向上的投射密度分布的示意图。
图22为表示把投射装置配置在热镀生产线中的示例的图示。
【具体实施方式】
图5为表示本发明实施方式中使用的离心式投射装置示例的图示。离心式投射装置是用电机44驱动的叶轮45和叶片46，利用离心力使固体颗粒加速的装置(叶轮45、叶片46和带其转动的部分称为“离心转子”)。固体颗粒从贮存在罐等中的状态通过颗粒供给管道43被提供到离心式投射机的叶轮45中央部。一般离心转子式投射机的叶片部分的外径为300～500mm左右。此时在从转子转动中心到钢板1的距离(称为投射距离)大的情况下，由于投射的固体颗粒小，在空气中的减速大，所以作为本发明的实施方式优选投射距离在700mm以下，更优选采用与叶片直径相同程度的投射距离。
图6为表示使用图5所示的离心式投射装置的装置结构。图5所示的离心式投射装置对应于图6的离心式投射装置3。在本发明的实施方式中，离心式投射装置3中投射固体颗粒的部分配置在投射室2内，成为与周围隔开的空间，使投射的固体颗粒不飞散到外部。在投射室2内部，投射的固体颗粒与钢板表面冲撞，残留了凹窝形压痕后反射向周围飞散。大多数因重力作用落在投射室2的下部。特别是因叶片转动产生的气流，大部分从钢板上清除，落在投射室下部。落下的颗粒用颗粒回收装置8回收。回收后的固体颗粒用分级机6把破碎后变的细小的固体颗粒从循环系统中去除，把残留的固体颗粒储存在储罐5中。
从储罐5到离心式投射装置3用颗粒供给管道连接，在此途中设置颗粒供给量调整装置4。作为颗粒供给量调整装置4，可以根据生产线速度、要实现的钢板表面粗糙度、需要的固体颗粒投射量等操作条件，使用能调整阀门开口度的方式。
在图6中表示了对钢板1的上面用离心式投射装置投射固体颗粒的状态，也可以对钢板1的上下面投射固体颗粒。此外在钢板宽的情况下，在板宽的方向上配置多台离心式投射装置。此外在钢板长度方向上也可以配置多台投射装置，可以根据生产线速度、单台离心式投射装置能够投射的固体颗粒量等进行配置。
作为本发明的实施方式，在此可以例举图1所示的离心式投射装置的配置。这是配置离心式投射装置3，使垂直于离心转子转动轴的平面与钢板板面的交线与钢板前进方向成的角度α为30°。此时与图8所示的用现有技术的配置相比，在钢板宽度方向上的任意位置上可以使通过投射范围内的时间加长。也就是对钢板表面的投射密度相同的话，投射固体颗粒的颗粒密度比用现有技术的方式低，可以防止形成表面粗糙度的效率的降低。
比较图1所示的本发明实施方式和图8所示使用现有技术的情况，在本发明实施方式中，用1台离心式投射装置可以覆盖的钢板宽度方向的投射范围比图8所示的现有技术的情况变窄，出现这样的担忧：要覆盖整个钢板宽度，需要的离心式投射装置的数量增加，整体需要的动力增加。
可是比较现有技术和本发明的实施方式，为了使对钢板表面的投射密度相同，使用现有技术的1台离心式投射装置要投射的固体颗粒量大，与此相反，在本发明实施方式中，1台离心式投射装置要投射的固体颗粒量可以少。其结果，在处理同样板宽的钢板时，在设定相同的投射密度的情况下，投射的固体颗粒总量相同，因此需要的电机动力在原理上也相同。当然如果采用本实施方式，由于能提高形成表面粗糙度的效率，因此比现有技术固体颗粒的投射量可以少，所以整体上利用本实施方式能降低需要的动力。
图2表示本发明的另外的实施方式。这是把多台离心转子连接在同一轴22上，具有用单一的电机24驱动的机构的装置。是在各离心转子21a～21e上分别有叶轮和叶片，把一般的离心式投射装置的离心转子以一定的间隔配置的。此时在各离心转子部21a～21e之间连接固体颗粒的供给管道23a～23e，向各离心转子21a～21e提供固体颗粒，向钢板表面1投射。
在具有这样结构的离心式投射装置中，无须分别配置对应各离心转子21a～21e的驱动电机。此外由于不会产生因分别具有驱动电机而造成的离心式投射装置配置方面的制约，可以使整体设备紧凑。
图3表示使用这样装置时在钢板表面的投射范围。图3是示意表示使用两组图2所示的离心式投射装置时的投射范围的图示。图2所示离心式投射装置由于在各离心转子21a～21e之间具有固体颗粒供给管道23a～23e，在对应此部分的钢板表面上，产生了不能投射固体颗粒的区域。因此通过组合使用这样的离心式投射装置，对于在上游侧不能形成表面粗糙度的位置，可以用下游一侧的离心式投射装置形成表面粗糙度，可以在横跨整个板宽方向的全面上形成一定的表面粗糙度。
此外在图中没有表示，在2台离心式投射装置之间可以配置空气清洗喷嘴，把在钢板上飞散的固体颗粒吹跑，在相互的投射范围内固体颗粒飞散，不妨碍形成表面粗糙度。
实施例1
本发明的第1实施例表示使用图1所示的4台离心式投射装置在钢板表面形成粗糙度时的结果。作为比较例，也对用图8所示的2台离心式投射装置在钢板表面形成粗糙度的结果进行说明。在图1的情况下，设定垂直于离心转子转动轴的平面与金属板的板面的交线与金属板前进方向所成角度α为30°。另一方面在图8的情况下，设定垂直于离心转子转动轴的平面与金属板的板面的交线与金属板前进方向垂直。
在本实施例中要形成表面粗糙度的钢板使用热镀锌钢板。它是以板厚0.8mm、板宽800mm的冷轧钢板为基体，镀膜主要由η相构成的。此外进行热镀锌后为了调整材质、使镀膜的凹凸平滑、减小波纹，通过使用光辊的平整施加0.8％的延伸率。
用于形成表面粗糙度而使用的固体颗粒是平均粒径85μm的SUS304的固体颗粒。它是用气体喷雾法制造的大体为球形的颗粒，由于可以在钢板表面形成凹窝形的微小凹凸，所以能够得到具有优良冲压成形性的钢板。
使用的离心式投射装置是图5所示的一般的离心式投射装置，叶片外径为330mm、最大转数为3900rpm。此外用本离心式投射装置可以投射的固体颗粒的重量为1台100kg/min。
在本实施例中，设定投射距离为350mm，使离心转子的转数为3900rpm，边在5～50mpm范围内使钢板的线速度变化，边在钢板表面形成粗糙度。此时调整向各离心式投射装置的固体颗粒的供给量，使向钢板表面的投射密度为5kg/m2。
具体说在线速度为50mpm的情况下，在图1所示的本实施例中，使用各离心式投射装置的固体颗粒投射量为50kg/min，图8所示的比较例中的固体颗粒的投射量为每台100kg/min。也就是设定成用全部离心式投射装置的单位时间投射量的总量相同。此时各离心式投射装置的投射量与线速度成比例进行调整，使其在任何条件下投射密度都是相同的。
从如上述投射固体颗粒，形成表面粗糙度的钢板上切取小试样后，对它的表面状态进行评价。在这里，用钢板平均粗糙度Ra作为代表值来表示。
图9表示本实施例的钢板表面平均粗糙度Ra的相对线速度的变化与采用现有技术的比较例进行比较的结果。在图中记录对应于线速度的固体颗粒的投射量，从比较例的结果可知，如果使固体颗粒投射量增加，尽管向钢板的投射密度相同，钢板表面的平均粗糙度Ra也降低。这是因为投射的固体颗粒在空中的颗粒密度随固体颗粒投射量的增加而增加，固体颗粒相互干扰，不能以足够的速度冲撞于钢板表面的固体颗粒增加。
另一方面在本实施例中，线速度低的情况下，虽然显示出与比较例大体相同的平均粗糙度Ra，但随使线速度增加，投射的固体颗粒的量增加，两者的差别变得明朗。也就是可知如采用本实施例，即使线速度增加，在钢板表面形成的平均粗糙度几乎不变，形成表面粗糙度的效率不降低。
这是因为在线速度小的情况下，即使使用现有技术下，由于颗粒密度原来就低，固体颗粒相互之间的干扰几乎不成问题，但是如果线速度增加，固体颗粒投射量增加，使用现有技术的情况下，固体颗粒的干扰变得显著，平均粗糙度Ra降低，与此相反，在本实施例中难以产生这样的干扰，在边高速输送钢板边进行处理时两者的差异明显表现出来。
如上所述，如采用本实施例，线速度在50mpm以上时，与现有例的差异变大，在100mpm以上时，显示出显著的效果。
实施例2
本发明的第2实施例表示使用图2所示的离心式投射装置，在钢板表面形成粗糙度时的结果。在这种情况下，设定垂直离心转子转动轴的平面和金属板板面的交线与金属板的前进方向平行。作为比较例，对使用应用于第1实施方式的图8所示的用2台离心式投射装置，在钢板表面上形成粗糙度的结果也进行说明。
本发明的第2实施例表示使用图2所示的离心式投射装置，在钢板表面形成粗糙度情况的结果。在这种情况下，设定垂直离心转子转动轴的平面和金属板板面的交线与金属板的前进方向平行。此外为了在横跨整个板宽范围投射固体颗粒，在两列上将投射机配置于锯齿形缝上，各配置5台离心转子。另一方面，作为比较例，使用应用于第1实施方式的图8所示的2台离心式投射装置。在投射范围长边侧短的部分，投射范围要配置成一部分重叠。如图10所示，这是因为离心式投射机，在离心转子的转动方向上(投射范围的长边方向)不可避免要产生投射颗粒的密度分布。也就是因为在投射范围长边的短的部分中，如果不使投射颗粒的颗粒密度降低的部分重叠，提高整体的投射密度，就不能在板宽方向上形成均匀的表面粗糙度分布。
在本实施例中，作为要形成表面粗糙度的钢板使用热镀锌钢板。它以板厚0.8mm、板宽800mm的冷轧钢板为基体，镀膜主要由η相构成。此外进行热镀锌后为了调整材质、使镀膜的凹凸平滑、减小波纹，通过使用光辊的平整施加0.8％的延伸率。
用于形成表面粗糙度使用的固体颗粒是平均粒径85μm的SUS304的固体颗粒。它是用气体喷雾法制造的大体为球形的颗粒，由于可以在钢板表面形成凹窝形的微小凹凸，所以能够得到具有优良冲压成形性的钢板。
使用的离心式投射装置是图5所示的一般的离心式投射装置，叶片外径为330mm、最大转数为3900rpm。此外使用本离心式投射装置可以投射的固体颗粒的重量为每台100kg/min。
在本实施例中设定投射距离为350mm，使离心转子的转数为3900rpm，边在10～160mpm范围内使钢板的线速度变化，边在钢板表面形成粗糙度。此时调整向各离心式投射装置的固体颗粒的供给量，使向钢板表面的投射密度为5kg/m2。
具体说在线速度为50mpm的情况下，在图2所示的本实施例中，作为图3所示的投射范围，配置5台×2列，使用各离心式投射装置的固体颗粒投射量为20kg/min，在图8所示的比较例中，配置2台投射机，固体颗粒投射量为每台100kg/min。也就是设定成用全部离心式投射装置的单位时间投射量的总量相同。此时各离心式投射装置的投射量与线速度成比例进行调整，使其在任何条件下投射密度都相同。
从如上述投射固体颗粒而形成表面粗糙度的钢板上切取小试样后，对它的表面状态进行评价。在这里，用钢板平均粗糙度Ra作为代表值来表示。
图11表示本实施例的钢板表面平均粗糙度Ra的相对线速度的变化与现有技术的比较例进行对比的结果。可知不管向钢板的投射密度是否相同，比较例的钢板表面平均粗糙度Ra低。另一方面，在本实施例中，即使是150mpm以上的线速度，平均粗糙度Ra也是在1.0～1.5μm范围内变化，能保持规定的粗糙度。在本实施例中，即使线速度增加，由于在钢板长度方向上获得很宽的投射区域，空间内的颗粒之间稀疏，难以相互干扰，结果可以保持表面粗糙度。
此外对于本实施例的投射机配置，也对相邻投射范围的边界部的表面粗糙度的均匀性进行了评价。图12表示仅用相邻2台离心转子投射时，钢板宽度方向表面粗糙度分布。从图12可知在相邻投射范围边界部也能形成大体均匀的表面粗糙度。
也考虑即使是应用本实施例的现有例的投射装置的配置，使每台的投射量减少，通过在长度方向上配置多台投射装置，也可以处理成规定的表面粗糙度。可是这样的投射装置的配置导致设备长度增加，整体的设备长度变长，其结果导致产生设备费用增加的问题。其原因说明如下。
如图13所示，使用离心式投射装置投射的颗粒与钢板表面冲撞，在钢板表面上形成压痕后，沿离心转子转动方向移动走。此时如果把其他离心式投射装置配置在转子的转动方向(垂直转动轴的方向)上，固体颗粒飞入此投射装置的投射区域范围内。这种情况下，此离心式投射装置的投射颗粒和从其他地方飞来的固体颗粒相干扰，因投射颗粒速度降低而不能得到足够的表面粗糙度。因此在根据现有例，配置多台离心式投射装置时，如图14所示，把另外的离心式投射装置配置在一个离心式投射装置形成的固体颗粒飞散的方向上，存在有处理上的问题。
因此采用现有例的投射装置的配置，要通过减少每台的投射量，减少颗粒之间的干扰的情况下，而得到规定的表面粗糙度，需要采用象图15那样的配置。在这种情况下，至少在宽度方向上配置7台离心式投射装置，将其组合为4组，在钢板的输送方向上至少需要28h(2800mm)的设备长度。与此相反，在本实施例中如图16所示，长度方向上的设备长度至少有2W(800mm)就够了。因此象在热镀生产线和连续退火生产线上设置时，即使没有足够的设置空间，如果根据本实施例，可以抑制使整体设备长度缩短，同时可以得到形成高质量表面粗糙度的效果。
实施例3
作为本发明的第3实施例，使用配置成第1实施例所示的图1的形式的离心式投射装置(下面记作配置A)和配置成第2实施例所示的图2的形式的离心式投射装置(下面记作配置B)在钢板表面形成粗糙度的结果进行说明。
配置A是配置以使垂直于离心转子转动轴的平面与金属板板面的交线与金属板前进方向成倾斜角度α(α＝30°)。采用这样配置的投射范围如图1 7所示。另一方面配置B是配置以使垂直于离心转子转动轴的平面与金属板板面的交线与金属板前进方向平行(α＝0°)采用这样配置的投射范围如图18所示。
在本实施例中，要形成表面粗糙度的钢板使用热镀锌钢板。它以板厚0.8mm、板宽800mm的冷轧钢板为基体，镀膜主要由η相构成。此外进行热镀锌后为了调整材质、使镀膜的凹凸平滑、减小波纹，通过使用光辊的平整施加0.8％的延伸率。
用于形成表面粗糙度而使用的固体颗粒是平均粒径85μm的SUS304的固体颗粒。它是用气体喷雾法制造的大体为球形的颗粒，由于可以在钢板表面形成凹窝形的微小凹凸，所以能够得到具有优良冲压成形性的钢板。
使用的离心式投射装置是图5所示的一般的离心式投射装置，叶片外径为330mm、最大转数为3900rpm。此外使用本离心式投射装置可以投射的固体颗粒的重量为每台100kg/min。
在本实施例中，设定投射距离为350mm，使离心转子的转数为3900rpm，以线速度50mpm在钢板表面形成粗糙度。此时调整向各离心式投射装置的固体颗粒供给量，使向钢板表面的投射密度为5kg/m2。
从如上述投射固体颗粒而形成表面粗糙度的钢板上切取小试样后，对它的表面状态进行评价。在这里用钢板平均粗糙度Ra作为代表值来表示。
图19表示本实施例的钢板表面平均粗糙度Ra关于钢板宽度方向的变化在离心式投射装置的配置在采用配置A时和配置B时的对比的结果。采用配置A时(图19中的▲)由于排列的一个个投射装置投射范围的重叠部分调整良好，所以与采用配置B(图19中的●)相比，板宽方向钢板表面的平均粗糙度Ra的分布平坦良好。
对于采用配置A良好的原因，用图20、图21的示意图进行说明。由于在配置A中投射装置的α角为30°，每台投射的宽度方向范围变宽，同时产生在宽度方向上扩展的一定的投射密度分布。可是这样的投射密度分布因使相邻的投射范围重叠而消除(图20)。也就是在采用配置B的情况下，也就是α＝0°的情况下，宽度方向的投射密度分布小，在相邻的投射范围的边界部产生一些不连续区域(图15)。另一方面，如配置A这样，对离心式投射装置形成些倾角α，可以确保重叠带，在相邻投射区域表面粗糙度可以平缓地变化，可以消除上述不连续区域。
由于以上原因，如果考虑钢板宽度方向平均粗糙度的分布的均匀度，离心式投射装置的配置要配置成使垂直于离心转子转动轴的平面与金属板板面的交线相对金属板前进方向具有一定程度的角度，优选5°以上，因为如果不到5°，各离心式投射装置的投射范围的重叠调整困难，难以得到宽度方向均匀的粗糙度分布。另一方面，如果倾斜超过45°，由于在线速度为超过100mpm的高速时，难以形成足够的粗糙度，所以优选角度在45°以下。
从使整个设备紧凑的观点出发，5°以上30°以下是实用的。
图16表示作为本发明的第4实施例，表示在热镀锌生产线配置本发明表面处理设备的示例。对以板厚0.5～1.8mm、板宽750～1850mm的冷轧钢板为基体的热镀锌钢板，使用通过平整施加0.8％延伸率的钢板，对用图1所示设备调整表面粗糙度的结果进行说明。通过平整而达到的延伸率的施加是以调整材质为目的的，使用光辊进行平整。此外在本实施例中以镀膜主要由η相构成的镀锌钢板为对象。
热镀锌生产线的线速度以最大的100mpm进行操作。在表面粗糙度形成装置5中使用的固体颗粒为平均粒径85μm的不锈钢的微细颗粒。作为投射机使用机械式投射机，以叶轮直径为330mm、转动速度为3900rpm向钢板投射。使固体颗粒的投射密度相对钢板为5kg/m2，制造平均粗糙度Ra为1.2μm、钢板宽度方向的粗糙度偏差为0.2μm以内的汽车用镀锌钢板。
如上述说明的那样，根据本发明，可以提供即使在高速输送钢板的同时进行处理的情况下也能有效地形成表面粗糙度的表面处理设备、可以提供使设备紧凑化的表面处理设备，以及使用这样的设备金属板的制造方法、热镀生产线、连续退火生产线。