(57)【要約】【課題】  従来よりも広範囲に金属板表面の微視的凹凸の形態を、簡易な方法により調整するための設備を提供する。【解決手段】  平均粒径の異なる固体粒子はタンク７ａ、７ｂに貯められており、図１においてはタンク７ａに平均粒径の大きい側の固体粒子が貯められている。固体粒子のタンク７ａ、７ｂはいずれも遠心式投射装置に接続されており、その間には、固体粒子の供給比率を変更するための粒子供給比率調整手段８ａ、８ｂが設置されている。この粒子供給比率調整手段８ａ，８ｂは、それぞれタンク７ａ、７ｂから供給される固体粒子の流量を調整するために位置制御が可能なシャッター部を有しており、開口面積を変更することでタンク７ａ、７ｂからの供給粒子量を独立に変更し得る構造としている。【選択図】  図１
2005262349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続して搬送される金属板に固体粒子を投射する設備であって、異なる平均粒径を有する固体粒子を貯める２以上のタンクと、一つ又は複数の粒子投射装置と、当該粒子投射装置から投射された固体粒子を回収する回収手段と、当該回収手段が回収した固体粒子を分級する分級手段とを有してなり、前記個々の粒子投射装置は、前記２以上のタンクから固体粒子の供給がなされるように前記２以上のタンクに接続されると共に、いずれのタンクから固体粒子を供給するかを切替えることができる切替え手段又は各々のタンクからの固体粒子の混合比率を調整する粒子供給比率調整手段を備えることを特徴とする表面テクスチャー付金属板の製造設備。
【請求項２】
連続して搬送される金属板の表面に、平均粒径が１０μｍ以上異なる固体粒子を切替えて投射することにより、金属板の表面にテクスチャーを付与し、かつ、その表面テクスチャーを調整することを特徴とする表面テクスチャー付金属板の製造方法。
【請求項３】
連続して搬送される金属板の表面に、平均粒径が１０μｍ以上異なると共に、粒径分布のすその部が、他の固体粒子の粒径分布のすその部と一部重なり合うものを、混合して投射することにより、金属板の表面にテクスチャーを付与し、かつ、その表面テクスチャーを調整することを特徴とする表面テクスチャー付金属板の製造方法。
【請求項４】
前記金属板表面の平均粗さＲａ又はピークカウントＰＰＩのいずれか、または両者の目標値に応じて、前記固体粒子の切替え又は混合比率の変更を行うことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の表面テクスチャー付金属板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜鉛めっき鋼板や冷延鋼板等の金属板の表面に固体粒子を投射することによって、表面に緻密な微視的凹凸からなる表面テクスチャーを付与し、プレス成形性や塗装後鮮映性に優れた表面テクスチャー付金属板を製造するための設備および方法に関するもので、特に表面テクスチャーの制御範囲を拡大し、金属板の用途に応じた表面テクスチャーを得るための設備及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
亜鉛めっき鋼板や冷延鋼板等のプレス成形に使用される金属板に対しては、その表面粗さを適切に調整することが必要とされている。これは、一定の表面粗さを付与することによって、プレス成形時の金型との間の保油性を高め、型かじりや金属板の破断等のトラブルを防止するためである。例えば、金属板と金型との摺動抵抗が増大すると、パンチ面における板破断、あるいはビード部近傍での破断が生じ易くなる等が生じる。
【０００３】
通常は、金属板の表面粗さを調整するために、圧延ロールの表面に一定の微視的凹凸を付与して、調質圧延工程においてその凹凸を転写させるという手段が用いられている。しかし、調質圧延においてロールの表面粗さを転写させる方法では、緻密な凹凸を付与することができず、またロール摩耗等による経時的なロール粗さの変化によって金属板の表面粗さが変化してしまうなどの問題が生じていた。さらに、金属板に付与する表面粗さの制御範囲が狭く、金属板の用途に応じた表面粗さに調整しようとすると、圧延ロールを交換する必要が生じ、生産能率が低下する原因となっていた。
【０００４】
本発明者らは、従来の調質圧延によるものとは異なる手段として、微細な固体粒子を直接金属板表面に投射して、亜鉛めっき鋼板等の表面粗さを調整する方法を見出した。これは、球状の固体粒子が金属板表面に衝突することによって、微視的な凹み部が多数形成され、いわゆるディンプル状の微視的凹凸が形成されるものである。このような表面形態は、特にプレス成形における金型との間の保油性を向上させる効果に優れており、プレス成形性を大幅に向上させることが可能となる。また、投射する固体粒子の粒子径が小さいほど、金属板表面には短ピッチで緻密な凹凸が付与されるので、塗装後の鮮映性にも優れ、自動車外板用途等にも適した金属板を得ることが可能である。
【０００５】
固体粒子の投射手段としては、遠心式投射装置あるいは空気式投射装置が代表的である。空気式投射装置は、圧縮空気を噴射ノズルにおいて加速させ、その抗力を利用して固体粒子を加速させるものである。特に、固体粒子の質量が小さい微細な粒子の投射に適しており、固体粒子の速度を非常に高くすることができるのが特徴である。一方、遠心式投射装置は、回転するベーンによる遠心力を利用して固体粒子を投射するものであり、空気式投射装置に比べて大きな投射量を確保することができるので、亜鉛めっき鋼板や冷延鋼板などの鉄鋼製造ライン等において、広幅の金属板を高速度で搬送しながら処理するのにより適した投射手段であるといえる。
【０００６】
このような遠心式投射装置を用いた鋼板の処理方法としては、特開昭６３−１６６９５３号公報（特許文献１）に、溶融亜鉛めっき鋼板の成形加工時の割れ防止を目的とするブラスト処理法が開示されている。これは、直径80〜180μmの金属粉を遠心式投射装置によって、粒子速度が30m/s以上となる条件で処理する方法である。
【０００７】
一方、冷延鋼板を対象とし、プレス成形性を向上させる手段として、特開平３―２９４４１８号公報（特許文献２）には、粒径分布30〜100μmのショット粒子を鋼板に投射して、ディンプル部の面積比率を一定範囲に制御する方法が開示されている。具体的には、空気式投射装置を用いて、圧縮空気をノズルから噴射することで、ショット粒子を加速させ鋼板表面に投射する方法が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−１６６９５３号公報
【特許文献２】特開平３―２９４４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来技術として、特開昭６３−１６６９５３号公報に記載されている遠心式投射装置によるブラスト処理法や、特開平３―２９４４１８号公報に記載されている空気式投射装置による表面調整方法においては、特定の金属板の表面に対して、特定の凹凸状態を表面に付与するための条件は開示されているものの、凹凸状態をより広い範囲で調整するための実用的な手段は開示されていない。
【００１０】
例えば、プレス成形に供せられる鋼板であっても、自動車の内板部材として使用される鋼板には、複雑な形状の成形品を得るために、プレス成形時の割れを防止すべく、比較的大きな表面粗さが必要とされる。これは、鋼板と金型との間の保油性を高めるためである。その一方で、外板用途に用いられる鋼板では、プレス成形性と共に塗装後の鮮映性が重視されるので、比較的低目の粗さに調整する必要が生じる。また、近年高強度鋼板が広く用いられるようになり、金型と鋼板との接触面圧が上昇して、型かじりの発生が大きな問題となっているが、型かじりを防止するためには、金型と鋼板間での保油性を向上させるために表面に凹部を確保しつつ、境界接触を回避するために凸部の小さい形態が求められる。
すなわち、金属板のプレス成形性を向上させる観点だけからでも、その用途や対象とする金属板の種類に応じて、多様な表面の微視的形態が要求されている。
【００１１】
これに対して、前記従来技術では、このような多様な金属板表面の微視的形態に対する要求を満足するための調整手段は提供されていない。
【００１２】
ところで、遠心式投射装置や空気式投射装置を用いて、金属板の表面に固体粒子を投射する手段においては、金属板の表面に固体粒子が衝突して形成される圧痕が表面テクスチャーを形成するものであり、投射条件を変更することによって、ある程度金属板表面の微視的形態を変更し得る。例えば、遠心式投射装置においては、ロータ回転数を変更することで、金属板に形成される圧痕の大きさを変更でき、単位面積あたりに投射する固体粒子の重量を変更することでも微視的凹凸の形態を変更し得る。また、空気式投射装置においては、主として圧縮空気の圧力を変更することによって、表面凹凸の形態を変更し得る。
【００１３】
しかし、より高強度の鋼板に対する需要の増加や、多様な表面処理被膜への要求、あるいは金属板として使用される用途の拡大に対しては、これらの手段のみでは表面の微視的形態の制御範囲が必ずしも十分でない場合が生じている。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも広範囲に金属板表面の微視的凹凸の形態を、簡易な方法により調整するための設備及び方法を提供することを課題とし、特に、連続的に搬送され、それぞれに異なる形態が求められる金属板を製造するための設備に特に適する設備と方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するための第１の手段は、連続して搬送される金属板に固体粒子を投射する設備であって、異なる平均粒径を有する固体粒子を貯める２以上のタンクと、一つ又は複数の粒子投射装置と、当該粒子投射装置から投射された固体粒子を回収する回収手段と、当該回収手段が回収した固体粒子を分級する分級手段とを有してなり、前記個々の粒子投射装置は、前記２以上のタンクから固体粒子の供給がなされるように前記２以上のタンクに接続されると共に、いずれのタンクから固体粒子を供給するかを切替えることができる切替え手段又は各々のタンクからの固体粒子の混合比率を調整する粒子供給比率調整手段を備えることを特徴とする表面テクスチャー付金属板の製造設備（請求項１）である。
【００１６】
本明細書及び特許請求の範囲でいう金属板には、熱延鋼板、冷延鋼板、表面処理鋼板やステンレス鋼板等の鉄鋼材料や、アルミニウム、銅、マグネシウムなどの非鉄金属板が含まれる。主としてプレス成形に用いられる金属板であって、用途に応じて種々の微視的凹凸の形態が要求されるからである。ただし、プレス成形用途の金属板に限定されるものではなく、外観の美麗さを重視する金属板も含まれる。固体粒子の投射条件によって、金属板の外観が変化するため、金属板の外観に対する多様な要求にも対応するためである。
【００１７】
又、表面テクスチャーとは、固体粒子の衝突によって形成される金属板表面の微視的凹凸の形態を広く表す概念として用いる。例えばJIS B0601−1994「表面粗さ−定義及び表示」に示される算術平均粗さRa、最大高さRy、十点平均粗さRz、凹凸の平均間隔Sm、局部山頂の平均間隔Ｓ、負荷長さ率tp等のパラメータによって表現される微視的凹凸の形態や、JISB0601-2001に示される二乗平均平方根高さRq、スキューネスRsk、クルトシスRku等のパラメータによって表現される微視的凹凸の形態も含む。
【００１８】
さらに、JIS B0601-1994に示される中心線うねりWcaやISO1302-2002のうねりパラメータW、SAE911に規定されるピークカウントPPIも表面の微視的凹凸形態を表すものとして、表面テクスチャーに含まれる。その他にも、固体粒子の衝突による圧痕の金属板表面の面積に対する割合である被覆率や、固体粒子の衝突によって形成される凹部の大きさや深さの代表値として表される場合もある。これらは、金属板のプレス成形性や塗装後鮮映性、外観など、金属板の特性を左右しうる微視的凹凸の形態だからである。
【００１９】
本手段は、金属板の用途に応じた種々の微視的凹凸形態に調整するために、異なる粒径分布を有する固体粒子をそれぞれ単独又は所定の混合比とした固体粒子として金属板の表面に投射し得る設備である。
【００２０】
固体粒子を貯めるタンクを２以上備えるのは、異なる粒子径の固体粒子を粒子投射装置に供給し、投射できるようにして、金属板表面の微視的凹凸の形態を変更するためである。
【００２１】
粒子投射装置としては、遠心式投射装置あるいは空気式投射装置等の一般的に固体粒子を高速で投射し得る装置を適用できる。ただし、空気式投射装置は粒子径の小さい固体粒子の投射に適しており、平均粒子径が100μm以下の場合に適している。一方、遠心式投射装置は、平均粒子径が30μm以上の固体粒子を投射するのに適しており、広幅の金属板を高速処理する場合に効率的な投射が可能となる。
【００２２】
なお、粒子投射装置は単独で使用してもよいが、広幅の金属板を製造するためには、板幅方向に複数台配置し、金属板の搬送速度が高い場合には、搬送方向にも複数台配置してもよい。また、表裏面に固体粒子を投射するためには、金属板の表面側と裏面側の両面に粒子投射装置を配置する。
【００２３】
個々の粒子投射装置には、２以上のタンクから固体粒子が供給されるように接続されており、各タンクと粒子投射装置の間には、固体粒子の粒子供給比率を調整する粒子供給比率調整手段が設置される。これによって、２以上のタンクに貯められた、異なる粒径分布を有する固体粒子を、任意の混合比にて粒子投射装置に送ることができ、各々のタンクに貯められた固体粒子の粒径分布とは異なる粒径分布を有する固体粒子を金属板に投射することが可能となる。なお、２以上の粒子投射装置が設けられる場合には、各々の投射装置が全て同じタンクに接続されている必要は、必ずしも無い。例えば、第１の粒子投射装置が、タンクＡとＢに、第２の投射装置がタンクＢとＣに接続されていてもよい。また、特定のタンクからのみ粒子投射装置に固体粒子が供給されるようにする切替え手段を設ければ、特定の粒径分布を有する固体粒子のみを金属板に投射することができる。
【００２４】
これによって、遠心式投射装置におけるロータ回転数等の投射条件が一定であっても、金属板の表面に投射される固体粒子の粒径分布を変更することが可能となって、通常の投射条件による制御に加えて、金属板表面の微視的凹凸の形態をより広範囲に変更できる。
【００２５】
一方、連続的に金属板の製造を行う場合には、金属板表面に投射された固体粒子を循環使用するための回収手段を備える必要がある。これは、粒子投射部をキャビネットで囲い、その下部に固体粒子が落下する構造として、スクリューコンベア等によって固体粒子を回収する構造とすることができる。また、微細の固体粒子を回収する場合には、キャビネット内部から固体粒子を吸引するための吸引装置を設けて、吸引した固体粒子を空気と分離するサイクロンセパレータ等を利用して固体粒子を回収してもよい。
【００２６】
分級装置を設置しているのは、回収された固体粒子を所定のタンクに分配するためである。分級装置としては、風力選別式や重力式、遠心力を利用した分級装置など、各種の分級装置を用いることができる。このような分級装置を単独又は複数組合せることによって、回収された固体粒子を、異なる粒径を有する粒子ごとに分離して、それぞれに対応するタンクに貯めことが可能となる。
【００２７】
以上の構成によって、異なる粒径分布を有する固体粒子を循環使用することが可能となり、粒子供給の切替え手段又は粒子供給比率調整手段の設定に応じて、連続的に搬送される金属板の表面に種々の微視的凹凸を付与することが可能となる。
【００２８】
前記課題を解決するための第２の手段は、連続して搬送される金属板の表面に、平均粒径が１０μｍ以上異なる固体粒子を切替えて投射することにより、金属板の表面にテクスチャーを付与し、かつ、その表面テクスチャーを調整することを特徴とする表面テクスチャー付金属板の製造方法（請求項２）である。
【００２９】
投射する固体粒子としては、鋼球、ステンレス鋼、ハイス、アルミナ、酸化けい素、ダイヤモンド、酸化ジルコニア、タングステンカーバイドなどが挙げられる。ただし、固体粒子を循環使用するためには、できるだけ耐久性が高く、破砕しにくい粒子として、金属系固体粒子が望ましい。
【００３０】
その形状は、研掃効果を高め得るグリットを使用することもできるが、好ましくは、ほぼ球形固体粒子を使用する。「ほぼ球形」とは、完全な球でなくても、社会通念上球とみなされるもの、および長径と短径の平均径からの差がそれぞれ平均径の20％以内の、楕円球状のものを含む意味である。金属板表面に衝突して形成される圧痕の形状が、いわゆるディンプル状の形態（表面の凹みの形状が、主として曲面から構成され、例えば球状の物体が表面に衝突して形成されるクレータ状の凹みが多数形成されている形態）となることによって、プレス成形時の金型界面における保油性を向上させる効果が高まり、その大きさを変更することでプレス成形性を変更し得るからである。
【００３１】
本手段では２以上の平均粒径を有する固体粒子を使用するが、平均粒径としては300μm以下の固体粒子を使用するのが望ましい。平均粒径が300μmを超えると、金属板表面に形成される凹部の深さや大きさが大きすぎて、プレス成形時に、凹部の大きさに対して潤滑油の量が相対的に不足して、金型界面の接触部分の潤滑が十分に行われない結果、プレス成形性が劣化する場合があるからである。ただし、プレス成形用途以外の金属板で、大きな凹凸を必要とされる金属板の製造を行う場合には、平均粒径が300μmを超える固体粒子を使用してもよい。プレス成形用途の金属板を製造する場合には、本手段により、平均粒径の大きな固体粒子を供給しないことで、造り分けが可能だからである。
【００３２】
また、遠心式投射装置を用いる場合には、平均粒径が30μm以上のものを用いるのが好ましい。粒径が小さい固体粒子は金属板に衝突するまでに空気中で減速して、圧痕を形成するのに十分な運動エネルギーをもたなくなり、表面テクスチャーの付与効率が低下してしまうからである。ただし、空気式投射装置を用いる場合には、粒子径が小さいほど、固体粒子が加速されやすいので、30μm未満の固体粒子を用いることも可能である。
【００３３】
ところで、本手段において、平均粒径が互いに10μm以上異なる固体粒子を使用するのは、平均粒径の差が10μm未満の場合には、それぞれの固体粒子を単独で用いた場合の表面テクスチャーに大きな違いが生じないためであり、制御範囲の拡大効果が小さくなってしまうからである。なお、異なる平均粒径を有する固体粒子を３以上組合せた場合には、より表面テクスチャーの制御範囲が拡大する。
【００３４】
前記課題を解決するための第３の手段は、連続して搬送される金属板の表面に、平均粒径が１０μｍ以上異なると共に、粒径分布のすその部が、他の固体粒子の粒径分布のすその部と一部重なり合うものを、混合して投射することにより、金属板の表面にテクスチャーを付与し、かつ、その表面テクスチャーを調整することを特徴とする表面テクスチャー付金属板の製造方法（請求項３）である。
【００３５】
本手段において平均粒径を10μm以上異ならせるのは、前記第２の手段における理由と同様であるが、混合体として固体粒子を投射する場合には、固体粒子の粒径分布のすその部が、他の固体粒子の粒径分布のすその部と一部重なり合う分布を有することとしている。
【００３６】
これは、２つの異なる平均粒径を有する固体粒子の粒径分布が重なり合わず、分布自体が大きく異なる固体粒子を混合して使用しても、大きい固体粒子によって形成される表面テクスチャーが支配的となってしまい、これによって、混合体として金属板に投射しても、大きい粒子を単独で使用した場合との差が明瞭でなくなるため、このようなことを防ぐためである。
【００３７】
例えば、平均粒径20μmでその分布の範囲が10〜30μmの固体粒子と、平均粒子径200μmで150〜250μmの範囲で分布する固体粒子を1:1の比率で混合させ、同一の粒子投射装置によって金属板に投射する場合を想定する。この場合、混合体としての平均粒径が60μm程度であったとしても、混合体には30〜150μmの固体粒子が存在しない。そのため、平均粒径が60μm程度である通常の固体粒子によって形成される表面テクスチャーとは大きく異なり、200μmの粒子による表面の微視的凹凸が支配的となってしまい、もとの固体粒子によるものの中間的な表面テクスチャーを形成することが難しくなる。
【００３８】
一方、粒径分布に一部重なり合う部分を有する固体粒子を混合させると、両者の中間的な粒径分布を有する固体粒子を金属板に投射することとなり、金属板表面にはそれぞれの固体粒子を単独で投射した場合に対して、それらとは異なる表面テクスチャーを形成できる。これによって、それぞれの固体粒子を単独で使用した場合に比べて制御範囲の拡大を図ることが可能となる。なお、３以上の固体粒子を組合せても同様の効果が得られ、より広い範囲で固体粒子の混合体を得ることができ、表面テクスチャーの制御範囲が一層拡大する。
【００３９】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第２の手段又は第３の手段であって、前記金属板表面の平均粗さＲａ又はピークカウントＰＰＩのいずれか、または両者の目標値に応じて、前記固体粒子の切替え又は混合比率の変更を行うことを特徴とするもの（請求項４）である。
【００４０】
本手段は、表面テクスチャーとして代表的なパラメータとして平均粗さＲａ、ピークカウントＰＰＩを目標値にするように、投射する固体粒子の切替え又は混合比率の変更を行うものである。金属板をプレス成形する場合に、深絞り用途に用いられる鋼板では、金型との間の保油性を向上させ、金型との凝着を防止するために、比較的平均粗さの大きいものが求められる場合があり、張出成形に用いられる場合には、Ｒａが大きすぎると金型との摺動抵抗が増加して成形性が劣化するため、深絞り用途に比べると、低Ｒａのものが求められる場合がある。
【００４１】
これに対しては、固体粒子の投射速度の変更などにより、ある程度変更することは可能であるが、投射する固体粒子の粒径を変更した上で、さらに投射速度等の条件を変更することで、より広範囲に平均粗さＲａを変更することが可能となる。
【００４２】
一方、ピークカウントＰＰＩについては、プレス成形時の金型との接触部における油の供給起点となるため、高ＰＰＩが望ましいものの、投射速度や金属板の単位面積あたりに投射する固体粒子量を変更するよりも、固体粒子の大きさの変更により調整するほうが、より広範囲にＰＰＩを変更できる。
【００４３】
また、一般にＲａが大きくなると、個々の凹凸のピッチも増加して、ＰＰＩが低下する関係にあるが、Ｒａについては固体粒子の投射速度等の条件によって、ＰＰＩについては固体粒子の平均粒径を変更することで調整し得るので、ＲａとＰＰＩとをある程度独立に制御できる点で、表面テクスチャーの制御範囲を大幅に拡大させ得る。
【００４４】
以上から、本手段においては、対象とする金属板の強度レベルや用途に応じて、目標とするＲａ、ＰＰＩなどの表面テクスチャーを得られるように、投射する固体粒子の切替え又は混合比率の変更を行う。なお、固体粒子の切替え又は混合比率の変更は、対象とする金属板の仕様に応じて予め設定しておく。ただし、固体粒子の投射後の測定値に基づいて、フィードバック制御により設定条件を変更してもよい。
【発明の効果】
【００４５】
以上説明したように、本発明によれば、金属板の強度レベルや、表面処理鋼板の被膜硬度、あるいは用途によって異なる表面の微視的凹凸の形態を、より広い範囲で調整することが可能となるので、製造工程での生産性を低下させることなく、幅広い要求に応じた表面テクスチャーの造り分けが可能となって、プレス成形性を初めとする特性の向上が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
本発明の実施の形態として、遠心式投射装置を用いて、２つの異なる固体粒子を切り換え、又は混合して鋼板に投射し、表面テクスチャを付与する方法の例を説明する。
【００４７】
図２は、遠心式投射装置の概略図を示したものである。遠心式投射装置は、固体粒子を供給する供給管４３、遠心力を利用して固体粒子を加速させるインペラー４５及びベーン４６、これらを駆動するモータ１１を要素として構成される。なお、遠心式投射装置のベーン部の外径は、３００〜５００ｍｍ程度が一般的である。また、インペラー４５及びベーン４６を含む回転部をロータ１０と称するが、このロータ回転中心から鋼板１までの距離（投射距離と称する）が大きい場合には、固体粒子の空気中での速度減衰が大きくなってしまう。したがって、投射距離が７００ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくはベーン部外径と同程度の投射距離とするのが好ましい。
【００４８】
固体粒子は、粒子供給管４３を通じて遠心式投射装置のインペラー４５内に供給される。インペラー４５及びベーン４６はモータ１１により回転駆動されており、インペラー４５内に供給された固体粒子は遠心力により加速される。そして、インペラー４５から飛び出した固体粒子は、ベーン４６によりさらに加速されるとともに、金属板１へ向けて投射される。
【００４９】
図１は、本発明の実施の形態である金属板の製造設備を表した図であり、図２に示した遠心式投射装置を用いた場合の実施の形態である。
【００５０】
平均粒径の異なる固体粒子はタンク７ａ、７ｂに貯められており、図１においてはタンク７ａに平均粒径の大きい側の固体粒子が貯められている。固体粒子のタンク７ａ、７ｂはいずれも遠心式投射装置に接続されており、その間には、固体粒子の供給比率を変更するための粒子供給比率調整手段８ａ、８ｂが設置されている。この粒子供給比率調整手段８ａ，８ｂは、それぞれタンク７ａ、７ｂから供給される固体粒子の流量を調整するために位置制御が可能なシャッター部を有しており、開口面積を変更することでタンク７ａ、７ｂからの供給粒子量を独立に変更し得る構造としている。したがって、粒子供給比率調整手段８ａ，８ｂの一方を完全に閉じれば、他方の固体粒子のみが遠心式投射装置に供給されるので、いずれのタンクから固体粒子を供給するかを切替えることができる切替え手段としても機能する。
【００５１】
遠心式投射装置にはこれらの異なる平均粒径のいずれか、または一定の混合比率での混合体が供給される。遠心式投射装置のロータ部１０では、供給された固体粒子が遠心力によって加速され、連続して搬送される金属板１に投射され、所定の表面テクスチャーが形成される。
【００５２】
なお、図１においては、遠心式投射装置が金属板１の上面にのみ１台配置されているが、下面に設置しても、複数台の遠心式投射装置を配置してもよい。この場合、それぞれの遠心式投射装置にはタンク７ａ、７ｂと接続され、固体粒子切替え手段又は粒子供給比率調整手段が設置されることとなる。
【００５３】
また、図１においては、金属板に衝突して飛散した固体粒子は、外部へ飛散しないように周囲が仕切られた投射室２内において下部に落下し、投射室の下部がホッパー形状となっているため、投射室自体が固体粒子の回収手段として機能している。ただし、微細な固体粒子を投射する場合には、投射室内において固体粒子が浮遊して下部に落下しない場合があるため、投射室２に吸引装置を配置して、空気と共に固体粒子を吸引することもできる。その場合には、吸引した空気と固体粒子とを分離するためのサイクロンセパレータ等の回収手段を設置する必要がある。
【００５４】
投射室下部において回収された固体粒子は、スクリューコンベア３等によって移送される、固体粒子の輸送経路４においては、スクリューコンベア、バケットエレベータ等の機械的に固体粒子を搬送する装置だけでなく、空気輸送を行う装置が配置されてもよい。使用する固体粒子の粒径、比重、量などに合わせて、最適な輸送設備を設置する。
【００５５】
回収後、輸送経路４を経由した固体粒子は、分級装置５ａ、５ｂによって分級される。図１の実施の形態では、風力選別式の分級装置を設置しており、集塵機６において空気を吸引しながら、空気流れを生じさせ、分級機５ａ、５ｂにおいて風力選別を行っている。分級機５ａにおいては、回収された固体粒子の中で、比較的大きい固体粒子を選別して、タンク７ａに貯め、残りの固体粒子は次の分級機５ｂに送られる。分級機５ｂではより小さな固体粒子を分級できるように分級条件が設定されており、分級機５ｂに送られた粒子の中で一定の粒径以上の固体粒子がタンク７ｂに貯められる。なお、分級機５ｂによってタンク７ｂに回収されなかった固体粒子には破砕片が含まれているので、集塵機６によってダストとして回収される。
【００５６】
なお、分級機５ａ、５ｂについては、特定の分級点を設定できるものを用いるのが望ましい。タンク７ａとタンク７ｂに初期に投入される固体粒子の粒径分布に合せて、分級条件を設定することで、初期に投入された固体粒子の粒径分布が長時間運転しても、そのまま保たれるようにするためである。ただし、通常は粒径分布に一定の広がりをもった固体粒子を用いるので、ふるいのように一定の粒子径を境に、それ以下又はそれ以上の粒子を通過させないといった厳密な分級までは必要としない。比較的大きい粒子がタンク７ｂに混入したり、小さい粒子がタンク７ａに混入しても、少量であれば、各タンク内の粒径分布はほぼ一定の平均粒径を保つことができれば、一定の効果を得ることができるからである。例えば、分級点としては、５０％分級径（部分分級効率が５０％となる粒径）として、タンク７ａと７ｂに投入された固体粒子の平均粒径の平均値に設定すればよい。このような分級により、タンク７ａ、７ｂにそれぞれ貯められた固体粒子の粒径分布の裾野部同士が重なり合うように分級を行うことができる。
【００５７】
一方、タンク７ａ、７ｂにそれぞれ貯められた固体粒子の平均粒径が大きく異なり、その分布が重なり合わないような場合には、分級機５ａと５ｂの間に別の分級機を追加してもよい。タンク７ａから供給された平均粒径の大きい固体粒子の一部が破砕して小さくなったもので、タンク７ｂに貯められた固体粒子よりも大きい粒子を除去することが可能となり、破砕した粒子がタンク７ｂに蓄積されていくのを防止するためである。
【００５８】
この場合には、タンク７ａの貯められた固体粒子の下限粒径よりも大きい粒子を分級機５ａによって分級し、粗粒側の固体粒子をタンク７ａに送る。また、分級機５ａの細粒側として分離された固体粒子は、追加された分級機によって、タンク７ｂに貯められるべき固体粒子の上限粒径を分級して循環系から取り除く。さらに、当該追加された分級機における細粒側の粒子のみを分級機５ｂに送り、タンク７ｂに貯められるべき下限粒径よりも大きな粒子をタンク７ｂに送るとともに、微粒側をダストとして集塵機６で集塵すればよい。
【実施例】
【００５９】
＜実施例１＞
本発明の第一の実施例として、平均粒子径の異なる固体粒子を亜鉛めっき鋼板に投射して、表面テクスチャーを評価した結果について述べる。
【００６０】
本実施例において使用した亜鉛めっき鋼板は、板厚0.8mmの冷延鋼板を下地として、めっき皮膜が主としてη相からなる片面あたりのめっき量が７０ｇ／ｍ２の溶融亜鉛めっき鋼板である。ここでは、溶融亜鉛めっき後の鋼板に対して、機械的性質の調整を目的として、伸長率0.8％を付与する調質圧延を行った。
【００６１】
調質圧延に際して、圧延ロール表面の平均粗さＲａが0.28μｍのブライトロールを使用した。調質圧延後の亜鉛めっき鋼板表面の平均粗さＲａ、ピークカウントＰＰＩ、うねりＷcaは、それぞれ0.25μｍ、４８、0.3μｍであった。
【００６２】
このようにして調質圧延を行った亜鉛めっき鋼板の表面に対して、図２で示す遠心式投射装置を使用して、表１に示す平均粒径の固体粒子を投射した。使用した固体粒子は、ガスアトマイズ法により製造したハイスのほぼ球形の固体粒子である。
【００６３】
投射条件としては、遠心式投射装置のロータ回転数を3600ｒｐｍと一定とし、固体粒子の投射速度が一定の条件で実施した。鋼板の単位面積あたりに投射する固体粒子の量は、５〜１０ｋｇ／ｍ２の範囲で変更した。
【００６４】
図３に各固体粒子の投射により付与された表面テクスチャーとして、平均粗さＲａとピークカウントＰＰＩを代表値として示す。図からは、固体粒子の速度などの投射条件がほぼ一定の範囲であるにもかかわらず、投射する固体粒子の平均粒径の違いによって、付与されるＲａ、ＰＰＩの範囲が大きく変化していることが分かる。すなわち、単独の粒径分布を有する固体粒子を使用した場合に比べて、複数の平均粒径を有する固体粒子を切替えて使用すると、平均粗さＲａとピークカウントＰＰＩのバランスを大きく変更できることを示している。
【００６５】
実際の表面テクスチャーの調整に際しては、遠心式投射装置の場合にはロータ回転数の変更により、Ｒａ、ＰＰＩを変更することが可能であり、また鋼板の単位面積あたりに投射する固体粒子の量を変更することによっても、Ｒａ、ＰＰＩを調整し得るため、固体粒子の平均粒径を切替えた上で、さらにこのような制御手段を併用することで、表面テクスチャーの制御範囲が大幅に拡大する。
（表１）
【００６６】
【表１】
2005262349.tif 000003
【００６７】
＜実施例２＞
本発明の第２の実施例として、異なる平均粒径を有する固体粒子を一定の混合比率で混合したものを、実施例１と同様の条件にて投射した結果について述べる。
【００６８】
使用した固体粒子は表１の粒子Ａ及びＣであり、両者は平均粒径に３２μｍの差がある。それぞれの固体粒子の粒径分布を図４に示す。図からは、両者の分布が粒子径５０〜110μｍ程度の範囲で重なり合っていることが分かる。
【００６９】
ここでは、図１における粒子供給比率調整手段８ａ、８ｂの開度を調整することによって、固体粒子Ａ，Ｃを一定の重量比率（１：０、０．８：０．２、０．４：０．６、０：１）にて混合した混合体を、実施例１と同様の亜鉛めっき鋼板に投射した。なお、各混合比率による平均粒径は、それぞれ６８、７５、８８、100μｍであった。
【００７０】
なお、図１の分級機５ａには風力選別式分級機を使用して、分級点が８５μｍとなるように設定している。この場合、分級点の前後で完全に分級されることはなく、一定の確率で８５μｍよりも小さい粒子はタンク７ａに貯められ、８５μｍよりも大きい粒子もタンク７ｂに貯められることなり、各タンクでの粒径分布には大きな経時的変化はなかった。
【００７１】
図５に、このようにして得られた鋼板の表面テクスチャーとして平均粗さＲａとピークカウントＰＰＩの分布を示す。図からは、固体粒子Ａ、Ｃを単独で投射した場合に対して、ＡとＣの混合比率を変更することによって、鋼板のＲａ、ＰＰＩのバランスが連続的に変化し得ることが分かる。したがって、異なる平均粒径を有する固体粒子の混合比率を変更することで、表面テクスチャーを変更でき、より制御範囲の拡大を図りうる。
【００７２】
これにより、製造すべき鋼板の用途等に応じた表面テクスチャーの造り分けが可能となり、例えば深絞り成形に供せられる鋼板については、平均粗さＲａを比較的大きくすべく、ＡとＣの混合比率を０：１近傍に設定し、張出成形や塗装後の外観を重視する製品に対しては、ＡとＣの混合比率を１：０近傍に設定し、それぞれ要求に応じて任意の混合比率で調整することで、多様な特性を有する金属板の製造が可能となる。
＜実施例３＞
本発明の第３の実施例として、異なる平均粒径を有する固体粒子を一定の混合比率で混合したものを、実施例１と同様の金属板に投射すると共に、遠心式投射装置の回転数を変更して、平均粗さＲａとピークカウントＰＰＩの制御範囲を評価した結果について述べる。
【００７３】
使用した固体粒子は表１の粒子Ａ及びＣであり、両者の混合比率は実施例２と同様である。また、金属板表面に投射する固体粒子の重量は７ｋｇ／ｍ２で一定とした。
【００７４】
表２に各条件での金属板表面の平均粗さＲａ、ピークカウントＰＰＩを測定した結果を示す。表からは、固体粒子の平均粒径とロータ回転数の両者に応じて、Ｒａ、ＰＰＩが変化していることが分かる。また、ロータ回転数が大きいほど、Ｒａが大きくなる傾向にある一方で、ロータ回転数を一定値以上大きくしてもＰＰＩはそれほど増加しないことが分かる。
【００７５】
したがって、従来技術として、単一の粒径分布を有する固体粒子を投射する場合には、ロータ回転数の変更などによりＲａ、ＰＰＩをある程度変更することは可能であるが、本実施例からは、固体粒子の混合比率を変更することで平均粒径が変化し、ＰＰＩの変化がより顕著に現れている。すなわち、従来の単一の粒子を用いて投射条件の変更を行う場合に比べて、異なる粒径の固体粒子を混合させる方法と組合わせることにより、表面テクスチャーの制御範囲が大幅に拡大し、特に、ピークカウントＰＰＩの制御範囲が拡大することが分かる。
（表２）
【００７６】
【表２】
2005262349.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態として金属板の製造設備の例を示した図である
【図２】本発明の実施に用いることができる遠心式投射装置を示した図である。
【図３】本発明の第１の実施例における粒子とＲａ、ＰＰＩの関係を示す図である。
【図４】本発明の実施例において使用した固体粒子の粒径分布を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例における粒子混合比とＲａ、ＰＰＩの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…金属板、2：…投射室、3…スクリューコンベア、4…粒子搬送装置、5：供給量調整装置、  5a，5b…分級装置、6…集塵機、7a，7b…タンク、8a，8b…粒子供給比率調整手段、10…ロータ、11…モータ、43…粒子供給管、45…インペラー、46…投射機ベーン
【図１】
2005262349.tif 000005
【図２】
2005262349.tif 000006
【図３】
2005262349.tif 000007
【図４】
2005262349.tif 000008
【図５】
2005262349.tif 000009