KR100686510B1

KR100686510B1 - 금속판의 표면처리설비, 금속판의 제조방법 및 금속판의제조장치

Info

Publication number: KR100686510B1
Application number: KR1020047015895A
Authority: KR
Inventors: 기무라유키오; 우에노마사야스; 소다니야스히로
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2007-02-23
Also published as: EP1495841A4; US20050160780A1; JPWO2003086708A1; KR20040097291A; TW200306891A; CN1646266A; WO2003086708A1; TWI222900B; EP1495841A1

Abstract

연속하여 반송되는 금속판에 평균입자직경 30∼300 ㎛ 의 고체입자를 투사하는 1 대 이상의 원심식 투사장치를 갖는 금속판의 표면처리설비. 상기 투사장치는 회전축을 갖는 원심로터로 이루어지고, 상기 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이 금속판의 진행방향에 대하여 평행하게 배치되어 있거나 또는 45°이하의 각도를 이루도록 기울여 배치되어 있다.

Description

금속판의 표면처리설비, 금속판의 제조방법 및 금속판의 제조장치 {SURFACE TREATMENT FACILITY OF METAL PLATE, METHOD FOR PRODUCING METAL PLATE AND SYSTEM FOR PRODUCING METAL PLATE}

본 발명은 아연도금 강판 등의 금속판의 표면에 미세한 고체입자를 투사함으로써, 금속판의 표면에 치밀한 미시적 요철로 이루어지는 표면조도를 부여하고, 프레스 성형성이나 도장후 선영성이 우수한 금속판을 제조하는 등의 표면처리를 실시하기 위한 설비 및 설비의 사용방법인 금속판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 라인속도가 높더라도 효율적인 표면조도의 부여가 가능한 표면처리설비, 나아가서는 설비의 컴팩트화를 가능하게 하는 표면처리설비, 그와 같은 설비를 사용한 금속판의 제조방법, 그와 같은 설비를 배치한 금속판의 용융도금라인, 및 금속판의 연속소둔라인에 관한 것이다.

아연도금 강판이나 냉연강판 등의 프레스 성형에 사용되는 박강판에 대하여는 강판의 표면조도를 적절히 조정할 필요가 있다. 이는 일정한 표면조도를 부여함으로써, 프레스 성형시의 금형과의 사이의 보유성(保油性)을 높여, 형-달라붙음(die-galling)이나 강판의 파단 등의 트러블을 방지하기 위함이다. 예를 들어, 강판과 금형의 접동저항이 커지면 펀치면에서의 강판의 파단, 또는 비드부 근 방에서의 강판의 파단이 생기기 쉬워진다.

통상은 강판의 표면조도를 조정하기 위해서, 압연롤의 표면에 일정한 미시적 요철을 부여하여 조질압연공정에서 그 요철을 전사시키는 수단이 사용되고 있다. 그러나, 조질압연에 있어서 롤의 표면조도를 전사시키는 방법으로는 치밀한 요철을 부여할 수 없고, 또한 롤마모 등에 의한 경시적인 롤조도의 변화로 인해 강판의 표면조도가 변화되어버리는 등의 문제가 발생되고 있었다.

본 발명자들은 종래의 조질압연에 의한 수단과는 다른 수단으로서, 미세한 고체입자를 직접 강판 표면에 투사하여 아연도금 강판 등의 표면조도를 조정하는 방법을 발견하였다. 이는 구상의 고체입자가 강판 표면에 충돌함으로써, 미시적인 오목부가 다수 형성되어 소위 딤플형상의 미시적 요철이 형성되는 것이다. 이러한 표면형태는 특히 프레스 성형에 있어서의 금형과의 사이의 보유성을 향상시키는 효과가 우수하여 프레스 성형성을 대폭 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 투사하는 고체입자의 입자직경이 작을수록 강판 표면에는 짧은 피치로 치밀한 요철이 부여되므로, 도장후의 선영성(鮮映性)도 향상되고 자동차 외판 용도 등에도 적합한 강판을 얻을 수 있다.

고체입자의 투사수단으로서는 원심식 투사장치 또는 공기식 투사장치가 대표적이다. 공기식 투사장치는 압축공기를 분사노즐에 있어서 가속시키고, 그 항력을 이용하여 고체입자를 가속시키는 것이다. 특히, 고체입자의 질량이 작은 미세한 입자의 투사에 적합하여 고체입자의 속도를 매우 높일 수 있는 것이 특징이다. 한편, 원심식 투사장치는 회전하는 베인에 의한 원심력을 이용하여 고체입 자를 투사하는 것으로, 공기식 투사장치에 비해 큰 투사량을 확보할 수 있으므로, 아연도금 강판이나 냉연강판 등의 철강제조라인에 있어서, 광폭의 강판을 고속도로 반송하면서 처리하는 데에 보다 적합한 투사수단이라고 할 수 있다.

이러한 원심식 투사장치를 사용한 강판의 처리방법으로서는 일본 공개특허공보 소63-166953호에, 용융아연도금 강판의 성형가공시의 파손방지를 목적으로 하는 블라스트 처리법이 개시되어 있다. 이것은 직경 80∼180 ㎛ 의 금속가루를 원심식 투사장치에 의해, 입자속도가 30 m/s 이상이 되는 조건으로 처리하는 방법이다. 그러나, 광폭의 강판을 고속도로 반송하면서 처리하기 위해서, 원심식 투사장치를 어떻게 배치할지에 관해서는 명확히 되어 있지 않다.

한편, 원심식 투사장치에 의한 블라스트 처리방법이, 스테인리스강의 열간강대를 탈스케일 처리할 목적으로 널리 사용되고 있다. 이는 강판 상의 넓은 범위에 걸쳐 입자를 투사하기 위해서, 원심로터의 회전축에 수직인 평면과 강판의 면과의 교선이, 강판의 진행방향에 대하여 수직에 가까운 각도로 되도록 원심식 투사장치가 배치되는 것이다.

또한, 원심식 투사장치의 로터회전중심에서 금속강대까지의 거리 (이하 「투사거리」 라고 한다) 는 1∼1.5 m 정도로 설정되어 판폭 1500 mm 정도의 금속강대에 대하여 편면당 2∼4 대 정도의 원심식 투사장치를 배치하는 것이 일반적이다. 이 때, 입자직경이 작은 경우에는 투사된 입자가 공기 중에서 감속되어 금속강대에 충돌하는 시점에서의 운동에너지가 저하되어 버리기 때문에, 입자직경 0.5∼2 mm 정도의 것을 사용한다. 그보다 작은 입자를 사용하는 경우에는 소정의 탈스케 일 효과를 얻을 수 없기 때문이다.

도 8 은 종래 기술의 예로서, 주로 탈스케일을 목적으로 하는 원심식 투사장치의 대표적인 배치를 나타낸 도면이다. 도면에 있어서는 2 대의 원심식 투사장치를 강판 (1) 의 편면에 배치하는 형태를 나타내고 있고, 모터 (32, 34) 에 의해서 원심로터부 (31, 33) 가 회전구동된다. 이 때 고체입자는 원심로터부 (31, 33) 에서 강판 (1) 으로 향해 투사되는 것이지만, 강판 (1) 의 표면에 대하여 일정한 기울기 (이하, 그 각도를「투사각도」 라고 한다) 를 갖고 있는 것이 일반적이다.

투사된 고체입자는 원심로터부 (31, 33) 의 회전방향으로 일정한 퍼짐을 일으키면서 강판에 충돌하므로, 강판 표면에 고체입자가 충돌하는 영역 (이하 「투사범위」 라고 한다) 은 로터부의 회전방향을 따라 퍼짐을 갖게 된다.

이 때, 종래의 원심식 투사장치는 투사범위의 퍼짐을 갖는 방향 (이하, 「투사범위의 장변(長邊)방향」 이라고 한다) 이, 강판의 진행방향에 대하여 수직 또는 약간의 각도를 갖도록 배치되는 것이 일반적이다. 투사범위의 장변방향을 판폭방향으로 일치하도록 배치함으로써, 1 대의 원심식 투사장치에 의해 처리할 수 있는 범위를 크게할 수 있기 때문이다. 또, 원심식 투사장치를 판폭방향으로 복수대 배치하는 경우에는 도 8 에 나타내는 바와 같이 투사기끼리를 강판의 진행방향으로 일정한 거리를 두고 배치하는 것이 일반적이다.

철강제조라인에 있어서, 미세한 고체입자를 투사하여 강판에 표면조도를 부여할 때에는 광폭의 강판을 처리하기 위해서 복수의 원심식 투사장치를 사용하여 대량의 고체입자를 투사할 필요가 있다. 이 때, 강판 표면에 부여되는 미시적 요철의 형태를 일정하게 제어하기 위해서 강판 표면의 단위면적당 충돌시키는 고체입자의 개수 또는 고체입자의 양 (이하 「투사밀도」 라고 한다) 을 일정하게 조정하는 것이 일반적이다. 그래서, 라인속도를 증가시킨 경우에는 강판이 투사범위를 통과하는 시간이 짧아지므로, 라인속도에 비례하여 투사하는 고체입자의 양을 변경할 필요가 있어, 강판을 고속도로 반송하면서 처리하는 라인일수록 대량의 고체입자를 투사하는 능력을 구비한 원심식 투사장치를 배치해야만 한다.

그러나, 일정한 투사범위에 투사하는 고체입자의 양이 늘어나면 고체입자 상호간에 간섭이 발생하기 쉬워진다는 문제가 생긴다. 즉, 1 대의 원심식 투사장치로부터 투사되는 단위시간당 고체입자의 양이 늘어나면 투사되어 강판 표면에 충돌하기까지의 공간에서의 입자끼리의 간격이 좁아져, 투사 중에 단위체적당 존재하는 고체입자의 총중량 (이하 「고체입자의 입자밀도」 라고 한다) 이 증가하게 된다. 이러한 상태에서는 도 7 에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 원심식 투사장치에서 강판 표면으로 향하는 고체입자 (이하 「투사입자」 라고 한다) 가, 강판 표면에 충돌하여 압흔을 형성한 후에 비산하는 고체입자 (이하 「반사입자」 라고 한다) 와 충돌하기 쉬워진다.

투사입자가 강판 표면에 충돌하기 전에, 다른 투사입자 또는 반사입자와 충돌하면, 고체입자의 운동에너지가 소실되거나, 주위로 비산하여 소정 투사범위에는 고체입자가 충돌하지 않게 된다. 그래서, 강판 표면에 충돌하는 고체입자의 개수가 감소하거나, 충돌하는 속도가 저하되어 강판 표면에 충분한 압흔을 형성할 수 없고, 소정 표면조도를 얻을 수 없게 된다.

이는 강판 표면으로의 투사밀도를 일정하게 하기 위한 라인속도의 증가에 비례하여 고체입자의 투사량을 증가시키더라도, 강판 표면에 부여되는 표면조도가 저하되게 되어, 라인속도의 증가 또는 투사량의 증가에 대하여, 표면조도의 부여효율이 저하되는 것을 뜻하고 있다. 따라서, 라인속도가 증가하더라도 강판의 표면조도가 저하되지 않도록 하기 위해서는 보다 대량의 고체입자를 투사할 필요가 생기고, 이것이 표면조도의 부여효율을 더욱 저하시키는 결과를 초래하게 된다.

이러한 문제는 열연강판의 탈스케일을 목적으로 하는 쇼트 블라스트와 같이 입자직경 500 ㎛ 이상의 큰 입자를 사용하는 경우에는 현저하지 않다. 원심식 투사장치로부터 투사된 고체입자가 강판 표면에 충돌하기 전에 공기 중에서 고체입자끼리가 충돌하더라도, 투사입자의 질량이 크고 그 운동에너지가 높기 때문에, 탈스케일을 실시하는 데에 충분한 충돌속도를 얻을 수 있기 때문이다. 따라서, 상기 문제는 강판 표면에 300 ㎛ 이하의 고체입자를 투사하여 균일하고 치밀한 표면조도를 부여한다는 본 발명의 목적 특유의 문제라고 할 수 있다.

발명의 개시

본 발명은 강판을 고속도로 반송하면서 처리하더라도 효율적인 표면조도의 부여가 가능한 표면처리설비, 나아가서는 설비의 컴팩트화를 가능하게 하는 표면처리설비 및 그와 같은 설비를 사용한 금속판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 연속하여 반송되는 금속판에 평균입자직경 30∼300 ㎛ 의 고체입자를 투사하는 원심식 투사장치가, 그 원심로터의 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이, 금속판의 진행방향에 대하여 평행하게 배치되어 있거나 또는 45°이하의 각도를 이루도록 기울어져 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속판의 표면처리설비를 제공한다.

본 발명에 관계되는 금속판은 주로 냉연강판, 표면처리강판이다. 냉연강판에는 보통강 외에, 고탄소강, 전자강판, 인바(invar) 등의 특수강도 포함한다. 또한, 표면처리강판으로서는 용융도금 또는 전기도금 등의 수단에 의해 표면처리가 실시된 각종 표면처리강판을 포함하고, 아연도금 강판이 주된 대상이다. 프레스 성형성이나 도장후의 선영성이 요구되는 경우가 많아 강판의 표면조도 (표면의 미시적인 요철의 형태) 로서 치밀하고 균일한 것이 요구되기 때문이다. 따라서, 고체입자의 투사에 의한 연소작용을 목적으로 한 열연강판의 탈스케일 처리는 대상으로 하지 않는다. 이와 같이, 본 수단을 비롯하여 다른 수단도 냉연강판, 표면처리강판 등의 강판을 주된 대상으로 하는 것이지만, 알루미늄이나 알루미늄 합금판, 티탄이나 티탄합금판 등, 다른 금속판에도 응용할 수 있는 것으로, 온갖 금속판을 대상으로 하는 것이다.

이러한 강판의 표면에 평균입자직경 30∼300 ㎛ 의 고체입자를 투사하는 이유는 강판 표면에 짧은 피치의 요철을 치밀하게 부여하기 위해서이다. 즉, 고체입자를 강판 표면에 투사함으로써, 그 운동에너지가 강판 표면으로의 압입작업으로 변환되어 강판 표면에 압흔 (오목하게 패임) 이 생긴다. 이 때의 압흔의 크 기는 고체입자의 입자직경이 작을수록 작아져 미소한 오목부가 형성되게 된다.

즉, 다수의 고체입자를 투사함으로써, 강판 표면에는 미소한 압흔이 다수 형성되어, 보다 치밀하고 압흔끼리의 간격이 매우 짧은 미시적 요철을 형성한다. 이러한 단위면적당 다수의 오목부가 형성된 소위 딤플형상의 형태가 표면에 부여됨으로써, 프레스가공 등에 사용되는 경우에 금형과 강판 사이의 보유성을 향상시켜, 프레스 성형성을 대폭 향상시킬 수 있다.

고체입자의 평균입자직경이 300 ㎛ 를 초과하는 경우에는 짧은 피치의 미시적인 요철을 형성할 수 없어 프레스 성형성을 향상시키는 효과를 기대할 수 없게 됨과 동시에, 강판 표면의 긴 주기의 요철, 즉 기복이 커짐으로써 외관상 말끔함이 상실되고, 도장후 선영성도 악화된다. 이러한 관점에서는 냉연강판이나 표면처리강판에 표면조도를 부여하는 경우에는 고체입자의 평균입자직경을 300 ㎛ 이하로 할 필요가 있고, 150 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

고체입자의 투사수단으로서는 전술한 원심식 투사장치를 사용한다. 광폭의 강판을 고속도로 반송하면서 연속적으로 처리하기 위해서는 투사량을 크게 할 수 있는 원심식 투사장치가 우수하기 때문이다. 이 때, 고체입자의 입자직경이 30 ㎛ 를 하회하는 경우에는 투사한 고체입자가 공기 중에서 감쇠되기 쉬워 강판 표면에 충돌할 때의 속도가 저하되어 강판 표면에 충분한 크기의 압흔을 형성할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 고체입자의 평균입자직경은 30 ㎛ 이상으로 하는데, 50 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

본 수단에 있어서는 원심로터의 회전축에 수직인 평면과 강판의 면과의 교선 이, 금속판의 진행방향에 대하여 평행하게 배치되어 있거나 또는 45°이하의 각도를 이루도록 원심식 투사장치를 기울여 배치한다. 원심식 투사장치는 원심로터의 중심부에 고체입자를 공급하고, 회전하는 임펠러 및 복수의 베인에 의해서 원심력을 부여하면서 고체입자를 가속하여 대상물에 투사하는 장치이다. 이 때, 로터회전부의 회전축에 수직인 면내에 고체입자가 투사되고, 강판 표면에 대하여는 부채 모양으로 퍼져 충돌한다 (이 때에 퍼짐을 갖는 투사범위를 「투사범위의 장변」, 그 수직방향을 「투사범위의 단변(短邊)」이라고 한다).

한편, 종래 기술에 의한 원심식 투사장치의 배치는 투사범위의 장변방향을 강판의 진행방향에 수직으로 하거나 또는 70°이상의 각도를 갖게 하여 배치하는 것이다. 도 8 에 나타내는 원심식 투사장치의 배치에 있어서는 강판 (1) 이 도면 중의 투사범위의 단변방향을 통과하는 사이에, 소정 고체입자의 양을 투사하므로, 공중에서의 입자밀도가 매우 높아져 입자끼리 간섭하기 쉽다. 즉, 종래 기술에서는 좁은 영역내 (투사범위의 단변내) 에 다량의 고체입자를 투사하기 때문에 표면조도의 부여효율이 저하되었다.

이것에 대하여, 본 수단에서는 강판이 진행하는 방향으로 투사범위를 길게 취하므로, 동일량의 고체입자를 투사하는 경우라도, 공중에서의 입자밀도를 저감할 수 있다. 즉, 보다 넓은 면적에 대하여 고체입자를 투사하면, 공중에서의 입자끼리의 간격이 넓어져 고체입자의 투사량을 증가시키더라도 공중에서의 고체입자의 간섭이 일어나기 어려워진다.

이 모습을 모식적으로 나타낸 것이 도 4a 및 도 4b 이다. 도 4a 및 도 4b 는 투사입자 또는 반사입자의 거동을 강판의 진행방향으로부터 수직인 위치에서 본 경우의 모식도이고, 강판 표면으로의 투사밀도가 동일한 경우에 있어서의 고체입자의 거동에 대해, 본 수단에 의한 것 (a) 과 종래 기술에 의한 것 (b) 을 비교하여 나타내고 있다. 본 도면에서 알 수 있듯이, 본 수단에 있어서는 공기 중에서의 입자밀도는 종래 기술에 의한 것에 비해 저하되어, 공중에서 고체입자가 간섭하기 어려워지는 모습을 파악할 수 있다.

상기 금속판의 표면처리설비에 있어서는 금속판의 판폭방향으로 상기 원심식 투사장치가 복수대 배치되고, 2 대 이상의 원심식 투사장치는 그들의 원심로터의 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이 서로 평행하게 되도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

광폭의 강판에 대하여는 1 대의 원심식 투사장치만으로는 전체면에 표면조도를 부여할 수 없는 경우가 많다. 그래서, 복수대의 원심식 투사장치를 강판의 판폭방향에 배치하여 표면조도를 부여할 필요가 있다. 이 경우에, 하나의 원심식 투사장치에 의해 투사된 고체입자가, 다른 원심식 투사장치에 의한 표면조도의 부여를 저해하는 경우가 있다.

그래서, 어떤 원심식 투사장치에 의해 투사된 고체입자가 비산하는 방향과, 다른 원심식 투사장치에 의해 투사된 고체입자가 비산하는 방향이 평행하고, 서로의 투사범위내에 고체입자가 비산하지 않는 배치로 함으로써, 복수대의 원심식 투사장치를 배치하더라도, 서로의 고체입자끼리가 간섭하지 않는다. 본 수단은 복수대의 원심식 투사장치를 배치한 경우에, 각각의 원심식 투사장치에 의한 투사 범위의 장변방향이 평행하게 되도록 배치함으로써 이러한 문제를 해소한다.

상기 금속판의 표면처리설비에 있어서는 금속판의 판폭방향으로 상기 원심식 투사장치가 복수대 배치되고, 2 대 이상의 원심식 투사장치가, 그들의 원심로터가 동일한 구동축에 의해 회전되는 것이 바람직하다.

상기 금속판의 표면처리설비는 원심로터의 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이, 금속판의 진행방향에 대하여 평행하게 배치되어 있거나 또는 45°이하의 각도를 이루도록 기울여 원심식 투사장치를 배치하는 것으로, 강판의 진행방향에 대하여 투사범위를 길게 함으로써, 투사입자를 다른 투사입자 또는 반사입자와의 간섭을 저감시키고자 하는 것이다.

그러나, 1 대의 원심식 투사장치에 의한 투사범위는 변하지 않기 때문에, 강판의 진행방향으로 투사범위를 길게 취하면 강판의 판폭방향을 커버하는 데에 필요한 원심식 투사장치의 개수는 늘어난다. 이 때, 다수의 원심식 투사장치를 판폭방향으로 복수대 배치하면 전체의 설비길이가 길어져, 기존에 설치된 연속소둔라인 또는 용융도금라인 등에 배치하기가 어려워지는 경우가 있다.

특히, 원심식 투사장치의 원심로터를 구동하는 모터부가 필요하기 때문에, 복수의 원심식 투사장치를 배치하는 데에 제약이 되는 경우가 있다. 그래서, 본 수단에서는 동일한 회전축에 의해 복수의 원심로터를 회전시킴으로써, 서로의 투사범위의 장변방향이 평행하고, 또한 전체의 설비길이를 짧게 할 수 있게 된다.

원심식 투사장치에 의한 투사범위는 직사각형에 가까운 형상이고, 그 장변과 단변이 존재하고 있는 것을 전제로 하는 것이지만, 공기식 투사장치일지라도 노즐 형상을 타원형상으로 하는 경우나, 플랫노즐을 사용하는 경우에도 투사범위가 직사각형에 가까운 상태로 장변과 단변을 갖는 경우가 있다. 따라서, 원심식 투사장치를 사용하는 경우뿐 아니라, 다른 투사장치를 사용하는 경우라도 투사범위에 장변과 단변이 존재하는 경우에는 고체입자의 간섭을 저감시켜 대량의 고체입자를 투사하더라도 표면조도의 부여효율이 저하되지 않는다는 점에서는 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 그러므로, 본 발명은 사용하는 고체입자의 투사수단을 막론하고, 투사범위가 직사각형에 가까운 형상을 갖는 경우에는 널리 적용할 수 있는 것으로, 이러한 성질을 갖는 투사장치를 원심식 투사장치에 바꿔 놓은 것은 이들 발명과 균등한 것이라 할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 금속판의 표면처리설비를 사용하여, 연속하여 반송되는 금속판에 평균입자직경 30∼300 ㎛ 의 고체입자를 투사하여 표면처리를 실시하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 금속판의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 용융도금라인을 갖고, 해당 용융도금라인에 있어서의 욕 후의 냉각장치 또는 합금화로보다 하류측에, 상기 금속판의 표면처리설비가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속판의 용융도금라인을 제공한다.

또한, 본 발명은 연속소둔라인을 갖고, 해당 소둔라인에 있어서의 소둔로보다 하류측에, 상기 금속판의 표면처리설비가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속판의 연속소둔라인을 제공한다.

상기 본 발명의 금속판의 표면처리설비는 금속판의 제조라인 중에 배치되어 표면특성이 우수한 금속판의 제조에 응용된다. 예를 들어, 용융도금라인의 후단이나 연속소둔라인의 후단에 있는 조질압연기의 상류측, 하류측의 일방 또는 양방에 배치되어 표면특성이 우수한 용융아연도금 강판이나 냉연강판을 제조하는 데에 사용된다.

또, 여기에 나타내는 용융도금 강판이란, 용융아연도금 강판, 합금화 용융아연도금 강판, 용융 Al-Zn 합금도금 강판, 용융 Zn-Al 합금도금 강판 등이다. 또한, 표면특성이란 프레스 성형성, 도장후 선영성 등, 강판의 품질에 미치는 표면의 특성을 말한다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태인 강판의 표면처리장치를 나타낸 개략도이다.

도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태인 강판의 표면처리장치를 나타낸 개략도이다.

도 3 은 도 2 에 나타낸 본 발명의 실시형태에 있어서의 투사범위를 나타낸 도면이다.

도 4a 는 본 발명에 의한 공중에서의 고체입자의 입자밀도를 나타낸 도면이다.

도 4b 는 종래 기술에 의한 공중에서의 고체입자의 입자밀도를 나타낸 도면이다.

도 5 는 본 발명의 실시형태에 사용하는 원심식 투사장치의 예를 나타낸 도면이다.

도 6 은 본 발명의 실시형태에서 사용하는 원심식 투사장치를 포함하는 고체입자의 순환계의 예를 나타낸 도면이다.

도 7 은 강판 상에서의 고체입자의 반사와 투사입자와의 간섭상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 8 은 비교예로서의 종래 기술에 의한 원심식 투사장치의 배치예를 나타낸 도면이다.

도 9 는 본 발명의 실시예와 비교예에 있어서의 투사장치 1 대당 고체입자 투사량과 강판 표면의 평균조도를 나타낸 도면이다.

도 10 은 원심식 투사장치에 의한 투사입자의 투사밀도분포를 나타내는 모식도이다.

도 11 은 본 발명의 실시예와 비교예에 있어서의 강판 표면의 평균조도를 나타낸 도면이다.

도 12 는 본 발명의 실시예에 있어서의 강판의 폭방향의 강판 표면의 평균조도의 분포를 나타낸 도면이다.

도 13 은 원심식 투사장치에 의해 투사입자가 비산하는 모습을 나타내는 모식도이다.

도 14 는 종래 방법으로 원심식 투사장치를 강판의 폭방향으로 복수대 배치한 경우에 투사입자가 비산하는 모습을 나타내는 모식도이다.

도 15 는 종래 방법으로 원심식 투사장치를 강판의 폭방향과 강판의 반송방향으로 복수대 배치한 경우의 모습을 나타내는 도면이다.

도 16 은 본 발명의 실시예에 있어서의 원심식 투사장치의 배치에 의해, 강판의 폭방향으로 복수대 배치한 경우의 모습을 나타내는 도면이다.

도 17 은 본 발명의 실시형태에 있어서의 투사범위를 나타내는 도면으로, 도 1 에 나타낸 형식으로 배치한 원심식 투사장치에 의한 투사범위를 나타낸 도면이다.

도 18 은 본 발명의 실시형태에 있어서의 투사범위를 나타내는 도면으로, 도 2 에 나타낸 형식으로 배치한 원심식 투사장치에 의한 투사범위를 나타낸 도면이다.

도 19 는 본 발명의 실시예에 있어서의 강판의 폭방향의 강판 표면의 평균조도를 나타낸 도면이다.

도 20 은 강판의 폭방향의 투사밀도분포를 나타내는 모식도이다.

도 21 은 강판의 폭방향의 투사밀도분포를 나타내는 모식도이다.

도 22 는 용융도금라인에 투사장치를 배치한 예를 나타내는 도면이다.

발명의 실시형태

본 발명의 실시형태에 사용하는 원심식 투사장치의 예의 개략도를 도 5 에 나타낸다. 원심식 투사장치는 모터 (44) 에 의해 구동되는 임펠러 (45) 및 베인 (46) 에 의해, 원심력을 이용하여 고체입자를 가속시키는 장치 (임펠러 (45), 베인 (46) 및 부대하여 회전하는 부분을 「원심로터」 라고 한다) 이다. 고체입자는 탱크 등에 저장된 상태로부터, 입자공급관 (43) 을 통해 원심식 투사기의 임펠러 (45) 중앙부에 공급된다. 또, 일반적으로는 원심로터식 투사기의 베인 부의 외경은 300∼500 mm 정도이다. 이 때, 로터회전중심에서 강판 (1) 까지의 거리 (투사거리라고 한다) 가 큰 경우에는 투사하는 고체입자가 작고, 공기 중에서의 감속이 커져버리기 때문에, 본 발명의 실시형태로서는 투사거리가 700 mm 이하인 것이 바람직하고, 베인부 직경과 같은 정도의 투사거리로 하는 것이 보다 바람직하다.

도 5 에 나타내는 원심식 투사장치를 사용한 고체입자 투사장치의 장치구성을 도 6 에 나타낸다. 도 5 에 나타낸 원심식 투사장치는 도 6 의 원심식 투사장치 (3) 에 대응한다. 본 발명의 실시형태에서는 원심식 투사장치 (3) 중 고체입자가 투사되는 부분이 투사실 (2) 내에 배치되어 투사한 고체입자가 외부로 비산하지 않도록 주위가 칸막아진 공간으로 되어있다. 투사실 (2) 내부에서는 투사된 고체입자가 강판 표면에 충돌하여, 딤플형상의 압흔을 남긴 후에 반사되어 주위로 비산한다. 그 대부분은 중력에 의해 투사실 (2) 하부로 낙하하게 된다. 특히, 베인의 회전에 의해 생기는 바람의 흐름에 의해 대부분은 강판 상으로부터 배제되어 투사실 하부로 낙하한다. 낙하한 입자는 입자회수장치 (8) 에 의해 회수된다. 회수된 고체입자는 분급기 (6) 에 의해 파쇄되어 작아진 고체입자를 순환계로부터 제거하고, 나머지 고체입자를 스토리지 탱크 (5) 에 저장한다.

스토리지 탱크 (5) 에서 원심식 투사장치 (3) 까지는 입자공급관에 의해 접속되어 있고, 그 도중에는 입자공급량 조정장치 (4) 가 설치된다. 입자공급량 조정장치 (4) 로서는 라인속도, 목표로 하는 강판의 표면조도, 필요한 고체입자의 투사량 등의 조업조건에 따라, 게이트 개방도를 조정할 수 있는 방식을 사용할 수 있다.

또, 도 6 에서는 강판 (1) 의 상면에 대하여 원심식 투사장치에 의한 고체입자를 투사하는 상태가 나타나 있지만, 강판 (1) 의 상하면에 대하여 고체입자를 투사하더라도 상관없다. 또한, 강판의 판폭이 넓은 경우에는 판폭방향으로 복수대의 원심식 투사장치를 배치한다. 또한, 강판의 길이방향으로도 복수대의 투사장치를 배치해도 되고, 라인속도, 단체의 원심식 투사장치에 의해 투사할 수 있는 고체입자의 양 등에 따라 배치하면 된다.

여기서, 본 발명의 실시형태로서는 도 1 에 나타내는 원심식 투사장치의 배치를 들 수 있다. 이것은 원심로터의 회전축에 수직인 평면과 강판의 면과의 교선이, 강판의 진행방향과 이루는 각도 α 가 30°로 되도록 원심식 투사장치 (3) 를 배치하는 것이다. 이 때, 강판의 판폭방향에서의 임의의 위치에 있어서, 도 8 에 나타내는 바와 같은 종래 기술에 의한 배치에 비해, 투사범위내를 통과하는 시간을 길게 취할 수 있다. 즉, 강판 표면에 대한 투사밀도가 동일하다면, 종래 기술에 의한 것보다 투사되는 고체입자의 입자밀도가 작아져 표면조도의 부여효율의 저하를 막을 수 있다.

또, 도 1 에 나타내는 본 발명의 실시형태와, 도 8 에 나타내는 종래 기술에 의한 경우를 비교하면, 본 발명의 실시형태에서는 1 대의 원심식 투사장치에 의해 커버할 수 있는 강판의 판폭방향에서의 투사범위는 도 8 에 나타내는 종래 기술의 경우에 비해 감소하게 되어, 강판의 판폭 전체를 커버하는 데에 필요한 원심식 투사장치의 개수가 증가하여 전체적으로 필요한 동력이 증가한다는 문제가 생길 수 있다.

그러나, 종래 기술과 본 발명의 실시형태를 비교하면, 강판 표면에 대한 투사밀도를 동일하게 하기 위해서는 종래 기술에 의한 1 대의 원심식 투사장치로 투사해야 할 고체입자의 양이 큰 데 비해, 본 발명의 실시형태에서는 1 대의 원심식 투사장치가 투사해야 할 고체입자의 양이 적어도 된다. 그 결과, 동일한 판폭의 강판을 처리할 때, 동일한 투사밀도로 설정한 경우에는 투사하는 고체입자의 총량은 동일하고, 그 때문에 필요한 모터동력도 원리적으로는 동일하다. 오히려, 본 발명의 실시형태에 의하면 표면조도의 부여효율이 향상되므로, 종래 기술보다 고체입자의 투사량을 적게 할 수 있어 전체적으로 필요한 동력은 본 발명의 실시형태에 의해 저감할 수 있다.

본 발명의 실시형태로서 다른 예를 도 2 에 나타낸다. 이것은 복수의 원심로터가 동일축 (22) 상에 연결되고, 단일 모터 (24) 에 의해 구동되는 기구를 구비한 장치이다. 각 원심로터 (21a∼21e) 에는 각각 임펠러 및 베인을 갖는 것으로, 통상의 원심식 투사장치의 원심로터부를 일정한 간격을 두고 배치시킨 것이다. 이 때 각 원심로터부 (21a∼21e) 의 사이에는 고체입자의 공급관 (23a∼23e) 이 접속되고, 각 원심로터부 (21a∼21e) 에 대하여 고체입자가 공급되어 강판 (1) 표면에 투사된다.

이러한 구조를 구비한 원심식 투사장치에서는 각 원심로터부 (21a∼21e) 에 대응한 구동모터를 개별적으로 배치할 필요가 없다. 또한, 구동모터를 개별적으로 가짐으로써 원심식 투사장치의 배치상의 제약도 생기지 않으므로, 전체 설비 를 컴팩트하게 할 수 있다.

또한, 이러한 장치를 사용한 경우의 강판 표면에서의 투사범위를 나타낸 것이 도 3 이다. 도 3 은 도 2 에 나타내는 원심식 투사장치를 2 세트 사용한 경우의 투사범위를 모식적으로 나타낸 것이다. 도 2 에 나타내는 원심식 투사장치는 각 원심로터부 (21a∼21e) 의 사이에 고체입자 공급관 (23a∼23e) 을 갖기 때문에, 그 부분에 대응하는 강판 표면에 고체입자가 투사되지 않는 영역이 생긴다. 따라서, 이러한 원심식 투사장치를 조합하여 사용함으로써, 상류측에서 표면조도가 부여되지 않은 위치에 대하여, 하류측의 원심식 투사장치에 의해 표면조도를 부여할 수 있어, 판폭방향의 전체면에 걸쳐 일정한 표면조도를 부여할 수 있게 된다.

또, 도면 중에는 명시하지 않고 있지만, 2 대의 원심식 투사장치의 사이에는 강판 상에 비산한 고체입자를 불어날려, 서로의 투사범위내에 고체입자가 비산하여 표면조도의 부여를 저해하지 않도록 에어퍼지노즐을 배치해도 된다.

실시예 1

본 발명의 제 1 실시예로서, 도 1 에 나타내는 4 대의 원심식 투사장치에 의해 강판 표면에 조도를 부여한 경우의 결과를 나타낸다. 비교예로서, 도 8 에 나타내는 2 대의 원심식 투사장치에 의해 강판 표면에 조도를 부여한 결과에 관해서도 설명한다. 또, 도 1 의 경우에는 원심로터의 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이 금속판의 진행방향에 대하여 이루는 각 (α) 은 30°로 설정하였다. 한편, 도 8 의 경우에는 원심로터의 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이, 금속판의 진행방향에 대하여 수직하게 되도록 설정하였다.

본 실시예에 있어서, 표면조도를 부여해야 할 강판으로서, 용융아연도금 강판을 사용하였다. 이것은 판두께 0.8 mm, 판폭 800 mm 의 냉연강판을 토대로 하여 도금 피막이 주로 η상으로 이루어지는 것이다. 또한, 용융아연도금을 실시한 후에, 재질을 조정하고, 도금 피막의 요철을 평활화하여 기복을 저감하기 위해, 브라이트롤을 사용한 조질압연에 의해서 0.8% 의 신장률을 부여하고 있다.

표면조도를 부여하기 위해서 사용한 고체입자는 평균입자직경 85 ㎛ 의 SUS304 의 고체입자이다. 이것은 가스 아토마이즈법에 의해 제조된 거의 구형의 입자이고, 강판 표면에 딤플형상의 미시적 요철을 부여할 수 있으므로, 우수한 프레스 성형성을 갖는 강판을 얻을 수 있다.

사용한 원심식 투사장치는 도 5 에 나타내는 통상의 원심식 투사장치이고, 베인외경이 330 mm, 최대회전수 3900 rpm 의 장치이다. 또, 본 원심식 투사장치에 의해 투사가능한 고체입자의 중량은 1 대당 100 kg/min 이다.

본 실시예에서는 투사거리를 350 mm 로 설정하고, 원심로터의 회전수를 3900 rpm 으로 하여, 강판의 라인속도를 5∼50 mpm 까지의 범위로 변경하면서, 강판 표면에 조도를 부여하였다. 이 때, 강판 표면으로의 투사밀도가 5 kg/m² 가 되도록 각 원심식 투사장치로의 고체입자의 공급량을 조정하였다.

구체적으로는 라인속도 50 mpm 의 경우에, 도 1 에 나타내는 본 실시예에서는 각 원심식 투사장치에 의한 고체입자의 투사량은 50 kg/min, 도 8 에 나타내는 비교예에 있어서의 고체입자의 투사량은 1 대당 100 kg/min 이다. 즉, 전체 원심식 투사장치에 의한 단위시간당 투사량의 총량은 동일하게 되는 설정이다. 이 때, 각 원심식 투사장치에 의한 투사량은 라인속도에 비례하게 조정하여 어느 조건에서나 투사밀도가 동일하게 되도록 하였다.

이상과 같이 하여, 고체입자를 투사하여 표면조도를 부여한 강판으로부터는 작은 샘플을 잘라낸 후, 그 표면형태를 평가하였다. 여기서는 강판의 평균조도 Ra 를 대표치로서 나타낸다.

본 실시예에 의한 강판 표면의 평균조도 Ra 의 라인속도에 대한 변화에 관해서, 종래 기술에 의한 비교예와 비교한 결과를 도 9 에 나타낸다. 도면에는 라인속도에 대응한 고체입자의 투사량을 기재하고 있고, 비교예의 결과로부터는 고체입자의 투사량을 증가시키면, 강판으로의 투사밀도가 동일함에도 불구하고, 강판 표면의 평균조도 Ra 는 저하되어 있음을 알 수 있다. 이는 투사된 고체입자의 공중에서의 입자밀도가 고체입자의 투사량의 증가에 따라 높아져, 고체입자가 서로 간섭하여 강판 표면에 충분한 속도로 충돌하지 않는 고체입자가 증가하기 때문이다.

한편, 본 실시예에 있어서는 라인속도가 낮은 경우에는 비교예와 거의 동일한 평균조도 Ra 를 나타내고 있지만, 라인속도를 증가시켜 투사하는 고체입자의 양을 많게 함에 따라 양자의 차이는 명확해진다. 즉, 본 실시예에 의하면 라인속도가 높아져도 강판 표면에 부여되는 평균조도는 거의 변화하지 않고, 표면조도의 부여효율이 저하되지 않음을 알 수 있다.

이는 라인속도가 작은 경우에는 종래 기술에 의한 경우라도, 입자밀도가 원래 낮기 때문에, 고체입자 상호간의 간섭이 그다지 문제가 되지는 않지만, 라인속도가 증가하여, 고체입자의 투사량을 증가시키면, 종래 기술에 의한 경우에는 고체입자의 간섭이 현저해져 평균조도 Ra 가 저하되는 데 비해, 본 실시예에서는 그와 같은 간섭이 발생되기 어려워 강판을 고속도로 반송하면서 처리할 때일수록 양자의 차이가 현저히 나타나기 때문이다.

이상과 같이, 본 실시예에 의하면 라인속도로서는 50 mpm 이상에서 종래예와의 차이가 커지고, 100 mpm 이상에서 현저한 효과가 나타난다.

실시예 2

본 발명의 제 2 실시예로서, 도 2 에 나타내는 원심식 투사장치에 의해 강판 표면에 조도를 부여한 경우의 결과를 나타낸다. 이 경우, 원심로터의 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이, 금속판의 진행방향에 대하여 평행하게 되도록 설정하였다. 또, 비교예로서, 제 1 실시예에 사용한 도 8 에 나타내는 2 대의 원심식 투사장치를 사용하여 강판 표면에 조도를 부여한 결과에 관해서도 설명한다.

본 발명의 제 2 실시예로서, 도 2 에 나타내는 원심식 투사장치에 의해 강판 표면에 조도를 부여한 경우의 결과를 나타낸다. 이 경우, 원심로터의 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이, 금속판의 진행방향에 대하여 평행하게 되도록 설정하였다. 또한, 판폭의 전체범위에 걸쳐 고체입자를 투사하기 위해, 2 열에 걸쳐 지그재그 형상으로 투사기를 배치하고 있는 것으로, 각 5 대의 원심로터 를 배치한다.

한편, 비교예로서 제 1 실시예에 사용한 도 8 에 나타내는 2 대의 원심식 투사장치를 사용하였다. 투사범위의 장변측단부에서는 투사범위가 일부 랩하도록 배치할 필요가 있다. 이는 도 10 에 나타내는 바와 같이, 원심식 투사기의 경우에는 원심로터의 회전방향 (투사범위의 장변방향) 으로 투사입자의 밀도분포가 생기는 것을 피할 수 없기 때문이다. 즉, 투사범위의 장변단부에서 투사입자의 입자밀도가 낮아지는 부분을 랩시켜 전체의 투사밀도를 높이지 않으면, 판폭방향으로 균일한 표면조도 분포를 부여할 수 없기 때문이다.

본 실시예에 있어서, 표면조도를 부여해야 할 강판으로서, 용융아연도금 강판을 사용하였다. 이것은 판두께 0.8 mm, 판폭 800 mm 의 냉연강판을 토대로 하여 도금 피막이 주로 η 상으로 이루어지는 것이다. 또한, 용융아연도금을 실시한 후에, 재질을 조정하여 도금 피막의 요철을 평활화하여 기복을 저감하기 위해, 브라이트롤을 사용한 조질압연에 의해 0.8% 의 신장률을 부여하고 있다.

표면조도를 부여하기 위해 사용한 고체입자는 평균입자직경 85 ㎛ 의 SUS304 의 고체입자이다. 이것은 가스 아토마이즈법에 의해 제조된 거의 구형의 입자이고, 강판 표면에 딤플형상의 미시적 요철을 부여할 수 있기 때문에 우수한 프레스 성형성을 갖는 강판을 얻을 수 있다.

본 실시예에서는 투사거리를 350 mm 로 설정하고, 원심로터의 회전수를 3900 rpm 으로 하고, 강판의 라인속도를 10∼160 mpm 까지의 범위에서 변경하면서, 강판 표면에 조도를 부여하였다. 이 때, 강판 표면으로의 투사밀도가 5 kg/m² 가 되도록, 각 원심식 투사장치로의 고체입자의 공급량을 조정하였다.

구체적으로는 라인속도 50 mpm 의 경우에, 도 2 에 나타내는 본 실시예에서는 도 3 에 나타내는 투사범위로서 5 대 × 2 열의 배치로 하고, 각 원심식 투사장치에 의한 고체입자의 투사량은 20 kg/min, 도 8 에 나타내는 비교예에서는 2 대의 투사기를 배치하고, 고체입자의 투사량은 1 대당 100 kg/min 이다. 즉, 전체 원심식 투사장치에 의한 단위시간당 투사량의 총량은 동일하게 되는 설정이다. 이 때, 각 원심식 투사장치에 의한 투사량은 라인속도에 비례하게 조정하여 어느 조건에서나 투사밀도가 동일하게 되도록 하였다.

본 실시예에 의한 강판 표면의 평균조도 Ra 의 라인속도에 대한 변화에 관해서, 종래 기술에 의한 비교예와 비교한 결과를 도 11 에 나타낸다. 강판으로의 투사밀도가 동일함에도 불구하고, 비교예는 강판 표면의 평균조도 Ra 는 저하되어 있음을 알 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 150 mpm 이상의 라인속도이더라도 평균조도 Ra 가 1.0∼1.5 ㎛ 의 범위내에서 추이하여 소정의 조도를 유지시킬 수 있었다. 본 실시예에서는 라인속도가 증가하더라도 강판의 길이방향으로 넓은 투사영역을 취하고 있으므로, 공간내의 입자간 간격이 벌어져 서로 간섭하기 어려워진 결과, 표면조도를 유지할 수 있는 것이다.

또한, 본 실시예의 투사기 배치에 있어서 인접하는 투사범위의 경계부에서의 표면조도의 균일성에 관해서도 평가하였다. 도 12 는 인접하는 2 대의 원심로터에만 의해서 투사한 경우의 강판의 폭방향 표면조도 분포를 나타낸 것이다. 도 12 로부터는 인접하는 투사범위의 경계부에서도 거의 균일한 표면조도가 부여되었다.

또, 본 실시예의 종래예에 의한 투사장치의 배치이더라도, 1 대당 투사량을 적게 하여, 길이방향으로 다수의 투사장치를 배치함으로써 소정의 표면조도로 처리하는 것은 가능하다고도 생각된다. 그러나, 그와 같은 투사장치의 배치는 설비길이의 증대를 초래하여 전체적인 설비길이가 길어진 결과, 설비비의 증대를 초래한다는 문제가 생긴다. 그 이유에 관해서 이하에 설명한다.

원심식 투사장치에 의해 투사된 입자는 도 13 에 나타내는 바와 같이, 강판 표면에 충돌하여 강판 표면에 압흔을 형성한 후에, 원심로터의 회전방향을 따라 이동하여 간다. 이 때, 로터의 회전방향 (회전축에 수직인 방향) 으로 다른 원심식 투사장치를 배치하면 그 투사장치에 의한 투사영역의 범위내에 고체입자가 뛰어들게 된다. 그 경우, 그 원심식 투사장치에 의한 투사입자와 다른 곳으로부터 비산되어 온 고체입자가 간섭하여 투사입자의 속도저하로 인해 충분한 표면조도의 부여가 불가능해진다. 따라서, 종래예에 의해 원심식 투사장치를 다수 배치하 는 경우에는 도 14 와 같이, 하나의 원심식 투사장치에 의한 고체입자의 비산방향으로는 다른 원심식 투사장치를 배치하는 것은 처리상 문제가 있었다.

따라서, 종래예에 의한 투사장치의 배치에 의해, 1 대당 투사량을 적게 하여 입자끼리의 간섭을 저감함으로써, 소정의 표면조도를 얻고자 하는 경우, 도 15 와 같은 배치를 택할 필요가 있었다. 이 경우에는 폭방향으로 7 대 이상의 원심식 투사장치를 배치하여, 그것을 4 세트 조합하게 되어 강판의 반송방향으로는 28h 이상의 설비길이 (2800 mm) 를 필요로 한다. 이에 비해 본 실시예에서는 도 16 에 나타내는 바와 같이, 길이방향의 설비길이는 2W (800 mm) 이상이면 족하다. 따라서, 용융도금라인이나 연속소둔라인에 설치하는 경우와 같이, 설비의 설치공간이 충분하지 않은 경우이더라도, 본 실시예에 의하면 전체의 설비길이를 짧게 억제하면서, 높은 표면조도 부여효과를 얻을 수 있다.

실시예 3

본 발명의 제 3 실시예로서, 제 1 실시예에서 나타낸 도 1 의 형식으로 배치한 원심식 투사장치 (이하, 배치 A) 와 제 2 실시예에서 나타낸 도 2 의 형식으로 배치한 원심식 투사장치 (이하, 배치 B) 를 사용하여 강판 표면에 조도를 부여한 결과에 관해서도 설명한다.

배치 A 는 원심식 투사장치의 원심로터의 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이, 금속판의 진행방향에 대하여 기울기각 α°(α ＝ 30°) 으로 배치되어 있다. 이렇게 배치함으로써 투사범위는 도 17 과 같이 된다. 한편, 배치 B 는 원심식 투사장치의 원심로터의 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이, 금속판의 진행방향에 대하여 평행 (α ＝ 0°) 하게 배치되어 있다. 이렇게 배치함으로써 투사범위는 도 18 과 같이 된다.

표면조도를 부여하기 위해 사용한 고체입자는 평균입자직경 85 ㎛ 의 SUS304 의 고체입자이다. 이것은 가스 아토마이즈법에 의해 제조된 거의 구형의 입자이고, 강판 표면에 딤플형상의 미시적 요철을 부여할 수 있기 때문에, 우수한 프레스 성형성을 갖는 강판을 얻을 수 있다.

본 실시예에서는 투사거리를 350 mm 로 설정하고, 원심로터의 회전수를 3900 rpm 으로 하여 라인속도 50 mpm 으로 강판 표면에 조도를 부여하였다. 이 때, 강판 표면으로의 투사밀도가 5 kg/m² 가 되도록, 각 원심식 투사장치로의 고체입자의 공급량을 조정하였다.

본 실시예에 의한 강판 표면의 평균조도 Ra 의 강판의 폭방향에 대한 변화에 관해서, 원심식 투사장치의 배치가 배치 A 인 경우와 배치 B 인 경우로 비교한 결과를 도 19 에 나타낸다. 배치 A 로 한 경우 (도 19 중의 ▲), 배열한 개개의 투사장치의 투사범위의 랩 부분의 조정이 양호하기 때문에, 배치 B 로 한 경우 (도 19 중의 ●) 에 비해, 판폭방향의 강판 표면의 평균조도 Ra 의 분포는 평탄하고 양호하게 되었다.

배치 A 가 양호하게 되는 이유에 관해서, 도 20, 도 21 의 모식도로 설명한다. 배치 A 에서는 투사장치의 α 각이 30°가 되기 때문에, 1 대당 투사하는 폭방향범위가 넓어지는 동시에 폭방향으로 넓어진 일정한 투사밀도분포가 생기게 된다. 그러나, 그와 같은 투사밀도분포는 인접하는 투사범위를 랩시키는 것에 의해 해소할 수 있다 (도 20). 즉, 배치 B 의 경우, 즉 α＝ 0°의 경우, 폭방향의 투사밀도분포는 작지만, 인접하는 투사범위의 경계부에 약간의 불연속영역이 생긴다 (도 15). 한편, 배치 A 와 같이 원심식 투사장치에 기울기각 α 을 약간 부여함으로써, 랩 여유값을 확보하여 인접하는 투사영역에서 표면조도가 완만히 변화할 수 있어, 상기 불연속영역부를 해소할 수 있다.

이상과 같은 이유에 의해, 강판의 폭방향의 평균조도의 분포 균일성을 생각하면 원심식 투사장치의 배치는 원심로터의 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이 금속판의 진행방향에 대하여 어느 정도 각도를 갖게 하는 편이 좋고, 바 람직하게는 5°이상이 좋다. 5°미만이 되면 개개의 원심식 투사장치의 투사범위의 랩조정이 어려워 폭방향의 균일한 조도 분포를 얻기가 어려워지기 때문이다. 한편, 45°를 넘게 기울이면 라인속도가 100 mpm 을 초과하는 고속도의 경우, 충분한 조도 부여가 곤란하게 되기 때문에, 각도는 45°이하로 하는 것이 바람직하다.

또, 설비전체를 컴팩트하게 하는 관점에서는 5°이상 30°이하로 하는 것이 실용적이다.

실시예 4

본 발명의 제 4 실시예로서, 용융아연도금라인에 본 발명의 표면처리설비를 배치한 예를 도 16 에 나타낸다. 판두께 0.5∼1.8 mm, 판폭 750∼1850 mm 의 냉연강판을 토대로 한 용융아연도금 강판에 대하여, 조질압연에 의해 0.8% 의 신장률을 부여한 강판을 사용하고, 도 1 에 나타낸 설비에 의해 표면조도를 조정한 결과에 관해서 설명한다. 또, 조질압연에 있어서의 신장률의 부여는 재질조정을 목적으로 한 것으로, 브라이트롤을 사용하여 조질압연을 실시하고 있다. 또한, 본 실시예에서는 도금 피막이 주로 η 상으로 이루어지는 아연도금 강판을 대상으로 하였다.

용융아연도금라인의 라인속도는 최대 100 mpm 으로 조업을 실시하였다. 표면조도 부여처치 5 에서 사용한 고체입자는 평균입자직경 85 ㎛ 의 스테인리스강의 미세입자이다. 투사기로서는 기계식 투사기를 사용하고, 임펠러의 직경은 330 mm, 회전속도 3900 rpm 으로 강판에 투사하였다. 고체입자의 투사밀도는 강판에 대하여 5 kg/m² 로 하고, 평균조도 Ra 가 1.2 ㎛, 강판의 폭방향의 조도편차는 0.2 ㎛ 이내의 자동차용 아연도금 강판을 제조하였다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 금속판을 고속도로 반송하면서 처리하는 경우에 있어서도 효율적인 표면조도의 부여가 가능한 표면처리설비, 나아가서는 설비의 컴팩트화를 가능하게 하는 표면처리설비 및 그와 같은 설비를 사용한 금속판의 제조방법, 용융도금라인, 연속소둔라인을 제공할 수 있다.

Claims

연속하여 반송되는 금속판에 평균입자직경 30∼300 ㎛ 의 고체입자를 투사하는 1 대 이상의 원심식 투사장치를 갖고,

상기 1 대 이상의 원심식 투사장치는, 회전축을 갖는 원심로터를 갖고, 상기 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이 금속판의 진행방향에 대하여 평행하게 배치되어 있거나 또는 45°이하의 각도를 이루도록 기울여 배치되어 있는 금속판의 표면처리설비.
제 1 항에 있어서, 상기 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이 금속판의 진행방향에 대하여 5°∼ 45°의 각도를 이루도록 기울여 배치되어 있는 금속판의 표면처리설비.
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제 1 항에 있어서, 상기 1 대 이상의 원심식 투사장치는 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이 금속판의 진행방향에 대하여 평행하게 배치되어 있는 원심식 투사장치와, 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이 금속판의 진행방향에 대하여 5°∼ 45°의 각도를 이루도록 기울여 배치되어 있는 원심식 투사장치를 갖는 금속판의 표면처리설비.
제 1 항에 있어서, 상기 1 대 이상의 원심식 투사장치는 금속판의 판폭방향으로 복수대 배치된 원심식 투사장치로 이루어지고, 상기 복수대 배치된 원심식 투사장치 중의 2 대 이상의 원심식 투사장치는 그들의 원심로터의 회전축에 수직인 평면과 금속판의 면과의 교선이 서로 평행하게 되도록 배치되어 있는 금속판의 표면처리설비.
제 1 항에 있어서, 상기 1 대 이상의 원심식 투사장치는 금속판의 판폭방향으로 복수대 배치된 원심식 투사장치로 이루어지고, 상기 복수대 배치된 원심식 투사장치 중의 2 대 이상의 원심식 투사장치는 그들의 원심로터가 동일한 구동축에 의해 회전되는 금속판의 표면처리설비.
제 1 항에 기재된 금속판의 표면처리설비를 사용하여, 연속하여 반송되는 금속판에 평균입자직경 30∼300 ㎛ 의 고체입자를 투사하여 표면처리를 실시하는 공정을 갖는 금속판의 제조방법.
용융도금라인을 갖고, 당해 용융도금라인에 있어서의 도금욕 후의 냉각장치 또는 합금화로보다 하류측에, 제 1 항에 기재된 금속판의 표면처리설비가 배치되어 있는 금속판의 제조장치.
연속소둔라인을 갖고, 당해 연속소둔라인에 있어서의 소둔로보다 하류측에, 제 1 항에 기재된 금속판의 표면처리설비가 배치되어 있는 금속판의 제조장치.