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La présente invention est relative à un acier non recuit com- portant un revêtement galvanisé tenace et à son procédé d'obtention. Elle a pour objet un produit perfectionné, qui est particulièrement utile par exemple sous la forme de feuilles pour toitures, et un nouveau procédé pour l'obtenir.
Pendant longtemps, on avait essayé d'appliquer à de l'acier un revêtement galvanisé tenace, c'est-à-dire un revêtement adhérant fortement à l'acier et ne s'écaillant pas lors de la mise en forme de l'acier ou sous l'effet des intempéries. Dans la galvanisation de l'acier par immersion dans un bain chaud on avait depuis longtemps l'habitude, comme le savent les techniciens, pour essayer de former sur l'acier un revêtement galvanisé tenace, d'utiliser un bain de revêtement en fusion contenant du zinc etau moins un autre métal ayant tendance, lorsqu'il est en fusion, à se séparer du zinc. Cet autre métal peut être de l'aluminium, du plomb, de l'antimoins, du cadmium, de l'étain etc..., pris isolément ou en diverses combinaisons.
La théorie de l'utilisation du métal d'addition est connue et ne fait pas partie de la présente invention; aussi, elle ne sera pas décrite ici. Cependant, malgré l'addition de tels métaux, on n'avait pas obtenu des résultats pleinement satisfaisants pour former des revêtements galvanisés tenaces jusqu'à l'invention décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2.647.305 déposé par Messieurs Nelson Evans COOK et Samuel Lash NORTEMAN. Ce brevet décrit la fabrication d'un produit amélioré galvanisé par immersion dans un bain de revêtement maintenu chauffé par Induction électrique et contenant du zinc ainsi qu'au moins un autre métal tendant à se séparer du zinc,
le chauffage par induction électrique du bain y provoquant une circulation thermique ayant pour résultat de maintenir une composition relativement uniforme du métal en fusion du bain au moins dans une partie de ce dernier, le zinc et l'autre métal susmentionné s'y trouvant uniformément mélangés. Le brevet décrit le passage du métal constituant le support à galvaniser dans cette partie du bain, ce qui permet d'appliquer sur la surface du métal de support un revêtement galvanisé sensiblement uniforme constitué par le zinc et l'autre métal, ce revêtement présentant une adhérance jamais atteinte auparavant. Le procédé décrit dans ce brevet a été un grand succès industriel et il est en train de remplacer d'autres procédés de galvanisation de revêtements tenaces.
Dans les procédés de galvanisation de l'acier comportant des revêtements tenaces, antérieurs à la présente invention et dans lesquels on galvanisait l'acier dans une cuve ordinaire de galvanisation chauffée extérieurement, l'acier à galvaniser était recuit avant son immersion dans le bain de revêtement et, au moment de son introduction dans le bain de revêtement, sa température était notablement plus élevée que celle du bain.
On opérait ainsi parce qu'on savait depuis longtemps que, si l'on introduit 1' acier à une température notablement inférieure à celle du bain dans un bain de galvanisation contenu dans une cuve classique de galvanisation chauffée extérieurement, il se forme près de l'acier un alliage fragile de fer et de zinc (c'est-à-dire un alliage riche en fer et pauvre en zinc) qui empêche la formation d'un revêtement tenace; L'alliage fragile fer-zinc fait s'écailler le revêtement lors de la formation de l'acier (par exemple lors d'un emboutissage en profondeur) ou lorsqu'il est soumis à des intempéries comme c'est le cas des feuilles de toitures.
Les techniciens ont depuis longtemps pour principe qu'on ne peut obtenir un revêtement galvanisé tenace sur de l'acier galvanisé d'une manière classique qu'en introduisant l'acier dans le bain de revêtement à une température notablement plus élevée que celle du bain, pour essayer d'éviter la formation de l'alliage fragile fer-zinc près de l'acier.
Il y a intérêt à utiliser de l'acier galvanisé non recuit pour certains usages, comme par exemple pour des feuilles de toitures, dans lesquelles la rigidité relative de l'acier non recuit par rapport à celle de l'acier recuit présente de l'importance. Pendant des années, on a fait des tentatives pour obtenir de l'acier non recuit présentant un revêtement galvanisé tenace, destiné à des toitures et à des utilisations similaires,
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mais le seul acier non recuit présentant un revêtement tenace satisfai- sant qu'on ait obtenu avant la présente invention était un acier ne convenant qu'à un f ormage très modéré.
On attribuait ceci à la formation inévitable de l'alliage fragile fer-zinc près de l'acier, qui survenait par suite de l'introduction de l'acier non recuit relativement froid dans le bain ordinaire de galvanisation. La température d'un bain de galvanisation en fusion est quelque peu supérieure à 427 C Si l'acier est porté à une température supérieure à celle du bain pendant une durée appréciable, il devient moins rigide, sans toutefois devenir complètement adouci. En utilisant ici le terme ttnon recuit", la demanderesse entend signifier une absence d'adoucissement notable de l'acier par rapport à son état rigide dans lequel il se trouve en sortant du laminoir, bien qu'il puisse se produire un adoucissement notable dû au chauffage limité de l'acier en dessous de 427 C.
La demanderesse a découvert qu'on peut déposer un revêtement tenace par galvanisation sur de l'acier non recuit en utilisant un bain de revêtement chauffé par induction électrique et contenant du zinc ainsi qu'au moins un autre métal qui tend à se séparer du zinc, même si l'acier non recuit se trouve au moment où on le plonge dans le bain à une température notablement inférieure à celle du bain, ce qui permet de conserver la rigidité de l'acier. En d'autres termes, même si, conformément à la présente invention, on introduit de l'acier non recuit dans le bain de revêtement, à une température notablement inférieure à celle du bain, le revêtement galvanisé qui est formé sur l'acier est caractérisé par l'absence substantielle près de l'acier de l'alliage fragile fer-zinc qui empêche 1' obtention d'un revêtement tenace.
Des essais répétés ont prouvé d'une manière définitive que le nouveau procédé objet de l'invention permet d'éviter la formation de l'alliage fragile fer-zinc près de l'acier. La demanderesse a formé de l'acier rigoureusement non recuit, qui convenait pour des toitures et qui comportait un revêtement aussi tenace que celui qu'on aurait obtenu en portant l'acier à une température notablement plus élevée que celle du bain avant de procéder à la galvanisation.
Grâce au procédé objet de l'invention, on peut obtenir de l'acier non recuit galvanisé comportant un revêtement tenace pour des toitures et utilisation similaires, (a) en maintenant en fusion par chauffage par induetion électrique un bain de revêtement contenant du zinc et au moins un autre métal qui tend à se séparer du zinc, (b) en provoquant une circulation thermique dans le bain en fusion au moyen de ce chauffage par induction électrique de manière à maintenir une composition relativement uniforme du métal en fusion au moins dans une partie du tain, le zinc et l'autre métal s'y trouvant uniformément mélangés, (c) en faisant passer l'acier non recuit dans ladite partie du bain, ce qui permet d'y appliquer un revêtement galvanisé ayant une teneur en zinc et en autre métal sensiblement uniforme sur la surface de l'acier, l'acier non recuit se trouvant,
lorsqu'il est plongé dans le bain, à une température notablement inférieure à celle de ce dernier.
Dans le procédé conforme à l'invention, on fait passer une bande d'acier non recuit dans ladite partie du bain, ce qui permet d'abord d'appliquer à la bande un revêtement galvanisé dont la teneur en zinc et en autre métal est sensiblement uniforme sur la surface de la bande, la bande d'acier non recuit se trouvant, lorsqu'on l'introduit dans le bain, à une température notablement inférieure à celle de ce dernier, et ensuite, soit de cisailler la kande d'acier non recuit comportant le revêtement galvanisé tenace pour en former des feuilles, soit de l'enrouler pour l'utiliser ultérieurement sous cette forme.
En outre, l'invention met en oeuvre un procédé continu de production de feuilles de toitures formées en acier non recuit comportant un revêtement galvanisé tenace, procédé comprenant les phases suivantes : on maintient en fusion au moyen d'un chauffage par induction électrique un bain de revêtement contenant du zinc et au moins un autre métal qui tend à se séparer du zinc ; utilise le chauffage par induction électrique pour provoquer une circulation thermique du bain en fusion, ce qui permet de maintenir une can-
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position relativement uniforme du métal en fusion au moins dans une partie du bain, le zinc et l'autre métal y étant uniformément mélangés;
on fait avancer en continu l'acier non recuit dans ladite partie du bain, ce qui permet d'y appliquer un revêtement galvanisé ayant une teneur en zinc et en autre métal sensiblement uniforme sur la surface de l'acier, l'acier non recuit se trouvant, lorsqu'on l'introduit dans lebain, à une tempé- rature notablement inférieure à celle de ce dernier; enfin, on soumet à un matriçage en continu l'acier non recuit comportant le revêtement galva- nisé tenace, pour en faire des feuilles de toitures non planes. La deman- deresse estime que personne jusqu'à présent n'avait pu obtenir par un pro- cédé continu des feuilles matricées pour toitures en acier non recuit, com- portant un revêtement galvanisé tenace et ottenues à partir d'acier non recuit.
La demanderesse soumet de préférence l'acier non recuit à 1' action d'un fondant et à un séchage avant de l'introduire dans le bain de galvanisation. Bien que le séchage puisse élever quelque peu la températu- re de l'acier, la température de ce dernier après séchage est encore notablement inférieure à celle du 'bain. On peut par exemple nettoyer et brosser l'acier non recuit, puis le soumettre à l'action du fondant à une températu- re qui peut être de @2 C, après quoi on peut faire passer la bande dans un four de déshydratation pour sécher le fondant, la température de l'acier dans le four atteignant par exemple 232 C. Une telle élévation de température de l'acier ne diminue sensiblement pas sa rigidité.
Après que l'on a soumis l'acier à l'action du fondant et qu'on l'a séché à une température d'environ 232 C, on peut le faire passer dans le bain de galvanisation comme décrit ci-dessus, ce qui permet d'obtenir l'acier non recuit présentant un revêtement galvanisé tenace.
En outre le procédé objet de l'invention permet d'obtenir un article en acier non recuit présentant un revêtement galvanisé tenace, cet article étant obtenu sous forme de tôles en acier non recuit sur lequel se trouve un revêtement galvanisé tenace constitué par du zinc et au moins un autre métal qui, à l'état fondu, tend à se séparer du zinc, le zinc et l'autre métal constituant le revêtement étant uniformément répartis dans celuici; de plus le revêtement est caractérisé par l'absence substantielle de l'alliage fragile fer-zinc près de l'acier. L'article peut être caractérisé par le fait que la couche d'alliage située entre la couche superficielle du. revêtement galvanisé et la surface de l'article en acier non recuit galvanisé est constituée presque complètement par un alliage zinc-fer non fragile.
D'autres détails, objets et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description ci-après d'un de ses modes de réalisation préférés et de certains des procédés préférés de sa mise en oeuvre
On a représenté un mode de réalisation préféré de l'invention et certains procédés préférés de sa mise en oeuvre sur le dessin annexé, sur lequel : - les figures 1 et la représentent ensemble sous une forme schématique le procédé perfectionné conforme à l'invention permettant d'obtenir des tôles non recuites comportant un revêtement galvanisé tenace; - les figures 1 et lb représentent ensemble sous une forme schématique le procédé conforme à l'invention permettant de former des feuilles de toitures non recuites comportant un revêtement galvanisé tenace;
- les figures 1 et 1c représentent ensemble sous une forme schématique le procédé conforme à l'invention permettant d'obtenir un enroulement d'une bande non recuite comportant un revêtement galvanisé tenace; - la figure 2 est une microphotographie agrandie mille fois d' une coupe faite par une tôle d'acier non recuite comportant un revêtement galvanisé tenace, conforme à l'invention.
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Pour obtenir l'article perfectionné conforme à l'invention, il est nécessaire que l'acier soit traité avant galvanisation afin de ne pas altérer notablement sa rigidité qui est une caractéristique extrêmement recherchée dans les feuilles de toitures et dans certains autres articles galvanisés. Le recuit ou l'adoucissement de l'acier, qui lui font perdre sa rigidité, sont fonction de la température et du temps de recuit. On peut procéder à l'adoucissement de l'acier à diverses températures, mais d'une manière générale moins la température est élevée plus il faut de temps à la température requise pour déterminer un degré prédéterminé d'adoucissement ou de diminution de la rigidité.
Avant la galvanisation, on doit maintenir la température de 1' acier notablement en dessous de la température du bain de galvanisation.
La température la plus élevée à laquelle on peut porter l'acier avant la galvanisation sans compromettre fâcheusement sa rigidité désirée dépend, comme on l'a indiqué ci-dessus., de la durée pendant laquelle l'acier est maintenu à cette température. Dans le procédé préféré en continu, conforme à l'invention, on conserve la rigidité désirable des tôles d'acier en maintenant leur température en dessous d'environ 260 C. Toutefois cette tempé rature est indiquée simplement à titre d'exemple, l'essai ayant pour but de maintenir la rigidité désirée de l'acier.
On a représenté sur les figures 1 et la prises ensemble sous une forme schématique un procédé préféré de mise en oeuvre de l'invention.
On part d'un enroulement 2 d'une bande d'acier non recuit dont l'épaisseur convient à son utilisation dans une toiture. On fait dérouler la bande et on la fait avancer en continu au moyen de rouleaux de pincement entraînés.
On peut utiliser tout nombre désiré de jeux de rouleaux de pincement. On a représenté par 3 sur ces figures trois jeux de rouleaux de pincement
On peut utiliser l'enroulement 2 de la bande d'acier non recuit dans l'état où il se trouve après sa sortie du laminoir, et dans ce cas la bande nécessite normalement un nettoyage et un brossage. On peut la nettoyer d'une manière appropriée dans un poste de nettoyage 4 qu'on a représenté tout à fait schématiquement sur la figure 1. On peut ensuite faire passer la bande dans un poste de brossage 5 représenté tout à fait schématiquement sur la figure 1. Le nettoyage et le brossage n'ont pas d'influence sur le traitement métallurgique et l'on pourrait supprimer ces opérations, mais ce serait au détriment de la qualité.
On soumet alors la bande, nettoyée et trossée, à l'action d'un fondant dans le poste 6 prévu à cet effet. La demanderesse utilise de préférence une solution neutre de fondant, qui peut être maintenue à une température de l'ordre de 82 C. Après avoir été traitée avec le fondant, la bande est séchée dans un four de déshydratation 7. On peut élever la température de la bande dans le four de déshydratation jusqu' à environ 232 C, température qui n'est pas susceptible de diminuer d'une manière appréciable la rigidité de la bande, surtout si l'on tient compte du temps pendant lequel la bande se trouve soumise à cette température.
La bande est ensuite galvanisée par immersion à chaud dans une cuve de galvanisation o de la manière décrite dans le trevet précité. On maintient en fusion dans la cuve de galvanisation o, au moyen d'un chauffage par induction électrique, un bain de revêtement contenant du zinc et au moins un autre métal ayant tendance à se séparer du zinc. L'induction électrique provoque une circulation thermique dans le tain en fusion et elle permet de maintenir une composition relativement uniforme du métal en fusion du bain au moins dans une partie de ce dernier, le zinc et un autre métal y étant uniformément mélangés: Les détails du procédé de galvanisation sont complètement décrits dans le brevet précité.
La bande ainsi galvanisée porte un revêtement galvanisé tenace dont la teneur en zinc et en autre métal est sensiblement uniforme sur la surface de la Lande.
On sectionne en feuilles la lande galvanisée au moyen d'une cisaille 9 qui peut être du type volant; ensuite, les feuilles sont entraînées par une table à rouleaux actionnées mécaniquement et sont empilées en 11.
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On peut prévoir une phase supplémentaire si les articles fabriqués doivent être des feuilles de toitures. On peut matricer les tôles pour former les feuilles de toitures comportant le revêtement galvanisé tenace dans un poste 10b, comme représenté sur la figure 1b, les feuilles formées étant ensuite empilées en 11b. On peut par matrigage onduler les feuilles ou leur donner toute autre forme, afin d'obtenir des feuilles de toitures ayant n'importe quelle structure particulière désirée. Avant la présente inven- tion, on estimait qu'il était impossible d'obtenir de telles feuilles de toiture non recuites comportant un revêtement galvanisé tenace.
Si on le désire, on peut enrouler la bande ayant reçu le revê- tement galvanisé tenace sans la sectionner; la bande enroulée est représen- tée en 11c (figure le.)
La figure 2 est une microphotographie agrandie mille fois d'une coupe d'une tôle d'acier non recuite comportant le revêtement galvanisé tenace, obtenue comme décrit ci-dessus. La tale d'acier proprement dite est représentée en 12, la couche extérieure de galvanisation en 13 et la cou- che d'alliage se trouvant près de l'acier entre l'acier et la couche 13 est représentée en 14. La couche d'alliage 14 est constituée par un alliage zinc-fer, c'est-à.-dire par un alliage qui est comparativement riche en zinc pauvre en fer, non fragile et formant un revêtement tenace.
Les feuilles de toitures en acier non recuit galvanisé fabriquées antérieurement contenaient une couche d'alliage fragile fer-zinc près de l'acier, c'est-à dire entre les couches 12 et 14 de la figure 2. C'est l'élimination de cet alliage fragile fer-zinc, obtenue sans soumettre l'acier à un recuit, qui rend possible la production de l'acier non recuit comportant le revêtement galva- nisé tenace. Avant la présente invention, on devait sacrifier soit la rigidite de l'acier soit la ténacité du revêtement, il était impossible d'otitenir à la fois ces deux qualités.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour obtenir un acier non recuit comportait un revêtement galvanisé tenace, destiné à des toitures et utilisations similaires caractérisé en ce qu'on maintient en fusion au moyen d'un chauffage par induction électrique un bain de revêtement contenant du zinc et au moins un autre métal qui tend à se séparer du zinc ; onutilise ce chauffage par indue- tion électrique pour provoquer une circulation thermique du bain en fusion afin de maintenir une composition relativement uniforme du métal en fusion du bain dans au moins une partie de ce dernier, le zinc et l'autre métal y étant uniformément mélangés;
enfin, on fait passer l'acier non recuit dans la partie susmentionnée du bain ce qui permet d'appliquer sur l'acier un re vêtement galvanisé ayant une teneur en zinc et en autre métal sensiblement uniforme sur la surface de l'acier, l'acier non recuit se trouvant, lorsqu' on l'introduit dans le tain, à une température notablement inférieure à celle du bain.
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The present invention relates to an unannealed steel comprising a tough galvanized coating and to its process for obtaining it. It relates to an improved product, which is particularly useful for example in the form of sheets for roofs, and a new process for obtaining it.
For a long time, attempts had been made to apply a tenacious galvanized coating to steel, that is to say a coating which adheres strongly to the steel and does not chip during the shaping of the steel. or under the effect of bad weather. In the galvanizing of steel by immersion in a hot bath it has long been the custom, as technicians know, to try to form a tough galvanized coating on steel, to use a molten coating bath containing zinc and at least one other metal having a tendency, when it is molten, to separate from the zinc. This other metal can be aluminum, lead, antimony, cadmium, tin, etc., taken alone or in various combinations.
The theory of the use of the addition metal is known and does not form part of the present invention; therefore, it will not be described here. However, despite the addition of such metals, fully satisfactory results in forming tough galvanized coatings had not been obtained until the invention disclosed in U.S. Patent No. 2,647,305 filed by Gentlemen. Nelson Evans COOK and Samuel Lash NORTEMAN. This patent describes the manufacture of an improved product galvanized by immersion in a coating bath maintained heated by electric induction and containing zinc as well as at least one other metal tending to separate from the zinc,
electrically induction heating of the bath causing thermal circulation therein, resulting in maintaining a relatively uniform composition of the molten metal of the bath at least in part of the bath, the zinc and the other aforementioned metal being uniformly mixed therein . The patent describes the passage of the metal constituting the support to be galvanized in this part of the bath, which makes it possible to apply to the surface of the support metal a substantially uniform galvanized coating consisting of zinc and the other metal, this coating having a adhesion never achieved before. The process described in this patent has been a great industrial success and is in the process of replacing other methods of galvanizing tough coatings.
In the processes of galvanizing steel comprising tough coatings, prior to the present invention and in which the steel was galvanized in an ordinary galvanizing tank heated externally, the steel to be galvanized was annealed before it was immersed in the bath. coating and, at the time of its introduction into the coating bath, its temperature was significantly higher than that of the bath.
This was done because it had been known for a long time that, if steel was introduced at a temperature significantly lower than that of the bath into a galvanizing bath contained in a conventional externally heated galvanizing tank, it formed near the temperature of the bath. 'steel a brittle alloy of iron and zinc (i.e. an alloy rich in iron and poor in zinc) which prevents the formation of a tough coating; The brittle iron-zinc alloy causes the coating to flake off during the formation of the steel (for example during deep drawing) or when it is subjected to inclement weather as is the case with sheets of steel. roofs.
It has long been the belief among technicians that a tough galvanized coating can only be achieved on galvanized steel in a conventional manner by introducing the steel into the coating bath at a significantly higher temperature than the bath. , to try to avoid the formation of the brittle iron-zinc alloy near the steel.
It is advantageous to use unannealed galvanized steel for certain uses, such as for example for roofing sheets, in which the relative stiffness of the unannealed steel compared to that of the annealed steel presents importance. For years, attempts have been made to obtain unannealed steel with a tough galvanized coating for roofing and similar uses,
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but the only non-annealed steel having a satisfactory tough coating obtained prior to the present invention was a steel suitable only for very moderate forming.
This was attributed to the inevitable formation of the brittle iron-zinc alloy near the steel, which occurred as a result of the introduction of the relatively cold unannealed steel into the ordinary galvanizing bath. The temperature of a molten galvanizing bath is somewhat higher than 427 ° C. If the steel is heated at a temperature above that of the bath for an appreciable period of time, it becomes less rigid, without however becoming completely softened. By using the term non-annealed "here, the Applicant intends to mean an absence of significant softening of the steel with respect to its rigid state in which it is on leaving the rolling mill, although there may be a significant softening due to it. limited heating of steel below 427 C.
The Applicant has discovered that a tough galvanizing coating can be deposited on unannealed steel using a coating bath heated by electric induction and containing zinc as well as at least one other metal which tends to separate from the zinc. , even if the non-annealed steel is at the moment when it is immersed in the bath at a temperature significantly lower than that of the bath, which makes it possible to maintain the rigidity of the steel. In other words, even if, in accordance with the present invention, unannealed steel is introduced into the coating bath at a temperature significantly lower than that of the bath, the galvanized coating which is formed on the steel is characterized by the substantial absence near the steel of the brittle iron-zinc alloy which prevents the formation of a tough coating.
Repeated tests have definitively proved that the new process which is the subject of the invention makes it possible to avoid the formation of the fragile iron-zinc alloy near the steel. The Applicant formed rigorously non-annealed steel, which was suitable for roofs and which had a coating as tenacious as that which would have been obtained by bringing the steel to a temperature notably higher than that of the bath before proceeding to galvanization.
By means of the process which is the subject of the invention, it is possible to obtain non-annealed galvanized steel having a tough coating for roofs and similar uses, (a) by maintaining in fusion by electric induction heating a coating bath containing zinc and at least one other metal which tends to separate from the zinc, (b) causing thermal circulation in the molten bath by means of this electric induction heating so as to maintain a relatively uniform composition of the molten metal at least in one part of the tin, the zinc and the other metal being uniformly mixed therein, (c) by passing the non-annealed steel through said part of the bath, thereby allowing a galvanized coating having a zinc content to be applied thereto and other metal substantially uniform over the surface of the steel, the unannealed steel being,
when immersed in the bath, at a temperature significantly lower than that of the latter.
In the process according to the invention, a non-annealed steel strip is passed through said part of the bath, which first makes it possible to apply to the strip a galvanized coating of which the content of zinc and other metal is substantially uniform over the surface of the strip, the non-annealed steel strip being, when introduced into the bath, at a significantly lower temperature than the latter, and then either shearing the kande of Unannealed steel with the tough galvanized coating to form sheets, or roll it up for later use in that form.
In addition, the invention provides a continuous process for the production of roofing sheets formed from non-annealed steel having a tough galvanized coating, which process comprises the following phases: a bath is kept molten by means of electric induction heating. a coating containing zinc and at least one other metal which tends to separate from the zinc; uses electric induction heating to cause thermal circulation of the molten bath, which helps maintain a
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relatively uniform position of the molten metal at least in part of the bath, the zinc and the other metal being uniformly mixed therein;
the unannealed steel is continuously advanced through said part of the bath, thereby permitting a galvanized coating having a substantially uniform zinc and other metal content over the surface of the steel, the unannealed steel being, when introduced into the bath, at a temperature appreciably lower than that of the latter; finally, the non-annealed steel with the tough galvanized coating is subjected to continuous forging to form non-planar roofing sheets. The applicant considers that no one heretofore has been able to obtain by a continuous process forged sheets for roofs of unannealed steel, comprising a tough galvanized coating and removed from unannealed steel.
The Applicant preferably subjects the non-annealed steel to the action of a flux and to drying before introducing it into the galvanizing bath. Although the drying may raise the temperature of the steel somewhat, the temperature of the latter after drying is still significantly lower than that of the bath. For example, unannealed steel can be cleaned and brushed, then subjected to the action of flux at a temperature which can be @ 2 C, after which the strip can be passed through a dehydration oven to dry. the flux, the temperature of the steel in the furnace reaching for example 232 C. Such an increase in the temperature of the steel does not appreciably reduce its rigidity.
After the steel has been subjected to the action of the flux and dried at a temperature of about 232 C, it can be passed through the galvanizing bath as described above, this which produces unannealed steel with a tough galvanized coating.
In addition, the process which is the subject of the invention makes it possible to obtain an unannealed steel article having a tenacious galvanized coating, this article being obtained in the form of unannealed steel sheets on which there is a tenacious galvanized coating consisting of zinc and at least one other metal which, in the molten state, tends to separate from the zinc, the zinc and the other metal constituting the coating being uniformly distributed therein; in addition, the coating is characterized by the substantial absence of the brittle iron-zinc alloy near the steel. The article can be characterized in that the alloy layer located between the surface layer of the. galvanized coating and the surface of the non-annealed galvanized steel article consists almost completely of a non-brittle zinc-iron alloy.
Other details, objects and advantages of the present invention will emerge from the following description of one of its preferred embodiments and of some of the preferred methods of its implementation.
A preferred embodiment of the invention and certain preferred methods of its implementation have been shown in the appended drawing, in which: - Figures 1 and 1 represent together in schematic form the improved method according to the invention allowing to obtain unannealed sheets with a tough galvanized coating; - Figures 1 and lb show together in a schematic form the process according to the invention for forming non-annealed roofing sheets having a tough galvanized coating;
FIGS. 1 and 1c together represent in a schematic form the process according to the invention making it possible to obtain a winding of an unannealed strip comprising a tough galvanized coating; - Figure 2 is a photomicrograph magnified a thousand times of a section made by an unannealed steel sheet having a tough galvanized coating, according to the invention.
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To obtain the improved article in accordance with the invention, it is necessary for the steel to be treated before galvanizing so as not to significantly alter its rigidity, which is a characteristic which is extremely sought after in roofing sheets and in certain other galvanized articles. The annealing or softening of steel, which causes it to lose its rigidity, depends on the temperature and the annealing time. Steel can be softened at various temperatures, but generally the lower the temperature the longer it takes at the temperature required to determine a predetermined degree of softening or decrease in stiffness.
Prior to galvanizing, the temperature of the steel must be maintained significantly below the temperature of the galvanizing bath.
The highest temperature to which the steel can be heated prior to galvanizing without adversely compromising its desired stiffness depends, as noted above, on the length of time the steel is held at that temperature. In the preferred continuous process according to the invention, the desirable rigidity of the steel sheets is maintained by maintaining their temperature below about 260 C. However, this temperature is given simply by way of example, test aimed at maintaining the desired stiffness of the steel.
There is shown in Figures 1 and taken together in schematic form a preferred method of carrying out the invention.
We start with a winding 2 of an unannealed steel strip whose thickness is suitable for its use in a roof. The web is unwound and continuously advanced by means of driven nip rollers.
Any number of sets of pinch rollers can be used. Three sets of pinch rollers are represented by 3 in these figures
The winding 2 of the non-annealed steel strip can be used as it is after leaving the rolling mill, and in this case the strip normally requires cleaning and brushing. It can be cleaned in a suitable manner in a cleaning station 4 which has been shown quite schematically in FIG. 1. The strip can then be passed through a brushing station 5 shown quite schematically in FIG. 1. Cleaning and brushing have no influence on the metallurgical treatment and these operations could be omitted, but this would be to the detriment of quality.
The strip, cleaned and trossed, is then subjected to the action of a flux in station 6 provided for this purpose. The Applicant preferably uses a neutral solution of flux, which can be maintained at a temperature of the order of 82 C. After having been treated with the flux, the strip is dried in a dehydration oven 7. The temperature can be raised. of the strip in the dewatering oven up to about 232 C, a temperature which is not likely to appreciably decrease the rigidity of the strip, especially taking into account the time during which the strip is subjected to this temperature.
The strip is then hot-dip galvanized in a galvanizing tank in the manner described in the aforementioned trevet. A coating bath containing zinc and at least one other metal having a tendency to separate from the zinc is maintained in molten state in the galvanizing tank by means of electric induction heating. Electrical induction causes thermal circulation in the molten tin and it allows to maintain a relatively uniform composition of the molten metal of the bath at least in a part of the latter, the zinc and another metal being uniformly mixed therein: Details of the galvanizing process are fully described in the aforementioned patent.
The strip thus galvanized bears a tenacious galvanized coating the content of zinc and other metal of which is substantially uniform over the surface of the Moor.
The galvanized moor is cut into sheets by means of a shear 9 which may be of the flying type; then the sheets are driven by a mechanically operated roller table and are stacked in 11.
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An additional phase can be provided if the manufactured articles are to be roofing sheets. The sheets can be die-stamped to form the roofing sheets having the tough galvanized coating in a station 10b, as shown in Figure 1b, the formed sheets then being stacked at 11b. It is possible by stamping to corrugate the sheets or give them any other shape, in order to obtain roofing sheets having any particular desired structure. Prior to the present invention, it was believed that it was impossible to obtain such non-annealed roofing sheets having a tough galvanized coating.
If desired, the tape having received the tough galvanized coating can be wound up without cutting it; the wound strip is shown at 11c (figure le.)
Figure 2 is a photomicrograph magnified a thousand times of a section of an unannealed steel sheet having the tough galvanized coating obtained as described above. The actual steel plate is shown at 12, the outer galvanizing layer at 13 and the alloy layer located near the steel between the steel and the layer 13 is shown at 14. The layer d Alloy 14 is a zinc-iron alloy, that is, an alloy which is comparatively rich in low iron zinc, not brittle and forming a tough coating.
Previously manufactured non-annealed galvanized steel roofing sheets contained a layer of brittle iron-zinc alloy near the steel, that is, between layers 12 and 14 in Figure 2. This is the elimination. of this brittle iron-zinc alloy, obtained without subjecting the steel to annealing, which makes possible the production of the unannealed steel having the tough galvanized coating. Prior to the present invention, either the stiffness of the steel or the toughness of the coating had to be sacrificed; it was impossible to retain both these qualities at the same time.
CLAIMS
1. A process for obtaining a non-annealed steel comprised a tough galvanized coating, intended for roofs and similar uses characterized in that one maintains in fusion by means of an electric induction heating a coating bath containing zinc and at least another metal which tends to separate from zinc; this electric induction heating is used to cause thermal circulation of the molten bath in order to maintain a relatively uniform composition of the molten metal of the bath in at least part of the bath, the zinc and the other metal being uniformly mixed therein ;
finally, the non-annealed steel is passed through the aforementioned part of the bath, which makes it possible to apply to the steel a galvanized coating having a content of zinc and other metal which is substantially uniform on the surface of the steel, l unannealed steel being, when introduced into the tin, at a temperature significantly lower than that of the bath.