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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.