<Desc/Clms Page number 1>
L'invention a trait au revêtement continu par le métal fondu de corps métalliques de longueur illimitée. L'invention va être décrite par des réalisations exemplaires portant sur le revêtement par l'aluminium d'un ruban ou d'un fil de fer ou d'acier, mais il est entendu que l'invention ne s'y limite pas, mais est applicable au revêtement de longueurs illimitées de ruban ou de fil de tout métal par tous les revêtements fôndus courants dans cette technique tels que le zinc, le zinc contenant de petites quanti- tés d'aluminium, l'étain, le plomb, les alliages de l'aluminium et analo- gues.
Dans le revêtement continu à chaud de corps métalliques, des pro- cédés exemplaires en usage industriel sont décrits dans les brevets des
Etats-Unis N 2.110.893, 2.136.957 et 2.197.622. En général, le ruban ou fil sans écaille est nettoyé pour enlever les graisses, les huiles et analo- gues, soumis à un traitement thermique en atmosphère réductrice et amené sous la surface d'un bain de métal fondu 'de revêtement tout en état protégé par l'atmosphère réductrice, de sorte qu'on ne doive pas employer de fondant d'entrée. Le métal à revêtir est introduit dans le bain de revêtement à une température proche de la température du bain même et les surfaces du brin métallique à revêtir sont ainsi préparées par un mouillage très rapide et très complet par le métal fondu lui-même.
Selon un procédé spécifique, bien que non limitatif, le ruban de fer ou d'acier, sans écaille et à l'état où il a été laminé à froid, est d'abord amené dans un four oxydant où les ma- tières carbonées externes sont chassées par combustion de la surface du ruban et où un revêtement d'oxyde réglé, extrêmement mince, est formé sur le ruban. Dans le four réducteur, le mince revêtement d'oxyde est réduit.
Au lieu du traitement décrit dans un four oxydant, on peut pratiquer un dé- graissage'à l'alcali ou un autre nettoyage chimique impliquant le mouilla- ge et le séchage de la surface du ruban. Dans certaines conditions, le ruban laminé à froid peut être nettoyé suffisamment en le faisant simplement pas- ser dans le four réducteur et en brûlant les matières étrangères carbonées dans une section initiale de ce four ; le pré-nettoyage est préfé- rable du point de vue économique.
Les procédés qui viennent d'être mentionnés sont désirables pour préparer la surface de brins métalliques à la réception d'un revêtement de métal protecteur fondu. Toutefois, selon la pratique antérieure, l'opération du revêtement comprenait une opération de plongée dans laquelle les brins métalliques ou analogues sont amenés à passer par un bain de métal fondu de revêtement avec lequel ils restent en contact pendant des durées courtes, - mais appréciables, Il s'ensuit que le métal fondu de revêtement se contamine rapidement par le métal des brins à revêtir.
Par exemple, des quantités con- sidérables d'écume se forment dans un bain de zinc comme dans d'autres bains de métal fondu de revêtment aptes à dissoudre le fer ; dans le cas de 1' aluminium ou d'alliages d'aluminium riches en aluminium, le bain se sature rapidement en fer si le fer est la matière dont est fait le brin à revêtir.
La présence de grandes quantités de fer dans l'aluminium foudu est indési- rable pour plusieurs raisons. Par exemple, le revêtement par un bain préaa- turé en fer rend le revêtement moins dctile et moins résistant à la corro- sion et donne lieu à d'autres difficultés.
L'enrichissement en fer d'un bain d'aluminium fondu peut se pro- duire depuis le pot dans lequel se trouve le bain et depuis l'appareil de guidage, d'essuyage et à galet de renvoi disposé dans le pot; toutefois, cet enrichissement progresse lentement. La contamination de l'aluminium fondu se produit dans une proportion beaucoup plus grande et en un temps bien plus court par la dissolution du fer des surfaces du ruban ou brin acheminé par le pot.
On estime que ce fait est dû à la solubilité extrêmement élevée des surfaces nettoyées du brin dans l'aluminium et aussi à cause de la su-
<Desc/Clms Page number 2>
perficie comparativement grande des surfaces du brin exposées au bain par unité de temps dans des conditions où il peut avoir échange par courants en- tre l'aluminium qui a été amené contre le brin et l'aluminium de la masse du bain. C'est pour cette raison que des tentatives antérieures de rendre minimum la contamination du bain, en diminuant la grandeur du bain par rap- port à la quantité de matière qui en est entraînée par le brin ou analogue, sont restées sans résultat.
La contamination du bain par le fer provenant du brin et la dilution du bain par l'addition du métal frais non contami- né donne lieu à une concentration d'équilibre du fer dans le bain, qui peut s'approcher de la saturation si. la durée d'immersion est suffisamment longue. Le changement de la dimension du pot change seulement le temps nécessaire pour atteindre l'équilibre,. Des phénomènes fort pareils se pro- duisent pour les autres métaux de revêtement où le métal de base estsolu- ble ou forme avec ces métaux des agents contaminants indésirables.
D'autres difficultés se produisant lorsqu'il s'agit de retirer le brin ou analogue, du bain du métal fondu de revêtement; le problème de la production de revêtement uniformément réglés, minces, n'a jamais été réso- lu antérieurement de manière satisfaisante. De toute évidence, la possibi- lité de réglage est petite si le brin ou analogue est simplement rétiré de la surface libre du bain ; l'emploides rouleaus de sortie (au-dessus de la pince desquels se forme un ménisque de métal de revêtement fondu), bien qu'il constitue un certain perfectionnement, n'est pas entièrement satis- faisant.
Les tentatives de grattage de la surface du brin, après qu'il a quitté le bain, mais avant la solidification du métal de revêtement, sont susceptibles de conduire à un enlèvement du revêtement jusqu'à un alliage de surface de séparation, ce qui est indésirable. Le problème est forte- ment compliqué lorsque le métal de revêtement est de nature, comme l'alumi- nium et ses alliages, à former aisément des pellicules x'cyxlde superficiel- les tenaces, qui favorisent la formation des perles et des rides dans le revêtement appliqué.
Encore une fois, la technique a recherché depuis longtemps une méthode satisfaisante pour rendre mind'me la production d'alliage de surfa- ce de séparation.
Les buts principaux de la présente invention consistent à propo- ser un moyen et un procédé de formation de revètemente,minces,megés et nifor- mes, de bonnes caractéristiques superficielles, de réglage de la formation de l'alliage de surface de séparation, et d'augmentation de la pureté des revêtements de métal appliqué à l'état fondu.
C'est un des buts d'un des aspects de l'invention que de proposer un mode d'opération et un appareil de revêtement dans lesquels la quantité de métal de revêtement appliqué au câble ou analogue est la quantité em- menée par le câble, de manière qu'il n'y ait pas de reflux du métal appli- qué au bain, si bien que la contamination est fortement réduite.
C'est un but de la présente invention que de pposer un procé- dé de revêtement d'un brin de métal d'un métal de revêtement fondu, dans lequel il est possible de réduire l'exposition du brin au métal de revête- ment fondu à une durée suffisamment courte et de le refroidir si rapidement que l'alliage ou le composé de surface de séparation formé soit limité à une couche mince et uniforme, qui n'a pas d'effet nocif pour l'adhérence et la ductilité du revêtement métallique.
C'est un autre but de la présente invention que de proposer un nouveau produit ferreux revêtu d'aluminium, ayant une adhérence et une ducti- lité supérieures du revêtement et une résistance améliorée à la corrosion, dont la couche de revêtement d'aluminium est attachée au métal de base par une couche d'alliage ou de composé de surface de séparation très mince, éga-
<Desc/Clms Page number 3>
le et uniforme, la couche même d'aluminium étant d'épaisseur plus uniforme qu'il n'était antérieurement possible.
Un autre but de l'invention est de proposer un moyen et un pro- cédé par lesquels on empêche l'oxyde du bain deginer le revêtement en l'iso- lant de l'épaisseur de métal qui forme le revêtement même.
Un autre but de la présente invention est de proposer un moyen et un procédé d'application d'un métal de revêtement fondu sur une base formée par un brin métallique ou analogue d'une manière réglée et uniforme, donnant lieu à un revêtement réglé, après refroidissement.
Ces buts et d'autres buts encore de l'invention qui seront indi- qués ci-dessous ou apparaîtront à une personne versée dans cette technique à la'lecture de la présente description sont atteints par le procédé et en faisant usage de l'appareil dont vont être maintenant décrites des réalisa- tions exemplaires. Il est fait référence aux dessins annexés.
La figure 1 est une section longitudinale partielle d'un appareil de revêtement qui peut être employé.
La figure 2 est une section partielle semi-schématique à une petite échelle, représentant la disposition de l'appareil de revêtement par rapport à une hotte.
La figure 3 est une vue semblable, représentant une variante de forme de l'appareil à bain.
La figure 4 est une vue semblable, représentant une autre forme encore de l'assemblage de revêtement.
La figure 5 est une section longitudinale d'un appareil préféré pour la mise en oeuvre de l'invention.
La figure 6 est une section d'un dispositif d'application et d'un ruban, représentant une allonge supérieure en:'forme de lèvre, atteignant le niveau naturel du métal fondu contenu dans le dispositif d'application.
La figure 7 est une vue de détail à grande échelle du dispositif d'application de la figure 5.
Grosso modo, en mettant en oeuvre un des aspects de l'invention, le demandeur a trouvé qu'il est possible d'appliquer le métal de revêtement fondu à un brin métallique ou analogue par l'emploi d'un dispositif d'appli- cation ayant une partie formant lèvre, adjacente au brin ou en contact avec lui, de manière à produire de façon réglée un revêtement mince et uniforme.
La réalisation de cette opération dépend de piusieurs facteurs que voioi (1) Une condition préalable pour l'application d'une quantité spécifique et réglée du métal de revêtement fondu sur le matériau en ru- ban est que la lèvre exerce une pression uniforme sur le ruban qui passe, en travers de toute face ou aire avec laquelle la lèvre est en contact.
11 faut garder à l'esprit que le métal de base laminé peut non seulement va- rier en épaisseur, à la fois longitudinalement et latéralement, du fait des conditions du laminage, mais peut 'être aussi longitudinalement et latérale- ment courbe. Pour parer à ces variations et pour plani le ruban pour l'ame- ner en contact avec les lèvres, il a été trouvé nécessaire de produire une déviation du ruban alors qu'il se déplace sous tension dans l'appareil de revêtement. Le moyen produisant les déviations peut être la lèvre ou:les lèvres elles-mêmes, d'autres éléments voisins des lèvres ôu une combinaison des lèvres et de ces autres éléments.
(2) Les lèvres doivent de préférence être réglables de manière à modifier la pression et la grandeur de la déviation, car cela permet de ré-
<Desc/Clms Page number 4>
gler entre limites l'épaisseur du revêtement.
(3) Le métal fondu entre en contact avec le ruban d'un côté de l'élément à lèvre (généralement, bien que non nécessairement, le côté inféri- air, le ruban se déplacant généralement vers le haut)o Le ruban quitte la lèvre à son autre côté (généralement le côté supérieur, pour la même raison) à l'état revêtu. Puisque la lèvre est pressée contre le ruban, le métal de revêtement fondu doit passer, avec l'épaisseur voulue, entre le ruban et la lèvre, contre la pression susdite. Cela se produit probablement grâce à @ quelque effet pelliculaire, le ruban étant bien mouillé par le métal de revê= tement fondu. la quantité spécifique de métal de revêtement qui passe entre la lèvre et le ruban dans le présent cas dépend principalement de la pres- sion de la lèvre sur le ruban.
La déviation du ruban par la pression de la lèvre produit l'effet d'aplatissement le plus grand et donne lieu à la plus grande uniformité de revêtement, si le bord de la lèvre produit le contact le plus linéaire avec le ruban. Des résultats optima sont obtenus par un bord de lèvre, plat, très étroit alors que le plan de la partie plate est sensiblement parallèle au ruban.
(4) Si une quantité de métal, plus grande que le ruban ne peut emporter, passe entre le ruban et la lèvre, il tend à s'accumuler de l'au- tre côté de la lèvre en un ménisque ou même déborder de la lèvre. On peut régler cet effet en partie en modifiant la pression susdite, mais un atre élément important de réglage doit être trouvé en travaillant avec ce qu'on appelle ici une "pression négative".
Dans l'appareil décrit ci-dessous, les éléments à lèvre sont agencés pour venir en contact avec le ruban le long de lignes situées au-dessus du niveau supérieur naturel du métal fondu con- tenu dans le bain de revêtemento Le métal fondu est attiré dans l'espace com- pris entre la ligne de contact de la lèvre et le niveau supérieur du bain par l'effet pelliculaire susdit, par la capillarité ou la tension superfi- cielle ou autrement, de manière que la pression hydrostatique du métal fon- du sur la lèvre soit inférieure à celle qui existerait dans les conditions où s'y ajouterait une pression statique due à la pesanteur. C'est ce qu'on entend par "pression négative", terme qui est employéici etdans les revendi- cations annexées.
Le demandeur a trouvé que l'épaisseur du revêtement: produit est inversement affectée par la grandeur de la pression statique négative, ce qui fournit un autre moyen de réglage important.
L"accumulstion du métal fondu sur le côté libre de la lèvre doit être é- vitée, car elle donne lieu à des revêtements non uniformes et aussi à la for- mation de perles et de rides si le revêtement est fait par un métal, tel que l'aluminium, qui forme rapidement des pellicules tenaces d'oxyde.
Les enseignements fondamentaux de la présente application ne se limitent pas au revêtement des rubans.Par exemple, pour le revêtement du fil étiré dont les variations d'épaisseur, de courbure , de cambrure et analogues sont rares et où le matériau peut être guidé avec précision, il n'est ordinai- rement pas nécessaire de prévoir une déviation du brin par les lèvres. En ou- tre, la structure de la lèvre peut être conçue de manière à former un seul élément entourant le fil, le fil passant par une perforation de cet élément, Le demandeur va toutefois décrire l'invention à propos de réalisations exem- plaires relatives au revêtement de rubans.
On entend par un ruban desccorps métalliques laminés de longueur indéfinie, ayant généralement, mais non né- cessairement, l'épaisseur d'une tôle et dont la largeur varie depuis celle du ruban relativement étroit, dont la largeur vaut néanmoins plusieurs fois l'épaisseur, jusqu'au ruban de largeur suffisante pour former des tôles de métal revêtu de toutes les dimensions marchandes.
Dans des circonstances appropriées, le demandeur a trouvé qu'il é- tait possible de former des revêtements complètement réglés, minces et uni-
<Desc/Clms Page number 5>
formes de métal fondu sur un ruban métallique de base sans l'accumultation d'un excès sur le côté libre de la lèvre et sans irrégularités dues à la formation d'une pellicule d'oxyde excessive, le ruban emportant la totali- té du métal de revêtement fondu qui passe entre le ruban et la lèvre.
En ce qui concerne l'appareil répondait aux enseignements ci-des- sus, il peut avoir la forme d'une des figures 1 à 4 inclusivement.
La préparation des surfaces métalliques de brins à revêtir, par exemple du ruban ou du fil ferreux, est de première importance pour le pré- sent procédé, comme pour tout procédé de revêtement continu. Les dpnditions envisagées pour''le four réducteur et pour la hotte de refroidissement subsé- quente sont les mêmes que celles qui sont exposées dans les brevets sus- mentionnés des Etats-Unis.On peut remarquer que le ruban est chauffé, dans le four réducteur, à des températuresauxquelles un puissant effet réducteur est obtenu; mais pour les effets spéciaux, tels que le recuit, la normali- sation ou l'adoucissement par le procédé révélé par le brevet des Etats-UWis
N 2.656.285, la température peut être élevée à toute valeur voulue.
Une hotte de refroidissement est employée pour diminuer la tempé- rature du brin à une valeur proche de celle du point de fusion du métal de revêtement,et, de préférence, mais non nécessairement, inférieure à cette dernière, pour faciliter le refroidissement rapide après revêtement. Par exemple, pour le revêtement par l'aluminium pur, qui a un point de fusion d'environ 1215 F, le demandeur- peut porter le brin à environ 11500F et 1' aluminium fondu à environ 1350 Fo Il est désirable de régler la température du brin et du métal de revêtement à des valeurs relatives telles qu'on obtienne un mouillage complet pour la moindre quantité de chaleur de la masse composée.
Particulièrement pour le revêtement de gros brins, on peit obtenir de bons résultats si la température d'entrée du brin est d'environ
950 à 1000 F et, pour obtenir un mouillage rapide, l'aluminium fondu est gardé à une température bien supérieure à celle de son point de fusion et allant même jusqu'à 1400 ou 1450 F.
Il est maintenant fait référence à la figure 2 qui représente sché- matiquement un ruban 1 passant par une hotte de refroidissement 2 et péné- trant dans un bain de métal fondu 3 contenu dans un récipient 4 en passant par une cloche 5 qui plonge dans le métal de revêtement fondu et protège donc le ruban 1 de l'oxydation. Comme le montre la figure 1, les lèvres ou organes de pression 6 et 7 à bords sont déplacés verticalement l'un par rapport à 1' autre et exercent unepression sur le ruban 1 de manière à le dévier de son parcours vertical. Dans la réalisation particulière représentée, le ruban est tendu entre un rouleau inférmeur 8 et un rouleau supérieure 9, comme le montre la figure 2.
Pour assurer les éléments du réglage exposé ci-dessus, les lèvres
6 et 7 sont montées de la manière décrite ci-dessous. Des semelles 10 et 11 sont montées en paires opposées sur les c8tés des récipients 4 à métal fon- du ou sur des fondations indépendantes. Des éléments de support 12 et 13 sont montés pour mouvement coulissant horizontal vers le ruban 1 et loin de ce , dernier, sur les semelles 10 et 11, leurs positions étant réglables au mo- yen de vis 14 et 15. Les éléments de support ont des parties surplombantes 12a et 13a ; appliques 16 et 17 sontmontées de manière à coulisaer verti- calement sur des goujons 18 et 19 portés par les supports. Les positions . verticales des appliques 16 et 17 sont réglables par des vis 20 et 21.
Des arbres 22 et 23 s'étendent entre les paires respectives des appliques 16 et 17 et les lèvres 6 et 7 sont montées sur cesarbres au moyen de bras 24 et 25 dont il peut y avoir le nombre voulu pour assurer la ri- gidité. Les parties angulaires des lèvres 6 et 7 peuvent être réglées en
<Desc/Clms Page number 6>
faisant tourner les arbres 22 et 23 ou en réglant les positions des bras 24 et 25 sur les arbres si les arbres sont fixés, comme l'indique la figure 1.
Les bouts des lèvres, indiqués en 6a et 7a peuvent être faits d'un métal spécial anti-usure tel que, par exemple, le molybdène;les bouts sont affû- tés comme le montre la figure Ils sont en contact avec le ruban 1 le long de hges situaces verticallmat ad dessusdu niveau supérieur naturel du bain 3. Ce niveau supérieur est indiqué en 26. Du fait de-l'effet exposé ci-dessus, le métal fondu est attiré dans les espaces 27 et 28 situés au-dessus du niveau supérieur du bain. Les lèvres 6 et 7 gardent éloignée du ruban 1 la pellicule d'oxyde qui se forme éventuellement sur la surface supérieure du bain. Le ruban est représenté comme étant dévié ou plié à l'endroit où il passe entre les bouts 6a et 7a des lèvres pour des raisons données ci- dessus.
Les dessins ont des dimensions exagérées pour plus de clarté.
Le mécanisme décrit permet le réglage du poids et de l'épaisseur du revêtement dans l'intervalle voulu, indépendamment des variations d'é- paisseur, de vitesse et de tension du ruban revêtu. Par exemple, à une vitesse donnée et sous une tension donnée du ruban, un poids accru du revê- tement peut être obtenu en descendant les lèvres vers la surface normale du bain ou en diminuant la pression des bouts des lèvres contre le ruban et donc le degré subséquent de déviation, pourvu qu'une déviation suffisante soit maintenue pour aplatir le ruban. Un réglage différentiel du revêtement sur les deux côtés du ruban est aussi possible. Par exemple, afin d'augmenter le poids du revêtement sur un côté du ruban, on peut augmenter la pression de la lèvre sur ce côté en déplaçant la lèvre vers le ruban et en augmentant la déviation qu'elle produit.
En même temps, la lèvre du côté opposé du ruban peut être déplacée légèrement vers l'arrière, de manière que le poids du re- vêtement formé sur le second côté reste inchangé.
Le réglage de la hauteur des lèvres au-dessus de la surface libre du bain et le réglage de leur pression contre le brin permettent d'obtenir une grande gamme de poids de revêtement pour un grand nombre de grosseurs.
Pour des grosseurs de brin plus fortes, le déplacement vertical entre les bouts des lèvres peut être quelque peu augmenté de manière que des pressions excessives ne soient pas nécessaires pour obtenir un contact rectiligne des lèvres avec le ruban.
Figure 3, le demandeur a représenté un récipient peu profond et - relativement petit 29 destiné au métal fondu, porté directement par une par- tie montante 30 de la hotte de refroidissement 2. Le ruban 1 pénètre dans le bain de revêtement fondu 3 par un orifice du fond du récipient 29, dont la dimension ou la garniture empêche le métal fondu de s'écouler, le long du ruban 1, dans la hotte. Dans ce cas, le parcours du ruban dans:.le métal fon- du peut être grandement diminué et le volume du métal fondu contenu dans le récipient 29 peut être aussi fortement réduit.
Une variante de forme de l'appareil est représentée figure 4, où une cuve 31 est fixée à la hotte, l'allonge montante 30 de la hotte débou- chant à travers la cuve. Le récipient 32 du bain de revêtement fondu compor- te des flotteurs 33 et 34, de manière qu'il puisse être supporté sur le bain de plomb fondu 35 contenu dans la cuve 31.Le ruban 1 pénètre dans le récipiel 32 par une fente de son fond; le parcours du ruban dans le métal de revêteme:- fondu est très court. Dans les figures 3 et 4, les lèvres sont de nouveau in- diquées en 6 et 7.
Le demandeur a décrit ci-dessus un moyen et un procédé produisant l'application de revêtements minces réglés de métal fondu. Dans certaines réalisations la durée de contact entre la surface préparée du brin et le bain de métal de revêtement fondu est rendue minimum. La.formation d'une ;
<Desc/Clms Page number 7>
couche d'alliage de surface de séparation entre le métal de base et le métal de revêtement est largement fonction de la durée de contact entre les deux métaux lorsqu'un d'eux est fondu.
Mais du fait que la formation d'une cou- che d'alliage est très rapide pour bien des métaux tels que, particulière- ment, l'alluminium et du fait que la couche d'alliage de surface de sépara- tion continue à croître, après que le 'brin revêtu a quitté le bain de revê- tement fondu, tant que le métal de revêtement est liquide, on voit qu'un re- froidissement rapide du brin revêtu peut être aussi important qu'une brève immersion et que les résultats optima sont obtenus si les deux durées sont réduites au minimum absolu. Le demandeur va maintenant décrite un appareil et un procédé qui permet de réaliser cela et qui utilise'les principes ex- posés ci-dessus en combinaison avec d'autres facteurs.
Il faut observer que le finissage du revêtement a une grande impor- tance pour la réduction du temps de contact. Si le revêtement est relati- vement épais ou est irrégulier dans son épaisseur;, le brin revêtu ne peut être revêtu aussi vite et aussi uniformément que dans le cas contraire.
L'emploi de pots de revêtement et d'appareils de sortieodinaires, tels que des rouleaux de sortie, gêne l'emploi de moyens destinés à refroidir rapi- dement le matériau revêtu. Dans la mise en oeuvre de l'invention dans sa forme préférée, l'emploi demoyens fonctionnant suivant les principes exposés ci-dessus pour la formation de revêtements- minces, unifprmes et réglés, per- met d'adopter des pratiques qui réduisent la durée de contact entre le métal de base et le revêtement fondu à de très brefs intervalles.
En pratique, les matériaux sont produits avec des durées totales de contact entre métaux dissemblables, (alors qu'un d'eux est fondu) inférieures à deux secondes?
Le demandeur est aussi en mesure d'employer, grâce à une combinai- son de facteurs, un procédé de revêtement dans lequel le métal de revêtement fondu est appliqué au brin seulement en quantités telles qu'elles puissent être emportées par le brin, si bien qu'il m'y a pas de reflux du: métal de revêtement fondu des surfaces du brin vers un réservoir ou un bain de métal de revêtement fondu. Dans ces circonstances, l'apport de métal de revêtement fondu n'est pas appréaciablement contaminé par le métal dissous provenant du brin et le ruban revêtu peut être refroidi assez rapidement pour donner lieu à la formation d'une couche d'alliage d'épaisseur réglée.
La figure 5 représente une forme préférée d'appareil qui a été conçu pour limiter au minimum possible la durée du contact du métal de base avec le métal de revêtement tant qu'il est à l'état fondu, pour limiter la formation de l'alliage tout en produisant un revêtement uniforme de poids réglé.
Figure 5, les parties de l'appareil révélées dans les brevets susmentionnés des Etats-Unis, qui se disposent en amont de la hotte de re- froidissement, n'ont pas été représentéeso Le ruban 1 est représenté comme passant par la hotte de refroidissement 2 qui peut être considérée comme étant attachée à un four réducteur ordinaire au moyen de la bride 36. Le ru- ban passe sous un rouleau 37, à l'intérieur de la hotte, et en sort vertica- lement pour passer sur un rouleau de commande 38 ou un autre appareil conve - nable de propulsion et de tension, situé au-delà du point de revêtement.
Le ruban ou brin émerge de la hotte verticalement par une fente ou un bloc 40 oonvenablement' disposé dans une pièce de sortie 41. Le bout in- férieur de la pièce de sortie est situé dans une auge ou un bassin 42 à tra- vers lequel s'étend la partie supérieure de la hotte hermétique 2 et auquel elle est soudée. Le bassin 42 est rempli de plomb fondu pour réaliser un joint hermétique entre la hotte et la pièce de sortie 41. Il est pourvu d'é- léments chauffants électriques ou autres pour garder le plomb à l'état fon- du et est pourvu en outre d'un boîtier isolant, selon la figure.
<Desc/Clms Page number 8>
Un organe de couverture interne 43, ayant une ouverture servant au passage du brin, est employé pour restreindre l'échappement de gaz de la hotte pendant l'enfilage ou à toute occasion où l'on juge nécessaire d'ôter la pièce de sortie 41 alors que la hotte est remplie de gaz réducteur? Le couvercle interne 43 est amovible et est scellé de la même manière que la pièce de sortie 41. L'ouverture de. la pièce terminale supérieure ou pièce de sortie de la hotte doit être assez grande pour permettre d'ôter le rouleau 37, son palier et un grattoir 4. Le grattoir est employé sur le rouleau 37 pour en maintenir la surface lisse et sans particules d'écaille ou d'autres accumulations qui peuvent produire des empreintes dans le ruban chaud qui passe autour du rouleau sous tension.
Il est entendu que, bien que, normalement, le ruban 1 soit parfaitement propre lorsqu'il atteint le rou- leau 37, on doit pourvoir à l'élimination de l'écaille et analogues de la hotte de l'appareil pendant les périodes de mise en marche,lorsqu'un ruban oxydé peut passer par l'appareil avant que l'atmosphère du fourrréducteur' n'ait atteint une activité réductrice convenable.
Une plaque 45 peut être soudée de manière inclinée dans la hotte pour diriger le ruban 1 sous le rouleau 37 pendant les opérations d'enfila- ge.
Dest tuyaux 46 sont situés''de part et d'autre de l'allonge supé- rieure de la ;hotte 2 et s'ouvrent à l'intérisur de la hotte. Les tuyaux peu- vent être soudés à la hotte proprement dite de manière qu'une ou plusieurs fentes de chaque tuyau coïncident avec des fentes de la paroi de la hotte.
Ils servent à intràduire le sodium vaporisé dans la hotte 2. Le sodium est de préférence vaporisé à environ 1075 F, dans un four ou une cornue séparée et est amené dans la hotte par les tuyaux 46 à l'aide d'ammoniac dissocié ou d'un autre gaz réducteur employé dans la hotte. Le sodium vaporisé est employé pour régler le produit de réaction entre l'aluminium et l'atmosphè- re de gaz réducteur, de manière qu'un revêtement puisse être appliqué au brin, qui soit continu et sans surfaces non mouillées, selon les enseigne- ments du brevet des Etats-Unis ? 2.437.919. Dans le cas du revêtement par d'autres métaux 'fondus, le sodium vaporisé est fréquemment employé pour purger l'atmosphère réductrice de la hotte et du four.
Le mode d'application du métal fondu sur le brin, décrit ci-des- sous, peut être mis en oeuvre entièrement dans la hotte 2. Le demandeurr ne préfère pas procéder ainsi, car les applicateurs deviennent alors inac- cessibles ou moins facilement accessibles aux fins de réglage, de nettoya- ge et analogues et le refroidissement rapide du ruban offre plus de diffi- cultés. Il a été trouvé possible de revêtir le brin métallique 1, à l'ex- rieur de la hotte 2 à l'aide de l'appareil représenté dans les dessins. Il faut prendre les précautions décrites ci-dessous pour protéger les surfa- ces du brin jusqu'au point de revêtement.
Des récipients destinés au métal de revêtement fondu (l'alumi- nium dans la réalisation exemplaire) sont indiqués en 47 et 48 et sont ap- pelés ci-dessous applicateurs. Ils sont situés de part et d'autre du brin, au-dessus du bec 40 de la pièce de sortie 41. Des réchauffeurs électriques ou autres 49 sont attachés à ces applicatéurs pour leur fournir une chaleur réglée suffisante pour fondre l'aluminium ou le garder à l'état fondu, selon le procédé de chargement de l'aluminium ou d'un autre métal de revêtement dans les applicateurs.
Il est du domaine de l'invention de fondre l'alumi- nium ou l'autre métal de rrevêtement dans un four ou une poche séparés e de le conduira aux applicateurs 47 et 48, de préférence par un conduit compor- tant un régulateur à vanne automatique pour maintenir le niveau désiré du métal de revêtement fondu dans les applicateurs. Chaque applicateur a une embouchure indiquée en 47a et 48a, figure 5, par laquelle le métal de revê- tement fondu est acheminé ou siphonné aux surfaces du brin 1 des manières
<Desc/Clms Page number 9>
ici expliquées.
Dans l'appareil particulier représenté, où le revêtement du ru- ban a lieu à l'extérieur de la hotteg il est important que le gaz réducteur s'écoule de la hotte par le bec 40 autour du brin ou des brins et que.son débit soit réglé de manière que le matériau en brin soit complètement enve- loppé par l'atmosphère réductrice, jusqu'au point où il vient en contact avec le métal de révétement fondu. L'espacement des parties de revêtement des applicateurs 47 et 48 par rapport au bout du bec 40 peut dépendre de va- riables telles que l'épaisseur du ruban et sa tension, le degré de déviation du ruban nécessaire pour obtenir la pression voulue des lèvres et le débit de gaz réducteur sortant du bec.
En tous cas, il est nécessaire qu'elles se disposent assez près du bout de la tuyère pour conserver l'état non oxy- dé de la surface du brin jusqu'à ce que le revêtement soit appliqué. On peut amener un gaz réducteur sec, sans oxygène, tel que l'hydrogène ou l'amoniac dissocié, d'une source extérieure à la hotte, dans l'espace com- pris entre les applicateurs et le bec pour assurer une protection supplé- mentaire de la surface si on le désire. Il a été trouvé que, dans l'appareil particulier employé par le demandeur, il était possible de proéger le ru- ban par le gaz sortant de la hotte, si les parties de revetement des applé- cateurs étaient situées à une distance ne dépassant pas de beaucoup environ
1 1/2 pouce du bout du bec 40.
Des tuyaux de finissage de gaz 50 peuvent être situés immédiate- ment au-dessus des parties de revêtement des applicateurs. Un gaz protec- teur srt de ces tuyaux par des trous qui se répartissent sur la longueur des parties de revêtemento De préférence, les tuyaux sont portés par des dis- positifs permettant un réglage précis dans tous les plans et le gaz est de préférence dirigé au point de contact entre le brin et les parties de revê- tement des applicateurs. La fonction du gaz de finissage est de régler la vitesse de la formation de l'oxyde sur lé métal de revetement fondu alors qu'il est emmené par le brin sortant. Le gaz naturel a été employé avec les meilleurs résultats en tant qu'atmosphère de finissage, bien que d'autres gaz non oxydants puissent être employés.
On ne connaît pas au juste le mo- de d'action du gaz de finissage, mais en employant le fini au gaz, le deman- deur a évité les difficultés dans le revêtement par l'aluminium, sans rom- pre les pellicules d'oxyde et sans former de larmes
Il est entendu que le gaz réducteur sortant par le bac 40 de la hotte 2, tout autant que le gaz employé pour le finissage au gaz'et spr- tant des tuyaux 50, brûlent de préférence.
Des tubes 51 dirigés vers le haut sont situés des deux ôôtés du brin, immédiatement au-dessus des applicateurs 47 et 48 et amènent l'air à basse pression, à la température ordinaire ou inférieure à l'ordinaire, à la surface du brin, en grands volumes, pour figer là-dessus le revêtement aussi rapidement que possible. Comme une personne versée dans cette techni- que le comprend'bien, le nombre des tubes requis varie avec l'épaisseur du brin et sa vitesse, avec la température de l'air et aveo son volume et ana- logueset ces facteurs peuvent être réglés pour produire la vitesse voulue du refroidissement.
D'autres moyens de refroidissement, tels que l'appli- cation de l'air comprimé par des tuyaux perforés, peuvent être employés, tout comme la projection de la vapeur d'eau, la plulvérisatin d'eau, et des rouleaux refroidis à l'eau, seuls ou en combinaison. Si l'angle inférieur de contact entre l'air de refroidissement n'est pas plus grande qu'environ 30 , il n'y a pas d'interférence avec le finissage au gaz, même si les tubes à air sont situés, comme le montre la figure ,fort près des tuyaux 50.
Comme il a déjà été dit, le but d'un refroidissement rapide est relatif au réglage de la couche d'alliage. Les tentatives antérieures de
<Desc/Clms Page number 10>
limiter l'épaisseur de la couche d'alliage dans les rubans d'acier revêtu
EMI10.1
d'aluminium se sont principalement orientées vers l'addition de <8't'a.a éléments du bain d'aluminium, pour réprimer,la formation de l'alliage, élé-
EMI10.2
ments tels que le silicium ou le berylliQm donnèrent pas de résulats complètement satisfaisants.
L'addition des éléments d'alliage au bain de re- vêtement a diminué la ductibilité du revêtement, sa résistance,¯à la corro4 sion et, dans le cas du beryllium, était anti-hygiénique,
En-dessous du point de solidification de l'aluminium, la vites- se de formation est suffisamment petite pour avoir un effet négligeable sur l'adhérence, pourvu que lerruban soit refroidi à une température inférieure à 5000F au bout d'un temps raisonnable, grosso modo non supérieur à envi- ron une minute et demie. Dans le présent procédé, la durée totale de contact entre le brin et le métal fondu est réduite au minimum absolu, comme il est exposé ci-dessous.
Dans les conditions décrites, il y aura toujours une cou- che d'alliage de surface de séparation suffisante pour assurer une bonne liaison, car l'aluminium réagit quasi instantanément avec une surface de ru- ban d'acier qui a été bien nettoyée et est à une température convenable pour
EMI10.3
le mouillagecmplet.
La manière précise dont l'aluminium s'allie avec le fer n'est pas
EMI10.4
complètement connue. Apparemment, \bW 1J:I.U plusieurs alliage$ fer-aluminium de composition définie se forment à la surface de séparation entre le métal de base et le revêtement. La formation instantanée dercèïl.liages est capable de priver le métal de revêtement d'une partie de sa teneur en fer s(11 est intentionnellement contaminé par le fer, ainsi que l'indique le fait que, dans les revêtements rapidement figés, produits selon les procédés anté- rieurement courants dans cette technique, l'analyse de l'aluminium des cou-
EMI10.5
ches surjacentm montre qu'il y a quelque peu moins de fer dans les couches externes que dans le bain même.
Mais la formation de l'alliage de surface de séparation ne purifie pas en lui-même l'aluminium surjacent d'un revête-
EMI10.6
ment rapidement tigé ; dans la mesure où l'aluminium appliqué apntiex.'. ni- tialement du fer dissous, le revêtement est susceptible d'être .i1IÍiJe e1 moins adhérent et la quantité de l'alliage de surface de séparation est susceptible d'être plus grande. Il a été antérieurement reconnu que, bien qu'une certaine quantité d'alliage de surface de séparation soit Nécessaire à l'adhésion, les qualités du produit revêtu sont grandement détériorées
EMI10.7
si l'alliage darsurfaoe de séparation devient trop épais.
En employant les nouveaux procédé et appareil, le demander a pu réduire la durée de contact du ruban avec l'aluminium fondu de manière à ré- gler la couche d,aluminium à une épaisseur très mince, lisse et uniforme, sans employer d'additions d'alliage du métal de revêtement. Cela a rendu possible pnur la première fois la production d'un revêtement d'aluminium d'épaisseur uniforme et réglée sur le fer ou l'acier par un processus con- tinu, sans employer d'ingrédients d'alliage, qui a en même temps d'excel- lentes ductilité, adhérence et résistance à la corrosion.
Il adéjà été indiqué que, dans un processus de revêtement ordi- naire, l'accumulation du fer dans le métal de revêtement fondu,dans le pot de revêtement, est largement due à la solution du fer du brin même. La so- lution du fer du pot et de^ses accessoires est bien plus lente et peut être théoriquement réduite ou écartée, pour un débit donné de renouvellement, par la diminution de la grandeur relative du bain fondu. Dans le procédé selon l'aspeot préféré de la présente invention, la dissolution du fer du brin dans un bain fixe de métal de revêtement fondu est évitée.
Ainsi, la mesure consiatant à rendre les applicateurs petits en capacité volumétrique par rapport à la quantité d'aluminium qui les traverse est efficace et di- minue grandement la dissolution du fer dans l'aluminium provenant des ap
<Desc/Clms Page number 11>
plicateurs mêmes. Toutefois, il est du domaine de l'invention de construire les applicateurs en matière non contaminante telle, par exemple que les cé- ramiques ou les métaux ou les alliages qui ne se dissolvent pas aisément dans l'aluminium fondu. Il y a divers alliages ayant une telle propriété et on peut en employer un quelconque Par exemple, le molybdène ou'les al- liages riches en molybdène peuvent être employéso
Les parties de revêtement ou embouchuness ,des applicateurs sont pourvues d'une paire de lèvres.
Si l'on se réfère à présent à la figu- re 6, on y voit une forme de construction dans laquelle la lèvre inférieure
52 forme une allonge d'un bord de l'applicateur 470 Il faut observer que la lèvre proprement dite de cette figure est représentée comme se trouvant sen- siblement au-dessus du niveau du métal fondu de revêtement 53 contenu dans l'applicateur. La lèvre supérieure, indiquée en 54, est pourvue d'une allon- ge 55 descendant jusqu'à un point situé sous le niveau supérieur du métal derrevêtement fondu.
En supposant que l'applicateur soit conçu pour revêtir un'ruban, les lèvres sont allongées dans la direction de la dimension trans- versale du ruban 1 dans la mesure nécessaire pour revêtir sa largeur; la lèvre supérieure 54 et son allonge 55 peuvent être par exemple fixés',ou sou- dés aux parties arrières de l'applicateur 47. Il y a donc un canal indiqué en 56, entre la lèvre inférieure et la lèvre supérieure et son allonge, ce canal formant une sorte de bec s'étendant dans lafigure au-dessus du niveau dela masse de métal fondu, contenu dans l'applicateur 47.
Le ruban non re- vêtu glisse sur la surface externe de la lèvre inférieure 52 et le ruban revêtu, contre la surface externe de la lèvre supérieure 54; en se référait à la figure 5, on peut voir que le ruban peut être confiné entre les lèvres des applicateurs opposés 47 et 48 de manière à être dévié par elles et de manière que ces lèvres, qui coopèrent, guident et aplatissent le ruban de fa- çon que les applicateurs restent en contact avaclui à tout instanto
Figures 5, 6 et 7, les lèvres ont des dimensions exagérées par souci de clarté. Dans la présente mise en oeuvre du procédé selon l'in- vention, la partie de revêtement de chaque lèvre a une largeur d'environ 1116 de pouce et les lèvres supérieure et inférieure sont distantes entre elles de 1/10 de pouce.
L'épaisseur totale effective des deux lèvres et de l'espa- ce compris entre elles est de 0,225 pouce. Ces dimensions ne sont qu'illus- tratives. Il est entendu que les parties de contact des lèvres peuvent être des parties réduites d'éléments métalliques qui ont une épaisseur sensible- ment supérieure pour plus de robustesse,les éléments étant biseautés ou ame- nisés pour former des parties de contact ayant l'épaisseur voulue.
Les lèvres supérieure et inférieure se terminent de préférence vers le ruban dans un seul plan. Les applicateurs sont agencés de manière à avoir une mobilité de réglage qui les rapproche ou les éloigne, de façof à assurer la déviation voulue du ruban et la ligne de contact convenable des lèvres avec lui. Les applicateurs peuvent exécuter des mouvements d'in- clinaison de réglage de manière à amener les lèvres supérieure et inférieure en contact convenable avec le ruban légèrement dévié.
Le bec peut être rempli en élèvant temporairement le niveau du métal fondu dans 1^applicateur jusqu'à ce qu'il remplisse le bec et vienne en contact avec le ruban entre les lèvres supérieure et inférieure. Des dis- positifs de réglage mécaniques, non représentés, mais portée de tout techni- cieun de cette branche, sont prévus pour le placement précis des applicateurs.
Ils comprennent des moyens pour incliner les appliateurs et des moyens pour les déplacer tous deux dans les plans horizontal et vertical, ainsi qu'il a été indiqué.
Il est entendu que les surfaces('du ruban métallique 1 ont été préparées et portées à la température voulue de manière à être très aisément
<Desc/Clms Page number 12>
mouillées par le métal fondu contenu dans les applicateurs 47. Il est en- tendu que le ruban se déplace dans la direction de la flèche et que la lar- geur de l'orifice formé entre les deux lèvres est si petite que le métal appliqué au brin est emporté de l'applicateur par le brin.
Pour régler au mieux l'application du métal au brin pour que le revêtement soit mince et uniforme, il a été trouvé utile de travailler dans les conditions de pression hydrostatique négative, ainsi qu'il est exposé ci-dessus. Le demandeur a indiqué, qu'on élève le niveau du métal dans l'ap- plicateur jusqu'à ce que le métal soit amené contre la surface du brin.
Lorsque cale as'est produit et que la surface du brin a été mouillée par le métal fondu, le niveau du métal dans la partie ouverte de l'applicateur est rabaissé de manière à ramener l'orifice entre les deux lèvres à une hauteur supérieure au niveau supérieur naturel du métal contenu dans l'ap- plicateur. Toutefois, le:métal fondu continue à remplir le passage 56 et à- s'écouler par ce passage-.'vers la surface du ruban et il continue à être en- traîné par le ruban.
Une forme simplifiée d'applicateur est représentée figure 7.
Dans le présent cas, la lèvre supérieure 54 est entièrement située au-dessus du niveau supérieur naturel du métal fondu contenu dans l'applicateur, mais il n'y a pas d'allonge de lèvre, correspondant à l'élément 55 de la figure 6.
Au lieu de cela, on s'en remet à une pellicule d'oxyde 56 qui se forme sur la surface du bain et relie la surface naturelle du bain à l'organe à lèvre 54.
L'organe à lèvre 54 garde toutefois cette pellicule d'oxyde hors de contact avec le revêtement formé sur le brin, si bien que le brin n'entraîne pas d'o- xyde hors du bain et le seul oxyde qui se forme sur la surface du brin est ce- lui dont la formation est réglée par le gaz de finissage sortant des tuyaux
50, comme il est dit ci-dessus.
Les lèvres 52 et 54 peuvent être faites d'une matière qui possè- de la résistance à l'attaque par le métal de revêtement fondu. Si la substan- ce de revêtement est l'aluminium, la matière de ces lèvres doit de préféren- ce être mouillable par l'aluminium fondu, mais ne doit pas s'allier trop ra- pidement à l'aluminium car, autrement, son éérosion serait trop rapide et nécessiterait des remplacements fréquents. De même,la smatière doit avoir une bonne résistance à l'usure, tout comme un coefficient'de frottement bas avec le brin même que le revêtement puisse être appliqué uniformément sans râ- page entre le brin et les lèvres.
Lorsqu'on revêt le fer ou l'acier d'alu- minium ( et cette considération s'étend à tous les alliages de revêtement contenant l'aluminium en tant qu'ingrédient majeur) le molybdène et la fonte sont des exemples de matières qui peuvent constituer les lèvres de revêtement
Le contour des lèvres de revêtement doit être précisément de nature à main- tenir, par exemple, la même disposition relative entre les lèvres et entres les lèvres et le brin sur toute la largeur du brin revêtu par l'applicateur.
Bien que le demandeur ait représenté des applicateurs opposés pour revête- ment continu des deux faces d'un ruban, il est évident que cet appareil est utile dans les cas où un ruban doit être revêtu sur une seule face et où l'on n'emploie qu'un seul applicateur, le brin étant maintenu contre les lè- vres de l'applicateur par un dispositif convendlle de guidage et de déviation de substitution, disposé de l'autre côté. Il est aussi du domaine de l'inven- tion de revêtir les faces opposées d'un ruban par des métaux de revêtement différents, comme il va de soi.
Lesasspects du réglage de la formation de revêtementsminoces et uniformes par l'appareil des figures 5 et 7 incluse sont essentiellement semblables à celles qui ont été discutées à propos des figures 1 à 4 ci-des- sus. Il est essentiel que la lèvre supérieure de chaque aplicateur soit @ pressée contre la surface du brin et que le brin soit dévié suffisamment @
<Desc/Clms Page number 13>
pour provoquer la formation d'une ligne de contact uniforme sous une pres- sion sensiblement uniforme entre le brin et la lèvre. La pression et le de- gré de déviation peuvent être modifiés en déplaçant les applicateurs vers le ruban et loin de celui-ci. Les applicateurs sont normalement déplacés l' un par rapport à l'autre verticalement.
L'épaisseur du rrevêtement peut être réglée comme c-dessus. par le réglage de la pression et par le réglage de la grandeur de la pression hydrostatique négative. La lèvre supérieure.. des applàcateurs est, de préférence, façonnée et affûtée de manière que la sur- face de contact avec le ruban ne soit pas plus large que 1/8 de pouce t les meilleurs résulats sont obtenus pour une largeur de 1/16 de pouce au moins.
Il est aussi du domaine de l'invention de pourvoir à l'inclinaison de la lèvre supérieure par rapport à son applicateur.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to the continuous coating with molten metal of metal bodies of unlimited length. The invention will be described by exemplary embodiments relating to the coating with aluminum of a tape or a wire of iron or steel, but it is understood that the invention is not limited thereto, but is applicable to the coating of unlimited lengths of tape or wire of any metal by all common coatings in this technique such as zinc, zinc containing small amounts of aluminum, tin, lead, alloys aluminum and the like.
In the continuous hot coating of metal bodies, exemplary methods for industrial use are described in the patents of the United States.
United States N 2.110.893, 2.136.957 and 2.197.622. In general, the chipless tape or wire is cleaned to remove grease, oils and the like, subjected to heat treatment in a reducing atmosphere and brought under the surface of a bath of molten metal coating while in a protected condition. by the reducing atmosphere, so that no input flux should be used. The metal to be coated is introduced into the coating bath at a temperature close to the temperature of the bath itself and the surfaces of the metal strand to be coated are thus prepared by very rapid and very complete wetting by the molten metal itself.
According to a specific process, although not limiting, the iron or steel tape, without scale and in the state in which it has been cold-rolled, is first brought into an oxidizing furnace where the external carbonaceous materials are burned off the surface of the tape and where an extremely thin, regulated oxide coating is formed on the tape. In the reducing furnace, the thin oxide coating is reduced.
Instead of the described treatment in an oxidizing oven, an alkali degreasing or other chemical cleaning involving wetting and drying of the tape surface can be performed. Under certain conditions, cold rolled tape can be cleaned sufficiently by simply passing it through the reducing furnace and burning the carbonaceous foreign material in an initial section of this furnace; pre-cleaning is economically preferable.
The just mentioned methods are desirable for preparing the surface of metal strands to receive a coating of molten protective metal. According to prior practice, however, the coating operation included a dipping operation in which the metal strands or the like are passed through a bath of molten metal coating with which they remain in contact for short, but appreciable periods. It follows that the molten coating metal quickly becomes contaminated with the metal of the strands to be coated.
For example, considerable amounts of scum form in a zinc bath as in other baths of molten metal coatings capable of dissolving iron; in the case of aluminum or aluminum-rich aluminum alloys, the bath quickly saturates with iron if iron is the material of the strand to be coated.
The presence of large amounts of iron in smelted aluminum is undesirable for several reasons. For example, coating with a pre-primed iron bath makes the coating less delicate and corrosion resistant and gives rise to other difficulties.
The iron enrichment of a molten aluminum bath can take place from the pot in which the bath is located and from the guiding, wiping and deflection roller apparatus arranged in the pot; however, this enrichment is progressing slowly. The contamination of molten aluminum occurs in a much greater proportion and in a much shorter time by the dissolution of iron from the surfaces of the sliver or strand carried by the pot.
This fact is believed to be due to the extremely high solubility of the cleaned strand surfaces in aluminum and also due to the su-
<Desc / Clms Page number 2>
The comparatively large area of the strand surfaces exposed to the bath per unit time under conditions where it can be currents exchanged between the aluminum which has been supplied to the strand and the aluminum of the mass of the bath. It is for this reason that previous attempts to minimize the contamination of the bath, by decreasing the size of the bath relative to the amount of material carried therefrom by the strand or the like, have been unsuccessful.
Contamination of the bath with iron from the strand and dilution of the bath by the addition of fresh uncontaminated metal results in an equilibrium concentration of iron in the bath which can approach saturation if. the immersion time is sufficiently long. Changing the size of the pot only changes the time it takes to reach equilibrium. Very similar phenomena occur for other coating metals where the base metal is soluble or together with these metals form undesirable contaminating agents.
Other difficulties arise in removing the strand or the like from the bath of the molten coating metal; the problem of producing uniformly tuned, thin coatings has never been satisfactorily resolved before. Obviously, the possibility of adjustment is small if the strand or the like is simply removed from the free surface of the bath; the employment of the output rollers (above the gripper of which a meniscus of molten coating metal forms), although it constitutes a certain improvement, is not entirely satisfactory.
Attempts to scrape the surface of the strand, after it has left the bath, but before the coating metal solidifies, are likely to lead to the coating being stripped down to a release surface alloy, which is undesirable. The problem is greatly complicated when the coating metal is of such a nature, like aluminum and its alloys, to readily form tenacious superficial x'cyxlde films, which promote the formation of beads and wrinkles in the surface. coating applied.
Again, the art has long sought a satisfactory method of making the production of release surface alloy mindful.
The main objects of the present invention are to provide a means and a method for forming thin, medium and non-standard coatings, good surface characteristics, control of the formation of the parting surface alloy, and increase in the purity of metal coatings applied in the molten state.
It is an object of one aspect of the invention to provide a mode of operation and a coating apparatus in which the amount of coating metal applied to the rope or the like is the amount carried by the rope. , so that there is no reflux of the metal applied to the bath, so that contamination is greatly reduced.
It is an object of the present invention to provide a method of coating a metal strand with a molten coating metal, in which it is possible to reduce the exposure of the strand to the coating metal. melt in a sufficiently short time and cool it so quickly that the alloy or the parting surface compound formed is limited to a thin and uniform layer, which has no adverse effect on the adhesion and ductility of the metallic coating.
It is another object of the present invention to provide a novel aluminum coated ferrous product, having superior coating adhesion and ductility and improved corrosion resistance, of which the aluminum coating layer is. attached to the base metal by a layer of alloy or compound with a very thin separating surface, also
<Desc / Clms Page number 3>
and uniform, the same layer of aluminum being of more uniform thickness than was previously possible.
Another object of the invention is to provide a means and a process by which the oxide of the bath is prevented from forming the coating by insulating it from the thickness of metal which forms the coating itself.
Another object of the present invention is to provide a means and a method of applying a molten coating metal to a base formed by a metallic strand or the like in a controlled and uniform manner, resulting in a controlled coating, after cooling.
These and still other objects of the invention which will be indicated below or will be apparent to a person skilled in the art upon reading the present description are achieved by the method and by making use of the apparatus. exemplary embodiments of which will now be described. Reference is made to the accompanying drawings.
Figure 1 is a partial longitudinal section of a coating apparatus which may be employed.
Figure 2 is a partial semi-schematic section on a small scale, showing the arrangement of the coating apparatus relative to a hood.
FIG. 3 is a similar view, showing an alternative form of the bath apparatus.
Fig. 4 is a similar view, showing yet another form of the liner assembly.
Figure 5 is a longitudinal section of a preferred apparatus for practicing the invention.
Figure 6 is a section of an applicator and tape, showing an upper lip-shaped extension reaching the natural level of the molten metal contained in the applicator.
FIG. 7 is a detailed view on a large scale of the application device of FIG. 5.
Roughly speaking, by practicing one aspect of the invention, Applicant has found that it is possible to apply the molten coating metal to a metallic strand or the like by the use of an applicator device. cation having a lip portion, adjacent to or in contact with the strand, so as to consistently produce a thin and uniform coating.
The accomplishment of this operation depends on several factors which (1) A prerequisite for the application of a specific and controlled amount of the molten coating metal to the ru- ban material is that the lip exerts a uniform pressure on the rubber. tape that passes across any face or area with which the lip contacts.
It should be borne in mind that the rolled base metal can not only vary in thickness, both longitudinally and laterally, due to the rolling conditions, but can also be longitudinally and laterally curved. In order to overcome these variations and to plan the tape to bring it into contact with the lips, it has been found necessary to produce a deflection of the tape as it moves under tension through the coating apparatus. The means producing the deviations can be the lip or: the lips themselves, other elements neighboring the lips or a combination of the lips and these other elements.
(2) The lips should preferably be adjustable so as to vary the pressure and the magnitude of the deflection, as this allows re-
<Desc / Clms Page number 4>
set the coating thickness between limits.
(3) The molten metal contacts the tape on one side of the lip member (usually, though not necessarily, the lower side, with the tape generally moving upward) o The tape leaves the lip. lip to its other side (usually the upper side, for the same reason) in the coated state. Since the lip is pressed against the tape, the molten coating metal must pass, with the desired thickness, between the tape and the lip, against the above pressure. This probably occurs due to some skin effect, the tape being well wetted by the molten coating metal. the specific amount of coating metal which passes between the lip and the tape in this case depends primarily on the pressure of the lip on the tape.
The deflection of the tape by lip pressure produces the greatest flattening effect and results in the greatest coating uniformity, if the edge of the lip makes the most linear contact with the tape. Optimum results are obtained with a very narrow, flat lip edge while the plane of the flat portion is substantially parallel to the tape.
(4) If a quantity of metal, greater than the tape can carry, passes between the tape and the lip, it tends to accumulate on the other side of the lip in a meniscus or even overflow from the lip. lip. This effect can be controlled in part by changing the above pressure, but another important element of control must be found by working with what is referred to herein as "negative pressure".
In the apparatus described below, the lip members are arranged to come into contact with the tape along lines above the natural upper level of the molten metal contained in the coating bath. The molten metal is attracted in the space comprised between the line of contact of the lip and the upper level of the bath by the aforesaid film effect, by capillarity or surface tension or otherwise, so that the hydrostatic pressure of the metal melts of on the lip is less than that which would exist under the conditions where there would be added a static pressure due to gravity. This is what is meant by "negative pressure", a term which is used here and in the appended claims.
Applicant has found that the thickness of the product coating is inversely affected by the magnitude of the negative static pressure, which provides another important means of adjustment.
The build-up of molten metal on the free side of the lip should be avoided, as it gives rise to non-uniform coatings and also to the formation of beads and wrinkles if the coating is made by a metal, such as. than aluminum, which quickly forms stubborn oxide films.
The fundamental teachings of the present application are not limited to the coating of ribbons, for example, for the coating of drawn yarn where variations in thickness, curvature, camber and the like are rare and where the material can be guided with precision. it is usually not necessary to provide for a deflection of the strand through the lips. In addition, the structure of the lip can be designed so as to form a single element surrounding the wire, the wire passing through a perforation of this element. The applicant will however describe the invention with reference to exemplary embodiments relating to it. to the coating of ribbons.
A tape is understood to mean rolled metal bodies of indefinite length, generally having, but not necessarily, the thickness of a sheet and the width of which varies from that of the relatively narrow tape, the width of which is nevertheless several times the thickness. , to the strip of sufficient width to form coated metal sheets of all market sizes.
Under suitable circumstances, Applicant has found it possible to form fully regulated, thin and uniform coatings.
<Desc / Clms Page number 5>
forms of molten metal on a basic metal tape without the accumulation of excess on the free side of the lip and without irregularities due to the formation of an excessive oxide film, the tape taking away all of the metal of molten coating that passes between the tape and the lip.
With regard to the apparatus meeting the above teachings, it may be in the form of one of Figures 1 to 4 inclusive.
The preparation of the metal surfaces of strands to be coated, for example tape or ferrous wire, is of prime importance for the present process, as for any continuous coating process. The proposed conditions for the reducing furnace and for the subsequent cooling hood are the same as those set forth in the above-mentioned US patents. Note that the ribbon is heated in the reducing furnace. , at temperatures at which a powerful reducing effect is obtained; but for special effects, such as annealing, normalizing or softening by the process disclosed by the United States patent
N 2.656.285, the temperature can be raised to any desired value.
A cooling hood is employed to decrease the temperature of the strand to a value close to that of the melting point of the coating metal, and preferably, but not necessarily, below the latter, to facilitate rapid cooling after coating. . For example, for the coating with pure aluminum, which has a melting point of about 1215 F, applicant can bring the strand to about 11500 F and the molten aluminum to about 1350 F. It is desirable to control the temperature. of the strand and the coating metal at relative values such that complete wetting is obtained for the least amount of heat of the compound mass.
Particularly for the coating of large strands, good results can be obtained if the inlet temperature of the strand is about
950 to 1000 F and, to achieve rapid wetting, molten aluminum is kept at a temperature well above that of its melting point and even up to 1400 or 1450 F.
Reference is now made to FIG. 2 which schematically represents a tape 1 passing through a cooling hood 2 and entering a bath of molten metal 3 contained in a container 4 passing through a bell 5 which plunges into the molten coating metal and therefore protects the tape 1 from oxidation. As shown in Figure 1, the lips or pressure members 6 and 7 at the edges are moved vertically relative to one another and exert pressure on the tape 1 so as to deflect it from its vertical path. In the particular embodiment shown, the tape is stretched between an inferior roll 8 and an upper roll 9, as shown in Figure 2.
To ensure the elements of the adjustment set out above, the lips
6 and 7 are mounted as described below. Footings 10 and 11 are mounted in opposing pairs on the sides of the cast metal receptacles 4 or on independent foundations. Support elements 12 and 13 are mounted for horizontal sliding movement towards and away from the strip 1 on the soles 10 and 11, their positions being adjustable by means of screws 14 and 15. The support elements have overhanging parts 12a and 13a; appliques 16 and 17 are mounted so as to slide vertically on studs 18 and 19 carried by the supports. The positions . verticals of the brackets 16 and 17 are adjustable by screws 20 and 21.
Shafts 22 and 23 extend between the respective pairs of brackets 16 and 17 and the lips 6 and 7 are mounted on these shafts by means of arms 24 and 25, of which there may be the number desired to ensure the rigidity. The angular parts of lips 6 and 7 can be adjusted in
<Desc / Clms Page number 6>
rotating shafts 22 and 23 or adjusting the positions of arms 24 and 25 on the shafts if the shafts are attached, as shown in Figure 1.
The ends of the lips, indicated in 6a and 7a can be made of a special anti-wear metal such as, for example, molybdenum; the ends are sharpened as shown in the figure They are in contact with the tape 1 le long hges located vertically above the natural upper level of bath 3. This upper level is indicated at 26. Due to the effect exposed above, the molten metal is attracted into spaces 27 and 28 located above the bath. upper level of the bath. The lips 6 and 7 keep away from the tape 1 the oxide film which may form on the upper surface of the bath. The tape is shown as being deflected or bent where it passes between the ends 6a and 7a of the lips for reasons given above.
The drawings have exaggerated dimensions for clarity.
The mechanism described allows the weight and thickness of the coating to be adjusted within the desired range, independent of variations in thickness, speed and tension of the coated tape. For example, at a given speed and under a given tension of the tape, an increased weight of the coating can be obtained by lowering the lips towards the normal surface of the bath or by reducing the pressure of the tips of the lips against the tape and therefore the pressure. subsequent degree of deflection, provided sufficient deflection is maintained to flatten the tape. Differential adjustment of the coating on both sides of the tape is also possible. For example, in order to increase the weight of the coating on one side of the tape, the pressure of the lip on that side can be increased by moving the lip towards the tape and increasing the deflection it produces.
At the same time, the lip of the opposite side of the tape can be moved slightly backwards, so that the weight of the coating formed on the second side remains unchanged.
The adjustment of the height of the lips above the free surface of the bath and the adjustment of their pressure against the strand allows a wide range of coating weights to be obtained for a large number of sizes.
For larger strand sizes the vertical displacement between the tips of the lips may be somewhat increased so that excessive pressures are not necessary to achieve straight contact of the lips with the tape.
In FIG. 3, the applicant has shown a shallow and relatively small vessel 29 for molten metal carried directly by a riser 30 of the cooling hood 2. The tape 1 enters the molten coating bath 3 through a orifice in the bottom of the container 29, the size or lining of which prevents the molten metal from flowing, along the strip 1, into the hood. In this case, the path of the ribbon in the molten metal can be greatly reduced and the volume of the molten metal contained in the container 29 can also be greatly reduced.
An alternative form of the apparatus is shown in Fig. 4, where a vessel 31 is attached to the hood, the rising extension 30 of the hood emerging through the vessel. The molten coating bath vessel 32 has floats 33 and 34, so that it can be supported on the molten lead bath 35 contained in the vessel 31. The tape 1 enters the vessel 32 through a slit of its background; the path of the tape in the coating metal: - molten is very short. In figures 3 and 4, the lips are again indicated at 6 and 7.
Applicant has described above a means and a method for providing the application of thin regulated coatings of molten metal. In some embodiments the contact time between the prepared surface of the strand and the bath of molten coating metal is minimized. The formation of a;
<Desc / Clms Page number 7>
The surface alloy layer of separation between the base metal and the coating metal is largely a function of the contact time between the two metals when one of them is melted.
However, since the formation of an alloy layer is very rapid for many metals such as, in particular, aluminum and the fact that the separating surface alloy layer continues to grow. , after the coated strand has left the molten coating bath, as long as the coating metal is liquid, it is seen that rapid cooling of the coated strand can be as important as a brief soak and optimum results are obtained if both times are reduced to the absolute minimum. Applicant will now describe an apparatus and method which enables this to be accomplished and which utilizes the principles set forth above in combination with other factors.
It should be noted that the finish of the coating is of great importance in reducing the contact time. If the coating is relatively thick or is irregular in its thickness, the coated strand cannot be coated as quickly and as evenly as otherwise.
The use of coating pots and standard exit devices, such as exit rollers, impedes the use of means for rapidly cooling the coated material. In practicing the invention in its preferred form, the employment of means operating in accordance with the principles set forth above for the formation of thin, uniform and controlled coatings permits the adoption of practices which reduce life. of contact between the base metal and the molten coating at very short intervals.
In practice, the materials are produced with total contact times between dissimilar metals (while one of them is melted) less than two seconds?
Applicant is also able to employ, by a combination of factors, a coating process in which the molten coating metal is applied to the strand only in such amounts as can be washed away by the strand. that there is no reflux of the molten coating metal from the strand surfaces to a tank or bath of molten coating metal. Under these circumstances, the molten coating metal supply is not appreciably contaminated with the dissolved metal from the strand and the coated tape can be cooled quickly enough to give rise to the formation of a thick alloy layer. settled.
Figure 5 shows a preferred form of apparatus which has been designed to minimize the duration of contact of the base metal with the coating metal while it is in the molten state, to limit the formation of the metal. alloy while producing a uniform coating of controlled weight.
Figure 5, parts of the apparatus disclosed in the aforementioned United States patents, which are disposed upstream of the cooling hood, have not been shown. Ribbon 1 is shown as passing through the cooling hood 2 which can be regarded as being attached to an ordinary reduction furnace by means of the flange 36. The ribbon passes under a roll 37, inside the hood, and comes out vertically to pass over a roll of control 38 or other suitable propelling and tensioning device, located beyond the coating point.
The tape or strand emerges from the hood vertically through a slot or block 40 suitably disposed in an outlet piece 41. The lower end of the outlet piece is located in a trough or basin 42 through which extends the upper part of the hermetic hood 2 and to which it is welded. The basin 42 is filled with molten lead to provide a hermetic seal between the hood and the outlet part 41. It is provided with electric or other heating elements to keep the lead in a molten state and is provided with besides an insulating case, according to the figure.
<Desc / Clms Page number 8>
An internal cover member 43, having an opening for passage of the strand, is used to restrict the escape of gas from the hood during threading or on any occasion where it is deemed necessary to remove the outlet part 41 while the hood is filled with reducing gas? The inner cover 43 is removable and is sealed in the same way as the outlet part 41. The opening of. the top end piece or outlet of the hood must be large enough to allow the removal of the roller 37, its bearing and a scraper 4. The scraper is used on the roller 37 to keep the surface smooth and free of dust particles. scale or other build-up that can cause indentation in the hot tape that passes around the tension roll.
It is understood that although the tape 1 will normally be perfectly clean when it reaches the roll 37, provision should be made for the removal of scale and the like from the hood of the apparatus during periods of use. start-up, when an oxidized ribbon can pass through the apparatus before the atmosphere of the co-reducing agent has reached a suitable reducing activity.
A plate 45 can be welded in an inclined fashion in the hood to direct the tape 1 under the roll 37 during the threading operations.
The pipes 46 are located on either side of the upper extension of the hood 2 and open inside the hood. The pipes may be welded to the hood itself so that one or more slots in each pipe coincide with slots in the wall of the hood.
They serve to introduce the vaporized sodium into hood 2. The sodium is preferably vaporized at about 1075 F, in a separate oven or retort, and is brought into the hood through pipes 46 using dissociated ammonia or Another reducing gas used in the hood. Vaporized sodium is employed to regulate the reaction product between aluminum and the reducing gas atmosphere, so that a coating can be applied to the strand which is continuous and without unwetted surfaces, according to the teachings. the United States Patent? 2,437,919. In the case of coating with other molten metals, vaporized sodium is frequently employed to purge the reducing atmosphere from the hood and oven.
The method of applying the molten metal to the strand, described below, can be carried out entirely in hood 2. The applicant does not prefer to proceed in this way, since the applicators then become inaccessible or less easily accessible. for adjustment, cleaning and the like and rapid cooling of the ribbon presents more difficulties. It has been found possible to coat the metal strand 1 on the outside of the hood 2 using the apparatus shown in the drawings. The precautions described below should be taken to protect the strand surfaces up to the point of coating.
Containers for the molten coating metal (aluminum in the exemplary embodiment) are indicated at 47 and 48 and are referred to below as applicators. They are located on either side of the strand, above the spout 40 of the outlet part 41. Electric or other heaters 49 are attached to these applicators to provide them with a regulated heat sufficient to melt the aluminum or the heat. keep in a molten state, depending on the process of loading the aluminum or other coating metal into the applicators.
It is within the scope of the invention to melt the aluminum or the other coating metal in a separate oven or ladle and lead it to the applicators 47 and 48, preferably through a conduit having a regulator to automatic valve to maintain desired level of molten coating metal in applicators. Each applicator has a mouth, indicated at 47a and 48a, Figure 5, through which the molten coating metal is conveyed or siphoned off to the surfaces of strand 1 in the same manner.
<Desc / Clms Page number 9>
here explained.
In the particular apparatus shown, where the coating of the ribbon takes place on the outside of the hood, it is important that the reducing gas flows from the hood through the nozzle 40 around the strand or strands and that its sound. The flow rate is controlled so that the strand material is completely enveloped by the reducing atmosphere, to the point where it comes into contact with the molten coating metal. The spacing of the coating portions of applicators 47 and 48 relative to the tip of spout 40 may depend on such variables as tape thickness and tension, the degree of tape deflection required to achieve the desired lip pressure. and the flow of reducing gas leaving the nozzle.
In any case, it is necessary that they be placed near enough to the tip of the nozzle to maintain the non-oxidized state of the strand surface until the coating is applied. A dry, oxygen-free reducing gas, such as hydrogen or dissociated ammonia, can be fed from a source outside the hood into the space between the applicators and the spout to provide additional protection. mental surface if desired. It was found that, in the particular apparatus employed by the applicant, it was possible to protect the rib by the gas leaving the hood, if the coating parts of the appliers were located at a distance not exceeding many around
1 1/2 inch from tip of spout 40.
Gas finishing hoses 50 may be located immediately above the coating portions of the applicators. A protective gas emerges from these pipes through holes which are distributed over the length of the covering parts. Preferably, the pipes are carried by devices allowing precise adjustment in all planes and the gas is preferably directed to the side. point of contact between the strand and the coating parts of the applicators. The function of the finishing gas is to control the rate of oxide formation on the molten coating metal as it is carried by the outgoing strand. Natural gas has been used with the best results as a finishing atmosphere, although other non-oxidizing gases can be used.
The exact mode of action of the finishing gas is not known, but by employing the gas finish the applicant has avoided the difficulties in the coating with aluminum without breaking the films of. oxide and without forming tears
It is understood that the reducing gas exiting through the pan 40 of the hood 2, as well as the gas employed for the gas finishing and the springs of the pipes 50, preferably burns.
Tubes 51 directed upwards are located on both sides of the strand, immediately above the applicators 47 and 48 and bring the air at low pressure, at room temperature or lower than usual, to the surface of the strand, in large volumes, to fix the coating on it as quickly as possible. As one skilled in the art understands, the number of tubes required varies with strand thickness and speed, with air temperature and with its volume and the like, and these factors can be adjusted. to produce the desired rate of cooling.
Other means of cooling, such as the application of compressed air through perforated pipes, can be employed, as can the projection of water vapor, the spray of water, and rollers cooled with water. water, alone or in combination. If the lower contact angle between the cooling air is not larger than about 30, there is no interference with the gas finishing, even if the air tubes are located, like the shows the figure, close to the pipes 50.
As has already been said, the aim of rapid cooling relates to the adjustment of the alloy layer. Previous attempts to
<Desc / Clms Page number 10>
limit the thickness of the alloy layer in the coated steel tapes
EMI10.1
aluminum are mainly oriented towards the addition of <8't'a.a elements of the aluminum bath, to suppress, the formation of the alloy, ele-
EMI10.2
elements such as silicon or berylliQm did not give completely satisfactory results.
The addition of the alloying elements to the coating bath decreased the ductibility of the coating, its resistance, to corrosion and, in the case of beryllium, was unhygienic.
Below the solidification point of aluminum, the rate of formation is small enough to have a negligible effect on adhesion, provided the tape is cooled to a temperature below 5000F after a reasonable time, roughly no more than about a minute and a half. In the present process, the total contact time between the strand and the molten metal is reduced to the absolute minimum, as discussed below.
Under the conditions described, there will always be an alloy layer of sufficient separation surface to ensure a good bond, because the aluminum reacts almost instantaneously with a surface of steel strip which has been well cleaned and is at a suitable temperature for
EMI10.3
full wetting.
The precise way in which aluminum alloys with iron is not
EMI10.4
completely known. Apparently, \ bW 1J: I.U several $ iron-aluminum alloys of defined composition form at the surface of the separation between the base metal and the coating. The instantaneous formation of dercels bindings is able to deprive the coating metal of part of its iron content (11 is intentionally contaminated with iron, as indicated by the fact that in rapidly set coatings produced according to the methods previously common in this art, the analysis of the aluminum of the
EMI10.5
ches surjacentm shows that there is somewhat less iron in the outer layers than in the bath itself.
But the formation of the separation surface alloy does not by itself purify the overlying aluminum of a coating.
EMI10.6
quickly stalked; as far as the aluminum applied apntiex. '. Primarily dissolved iron, the coating is likely to be less adherent and the amount of the parting surface alloy is likely to be greater. It has previously been recognized that although a certain amount of release surface alloy is required for adhesion, the qualities of the coated product are greatly degraded.
EMI10.7
if the darsurfaoe separating alloy becomes too thick.
By employing the new method and apparatus, the applicant was able to reduce the contact time of the tape with the molten aluminum so as to set the aluminum layer to a very thin, smooth and uniform thickness, without employing additions. alloy of the coating metal. This made it possible for the first time to produce an aluminum coating of uniform thickness and set on iron or steel by a continuous process, without the use of alloying ingredients, which at the same time has excellent ductility, adhesion and corrosion resistance times.
It has already been stated that, in an ordinary coating process, the build-up of iron in the molten coating metal, in the coating pot, is largely due to the iron solution of the strand itself. The solution of the iron in the pot and its accessories is much slower and can theoretically be reduced or avoided, for a given renewal rate, by reducing the relative size of the molten bath. In the preferred aspeot method of the present invention, dissolution of the strand iron in a fixed bath of molten coating metal is avoided.
Thus, the measure of making the applicators small in volumetric capacity relative to the amount of aluminum passing through them is effective and greatly reduces the dissolution of iron in the aluminum from the applications.
<Desc / Clms Page number 11>
same pliers. However, it is within the scope of the invention to construct the applicators from non-contaminating material such as, for example, ceramics or metals or alloys which do not readily dissolve in molten aluminum. There are various alloys having such a property and any one can be employed. For example, molybdenum or alloys rich in molybdenum can be employed.
The coating parts, or mouthpieces, of the applicators are provided with a pair of lips.
Referring now to Figure 6, this shows a form of construction in which the lower lip
52 forms an extension of an edge of the applicator 470 It should be observed that the actual lip of this figure is shown to lie substantially above the level of the molten coating metal 53 contained in the applicator. The upper lip, indicated at 54, is provided with an extension 55 descending to a point below the upper level of the molten coating metal.
Assuming that the applicator is designed to coat a tape, the lips are elongated in the direction of the transverse dimension of tape 1 to the extent necessary to coat its width; the upper lip 54 and its extension 55 may for example be fixed ', or welded to the rear parts of the applicator 47. There is therefore a channel indicated at 56, between the lower lip and the upper lip and its extension, this channel forming a sort of spout extending in the figure above the level of the mass of molten metal, contained in the applicator 47.
The uncoated tape slides over the outer surface of the lower lip 52 and the coated tape, against the outer surface of the upper lip 54; with reference to figure 5, it can be seen that the tape can be confined between the lips of the opposed applicators 47 and 48 so as to be deflected by them and so that these lips, which cooperate, guide and flatten the tape so as to - so that the applicators remain in contact with them at all times
Figures 5, 6 and 7, the lips have dimensions exaggerated for the sake of clarity. In the present implementation of the method according to the invention, the coating portion of each lip is about 1116 inch wide and the upper and lower lips are 1/10 inch apart from each other.
The effective total thickness of the two lips and the space between them is 0.225 inches. These dimensions are only illustrative. It is understood that the contact portions of the lips may be reduced portions of metal elements which have a substantially greater thickness for greater strength, the elements being bevelled or shaped to form contact portions having the thickness. wanted.
The upper and lower lips preferably end towards the ribbon in a single plane. The applicators are arranged so as to have an adjustment mobility which brings them closer or further apart, so as to ensure the desired deflection of the tape and the proper line of contact of the lips with it. The applicators can perform adjusting tilting movements so as to bring the upper and lower lips into proper contact with the slightly deflected tape.
The spout can be filled by temporarily raising the level of molten metal in the applicator until it fills the spout and comes into contact with the tape between the upper and lower lips. Mechanical adjustment devices, not shown, but provided by any technician in this branch, are provided for the precise placement of the applicators.
They include means for tilting the appliers and means for moving them both in the horizontal and vertical planes, as has been indicated.
It is understood that the surfaces ('of the metal tape 1 have been prepared and brought to the desired temperature so as to be very easily
<Desc / Clms Page number 12>
wetted by the molten metal contained in the applicators 47. It is understood that the tape moves in the direction of the arrow and that the width of the orifice formed between the two lips is so small that the metal applied to the strand is carried away from the applicator by the strand.
In order to best adjust the application of the metal to the strand so that the coating is thin and uniform, it has been found useful to work under the conditions of negative hydrostatic pressure, as discussed above. The applicant has indicated that the level of the metal in the applicator is raised until the metal is brought against the surface of the strand.
When a shim has occurred and the surface of the strand has been wetted by the molten metal, the level of the metal in the open part of the applicator is lowered so as to bring the orifice between the two lips to a height greater than the natural higher level of the metal contained in the applicator. However, the molten metal continues to fill passage 56 and flow through this passage to the surface of the ribbon and continues to be dragged by the ribbon.
A simplified form of applicator is shown in figure 7.
In the present case, the upper lip 54 is entirely situated above the natural upper level of the molten metal contained in the applicator, but there is no lip extension, corresponding to the element 55 of FIG. 6.
Instead, reliance is placed on an oxide film 56 which forms on the surface of the bath and connects the natural surface of the bath to the lip member 54.
The lip member 54, however, keeps this oxide film out of contact with the coating formed on the strand so that the strand does not carry any oxide out of the bath and the only oxide which forms on the strand. strand surface is that whose formation is regulated by the finishing gas exiting the pipes
50, as said above.
Lips 52 and 54 may be made of a material which has resistance to attack by the molten coating metal. If the coating substance is aluminum, the material of these lips should preferably be wettable by molten aluminum, but should not alloy too quickly with aluminum because, otherwise, its erosion would be too rapid and would require frequent replacements. Likewise, the material should have good wear resistance as well as a low coefficient of friction with the strand so that the coating can be applied uniformly without scraping between the strand and the lips.
When coating iron or steel with aluminum (and this consideration extends to all coating alloys containing aluminum as a major ingredient) molybdenum and cast iron are examples of materials which can form the coating lips
The contour of the coating lips must be precisely such as to maintain, for example, the same relative arrangement between the lips and between the lips and the strand over the entire width of the strand coated by the applicator.
Although the Applicant has shown opposing applicators for continuous coating of both sides of a tape, it is evident that this apparatus is useful in cases where a tape is to be coated on one side only and where one does not need to. employs only one applicator, the strand being held against the lips of the applicator by a suitable substitute guiding and deflection device, disposed on the other side. It is also within the scope of the invention to coat the opposite sides of a tape with different coating metals, as is evident.
The aspects of control of the formation of thin and uniform coatings by the apparatus of Figures 5 and 7 inclusive are essentially similar to those discussed in connection with Figures 1 to 4 above. It is essential that the upper lip of each applicator is @ pressed against the surface of the strand and that the strand is deflected sufficiently @
<Desc / Clms Page number 13>
to cause the formation of a uniform line of contact under substantially uniform pressure between the strand and the lip. The pressure and degree of deflection can be changed by moving the applicators towards and away from the tape. The applicators are normally moved relative to each other vertically.
Coating thickness can be adjusted as above. by adjusting the pressure and adjusting the magnitude of the negative hydrostatic pressure. The upper lip of the appliers is preferably shaped and sharpened so that the tape contact area is not wider than 1/8 of an inch. Best results are obtained for a width of 1 /. 16 inch at least.
It is also within the scope of the invention to provide for the inclination of the upper lip with respect to its applicator.