<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.