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" Procède et appareil de revêtement des métaux et nouveaux produits obtenue Il
La présente invention concerne le revd tement des tôles ou feuilles de métaux au moyen de métaux fondus, et elle concerne en particulier ur procédé et un appareil nouveaux qui assurent @@ production plus rapide et à meilleur rendement. et permettent d'obtenir des produits améliorer
Bien que, dans les vingt-cinq dernièrse années, on ait apporté nombre de perfectionnements très productifs aux opérations de revêtement des métaux , le revêtement de métal fondu lui-même, spécialement en ce qui concerne le réglage de son
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épaisseur, est resté essentiellement le même.
Avant la présente invention, les opérations de revêtement avec du métal fondu, par exemple l'étamage de l'acier par immersion dans l'étain fondu chaud, ou le revêtement par immersion dans le plomb fondu, le zinc, l'aluminium, le cadmium, et dans leurs alliages, était basé sur un contact mécanique avec la bande du côté de sortie du bain de revêtement. Ce procédé est lent et incommode et, fait du réglage de l'épaisseur du revêtement une des plus grandes difficultés et causes d'embouteil- lage, spécialement dans la pratique du revêtement en continu des bandes.
Des brevets antérieurs concernant la galva- nisation de bandes en continu par immersion dans un bain chaud mettent en lumière les graves problèmes posés par le réglage du revêtement de métal fondu et par les efforts qui ont été dépensés pour résoudre ces problèmes. On a ordinairement utilisé des rouleaux rainurés, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'A- mérique n 1.980.961 du 13 Novembre 1934 dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2.708.171 pour régler l'épaisseur du revêtement. Les rouleaux de revêtement posent un problème de nettoyage pour lequel on doit utiliser des grattoirs tels que ceux prévus dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 1 .980.961.,précité ou d'autres moyens. Il est aussi nécessaire de changer pé- riodiquement les rouleaux, à cause de leur usure, ou pour certains produits.
Le changement des rouleaux de re- vêtement exige l'arrêt de la chaîne de travail et oonsti- tue une opération laborieuse et coûteuse. Des moyens pouvant &e substituer aux rouleaux de revêtement pour
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assurer un contact mécanique comprenant par exemple plusieurs lames en contact avec la bande à la surface du bain.
Dans la technique de la câblerie et de la tré- filerie on a proposé de faire passer un toron de fil ou un câble torone multiples dans un étranglement dans lequel un essuyage produit par un courant de vapeur à grande vitesse passant entre les surfaces internes de l'étranglement et la surface du fil ou les surfaces du câble, agit pour éliminer par soufflage l'excès de métal fondu sur ces surfaces, Ce procédé et cet appareil n'ont pas trouvé d'application à la technique du revê- tement des tôles ou des feuilles de métaux, et ne ae sont montrés d'aucune utilisé dans cette technique dans laquelle le procédé et l'appareil présentent d'insurmon- tables difficultés pratiques.
Même si l'on considère le meilleur de ce que la technique pourrait offrir, les rouleaux s'usent inégalement et prennent des surfaces rugueuses qui pro- voquent une application irrégulière du revêtement et dé- gradent le fini de la bande, Les rouleaux de revêtement donnent aussi sur les bords un revêtement irrégulier souvent dit accumulation sur les bords.
On a décrit des propositions diverses pour résoudre ce dernier problème, dans des brevets antérieurs, par exemple dans les breveta des Etats-Unis d'Amérique n 2.708.171 précité, n 2,888.901 du 2 Juin 1959 et n 2.967.114 du 3 Janvier 1961
En outre, pour empêcher l'accumulation de revêtement a-dessus de la ligne de pincement des rou- leaux de revêtement, quand on tente de procéder à un
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revêtement mince, on a proposé de souffler des fluides chauds contre le métal dans la zone de pincement des roulements de revêtement. Ce procédé est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2,992.941 du 18 Juillet 1961.
De nombreux autres brevets et demandes de brevet se rapportent aux marques ou défauts dans le fini des bandes, à l'élimination des raies et saillies du méal- déposé par les roui'aux, et à d'autres problèmes posés lorsqu'il s'agit du réglage du revêtement par régla- ge mécanique,
La présente invention résout ces problèmes en réglant le revêtement au zylen de ce qu'on peut ap- peler une barrière gazeuse, Le réglage du revêtement par une barrière gazeuse laisse la bande exempte de marques et de défauts provoqués par les rouleaux de revêtement, supprime les changements de rouleau et au- tres problèmes mécaniques, et procure de nombreux avan- tages intattandus comme, par exemple, des vitesses augmen- tées de la chaîne de travail, un meilleur contrôle du fonctionnement, un fini plus lisse, etc, qui seront exposés plus loin.
Dans les@@@@@@ins annexés, à titre d'exemple seulement.
- la figure 1 est une élévation schématique de face, avec coupe partielle, d'une structure selon l'inven- tion; - la figure 2 est une élévation latérale schématique de la structure de la figure 1, aveo, en plus, un rouleau supérieur;
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- la figure 3 est une élévation latérale schématique qu'une autre structure de mise en oeuvre de l'invention; - la figure 4 est une élévation latérale schématique d'une troisième structure de mise en oeuvre de l'invention; - la figure 5 est une vue en plan de dessus, aveo arra- chement d'une construction de base établie selon l'inven- tion ; - la figure 6 est une coupe transversale, à plus grande échelle, de la buse de la figure 5;
- la figure 7 est une élévation schématique d'un appareil de mise en oeuvre de linvention; - la figure 8 est une élévation latérale d'un appareil de réglage du revêtement par barrière gazeuse selon l'invention; - la figure 9 est une élévation latérale d'un autre ap- pareil de réglage du revêtement par barrière gazeuse selon l'invention; - la figure 10 est une élévation de face de l'appareil de la figure 8, avec coupes partielles, et observée dans le sens des flèches 10-10 de cette dernière figure; - la figure 11 est, à plus grande échelle, une coupe par la ligne 11-11 de la figure 8.
L'opération moderne de galvanisation dite d'im- mersion à chaud/qu'une bande en continu, nécessite des rou- leaux rainurés, des moyens pour empêcher l'accumulation de revêtement sur les bords de la bande, de nombreux brû- leurs à flamme, et autres accessoires relatifs au bao pour satisfaire aux prescriptions d'épaisseur du revête- ment. La différence entre l'invention ressortira claire- ment de la comparaison de l'appareil des figures 1 et 2 avec la technique antérieure. Dans ces figures, labande
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24 en défilement est guidée'par un rouleau immergé 25 et un rouleau extérieur supérieur 26 entre des buses à barriè- re gazeuse 28 et 29. Un gaz chaud, par exemple la vapeur surchauffée est débité par les conduites 30 et 32 sous la commande de robinets 34, 36.
La vapeur surchauffée, ou autre, gaz chaud, crée une barrièrepour une partie du métal revêtu, et.provoque le retour au bain du métal fon- du de revêtement 37 en laissant une épaisseur réglée de revêtement lisse sur la bande. L'abondance des struc- tures, des brûleurs à flamme, et autres, qui sont sou- vent des causes d'ennuis, est supprimée et le procédé compliqué, facilement interrompu, de la technique anté- rieure, est remplacé par un procédé simplifié et stable,
Dans un réglage du revêtement continu d'une bande par barrière gazeuse, il importe de présenter la bande au courant de gaz de la barrière à l'état sen- siblement plan poux,/obtenir un enlèvement uniforme du re- vêtement.
la bande doit aussi être uniformément espacée des buses sur ses deux côtés, ou bien le réglage de la pression du gaz peut nécessairement dépandre des pres- criptions imposées pour le produit, De même, la bande ne doit pas se déplacer librement, c'est-à-dire qu'elle ne doit pas flotter ni se gondoler quand elle passe entre les buses, S'il ne suffit pas d'un rouleau immergé et d'un rouleau extérieur supérieur, comme montré 4 la figure 2, pour imposer à la bande la configuration vou- lue, on peut prévoir des moyens de guidage supplémentaires et, par exemple, les sabots 40 et 41 immergés, et/ou le rouleau 42 ( figure 3) qùi agissent pour présenter la bande 4 la barrière gazeuse à l'état sensiblement plan,
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Le rouleau de guidage 42 prend contact avec la bande après solidification de son revêtement, cette solidification pouvant être accélérée par des jets de fluide de refroidissement.
Les sabots immerges de uidage, 40 et 41 peuvent favoriser la liaison u zinc avec la bande en
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produisant un effet de " repassage" sur le zinc, c'est- a-dire qu'une certaine pression peut être exercée sur le zinc pendant le passage entre les sabots de guidage 40 et 41, Ces guides produisent aussi une zone ou -Poche de métal à peu prés exempte de turbulence que la bande traverse avant d'atteindre la surface du bain de métal fondu. Dans la pratique, on a découvert que le fonction- nement est satisfaisant quand les guides sont immergée à plusieurs centimètres au moins au-dessous de la surface d'un bain de galvanisation à chaud, le revêtement pouvant avoir lieu pendant de longues périodes sans aditions au bain.
Les moyens de guidage représentés sont maintenus fixes en position d'immersion, mais le principe de l'inven- tion n'exclut pas l'utilisation de rouleaux entraînes en rotation pour présenter la bande à l'état plan aux moyens de réglage du revêtement.
Cn décrira maintenant plus complètement l'in-
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;.<.n1iorà à propos d'exemples particuliers do son apç;1- 5ért±,*n à la eaiv.inî8atîor. ',". chaud par immersion, l('s e 4 {..outrent certaines des expressions 'ltilisée± f gaz ces eX0illp' ', comme, par exemple, la hauteur H des ii;à5.#a ' >a? ale, ;aessus du h!l1.n de métal fondu, l'allé . Í pm d le. d'-rf3ctior, du e:; chaud par rapport à 111 eze ...."il .'x.Ae.
Il ; a lieu de noter que la leet.u.e .c :: pression au mancmetre 44 est la pression de la vapeur
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surchauffée ou autre gaz dans la conduite, à l'entrée dans la buse , Les dimensions pour la structure de la buse utilisée dans ces exemples oont données en fonc- tion des caractéristiques dynamiques des fluides, et, les pressions sont exprimées en Xg/cm2. La température de la vapeur au thermomètre 46 et approximativement la même qu'à la sortie de la buse, De même, la face supé- rieure de la bande en cours de revêtement est désignée par F et sa face inférieure est désignée par F1 (fi- care 3),Le rouleau supérieur R est en contact avec la face inférieure F1, de la bande et le rculeau infé- rieur immergé R1 est en contact avec la face supérieure F.
Avec la présente invention une grande vitesse de la bande n'est pas un facteur de limitation, tandis qu'avec les procédés à contact mécanique, le ré- glage du revêtement est un des principaux facteurs de limitation de la vitesse. D'autres opérations, par exemple le recuit et le bobinage, peuvent constituer une certaine limite dans une chaîne de travail par- ticulière, mais avec la présente invention l'opération de revêtement elle-: ..ne ne limite pas les vitesses dans les chaînes actuelle @@ tout type de revêtement par un métal fondu. En fait, on a trouvé que le princi- pe de la barrière gazeuse de l'invention produit des finie plus lisses aux grandes vitesses.
Les tableaux 1 à 111 ci-après dennena des exemples de production continue par barrière @@@euse de bandes galvanisées.
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TABLEAU 1
La galvanisation de la bande en continu uti- lise des buses placées de 152 à 203 mm au-dessus du niveau du bain, à orifice de 0,254 mm, l'angle alpha ( figure 3) étant égal 4 10 degrés, la température de la vapeur surchauffée étant égale à 464 C, et l'espace entre les buses étant égale, 102 mm avec la face infé- rieure de la bande rapprochée de la buse adjacente ap- proximativement de 47,6 mm.
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<tb>
1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4
<tb>
<tb> Epaisseur <SEP> de <SEP> bande <SEP> (mm) <SEP> 1,59 <SEP> 1,11 <SEP> 1,59 <SEP> 0,635
<tb>
<tb> Largeur <SEP> de <SEP> bande <SEP> (cm) <SEP> 78,75 <SEP> 61 <SEP> 70 <SEP> 76-73,6
<tb> Pression <SEP> face <SEP> inférieure
<tb>
<tb> (kg/cm2) <SEP> 2,87 <SEP> 3,50 <SEP> 8,4 <SEP> 2,80
<tb>
<tb>
<tb> pression <SEP> face <SEP> supérieure
<tb> ( <SEP> kg/cm2) <SEP> 3,99 <SEP> 3,78 <SEP> 1,19 <SEP> 4,55
<tb>
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> défilement
<tb>
<tb> (m/min) <SEP> 24 <SEP> 42 <SEP> 33 <SEP> 66
<tb>
<tb> Poids <SEP> du <SEP> revêtement <SEP> (g/cm2) <SEP> Commer- <SEP> 7,6 <SEP> pour <SEP> 3,80
<tb>
<tb> cial <SEP> léger <SEP> conduites <SEP> commer-
<tb>
<tb> 1,22 <SEP> à <SEP> 1,83 <SEP> souterrai- <SEP> cial
<tb>
nes
1 Le revêtement pour conduites souterraines jusqu'à 9,
15g/dm2 nécessite un traitement non-drapant avec application de rouleaux de revêtement; ce traitement non-drapant n'est pas nécessaire avec le principe de la barrière gazeuse,
TABLEAU II
Mêmes conditions que pour le tableau I, mais avec la face inférieure de la bande à 21 mm environ
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de la buse adjacente,
ESSAIS
EMI10.1
<tb> Epaisseur <SEP> de <SEP> bande <SEP> (mm) <SEP> 1,43 <SEP> 0,873 <SEP> 0,635 <SEP> 0,635
<tb>
<tb> Largeur <SEP> de <SEP> bande <SEP> (cm3) <SEP> 95,88 <SEP> 91,44 <SEP> 87,94 <SEP> 87.94
<tb>
<tb> Pression <SEP> face <SEP> inférieure
<tb>
<tb> (kg/cm2) <SEP> 2,56 <SEP> 2,94 <SEP> 2,66 <SEP> 2,17
<tb>
<tb> Pression <SEP> face <SEP> supérieur
<tb>
<tb> (kg/om2) <SEP> 3,01 <SEP> 2,94 <SEP> 3.29 <SEP> 2,45
<tb>
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> défilenent(m/
<tb> min) <SEP> 27,43 <SEP> 39, <SEP> 62 <SEP> 73,
15 <SEP> 60,96
<tb>
<tb>
<tb> Poids <SEP> du <SEP> revêtement
<tb>
<tb> (g/dm2) <SEP> Commercial <SEP> léger <SEP> Commercial
<tb> 1,22 <SEP> à <SEP> 2,44 <SEP> 3,80
<tb>
TABLEAU III -il ESSAIS
EMI10.2
9 r 10 11 ,
EMI10.3
<tb> Epaisseur <SEP> de <SEP> bande <SEP> (mm) <SEP> 0,635 <SEP> 0,635 <SEP> 0,635 <SEP> 0,635
<tb>
<tb> Largeur <SEP> de <SEP> bande'(cm) <SEP> 85 <SEP> 85 <SEP> 76 <SEP> 91,50
<tb>
<tb> Temp.
<SEP> de <SEP> la <SEP> vapeur <SEP> C <SEP> 343 <SEP> 343 <SEP> 288-454 <SEP> 343
<tb>
<tb> Pression <SEP> de <SEP> la <SEP> vapeur
<tb>
<tb> (kg/cm2)
<tb>
<tb> Surface <SEP> inférieure <SEP> 2,8 <SEP> 2,94 <SEP> 2,17 <SEP> 2,45
<tb>
<tb> Surface <SEP> supérieure <SEP> 3,5 <SEP> 3,5 <SEP> 2,52 <SEP> 2,8
<tb>
<tb> Angle <SEP> d'impact <SEP> de <SEP> la
<tb>
<tb> vapeur <SEP> au-dessus <SEP> de <SEP> la
<tb>
<tb> normal <SEP> (Angles <SEP> Fig.4) <SEP> 15 <SEP> 45 <SEP> 30 <SEP> 10
<tb>
Hauteur au-dessus de la surface du bain (cm) 20,30 20,30 25,40 15.24à 17.78 Ouverture des buses (cm) 0,023 0.0127 0,0178 0,023 ;
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<tb> 9 <SEP> 10 <SEP> il <SEP> 12
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Espace <SEP> entre <SEP> buses <SEP> (cm) <SEP> 7,62 <SEP> 7.62 <SEP> 7,62 <SEP> 7,62
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> défilement
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (m/min) <SEP> 60 <SEP> 67 <SEP> 67-72 <SEP> 48
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Poids <SEP> du <SEP> revêtement
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (g/dm2) <SEP> Commercial <SEP> Commercial
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> léger
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,80 <SEP> 2,40 <SEP> à <SEP> 2,54 <SEP> le52 <SEP> à <SEP> 2,44
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> du <SEP> bain <SEP> ( C) <SEP> 465 <SEP> 454-477 <SEP> 460 <SEP> 460
<tb>
Les exemples ci-dessus,
et d'autres exemples d'essais de produotion de galvanisation par immersion en bain chaud conformément à l'invention font ressortir un certain nombre de facteurs qui peuvent être utilisés pour régler le poids du revêtement, et qui comprennent par exemple, l'angle du jet avec la surface d'impact, la vitesse de défilement de la bande, et les variations du débit de gaz. Ce dernier facteur comprend la relation entre la pression du gaz, l'orifice de sortie des buses, et la température du gaz, dans la mesure ou la tem- pérature peut affecter les valeurs de la masse et de l'énergie cinétique, du gaz dans la zone de réglage du revêtement.
Dans le principe de la barrière de gaz, comme montré par la présente invention, la masse du gaz qui frappe contre le revêtement fonduest un facteur important Si l'on considère les essaie ci-dossus, et d'autres ana- logues, on peut observer l'effet de masse à propos d'un exei.iple do matière de revêtement pour pièces souterrai- lies;
dans cet exemple, environ 490 kgs de vapeur par heure, 3 une vitesse de chaîne de 33 m par minute, pro-
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duisent 7,6 g/m2 de revêtement, tandis qu'à une vitesse de chaîne d'approximativement 39. m par minute, 994 kgs de vapeur par heure produisent un revêtement commercial léger de 1,8 g/dm2,
La demanderesse a fait d'importantes découver- tes en ce qui concerne l'angle du jet de gaz sur la bande par rapport à la surface de cette dernière.
Aux vitesses courantes des chaînes de galvanisation en con- tinu, un angle du jat de 45 par rapport à la bande, au- dessus de la perpendiculaire à cette dernièle, donne un revêtement grossier, Avec un angle fortement réduit par exemple à 0 à 15 au-dessus de la perpendiculaire à la surface de la bande, on obtient un revêtoment d'un fini lisse. En outre, avec la composante principale de mouvement du gaz perpendiculaire à la bande, on dis- pose d'une marge do pression avantageuse pour régler à volonté le revôtemont d'un grand nombre de produits.
L'opérateur peut régler exactement ou changer/l'épaisseur . du revêtement à une vitesse de chaîne donnée en choisis- sant la pression qui convient. Les relations entre la vitesse de la chaîne de production, la masse de gaz, l'angle du jet de ge d'impact, et le poids désira par unité de surface du revêtement sont telles que l'opéra, tion peut être rendue automatique,
Du point de vue fonctionnel,le changement de pression peut être utilisé pour changer la niasse de vapeur surchauffée ou autre gaz utilisé.
Par exemple, en augmentant les vitesses de chaîne, on augmente le poids de revêtement à retenir pour maintenir constant le revêtement, cette augmentation de la masse pouvant êtres obtenue en augmentant la pression du gaz. La masse du gaz
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peut aussi être augmentée en augmentant la section de l'orifice de sortie des buses, sana augmenter la pression du gaz,
La vitesse de la chaîne de production est un facteur important.
On a observé que, dans une chaîne de galvanisation en continu, dans des conditions analogues de l'emplacement des buses et de la pression de la vapeur surchauffée, une vitesse de 30 m par minute produisait un 'revêtement commercial léger", tandis qu'une vitesse de soixante mètres par minute produisait un revêtement de 3,80 g/dm2. On pourrait utiliser la vitesse de la chaîne pour ré- gler le poids du revêtement. En pratique, l'opéra- teur essaie la chaîne à la vitesse maximum pour une bande d'épaisseur particulière, comme déterminée par d'autres facteurs. La barrière gazeuse pourrait être réglée à la hauteur optimum au-dessus du bain, à l'orifice de gaz optimum et à l'angle optimum, la pression de gaz étant ensuite modifiée pour régler le poids du revêtement.
Un revêtement "différentiel" est facilement obtenu en règlant la pression du gaz sur chaque face de la bande. Il résulte de l'observation de la production d'un revêtement "différentiel" sur une chaîne de galvanisation en continu que le revê- tement du côté léger est réglé plus efficacement par le procédé de la barrière gazeuse que par tout autre procédé connu- Des imperfections dans la bande, sur sa face à revêtement léger, ne posent pas
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de problème avec le procédé de la barrière gazeuse et on obtient un revêtement léger plus lisse.
On a obtenu des bandes à revêtement "différentiel" pré- sentant, après galvanisation, un revêtement de 0,3g/dm du coté léger et plus de 0,9 g/dm du côté lourd, en utilisant une pression de vapeur de 3,81 kg/cm2. au collecteur du côté inférieur (coté léger du revêtement différentiel) et 3,15 kg/om2 de pres- sion au collecteur du coté supérieur.
L'utilisation de vapeur surchauffée n'affec- te pas la formation de paillettes dans la produc- tion du produit galvanisé' On a trouvé que la forma- tion de paillettes peut être réduite à un minimum- en soufflant de la vapeur humide sur la bande après son passage au-dessus des buses,
Les figs, 5 et 6 montrent les détails de la structure des buses utilisées/pour obtenir les exemples particuliers présentés plus haut. Un des peincipaux buts de la structure des buses utilisées dans le réglage, par barrière gazeuse, de la bande est l'obtention d'un courant gazeux qui s'étend linéairement à pression uniforme, transversalement à la bande.
L'épaisseur de la barrière gazeuse, dans une direction parallèle au déplacement de la bande, dépend de la dimension de l'orifice des buses qui donne l'écoulement convenable, Des orifices de buses plus grands donnent une plus grande masse de gaz et permettent de retenir en arrière une plus grande masse de revêtement fondu. Des orifices plus grands empêchent aussi le blocage ou l'occlusion par les matières étrangères ; on a trouvé que des
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orifices de 0,38 mm étaient satisfaisant à ce dernier point de vue .
La structure de buses 50 des figs. 5 et 6 comprend des pièces 32 et 54 qui s'assemblent pour former un collecteur de gaz 56 qui s'étend linéaire- ment. Les pièces 52 et 54 sont assemblées par une série de boulons 58. La séparation entre ces pièces détermine l'ouverture des buses ou fente de sortie, et elle est réglée au moyen d'une cale 60. Le gaz est débité par des trous 62 et sort par la fente 64 qui s'étend linéairement. L'angle de l'entrée du gaz par rapport au plan de la sortie est montré comme étant égal à 90 mais il est à noter que l'invention ne se limite pas à cette valeur.
Toute- fois, un angle de valeur importante est avantageux pour obtenir une répartition uniforme du gaz et de la pression de sortie à travers l'ouverture 64 de la buse qui s'étend linéairement. Des dimensions types pour la structure de buse utilisée pour obtenir les chiffres des tableaux I à III, sont les suivantes:
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<tb> A <SEP> 1,369m. <SEP> E <SEP> 25,4mm.
<tb>
<tb>
B <SEP> 0,683 <SEP> m. <SEP> F <SEP> 51 <SEP> mm,
<tb>
<tb> C <SEP> 0,224 <SEP> m. <SEP> G <SEP> 0,127 <SEP> mm <SEP> - <SEP> 0,381 <SEP> mm
<tb>
<tb> D <SEP> 1,266m. <SEP> H <SEP> 25,4 <SEP> mm <SEP> + <SEP> G
<tb>
La fig. 7 montre un agencement pour fournir du qaz chaud à une buse et pour fournir des souffleurs auxiliaires si besoin est. Du surchauffeur ?2, du gaz chaud e t me @e par la conduite 74 aux tuyaux de dis- @ iba cne 76, 78 6t 80 qui aboutissent au collecteur
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50 de la structure-de buse.
Chacun des tuyaux peut être muni d'un robinet, comme montré, pour régler le d@bit. Le nombra des tuyaux d, distribution uti- lisés peut être déterminé, ainsi que les positions de ces tuyaux comme il convient pour assurer une pression uniforme de la barrière de gaz sur toute la largeur de la bande,Le combustible est amené au surchauffeur 72, par la conduite 72a et la vapeur à surchauffer entre en 74b et sort par la conduite 74.
Des souffleurs auxiliaires 82 et 84 peuvent être utilisés pour agir sur les bords de la bande, ou aux endroits où ils sont nécessaires. Ces souf- fleurs ne sont pas nécessaires avec une dispersion uniforme du gaz et pour des angles qui rendent les jets de gaz voisins de la perpendiculaire à la bande.
Un agencement similaire de tuyauteries de gaz chaud est disposé sur la face opposée de la bande.
Les fige, 8 à 10 montrent des détails d'un appareil à barrière gazeuse pour revêtement par trempage à chaud, comprenant des moyens pour régler l'angle de la direction d'impact du gaz, la hauteur . du point d'impact par rapport au bain, la profondeur des guides immergés qui impesent à la bande un trajet particulier, l'espacement entre les buses et l'espa- cement entre les guidas immergés. Lorsque des groupes de deux moyens de réglage identiques existent sur le même côté de la bande, les mêmes nombres de référence sont utilisés pour identifier chaque élément du groupe.
Un bâti 86 supporta l'appareil entier. Les structures 88 et 89 des buses sont placées au-dessus
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des pièces 92-94 qui guident la bande dans la zone de réglage du revêtement pour lui imposer une configura- tion plane. En se reportant en particulier aux figures 9 et 10, on voit que les moyens de guidage 92 sont ré- glés par un système à levier 96 et que les moyens de guidage sont réglés par un système à levier 98. La po- sition en hauteur des moyens de guidage 92,94 est réglée par des mécanismes à vis 100 et 102.
Comme le montre en particulier la figure 8, l'espacement entre les structures des buses 88 et 90 est réglé par des systèmes 104 et 106 à levier qui pivotent respectivement en 108 et 110. Les inclinai- sons des jets des buses 88 et 90 sont réglées par des systèmes articulés 114 et 116 à vis de commande articulés en 118 et 120 respectivement.
Les structures de buses, les guides de la bande et leurs moyens de guidage respectifs sont dé- placés de bas en haut et de haut en bas, par rapport au bâti 86, par des moyens 112 et 113 de réglage en hauteur.
Parmi les avantages du principe de la barrière gazeuse on peut citer une production accrue et plus économique, avec une qualité améliorée. L'aug- mentation de la production résulte des plus grandes vitesses de la chatne qu'on peut atteindre par l'inven- tion par rapport à la pratique de la technique anté- rieure. De même, une chaine de production exige moins de temps d'arrêt étant donné qu'il n'est pas néces- saire de changer les rouleaux de revêtement et au- tres pièces. La qualité améliorée ¯¯¯¯¯¯¯.
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résulte de l'absence de marques ou défauts des rou- leaux de revêtement et du fini plus lisse produit par le procédé à barrière gazeuse.
Unplus grande économie, résultée l'augmentation de la production mentionnée ci-dessus, des rendements accrus en pour- centage, et de la suppression d'un certain nombre de traitements postérieurs au revêtement pour en amé- liorer la surface.
RESULTE
A - Appareil de revêtement continu de feuillard métallique par immersion dans un bain de métal fondu, caractérisé par les points suivants séparément ou en combinaisons
1. Il comprend un bain chaud contenant du métal fondu de revêtement et dont la surface supérieure est ex- posée à une atmosphère gazeuse ;
des rouleaux de guidage définissant un trajet longitudinal continu pour le feuil- lard à travers une partie du métal fondu dans le bain, puis à travers une zone de réglage de l'épaisseur du re- vêtement se trouvant immédiatement au-dessus de la sur- face supérieure exposée du métal fondu et ensuite vers le haut jusqu'à un point où le métal de revêtement appliqué au feuillard est déjà solidifié, la zone de réglage de l'épaisseur du revêtement s'étendant vers le hautà par- tir de la surface supérieure exposée du métal fondu, à travers une partie du trajet du feuillard continu, et dans cette zone l'épaisseur du revêtement métallique fondu appliqué au feuillard peut être commandée,
le feuillard étant exempt de tout contact mécanique entre un point si- tué au-dessous de la surface supérieure du métal fondu
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et un point au-dessus de la zone de réglage du poids du revêtement ; un ensemble de buses disposées dans ladite zone de réglage de l'épaisseur du revêtement et présen- tant deux sorties de gaz, de faible largeur, dirigées liné- airementent en opposition mutuelle, la longueur de chaque sortie de gaz étant au moins égale à la dimension trans- versale de bord à bord du feuillard métallique à revê- tir et chaque sortie de gaz étant profilée de façon à éjecter un courant étroit, uniforme et concentré de gaz chaud qui est alimenté sous pression, et chaque sortie étant agencée de façon à envoyer le jet gazeux contre le côté correspondant du feuillard,
pratiquement en opposi- tion directe au jet gazeux de l'autre sortie, le gaz chaud venant heurter le feuillard suivant un angle d'in- cidence qui est compris entre 0 et 15 c, afin d'empêcher le passage de métal de revêtement fondu en plus de la quantité qui correspond à l'épaisseur désirée du revê- tement ; des moyens pour distribuer du gaz chaud sous pression aux buses, et des moyens permettant d'obtenir une épaisseur désirée du revêtement qui demeure sur le feuil- lard grâce à un réglage continu du débit d'amen.ée de gaz chaud à l'ensemble des buses.
2. Les s@ tes de gaz sont disposées de façon à envoyer les jets gazeux avec un angle d'incidence centre le feuillard ne dépassant pas 10 à. 11 est prévu des guides du, feuillard submer- gés dans le bain revêtement fondu à proximité de la surface spérieure exposée et établissant:
un contact pratiqueront contins avec 'Le feuillard dans le -sens! prans- versal de bord-à-bord de ce dernier mais entièrement au-
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dessous de la surface supérieure exposée du métal fondu de revêtement ledit contact sensiblement continu com- prenant un contact linéaire dont le but est de conférer une forme plane au feuillard pendant son passage à travers la surface supérieure exposée du métal fondu et pendant le choc sur le feuillard des jets de gaz chaud provenant des sorties précitées dans la zone de réglage de l'épaisseur du revêtement.
4. Chaque sortie de gaz disposée linéairement se trouve en regard d'une surface plane opposée du feuil- lard et dans un rapport sensiblement parallèle au feuil- lard et à la surface supérieure exposée du bain.
5. L'espacement entre chaque sortie de gaz et le feuillard revêtu dans la zone de réglage du revête- ment est réglable ce qui permet de commander le poids du reveêtement qui demeure sur le feuillard.
6, La hauteur de l'ensemble des buses au-dessus de la surface supérieure exposée du métal fondu est éga- lement réglable.
7. Chaque sortie de gaz, linéaire et étroite délir mite une ouverture le buse ayant une largeur uniforme qui est comprise entre 27 et 381 microns, dans le sens transversal à la direction du débit gazeux.
8. Chaque sortie de gaz présente une dimension dans le sens de l'écoulement gazeux qui medépase pas
25,4 mm.
9. Chaque sortie de gaz présence une largeur uniforme dans le sens transversal à l'écoulement vaseux'; ladite dimension étant comprise entre cinq millièmes et un soixante-septième de sa dimension dans le sens de l'écoulement gazeux.
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10. L'ensemble des buses comprend deux collec- teurs linéaires dont chacun présente une cavité intérieu- re relativement importante, s'étendant sur pratiquement toute la longueur du collecteur et s'ouvrant en des points espacés de celui-ci vers l'une des sorties de gaz disposées linéairement.
11. Chaque sortie de gaz comprend un passage dont une extrémité de sortie est orientée vers le feuil- lard et dont l'extrémité d'entrée se trouve dans ladite cavité, les extrémités de sortie et d'entrée du passage ayant chacune une largeur d'une dimension uniforme, et la dimension du passage entre l'entrée et la sortie dans le sens du gaz d'écoulement, lsquelle dimension est plus grande d'un multiple de plusieurs dizaines que la largeur de la sortie et également plus grande d'un multiple de plusieurs dizaines que la largeur de l'entrée.
12. La largeur de l'extrémité d'entrée du pas- sage est sensiblement la même que la largeur de son ex- trémité de sortie.
13. La largeur du passage dans le sens de l'écou- lement gazeux entre l'extrémité d'entrée et l'extrémité de sortie est d'une dimension pratiquement uniforme.
14. Plusieurs conduits d'amenée de gaz sent re- liés à chaque collecteur en des points espacés le long de celui-ci afin d'alimenter le collecteur en gaz, les conduits précités débouchant dans le collecteur respectif suivant une direction transversale à celle de la sortie du gaz à travers la sortie correspondante.
15. Le sens de l'entrée des conduits d'amenée de gaz dans le collecteur respectif est perpendiculaire à celui de la décharge de gaz.
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16. Les moyens d'amenée de gaz chaud aux buses comprennent un surchauffeur de vapeur.
17' Le métal fondu de revêtement est du zinc fondu.
B - Procédé continu de revêtement d'un feuillard métallique par immersion dans un bain de métal fondu, caractérisé par les points suivants, séparément ou en combinaisons
1. Il comprend les étapes suivantes : appliquer du métal fondu de revêtement au feuil- lard continu en excès par rapport à l'épaisseur désirée du revêtement en faisant passer ce feuillard longitudi- nalement à travers un bain de métal fondu dont la surface supérieure est exposée à une atmosphère gazeuse ;faire sortir le feuillard sous une forme plane de ce bain pour lui faire traverser une zone de réglage de l'épaisseur du revêtenent, laquelle zone étant au-dessus de la sur- face supérieure du bain de métal fondu et le métal fondu y étant appliqué au feuillard à l'état de fusion sans aucun contact mécanique avec le feuillard revêtu ;
en- voyer un jet étroit linéaire de gaz chaud dans cette zone contre chacune des faces planes opposées du feuillard revêtu, d'une façon uniforme sur toute la largeur du feuillard et suivant une ligne sensiblement parallèle à la surface supérieure du bain, chacun des jets de gaz chauffé venant heurter le feuillard suivant un angle d'incidence compris entre 0 et 15 , et régler le débit massique du gaz chaud qui vient heurter chaque face du feuillard dans ladite zone de réglage du poids, de maniè- re à obtenir l'épaisseur désirée de métal de revêtement
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sur le feuillard qui sort de la zone de réglage de l'é- paisseur du revêtement.
2, L'angle d'incidence du gaz contre le feuillard ne dépasse pas 10 , 3, On règle la température du gaz chaud dans cha- cun des jets.
4. On maintient la température du gaz chaud dans chaque jet à une valeur voisine de celle du métal fondu dans le bain.
5. On envoie deux jets de gaz chaud contre le feuillard, sensiblement en opposition l'un à l'autre.
6. Ledébit massique du gaz chauffé dans un jet est supérieur à celui dans l'autre jet, de sorte qu'on obtient des épaisseurs de revêtement différentes sur les côtés opposés du feuillard.
7. On envoie chaque jet de gaz chaud sous pression contre le feuillard en provenance d'une buse, et on réa- lise le réglage ,l'épaisseur du métal de revêtement qui demeure sur 10 feuillard, pour une vitesse désirée de ce feuillard, par une commando de la position de la buse que l'on peut rapprocher ou éloigner du feuillard.
8. L'une des buses est plus proche du feuillard que l'autre, et de cette façon on obtient des épaisseurs différentes du revêtement sur les deux facos du feuillard.
9. On confère uno forme sensiblement plane au feuillard qui pénètre dans la zone de réglage de l'épais- seur du revêtement, par la mise en contact avec des orga- nes mécariques du feuillard pendant qu'il est encore submergé dans le métal fondu, en un point qui précède immédiatement la sortie du feuillard à travers la sur-
<Desc/Clms Page number 24>
faoe supérieure du bain de revêtement en fusion.
10, Le gaz chaud est de la vapeur surchauffée,
11. Le métal de revêtement est le zino,
12. La température du gaz chaud est comprise en- tre 288 et 454 C.
13. Le feuillard est un feuillard d'acier, c-A titre de produit industriel nouveau,'un feuillard métallique revêtu au moyen d'un appareil tel que défini sous A, et/ou à l'aide d'un procédé tel que défini sous B.
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"Method and apparatus for coating metals and new products obtained It
The present invention relates to the coating of metal sheets or sheets with molten metals, and in particular relates to a novel process and apparatus which provide faster and more efficient production. and allow to obtain products to improve
Although in the past twenty-five years a number of very productive improvements have been made to metal coating operations, the molten metal coating itself, especially with regard to its adjustment.
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thickness, has remained essentially the same.
Prior to the present invention, coating operations with molten metal, for example tinning of steel by immersion in hot molten tin, or coating by immersion in molten lead, zinc, aluminum, cadmium, and their alloys, was based on mechanical contact with the strip on the exit side of the coating bath. This process is slow and cumbersome and makes the adjustment of coating thickness one of the greatest difficulties and causes of bottling, especially in the practice of continuous web coating.
Prior patents relating to the continuous galvanizing of webs by immersion in a hot bath highlight the serious problems posed by the control of the molten metal coating and by the effort which has been expended to solve these problems. Grooved rollers, as disclosed in U.S. Pat. No. 1,980,961, November 13, 1934, in U.S. Pat. No. 2,708,171, have commonly been used to control the thickness of the roller. coating. Coating rollers present a cleaning problem for which scrapers such as those provided in US Pat. No. 1,980,961, supra or other means must be used. It is also necessary to change the rollers periodically, because of their wear, or for certain products.
Changing the coating rollers requires stopping the work line and is a laborious and expensive operation. Means that can replace coating rollers for
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providing mechanical contact comprising for example several blades in contact with the strip at the surface of the bath.
It has been proposed in the art of cable-making and wire-making to pass a strand of wire or multiple stranded cable through a constriction in which wiping produced by a stream of high speed steam passing between the internal surfaces of the wire. The constriction and the surface of the wire or the surfaces of the cable, acts to remove by blowing the excess of molten metal on these surfaces. This method and this apparatus have not found application in the technique of coating sheets. or foils, and is not shown of any use in this art in which the method and apparatus present insurmountable practical difficulties.
Even considering the best that the art could offer, the rollers wear unevenly and take up rough surfaces which cause uneven coating application and degrade the web finish. Coating rolls also give the edges an irregular coating often referred to as accumulation at the edges.
Various proposals for solving the latter problem have been described in previous patents, for example in United States Patents Nos. 2,708,171 cited above, nos. 2,888,901 of June 2, 1959 and No. 2,967,114 of January 3, 1961.
Further, to prevent coating buildup above the nip line of the coating rolls, when attempting to
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thin coating, it has been proposed to blow hot fluids against the metal in the nip area of the coating bearings. This process is described in US Pat. No. 2,992,941 dated July 18, 1961.
Numerous other patents and patent applications relate to marks or defects in the finish of the webs, the removal of streaks and protrusions from the metal deposited by the rollers, and other problems which arise when it occurs. This is the coating adjustment by mechanical adjustment,
The present invention solves these problems by adjusting the zylen coating to what may be called a gas barrier. Adjusting the gas barrier coating leaves the web free of marks and defects caused by the coating rolls. roller changes and other mechanical problems, and provides many unexpected benefits such as, for example, increased work chain speeds, better operating control, smoother finish, etc. discussed below.
In the attached @@@@@@ inss, by way of example only.
FIG. 1 is a schematic front elevation, in partial section, of a structure according to the invention; - figure 2 is a schematic side elevation of the structure of figure 1, additionally having an upper roller;
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FIG. 3 is a schematic side elevation of a further structure for carrying out the invention; FIG. 4 is a schematic side elevation of a third structure for carrying out the invention; FIG. 5 is a top plan view, cut away, of a basic construction established according to the invention; - Figure 6 is a cross section, on a larger scale, of the nozzle of Figure 5;
- Figure 7 is a schematic elevation of an apparatus for carrying out the invention; FIG. 8 is a side elevation of an apparatus for adjusting the gas barrier coating according to the invention; FIG. 9 is a side elevation of another apparatus for adjusting the gas barrier coating according to the invention; FIG. 10 is a front elevation of the apparatus of FIG. 8, with partial sections, and observed in the direction of arrows 10-10 of the latter figure; - Figure 11 is, on a larger scale, a section through line 11-11 of Figure 8.
The modern so-called hot-dipped galvanizing / continuous strip operation requires grooved rollers, means to prevent coating build-up on the edges of the strip, many burners flame, and other accessories relating to the bao to meet the thickness requirements of the coating. The difference between the invention will become clear from a comparison of the apparatus of Figures 1 and 2 with the prior art. In these figures, the band
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The moving 24 is guided by a submerged roller 25 and an upper outer roller 26 between gas barrier nozzles 28 and 29. Hot gas, for example superheated steam is delivered through lines 30 and 32 under the control of the operator. taps 34, 36.
The superheated steam, or other hot gas, creates a barrier for some of the coated metal, and causes the molten coating 37 to return to the bath leaving a set thickness of smooth coating on the web. The abundance of structures, flame burners, and the like, which are often the cause of trouble, are eliminated and the complicated, easily interrupted process of the prior art is replaced by a simplified process. and stable,
In a continuous gas barrier web coating control, it is important to present the web to the gas stream of the barrier in a substantially planar lice state, to achieve uniform coating removal.
the strip must also be evenly spaced from the nozzles on both sides, or the adjustment of the gas pressure may necessarily depend on the prescriptions imposed for the product, Likewise, the strip must not move freely, that is that is, it must not float or curl as it passes between the nozzles, If not enough a submerged roller and an upper outer roller, as shown in figure 2, to impose on In the desired configuration, additional guide means can be provided and, for example, the submerged shoes 40 and 41, and / or the roller 42 (FIG. 3) which act to present the strip 4 to the gas barrier. 'substantially flat state,
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The guide roller 42 comes into contact with the strip after its coating has solidified, this solidification being able to be accelerated by jets of cooling fluid.
The submerged uidage shoes, 40 and 41 can promote the zinc bond with the strip in
EMI7.1
producing an "ironing" effect on the zinc, that is to say that a certain pressure can be exerted on the zinc during the passage between the guide shoes 40 and 41, These guides also produce an area or -Poche of approximately free of turbulence metal which the strip passes through before reaching the surface of the molten metal bath. In practice, it has been found that the operation is satisfactory when the guides are immersed at least several centimeters below the surface of a hot-dip galvanizing bath, the coating being able to take place for long periods without additions. in the bath.
The guide means shown are kept fixed in the immersion position, but the principle of the invention does not exclude the use of rollers driven in rotation to present the strip in the plane state to the coating adjustment means. .
Cn will now more fully describe the in-
EMI7.2
;. <. n1iorà in connection with particular examples of his apç; 1-5ért ±, * n at the eaiv.inî8atîor. ', ". hot by immersion, l (' se 4 {.. in addition to some of the expressions 'l used ± f gas these eX0illp' ', such as, for example, the height H of ii; à5. # a'> a? ale ,; above the h! l1.n of molten metal, the alley. Í pm d le. d'-rf3ctior, of the e :; hot compared to 111 eze .... "il .'x.Ae.
He ; Note that the leet.u.e .c :: pressure at mancmetre 44 is the vapor pressure
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superheated or other gas in the pipe, at the inlet to the nozzle, The dimensions for the structure of the nozzle used in these examples are given as a function of the dynamic characteristics of the fluids, and, the pressures are expressed in Xg / cm2 . The temperature of the steam at the thermometer 46 is approximately the same as at the outlet of the nozzle. Likewise, the upper face of the strip being coated is designated by F and its lower face is designated by F1 (fi - care 3), the upper roller R is in contact with the lower face F1 of the strip and the lower submerged roller R1 is in contact with the upper face F.
With the present invention high web speed is not a limiting factor, while with mechanical contact processes, coating control is one of the main speed limiting factors. Other operations, for example annealing and winding, may constitute a certain limit in a particular work line, but with the present invention the coating operation itself: ... does not limit the speeds in the machines. current chains @@ any type of molten metal coating. In fact, the gas barrier principle of the invention has been found to produce smoother finishes at high speeds.
Tables 1 to 111 below show examples of continuous barrier production of galvanized strips.
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TABLE 1
The continuous galvanizing of the strip uses nozzles placed 152 to 203 mm above the bath level, with an orifice of 0.254 mm, the angle alpha (figure 3) being equal to 4 10 degrees, the temperature of the bath. superheated steam being equal to 464 ° C, and the space between the nozzles being equal to 102 mm with the underside of the strip near the adjacent nozzle approximately 47.6 mm.
EMI9.1
<tb>
1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4
<tb>
<tb> Strip <SEP> thickness <SEP> <SEP> (mm) <SEP> 1.59 <SEP> 1.11 <SEP> 1.59 <SEP> 0.635
<tb>
<tb> Band <SEP> width <SEP> <SEP> (cm) <SEP> 78.75 <SEP> 61 <SEP> 70 <SEP> 76-73.6
<tb> Pressure <SEP> face <SEP> lower
<tb>
<tb> (kg / cm2) <SEP> 2.87 <SEP> 3.50 <SEP> 8.4 <SEP> 2.80
<tb>
<tb>
<tb> pressure <SEP> face <SEP> upper
<tb> (<SEP> kg / cm2) <SEP> 3.99 <SEP> 3.78 <SEP> 1.19 <SEP> 4.55
<tb>
<tb> <SEP> speed of <SEP> scrolling
<tb>
<tb> (m / min) <SEP> 24 <SEP> 42 <SEP> 33 <SEP> 66
<tb>
<tb> Weight <SEP> of the <SEP> coating <SEP> (g / cm2) <SEP> Commer- <SEP> 7.6 <SEP> for <SEP> 3.80
<tb>
<tb> cial <SEP> light <SEP> conduits <SEP> commercial
<tb>
<tb> 1.22 <SEP> to <SEP> 1.83 <SEP> underground- <SEP> cial
<tb>
born
1 Coating for underground pipes up to 9,
15g / dm2 requires a non-drape treatment with application of coating rolls; this non-draping treatment is not necessary with the gas barrier principle,
TABLE II
Same conditions as for Table I, but with the underside of the strip at approximately 21 mm
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from the adjacent nozzle,
TESTS
EMI10.1
<tb> Thickness <SEP> of <SEP> strip <SEP> (mm) <SEP> 1.43 <SEP> 0.873 <SEP> 0.635 <SEP> 0.635
<tb>
<tb> Band <SEP> width <SEP> <SEP> (cm3) <SEP> 95.88 <SEP> 91.44 <SEP> 87.94 <SEP> 87.94
<tb>
<tb> Pressure <SEP> face <SEP> lower
<tb>
<tb> (kg / cm2) <SEP> 2.56 <SEP> 2.94 <SEP> 2.66 <SEP> 2.17
<tb>
<tb> Pressure <SEP> face <SEP> upper
<tb>
<tb> (kg / om2) <SEP> 3.01 <SEP> 2.94 <SEP> 3.29 <SEP> 2.45
<tb>
<tb> Speed <SEP> of scrolling <SEP> (m /
<tb> min) <SEP> 27,43 <SEP> 39, <SEP> 62 <SEP> 73,
15 <SEP> 60.96
<tb>
<tb>
<tb> Weight <SEP> of the <SEP> coating
<tb>
<tb> (g / dm2) <SEP> Commercial <SEP> light <SEP> Commercial
<tb> 1.22 <SEP> to <SEP> 2.44 <SEP> 3.80
<tb>
TABLE III - TESTS
EMI10.2
9 r 10 11,
EMI10.3
<tb> Thickness <SEP> of <SEP> strip <SEP> (mm) <SEP> 0.635 <SEP> 0.635 <SEP> 0.635 <SEP> 0.635
<tb>
<tb> Band <SEP> width <SEP> (cm) <SEP> 85 <SEP> 85 <SEP> 76 <SEP> 91.50
<tb>
<tb> Temp.
<SEP> of <SEP> the <SEP> steam <SEP> C <SEP> 343 <SEP> 343 <SEP> 288-454 <SEP> 343
<tb>
<tb> Pressure <SEP> of <SEP> the <SEP> steam
<tb>
<tb> (kg / cm2)
<tb>
<tb> Lower <SEP> surface <SEP> 2.8 <SEP> 2.94 <SEP> 2.17 <SEP> 2.45
<tb>
<tb> Surface <SEP> upper <SEP> 3.5 <SEP> 3.5 <SEP> 2.52 <SEP> 2.8
<tb>
<tb> Angle <SEP> of impact <SEP> of <SEP> the
<tb>
<tb> steam <SEP> above <SEP> of <SEP> the
<tb>
<tb> normal <SEP> (Angles <SEP> Fig. 4) <SEP> 15 <SEP> 45 <SEP> 30 <SEP> 10
<tb>
Height above bath surface (cm) 20.30 20.30 25.40 15.24 to 17.78 Nozzle opening (cm) 0.023 0.0127 0.0178 0.023;
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EMI11.1
<tb> 9 <SEP> 10 <SEP> il <SEP> 12
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Space <SEP> between <SEP> nozzles <SEP> (cm) <SEP> 7.62 <SEP> 7.62 <SEP> 7.62 <SEP> 7.62
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> speed of <SEP> scrolling
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (m / min) <SEP> 60 <SEP> 67 <SEP> 67-72 <SEP> 48
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Weight <SEP> of the <SEP> coating
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (g / dm2) <SEP> Commercial <SEP> Commercial
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> light
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3.80 <SEP> 2.40 <SEP> to <SEP> 2.54 <SEP> le52 <SEP> to <SEP> 2.44
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Temperature <SEP> of the <SEP> bath <SEP> (C) <SEP> 465 <SEP> 454-477 <SEP> 460 <SEP> 460
<tb>
The examples above,
and other examples of hot dip galvanizing production tests according to the invention highlight a number of factors which can be used to control the weight of the coating, and which include, for example, the angle of the coating. jet with the impact surface, the web travel speed, and the variations in gas flow. The latter factor includes the relationship between the pressure of the gas, the nozzle outlet, and the temperature of the gas, as the temperature can affect the values of mass and kinetic energy of the gas. in the coating adjustment area.
In the gas barrier principle, as shown by the present invention, the mass of gas striking against the molten coating is an important factor. Considering the above tests, and the like, one can observe the mass effect in connection with an example of coating material for underground rooms;
in this example, about 490 kgs of steam per hour, 3 a chain speed of 33 m per minute, pro-
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reduce 7.6 g / m2 of coating, while at a line speed of approximately 39 m per minute, 994 kgs of steam per hour produces a lightweight commercial coating of 1.8 g / dm2,
The Applicant has made important discoveries with regard to the angle of the gas jet on the strip relative to the surface of the latter.
At current speeds of continuous galvanizing lines, an angle of the jat of 45 with respect to the strip, above the perpendicular to the latter, gives a coarse coating, with a greatly reduced angle, for example at 0 to 15 above perpendicular to the surface of the strip, a coating with a smooth finish is obtained. Furthermore, with the main component of gas movement perpendicular to the belt, there is an advantageous pressure margin to adjust the coating of a large number of products at will.
The operator can set exactly or change / the thickness. coating at a given line speed by choosing the correct pressure. The relations between the speed of the production line, the mass of gas, the angle of the impact jet, and the desired weight per unit area of the coating are such that the operation can be made automatic,
Functionally, the change in pressure can be used to change the mass of superheated steam or other gas used.
For example, by increasing the chain speeds, the weight of coating to be retained in order to keep the coating constant, this increase in mass being able to be obtained by increasing the pressure of the gas. The mass of the gas
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can also be increased by increasing the section of the nozzle outlet orifice, without increasing the gas pressure,
The speed of the production line is an important factor.
It has been observed that in a continuous galvanizing line, under analogous conditions of nozzle location and superheated steam pressure, a speed of 30 m per minute produced a 'light commercial coating', while a speed of sixty meters per minute produced a coating of 3.80 g / dm2. The chain speed could be used to adjust the weight of the coating. In practice, the operator tests the chain at maximum speed for a particular strip of thickness, as determined by other factors. The gas barrier could be set to the optimum height above the bath, the optimum gas orifice, and the optimum angle, the gas pressure. then being modified to adjust the weight of the coating.
A "differential" coating is easily achieved by adjusting the gas pressure on each side of the strip. It follows from the observation of the production of a "differential" coating on a continuous galvanizing line that the coating on the light side is controlled more efficiently by the gas barrier method than by any other known method. imperfections in the tape, on its light coated face, do not pose
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problem with the gas barrier process and a smoother light coating is obtained.
"Differentially" coated tapes were obtained which, after galvanizing, had a coating of 0.3 g / dm on the light side and more than 0.9 g / dm on the heavy side, using a vapor pressure of 3. 81 kg / cm2. to the manifold on the lower side (light side of the differential coating) and 3.15 kg / om2 pressure at the manifold on the upper side.
The use of superheated steam does not affect the formation of flakes in the production of the galvanized product. It has been found that the formation of flakes can be minimized by blowing wet steam over the product. tape after passing over the nozzles,
Figs, 5 and 6 show the details of the structure of the nozzles used to obtain the particular examples presented above. One of the main aims of the structure of the nozzles used in the gas barrier adjustment of the strip is to obtain a gas stream which extends linearly at uniform pressure, transversely to the strip.
The thickness of the gas barrier, in a direction parallel to the movement of the web, depends on the size of the nozzle orifice which gives the proper flow, Larger nozzle orifices give a greater mass of gas and allow to retain back a greater mass of molten coating. Larger openings also prevent blockage or occlusion by foreign material; we found that
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0.38 mm orifices were satisfactory from the latter point of view.
The nozzle structure 50 of figs. 5 and 6 include parts 32 and 54 which fit together to form a linearly extending gas manifold 56. The parts 52 and 54 are assembled by a series of bolts 58. The separation between these parts determines the opening of the nozzles or outlet slit, and it is regulated by means of a shim 60. The gas is delivered through holes 62 and exits through slit 64 which extends linearly. The angle of the gas inlet relative to the plane of the outlet is shown to be equal to 90, but it should be noted that the invention is not limited to this value.
However, a large angle is advantageous to achieve a uniform distribution of gas and outlet pressure across the linearly extending nozzle opening 64. Typical dimensions for the nozzle structure used to derive the figures in Tables I to III are as follows:
EMI15.1
<tb> A <SEP> 1,369m. <SEP> E <SEP> 25.4mm.
<tb>
<tb>
B <SEP> 0.683 <SEP> m. <SEP> F <SEP> 51 <SEP> mm,
<tb>
<tb> C <SEP> 0.224 <SEP> m. <SEP> G <SEP> 0.127 <SEP> mm <SEP> - <SEP> 0.381 <SEP> mm
<tb>
<tb> D <SEP> 1,266m. <SEP> H <SEP> 25.4 <SEP> mm <SEP> + <SEP> G
<tb>
Fig. 7 shows an arrangement for supplying hot gas to a nozzle and for supplying auxiliary blowers if required. From the superheater? 2, from the hot gas and through line 74 to the dis- @ iba cne 76, 78 6t 80 pipes which lead to the manifold
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50 of the nozzle structure.
Each of the pipes can be fitted with a valve, as shown, to adjust the flow. The number of distribution pipes used can be determined, as well as the positions of these pipes as necessary to ensure a uniform pressure of the gas barrier over the entire width of the strip, The fuel is fed to the superheater 72, via line 72a and the steam to be superheated enters 74b and leaves via line 74.
Auxiliary blowers 82 and 84 can be used to act on the edges of the web, or where they are needed. These blowers are not needed with uniform gas dispersion and for angles which make the gas jets close to perpendicular to the web.
A similar arrangement of hot gas piping is disposed on the opposite side of the strip.
Figures 8-10 show details of a gas barrier apparatus for hot dip coating, comprising means for adjusting the angle of the direction of impact of the gas, the height. from the point of impact with respect to the bath, the depth of the submerged guides which impose a particular path on the belt, the spacing between the nozzles and the spacing between the submerged guides. When groups of two identical adjustment means exist on the same side of the strip, the same reference numbers are used to identify each element of the group.
A frame 86 supported the entire apparatus. The structures 88 and 89 of the nozzles are placed above
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parts 92-94 which guide the strip in the coating adjustment zone to impose a planar configuration on it. Referring in particular to Figures 9 and 10, it can be seen that the guide means 92 are adjusted by a lever system 96 and that the guide means are adjusted by a lever system 98. The height position guide means 92, 94 is adjusted by screw mechanisms 100 and 102.
As shown in particular in Figure 8, the spacing between the structures of the nozzles 88 and 90 is controlled by lever systems 104 and 106 which pivot at 108 and 110, respectively. The inclinations of the jets of the nozzles 88 and 90 are regulated by articulated systems 114 and 116 with articulated control screws at 118 and 120 respectively.
The nozzle structures, the web guides and their respective guide means are moved from bottom to top and top to bottom, relative to frame 86, by height adjustment means 112 and 113.
Among the advantages of the gas barrier principle are increased and more economical production, with improved quality. The increase in production results from the higher chatne speeds attainable by the invention compared to the practice of the prior art. Likewise, a production line requires less downtime since it is not necessary to change the coating rollers and other parts. The improved quality ¯¯¯¯¯¯¯.
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results from the absence of marks or defects in the coating rolls and the smoother finish produced by the gas barrier process.
Greater economy resulted from the above mentioned increase in production, increased percentage yields, and the elimination of a number of post coating treatments to improve surface area.
RESULTS
A - Apparatus for continuous coating of metal strip by immersion in a bath of molten metal, characterized by the following points separately or in combinations
1. It comprises a hot bath containing molten coating metal and the upper surface of which is exposed to a gaseous atmosphere;
guide rollers defining a continuous longitudinal path for the strip through a portion of the molten metal in the bath and then through a coating thickness adjustment area immediately above the overlay. exposed top face of the molten metal and then upward to a point where the coating metal applied to the strip has already solidified, the coating thickness adjustment area extending upward from the surface exposed top of the molten metal, through part of the path of the continuous strip, and in this area the thickness of the molten metal coating applied to the strip can be controlled,
the strip being free from any mechanical contact between a point below the upper surface of the molten metal
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and a point above the coating weight adjustment area; a set of nozzles disposed in said zone for adjusting the thickness of the coating and presenting two gas outlets, of small width, directed linearly in mutual opposition, the length of each gas outlet being at least equal to the length of the gas outlet. transverse dimension from edge to edge of the metal strip to be coated and each gas outlet being shaped so as to eject a narrow, uniform and concentrated stream of hot gas which is supplied under pressure, and each outlet being arranged so as to send the gas jet against the corresponding side of the strip,
substantially in direct opposition to the gas jet from the other outlet, the hot gas striking the strip at an angle of incidence which is between 0 and 15 c, in order to prevent the passage of molten coating metal in addition to the amount which corresponds to the desired thickness of the coating; means for delivering hot gas under pressure to the nozzles, and means for obtaining a desired thickness of the coating which remains on the strip by continuously adjusting the rate of hot gas supply to the assembly nozzles.
2. The gas s @ tes are arranged so as to send the gas jets with an angle of incidence in the center of the strip not exceeding 10 to. There are provided guides of the strip submerged in the molten coating bath near the exposed back surface and establishing:
a contact will practice contins with 'Le feuillard dans le -sense! edge-to-edge of the latter but entirely beyond
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below the exposed upper surface of the coating molten metal said substantially continuous contact comprising a linear contact the purpose of which is to impart a planar shape to the strip as it passes through the exposed upper surface of the molten metal and during impact on the strip. strip of hot gas jets coming from the aforementioned outlets in the coating thickness adjustment zone.
4. Each linearly disposed gas outlet is facing an opposing planar surface of the strip and in a relationship substantially parallel to the strip and the exposed top surface of the bath.
5. The spacing between each gas outlet and the coated strip in the coating adjustment area is adjustable which allows control of the weight of the coating that remains on the strip.
6. The height of the nozzle assembly above the exposed upper surface of the molten metal is also adjustable.
7. Each gas outlet, linear and narrow delimits an opening the nozzle having a uniform width which is between 27 and 381 microns, in the direction transverse to the direction of the gas flow.
8. Each gas outlet has a dimension in the direction of gas flow that does not replace it.
25.4 mm.
9. Each gas outlet has a uniform width in the direction transverse to the mud flow; said dimension being between five thousandths and one sixty-seventh of its dimension in the direction of gas flow.
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10. The set of nozzles comprises two linear manifolds, each of which has a relatively large interior cavity, extending over substantially the entire length of the manifold and opening at points spaced therefrom towards one. linearly arranged gas outlets.
11. Each gas outlet comprises a passage, one outlet end of which is oriented towards the strip and the inlet end of which is located in said cavity, the outlet and inlet ends of the passage each having a width of d. 'a uniform dimension, and the dimension of the passage between the inlet and the outlet in the direction of the flow gas, which dimension is greater by a multiple of several tens than the width of the outlet and also greater by a multiple of several tens as the width of the entry.
12. The width of the inlet end of the passage is substantially the same as the width of its outlet end.
13. The width of the passage in the direction of gas flow between the inlet end and the outlet end is of substantially uniform size.
14. Several gas supply ducts are connected to each manifold at spaced points along the latter in order to supply the manifold with gas, the aforementioned ducts opening into the respective manifold in a direction transverse to that of the manifold. the gas outlet through the corresponding outlet.
15. The direction of entry of the gas supply ducts into the respective manifold is perpendicular to that of the gas discharge.
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16. The means for supplying hot gas to the nozzles comprise a steam superheater.
17 'The molten coating metal is molten zinc.
B - Continuous process of coating a metal strip by immersion in a bath of molten metal, characterized by the following points, separately or in combinations
1. It comprises the following steps: applying molten metal coating to the continuous strip in excess of the desired thickness of the coating by passing this strip lengthwise through a bath of molten metal whose upper surface is exposed to a gaseous atmosphere; exiting the strip in a planar form from this bath to pass it through a zone for adjusting the thickness of the coating, which zone being above the upper surface of the bath of molten metal and the molten metal being applied thereto to the strip in the molten state without any mechanical contact with the coated strip;
sending a narrow linear jet of hot gas into this zone against each of the opposite flat faces of the coated strip, uniformly across the width of the strip and along a line substantially parallel to the upper surface of the bath, each of the jets of heated gas striking the strip at an angle of incidence between 0 and 15, and adjusting the mass flow rate of the hot gas which strikes each face of the strip in said weight adjustment zone, so as to obtain the desired coating metal thickness
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on the strip that comes out of the coating thickness adjustment zone.
2, The angle of incidence of the gas against the strip does not exceed 10, 3, The temperature of the hot gas in each of the jets is regulated.
4. The temperature of the hot gas in each jet is maintained at a value close to that of the molten metal in the bath.
5. Two jets of hot gas are sent against the strip, substantially in opposition to each other.
6. The mass flow rate of the heated gas in one jet is greater than that in the other jet, so that different coating thicknesses are obtained on the opposite sides of the strip.
7. Each jet of hot gas under pressure is sent against the strip from a nozzle, and the thickness of the coating metal remaining on the strip is adjusted for a desired speed of that strip. by a commando of the position of the nozzle that can be brought closer or further from the strip.
8. One of the nozzles is closer to the strip than the other, and in this way different coating thicknesses are obtained on both sides of the strip.
9. The strip which enters the coating thickness adjustment zone is given a substantially planar shape by contacting the strip with mechatric members while it is still submerged in the molten metal. , at a point immediately preceding the exit of the strip through the over-
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upper faoe of the molten coating bath.
10, Hot gas is superheated steam,
11. The coating metal is zino,
12. The temperature of the hot gas is between 288 and 454 C.
13. The strip is a steel strip, as a new industrial product, a metal strip coated by means of an apparatus as defined under A, and / or by means of a process as defined under B.