Perfectionnements aux procédés de revêtement de produits métalliques.
La présente invention concerne les procédés de revêtement de produits métalliques, notamment de galvanisation au trempé de bandes d'acier. Elle vise plus particulièrement le refroidissement du dépôt de métal à la surface du produit après sa sortie du bain de revêtement.
La tôle revêtue, en particulier la tôle galvanisée connaît actuellement un intérêt croissant en raison de son prix avantageux associé à ses caractéristiques techniques intéressantes. Parmi celles-ci, on peut citer notamment le caractère cathodique de la protection assurée par le zinc, la possibilité de
ne revêtir qu'une seule face et l'aptitude à recevoir une couche de peinture.
Ces propriétés sont particulièrement appréciées par les fabricants de carrosseries d'automobiles qui sont, comme on le sait, de grands utilisateurs de tôles d'acier. A cet égard, la gal-vanisation apparaît comme un moyen efficace et attrayant pour assurer la protection contre la corrosion des tôles de faible épaisseur en acier à haute résistance nées de la nécessité d' alléger les véhicules automobiles.
Les tôles galvanisées doivent encore satisfaire à d'autres exigences, notamment en matière d'état de surface, de soudabilité et d'aptitude à la peinture.
En ce qui concerne plus particulièrement ce dernier point, on sait que l'accrochage de la peinture est nettement meilleur lorsque la tôle galvanisée présente un aspect particulier, dit de fleurage minimisé. Ce fleurage peut être obtenu notamment en soumettant la tôle revêtue sortant du bain de zinc, à un traitement permettant d'augmenter le nombre de germes de solidification dans le revêtement. Ce traitement consiste par exemple, soit en une projection de vapeur d'eau, de poussière de zinc ou d'eau contenant du phosphate diammonique, soit en un essorage de la tôle au moyen d'un gaz protecteur tel que l'azote.
On parvient, par ces méthodes connues, à réduire la taille des grains à la surface du revêtement et à obtenir un fleurage minimisé, dans le cas des revêtements de zinc à faibles teneurs en éléments d'alliage.
Ces méthodes ne sont cependant pas applicables lorsque les revêtements de zinc contiennent 5 %, ou davantage, d'aluminium.
Le refroidissement naturel de dépôts de ce type conduit à la formation d'une structure de dépôt hétérogène constituée de globules de zinc dispersés dans une phase eutectique zinc aluminium. L'homogénéité de la structure du dépôt ne peut être atteinte que si le refroidissement du revêtement est suffisamment rapide pour supprimer la phase riche en zinc, qui se présente sous la forme de globules, et pour affiner la phase eutectique, c'est-à-dire provoquer la formation de lamelles plus fines et plus nombreuses de la phase riche en aluminium.
Il existe des méthodes de refroidissement accéléré du revêtement de zinc liquide par projection de très fines gouttelettes d'eau, qui permettent d'atteindre la vitesse de refroidissement
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réglage adéquat des débits de gaz et/ou d'eau permet en effet d'augmenter, de façon appropriée, la vitesse de refroidissement par un accroissement correspondant de la quantité de mouvement et de l'énergie cinétique des gouttelettes d'eau.
Ces méthodes présentent cependant un inconvénient sérieux résultant précisément de l'énergie cinétique élevée des gout� telettes d'eau. L'obtention d'un fleurage minimisé ou l'homogénéisation de la structure du dépôt ne peuvent en effet être réalisées que si le refroidissement rapide est appliqué au revêtement liquide ou au plus tard, en cours de solidification. Dans ces conditions, les particules d'eau, même de petite taille, qui viennent frapper la surface à vitesse élevée, donnent lieu à la formation de cratères ou d'irrégularités
qui détériorent l'aspect de la surface du revêtement.
La présente invention a pour objet un procédé de revêtement d'un produit métallique, comportant un refroidissement rapide du revêtement permettant d'assurer au dépôt une structure homogène et une surface régulière.
Le procédé qui fait l'objet de la présente invention, dans lequel on dépose un revêtement métallique sur un produit, en par-ticulier une bande d'acier traversant un bain de métal de revêtement en fusion, et dans lequel on assure, à la sortie du bain de revêtement, le refroidissement du dit revêtement métallique au moyen d'un liquide réfrigérant approprié, appliqué à la surface du dit revêtement, est essentiellement caractérisé en ce que l'on fait ruisseler le dit liquide réfrigérant à la surface du revêtement jusqu'en une zone du produit où le revêtement n'est pas encore solidifié, et en ce que l'on empêche, par un moyen approprié, le dit liquide réfrigérant, d'atteindre la surface du bain de métal de revêtement.
Selon une forme d'exécution préférée du procédé de l'invention, on applique le dit liquide réfrigérant en aval du front de solidification du revêtement, c'est-à-dire dans une zone du produit où le revêtement est déjà solidifié.
Selon une autre forme d'exécution, le dit liquide réfrigérant peut être appliqué dans la zone du front de refroidissement, c'est-à-dire où le revêtement est en cours de solidification.
Dans le cadre de la présente invention, le liquide réfrigérant peut être appliqué par tout moyen connu en soi, allant de la simple rampe percée d'orifices à travers lesquels le liquide s'écoule sur la bande, jusqu'aux systèmes de projection les plus divers.
Il a cependant été trouvé particulièrement intéressant de réaliser cette application de liquide au moyen d'un brouillard formé par des gicleurs alimentés en liquide (eau) et en gaz
(air), sous pression.
Ce système de projection présente l'avantage d'être aisément réglable et de permettre l'établissement et le maintien d'un film uniforme et stable de liquide à la surface du produit.
Il n'y a pas d'inconvénient à appliquer ce liquide réfrigérant par projection en aval du front de solidification du revêtement, car le dépôt métallique solidifié ne risque pas d'être détérioré, même par des particules animées d'une vitesse élevée.
Selon l'invention, le liquide réfrigérant ruisselle à contrecourant le long de la surface du revêtement solidifié, rencontre et franchit le front de solidification et assure ensuite le refroidissement rapide du revêtement qui se trouve encore à l'état liquide.
Dans le cas d'un revêtement de zinc - aluminium, le procédé de l'invention permet, par un simple réglage du débit de liquide réfrigérant, d'assurer une vitesse de refroidissement conduisant à la formation d'une structure homogène et d'un fleurage minimisé dans le dépôt.
On sait par ailleurs que la mise en contact du liquide réfrigérant, qui est de préférence l'eau, avec le bain de zinc en fusion présente différents risques, notamment d'oxydation de
la surface du bain et de détérioration du revêtement déposé,
ou d'explosion due à des dégagements de gaz.
Il convient donc, dans le cadre de la présente invention, d' empêcher le liquide réfrigérant d'entrer en contact avec le bain de zinc en fusion. On peut recourir, à cet effet, à
toute technique permettant de capter le liquide avant qu'il n'atteigne le bain de zinc.
Selon l'invention, il a été trouvé particulièrement intéressant d'aspirer le liquide, après qu'il ait franchi le front
de solidification du revêtement, en créant une dépression au voisinage de la surface de la bande revêtue.
Selon une forme d'exécution préférentielle, on procède au captage, en particulier à l'aspiration du liquide avant qu'il n' ait atteint le niveau auquel s'effectue le réglage de l'épaisseur du revêtement.
A titre d'exemple nullement limitatif, la figure annexée illustre une forme d'exécution particulièrement intéressante du procédé de l'invention.
A la sortie du bain de zinc (1), une tôle d'acier (2) entraîne une certaine quantité de métal de revêtement (3). Cette tôle passe entre des couteaux d'air (4) qui règlent l'épaisseur du dépôt. La surface du revêtement est ensuite soumise au refroidissement selon l'invention, par un rideau d'eau, représenté en traits interrompus, circulant à contre-courant par rapport à
la tôle. L'eau est appliquée par un dispositif approprié schématisé en (5), elle franchit en (6) le front de solidification du revêtement, puis elle est captée par aspiration au moyen d'un dispositif schématisé en (7).
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par rapport à la surface du bain de zinc, de la zone d'introduction de l'eau (5), de la zone de captage de l'eau (7) et du front de solidification du revêtement (6).
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elle peut également, sans sortir du cadre de la présente in-
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il convient de régler la pression du liquide, de façon à ne pas déformer le revêtement de métal liquide ou en cours de solidification.
Il convient de signaler également que le refroidissement accéléré du revêtement, conformément à l'invention, supprime les problèmes de cloquage de la peinture que l'on pouvait rencontrer antérieurement, en particulier sur les bords non revêtus des bandes ou au voisinage des défauts dans le film de peinture.
Comme on l'a déjà indiqué, le procédé de l'invention permet d'obtenir des dépôts d'alliages de zinc - aluminium présentant une structure homogène. Il n'est cependant pas limité à ce type de dépôts et il s'applique également au refroidissement d'autres revêtements formés par immersion dans un bain de métal,
en particulier de zinc, de plomb, d'étain ou de leurs alliages.
Enfin, bien que la description qui précède fasse plus particulièrement référence aux bandes métalliques revêtues sur deux faces, il ne sortirait pas du cadre de l'invention d'appliquer le présent procédé aux bandes revêtues sur une seule face ou
à d'autres types de produits tels que des fils, des barres ou des profilés.
Revendications.
1. Procédé de revêtement d'un produit métallique, en particulier d'une bande d'acier, dans lequel on forme un revêtement métallique sur le dit produit traversant un bain de métal de revêtement en fusion et dans lequel on assure, à la sortie du bain de revêtement, le refroidissement du dit revêtement au moyen d'un liquide réfrigérant approprié, appliqué à la surface du dit revêtement, à un niveau supérieur à celui où s'effectue le réglage de l'épaisseur du revêtement, caractérisé en ce que l'on fait ruisseler le dit liquide réfrigérant à la surface du revêtement jusqu'en une zone du produit où le revêtement n'est pas encore solidifié et en ce que l'on empêche le dit liquide réfrigérant d'atteindre la surface du dit bain de métal de revêtement.
Improvements to coating processes for metallic products.
The present invention relates to methods for coating metal products, in particular dip galvanizing of steel strips. It relates more particularly to the cooling of the metal deposit on the surface of the product after it leaves the coating bath.
Coated sheet, in particular galvanized sheet, is currently experiencing increasing interest due to its advantageous price combined with its interesting technical characteristics. Among these, we can cite in particular the cathodic nature of the protection provided by zinc, the possibility of
coating only one side and the ability to receive a coat of paint.
These properties are particularly appreciated by automobile body manufacturers, who are, as we know, heavy users of sheet steel. In this regard, galvanization appears to be an effective and attractive means of ensuring protection against corrosion of thin sheets of high-strength steel born from the need to lighten motor vehicles.
Galvanized sheets must also meet other requirements, in particular with regard to surface condition, weldability and paintability.
With regard to this last point more particularly, it is known that the adhesion of the paint is much better when the galvanized sheet has a particular appearance, called minimized flowering. This flowering can be obtained in particular by subjecting the coated sheet leaving the zinc bath, to a treatment making it possible to increase the number of solidification seeds in the coating. This treatment consists, for example, either in a spray of water vapor, zinc dust or water containing diammonium phosphate, or in a dewatering of the sheet using a protective gas such as nitrogen.
It is possible, by these known methods, to reduce the size of the grains on the surface of the coating and to obtain minimized flowering, in the case of zinc coatings with low contents of alloying elements.
However, these methods are not applicable when the zinc coatings contain 5% or more of aluminum.
The natural cooling of deposits of this type leads to the formation of a heterogeneous deposit structure consisting of zinc globules dispersed in a zinc aluminum eutectic phase. The homogeneity of the deposit structure can only be achieved if the coating cools down quickly enough to remove the zinc-rich phase, which is in the form of globules, and to refine the eutectic phase, i.e. - say cause the formation of finer and more numerous lamellae of the phase rich in aluminum.
There are methods of accelerated cooling of the coating of liquid zinc by projection of very fine water droplets, which allow to reach the cooling rate
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adequate adjustment of the gas and / or water flow rates in fact makes it possible to appropriately increase the cooling rate by a corresponding increase in the momentum and the kinetic energy of the water droplets.
However, these methods have a serious drawback resulting precisely from the high kinetic energy of the flavors. water cakes. Obtaining minimized flowering or homogenizing the structure of the deposit can indeed only be achieved if rapid cooling is applied to the liquid coating or at the latest, during solidification. Under these conditions, even small particles of water which strike the surface at high speed give rise to the formation of craters or irregularities.
which deteriorate the appearance of the coating surface.
The present invention relates to a method of coating a metal product, comprising rapid cooling of the coating making it possible to provide the deposit with a homogeneous structure and a uniform surface.
The process which is the subject of the present invention, in which a metallic coating is deposited on a product, in particular a steel strip passing through a bath of molten coating metal, and in which the leaving the coating bath, the cooling of said metallic coating by means of a suitable coolant, applied to the surface of said coating, is essentially characterized in that said coolant is run off on the surface of the coating until in an area of the product where the coating is not yet solidified, and in that the said coolant is prevented by appropriate means from reaching the surface of the coating metal bath.
According to a preferred embodiment of the method of the invention, the said coolant is applied downstream of the coating solidification front, that is to say in an area of the product where the coating is already solidified.
According to another embodiment, said coolant can be applied in the region of the cooling front, that is to say where the coating is solidifying.
In the context of the present invention, the coolant can be applied by any means known per se, ranging from a simple ramp pierced with orifices through which the liquid flows on the strip, to the most various.
It has however been found particularly advantageous to carry out this application of liquid by means of a mist formed by nozzles supplied with liquid (water) and gas.
(air), under pressure.
This projection system has the advantage of being easily adjustable and of allowing the establishment and maintenance of a uniform and stable film of liquid on the surface of the product.
There is no disadvantage in applying this coolant by spraying downstream of the coating solidification front, since the solidified metal deposit is not likely to be damaged, even by particles animated at a high speed.
According to the invention, the coolant trickles countercurrently along the surface of the solidified coating, meets and crosses the solidification front and then ensures rapid cooling of the coating which is still in the liquid state.
In the case of a zinc-aluminum coating, the process of the invention makes it possible, by a simple adjustment of the flow rate of coolant, to ensure a cooling rate leading to the formation of a homogeneous structure and a minimized flowering in the deposit.
It is also known that bringing the coolant, which is preferably water, into contact with the molten zinc bath presents various risks, in particular of oxidation of
the surface of the bath and deterioration of the coating deposited,
or explosion due to gas evolution.
It is therefore appropriate, in the context of the present invention, to prevent the coolant from coming into contact with the molten zinc bath. To this end, recourse may be had to
any technique allowing the liquid to be captured before it reaches the zinc bath.
According to the invention, it has been found particularly advantageous to aspirate the liquid, after it has crossed the forehead
solidification of the coating, creating a depression in the vicinity of the surface of the coated strip.
According to a preferred embodiment, the collection is carried out, in particular the suction of the liquid before it has reached the level at which the thickness of the coating is adjusted.
By way of non-limiting example, the appended figure illustrates a particularly advantageous embodiment of the method of the invention.
At the outlet of the zinc bath (1), a steel sheet (2) entrains a certain amount of coating metal (3). This sheet passes between air knives (4) which regulate the thickness of the deposit. The surface of the coating is then subjected to cooling according to the invention, by a curtain of water, represented in broken lines, circulating against the current with respect to
prison. Water is applied by an appropriate device shown schematically in (5), it crosses in (6) the solidification front of the coating, then it is captured by suction using a device shown in (7).
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relative to the surface of the zinc bath, the water introduction zone (5), the water collection zone (7) and the coating solidification front (6).
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it can also, without departing from the scope of this information
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the pressure of the liquid should be adjusted so as not to deform the coating of liquid metal or during solidification.
It should also be noted that the accelerated cooling of the coating, in accordance with the invention, eliminates the problems of blistering of the paint that could previously be encountered, in particular on the uncoated edges of the strips or in the vicinity of the defects in the paint film.
As already indicated, the process of the invention makes it possible to obtain deposits of zinc-aluminum alloys having a homogeneous structure. However, it is not limited to this type of deposit and it also applies to the cooling of other coatings formed by immersion in a metal bath,
in particular zinc, lead, tin or their alloys.
Finally, although the foregoing description refers more particularly to metal strips coated on two sides, it would not depart from the scope of the invention to apply the present process to strips coated on one side or
to other types of products such as wires, bars or profiles.
Claims.
1. Method for coating a metal product, in particular a steel strip, in which a metal coating is formed on said product passing through a bath of molten coating metal and in which it is ensured, at the outlet of the coating bath, cooling said coating by means of an appropriate coolant, applied to the surface of said coating, to a level higher than that where the thickness of the coating is adjusted, characterized in that said coolant is run off over the surface of the coating to an area of the product where the coating is not yet solidified and in that said coolant is prevented from reaching the surface of said bath of coating metal.