Procédé pour recouvrir des objets métalliques avec d'autres métaux. L'invention se rapporte à un procédé pour recouvrir des objets métalliques avec d'autres métaux. Jusqu'à présent les objets métalli ques, et en particulier les tôles, étaient recou verts en les décapant au préalable et en les plongeant ensuite dans un bain du métal de recouvrement fondu. Ce procédé ne donne pas entière satisfaction au point de vue de la ré gularité de la surface de recouvrement for mée, ainsi que du point de vue de son adhé rence au métal à recouvrir. Le manque d'adhérence est surtout remarqué aux en droits où l'objet, tel que la tôle, doit être recourbé. A cet endroit, le métal protecteur a tendance à s'écailler.
Il a aussi été déjà pro posé de chauffer des bandes de tôle continues à une température voisine de la température de recuit, et d'immerger immédiatement après ladite tôle dans le bain de fusion du métal de recouvrement, des précautions étant prises contre l'oxydation du métal à recouvrir entre les deux traitements. Cette méthode, quoique théoriquement très économique, n'a pas donné des résultats entièrement satisfaisants. La présente invention permet d'atteindre une économie égale, en évitant les incOnvé- nients du procédé décrit ci=dessus.
Selon le procédé qui en fait l'objet, on transforme la couche superficielle de la sur face à recouvrir en formant avec le métal de ladite couche une combinaison chimique, on reconstitue la couche métallique sur la sur face dudit objet en décomposant ladite com binaison, ce double traitement chimique ayant pour effet de transformer la structure métallographique superficielle de l'objet en augmentant sa propriété d'adhérer au métal de revêtement, et on introduit ledit objet dans un bain de revêtement en fusion Une façon d'obtenir cette double réaction est de chauffer le métal à recouvrir dans une atmosphère, oxydante, dans le but de former une couche extrêmement fine d'oxyde.
Cette couche pourra varier en couleur du jaune clair jusqu'au, gris en passant par le pourpre dans le cas où l'objet est en acier. Dans ce but, il suffira da chauffer ledit objet en atmo sphère oxydante jusqu'à 170 à 500 C envi- ron. Puis l'objet passe dans un four réducteur à recuire dans lequel l'atmosphère sera ré glée de façon à avoir un effet réducteur. Il est avantageux de faire passer l'objet à travers le four à oxyder et le four réducteur à une tem pérature supérieure à celle susmentionnée, dans le cas où la surface de l'objet reste en contact avec l'atmosphère oxydante pendant un temps assez court.
Dans son passage à tra vers le four réducteur, la surface de l'objet métallique perd complètement son oxydation et il se forme un dépôt de métal réduit ayant les propriétés susmentionnées. L'oxydation a aussi pour avantage de débarrasser la surface du métal de toutes impuretés organiques, de façon à rendre inutile tout autre décapage.
LTne autre forme d'exécution du procédé pour oxyder puis réduire consiste à mouiller d'eau la surface du métal, ce traitement étant suivi par un séchage,. puis par la réduction dans le four à réduire. On peut aussi utiliser de la vapeur d'eau contenant des substances appropriées, telles que du gaz carbonique. Les méthodes de ce genre peuvent être em ployées en combinaison avec un chauffage préalable donnant lieu à une oxydation préa lable. Ces points seront développés plus loin. Pendant l'opération de mouillage et de sé chage, une couche très fine d'un composé oxy géné se forme sur la surface du métal.
Pour préserver le métal, après son passage par le four réducteur, d'une deuxième oxyda tion avant que ledit métal passe dans le bain de fusion du métal de recouvrement, on peut faire passer l'objet métallique à travers une chambre de refroidissement dans laquelle l'atmosphère est contrôlée. Dans ce but, on peut, par exemple, désoxyder et contrôler l'atmosphère de ladite chambre de refroidis sement. En effet, la vapeur d'eau, l'acide carbonique (C02), etc., ont des effets oxy dants, et leur présence a rendu impossible jusqu'à présent de refroidir la surface du métal à recouvrir sans y faire apparaître une couche d'oxyde.
Pour remédier à cela, on peut, par exem ple, se servir des corps présentant de gran des surfaces chauffées qui s'oxydent facile- ment, comme, par exemple, la tournure (paille) de cuivre, la limaille de fer, etc. On peut aussi employer un métal fondu dont la surface reste constamment en contact avec l'atmosphère à désoxyder. Ce moyen peut être réalisé par un cylindre tournant r6guliè- rement et immergé en partie dans le métal fondu. La surface de ce cylindre est de pré férence brossée pour enlever l'oxyde de métal fondu formé sur la surface du cylindre pen dant son contact avec l'atmosphère à désoxy der.
Souvent on est obligé de prendre des pré cautions contre l'oxydation de la surface du bain de métal de recouvrement: A cet effet, on peut placer ledit bain à l'extrémité de la chambre de refroidissement, ainsi que les ap pareils de chauffage et de refroidissement qui peuvent être nécessaires pour traiter l'ob jet, par exemple la bande, recouvert avant qu'on puisse l'exposer à l'air libre.
Lorsqu'il s'agit de tôle, il est préférable de porter celle-ci, avant de l'introduire dans le bain de recouvrement, à une température voisine du point de fusion dudit bain. Or, la bande sort du four réducteur à recuire à une température bien plus élevée. On peut utiliser les calories contenues dans la tôle sortant du four et parcourant la chambre de refroidisse ment pour chauffer la partie de la bande qui entre dans le four et, en particulier, la partie qui passe à travers la chambre d'oxydation.
Cela présente un intérêt considérable, car moyennant un certain réglage, on peut arri- ver à réduire en puissance les appareils de chauffage dans la chambre d'oxydation. Dans ce but, on peut disposer l'appareil de façon que la tôle passe à travers les chambres de préchauffage et d'oxydation, se dirige dans le four réducteur à recuire et se retourne de 180 pour revenir dans la même direction, mais en sens inverse de la partie précédente de la bande, la chambre de refroidissement et la chambre d'oxydation étant dans ce cas dis posées de façon que les parois de la chambre de refroidissement puissent céder directement les calories de la bande recuite à l'atmosphère de la chambre d'oxydation.
En continuant son chemin, la bande arrive à une tempéra- turc un peu supérieure au bain de métal de recouvrement fondu et cède le reste de ses calories en descendant à la température de ce bain, ce qui permet d'éviter le chauffage con tinu du bain de fusion. Il est d'ailleurs pos sible d'utiliser la chaleur cédée par la bande de tôle dans la chambre de refroidissement pour surchauffer la vapeur d'eau, dans le cas où l'oxydation de la tôle dans la chambre oxydante est faite par un mélange d'air et de vapeur projeté sur la bande de tôle.
Dans l'application de l'invention, il est aussi possible de travailler sur plusieurs ban des à la fois, ce qui augmente considérable ment la production. Un deuxième avantage de cette manière d'opérer est de ralentir le re froidissement des tôles dans la chambre de refroidissement, ce qui peut être très utile pour obtenir un métal très doux. On peut aussi réaliser plusieurs recouvrements. Dans ce dernier cas, la tôle entre successivement dans les bains de fusion, ces derniers étant disposés dans l'ordre des températures de fu sion décroissantes.
Une autre variante prévoit le remplace ment du four réducteur de la forme classique par un bain de recuit, ledit bain étant consti tué par une substance ayant un point d'ébulli tion élevé, du plomb par exemple. Cette sub stance a un effet réducteur sur la tôle. Dans cette variante, - la partie antérieure du bain peut être chauffée à une température supé rieure à celle de la partie postérieure. La protection de la tôle entre le bain réducteur et le bain de recouvrement est, par exemple, constituée par un recouvrement de matière granuleuse étanche, ce produit étant plus lé ger que celui du bain. Cette substance peut aussi avoir un effet réducteur sur le métal à protéger.
Le dessin annexé représente, schématique ment et à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution de l'appareil pour la mise en oeu- vre du procédé, l'objet à recouvrir étant une bande continue, pratiquement infinie, obte nue, par exemple, en soudant les extrémités de tôles laminées.
La fig. 1 représente une première forme d'exécution de l'appareil; La fig. 2 représente un appareil où la bande de tôle est aspergée par des pulvérisa teurs avant le traitement thermique; La fig. 3 représente un appareil compre nant un bain de recuit, dans lequel le métal est immergé après oxydation superficielle; La fig. 4 représente une autre forme d'exécution; La fig. 5 représente un appareil pour un traitement simultané de plusieurs bandes; La fig. 6 représente un appareil compre nant plusieurs bains métalliques;
Les fig. 7 et 8 montrent différents dispo sitifs de désoxydation des gaz de l'atmo sphère du four; Les fig. 9, 10 et 11 représentent divers dispositifs de manutention de plusieurs ban des de tôle; La fig. 12 représente un appareil où deux bandes de tôle sont traitées simultanément. La chambre d'oxydation travaille par récu pération de chaleur, l'oxydation y étant pro duite par un mélange d'air et de vapeur sur chauffée.
Dans la fig. 1, on voit une bande 10 dé roulée du rouleau 9 et passant à travers un four d'oxydation 1 où la chaleur est obtenue par des résistances électriques 33, par exem ple. C'est dans ce four que se forme la cou che d'oxyde sur les deux faces du métal. La bande 10 pénètre ensuite dans le four réduc teur à recuire 2, chauffé également par les résistances 33. L'atmosphère du four réducteur à recuire doit être réductrice. A cet effet, est prévu en 14 un appareil quelconque connu pour empêcher la pénétration de l'air exté rieur. La manière dont on crée cette atmo sphère réductrice sera décrite plus bas.
A la sortie du four réducteur à recuire est prévue une valve 36 dont la hauteur est réglable par vis 37, de manière à laisser un espace très réduit empêchant la libre commu nication des gaz entre le four réducteur à re cuire et la chambre de refroidissement 38. Ladite chambre de refroidissement est munie d'isolateurs thermiques réglables pour per- mettre de régler la température dans ladite chambre.
La bande passe ensuite sur une poulie folle 46 et descend dans le bain de revêtement 41 où elle passe sous une poulie 58; elle sort de l'autre côté en passant entre des rouleaux essoreurs 15. La bande est ensuite refroidie en la faisant passer sur les poulies 59, astrei gnant la bande à parcourir un certain espace en contact avec l'air atmosphérique avant d'être enroulée en 11.
La chambre de refroi dissement 38 a une cloison verticale 39, qui s 'élar, oit à l'extrémité en formant une cloche 40. Les bords de ladite cloche sont immergés dans le bain de revêtement 41. La bande mé tallique 10 passant par le four réducteur à re cuire 2 est ainsi immergée dans le bain de recouvrement sans être exposée à l'air libre.
La partie du bain où se produit l'immersion étant portée, par la bande qui entre, à une température supérieure à celle de la partie où sort la bande, le bord de la cloche 40 sert aussi d'isolement entre les deux zones. On prévoit un tube 19 par lequel on peut in troduire des gaz réducteurs, de l'hydrogène, par exemple, dans la chambre de refroidisse ment. L'extrémité de cette chambre étant her métiquement fermée par le bain en fusion, les gaz réducteurs ne peuvent s'échapper qu'en pénétrant dans le four réducteur à recuire et, de là, par l'ouverture 14 formant l'entrée de la bande.
A cet endroit, les gaz chauds peuvent brû ler au contact de l'air libre. Comme il n'est pas toujours possible d'obtenir des gaz entiè rement privés d'oxygène, puisqu'an ne peut pas empêcher une légère diffusion de l'air atmosphérique, on peut prévoir des moyens de désoxydation dans la chambre de refroidis sement. Ces moyens sont surtout utiles pen dant la mise en marche de l'installation quand le mélange de gaz réducteurs, prove nant d'une source convenable, et d'air se trou vent auparavant dans ladite installation peut provoquer une explosion au contact de la bande métallique chaude.
Ce dispositif de désoxydation indiqué en 18 est de n'importe quel genre. Dans l'exemple, il est constitué par un rouleau tournant d'une façon régulière et entraînant dans son mouvement de rota tion une couche du métal fondu dans lequel se trouve à moitié immergé ledit rouleau. Une brosse en amiante est prévue pour enlever de la surface du rouleau les oxydes formés. Le métal de recouvrement 41 est contenu dans un bac 44 en métal. Des éléments chauffants 33 sont prévus pour fondre le métal de recou vrement au commencement de l'opération.
Cette opération une fois amorcée, le chauf fage du bain devient dans beaucoup de cas inutile, la température de la bande de tôle étant suffisante pour maintenir le métal de recouvrement à l'état liquide.
On n'a pas prévu l'introduction de fon dants, car en général cette introduction est inutile.
La fig. 2 représente la bande 10 qui est immergée d'abord dans un bain d'eau 26. L'eau peut contenir des substances déca- pantes. Ensuite, la bande entre dans une chambre 28 où l'atmosphère est chargée de vapeur d'eau introduite par les buses 27. La bande passe ensuite à travers un séchoir formé d'une série d'appareils chauffants 13 disposés de part et d'autre de la bande.
La plupart des autres éléments indiqués sur la fig. 2 sont analogues à ceux décrits dans la fig. 1, la différence consistant en ce que la bande qui émerge du bain de recouvrement est protégée du contact avec l'air atmosphé rique. Le dispositif protecteur 60 est fermé dans sa partie antérieure par le métal de re couvrement fondu 41 et dans sa partie pos térieure par un bain obturateur 16 constitué, dans l'exemple décrit, par de l'eau. Des gaz non oxydants sont admis dans le capot 60 par un tuyau 19'.
Ce tuyau d'admission fermé, l'ensemble du capot 60 et des obturateurs forme un espace hermétiquement clos.
Une valve d'échappement 20 est prévue pour renouveler les gaz. Un refroidissement à l'eau du capot peut être obtenu au moyen de jets d'eau 61 frappant la surface dudit capot; ce refroidissement étant éventuellement né cessaire pour ne pas porter notamment le bain obturateur à l'ébullition. L'eau est arrêtée par une gouttière 62 et évacuée par un entonnoir <B>63.</B> En émergeant du bain 16, la bande est enroulée en 11. Elle peut être séchée, au préa lable, par des dispositifs de chauffage 13'.
La fig. 3 montre la tôle 10 entrant dans le four oxydant 1; ensuite, elle passe dans le bain de recuit 24 qui remplace le four de recuit. Dans son passage à travers ledit bain la tôle est guidée par des poulies 64, 65 dis posées de la façon voulue aux endroits dési rés. Des éléments de chauffage 33 sont dispo sés à la partie antérieure du bain. Des élé ments d'isolement thermique 57 recouvrent le bain de recuit et sont ajustables de façon à permettre le réglage de la température. La tôle passe ensuite sur une poulie 66 qui se trouve à l'intérieur du récipient 22 contenant une matière pulvérulente étanche à l'air, du poussier de charbon par exemple, puis des cend dans le bain de métal de recouvrement.
Dans la fig. 4, la tôle 10 passe par un bain oxydant 26, de l'eau par exemple, con tenu dans un bac 25. La bande passe ensuite sur une poulie folle dans un four 68 où la tôle est recuite. Elle descend ensuite dans un bain de refroidissement 45 constitué, par exemple, par du plomb, en passant sur les poulies 46. En sortant du bain 45, la bande pénètre dans le bain de fusion du métal de recouvrement 41', ce bain étant disposé d'une façon flottable.
La caractéristique de ce dis positif est que la bande est chauffée dans le bac de recuit 68 par passage d'un courant électrique à travers la bande de tôle elle- même. Une électrode 132 du générateur 29, qui doit être d'un voltage bas et d'un ampérage élevé, est électriquement en contact avec le bain mouillant 26, l'autre électrode 32 étant placée dans le bain de refroidissement 45.
Avec ce dispositif, il faut une grande attention pour éviter de court-circuiter le générateur, mais, ce point étant réglé, on peut connaître exactement le régime calorifique de la tôle à chaque instant dans le four 68, dans lequel la couche d'oxyde formée dans le bain 26 est transformée en une couche fine de dépôt mé- tallique, de la même substance que le métal à recouvrir.
Le dispositif décrit ci-dessus peut fonc tionner d'une façon encore plus avantageuse èn faisant varier la pression dans la chambre 68. Un robinet d'arrivée des gaz réducteurs est indiqué en 19, une valve de sortie des gaz est représentée en 20. Les bains 26 et 45 forment des obturateurs hermétiques à la condition que le niveau de liquide dans cha que bain soit à une hauteur suffisante. Au cas où l'atmosphère réductrice contiendrait une certaine quantité<B>dé</B> gaz oxydants pou vant être apportés par la bande de tôle, une évacuation continue peut être effectuée, par exemple, par une pompe à vide placée à l'ex térieur.
La fig. 5 représente un ensemble d'appa reils, permettant de manipuler plusieurs tôles à la fois. Les bandes entrent séparément dans le four oxydant 1 en communication avec l'atmosphère, le chauffage dudit four étant réalisé sur la fig. 5 par des résistances élec triques 33. Elles passent ensuite dans le four réducteur à recuire 2, chacune passant sépa rément entre des rouleaux d'étanchéité 14. Ces tôles passent ensuite sur des galets d'é cartement 35, sont ramassées ensemble sur deux rouleaux 70 dans la chambre de refroi dissement.
Dans celle-ci, plusieurs poulies 71, 72 font circuler l'ensemble des tôles qui passent enfin sur la-poulie 73 pour descendre dans le bain de fusion 41 du métal de recou vrement dans lequel se trouvent placées des poulies 58 et 75, sous lesquelles passent l'en semble des tôles pour sortir écartées par des poulies 74. De cette façon, chaque tôle est accessible au métal fondu des deux côtés.
La fig. 6 représente un dispositif de re couvrement d'une tôle par plusieurs couches différentes de métal de recouvrement. La tôle est supposée sortir de la chambre d'oxy dation; elle entre dans le four réducteur à re cuire 2. Ensuite, elle passe dans la chambre de refroidissement où se trouvent plusieurs bains composés de métaux fondus de recou vrement, ces métaux étant disposés dans l'or dre des points de fusion décroissants. En sor- tant de chaque bain, la bande est renvoyée sur des poulies 59, 59', 59" qui se trouvent à une distance suffisante pour permettre le refroidissement de la couche formée, et des cend ensuite dans le bain suivant, les renvois étant effectués dans les bains par l'intermé diaire des poulies 58, 58', 58" immergées dans le métal fondu.
La bande de tôle passe enfin sous la pou lie 47 et sort de la chambre dé refroidisse ment en traversant un dispositif d'étan chéité 17.
La fig. 7 donne le détail d'un appareil de désoxydation des gaz, placé dans la chambre de refroidissement. Le bain de métal liquide 78 dans lequel plonge le cylindre 18 est ré chauffé par des résistances électriques 13", la surface du cylindre étant nettoyée comme on l'a indiqué plus. haut par une brosse en amiante 55.
La fig. 8 représente un autre mode de désoxydation desdits gaz: Une pompe 50 as pire les gaz de la chambre de refroidissement par un tube 51 et les refoule par le tube 52 dans le fond du bain de métal liquide. Des chicanes 53 font circuler les gaz refoulés dans le métal liquide, de façon à atteindre le plus de surface de métal possible. Les oxydes for més étant plus légers que le métal fondu sur nageront sur la surface du bain. Les gaz re viennent enfin dans l'atmosphère de la cham bre de refroidissement en traversant un con- denseur 54 destiné à débarrasser les gaz des vapeurs métalliques qui auraient pu, éven tuellement, se mélanger à eux.
La, fig. 9 se rapporte à un dispositif trai tant un nombre assez élevé de tôles. Il est analogue à celui indiqué sur la fig. 5. Mais le four réducteur à recuire est vertical. La dis position verticale dudit four est très avanta geuse du point de vue du rendement et de ce lui de la fabrication. En effet, la température se règle automatiquement et va en décroissant de haut en bas.
La bande de tôle 10 supposée traitée dans le four oxydant passe dans la chambre 95 qui sert à la fois à obtenir une étanchéité meilleure de la chambre de réduction et à ren dre accessible ladite chambre. De la chambre 95 la bande passe dans le four de réduction. La chambre 95 est munie d'un couvercle 92, ledit couvercle plongeant dans un joint li quide d'étanchéité 93. Les tôles entrent réu nies dans la chambre 95, ce qui donne une étanchéité meilleure. Elles sont séparées en suite dans ladite chambre pour pénétrer dans le four réducteur de recuit.
La fig. 10 représente une solution parti culière dans laquelle. les tôles passent dans le bain de recouvrement sans y être guidées par des poulies. Cela présente l'avantage de ne pas être obligé de placer des pièces en acier dans le bain, ce qui est particulièrement im portant dans le cas où le point de fusion du métal de recouvrement est assez élevé.
Dans certains cas, comme le montre la fig. 10, la chambre de refroidissement est sé parée de la, chambre de solidification 60 par des cloisons 97.
La fig. 11 prévoit un dispositif de recou vrement de bandes de tôle d'un seul côté seu lement. Les bandes superposées 10, traitées dans la chambre -d'oxydation et dans le four réducteur de recuit, sont amenées par les ga lets 46 dans le bain de fusion du métal de re couvrement 41. Elles y sont séparées deux par deux sur les rouleaux 58, 58', 58". Les bandes peuvent être ensuite réunies sur des rouleaux 59, 59', 59" et amenées sous la sur face du second bain de fusion 41' en étant guidées par des rouleaux 108, 108', 108". La tôle supérieure est recouverte des deux côtés en la déviant par la poulie 109 et l'amenant sous la surface par le rouleau 111 et la sor tant finalement du bain sur les rouleaux 110.
La fig. 12 donne un ensemble comprenant un four oxydant chauffé par récupération de la chaleur apportée par les tôles sortant du four à recuire. Les deux tôles 10 entrent ap pliquées l'une contre l'autre dans la chambre oxydante 1, puis sont écartées l'une de l'au tre par des rouleaux 26 et 26'. Des buses 27, <B>27'</B> et 27" projetant de la vapeur surchauffée sont disposées de façon à atteindre les deux surfaces de chacune des deux tôles. Les ban- des passent ensuite à travers le joint étanche 14, puis elles pénètrent l'une contre l'autre dans le four réducteur de recuit où elles sont réchauffées.
A l'extrémité de ce four l'une d'elles tourne autour du galet 40 et l'autre autour du galet 40' et elles reviennent en chauffant par radiation directe les bandes marchant en sens inverse, après quoi, à la sor tie de ce four, elles pénètrent, l'une contre l'autre, dans la chambre de refroidissement 45. Des appareils de chauffage 33' sont dis posés pour régler le régime de refroidissement des bandes avant leur immersion dans le bain de recouvrement. Les appareils de chauffage 33 sont disposés entre les deux parties des tôles, de façon que ces deux parties forment un écran et protègent les murs intérieurs du four contre les radiations.
A la fin du par cours devant les appareils de chauffage 33, les bandes ont déjà atteint leur température de recuit, mais la partie des bandes qui se trouve en face des appareils de chauffage 33 peut avoir une température un peu plus éle vée que le côté qui fait face aux parois du four. Pour égaliser les températures, un écran 16 est disposé dans le prolongement des ap pareils de chauffage 33 et pendant le par cours des bandes à l'abri de cet écran, les températures des feuillards s'égalisent.
Ainsi chaque grain est maintenu à une température suffisamment élevée de recristallisation et pendant un laps de temps suffisant pour que les changements métallographiques désirés se produisent. Dès ce moment, les bandes su bissent un refroidissement partiel jusqu'à une température de 50-100 C plus élevée que la température du bain de métallisation et ce refroidissement, dont la vitesse en chaque point dépend de la caractéristique du métal de la bande qu'on veut obtenir s'effectue en cédant aux parois conductrices de la cham bre de refroidissement, la plupart de la cha leur disponible des bandes qui arrivent à cette partie de l'appareil comme décrit ci-dessus.
On a également prévu des appareils de chauf fage 3 y au commencement de la chambre de refroidissement, ainsi que dans la chambre oxydante, ces derniers servant principalement pour le démarrage ainsi que pour permettre le réglage de la vitesse de passage- des ban des. Par un tube 19, on envoie des gaz réduc teurs dans la chambre de refroidissement, en les faisant remonter jusqu'au four réducteur de recuit. Le bain 41 est maintenu à la tempé rature de fusion par les deux tôles 10. Toute fois, pour fondre le métal de recouvrement, on prévoit des appareils de chauffage 33.
Bien entendu, les appareils et dispositifs décrits peuvent être l'objet de nombreuses additions et modifications.
Il est à remarquer que dans tout ce qui précède un bain obturateur d'une chambre close aura une différence de niveau variable suivant le rapport de la pression des gaz dans ladite chambre à celle exercée sur la sur face du bain extérieur, la position des ni veaux sur les dessins n'ayant été donnée qu'à titre d'exemple.
L'inventeur a trouvé d'ailleurs que la pression des gaz à l'intérieur de la chambre de recuit, qui est d'ailleurs la même que celle qui règne dans la chambre de refroidissement, a un effet considérable sur l'adhérence du mé tal de recouvrement, ainsi que sur les proprié tés physiques du métal à recouvrir lui-même. Ainsi, si l'on porte la pression susmentionnée à une valeur déterminée optima, on obtient une adhérence aussi bonne avec un mélange de gaz moins onéreux. Dans le cas d'une sur pression, on obtient, d'autre part, un avantage au point de vue de l'étanchéité, en ce qui con cerne l'infiltration des gaz atmosphériques de l'extérieur vers l'intérieur de la chambre.
Process for coating metallic objects with other metals. The invention relates to a method for coating metallic objects with other metals. Until now, metallic objects, and in particular sheets, were covered by pickling them beforehand and then immersing them in a bath of molten covering metal. This process is not entirely satisfactory from the point of view of the regularity of the covering surface formed, as well as from the point of view of its adhesion to the metal to be coated. The lack of adhesion is especially noticed at rights where the object, such as the sheet, must be bent. Here, the protective metal tends to flake off.
It has also already been proposed to heat continuous sheet metal strips to a temperature close to the annealing temperature, and to immerse immediately after said sheet in the molten bath of the covering metal, precautions being taken against oxidation. of the metal to be coated between the two treatments. This method, although theoretically very economical, has not given entirely satisfactory results. The present invention achieves equal economy, avoiding the disadvantages of the process described above.
According to the process which is the subject of it, the surface layer of the surface to be covered is transformed by forming a chemical combination with the metal of said layer, the metallic layer is reconstituted on the surface of said object by decomposing said combination, this double chemical treatment having the effect of transforming the surface metallographic structure of the object by increasing its property of adhering to the coating metal, and said object is introduced into a molten coating bath. One way to obtain this double reaction is to heat the metal to be covered in an oxidizing atmosphere in order to form an extremely thin oxide layer.
This layer may vary in color from light yellow to gray through purple in the case where the object is steel. For this purpose, it will suffice to heat said object in an oxidizing atmosphere up to approximately 170 to 500 C. Then the object passes into a reducing annealing furnace in which the atmosphere will be regulated so as to have a reducing effect. It is advantageous to pass the object through the oxidizing furnace and the reducing furnace at a temperature higher than that mentioned above, in the event that the surface of the object remains in contact with the oxidizing atmosphere for a sufficient time. short.
In its passage through the reducing furnace, the surface of the metal object completely loses its oxidation and a reduced metal deposit is formed having the above-mentioned properties. Oxidation also has the advantage of ridding the surface of the metal of all organic impurities, so as to make any other pickling unnecessary.
Another embodiment of the process for oxidizing then reducing consists in wetting the surface of the metal with water, this treatment being followed by drying. then by reducing in the oven to reduce. It is also possible to use water vapor containing suitable substances, such as carbon dioxide. Methods of this kind can be employed in combination with preheating giving rise to prior oxidation. These points will be developed further. During the wetting and drying process, a very thin layer of an oxygenated compound forms on the surface of the metal.
To preserve the metal, after it has passed through the reducing furnace, from a second oxidation before said metal passes into the molten bath of the covering metal, the metal object can be passed through a cooling chamber in which the atmosphere is controlled. For this purpose, it is possible, for example, to deoxidize and control the atmosphere of said cooling chamber. Indeed, water vapor, carbonic acid (C02), etc., have oxidizing effects, and their presence has hitherto made it impossible to cool the surface of the metal to be coated without revealing a layer. oxide.
To remedy this, it is possible, for example, to make use of bodies with large heated surfaces which oxidize easily, such as, for example, copper turn (straw), iron filings, etc. It is also possible to use a molten metal, the surface of which remains in constant contact with the atmosphere to be deoxidized. This means can be achieved by a cylinder rotating regularly and partially immersed in the molten metal. The surface of this cylinder is preferably brushed to remove molten metal oxide formed on the surface of the cylinder during its contact with the atmosphere to be deoxidized.
It is often necessary to take precautions against the oxidation of the surface of the covering metal bath: For this purpose, the said bath can be placed at the end of the cooling chamber, as well as the heating and cooling which may be required to process the covered object, for example the strip, before it can be exposed to the open air.
When it comes to sheet metal, it is preferable to bring the latter, before introducing it into the covering bath, to a temperature close to the melting point of said bath. However, the strip leaves the reducing annealing furnace at a much higher temperature. The calories contained in the sheet coming out of the furnace and passing through the cooling chamber can be used to heat the part of the strip which enters the furnace and, in particular, the part which passes through the oxidation chamber.
This is of considerable interest, because with a certain adjustment it is possible to reduce the power of the heaters in the oxidation chamber. For this purpose, the apparatus can be arranged so that the sheet passes through the preheating and oxidation chambers, goes into the reducing annealing furnace and turns around 180 to return in the same direction, but in the same direction. reverse of the previous part of the strip, the cooling chamber and the oxidation chamber being in this case arranged so that the walls of the cooling chamber can directly transfer the calories of the annealed strip to the atmosphere of the oxidation chamber.
Continuing on its way, the strip reaches a temperature a little higher than the bath of molten covering metal and gives up the rest of its calories when it drops to the temperature of this bath, which makes it possible to avoid the continuous heating of the bath. molten pool. It is also possible to use the heat given up by the sheet metal strip in the cooling chamber to superheat the water vapor, in the case where the oxidation of the sheet in the oxidizing chamber is made by a mixture. air and steam projected onto the sheet metal strip.
In the application of the invention, it is also possible to work on several bands at the same time, which considerably increases production. A second advantage of this way of operating is to slow down the cooling of the sheets in the cooling chamber, which can be very useful for obtaining a very soft metal. You can also make several overlaps. In the latter case, the sheet enters successively into the melting baths, the latter being arranged in the order of decreasing melting temperatures.
Another variant provides for the replacement of the reducing furnace of the conventional form by an annealing bath, said bath being constituted by a substance having a high boiling point, lead for example. This substance has a reducing effect on the sheet. In this variant, - the front part of the bath can be heated to a temperature higher than that of the rear part. The protection of the sheet between the reducing bath and the covering bath is, for example, constituted by a covering of tight granular material, this product being lighter than that of the bath. This substance can also have a reducing effect on the metal to be protected.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, several embodiments of the apparatus for carrying out the process, the object to be covered being a continuous strip, practically infinite, obtained, for example. example, by welding the ends of rolled sheets.
Fig. 1 shows a first embodiment of the apparatus; Fig. 2 shows an apparatus in which the sheet metal strip is sprayed with sprayers before the heat treatment; Fig. 3 shows an apparatus comprising an annealing bath, in which the metal is immersed after surface oxidation; Fig. 4 shows another embodiment; Fig. 5 shows an apparatus for simultaneous processing of several tapes; Fig. 6 shows an apparatus comprising several metal baths;
Figs. 7 and 8 show different devices for deoxidizing gases from the atmosphere of the furnace; Figs. 9, 10 and 11 show various devices for handling several strips of sheet metal; Fig. 12 shows an apparatus where two strips of sheet metal are processed simultaneously. The oxidation chamber works by heat recovery, the oxidation being produced there by a mixture of air and overheated steam.
In fig. 1, we see a strip 10 unrolled from the roll 9 and passing through an oxidation furnace 1 where the heat is obtained by electric resistors 33, for example. It is in this furnace that the oxide layer is formed on both sides of the metal. The strip 10 then enters the reducing annealing furnace 2, also heated by the resistors 33. The atmosphere of the reducing annealing furnace must be reducing. For this purpose, there is provided at 14 any known apparatus for preventing the penetration of outside air. The way in which this reducing atmosphere is created will be described below.
At the outlet of the reducing annealing furnace is provided a valve 36, the height of which is adjustable by screw 37, so as to leave a very small space preventing the free communication of gases between the reducing furnace to be re-cooked and the cooling chamber 38 Said cooling chamber is provided with adjustable thermal insulators to allow the temperature in said chamber to be regulated.
The band then passes over an idle pulley 46 and descends into the coating bath 41 where it passes under a pulley 58; it comes out on the other side passing between squeezing rollers 15. The strip is then cooled by passing it over the pulleys 59, forcing the strip to travel a certain space in contact with atmospheric air before being wound up in 11.
The cooling chamber 38 has a vertical partition 39, which widens out at the end forming a bell 40. The edges of said bell are immersed in the coating bath 41. The metal strip 10 passing through the reducer oven 2 is thus immersed in the covering bath without being exposed to the open air.
The part of the bath where the immersion takes place being brought, by the strip which enters, to a temperature higher than that of the part where the strip exits, the edge of the bell 40 also serves as an insulation between the two zones. A tube 19 is provided through which reducing gases, for example hydrogen, can be introduced into the cooling chamber. The end of this chamber being her metically closed by the molten bath, the reducing gases can escape only by entering the reducing annealing furnace and, from there, through the opening 14 forming the inlet of the bandaged.
At this point, hot gases can burn on contact with free air. As it is not always possible to obtain gases entirely deprived of oxygen, since an cannot prevent a slight diffusion of atmospheric air, deoxidation means can be provided in the cooling chamber. These means are especially useful during the start-up of the installation when the mixture of reducing gases, coming from a suitable source, and air previously found in said installation can cause an explosion in contact with the strip. hot metallic.
This deoxidation device indicated at 18 is of any kind. In the example, it consists of a roller rotating in a regular manner and causing in its rotational movement a layer of molten metal in which said roller is half immersed. An asbestos brush is provided to remove the oxides formed from the surface of the roller. The cover metal 41 is contained in a metal container 44. Heating elements 33 are provided to melt the cover metal at the start of the operation.
Once this operation has started, heating the bath becomes unnecessary in many cases, the temperature of the sheet metal strip being sufficient to maintain the covering metal in the liquid state.
No provision has been made for the introduction of fondants, because in general this introduction is unnecessary.
Fig. 2 shows the strip 10 which is first immersed in a water bath 26. The water may contain decaying substances. Then, the strip enters a chamber 28 where the atmosphere is charged with water vapor introduced by the nozzles 27. The strip then passes through a dryer formed of a series of heating devices 13 arranged on both sides. other of the band.
Most of the other elements shown in fig. 2 are similar to those described in FIG. 1, the difference being that the strip which emerges from the covering bath is protected from contact with atmospheric air. The protective device 60 is closed in its front part by the molten covering metal 41 and in its rear part by a sealing bath 16 formed, in the example described, by water. Non-oxidizing gases are admitted into the cover 60 through a pipe 19 '.
This closed intake pipe, the whole of the cover 60 and the shutters form a hermetically sealed space.
An exhaust valve 20 is provided to renew the gases. Water cooling of the cover can be obtained by means of water jets 61 striking the surface of said cover; this cooling being possibly necessary so as not to bring the sealing bath to the boil in particular. The water is stopped by a gutter 62 and discharged by a funnel <B> 63. </B> As it emerges from the bath 16, the strip is wound up in 11. It can be dried, beforehand, by heating devices. 13 '.
Fig. 3 shows the sheet 10 entering the oxidizing furnace 1; then, it passes into the annealing bath 24 which replaces the annealing furnace. In its passage through said bath the sheet is guided by pulleys 64, 65 arranged in the desired manner at the desired locations. Heating elements 33 are arranged at the front part of the bath. Thermal insulation elements 57 cover the annealing bath and are adjustable so as to allow the temperature to be adjusted. The sheet then passes over a pulley 66 which is located inside the receptacle 22 containing an airtight powdery material, for example coal dust, then ash in the bath of covering metal.
In fig. 4, the sheet 10 passes through an oxidizing bath 26, for example water, contained in a tank 25. The strip then passes over an idle pulley in an oven 68 where the sheet is annealed. It then descends into a cooling bath 45 consisting, for example, of lead, passing over the pulleys 46. On leaving the bath 45, the strip enters the molten bath of the covering metal 41 ', this bath being placed in a buoyant fashion.
The characteristic of this positive device is that the strip is heated in the annealing tank 68 by passing an electric current through the sheet metal strip itself. One electrode 132 of generator 29, which should be of low voltage and high amperage, is electrically in contact with wetting bath 26, the other electrode 32 being placed in cooling bath 45.
With this device, great care must be taken to avoid short-circuiting the generator, but, this point being set, we can know exactly the calorific regime of the sheet at any time in the furnace 68, in which the oxide layer formed in the bath 26 is transformed into a thin layer of metallic deposit, of the same substance as the metal to be coated.
The device described above can operate in a still more advantageous manner by varying the pressure in the chamber 68. A reducing gas inlet valve is indicated at 19, a gas outlet valve is shown at 20. The baths 26 and 45 form hermetic shutters provided that the level of liquid in each bath is at a sufficient height. In the event that the reducing atmosphere contains a certain quantity of <B> de </B> oxidizing gases which can be supplied by the sheet metal strip, a continuous evacuation can be carried out, for example, by a vacuum pump placed at the outside.
Fig. 5 shows a set of devices, making it possible to handle several sheets at the same time. The bands enter separately into the oxidizing furnace 1 in communication with the atmosphere, the heating of said furnace being carried out in FIG. 5 by electric resistors 33. They then pass through the reducing annealing furnace 2, each passing separately between sealing rollers 14. These sheets then pass over spacer rollers 35, are collected together on two rollers. 70 in the cooling chamber.
In this, several pulleys 71, 72 circulate all the sheets which finally pass over the pulley 73 to descend into the molten bath 41 of the covering metal in which pulleys 58 and 75 are placed, under which pass all the sheets to exit separated by pulleys 74. In this way, each sheet is accessible to the molten metal on both sides.
Fig. 6 shows a device for covering a sheet with several different layers of covering metal. The sheet is supposed to come out of the oxidation chamber; it enters the reducing furnace to be re-cooked 2. Then, it passes into the cooling chamber where there are several baths composed of molten covering metals, these metals being arranged in the order of decreasing melting points. On leaving each bath, the strip is returned to pulleys 59, 59 ', 59 "which are at a sufficient distance to allow cooling of the layer formed, and then ash in the next bath, the returns being carried out in the baths via pulleys 58, 58 ', 58 "immersed in the molten metal.
The sheet metal strip finally passes under the lick 47 and leaves the cooling chamber by passing through a sealing device 17.
Fig. 7 gives the detail of a gas deoxidation apparatus, placed in the cooling chamber. The liquid metal bath 78 in which the cylinder 18 is immersed is reheated by electric resistors 13 ", the surface of the cylinder being cleaned as indicated above by an asbestos brush 55.
Fig. 8 shows another mode of deoxidation of said gases: A pump 50 takes the gases from the cooling chamber through a tube 51 and delivers them through the tube 52 into the bottom of the bath of liquid metal. Baffles 53 circulate the gases discharged into the liquid metal, so as to reach as much of the metal surface as possible. The formed oxides being lighter than the molten metal will swim on the surface of the bath. The gases finally return to the atmosphere of the cooling chamber by passing through a condenser 54 intended to rid the gases of the metallic vapors which could possibly have been mixed with them.
The, fig. 9 relates to a device treating a fairly large number of sheets. It is similar to that shown in fig. 5. But the annealing reducing furnace is vertical. The vertical dis position of said furnace is very advantageous from the point of view of efficiency and of that of manufacture. Indeed, the temperature is regulated automatically and goes down from top to bottom.
The strip of sheet 10 supposedly treated in the oxidizing furnace passes into the chamber 95 which serves both to obtain better sealing of the reduction chamber and to make said chamber accessible. From chamber 95 the strip passes into the reduction furnace. The chamber 95 is provided with a cover 92, said cover immersed in a liquid sealing gasket 93. The sheets enter together in the chamber 95, which gives a better seal. They are then separated in said chamber to enter the annealing reducing furnace.
Fig. 10 represents a particular solution in which. the sheets pass through the covering bath without being guided there by pulleys. This has the advantage of not having to place steel parts in the bath, which is particularly important in the case where the melting point of the covering metal is quite high.
In some cases, as shown in fig. 10, the cooling chamber is separated from the solidification chamber 60 by partitions 97.
Fig. 11 provides a device for covering strips of sheet metal on one side only. The superimposed bands 10, treated in the oxidation chamber and in the annealing reducing furnace, are brought by the rolls 46 into the molten bath of the covering metal 41. They are there separated two by two on the rollers. 58, 58 ', 58 ". The strips can then be brought together on rollers 59, 59', 59" and brought under the surface of the second molten bath 41 'while being guided by rollers 108, 108', 108 " The upper sheet is covered on both sides by deflecting it by pulley 109 and bringing it below the surface by roller 111 and finally exiting the bath on rollers 110.
Fig. 12 gives an assembly comprising an oxidizing furnace heated by recovery of the heat supplied by the sheets leaving the annealing furnace. The two sheets 10 enter pressed against each other in the oxidizing chamber 1, then are separated from one another by rollers 26 and 26 '. Nozzles 27, <B> 27 '</B> and 27 "projecting superheated steam are arranged so as to reach the two surfaces of each of the two sheets. The strips then pass through the seal 14, then they enter one against the other in the annealing reducing furnace where they are reheated.
At the end of this furnace, one of them turns around the roller 40 and the other around the roller 40 'and they return by heating by direct radiation the bands moving in the opposite direction, after which, at the exit of This oven, they enter, one against the other, into the cooling chamber 45. Heating devices 33 'are arranged to adjust the cooling rate of the strips before their immersion in the covering bath. The heaters 33 are arranged between the two parts of the sheets, so that these two parts form a screen and protect the interior walls of the oven against radiation.
At the end of the run in front of the heaters 33, the bands have already reached their annealing temperature, but the part of the bands which is in front of the heaters 33 may have a slightly higher temperature than the side. facing the walls of the oven. To equalize the temperatures, a screen 16 is arranged in the extension of the heating apparatus 33 and during the course of the strips away from this screen, the temperatures of the strips are equalized.
Thus each grain is maintained at a sufficiently high recrystallization temperature and for a sufficient period of time for the desired metallographic changes to occur. From this moment, the bands undergo partial cooling to a temperature 50-100 C higher than the temperature of the metallization bath and this cooling, the speed of which at each point depends on the characteristics of the metal of the band which It is desired to obtain carried out by yielding to the conductive walls of the cooling chamber, most of the heat available from the bands which arrive at this part of the apparatus as described above.
Heating devices 3 y have also been provided at the start of the cooling chamber, as well as in the oxidizing chamber, the latter serving mainly for start-up as well as to allow adjustment of the speed of passage- des ban des. Through a tube 19, reducing gases are sent into the cooling chamber, causing them to rise as far as the annealing reducing furnace. The bath 41 is maintained at the melting temperature by the two sheets 10. However, to melt the covering metal, heating devices 33 are provided.
Of course, the apparatuses and devices described can be the subject of numerous additions and modifications.
It should be noted that in all that precedes a shutter bath of a closed chamber will have a variable level difference according to the ratio of the gas pressure in said chamber to that exerted on the surface of the outer bath, the position of the ni calves in the drawings were given only by way of example.
The inventor has found, moreover, that the pressure of the gases inside the annealing chamber, which is moreover the same as that which prevails in the cooling chamber, has a considerable effect on the adhesion of the metal. coating material, as well as the physical properties of the metal to be coated itself. Thus, if the above-mentioned pressure is brought to a determined optimum value, such good adhesion is obtained with a less expensive gas mixture. In the case of overpressure, on the other hand, an advantage is obtained from the point of view of sealing, as regards the infiltration of atmospheric gases from the outside to the inside of the chamber. .