CH648601A5 - Procede de revetement en continu d'un substrat metallique sur une partie au moins de sa surface par un autre metal et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede. - Google Patents

Description

Le but de la présente invention est de remédier, au moins en partie, aux divers inconvénients susmentionnés.

A cet effet, la présente invention a tout d'abord pour objet que l'on forme au moins un écoulement de ce métal de revêtement en fusion, on distribue cet écoulement sur une zone correspondant sensiblement à la largeur de la partie du substrat à recouvrir, on amène cette partie du substrat vis-à-vis de ladite sortie, à une distance choisie pour que la tension superficielle du métal de revêtement en fusion et la mouillabilité du substrat soient apte à maintenir le métal en fusion en équilibre, que l'on fixe la trajectoire du substrat pour qu'il se déplace transversalement à la largeur de ladite zone, que l'on chauffe une portion de ce substrat à une température voisine du point de fusion dudit métal de revêtement dans une partie de sa trajectoire située immédiatemen en amont de ladite zone, que l'on entraîne ce substrat le long de sa trajectoire pour amener successivement ses portions chauffées vis-à-vis de la sortie dudit écoulement pour les mettre en contact avec le métal en fusion, et que l'on règle la vitesse du substrat et le débit dudit écoulement en fonction de l'épaisseur désirée pour le revêtement.

Cette invention a ensuite pour objet un dispositif pour la mise en œuvre de ce procédé, caractérisé par le fait qu'il comporte une source de métal de revêtement en fusion, au moins un conduit de distribution de ce métal, des moyens pour régler l'écartement entre le bord dudit dégagement et la face de la bande à revêtir, des moyens pour chauffer la portion de cette bande située immédiatement en amont de ce dégagement, et des moyens pour asservir le débit dudit métal en fusion et la vitesse de la bande en fonction de l'épaisseur désirée pour le revêtement.

Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution et une variante du dispositif pour la mise en œuvre du procédé, objet de la présente invention.

La fig. 1 est une vue en élévation latérale de ce dispositif.

La fig. 2 est une vue de détail agrandie d'une partie de ce disposi-

-tif.

La fig. 3 est une vue de détail selon III-III de la fig. 2.

La fig. 4 est une vue partielle de face d'une variante d'un détail du dispositif des fig. 1 à 3.

La fig. 5 est une vue en coupe selon V-V de la fig. 4.

Le dispositif illustré par la fig. 1 comporte un four 1, de conception connue, destiné à produire le zinc en fusion. Ce four présente un conduit de distribution latérale 3 qui débouche à une extrémité dans un dégagement 2 ouvert vers l'extérieur, tandis que son autre

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extrémité aboutit à un creuset 4 contenant du métal en fusion. Un régulateur de niveau du métal en fusion contenu dans ce creuset, constitué par un piston 5 mobile verticalement, permet de faire couler le zinc fondu dans le conduit 3 pour alimenter le dégagement 2. Une vanne de réglage 3a placée dans le conduit 3 permet d'ajuster le débit avec une plus grande précision.

Un ruban 6, par exemple formé à partir d'une tôle d'acier, enroulé à une extrémité sur une bobine d'alimentation 7 et à l'autre extrémité sur une bobine de stockage 8, et guidé par trois rouleaux 9, 10 et 11, défile devant l'ouverture du dégagement 2, entraîné par un moteur 12. La distance entre le ruban 6 et le bord du dégagement 2 est réglable. A cet effet, l'un des rouleaux 10 servant au positionnement est monté à chaque extrémité sur un bras 13 monté oscillant autour d'un axe fixe 14 et appuie contre une vis de butée réglable 15. Une rampe de brûleurs à gaz 16, alimentée par une source de combustible gazeux 17, est placée vis-à-vis de la face du ruban 6 opposée à celle tournée vers l'ouverture de distribution 2 et dans la portion de la trajectoire du ruban, dont le sens de défilement est indiqué par la flèche F, située juste en amont du dégagement 2. Cette rampe de brûleurs 16 est destinée à élever la température du ruban 6 jusqu'aux environs de la température du zinc en fusion, afin d'assurer un bon mouillage du zinc liquide sur le ruban 6.

La portion de l'installation entourée par un tracé en traits mixtes est placée sous une atmosphère contrôlée de H2 + N2 destinée à éviter l'oxydation du substrat. Comme on peut le constater en observant les fig. 2 et 3, le dégagement 2 présente une conformation particulière qui joue un rôle important dans le succès du procédé, puisqu'il sert à former une zone de répartition du métal fondu sur la largeur du ruban. A cet effet, ce dégagement 2 est formé par une rainure allongée disposée transversalement à l'axe longitudinal du ruban 6 et dont la longueur est très légèrement inférieure à la largeur du ruban 6 à revêtir. Cette rainure est ménagée dans une plaquette 19 qui s'étend à travers l'ouverture 3. Dans cet exemple, la profondeur de ce dégagement est de l'ordre de 2 à 3 mm et sa largeur est de 3 mm. Une série de conduits de liaison 20 débouchent dans le fond de ce dégagement 2 et le font communiquer avec le conduit 3. Ces conduits de liaison 20 sont formés par des perçages de 0,8 mm de diamètre, écartés de 10 mm les uns des autres dans cet exemple. Ils sont destinés à créer une certaine perte de charge à la sortie du conduit 3 et à favoriser la répartition du zinc en fusion sur toute la longueur du dégagement 2. Dans cet exemple, les conduits de liaison sont espacés de 10 mm l'un de l'autre, mais cet écartement n'est pas critique. En pratique, la section et le nombre des conduits de liaison seront choisis en fonction du débit recherché et de manière à créer une perte de charge telle que le zinc en fusion ne sorte pas sous forme de jet, la pression en amont ne résultant que de la hauteur de zinc liquide située au-dessus du niveau de l'entrée du conduit 3. Cette perte de charge est uniquement destinée à répartir régulièrement l'écoulement sur toute la longueur du dégagement 2 pour qu'il soit constamment rempli de zinc en fusion durant le processus de revêtement. La face externe de la plaquette 19 est biseautée de part et d'autre de la rainure 18 pour éviter que le zinc en fusion ne s'étale sur cette face lorsque le ruban 6 est placé à proximité du bord de l'ouverture 2 et se déplace longitudinalement. Le ruban 6 fait en outre un angle d'environ 10° par rapport à la verticale de part et d'autre du rouleau 10. Il est encore à noter que l'alimentation du zinc liquide par un conduit horizontal, tandis que le ruban à revêtir est sensiblement vertical et se déplace vis-à-vis du dégagement 2 de bas en haut, constitue une disposition avantageuse. En effet, le débit de zinc peut être facilement contrôlé et, surtout, le sens de déplacement du ruban provoque un entraînement du zinc liquide en raison de la mouillabilité du ruban chauffé qui s'oppose à l'écoulement du zinc par gravité, de sorte qu'il est facile d'équilibrer dynamiquement ces deux forces antagonistes.

Des essais ont été réalisés avec succès à l'échelle du laboratoire. Pour effectuer ces essais, on a utilisé un ruban d'acier de 10 cm de largeur. Initialement, la température du zinc dans le creuset 4 est portée entre 450 et 470°C. Le ruban d'acier 6 est amené, par le rouleau 10 commandé par la vis de réglage 15 agissant sur le bras oscillant 13, en contact avec le bord de l'ouverture 2. Le piston 5 est introduit dans le bain de zinc contenu dans le creuset 4 et le niveau du zinc dépasse le niveau du conduit 3 et s'écoule en direction du dégagement 2. Il traverse les canaux 20 et se répand dans le dégagement qu'il remplit. A ce moment, le rouleau 10 est reculé à l'aide de la vis 15 et le moteur 12 est mis en marche, tandis que la rampe de brûleurs à gaz 16 a été allumée pour que le ruban, arrivant vis-à-vis de la rainure 18, soit porté à une température voisine de celle du zinc en fusion; dans cet exemple, la température du ruban peut être de l'ordre de 400° C de manière que le zinc ne soit pas refroidi dès qu'il touche la tôle, ce qui l'empêcherait de former un revêtement régulier et finirait par bloquer le ruban par une accumulation de zinc au niveau du dégagement 2.

La distance entre le bord de l'ouverture 2 et la surface du ruban à revêtir doit être suffisante pour que le ruban ne touche en aucun cas la plaquette 19. Lors des essais effectués, avec une vitesse du ruban de 10 m/min et une épaisseur de dépôt de l'ordre de 30 (xm, l'écartement entre le ruban et la plaquette 19 a pu atteindre 1 mm. En élevant la vitesse de défilement du ruban, il est vraisemblable que cet écartement devrait pouvoir être augmenté. Quoi qu'il en soit, cette distance est d'ores et déjà suffisante pour assurer le défilement du ruban sans contact avec le bord du dégagement 2. Le débit de zinc doit êter fixé en fonction de l'épaisseur du revêtement désiré et de la vitesse de défilement, de manière que la masse de zinc liquide baignant la portion du ruban adjacente au dégagement 2 soit constante. Le maintien de cette masse liquide en contact avec une portion du ruban 6 sur toute sa largeur est le gage d'un revêtement continu, d'épaisseur constante, sur toute la largeur du ruban. L'augmentation de la largeur du revêtement de 10 cm jusqu'à 1,50 m, qui constitue la largeur courante dans les applications industrielles, ne présente pas de difficulté particulière. On peut soit utiliser une série de modules formés des plaquettes 19 disposées côte à côte, soit allonger la plaquette 19 et le dégagement 2 pour couvrir toute la largeur, soit encore juxtaposer côte à côte des modules plus longs que celui utilisé lors des essais, mais plus courts que la largeur totale de la tôle à revêtir.

Diverses variantes, dont l'une est illustrée par les fig. 4 et 5, peuvent être envisagées. On peut ménager une fente 21 en lieu et place du dégagement 2 et des conduits de liaison 19. On peut aussi envisager une série de conduits 19 en lieu et place de la fente 21, sans que ces conduits ne débouchent dans un dégagement 2. Il est aussi possible de réduire le nombre de conduits 19 et de les écarter davantage en augmentant ou non leur section de passage. L'intérêt du bain de zinc coulant réalisé adjacent à la face du ruban 6 à revêtir réside dans le fait que, par sa position qui tend à faire couler le zinc par gravité et l'action conjuguée de la mouillabilité du ruban et de l'effet d'entraînement consécutif à son déplacement ascendant, on retrouve sensiblement les mêmes conditions qu'avec la technique classique du revêtement sur deux faces, avec une parfaite stabilité de l'épaisseur du revêtement et la possibilité de la modifier à volonté en agissant sur le débit ou sur la vitesse de défilement. Dans tous les essais réalisés, aucune trace de zinc n'est apparue sur le revers du ruban. Dans une installation industrielle dans laquelle la vitesse de revêtement doit être accrue, il y aurait lieu de prévoir un poste de refroidissement, par exemple un refroidissement à l'azote en créant une circulation d'azote dans un conduit 18 à partir d'une source d'azote S, comme on l'a illustré à la fig. 1. Il est évidemment possible de prévoir un système de régulation destiné à créer un asservissement entre la vitesse de défilement du ruban 6 et l'écoulement du zinc à travers la vanne 3a en fonction d'une épaisseur de revêtement donnée.

Un autre avantage de ce procédé réside dans le fait qu'il permet encore de ne recouvrir qu'une partie seulement de la largeur du ruban et d'obtenir ainsi des épargnes. Il suffit en effet de dimensionner et de répartir convenablement les dégagements 2 pour que seules certaines parties de la largeur du ruban soient revêtues.

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1. Procédé de revêtement en continu d'un substrat métallique, sur une partie au moins de sa surface, par un autre métal, caractérisé par le fait que l'on forme au moins un écoulement de ce métal de revêtement en fusion, on distribue cet écoulement sur une zone correspondant sensiblement à la largeur de la partie du substrat à recouvrir, on amène cette partie du substrat vis-à-vis de ladite sortie, à une distance choisie pour que la tension superficielle du métal de revêtement en fusion et la mouillabilité du substrat soient aptes à maintenir le métal en fusion en équilibre, que l'on fixe la trajectoire du substrat pour qu'il se déplace transversalement à la largeur de ladite zone, que l'on chauffe une portion de ce substrat à une température voisine du point de fusion dudit métal de revêtement dans une partie de sa trajectoire située immédiatement en amont de ladite zone, que l'on entraîne ce substrat le long de sa trajectoire pour amener successivement ses portions chauffées vis-à-vis de la sortie dudit écoulement pour les mettre en contact avec le métal en fusion, et que l'on règle la vitesse du substrat et le débit dudit écoulement en fonction de l'épaisseur désirée pour le revêtement.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on oriente la sortie dudit écoulement sensiblement perpendiculairement à la force de gravitation, que l'on donne à la portion de la trajectoire du ruban située face à cette sortie une direction sensiblement verticale, et que l'on entraîne la portion du ruban correspondante en un mouvement ascendant.

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REVENDICATIONS

3. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une source de métal de revêtement en fusion, au moins un conduit de distribution de ce métal, des moyens pour régler l'écartement entre le bord dudit dégagement et la face de la bande à revêtir, des moyens pour chauffer la portion de cette bande située immédiatement en amont de ce dégagement, et des moyens pour asservir le débit dudit métal en fusion et la vitesse de la bande en fonction de l'épaisseur désirée pour le revêtement.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit conduit de distribution débouche dans un dégagement ouvert vers l'extérieur et s'étendant sur une longueur correspondant approximativement à la largeur du revêtement désiré.

5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'au moins un conduit de liaison relie ledit conduit de distribution audit dégagement, la section de ce conduit de liaison étant inférieure à celle du conduit de distribution.

La production de tôle galvanisée se rapporte exclusivement au revêtement des deux faces de la tôle plongée dans un bain de zinc en fusion. Ce mode de fabrication est parfaitement au point et permet de produire de la tôle protégée contre la corrosion pour de nombreuses années.

Depuis quelque temps, un nouveau marché a ouvert des débouchés à la tôle galvanisée sur une et non plus sur deux faces. Ce marché est celui de l'automobile, domaine dans lequel l'emploi de plus en plus fréquent de-sel, répandu sur les routes en hiver, provoque une dégradation accélérée des carrosseries par la corrosion. Si, dans le bâtiment, la tôle galvanisée deux faces est tolérable dans bien des cas, elle ne l'est par contre pas pour l'industrie automobile, étant donné que sur une couche de zinc il n'est pas possible de réaliser une couche de peinture suffisamment lisse. Cette couche de zinc constitue également une gêne pour le soudage par points des tôles.

Diverses solutions ont déjà été proposées pour ne revêtir des tôles que sur une de leurs faces. C'est ainsi que la demande de brevet français Armco N° 2344640 se rapporte à un procédé selon lequel on forme un bain de zinc en fusion, on fait passer la bande à proximité de la surface libre du bain de zinc de manière que la tension superficielle et la mouillabilité du métal en fusion permettent la formation d'un ménisque sur la surface libre de ce bain en contact avec la face de la bande tournée vers lui.

Selon la demande de brevet français N° 2348278, on fait passer le ruban à revêtir dans un bain de zinc en fusion en mettant simultanément la face de la tôle ne devant pas être revêtue en contact avec un cylindre rotatif autour d'un axe parallèle au niveau du bain, le contact entre cette face et le cylindre étant maintenu aussi longtemps que la tôle est trempée dans le bain.

Il a également été proposé, dans la demande de brevet JP N° 77-151638, de masquer la face qui ne doit pas être revêtue.

Le brevet BE N° 859420 se rapporte à un procédé selon lequel un mince jet de zinc fondu est projeté contre la face du ruban de tôle à revêtir.

Les deux premières solutions mentionnées ne permettent pas de contrôler l'épaisseur et la régularité de la couche déposée. En outre la seconde de ces solutions pose des problèmes en ce qui concerne l'accumulation de zinc sur les parties du cylindre qui débordent des bords longitudinaux du ruban de métal.

La solution utilisant le masquage nécessite généralement l'enlèvement ultérieur du revêtement destiné à masquer la face non galvanisée.

Enfin, la dernière solution est délicate à mettre en œuvre tant il est vrai qu'il est difficile de former un jet de zinc fondu très mince et parfaitement laminaire, surtout si l'on désire réaliser un revêtement de l'ordre de quelques dizaines de microns.