EP0162989B1 - Procédé et dispositif perfectionnés pour la fabrication de tôle ou bande d'acier galvanisé exempte de revêtement de zinc pur sur au moins une face - Google Patents
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Definitions
- This invantion relates to the manufacture of galvanized steel sheets or strips, in particular stampable.
- the present invention seeks to remedy this drawback by improving the ease of operation of the installation for industrial implementation of the process, which also results in an improvement in the quality of the product and in its profitability taking into account the reduced losses for adjustment for each production campaign.
- the present invention thus relates to a method of manufacturing a strip of hot-dip galvanized steel sheet free of coating of pure Zn or based on Zn on at least one face, in which the strip is passed continuously through a conventional dip galvanizing bath, part of the coating of liquid Zn deposited on the strip is wiped by pneumatic means, at least one side of this strip is subjected to mechanical action in order to completely remove the coating based on non-Zn alloyed with iron, leaving only a thin layer of iron-zinc alloy, and the zinc particles removed from the brushed surface of the strip are recovered, characterized in that this mechanical action is exerted on the layer of zinc-based coating at a fixed level where the zinc is still liquid, using a brush, at least the bristles of which are subjected to cooling by a gas stream under forced circulation.
- Zn coating or Zn coating is used for simplicity to denote a coating deposited from a dip galvanizing bath which may contain other metals such as, for example, aluminum in varying proportions over a wide range.
- An originality of the present invention therefore lies in the fact that the zinc coating is brushed in the liquid state.
- it is essential to sufficiently cool the bristles in order to cause solidification of the liquid zinc in contact with the bristles of the brush, all the more so when the quantity of Zn to be eliminated is greater and the temperature of the latter higher.
- the improvement provided by the invention makes it possible to overcome the relatively critical adjustment of the brushing height, which is of considerable interest taking into account the variations in running speed that a galvanizing line can undergo in operation. Furthermore, when changing parameters such as the thickness of the strip, it is also not required to determine the brushing area in a relatively precise manner and thus to vary the height of the brushing device in a vertical plane above the surface of the zinc bath.
- this advantage results in the fact that no device for adjusting the height of the brush, relative to the surface of the zinc bath, is necessary and that the latter can therefore be maintained at a predetermined fixed level in a horizontal plane.
- the invention proceeds however from the same inventive concept as for European patent n ° 0 011 547 of which it is an improvement, because to obtain the expected result, namely the elimination of the coating of unalloyed Zn, it is necessary, if the brush a layer of liquid zinc, to cool the bristles of the brush vigorously, which causes by heat exchange with the cold bristles of the brush which come into contact with an elementary zone of zinc surrounding the end of the bristle passage of this coating of unalloyed zinc in its transient liquid-solid state characterized by its great friability.
- the metallic bristles of the brush are vigorously cooled by placing this brush in a forced gas stream, which in practice is air.
- the forced gas stream has a dual function of cooling the bristles of the bros and solidifying the droplets of liquid Zn possibly projected during brushing in the form of solid particles.
- the hollow shaft of the brush is conventionally cooled by circulation of a cooling fluid.
- the invention also relates to a brushing device for implementing the method, comprising a support located along the path of the strip above the surface of the zinc bath and carrying a rotary cylindrical brush, placed in a casing and the end of the bristles of which is in contact with the surface of the strip opposite which it is placed, and at least one counter roller bearing in contact with the opposite face of the strip, characterized in that the arter extends well in the direction perpendicular to the axis of the strip relative to the edges of the latter and comprises two zones separated by a wall extending to the vicinity of the lower generatrix of the brush, the first zone which surrounds most of the external surface of the brush and which is in a position opposite the strip with respect to the brush, cooperating with means of forced circulation of a gaseous flow of cooling and the second zone, located opposite the strip and below the brush, being provided with means for recovering dust or particles of zinc which are eliminated from the brushed surface of the strip.
- the second zone preferably comprises inclined flaps channeling the particles of solidified zinc towards a discharge conduit connected to a hopper for recovering the finely divided particles of solidified zinc.
- the device comprises, opposite the face opposite to the brushing face, vertical deflectors delimiting vertical baffles channeling the gas flow and preventing redeposition on the face comprising the zinc coating, particles generated by the brushing.
- these vertical deflectors are placed so that they surround the support roller over a large part of its periphery.
- these deflectors are cut in a substantially central zone by a wall in the form of an inclined plane directed towards the strip, opening into a gutter for collecting dust or Zn particles.
- Figure 1 a conventional dip galvanizing installation comprising a bath 1 of molten zinc into which penetrates a strip 2 of sheet steel from a furnace not shown, and circulating in a channel 3 under a protective atmosphere.
- This strip is returned by a roller 4 at the bottom of the tank and leaves the zinc bath vertically, being wiped by a pneumatic device 5 located in the vicinity of the surface of the zinc bath.
- the strip continues its path vertically as indicated by arrow 6 after having passed through the zinc coating brushing device according to the present invention.
- This device comprises a support 8 movable in translation in a horizontal plane and parallel to the plane of the strip, for example on rails 9.
- a brush 10 is integral with this support and driven in rotation, by means not shown thanks to a motor 11 mounted on the support.
- the hub 10a of this brush is preferably hollow and traversed by a cooling fluid.
- a counter-roller 12 placed opposite the face of the strip opposite to brushing provides support for the strip which it pushes back in the direction of the bristles of the brush so that the plane of the strip is slightly secant to the envelope of the end of the bristles of the brush 10.
- the brush 10 is housed in a casing 13 described below in detail in FIG. 2.
- This casing 13 is connected on the one hand to a circuit 14 for forced circulation of a brush cooling gas opening into a hopper 15, the circuit is put into suction by a blower 16.
- the casing 13 is connected on the other hand to a circuit 17 for dust extraction, opening into a hopper 18 and equipped with another blower 19.
- the two circuits 14 and 17 are thus put into suction to limit as much as possible the release and circulation of dust.
- the casing enveloping the brush 10 comprises a baffle 20 for entering the stream of cooling gas in forced circulation by suction. It is moreover separated into two distinct zones by a wall 21 whose upper edge 21? is arranged in the vicinity of the lower generator of the brush 10.
- This zone 22 flows the stream of cooling gas from the brush.
- This zone of forced circulation surrounds the major part of the external surface of the cylindrical brush so as to ensure its most effective cooling and is located in a position opposite to the strip 2 relative to the brush 10.
- This zone of forced circulation cooling gas opens into a box 23, connected to the cooling gas suction circuit 14.
- the second zone 24, separated in an almost leaktight manner from the zone 22 by the wall 21, at least as regards the zinc particles generated by brushing, is located opposite the face of the strip comprising a coating of liquid zinc which will be brushed by brush 10.
- This zone 24 comprises deflector flaps 25, 26, 27, in the form of inclined planes and which channel the solidified zinc particles ejected towards the base of the casing 13 where they are recovered by suction by the pipe 29 connected to the suction circuit 17 zinc dust.
- These flaps are preferably orientable around horizontal axes and extend through slots 138 of the casing.
- Deflectors 30a, 30b regularly spaced and surrounding the support roller 12 over a large part of its periphery are placed vertically, as appears in Figure 3, so as to vertically channel the existing gas stream on the face of the opposite strip brushing. These vertical deflectors 30 q , 30b form vertical baffles preventing the possible redeposition of the zinc dust generated by brushing the opposite face and which could adversely affect the face with the conventional zinc coating.
- Vertical baffles 30 a, 30b are separated in a substantially central region by a wall 31 in the form of an inclined plane, directed towards the web 2 and perpendicular to the deflectors.
- This inclined plane opens out along its lower edge into a gutter 32 with which it delimits a slope 315 of relatively small width and which is connected to the circuit 14 for circulation of the cooling gas of the brush ( Figures 2 and 3).
- the deflectors 30b, located below the wall 31 are arranged, preferably in two groups located in the vicinity of the edges of the sheet, and separated by a central area 33, ( Figure 4).
- the gas circulation current induced around the strip 2 on the opposite face of the backing roller 12 is partitioned and channeled as indicated by the arrows so as to effectively prevent the possible redeposition of the zinc particles generated by brushing, beyond the edges on the face with classic zinc coating.
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Description
- La présente invantion est relative à la fabrication de tôles ou de feuillards d'acier galvanisé, notamment emboutissables.
- On connaît en particulier d'après le brevet européen n° 0 011 547 un procédé et un dispositif pour la fabrication de tôles d'acier emboutissables galvanisées à chaud dans lequel, après enduction au trempé dans un bain à base de Zn en fusion, une des faces de la bande est soumise à une action mécanique, notamment un brossage, dans une zona où le revêtement de Zn présent sur la tôle passe par un état transitoire liquide-solide qui se caractérise par sa friabilité. Cet état est atteint en théorie peu après la solidification du zinc.
- Cependant d'un point de vue pratique, sur une ligne de fabrication industrielle, le brossage en un tel point pose le problème de la détermination exacte de sa hauteur par rapport au niveau du bain, compte tenu de la température de ce dernier, de l'épaisseur de la bande, de la vitesse de défilement de la bande et également de l'intensité de fonctionnement des dispositifs pneumatiques qui sont utilisés pour essuyer partiellement en l'uniformisant le revêtement de Zn déposé.
- La présente invention vise à remédier à cet inconvénient en améliorant la facilité de conduite de l'installation de mise en oeuvre industrielle du procédé, ce qui se traduit également par une amélioration de la qualité du produit et de sa rentabilité compte tenu des pertes réduites pour réglage à chaque campagne de fabrication.
- La présente invention a ainsi pour objet un procédé de fabrication d'une bande de tôle d'acier galvanisée à chaud exempte de revêtement de Zn pur ou à base de Zn sur au moins une face, dans lequel on fait passer la bande en continu dans un bain de galvanisation au trempé classique, on essuie par des moyens pneumatiques une partie du revêtement de Zn liquide déposé sur la bande, on soumet au moins une face de cette bande à une action mecanique pour en éliminer complètement le revêtement à base de Zn non allié au fer, en ne laissant subsister qu'une mince couche d'alliage fer-zinc, et on récupère les particules de zinc éliminées de la surface brossée de la bande, caractérisé en ce qu'on exerce cette action mécanique sur la couche de revêtement à base de zinc à un niveau fixe où le zinc est encore liquide, à l'aide d'une brosse dont au moins les poils sont soumis à un refroidissement par un courant gazeux sous circulation forcée.
- Dans la suite du présent mémoire on utilise à titre de simplification l'expression revêtement de Zn ou à base de Zn pour désigner un revêtement déposé à partir d'un bain de galvanisation au trempé pouvant contenir d'autres métaux tels que par exemple l'aluminium en des proportions variant dans une large gamme.
- Une originalité de la présente invention réside donc dans le fait que le revêtement de zinc est brossé à l'état liquide. Cependant pour ne pas encrasser ou empâter la brosse, il est indispensable de suffisamment refroidir ses poils afin de provoquer une solidification du zinc liquide au contact des poils de la brosse et ce d'autant plus que la quantité de Zn à éliminer est plus importante et la température de ce dernier plus élevée.
- Ainsi le perfectionnement apporté par l'invention permet de s'affranchir du réglage relativement critique de la hauteur de brossage, ce qui est d'un intérêt considérable compte tenu des variations de vitesse de défilement que peut subir une ligne de galvanisation en fonctionnement. Par ailleurs, lors de changements de paramètres tels que l'épaisseur de la bande, on n'est pas non plus astreint à déterminer la zone de brossage d'une manière relativement précise et à faire ainsi varier la hauteur du dispositif de brossage dans un plan vertical au-dessus de la surface du bain de zinc.
- Au niveau de la mise en oeuvre industrielle, cet avantage se traduit par le fait qu'aucun dispositif de réglage de la hauteur de la brosse, par rapport à la surface du bain de zinc, n'est nécessaire et que cette dernière peut donc être maintenue à un niveau fixe prédéterminé dans un plan horizontal.
- L'invention procède cependant du même concept inventif que pour le brevet européen n° 0 011 547 dont elle est un perfectionnement, car pour obtenir le résultat attendu, à savoir l'élimination du revêtement de Zn non allié, il est nécessaire, si l'on brosse une couche de zinc liquide, de refroidir énergiquement les poils de la brosse, ce qui provoque par échange calorifique avec les poils de la brosse froids qui viennent au contact d'une zone élémentaire de zinc entourant l'extrémité du poil, le passage de ce revêtement de zinc non allié dans son état transitoire liquide-solide caractérisé par sa grande friabilité.
- Le refroidissement énergique des poils métalliques de la brosse est assuré en plaçant cette brosse dans un courant gazeux forcé, qui en pratique, est de l'air.
- Le courant gazeux forcé exerce une double fonction de refroidissement des poils de la bros et de solidification sous forme de particules solides des gouttelettes de Zn liquide éventuellement projetées lors du brossage.
- On assure par ailleurs de façon classique le refroidissement de l'arbre creux de la brosse par circulation d'un fluide de refroidissement.
- L'invention a également pour objet un dispositif de brossage pour la mise en oeuvre du procédé, comprenant un support situé le long du trajet de la bande au-dessus de la surface du bain de zinc et portant une brosse cylindrique rotative, placée dans un carter et dont l'extrémité des poils est en contact avec la surface de la bande en regard de laquelle elle est placée, et au moins un rouleau antagoniste d'appui au contact de la face opposée de la bande, caractérisé en ce que le arter déborde largement dans la direction perpendiculaire à l'axe de la bande par rapport aux rives de cette dernière et comporte deux zones séparées par une paroi s'étendant jusqu'au voisinage de la génératrice inférieure de la brosse, la première zone qui entoure la majeure partie de la surface extérieure de la brosse et qui se trouve en une position opposée à la bande par rapport à la brosse, coopérant avec des moyens de circulation forcée d'un coulant gazeux de refroidissement et la seconde zone, située en regard de la bande et au-dessous la brosse, étant munie de moyens de récupération des poussières ou particules de zinc qui sont éliminées de la surface brossée de la bande.
- Selon une autre caractéristique de l'invention, la seconde zone comporte de préférence des volets inclinés canalisant les particules de zinc solidifié vers un conduit d'évacuation relié à une trémie de récupération des particules finement divisées de zinc solidifié.
- Selon encore une autre caractéristique, le dispositif comporte en regard de la face opposée à la face de brossage des déflecteurs verticaux délimitant des chicanes verticales canalisant l'écoulement gazeux et empêchant la redéposition sur la face comportant le revêtement de zinc, des particules générées par le brossage.
- Selon un mode de réalisation ces déflecteurs verticaux sont placés de telle sorte qu'ils entourent le rouleau d'appui sur une partie importante de sa périphérie.
- Selon une variante ces déflecteurs sont coupés dans une zone sensiblement centrale par une paroi en forme de plan incliné dirigé vers la bande, débouchant dans une gouttière de récupération des poussières ou particules de Zn.
- L'invention est exposée ci-après en détail à l'aide des dessins annexés qui en représentent un mode de réalisation. Sur ces dessins:
- La Figure 1 est une vue schématique partielle en élévation d'une installation selon la présente invention.
- La Figure 2 est une vue en élévation de côté et en coupe du dispositif de brossage de la Figure 1.
- Les Figures 3 et 4 sont respectivement des vues en coupe selon les lignes 3-3 et 4-4 de la Figure 2.
- Sur la Figure 1 est représentée une installation de galvanisation classique au trempé comportant un bain 1 de zinc en fusion dans lequel pénètre une bande 2 de tôle d'acier issue d'un four non représenté, et circulant dans un canal 3 sous atmosphère protectrice. Cette bande est renvoyée par un rouleau 4 de fond de cuve et sort verticalement du bain de zinc en étant essuyée par un dispositif pneumatique 5 situé au voisinage de la surface du bain de zinc.
- La bande poursuit son trajet verticalement comme indiqué par la flèche 6 après avoir traversé le dispositif de brossage de revêtement de zinc selon la présente invention.
- Ce dispositif comporte un support 8 mobile en translation dans un plan horizontal et parallèlement au plan de la bande, par exemple sur des rails 9.
- Une brosse 10 est solidaire de ce support et entrainée en rotation, par des moyens non représentés grâce à un moteur 11 monté sur le support. Le moyeu 10a de cette brosse est de préférence creux et parcouru par un fluide de refroidissement.
- Un contre-rouleau 12 placé en regard de la face de la bande opposée au brossage fournit un appui à la bande qu'il repousse en direction des poils de la brosse de sorte que le plan de la bande soit légèrement sécant à l'enveloppe de l'extrémité des poils de la brosse 10.
- La brosse 10 est logée dans un carter 13 décrit ci-après en détail à la Figure 2.
- Ce carter 13 est relié d'une part à un circuit 14 de circulation forcée d'un gaz de refroidissement de la brosse débouchant dans une trémie 15, le circuit est mis en aspiration par une soufflante 16.
- Le carter 13 est relié d'autre part à un circuit 17 d'aspiration des poussières, débouchant dans une trémie 18 et équipé d'une autre soufflante 19.
- Les deux circuits 14 et 17 sont ainsi mis en aspiration pour limiter au maximum le dégagement et la circulation des poussières.
- Sur la Figure 2, le carter enveloppant la brosse 10, comporte une chicane 20 d'entrée du courant de gaz de refroidissement en circulation forcée par aspiration. Il est par ailleurs séparé en deux zones distinctes par une paroi 21 dont le bord supérieur 21? est disposé au voisinage de la génératrice inférieure de la brosse 10.
- Dans la première zone 22 circule le courant de gaz de refroidissement de la brosse. Cette zone de circulation forcée entoure la majeure partie de la surface extérieure de la brosse cylindrique de façon à en assurer le refroidissement le plus efficace et se trouve en une position opposée à la bande 2 par rapport à la brosse 10. Cette zone de circulation forcée du gaz de refroidissement débouche dans un caisson 23, relié au circuit 14 d'aspiration du gaz de refroidissement.
- La seconde zone 24, séparée de façon quasi étanche de la zone 22 par la paroi 21, au moins pour ce qui est des particules de zinc générées par le brossage, est située en regard de la face de la bande comportant un revêtement de zinc liquide qui va être brossé par la brosse 10.
- Cette zone 24 comporte des volets déflecteurs 25, 26, 27, en forme de plans inclinés et qui canalisent les particules de zinc solidifiées éjectées vers la base du carter 13 où elles sont récupérées par aspiration par la conduite 29 reliée au circuit 17 d'aspiration des poussières de zinc. Ces volets sont de préférence orientables autour d'axes horizontaux et, s'étendent à travers des fentes 138 du carter.
- Des déflecteurs 30a, 30b régulièrement espacés et entourant le rouleau d'appui 12 sur une partie importante de sa périphérie sont placés verticalement, comme cela apparait sur la Figure 3, de façon à canaliser verticalement le courant gazeux existant sur la face de la bande opposée au brossage. Ces déflecteurs verticaux 30q, 30b forment des chicanes verticales empêchant la redéposition éventuelle des poussières de zinc générées par le brossage de la face opposée et qui pourraient affecter de façon défavorable la face portant le revêtement classique de zinc.
- Les déflecteurs verticaux 30a, 30b sont séparés dans une zone sensiblement médiane, par une paroi 31 en forme de plan incliné, dirigé vers la bande 2 et perpendiculaire aux déflecteurs. Ce plan incliné débouche le long de son bord inférieur dans une gouttière 32 avec laquelle il délimite une pente 315 de relativement faible largeur et qui est reliée au circuit 14 de circulation du gaz de refroidissement.de la brosse (Figures 2 et 3).
- Les déflecteurs 30b, situés au-dessous de la paroi 31 sont disposés, de préférence en deux groupes situés au voisinage des bords de la tôle, et séparés par une zone centrale 33, (Figure 4).
- Etant donné que le carter 13 et l'ensemble des déflecteurs 30a et 30b sont de largeur sensiblement égale et débordent largement des rives de la bande 2, comme cela est visible sur les Figures 3 et 4, le courant de circulation gazeux induit autour de la bande 2 sur la face en regard du contre-rouleau d'appui 12, est cloisonné et canalisé comme indiqué par les flèches de façon à empêcher efficacement la redéposition éventuelle des particules de zinc générées par le brossage, au-delà des rives sur la face à revêtement classique de zinc.
Claims (11)
Priority Applications (13)
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