EP0166654A1 - Method and apparatus for optimizing the reduction of the size of spangles on a galvanised steel sheet - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé pour optimiser la solidification du zinc sur une bande (2) d'acier sous l'action de germes de cristallisation constitués par du zinc en poudre fine, qui sont projetés par un fluide de transport à l'intérieur d'un caisson (1) sur les deux faces de la bande (2), caractérisé en ce que l'on mesure la température de la bande à la sortie du caisson (1) et l'on maintient cette température à une valeur optimale en régulant le débit d'air pulsé dans le caisson en fonction de la différence entre la mesure obtenue et la température optimale.The subject of the invention is a method for optimizing the solidification of zinc on a steel strip (2) under the action of germs of crystallization constituted by zinc in fine powder, which are projected by a transport fluid to the inside of a box (1) on both sides of the strip (2), characterized in that the temperature of the strip at the outlet of the box (1) is measured and this temperature is maintained at a value optimal by regulating the flow of forced air in the box according to the difference between the measurement obtained and the optimal temperature.
Description
La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'optimisation dans un procédé de réduction de la dimension du fleurage d'une bande d'acier galvanisé.The present invention relates to a method and an optimization device in a method for reducing the dimension of the flowering of a strip of galvanized steel.
Dans les lignes modernes de galvanisation en continu, la bande d'acier, après avoir subi un traitement thermique, est plongée dans un bain de zinc en fusion.In modern continuous galvanizing lines, the steel strip, after having undergone a heat treatment, is immersed in a bath of molten zinc.
La couche de zinc liquide est ensuite essorée soit par des rouleaux sur les lignes à faible production soit le plus généralement par effet de pression de jets d'air ou de gaz sur les lignes à forte production, puis elle se fige sous l'effet du refroidissement naturel de l'air ambiant.The layer of liquid zinc is then wrung out either by rollers on the low production lines or more generally by the effect of pressure of air or gas jets on the high production lines, then it freezes under the effect of the natural cooling of the ambient air.
Lors de sa solidification, le zinc forme des cristaux présentant de larges facettes différemment orientées qui, dans leur ensemble, rappellent des fleurs. Ce "fleurage" est caractéristique de l'aspect des tôles galvanisées habituelles.When it solidifies, zinc forms crystals with large, differently oriented facets which, as a whole, remind flowers. This "flowering" is characteristic of the appearance of the usual galvanized sheets.
Le fleurage des bandes galvanisées est prohibé notamment dans certaines applications où la tôle est peinte car la trame des fleurs réapparaît à travers la couche de peinture.The flowering of the galvanized strips is prohibited in particular in certain applications where the sheet is painted because the weft of the flowers reappears through the layer of paint.
On a donc cherché à supprimer la formation du fleurage.We therefore sought to suppress the formation of flowering.
A cet effet, dans le brevet FR 1 446 335, on a proposé un procédé qui consiste à apporter sur la pellicule de zinc liquide juste avant sa solidification un grand nombre de germes de cristallisation. La densité par unité de surface de ces germes détermine l'aspect final de la surface de la bande. On peut ainsi obtenir une cristallisation très fine avec des cristaux atteignant 0,1 mm contre 15 à 25 mm avec le fleurage normal.To this end, in patent FR 1 446 335, a process has been proposed which consists in bringing a large number of crystallization seeds to the film of liquid zinc just before its solidification. The density per unit area of these seeds determines the final appearance of the strip surface. We can thus obtain a very fine crystallization with crystals reaching 0.1 mm against 15 to 25 mm with normal flowering.
Les germes sont constitués par du zinc en poudre fine qui est véhiculé par de l'air.The germs consist of zinc in fine powder which is transported by air.
La granulométrie moyenne est généralement d'environ 5g.The average particle size is generally around 5 g.
Ces germes sont projetés sur les deux faces de la bande défilant verticalement grâce à deux fentes de soufflage horizontales, disposées de part et d'autre de la tôle et occupant une position centrale respectivement dans deux demi-caissons, chaque demi-caisson comportant également en parties haute et basse deux fentes de reprise symétriques par rapport à la fente de soufflage. Un ventilateur de recirculation alimente les fentes de soufflage, son aspiration étant reliée aux fentes de reprise. De la poudre de zinc est par ailleurs alimentée en continu dans l'aspiration du ventilateur.These seeds are projected onto the two sides of the strip running vertically by means of two horizontal blowing slots, arranged on either side of the sheet and occupying a central position respectively in two half-boxes, each half-box also comprising upper and lower parts two return slots symmetrical with respect to the blowing slot. A recirculation fan supplies the blowing slots, its suction being connected to the return slots. Zinc powder is also continuously fed into the fan intake.
Le figeage du revêtement intervient à l'intérieur du caisson, en présence des germes de cristallisation transportés dans l'air issu des fentes de soufflage.The coating freezes inside the box, in the presence of the germs of crystallization transported in the air coming from the blowing slots.
Pour obtenir un résultat optimal dans la réduction de la taille du fleurage par ce procédé, il est primordial de réaliser une parfaite coïncidence entre le moment de la présentation des germes de cristallisation et le moment précis qui précède la solidification du zinc. Cette coïncidence n'est pas toujours obtenue et dans ce cas l'alternative suivante se présente :
- - le zinc est déjà solidifié à son entrée dans le caisson et la poudre de zinc n'a aucun effet.
- - le zinc est encore liquide à la sortie du caisson et il y a fusion de la poudre de zinc qui ne peut pas jouer son rôle de germe de cristallisation.
- - the zinc is already solidified when it enters the box and the zinc powder has no effect.
- - the zinc is still liquid at the outlet of the box and there is fusion of the zinc powder which cannot play its role of germ of crystallization.
Dans ces deux cas, le but recherché n'est pas atteint.In these two cases, the desired goal is not achieved.
Pour obtenir les meilleures conditions d'obtention du fleurage minimisé, certains moyens mis en oeuvre ont déjà été décrits: il s'agit pour les lignes à forte production d'un caisson de prérefroidissement et/ou plus généralement d'un réglage en hauteur du caisson.To obtain the best conditions for obtaining minimized flowering, certain means have already been described: for high production lines, this is a pre-cooling box and / or more generally a height adjustment of the box.
Le réglage en hauteur du caisson peut être efficace si la latitude du réglage couvre bien toute la production de la ligne. D'autre part, il s'agit d'un réglage manuel qui ne peut avoir la fiabilité d'un réglage automatique.The height adjustment of the box can be effective if the latitude of the adjustment covers the entire production of the line. On the other hand, it is a manual adjustment which cannot have the reliability of an automatic adjustment.
La présente invention vise à améliorer le procédé de "minifleurage" grâce à une régulation de la température de la bande d'acier galvanisé.The present invention aims to improve the "mini-flowering" process by regulating the temperature of the galvanized steel strip.
Ainsi, la présente invention a pour objet un procédé pour optimiser la solidification du zinc sur une bande d'acier sous l'action de germes de cristallisation, constitués par du zinc en poudre fine, qui sont projetés par un fluide de transport à l'intérieur d'un caisson de pulvérisation sur les deux faces de la bande, caractérisé en ce que l'on mesure la température de la bande à la sortie du caisson et l'on maintient cette température à une valeur optimale en régulant le débit de fluide de transport dans le caisson en fonction de la différence entre la mesure de température obtenue et la température optimale.Thus, the subject of the present invention is a method for optimizing the solidification of zinc on a steel strip under the action of germs of crystallization, constituted by zinc in fine powder, which are projected by a transport fluid to the inside of a spray box on both sides of the strip, characterized in that the temperature of the strip at the outlet of the box is measured and this temperature is maintained at an optimum value by regulating the flow of fluid transport in the box depending on the difference between the temperature measurement obtained and the optimal temperature.
Grâce à ce procédé, une augmentation de température de la bande entraînera une augmentation du débit de fluide de transport et une diminution de température entraînera une diminution de ce débit. Le fluide de transport est de façon appropriée de l'air, mais peut être tout gaz inerte.Thanks to this process, an increase in temperature of the strip will cause an increase in the flow rate of transport fluid and a decrease in temperature will cause a decrease in this flow rate. The transport fluid is suitably air, but can be any inert gas.
Ceci permet de réaliser une bonne coïncidence entre la projection de la poudre de zinc et le moment de présolidification du zinc sur la bande à l'intérieur du caisson, quelles que soient les variations de vitesse de ligne, de température du bain de zinc, d'épaisseur de revêtement, etc. La température affichée pourra être de quelques degrés supérieure à la température de solidification du zinc (419°C).This makes it possible to achieve a good coincidence between the projection of the zinc powder and the moment of pre-solidification of the zinc on the strip inside the box, whatever the variations in line speed, temperature of the zinc bath, d coating thickness, etc. The temperature displayed may be a few degrees higher than the solidification temperature of zinc (419 ° C).
Il n'est pas nécessaire de connaître ni de mesurer avec précision la température optimale à la sortie du caisson, il suffit de régler la température optimale affichée en fonction du meilleur aspect obtenu dans des conditions stables de marche de la ligne. Toute variation de ces conditions qui entraînerait une variation de la température de la bande à la sortie du bain et, par suite, dans le caisson, entraînerait la correction de température par le système de régulation du débit d'air pulsé.It is not necessary to know or to measure with precision the optimal temperature at the outlet of the box, it suffices to adjust the optimal temperature displayed according to the best aspect obtained under stable conditions of running of the line. Any variation of these conditions which would cause a variation in the temperature of the strip at the outlet of the bath and, consequently, in the box, would cause the temperature correction by the system for regulating the flow of forced air.
Selon un mode de réalisation préféré du procédé de l'invention, le maintien de la température à une valeur optimale est en outre obtenu en soumettant la bande en amont du caisson de pulvérisation à un prérefroidissement par un fluide de refroidissement commandé par la mesure de température effectuée en sortie du caisson.According to a preferred embodiment of the method of the invention, maintaining the temperature at an optimal value is also obtained by subjecting the strip upstream of the spray box to precooling by a cooling fluid controlled by the temperature measurement. performed at the outlet of the box.
Ainsi, dans le cas d'un prérefroidissement, la régulation de température est réalisée en cascade et on opère le réglage de la façon suivante :
- - ouverture de la circulation d'air au maximum,
- - puis ouverture et régulation du prérefroidissement.
- - maximum air circulation opening,
- - then opening and regulation of the precooling.
En cas de réglage du caisson en hauteur, avec ou sans prérefroidissement, on peut adjoindre des signaux "trop chaud" et "trop froid" indiquant à l'opérateur le sens de déplacement du caisson vers le haut ou vers le bas.If the height of the box is adjusted, with or without precooling, it is possible to add "too hot" and "too cold" signals indicating to the operator the direction of movement of the box up or down.
L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés qui représentent seulement un mode d'exécution.The invention is set out below in more detail with the aid of the appended drawings which represent only one embodiment.
Sur ces dessins:
- la Fig. 1 est un schéma d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention;
- la Fig. 2 est un schéma illustrant le principe du fonctionnement de l'ouverture des vannes du dispositif de régulation de l'invention.
- Fig. 1 is a diagram of an installation for implementing the method according to the present invention;
- Fig. 2 is a diagram illustrating the principle of operation of the opening of the valves of the regulating device of the invention.
L'installation représentée sur la Fig. 1 comprend un caisson 1 comportant deux demi-caissons 1a et 1b identiques disposés verticalement entre lesquels défile verticalement une bande 2 d'acier galvanisé.The installation shown in FIG. 1 comprises a box 1 comprising two identical half-
La bande 2 d'acier galvanisé pénètre à la partie inférieure du caisson 1, alors que le zinc qui la recouvre est encore à l'état fondu. Chaque demi-caisson 1a et 1b comporte en son centre une fente de soufflage 3a, 3b horizontale et à ses extrémités inférieure et supérieure une fente de reprise respectivement 4a, 4b et 5a, 5b par laquelle la poudre de zinc non fixée est réaspirée.The strip 2 of galvanized steel enters the lower part of the casing 1, while the zinc which covers it is still in the molten state. Each half-
Un ventilateur 7 de recirculation alimente par un conduit 8 sur lequel est placé un organe de réglage de2 débit 17 les fentes de soufflage 3a, 3b,son aspiration étant reliée par un conduit 9 aux fentes de reprise 4a, 4b et 5a, 5b.A recirculation fan 7 feeds through a
De manière à obtenir une répartition correcte du soufflage et de la reprise, des parois perforées 6a, 6b sont interposées dans chaque partie du caisson entre les fentes et le raccordement aux conduits 8 et 9.In order to obtain a correct distribution of the blowing and the recovery, perforated
De la poudre de zinc fine (de granulométrie moyenne 5µ) est amenée en continu dans l'aspiration du ventilateur 7 depuis une trémie de stockage 10 à travers un dispositif 11 de dosage de poudre.Fine zinc powder (with an average particle size of 5 μ) is fed continuously into the suction of the fan 7 from a storage hopper 10 through a
La sortie du caisson (à la partie supérieure) est munie de hottes d'aspiration 12a, 12b dont la fonction est d'aspirer la poudre de zinc résiduelle n'ayant pas été captée par les fentes de reprise 5a, 5b, ces hottes 12a, 12b étant reliées à l'aspiration d'un ventilateur 13 par l'intermédiaire d'un conduit 14. Un filtre 15 est disposé à la sortie du ventilateur 13.The outlet of the box (at the top) is provided with
A la sortie du caisson 1 est disposé un appareil 16 de mesure optique de la température de la bande qui délivre un signal. Cet appareil est notamment de type pyromètre à radiation.At the outlet of the casing 1 is arranged an
Le signal obtenu est envoyé dans un dispositif de régulation 18 qui le compare à une valeur de référence ou consigne C représentant la valeur optimale de température. Le signal de sortie du régulateur est ensuite utilisé comme il sera décrit ci-après. Ce dispositif de régulation est notamment du type proportionnel intégral dérivé.The signal obtained is sent to a regulating
Selon le mode de réalisation préféré de l'invention qui est décrit à la Fig. 1, l'installation comporte en amont du caisson de pulvérisation 1 un caisson de prérefroidissement 20 qui est lui-même constitué de deux demi-caissons 20a et 20b disposés verticalement de part et d'autre de la bande d'acier 2 entre lesquels elle défile.According to the preferred embodiment of the invention which is described in FIG. 1, the installation comprises, upstream of the spraying box 1, a
La bande 2 d'acier pénètre à la partie inférieure du caisson 20, alors que le zinc qui la recouvre est encore à l'état fondu. Chaque demi-caisson 20a et 20b comporte une plaque perforée 27a et 27b assurant un soufflage d'air régulier sur la bande d'acier revêtu 2 afin d'en assurer un prérefroidissement.The steel strip 2 enters the lower part of the
Un ventilateur 21 de prérefroidissement alimente par un conduit 22, sur lequel est installé un organe de réglage du débit 24, les parties 20a et 20b du caisson 20.A
Le signal de sortie du régulateur 18 est envoyé par une ligne 19 à des organes de commande 23 et 25 respectivement des organes de réglage du débit 17 et 24 de l'air envoyé dans le caisson de pulvérisation 1 et le caisson de prérefroidissement 20. Les organes de commande 23 et 25 sont du type diviseur de courant (ou de tension) communément appelés "ratio-bias", delivrant un signal proportionnel au-dessous ou au-dessus d'un certain seuil.The output signal of the
Les réglages se font de la façon suivante :
- Sur augmentation de température détectée par le pyromètre 16, le régulateur 18 délivrera un nouveau signal qui, traité dans les ratio-bias" 23
et 25, commandera d'abord en ouverture l'organe de réglage 17 du débit d'air de recirculation puis, ce dernier étant à son maximum d'ouverture, commandera en ouverture l'organe de réglage 24 du débit d'air de prérefroidissement.
- On a temperature increase detected by the
pyrometer 16, theregulator 18 will deliver a new signal which, processed in the ratio-bias "23 and 25, will firstly open the regulatingmember 17 of the recirculation air flow, then , the latter being at its maximum opening, will open theadjustment member 24 of the pre-cooling air flow.
Sur diminution de température détectée par le pyromètre 16, le régulateur 18 délivrera un nouveau signal qui, traité dans les "ratio-bias" 23 et 25 commandera d'abord en fermeture l'organe de réglage 24 du débit d'air de prérefroidissement puis, ce dernier étant complètement fermé, commandera en fermeture l'organe de réglage 17 du débit d'air de recirculation.On a decrease in temperature detected by the
Les "ratio-bias" 23 et 25 peuvent être réglés de façon telle qu'il y ait léger recouvrement entre l'ouverture maximale de l'organe de réglage 17 du débit d'air de recirculation et l'ouverture minimale de l'organe de réglage 24 du débit d'air de prérefroidissement. Le schéma de fonctionnement en cascade ou "split-range" des organes de réglage des débits d'air 17 et 24 est représenté en Fig. 2.The "ratio-bias" 23 and 25 can be adjusted so that there is slight overlap between the maximum opening of the regulating
L'organe de commande 23 commande également par une ligne 28 le dispositif 11 de dosage de poudre en faisant varier la vitesse de rotation du moteur 29 d'entraînement de ce dispositif 11 en fonction de l'ouverture de l'organe de réglage 17 de débit d'air.The
Selon une variante, le caisson de pulvérisation est muni de moyens de déplacement en translation verticale le long de la bande 2 qui sont commandés par un opérateur en fonction du signal de sortie du régulateur 18.According to a variant, the spray box is provided with means for displacement in vertical translation along the strip 2 which are controlled by an operator as a function of the output signal from the
Un comparateur de seuil 26 est installé en dérivation sur le signal de sortie du régulateur 18. Il sera réglé de façon telle que, lorsque ce signal arrive au-dessus d'une valeur environ égale à 90 % (M), une alarme prévient l'opérateur qu'il doit monter le caisson 1 et, inversement lorsque le signal descend en-dessous d'une valeur voisine de 45 % (B), une autre alarme indique à l'opérateur qu'il doit descendre le caisson.A
Le réglage en hauteur du caisson de pulvérisation 1 peut être rendu entièrement automatique en utilisant le comparateur de seuil 26 et les alarmes décrites ci- dessus. Pour éviter des déplacements permanents du caisson de pulvérisation 1, un système électrique à relais commandera des déplacements par palier. Ainsi, l'alarme "monter" commandera automatiquement une remontée par exemple de un mètre du caisson de pulvérisation 1. Cette opération sera répétée quelques instants plus tard si l'alarme "monter" persiste. Il en sera de même en cas d'alarme "baisser" : l'alarme "baisser" commandera automatiquement une descente par exemple de un mètre du caisson de pulvérisation 1, opération qui sera répétée quelques instants plus tard si l'alarme "baisser" persiste.The height adjustment of the spray box 1 can be made fully automatic using the
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