EP0246175B1 - Injecteur d'électrolyte à contrecourant - Google Patents

Injecteur d'électrolyte à contrecourant Download PDF

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EP0246175B1
EP0246175B1 EP87470008A EP87470008A EP0246175B1 EP 0246175 B1 EP0246175 B1 EP 0246175B1 EP 87470008 A EP87470008 A EP 87470008A EP 87470008 A EP87470008 A EP 87470008A EP 0246175 B1 EP0246175 B1 EP 0246175B1
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EP
European Patent Office
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fluid
electrolyte
injector
anodes
chamber
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EP87470008A
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EP0246175A1 (fr
Inventor
Gérard René Colin
Alain Leclercq
André Klein
Patrick Mara
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Sollac SA
Original Assignee
Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/08—Electroplating with moving electrolyte e.g. jet electroplating

Definitions

  • the invention relates to surface treatment installations, such as pickling, degreasing, phosphating installations and in particular installations for electrolytic coating of steel strips.
  • An electrogalvanizing line comprises one or more cells filled with electrolyte into which the steel strip is immersed for coating on one or both sides.
  • the steel strip passes over cathode conductive rollers partially submerged in the electrolyte bath.
  • Soluble zinc anodes are immersed in the electrolyte bath and arranged parallel and at a distance from the conductive rollers.
  • the sheet metal strip guided by the conductive rollers passes through the space between said rollers and the soluble zinc anodes.
  • European patent EP 0 125 707, US patents 3,975,242, 4,500,400 and GB patent 2,147,009 disclose counter-current injection by which electrolyte is injected against the current in the space between the strip and the anodes.
  • the space between the strip and the spout being relatively small, the flow of electrolyte arrival through the edges of the strip and the spout is less than the flow required to feed this depression.
  • the surface of the electrolyte bath becomes hollow, causing air to be drawn into the space between the strip and the anodes.
  • a first solution recommended by a person skilled in the art consists in immersing more deeply or even completely the injector in the electrolyte bath to eliminate the pump effect. This solution is hardly acceptable because it results in a reduction in the useful length of the anodes. It also forces immersion of the anode heads. This immersion no longer allows operators to visually control the positioning of the anodes.
  • Another solution to avoid the depletion of the cathode film of the electrolyte is to widen the space between the anodes and the conductive roller. This solution is not satisfactory since it requires more electrical energy.
  • the object of the present invention is to remedy the above drawbacks of known counter-current injectors, without having to modify the space between the anodes and the conductive roller, and makes it possible to inject the necessary and sufficient flow of electrolyte for completely sweep the space between the anodes and the steel strip led by the conductive roller.
  • an injector provided with a multitude of injection tubes separated from each other so as to allow the passage and arrival of a sufficient flow of electrolyte, as it is as claimed in claim 1,
  • the injector according to the invention comprises at least one electrolyte inlet pipe 1, the number and the diameter of the pipes 1 varying on the one hand as a function of the length of the injector itself dependent on the length of the cathode conductive roller on which the strip 14 passes and on the other hand as a function of the electrolyte flow rate required to ensure complete scanning of the space between the soluble anodes 15 and the strip 14 (FIG. 2).
  • This conduit 1 opens into a central chamber 2, of circular section, for distributing the flow of the electrolyte.
  • the central chamber 2 extends over the entire length of the injector and is closed at its two ends by plugs 3.
  • the central chamber 2 is provided with a plurality of orifices 4 drilled through the internal partition 5 of the 'injector.
  • These orifices 4 open onto a peripheral chamber 6 for homogenizing the flow of electrolyte, coaxial with the central chamber 2 and enveloping it over its entire length.
  • the orifices 4 are formed on the lower part of the central chamber 2 near a barrier 7 so as to direct the flow of electrolyte in the peripheral chamber 6 in one direction.
  • centering pins 8 are inserted, as necessary, in the peripheral chamber 6.
  • the electrolyte flow is conducted by the peripheral chamber 6 in a spout 9 provided with a plurality of holes 10.
  • This spout 9, according to an essential characteristic of the invention, is extended by injection tubes 11.
  • the injector of the present invention comprises a plurality of tubes injection 11 giving it the appearance of a comb. These injection tubes 11 ensure the free passage between them of the electrolyte from the bath 12. To allow sufficient arrival of the electrolyte from the bath into the space between the rollers and the anodes, the width of the heads of anodes 15 is decreased.
  • each injection tube is flattened in the form of a "carp tail" shape in order to ensure a more regular injection of the electrolyte.
  • the total section of the clearance 13 passing between the tubes 11 is such that it causes a sufficient reduction in the vacuum appearing between the strip 14 and the injector and eliminates the undesired air aspirations between the soluble anodes 15 and the strip 14
  • the injection tubes 11 are designed so that they can be removed from the spout 9.

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Description

  • L'invention concerne les installations de traitement de surface, telles que les installations de décapage, de dégraissage, de phosphatation et en particulier les installations de revêtement électrolytique des bandes d'acier.
  • Une ligne d'électrozingage comprend une ou plusieurs cellules remplies d'électrolyte dans lesquelles la bande d'acier est plongée en vue de son revêtement sur une ou ses deux faces. La bande d'acier passe sur des rouleaux conducteurs cathodiques en partie immergées dans le bain d'électrolyte. Des anodes solubles de zinc sont immergées dans le bain d'électrolyte et disposées parallélement et à distance des rouleaux conducteurs. La bande de tôle guidée par les rouleaux conducteurs passe dans l'espace compris entre lesdits rouleaux et les anodes solubles de zinc.
  • Un inconvénient important de cet agencement est qu'il entraîne un appauvrissement de la pellicule cathodique de l'électrolyte qui ne se renouvelle pas suffisamment dans l'espace compris entre les rouleaux conducteurs et les anodes de zinc. Cet appauvrissement entraîne une limitation de la densité du courant. L'électrolyte compris dans cet espace est saturé, en raison des frottements visqueux qui provoquent un entraînement de l'électrolyte, ce qui réduit notablement la vitesse relative de la bande par rapport à l'électrolyte. Il en résulte une baisse de la productivité de la ligne d'électrozingage. Pour remédier à ces inconvénients et augmenter la vitesse de la bande et la densité de courant, on connaît par le brevet européen EP 0 125 707, les brevets US 3 975 242, 4 500 400 et le brevet GB 2 147 009 des dispositifs d'injection à contre-courant par lesquels de l'électrolyte est injecté à contre-courant dans l'espace compris entre la bande et les anodes.
  • Quand ces dispositifs d'injection à contre-courant d'électrolyte sont disposés du côté où la bande montante émerge du bain d'électrolyte, le bec d'injection de ces dispositifs est placé au-dessous de la surface du bain d'électrolyte (US 4 500 400).
  • L'injection d'électrolyte par les injecteurs connus présente un inconvénient important préjudiciable à la qualité du revêtement. En effet, ces injecteurs connus provoquent l'aspiration d'air dans l'espace compris entre la bande et les anodes. Ces injecteurs sont pourvus d'un bec d'injection plat de section rectangulaire dont l'extrêmité est soit fendue sur toute la longueur du bec, soit percée d'une multitude de trous permettant l'injection en lame ou en jets multiples de l'électrolyte. Le bec d'injection est disposé parallèlement et à faible distance de la bande, entre cette dernière et la tête des anodes. Le bec d'injection étant situé en dessous de la surface du bain et l'électrolyte sortant du bec d'injection à grande vitesse, il se forme à la surface du bain une dépression par effet de pompe. L'espace entre la bande et le bec étant relativement réduit, le débit d'arrivée d'électrolyte par les bords de la bande et du bec est inférieur au débit nécessaire pour alimenter cette dépression. La surface du bain d'électrolyte se creuse provoquant l'aspiration d'air dans l'espace compris entre la bande et les anodes.
  • Une première solution préconisée par l'homme de l'art consiste à immerger plus profondément voir même complétement l'injecteur dans le bain d'électrolyte pour supprimer l'effet de pompe. Cette solution est difficilement acceptable car elle entraîne une réduction de la longueur utile des anodes. Elle contraint aussi à l'immersion des têtes d'anodes. Cette immersion ne permet plus aux opérateurs de contrôler visuellement le positionnement des anodes.
  • Une autre solution pour éviter l'appauvrissement de la pellicule cathodique de l'électrolyte consiste à élargir l'espace entre les anodes et le rouleau conducteur. Cette solution n'est pas satisfaisante dans la mesure où elle requiert plus d'énergie électrique.
  • La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus des injecteurs à contre-courant connus, sans avoir à modifier l'espace entre les anodes et le rouleaux conducteur, et permet d'injecter le débit nécessaire et suffisant d'électrolyte pour balayer entièrement l'espace compris entre les anodes et la bande d'acier conduite par le rouleau conducteur.
  • Ce but est atteint selon la présente invention par un injecteur pourvu d'une multitude de tubes d'injection séparés les uns des autres de manière à permettre le passage et l'arrivée d'un débit suffisant d'électrolyte, tel qu'il est reveneliqué dans la présente revendication 1,
  • Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence aux figures annexées dans lesquelles :
    • - la figure 1 représente une vue partielle de face de l'injecteur (selon la flèche de la figure 2)
    • - la figure 2 est une coupe par 11-11 de la figure I.
  • L'injecteur selon l'invention comprend au moins un conduit 1 d'arrivée d'électrolyte, le nombre et le diamètre des conduits 1 variant d'une part en fonction de la longueur de l'injecteur elle-même dépendante de la longueur du rouleau conducteur cathodique sur lequel passe la bande 14 et d'autre part en fonction du débit d'électrolyte requis pour assurer le balayage complet de l'espace compris entre les anodes solubles 15 et la bande 14 (Fig. 2). Ce conduit 1 débouche dans une chambre centrale 2, de section circulaire, de répartition du flux de l'électrolyte. La chambre centrale 2 s'étend sur toute la longueur de l'injecteur et est fermée à ses deux extrêmités par des bouchons 3. La chambre centrale 2 est pourvue d'une pluralité d'orifices 4 percés à travers la cloison intérieure 5 de l'injecteur.
  • Ces orifices 4 débouchent sur une chambre périphérique 6 d'homogénéisation du flux d'électrolyte, coaxiale à la chambre centrale 2 et l'enveloppant sur toute sa longueur. Les orifices 4 sont ménagés sur la partie inférieure de la chambre centrale 2 à proximité d'un barrage 7 de manière à diriger le flux d'électrolyte dans la chambre périphérique 6 dans un seul sens.
  • Pour maintenir les deux chambres 2 et 6 coaxiales, des pions de centrage 8 sont insérés, autant que de besoin, dans la chambre périphérique 6.
  • Le flux d'électrolyte est conduit par la chambre périphérique 6 dans un bec 9 pourvu d'une pluralité de forages 10. Ce bec 9, selon une caractéristique essentielle de l'invention, est prolongé par des tubes d'injection 11. En effet, contrairement aux injecteurs connus munis seulement d'un bec d'injection plat de section rectangulaire dont l'extrêmité est soit fendue sur toute la largeur ou soit percée de multiples trous, l'injecteur de la présente invention comprend une pluralité de tubes d'injection 11 lui donnant l'aspect d'une peigne. Ces tubes d'injection 11 assurent le libre passage entre eux de l'électrolyte du bain 12. Pour permettre l'arrivée suffisante de l'électrolyte du bain dans l'espace compris entre les rouleaux et les anodes, la largeur des têtes d'anodes 15 est diminuée.
  • L'extrêmité de chaque tube d'injection est, selon une variante préférentielle de réalisation, aplatie en forme dite de "queue de carpe" afin d'assurer une injection plus régulière de l'électrolyte.
  • La section totale des jeux 13 de passage entre les tubes 11 est telle qu'elle entraîne une diminution suffisante de la dépression apparaissant entre la bande 14 et l'injecteur et supprime les aspirations indésirables d'air entre les anodes solubles 15 et la bande 14. De préférence les tubes d'injection 11 sont conçus de manière à pouvoir être démontés du bec 9.

Claims (4)

1. Injecteur de fluide à contre courant composé d'un conduit d'arrivée du fluide, d'une chambre et d'un bec d'injection caractérisé en ce qu'il comprend:
- au moins un conduit (1) d'arrivée de fluide,
- une chambre centrale (2) de répartition du flux du fluide s'étendant sur toute la longueur de l'injecteur, le conduit d'arrivée (1) débouchant sur ladite chambre centrale (2), munie d'une cloison interne (5),
- une pluralité d'orifices 4 percés à travers la cloison interne (5) de l'injecteur sur la partie inférieure de ladite chambre centrale (2) aux débouchent sur une chambre périphérique (6) d'homo- généisationdu flux du fluide, coaxiale de la chambre centrale (2) et l'enveloppant sur toute sa longueur, dans laquelle sont insérés autant que de besoin des pions de centrage (8),
- un barrage (7) disposé dans la chambre périphérique (6) pour diriger le flux du fluide dans un bec (9) pourvu d'une pluralité de forages (10),
- une pluralité de tubes d'injections (11) prolongeant les forages (10) et permettant le libre passage entre lesdits tubes (11) de l'électrolyte du bain (12).
2. Injecteur de fluide à contre-courant, selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'extrémité des tubes d'injection (11) est de section circulaire.
3. Injecteur de fluide à contre courant selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'extrémité des tubes d'injection (11) est de section aplatie.
4. Cellule de ligne d'électrodéposition comprenant au moins un injecteur selon les revendications 1, 2 ou 3, des rouleaux conducteurs et des anodes solubles (15) caractérisée en ce que la largeur des têtes d'anodes (15) est diminuée.
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FR8606601 1986-05-05

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