EP0425354A1 - Installation et procédé de revêtement électrolytique d'une bande métallique - Google Patents

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EP0425354A1
EP0425354A1 EP90402956A EP90402956A EP0425354A1 EP 0425354 A1 EP0425354 A1 EP 0425354A1 EP 90402956 A EP90402956 A EP 90402956A EP 90402956 A EP90402956 A EP 90402956A EP 0425354 A1 EP0425354 A1 EP 0425354A1
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EP
European Patent Office
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strip
drum
roller
rollers
contact
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EP90402956A
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German (de)
English (en)
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EP0425354B1 (fr
Inventor
Gérard Colin
Jacques Keller
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Sollac SA
Original Assignee
Sollac SA
Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
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Publication date
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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
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0614—Strips or foils
    • C25D7/0635—In radial cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils

Definitions

  • the invention relates to an installation for electroplating a metal strip and in particular an installation for electrogalvanizing a steel strip.
  • the invention also relates to a coating process implemented in this installation, in particular for electro-galvanizing a steel strip.
  • Methods and devices are known for producing the electrolytic coating of a steel strip continuously, this strip being circulated so as to pass through one or preferably several successive electrolytic cells in which the coating metal is deposited on the two sides of the strip simultaneously or on only one of the two sides.
  • the installations and processes used in the future should make it possible to produce sheets comprising a single-sided coating or a very high-quality double-sided coating consisting either of pure zinc or of a zinc alloy containing nickel or iron.
  • These sheets must have very good dimensional tolerances, edges of very good quality and the coating must have a perfectly defined and perfectly regular thickness in all parts of the sheet produced.
  • this coating must not have any longitudinal marks liable to affect the appearance and quality of the product.
  • the known methods and devices which are extremely varied use fixed electrodes brought to an anode potential with respect to the strip which constitutes a mobile cathode circulating, on a part of its course, in the vicinity of the active surface of the anodes.
  • the anodes and the strip to be coated are therefore electrically connected to the corresponding terminals of a source of direct electric current capable of passing an electrolysis current of very high intensity through a layer of electrolytic liquid interposed between the anodes and the surface of the strip to be coated, this liquid being generally circulated, so as to improve its contact with the active surfaces and to ensure its renewal.
  • the electrolytic liquid is contained in a tank inside which the strip is brought to circulate near the active surfaces of the anodes which are completely immersed in the electrolytic liquid.
  • the different known methods and devices differ from each other mainly by the shape and position of the anodes, by the means for guiding the strip inside the tank filled with electrolytic liquid, by the means for supplying the cathode current strip, by the use of soluble anodes or, on the contrary, insoluble anodes and by the nature of the electrolyte used.
  • the coating metal is transported in the electrolyte by the electrolysis current between the anode and the strip brought to a cathodic potential whereas in the case of insoluble anodes, the coating metal comes from the electrolytic bath itself which must be continuously regenerated.
  • Certain coating installations comprise anodes having planar active surfaces between which the sheet metal to be coated passes. These anodes can be arranged either vertically or horizontally and the corresponding electrolysis cells are designated as vertical cells or horizontal cells.
  • the coating is carried out on both sides of the strip simultaneously.
  • the electrolysis cells designated as radial cells each consist of a tank containing an electrolytic liquid in which the anodes are immersed, delimiting an active internal surface in the form of a portion of a cylinder opposite which one face of the strip to be coated, the width of the interval between the internal face of the anodes and the surface to be coated being substantially constant.
  • a drum mounted to rotate about a horizontal axis and substantially coaxial with the interior surface of the anodes is disposed inside the tank, so as to be partially immersed in the electrolytic liquid. This drum moves the strip inside the electrolytic cell.
  • the electrolysis current flows through the space of annular shape and constant width between the interior surface of the anodes and the surface of the strip to be coated, in the radial direction of the drum which defines the cylindrical winding surface of the strip.
  • This process has advantages in that the space between the electrodes in which the electrolyte is circulated can be maintained at a substantially constant value and practically independent of the flatness and the tension state of the strip which is pressed against the drum.
  • this type of radial cell installation is particularly well suited to the production of a coating on one side of the strip or to the production of coverings of different natures on each of the sides of the strip.
  • the drum is coated, at least in its end parts, with a layer of flexible material such as an elastomer.
  • the lateral parts of the strip adjacent to its two edges are brought into contact with the parts of the drum coated with flexible and impermeable material, with a contact pressure sufficient to ensure a perfect seal. This avoids any infiltration of electrolytic liquid between the drum and the metal strip.
  • the electrical contacting of the strip with the negative terminal of the current source is generally effected by means of the strip displacement drum immersed in the cell of the electrolysis cell.
  • the drum has on its lateral surface a ferrule of a metallic alloy, placed in a central position on the drum between its end parts coated with the flexible material of the elastomer type which is an electrical insulator.
  • the lateral layers of elastomer are slightly projecting with respect to the central ferrule ensuring the electrical contact of the strip. It is therefore necessary, to bring the strip into electrical contact with the central ferrule of the drum, to exert sufficient pressure on the lateral end portions of elastomer to compress them so that the surface of the strip is in contact with the conductive ferrule over the entire surface of this ferrule.
  • the distribution of the electric field along the width of the conductive shell is not perfectly uniform and in particular, certain anomalies appear in the vicinity of the edges of the shell where the electric field increases significantly.
  • An installation comprising cells of the radial type in which the electric current is supplied to the strip by means of rollers arranged on either side of the drum, these current supply rollers associated with rollers support being placed at a relatively small distance above the level of the liquid in the cell of the electrolysis cell and the ends of the anodes.
  • the cathode current supply rollers to the strip are of very small diameter and come into contact with the strip in an area practically limited to a generator of the current supply roller. It is therefore only possible to pass a relatively low intensity current through the strip, which limits the possibilities of the installation as regards its productivity and the production of thick coating layers.
  • the electrolysis cell although of the radial type, uses insoluble anodes which require continuous regeneration of the electrolyte during the coating process.
  • the strip is pinched, before entering the electrolytic liquid bath and at its exit, between the corresponding guide roller and the drum.
  • the guide and tension rollers ensuring the supply of electric current to the strip are of small diameter compared to the diameter of the drum and must exert a relatively large traction on the strip to ensure a tight contact of the strip. with the drum and a passage of electric current from the guide rollers to the strip without arcing.
  • the metal strip reaches the guide rollers of the electrolysis cell and leaves this electrolysis cell in a substantially horizontal direction, which is not favorable in the case where several cells are arranged one after the other. others to constitute a coating installation by depositing successive layers on the strip.
  • Chloride electrolytes have a much lower electrical resistivity than sulfate electrolytes, which generally results in less current consumption when used in an electrolytic coating installation. On the other hand, chlorides are generally more corrosive and cause faster wear of the cell structures coming into contact with the electrolyte.
  • the object of the invention is therefore to propose an installation for electrolytic coating of a metal strip and in particular an installation for electrogalvanizing a steel strip comprising at least one cell consisting of a tank containing electrolytic liquid, a rotating drum with a horizontal axis entirely coated on its external cylindrical lateral surface with an electrically insulating material and partially immersed in the electrolytic liquid, a set of soluble anodes in coating metal, in form of portions of rings arranged facing the external cylindrical surface of the drum in its submerged part with which the metal strip to be coated is kept in contact, means for supplying the anodes with electric current, means for injection of electrolytic liquid between the anodes and the metal strip in contact with the drum, against the current with respect to the direction of circulation of the strip and of the sets of electrically conductive rollers in contact with the strip in an area situated above of the upper level of the electrolytic liquid in the tank electrically connected to means ensuring a circulation ion of the electric current in the metal strip and a cathodic potential of this strip with respect to the
  • the sets of electrically conductive rollers are constituted, for each of the cells, by two electrically conductive deflecting rollers over which the strip to be coated passes, rotatably mounted each around an axis parallel to the axis of the drum. , on either side of the drum and arranged at least partially below the upper level of the drum, near its external surface and two support rollers associated with each of the deflec rollers teurs ensuring the maintenance of the strip against the deflecting roller over a substantial part of its periphery and up to an area close to the part of the external surface of the drum immersed in the electrolytic liquid.
  • the invention also relates to an electrolytic coating process using an installation according to the invention and using a chloride solution as the electrolytic liquid.
  • FIG 1 there is shown, schematically, an electrolysis cell of an electrogalvanizing installation according to the invention.
  • the cell comprises a tank 1 of which only part of the side wall has been shown.
  • the tank 1 contains an electrolytic liquid 2 of the chloride type containing Cl- ions in which are immersed soluble anodes 3 of zinc or other metal.
  • the anodes 3 have the shape of portions of circular rings constituting an arc of an angular amplitude a little less than 90 °.
  • the anodes 3 are arranged two by two one after the other, with a slight spacing, so as to present an active inner surface having an enveloping arc a little less than 180 °.
  • the anodes 3 constitute a continuous active surface of cylindrical shape whose width is at least equal to the width of the strip to be coated.
  • the soluble anodes 3 rest on two support elements 5 made of a material which is good conductor of electricity which are connected to the positive terminal of a direct current source 6, so as to bring the conductive elements 5 and the soluble anodes 3 into electrical contact with these elements, at an anode potential and passing the electrolysis current through the soluble anodes 3.
  • a drum 8 whose diameter is slightly less than the diameter of the active cylindrical surface of the anodes 3 is rotatably mounted on the cell 1, via a horizontal axis 9.
  • the drum 8 is arranged so that the level 10 of the electrolytic liquid 2 in the tank 1 is located slightly below the diametrical plane of the drum 8.
  • the lateral surface of the drum 8 is entirely coated with an insulating material which may preferably consist of an elastomer.
  • the strip to be coated 16 for example a strip of sheet metal or of steel strip, is brought into contact with the insulating lateral surface of the drum 8 whose rotation in the direction of the arrow 13 allows the movement of the strip inside the electrolyte bath 2, opposite the active surface of the anodes 3.
  • a first ramp 14 for injecting electrolytic liquid is placed in the vicinity of the outlet end of the anode portions 3 and comprises a set of injectors 14 ′ for injecting electrolytic liquid into the space formed between the portion anode 3 and the outer surface of the drum 8 over which the strip to be coated 16 passes.
  • a second injection ramp 15 is placed at the lower part of the drum, in the zone situated between the lower end parts of the anode portions 3.
  • the ramp 15 is a double ramp comprising injectors 15 at each of the portions of anodes 3 directed in opposite directions for each of the parts of the double ramp 15.
  • the injectors 15 ′ connected to the ramp 15 located on the left in FIG. 1 are put into operation.
  • the electrolytic liquid circulates against the current with respect to the direction of circulation of the strip, throughout the annular space situated between the anodes 3 and the drum.
  • the level 10 of the electrolytic liquid in the tank 1 of the electrolysis cell corresponds to a level of overflow of this liquid in a space 17 (arrow 18) in which the electrolytic liquid is collected to be reinjected by the ramps 14 and 15.
  • the path of the strip 16, on either side of the drum 8 is defined by deflector rollers 20 and 20 ′ also ensuring that the strip 16 comes into contact with the surface of the drum 8, with a certain bearing pressure .
  • Two support rollers 21a and 21b maintain the strip 16 on the deflector roller 20, along a certain winding arc.
  • two support rollers 21′a and 21′b maintain the strip 16 on the deflector roller 20 ′, at the outlet of the electrolysis cell.
  • the deflection rollers 20 and 20 ′ are each connected to the negative terminal of one of the direct current sources 6, in order to bring the strip to a cathodic potential and to pass the electrolysis current in the strip 16, the rollers 20 and 20 ′ being made entirely of a conductive material.
  • a wringing roller 22 disposed on the path of the strip 16 at the outlet of the electrolysis cell makes it possible to avoid the electrolyte entrainment by the strip 16 at its outlet from the electrolyte bath 2.
  • Figures 2 to 5 show an electrolytic coating installation according to the invention which can be used to coat a steel strip with a layer of zinc or zinc alloy on one of its faces or on its two sides.
  • This installation comprises successive electrolysis cells whose general structure is identical to the structure which has been described and which is shown in FIG. 1.
  • the corresponding elements in FIG. 1 and in FIGS. 2 to 5 bear the same references.
  • FIG. 2 the inlet part of the installation comprising the first two electrolysis cells is shown, in the direction of movement of the strip symbolized by the arrow 24.
  • the tanks 1a and 1b of the two successive electrolysis cells 25a and 25b rest on a struc common structure 26 constituting the support for the installation for coating the strip.
  • the tanks 1a and 1b of two successive cells have vertical end walls 27, the upper level of which determines the level of overflow of the electrolytic liquid 2 in a space 17 delimited by a wall 28 fixed on the external surface of the wall 27.
  • a pipe 29 for recovering electrolytic liquid is disposed at the lower part of each of the spaces 17 delimited by a wall 28.
  • the electrolytic liquid recovered by the lines 29 can be returned by pumps to the injection manifolds 14 and 15 which operate in the manner which has been described above.
  • the injection ramp 15 is a double ramp comprising injectors 15 ′ directed in different directions and capable of injecting electrolytic liquid into the space existing between the strip 16 and the active surface of the corresponding portion of anode, in different directions.
  • This arrangement of the injection ramps 14 and 15 makes it possible to use the installation both in the direction of movement of the strip represented by the arrow 24 and in the opposite direction.
  • the deflector rollers 20 and 20 ′ of the strip are rotatably mounted about a horizontal axis parallel to the axis 9 of the drum 8, on a support 30 integral with the structure support 26 of the installation.
  • the deflection rollers 20, 20 ′ are preferably motorized, so as to facilitate the circulation of the strip 16 and to avoid sliding of this strip on the deflection roller.
  • the deflector rollers 20 and 20 ′ are electrically connected, as explained with reference to, FIG. 1, to the negative terminal of a high power direct current source capable of supplying a very high intensity at a voltage determined by the optimal conditions for carrying out the electrolysis carried out inside the cell.
  • the deflection rollers 20 and 20 ′ have a large diameter, this diameter being, in the case of the installation described, slightly greater than the radius of the drum 8 of the electrolysis cell.
  • the deflection rollers 20 and 20 ′ are on the other hand placed so that at least part of the roller, and preferably a substantial part, is situated at a level below the upper level of the drum 8. However, the deflecting rollers 20 and 20 ′ are arranged above the upper end of the walls 27 of the tank 1 and therefore entirely above the level 10 of the electrolyte in the corresponding tank 1.
  • Each of the successive deflector rollers 20 and 20 ′ constitutes both the input roller of a cell electrolytic and the output roller of the previous electrolytic cell.
  • the roller 20 shown in FIG. 3 constitutes the inlet roller of the electrolytic cell 25b and the outlet roller of the electrolytic cell 25a.
  • the sheet metal strip 16 is returned substantially at 180 ° by the successive deflection rollers 20 and 20 ′ 20′ with the exception of the initial roller 20a which returns the strip 16 to 90 °.
  • the support rollers 21a and 21b placed on either side of the deflector roller 20 ensure that the strip 16 is pressed onto the roller 20 in an arc at least equal to 190 °. A large contact surface is thus obtained between the strip 16 and the roller 20 by the fact that this roller has a large diameter and a large amplitude winding arc. It is therefore possible to pass a very high intensity of cathode current through the strip.
  • a deflector roller 20 constituting the output roller of a first electrolysis cell 25 and the input roller of the next electrolysis cell 25 ′.
  • the deflector roller 20, the diameter of which is slightly greater than half the diameter of the drums 8 and 8 ′ of the cells 25 and 25 ′ is placed on its support 30, so that a substantial part of the roller 20 is disposed at a level below the upper level of the drums 8 and 8 ′.
  • the deflector roller 20 is interposed between the drums 8 and 8 ′ such that part of its lateral surface is close to the lateral surface of the drum 8 and another part of its surface is close to the outer surface of the drum 8 ′.
  • the axis of rotation of the deflector roller 20 is in a vertical plane equidistant from the end walls 27 of the successive cells 25 and 25 ′.
  • the support rollers 21a and 21b which have been shown in Figure 3 in solid lines in their operating position ensure, in this position, the contact of the strip 16 with the lateral surface of the deflector roller 20, in two generators located below the horizontal diametral plane of the deflector roller 20. In this way, the strip 16 is kept in contact with the deflector roller 20 of large diameter, over an arc length greater than 180 ° and generally close to or a little more than 190 °.
  • the support rollers 21a and 21b are in contact with the deflector roller 20 over its entire length so that the contact surface between the strip 16 and the deflector roller 20 has a very important dimension. It is therefore possible to pass an electric current of very great intensity between the conductive roller 20 connected to the source of direct current and the steel strip 16 in circulation.
  • the support rollers 21a and 21b ensure perfect contact of the strip with the deflector roller, without it being necessary to exert significant traction on the strip. This reduces the possibility of arcing between the strip and the roller.
  • the density of cathode current flowing from the roller to the strip can be reduced as long as the contact area is large.
  • the support rollers are arranged in a narrow width interval delimited by the surfaces facing the deflector roller and the corresponding drum.
  • This arrangement close to the zone where the deflector roller is closest to the drum makes it possible to ensure effective contact between the strip and the deflector roller by which the strip is supplied with electric electrolysis current, in an area close to the part drum 8 or 8 ′ submerged under level 10 of the electrolyte bath in cells 25 and 25 ′.
  • the electric current therefore travels a short length of the strip 16 before reaching the annular zone where the electrolysis takes place situated between the soluble anodes 3 and the corresponding drum 8 or 8 ′, this zone comprising an upper inlet part situated just below level 10 of the electrolyte bath.
  • FIGS. 3, 4 and 5 it can be seen that the support rollers 21a and 21b are fixed at their longitudinal ends, on lever arms 31a and 31′a, as regards the support roller 21a and 31b and 31′b as regards the roller 21b, the lever arms themselves being articulated about a horizontal axis on a corresponding support 32 resting on the fixed frame 33 of the installation.
  • each of the levers 31a, 31′a, 31b, 31′b opposite the end connected to the corresponding support rollers 21a or 21b is articulated, around a horizontal axis, to the rod 34 a cylinder 35.
  • this roller By extraction or retraction of the rods 34 of the jacks 35 associated with a support roller 21a or 21b, this roller can be moved between its service position, shown in solid lines in FIG. 4 where the roller ensures the support of the strip 16 on the deflector roller 20, and an out of service position, shown in broken lines in FIG. 4 where the corresponding support roller is distant from the lateral surface of the deflector roller 20 and is no longer in contact with the strip of sheet 16.
  • the actuating cylinders 35 for the support rollers are mounted on the upper part of the support 32 resting on the frame 33 of the installation.
  • the bearings 36 in which the ends of the shaft of the deflection roller 20 are mounted also rest on the frame 33 of the installation, by means of a support 37 on which the support 32 of the support rollers is fixed.
  • an extractor roller 22 is rotatably mounted about a horizontal axis parallel to the axis of the deflector roller 20 and the drum 8 ′, between two end flanges 42 and 42 ′ secured an axis 43 parallel to the axis of the deflector roller 20, the ends of which are fixed to a lever arm 44 or 44 ′ connected in an articulated manner to the rod of an actuating cylinder 45 or 45 ′ fixed, by l 'through a support, on the fixed frame 33 of the installation.
  • the actuation of the cylinders 45 and 45 ′ makes it possible to rotate the axis 43 in one direction or the other so as to move the wringing roller 22 between its service position shown in solid lines in FIG. 3 in which the roller 22 is in contact with the sheet metal strip 16 and an out of service position in which the roller 22 is no longer in contact with the strip 16.
  • the dewatering roller comprises a tubular metal core rotatably mounted by means of bearings on the axis of the roller 22, the ends of which are fixed to the flanges 42 and 42 ′ and an external coating of flexible material coming into contact with the metal strip 16 , in the service position of the wringing roller.
  • the wringing roller comes into contact with the strip 16, in the part of this strip coming into contact with the drum 8, immediately above the level 10 of the electrolyte bath and the end of the soluble anodes 3 In this way, the strip 16 is pinched between the drain roller 22 and the drum 8, so that it is possible to exert a relatively strong spin pressure on the sheet, by means of the flexible external surface. of the wringer 22, thanks to the actuating cylinders 45 and 45 ′.
  • the arrangement of a single wringing roller bearing on the drum 8 in an area located just above the level 10 of the electrolyte makes it possible to increase the efficiency of the wringing of the strip as it exits. the electrolysis cell while avoiding lengthening the length of the sheet metal strip 16 between the corresponding support roller 21a and the annular electrolysis zone.
  • This arrangement of the wringer eliminates the need for pinch and wringer rollers in a free part of the strip located between the deflector roller and the drum.
  • the installation further comprises a sanding assembly 48 of the lateral surface of the deflection roller 20 secured to an axis 49 rotatably mounted at its ends in supports 46 ′ similar to the supports 46 receiving the end parts of the axis 43 for supporting and positioning the wringing roller 22.
  • the sanding assembly 48 fixed on the axis 49 can be moved between an active position in contact with the corresponding deflector roller and an inactive position distant from the roller by means of jacks such as 50 connected to the ends of the axis 49 by the intermediate of articulated connecting rods.
  • the drain roller 22 and the sanding assembly 48 of the deflector roller 20 are placed on either side of the vertical plane of symmetry of the roller 20.
  • the supports 46 and 46 ′ have openings allowing mounting in these supports located on either side of the plane of symmetry of the deflector roller 20 or of the wringer assembly 43, 42, 22, or of the '' sanding set 48, 49.
  • Figures 4 and 5 also show the injection assemblies 14 arranged at the inlet and outlet of the drums 8 and 8 'respectively. These injection assemblies include a very large number of small diameter injectors 14 ′ opening into the annular electrolysis space delimited by the corresponding drum and the sheet on the one hand and the internal active surface of the soluble anodes on the other. go.
  • one of the assemblies 14 is put into operation, according to the direction of circulation of the strip 16 in the installation.
  • the installation according to the invention can be implemented using an electrolytic bath consisting of a chloride having good electrical conductivity.
  • an electrolytic bath consisting of a chloride having good electrical conductivity.
  • the implementation of the installation according to the invention has all the advantages of known methods with radial cells, in particular as regards the production of a high quality coating on one of the faces of the strip.
  • the installation according to the invention makes it possible to avoid the drawbacks of known methods with radial cells using a conductive ferrule wound on the drum, that is to say the need to exert significant pulls on the strip and the formation of longitudinal traces corresponding to shell marks.
  • the installation according to the invention can comprise a large number of cells, which allows ac increase the speed of circulation of the strip and therefore the productivity of the installation.
  • This installation can also be very easily and quickly adapted to one direction of traffic or another of the strip to be coated.
  • the installation and the method according to the invention can be easily adapted to the production of a sheet coated on its two faces with identical or different layers constituted for example by zinc or zinc layers containing iron or nickel.
  • the size and arrangement of the deflection rollers and the support rollers associated with these deflection rollers can be different from those which have been described, the arc for winding the strip on the deflection rollers can have a variable value.
  • the dewatering rollers located at the outlet of the electrolysis cells can be produced in a different way from that which has been described and likewise, the circulation of the electrolyte in the annular zone situated between the drum and the soluble anodes can be performed in a manner different from that which has been described.
  • the installation according to the invention can be used with different electrolytes of chloride solutions and the electrical parameters for controlling the process can be determined in the usual way, depending on the operating conditions of the installation.
  • the installation and the method according to the invention can be used not only for the electrogalvanization of steel sheets but also in the case of the production of a metallic coating of any kind on a steel sheet or strip or on any other metallic support in the form of a strip of great length.

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Abstract

L'installation comporte un ensemble de cellu­les (25a, 25b) de type radial. L'alimentation électrique de la bande (16) à revêtir constituant la cathode est assurée par l'intermédiaire de deux rouleaux déflecteurs conducteurs de l'électricité (20) montés rotatifs chacun autour d'un axe parallèle à l'axe du tambour (8) de la cellule d'électrolyse. Les rouleaux déflecteurs (20) sont disposés au moins partiellement en-dessous du niveau supérieur du tambour (8), à proximité de sa sur­face externe. Deux rouleaux d'appui (21a, 21b) associés à chacun des rouleaux déflecteurs assurent le maintien de la bande contre le rouleau déflecteur sur une partie substantielle de sa périphérie et jusqu'à une zone proche de la partie de la surface externe du tambour (8) immergée dans le liquide électrolytique (2). L'invention s'applique en particulier à l'électrozingage d'une tôle en acier.

Description

  • L'invention concerne une installation de revêtement électrolytique d'une bande métallique et en particulier une installation d'électrozingage d'une bande d'acier.
  • L'invention concerne également un procédé de revêtement mis en oeuvre dans cette installation, en particulier pour réaliser l'électrozingage d'une bande d'acier.
  • On connaît des procédés et des dispositifs pour réaliser le revêtement électrolytique d'une bande d'acier en continu, cette bande étant mise en circula­tion de manière à traverser une ou de préférence plu­sieurs cellules électrolytiques successives dans les­quelles le métal de revêtement est déposé sur les deux faces de la bande simultanément ou sur l'une des deux faces seulement.
  • En particulier, de tels procédés ont été ap­pliqués pour déposer un métal tel que le zinc ou un alliage métallique à base de zinc renfermant du nickel ou du fer sur l'une ou sur les deux faces d'une bande en acier.
  • Les exigences de la clientèle, en ce qui concerne la qualité des tôles ou feuillards revêtus et la diversité des produits tant en ce qui concerne leurs caractéristiques dimensionnelles que leurs compositions ont conduit les producteurs de tôles revêtues et en particulier les producteurs de tôles zinguées à recher­cher des procédés et des installations garantissant une grande qualité des produits et présentant une grande souplesse d'utilisation.
  • En particulier, les installations et procédés utilisés dans l'avenir devront permettre de produire des tôles comportant un revêtement monoface ou un revêtement double face de très grande qualité constitué soit par du zinc pur, soit par un alliage de zinc contenant du nickel ou du fer. Ces tôles doivent présenter de très bonnes tolérances dimensionnelles, des rives de très bonne qualité et le revêtement doit présenter une épais­seur parfaitement définie et parfaitement régulière dans toutes les parties de la tôle produire. En outre, ce revêtement ne doit pas présenter de marques longitudina­les susceptibles d'altérer l'aspect et la qualité du produit.
  • Enfin, il est souhaitable d'obtenir des carac­téristiques mécaniques améliorées pour les tôles revê­tues et en particulier de pouvoir garantir une limite élastique de la tôle à un niveau requis.
  • Dans certains cas particuliers, il peut être nécessaire également de produire des tôles revêtues par des alliages de natures différentes sur chacune de leurs faces.
  • Les procédés et installations connus actuelle­ment ne permettent pas de répondre à l'ensemble des exigences formulées par la clientèle.
  • Les procédés et dispositifs connus qui sont extrêmement variés utilisent des électrodes fixes por­tées à un potentiel anodique par rapport à la bande qui constitue une cathode mobile circulant, sur une partie de son parcours, au voisinage de la surface active des anodes. Les anodes et la bande à revêtir sont donc reliées électriquement aux bornes correspondantes d'une source de courant électrique continu susceptible de faire passer un courant d'électrolyse de très forte intensité à travers une couche de liquide électrolytique intercalée entre les anodes et la surface de la bande à revêtir, ce liquide étant généralement mis en circula­tion, de manière à améliorer son contact avec les surfa­ces actives et à assurer son renouvellement.
  • Le liquide électrolytique est contenu dans une cuve à l'intérieur de laquelle la bande est amenée à circuler à proximité des surfaces actives des anodes qui sont entièrement plongées dans le liquide électrolyti­que.
  • Les différents procédés et dispositifs connus se différencient les uns des autres principalement par la forme et la position des anodes, par les moyens de guidage de la bande à l'intérieur de la cuve remplie de liquide électrolytique, par les moyens d'alimentation de la bande en courant cathodique, par l'utilisation d'ano­des solubles ou, au contraire, d'anodes insolubles et par la nature de l'électrolyte utilisée.
  • Dans le cas où l'on utilise des anodes solu­bles, le métal de revêtement est transporté dans l'élec­trolyte par le courant d'électrolyse entre l'anode et la bande portée à un potentiel cathodique alors que dans le cas d'anodes insolubles, le métal de revêtement provient du bain électrolytique lui-même qui doit être régénéré en continu.
  • Certaines installations de revêtement compor­tent des anodes ayant des surfaces actives planes entre lesquelles passe la tôle à revêtir. Ces anodes peuvent être disposées soit verticalement soit horizontalement et les cellules d'électrolyse correspondantes sont dési­gnées comme cellules verticales ou cellules horizonta­les.
  • Dans la plupart des cas, le revêtement est effectué sur les deux faces de la bande simultanément.
  • On connaît un autre type d'installation com­portant des anodes solubles en forme de portions d'an­neaux. Les cellules d'électrolyse désignées comme cel­lules radiales sont constituées chacune par une cuve contenant un liquide électrolytique dans lequel sont plongées les anodes délimitant une surface intérieure active en forme de portion de cylindre en vis-à-vis de laquelle on déplace une face de la bande à revêtir, la largeur de l'intervalle compris entre la face interne des anodes et la surface à revêtir étant sensiblement constante. Un tambour monté rotatif autour d'un axe horizontal et sensiblement coaxial à la surface inté­rieure des anodes est disposé à l'intérieur de la cuve, de manière à être partiellement immergé dans le liquide électrolytique. Ce tambour assure le déplacement de la bande à l'intérieur de la cellule électrolytique. Le courant d'électrolyse traverse l'espace de forme annu­laire et de largeur constante compris entre la surface intérieure des anodes et la surface de la bande à revê­tir, dans la direction radiale du tambour qui définit la surface d'enroulement cylindrique de la bande.
  • Ce procédé présente des avantages dans la mesure où l'espace compris entre les électrodes dans lequel on met en circulation l'électrolyte peut être maintenu à une valeur sensiblement constante et prati­quement indépendante de la planéité et de l'état de tension de la bande qui se trouve plaquée contre le tambour.
  • De plus, ce type d'installation à cellules radiales est particulièrement bien adapté à la réalisa­tion d'un revêtement sur une seule face de la bande ou à la réalisation de revêtements de natures différentes sur chacune des faces de la bande.
  • En effet, il est possible d'assurer un contact parfaitement étanche entre la face de la bande opposée à sa face à revêtir et la surface latérale du tambour, au moins dans les parties d'extrémité latérale de la bande. Dans ce but, le tambour est revêtu, au moins dans ses parties d'extrémité, d'une couche de matériau souple tel qu'un élastomère. Les parties latérales de la bande voisines de ses deux rives sont mises en contact avec les parties du tambour revêtues de matière souple et étanche, avec une pression de contact suffisante pour assurer une parfaite étanchéité. On évite ainsi toute infiltration de liquide électrolytique entre le tambour et la bande métallique.
  • De manière à alimenter la bande en courant électrique et à la maintenir à un potentiel cathodique par rapport aux anodes solubles qui sont reliées à la borne positive d'une source de courant continu, il est nécessaire d'assurer la mise en contact de la bande avec un élément conducteur électrique qui est lui-même relié électriquement à la borne négative de la source de courant continu d'électrolyse.
  • La mise en contact électrique de la bande avec la borne négative de la source de courant est générale­ment effectuée par l'intermédiaire du tambour de dépla­cement de la bande immergé dans la cuve de la cellule d'électrolyse. Pour cela, le tambour comporte sur sa surface latérale une virole en un alliage métallique, placée dans une position centrale sur le tambour entre ses parties d'extrémité revêtues par le matériau souple du type élastomère qui est un isolant électrique.
  • Afin d'assurer un contact étanche entre la bande et la surface du tambour dans ses parties d'extré­mité, les couches latérales d'élastomère sont légèrement saillantes par rapport à la virole centrale assurant le contact électrique de la bande. Il est donc nécessaire, pour mettre la bande en contact électrique avec la virole centrale du tambour, d'exercer une pression suffisante sur les parties d'extrémité latérales en élastomère pour les comprimer de manière que la surface de la bande soit en contact avec la virole conductrice sur toute la surface de cette virole.
  • On doit donc exercer sur la bande, de part et d'autre du tambour, des efforts de traction de sens opposés dont l'amplitude peut être importante. Ces efforts sont exercés par l'intermédiaire de rouleaux de guidage et de tension situés au-dessus du niveau de liquide dans la cuve de la cellule d'électrolyse réali­sant une certaine déflection de la bande de part et d'autre du tambour. Ces rouleaux maintiennent également la bande sur le tambour, suivant un arc d'enroulement déterminé.
  • La traction exercée sur la bande de part et d'autre du tambour engendre des contraintes mécaniques importantes dans la masse de la tôle si bien que les caractéristiques mécaniques de cette tôle se trouvent parfois détériorées.
  • En outre, la répartition du champ électrique suivant la largeur de la virole conductrice n'est pas parfaitement uniforme et en particulier, certaines anomalies apparaissent au voisinage des bords de la virole où le champ électrique augmente de manière sensi­ble.
  • Dans le cas de cellules d'électrolyse à dispo­sition verticale des anodes, il est connu d'amener le courant électrique à la bande par l'intermédiaire de rouleaux déflecteurs disposés au-dessus du niveau du liquide dans la cuve de la cellule. Cependant, de telles installations, outre les inconvénients liés à la dispo­sition verticale des anodes et de la bande dans sa partie sur laquelle est effectué le revêtement, sont très peu économiques sur le plan de la consommation de courant électrique. Cette forte consommation de courant électrique est due pour partie au fait que le courant est amené à la bande par les rouleaux déflecteurs dans une zone sensiblement éloignée des anodes.
  • On connaît également une installation compor­tant des cellules de type radial dans laquelle le cou­rant électrique est amené à la bande par l'intermédiaire de rouleaux disposés de part et d'autre du tambour, ces rouleaux d'amenée de courant associés à des rouleaux d'appui étant placés à une distance relativement faible au-dessus du niveau du liquide dans la cuve de la cellu­le d'électrolyse et des extrémités des anodes. Cepen­dant, les rouleaux d'amenée de courant cathodique à la bande sont de très faible diamètre et viennent en contact avec la bande suivant une zone pratiquement limitée à une génératrice du rouleau d'amenée du cou­rant. Il n'est donc possible de faire passer dans la bande qu'un courant d'intensité relativement faible, ce qui limite les possibilités de l'installation quant à sa productivité et à la réalisation de couches de revête­ment épaisses.
  • De plus, la cellule d'électrolyse, bien que de type radial, utilise des anodes insolubles qui nécessi­tent une régénération continue de l'électrolyte pendant le processus de revêtement.
  • Dans le cas d'une cellule d'électrolyse de type radial à anodes solubles, on a proposé d'utiliser un tambour revêtu de matériau isolant tel qu'un élasto­mère sur toute sa surface latérale et d'amener le cou­rant à la bande venant en contact étanche avec le tam­bour, par l'intermédiaire des deux rouleaux de guidage disposés au-dessus du niveau du liquide électrolytique dans la cellule assurant la mise en tension de la bande êt le maintien de l'arc d'enroulement de cette bande sur le tambour.
  • Dans cette disposition, la bande est pincée, avant son entrée dans le bain de liquide électrolytique et à sa sortie, entre le rouleau de guidage correspon­dant et le tambour.
  • Les rouleaux de guidage et de tension assurant l'amenée du courant électrique à la bande sont d'un diamètre faible par rapport au diamètre du tambour et doivent exercer une traction relativement importante sur la bande pour assurer un contact étanche de la bande avec le tambour et un passage du courant électrique des rouleaux de guidage à la bande sans formation d'arc.
  • En outre, la bande métallique parvient aux rouleaux de guidage de la cellule d'électrolyse et quitte cette cellule d'électrolyse dans une direction sensiblement horizontale, ce qui n'est pas favorable dans le cas où plusieurs cellules sont disposées les unes à la suite des autres pour constituer une installa­tion de revêtement par dépôt de couches successives sur la bande.
  • Parmi les électrolytes les plus couramment utilisés dans le cas des revêtements métalliques et en particulier dans le cas de l'électrozingage, figurent les bains de chlorure et les bains de sulfate qui pré­sentent des propriétés électriques et chimiques essen­tiellement différentes.
  • Les électrolytes chlorures présentent une résistivité électrique beaucoup plus faible que les électrolytes sulfates, ce qui se traduit généralement par une consommation moindre de courant lorsqu'ils sont utilisés dans une installation de revêtement par élec­trolyse. En revanche, les chlorures sont généralement plus corrosifs et entraînent une usure plus rapide des structures des cellules venant en contact avec l'élec­trolyte.
  • Jusqu'ici on n'a jamais combiné les avantages de l'utilisation d'un électrolyte à base de chlorure à ceux d'une installation à cellules radiales dans la­quelle la bande à revêtir est alimentée en courant électrique par des cylindres situés à l'extérieur du bain d'électrolyte.
  • Le but de l'invention est donc de proposer une installation de revêtement électrolytique d'une bande métallique et en particulier une installation d'électro­zingage d'une bande d'acier comportant au moins une cellule constituée par une cuve contenant du liquide électrolytique, un tambour tournant à axe horizontal entièrement revêtu sur sa surface latérale cylindrique externe d'un matériau isolant électrique et partielle­ment immergé dans le liquide électrolytique, un ensemble d'anodes solubles en métal de revêtement, en forme de portions d'anneaux disposées en vis-à-vis de la surface cylindrique externe du tambour dans sa partie immergée avec laquelle la bande métallique à revêtir est mainte­nue en contact, des moyens d'alimentation des anodes en courant électrique, des moyens d'injection de liquide électrolytique entre les anodes et la bande métallique en contact avec le tambour, à contre-courant par rapport au sens de circulation de la bande et des ensembles à rouleaux conducteurs électriques en contact avec la bande dans une zone située au-dessus du niveau supérieur du liquide électrolytique dans la cuve reliés électri­quement à des moyens assurant une circulation du courant électrique dans la bande métallique et une mise à un potentiel cathodique de cette bande par rapport aux anodes solubles, cette installation permet, tant d'éviter d'exercer des efforts de traction de forte amplitude sur la bande au niveau des cellules d'électrolyse ainsi que la formation de traces longitudinales sur cette bande dues à la présence d'une virole conductrice sur la surface externe du tambour.
  • Dans ce but, les ensembles à rouleaux conduc­teurs électriques sont constitués, pour chacune des cellules, par deux rouleaux déflecteurs conducteurs de l'électricité sur lesquels passe la bande à revêtir, montés rotatifs chacun autour d'un axe parallèle à l'axe du tambour, de part et d'autre du tambour et disposés au moins partiellement en-dessous du niveau supérieur du tambour, à proximité de sa surface externe et deux rouleaux d'appui associés à chacun des rouleaux déflec­ teurs assurant le maintien de la bande contre le rouleau déflecteur sur une partie substantielle de sa périphérie et jusqu'à une zone proche de la partie de la surface externe du tambour immergée dans le liquide électrolyti­que.
  • L'invention est également relative à un procé­dé de revêtement électrolytique mettant en oeuvre une installation suivant l'invention et utilisant une solu­tion de chlorure comme liquide électrolytique.
  • Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation d'une installation suivant l'invention et son utilisation pour la production de tôles revêtues d'au moins une couche de zinc ou d'un alliage de zinc.
    • La figure 1 est une vue schématique en éléva­tion d'une cellule d'une installation d'électrozingage suivant l'invention.
    • La figure 2 est une vue en élévation et en coupe partielle de la partie d'entrée d'une installation d'électrozingage suivant l'invention montrant deux cel­lules d'électrolyse successives.
    • La figure 3 est une vue agrandie d'une partie de la figure 2 montrant en particulier un rouleau dé­flecteur et conducteur associé à deux cellules succes­sives de l'installation représentée sur la figure 2.
    • La figure 4 est une vue de côté en élévation suivant 4 de la figure 3.
    • La figure 5 est une vue de côté en élévation suivant 5 de la figure 3.
  • Sur la figure 1, on a représenté, de manière schématique, une cellule d'électrolyse d'une installa­tion d'électrozingage suivant l'invention.
  • La cellule comporte une cuve 1 dont on a représenté uniquement une partie de la paroi latérale.
  • La cuve 1 renferme un liquide électrolytique 2 du type chlorure renfermant des ions Cl- dans lequel sont plon­gées des anodes solubles 3 en zinc ou autre métal.
  • Les anodes 3 ont la forme de portions d'an­neaux circulaires constituant un arc d'une amplitude angulaire un peu inférieure à 90°.
  • Les anodes 3 sont disposées deux à deux l'une à la suite de l'autre, avec un léger espacement, de manière à présenter une surface intérieure active ayant un arc d'enveloppement un peu inférieur à 180°. Dans une direction axiale horizontale, les anodes 3 consti­tuent une surface active continue de forme cylindrique dont la largeur est au moins égale à la largeur de la bande à revêtir.
  • Les anodes solubles 3 reposent sur deux élé­ments supports 5 en matériau bon conducteur de l'élec­tricité qui sont reliés à la borne positive d'une source de courant continu 6, de manière à mettre les éléments 5 conducteurs et les anodes solubles 3 en contact élec­trique avec ces éléments, à un potentiel anodique et à faire passer le courant d'électrolyse à travers les anodes solubles 3.
  • Un tambour 8 dont le diamètre est légèrement inférieur au diamètre de la surface cylindrique active des anodes 3 est monté rotatif sur la cellule 1, par l'intermédiaire d'un axe horizontal 9. Le tambour 8 est disposé de manière que le niveau 10 du liquide électro­lytique 2 dans la cuve 1 se trouve légèrement en-dessous du plan diamétral du tambour 8.
  • La surface latérale du tambour 8 est entière­ment revêtue d'un matériau isolant qui peut être consti­tué de préférence par un élastomère. La bande à revêtir 16, par exemple une bande de tôle ou de feuillard en acier, est mise en contact avec la surface latérale isolante du tambour 8 dont la rotation dans le sens de la flèche 13 permet le déplacement de la bande à l'inté­rieur du bain d'électrolyte 2, en face de la surface active des anodes 3.
  • Une première rampe 14 d'injection de liquide électrolytique est placée au voisinage de l'extrémité de sortie des portions d'anodes 3 et comporte un ensemble d'injecteurs 14′ permettant d'injecter du liquide élec­trolytique dans l'espace ménagé entre la portion d'anode 3 et la surface extérieure du tambour 8 sur laquelle passe la bande à revêtir 16.
  • Une seconde rampe d'injection 15 est placée à la partie inférieure du tambour, dans la zone située entre les parties d'extrémité inférieures des portions d'anodes 3. La rampe 15 est une rampe double comportant des injecteurs 15 au niveau de chacune des portions d'anodes 3 dirigés en sens inverse pour chacune des parties de la rampe double 15.
  • Dans le cas où le tambour tourne dans le sens de la flèche 13, ce qui correspond au sens de défilement 12 de la bande, les injecteurs 15′ reliés à la rampe 15 située à gauche sur la figure 1 sont mis en fonctionne­ment. De cette façon, le liquide électrolytique circule à contre-courant par rapport au sens de circulation de la bande, dans tout l'espace annulaire situé entre les anodes 3 et le tambour.
  • Le niveau 10 du liquide électrolytique dans la cuve 1 de la cellule d'électrolyse correspond à un niveau de débordement de ce liquide dans un espace 17 (flèche 18) dans lequel le liquide électrolytique est récupéré pour être réinjecté par les rampes 14 et 15.
  • Le parcours de la bande 16, de part et d'autre du tambour 8 est défini par des rouleaux déflecteurs 20 et 20′ assurant également la mise en contact de la bande 16 avec la surface du tambour 8, avec une certaine pres­sion d'appui.
  • Deux rouleaux d'appui 21a et 21b assurent le maintien de la bande 16 sur le rouleau déflecteur 20, suivant un certain arc d'enroulement. De même, deux rouleaux d'appui 21′a et 21′b assurent le maintien de la bande 16 sur le rouleau déflecteur 20′, à la sortie de la cellule d'électrolyse.
  • Selon l'une des caractéristiques de l'inven­tion, les rouleaux déflecteurs 20 et 20′ sont reliés chacun à la borne négative de l'une des sources de courant continu 6, afin de porter la bande à un poten­tiel cathodique et à faire passer le courant d'électro­lyse dans la bande 16, les rouleaux 20 et 20′ étant constitués entièrement par un matériau conducteur.
  • Un rouleau essoreur 22 disposé sur le trajet de la bande 16 à la sortie de la cellule d'électrolyse permet d'éviter l'entraînement d'électrolyte par la bande 16 à sa sortie du bain d'électrolyte 2.
  • Sur les figures 2 à 5, on voit une installa­tion de revêtement électrolytique suivant l'invention qui peut être utilisée pour revêtir une bande d'acier par une couche de zinc ou d'alliage de zinc sur l'une de ses faces ou sur ses deux faces.
  • Cette installation comporte des cellules d'électrolyse successives dont la structure générale est identique à la structure qui a été décrite et qui est représentée sur la figure 1. Les éléments correspondants sur la figure 1 et sur les figures 2 à 5 portent les mêmes repères.
  • Sur la figure 2, on a représenté la partie d'entrée de l'installation comprenant les deux premières cellules d'électrolyse, dans le sens de circulation de la bande symbolisé par la flèche 24.
  • Les cuves 1a et 1b des deux cellules d'élec­trolyse successives 25a et 25b reposent sur une struc­ ture commune 26 constituant le support de l'installation de revêtement de la bande.
  • Les cuves 1a et 1b de deux cellules succes­sives comportent des parois d'extrémité 27 verticales dont le niveau supérieur détermine le niveau de déborde­ment du liquide électrolytique 2 dans un espace 17 déli­mité par une paroi 28 fixée sur la surface extérieure de la paroi 27.
  • Une conduite 29 de récupération de liquide électrolytique est disposée à la partie inférieure de chacun des espaces 17 délimités par une paroi 28.
  • Le liquide électrolytique récupéré par les conduites 29 peut être renvoyé par des pompes aux rampes d'injection 14 et 15 qui fonctionnent de la manière qui a été décrite ci-dessus.
  • Il est à remarquer que deux rampes 14 sont as­sociées à chacune des cellules d'électrolyse 25 et dis­posées de part et d'autre du tambour 8 de manière que les injecteurs 14′ soient dirigés vers l'intérieur des parties d'extrémité correspondantes des anodes 3. D'au­tre part, la rampe d'injection 15 est une rampe double comportant des injecteurs 15′ dirigés dans des direc­tions différentes et susceptibles d'injecter du liquide électrolytique dans l'espace existant entre la bande 16 et la surface active de la portion d'anode correspondan­te, dans des directions différentes.
  • Cette disposition des rampes d'injection 14 et 15 permet d'utiliser l'installation aussi bien dans le sens de circulation de la bande représenté par la flèche 24 que dans le sens opposé.
  • Quel que soit le sens de circulation de la bande 16, on pourra assurer la mise en circulation d'un courant d'électrolyte en sens inverse du sens de circu­lation de la bande en utilisant l'une ou l'autre des rampes d'injection disposées de part et d'autre du tambour et la rampe 15 dont les injecteurs 15′ sont dirigés dans le sens correspondant. Dans le cas ou l'installation fonctionne de manière que la bande circu­le dans le sens inverse de la flèche 24, l'extrémité de l'installation représentée sur la figure 3 correspond à son extrémité de sortie et le tambour 8 entraînant la bande 16 est mis en rotation dans le sens de la flèche 13′.
  • De part et d'autre de chacune des cellules électrolytiques 25, les rouleaux déflecteurs 20 et 20′ de la bande sont montés rotatifs autour d'un axe hori­zontal parallèle à l'axe 9 du tambour 8, sur un support 30 solidaire de la structure de support 26 de l'instal­lation.
  • Les rouleaux déflecteurs 20, 20′ sont de préférence motorisés, de manière à faciliter la circula­tion de la bande 16 et à éviter un glissement de cette bande sur le rouleau déflecteur.
  • Les rouleaux déflecteurs 20 et 20′, générale­ment constitués par de l'acier, sont reliés électrique­ment, comme il a été expliqué en regard de, la figure 1, à la borne négative d'une source de courant continu de forte puissance susceptible de fournir une très forte intensité sous une tension déterminée par les conditions optimales de mise en oeuvre de l'électrolyse réalisée à l'intérieur de la cellule.
  • Comme il est visible sur la figure 2, les rouleaux déflecteurs 20 et 20′ présentent un diamètre important, ce diamètre étant dans le cas de l'installa­tion décrite, un peu supérieur au rayon du tambour 8 de la cellule d'électrolyse.
  • Les rouleaux déflecteurs 20 et 20′ sont d'au­tre part placés de manière qu'une partie au moins du rouleau, et de préférence une partie substantielle, soit située à un niveau inférieur au niveau supérieur du tambour 8. Cependant, les rouleaux déflecteurs 20 et 20′ sont disposés au-dessus de l'extrémité supérieure des parois 27 de la cuve 1 et donc entièrement au-dessus du niveau 10 de l'électrolyte dans la cuve 1 correspondan­te.
  • Chacun des rouleaux déflecteurs 20 et 20′ successifs, à l'exception du rouleau initial 20a (et du rouleau placé en sortie de l'installation non visible sur la figure 2), constitue à la fois le rouleau d'en­trée d'une cellule électrolytique et le rouleau de sortie de la cellule électrolytique précédente. Par exemple, le rouleau 20 représenté sur la figure 3 cons­titue le rouleau d'entrée de la cellule électrolytique 25b et le rouleau de sortie de la cellule électrolytique 25a.
  • La bande de tôle 16 est renvoyée sensiblement à 180° par les rouleaux déflecteurs successifs 20 et 20′ 20′à l'exception du rouleau initial 20a qui assure un renvoi de la bande 16 à 90°.
  • Les rouleaux d'appui 21a et 21b placés de part et d'autre du rouleau déflecteur 20 assurent un plaquage de la bande 16 sur le rouleau 20 suivant un arc au moins égal à 190°. On obtient ainsi une grande surface de contact entre la bande 16 et le rouleau 20 par le fait que ce rouleau présente un grand diamètre et un arc d'enroulement de grande amplitude. Il est donc possible de faire passer dans la bande une très forte intensité de courant cathodique.
  • En se reportant à la figure 3, on voit un rouleau déflecteur 20 constituant le rouleau de sortie d'une première cellule d'électrolyse 25 et le rouleau d'entrée de la cellule d'électrolyse suivante 25′. Le rouleau déflecteur 20 dont le diamètre est légèrement supérieur à la moitié du diamètre des tambours 8 et 8′ des cellules 25 et 25′ est disposé sur son support 30, de manière qu'une partie substantielle du rouleau 20 soit disposée à un niveau inférieur au niveau supérieur des tambours 8 et 8′. Le rouleau déflecteur 20 se trouve intercalé entre les tambours 8 et 8′ de manière qu'une partie de sa surface latérale se trouve à proximité de la surface latérale du tambour 8 et qu'une autre partie de sa surface se trouve à proximité de la surface exté­rieure du tambour 8′. L'axe de rotation du rouleau déflecteur 20 se trouve dans un plan vertical équidis­tant des parois 27 d'extrémité des cellules successives 25 et 25′.
  • En outre, les rouleaux d'appui 21a et 21b qui ont été représentés sur la figure 3 en traits pleins dans leur position de service assurent, dans cette position, le contact de la bande 16 avec la surface latérale du rouleau déflecteur 20, suivant deux généra­trices situées en-dessous du plan diamétral horizontal du rouleau déflecteur 20. De cette manière, la bande 16 est maintenue en contact avec le rouleau déflecteur 20 de grand diamètre, sur une longueur d'arc supérieure à 180° et généralement voisine de ou un peu supérieure à 190°.
  • En outre, comme il est visible sur les figures 4 et 5, les rouleaux d'appui 21a et 21b sont en contact avec le rouleau déflecteur 20 sur toute sa longueur si bien que la surface de contact entre la bande 16 et le rouleau déflecteur 20 présente une dimension très impor­tante. Il est donc possible de faire passer un courant électrique de très grande intensité entre le rouleau conducteur 20 relié à la source de courant continu et la bande d'acier 16 en circulation.
  • En outre, les rouleaux d'appui 21a et 21b assurent un contact parfait de la bande avec le rouleau déflecteur, sans qu'il soit nécessaire d'exercer une traction importante sur la bande. On diminue ainsi la possibilité de formation d'arc entre la bande et le rouleau. En outre, la densité de courant cathodique passant du rouleau à la bande peut être réduite dans la mesure où la surface de contact est importante.
  • D'autre part, les rouleaux d'appui sont dis­posés dans un intervalle de faible largeur délimité par les surfaces en vis-à-vis du rouleau déflecteur et du tambour correspondant. Cette disposition voisine de la zone où le rouleau déflecteur est le plus proche du tambour permet d'assurer un contact efficace entre la bande et le rouleau déflecteur par lequel la bande est alimentée en courant électrique d'électrolyse, dans une zone proche de la partie du tambour 8 ou 8′ immergée sous le niveau 10 du bain d'électrolyte dans les cellu­les 25 et 25′. Le courant électrique parcourt donc une faible longueur de la bande 16 avant de parvenir dans la zone annulaire où a lieu l'électrolyse située entre les anodes solubles 3 et le tambour 8 ou 8′ correspon­dant, cette zone comportant une partie supérieure d'en­trée située juste en-dessous du niveau 10 du bain d'é­lectrolyte. On évite ainsi des pertes de courant élec­trique, si bien que le rendement énergétique du proces­sus reste très satisfaisant malgré une alimentation cathodique de la bande à l'extérieur du bain d'électro­lyte. Ce résultat est d'autre part obtenu sans avoir à exercer une traction importante sur la bande, le contact électrique de la bande et du rouleau déflecteur et conducteur 20 étant assuré par les rouleaux d'appui.
  • Sur les figures 3, 4 et 5, on voit que les rouleaux d'appui 21a et 21b sont fixés à leurs extrémi­tés longitudinales, sur des bras de leviers 31a et 31′a, en ce qui concerne le rouleau d'appui 21a et 31b et 31′b en ce qui concerne le rouleau 21b, les bras de leviers étant eux-mêmes articulés autour d'un axe horizontal sur un support correspondant 32 reposant sur le bâti fixe 33 de l'installation.
  • L'extrémité de chacun des leviers 31a, 31′a, 31b, 31′b opposée à l'extrémité reliée aux rouleaux d'appui 21a ou 21b correspondants est reliée de manière articulée, autour d'un axe horizontal, à la tige 34 d'un vérin 35.
  • Par extraction ou rétraction des tiges 34 des vérins 35 associés à un rouleau d'appui 21a ou 21b, on peut déplacer ce rouleau entre sa position de service, représentée en traits pleins sur la figure 4 où le rouleau assure la mise en appui de la bande 16 sur le rouleau déflecteur 20, et une position hors service, représentée en traits interrompus sur la figure 4 où le rouleau d'appui correspondant est éloigné de la surface latérale du rouleau déflecteur 20 et ne se trouve plus en contact avec la bande de tôle 16.
  • Les vérins 35 d'actionnement des rouleaux d'appui sont montés sur la partie supérieure du support 32 reposant sur le bâti 33 de l'installation.
  • Les paliers 36 dans lesquels sont montées les extrémités de l'arbre du rouleau déflecteur 20 reposent également sur le bâti 33 de l'installation, par l'inter­médiaire d'un support 37 sur lequel est fixé le support 32 des rouleaux d'appui.
  • Comme il est visible sur les figures 3 et 4, un rouleau essoreur 22 est monté rotatif autour d'un axe horizontal parallèle à l'axe du rouleau déflecteur 20 et du tambour 8′, entre deux flasques d'extrémité 42 et 42′ solidaires d'un axe 43 parallèle à l'axe du rouleau déflecteur 20 dont les extrémités sont fixées sur un bras de levier 44 ou 44′ relié de manière articulée à la tige d'un vérin d'actionnement 45 ou 45′ fixé, par l'intermédiaire d'un support, sur le bâti fixe 33 de l'installation.
  • L'actionnement des vérins 45 et 45′ permet de faire tourner l'axe 43 dans un sens ou dans l'autre de manière à déplacer le rouleau essoreur 22 entre sa position de service représentée en traits pleins sur la figure 3 dans laquelle le rouleau 22 est en contact avec la bande de tôle 16 et une position hors service dans laquelle le rouleau 22 n'est plus en contact avec la bande 16.
  • Le rouleau essoreur comporte une âme tubulaire métallique montée rotative par l'intermédiaire de roule­ments sur l'axe du rouleau 22 dont les extrémités sont fixées sur les flasques 42 et 42′ et un revêtement exté­rieur en matériau souple venant en contact avec la bande métallique 16, dans la position de service du rouleau essoreur.
  • Dans cette position, le rouleau essoreur vient en contact avec la bande 16, dans la partie de cette bande entrant en contact avec le tambour 8, immédiate­ment au-dessus du niveau 10 du bain d'électrolyte et de l'extrémité des anodes solubles 3. De cette manière, la bande 16 est pincée entre le rouleau essoreur 22 et le tambour 8, si bien qu'il est possible d'exercer une pression d'essorage relativement forte sur la tôle, par l'intermédiaire de la surface extérieure souple du rouleau essoreur 22, grâce aux vérins d'actionnement 45 et 45′.
  • En outre, la disposition d'un seul rouleau essoreur prenant appui sur le tambour 8 dans une zone située juste au-dessus du niveau 10 de l'électrolyte permet d'augmenter l'efficacité de l'essorage de la bande à sa sortie de la cellule d'électrolyse tout en évitant d'allonger la longueur de la bande de tôle 16 entre le rouleau d'appui correspondant 21a et la zone annulaire d'électrolyse.
  • Cette disposition du rouleau essoreur permet d'éviter l'utilisation de rouleaux pinceurs et essoreurs dans une partie libre de la bande située entre le rou­leau déflecteur et le tambour.
  • Comme il est visible sur les figures 3 et 5, l'installation comporte en outre un ensemble de ponçage 48 de la surface latérale du rouleau déflecteur 20 solidaire d'un axe 49 monté rotatif à ses extrémités dans des supports 46′ analogues aux supports 46 recevant les parties d'extrémité de l'axe 43 de support et de positionnement du rouleau essoreur 22.
  • L'ensemble de ponçage 48 fixé sur l'axe 49 peut être déplacé entre une position active au contact du rouleau déflecteur correspondant et une position inactive éloignée du rouleau grâce à des vérins tels que 50 reliés aux extrémités de l'axe 49 par l'intermédiaire de bielles articulées.
  • Le rouleau essoreur 22 et l'ensemble de ponça­ge 48 du rouleau déflecteur 20 sont placés de part et d'autre du plan vertical de symétrie du rouleau 20.
  • Il est à remarquer que les supports 46 et 46′ comportent des ouvertures permettant le montage dans ces supports situés de part et d'autre du plan de symétrie du rouleau déflecteur 20 soit de l'ensemble essoreur 43, 42, 22, soit de l'ensemble de ponçage 48, 49.
  • Lorsqu'on inverse le sens de circulation de la bande 16 à travers l'installation, il est nécessaire d'effectuer une permutation de la position de l'ensemble essoreur et de l'ensemble ponceur associés à un rouleau déflecteur, ce qui peut être réalisé facilement et rapidement par simple démontage et remontage des axes 43 et 49 sur les supports 46 et 46′ correspondant.
  • Il peut être possible de recourir à un montage légèrement différent et d'utiliser un seul vérin pour effectuer le déplacement et le positionnement de l'en­semble essoreur et de l'ensemble ponceur.
  • Sur les figures 4 et 5, on a également repré­senté les ensembles d'injection 14 disposés à l'entrée et à la sortie des tambours 8 et 8′ respectivement. Ces ensembles d'injection comportent un très grand nombre d'injecteurs 14′ de petit diamètre débouchant dans l'espace annulaire d'électrolyse délimité par le tambour correspondant et la tôle d'une part et la surface active interne des anodes solubles d'autre part.
  • Comme il a été expliqué plus haut, l'un des ensembles 14 est mis en fonctionnement, suivant le sens de circulation de la bande 16 dans l'installation.
  • De manière avantageuse, l'installation suivant l'invention pourra être mise en oeuvre en utilisant un bain électrolytique constitué par un chlorure possédant une bonne conductivité électrique. On peut obtenir ainsi un très bon rendement énergétique de l'installation, dans la mesure où les pertes électriques provenant de l'alimentation de la bande en dehors du bain sont limi­tées à une valeur relativement faible.
  • En outre, la mise en oeuvre de l'installation suivant l'invention présente tous les avantages des procédés connus à cellules radiales, en particulier en ce qui concerne la réalisation d'un revêtement de haute qualité sur une des faces de la bande. En outre, l'ins­tallation suivant l'invention permet d'éviter les incon­vénients des procédés connus à cellules radiales utili­sant une virole conductrice enroulée sur le tambour, c'est-à-dire la nécessité d'exercer des tractions impor­tantes sur la bande et la formation de traces longitudi­nales correspondant à des marques de virole.
  • L'installation suivant l'invention peut com­porter un grand nombre de cellules, ce qui permet d'ac­ croître la vitesse de circulation de la bande et donc la productivité de l'installation.
  • Cette installation peut de plus être très fa­cilement et très rapidement adaptée à un sens de circu­lation ou à un autre de la bande à revêtir.
  • L'installation et le procédé suivant l'inven­tion peuvent être facilement adaptés à la production d'une tôle revêtue sur ses deux faces par des couches identiques ou différentes constituées par exemple par du zinc ou des couches de zinc contenant du fer ou du nickel.
  • Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit.
  • La dimension et la disposition des rouleaux déflecteurs et des rouleaux d'appui associés à ces rouleaux déflecteurs peuvent être différentes de celles qui ont été décrites, l'arc d'enroulement de la bande sur les rouleaux déflecteurs pouvant avoir une valeur variable.
  • Les rouleaux essoreurs situés à la sortie des cellules d'électrolyse peuvent être réalisés d'une manière différente de celle qui a été décrite et de même, la circulation de l'électrolyte dans la zone annulaire située entre le tambour et les anodes solubles peut être réalisée d'une manière différente de celle qui a été décrite.
  • L'installation suivant l'invention peut être utilisée avec des électrolytes différents de solutions de chlorure et les paramètres électriques de conduite du procédé pourront être déterminés de manière habituelle, en fonction des conditions d'exploitation de l'installa­tion.
  • Enfin, l'installation et le procédé suivant l'invention pourront être utilisés non seulement pour l'électrozingage de tôles d'acier mais encore dans le cas de la réalisation d'un revêtement métallique d'une nature quelconque sur une tôle ou un feuillard d'acier ou sur tout autre support métallique sous forme d'une bande de grande longueur.

Claims (10)

1.- Installation de revêtement électrolytique d'une bande métallique (16) et en particulier installa­tion d'électrozingage d'une bande d'acier comportant au moins une cellule (25) constituée pàr une cuve (1) contenant du liquide électrolytique (2), un tambour (8, 8′) tournant à axe horizontal entièrement revêtu sur sa surface latérale externe d'un matériau isolant électri­que et partiellement immergé dans le liquide électroly­tique (2), un ensemble d'anodes solubles (3) en métal de revêtement en forme de portions d'anneaux disposées en vis-à-vis de la surface cylindrique externe du tambour (8, 8′) dans sa partie immergée avec laquelle la bande métallique (16) à revêtir est maintenue en contact, un moyen d'alimentation (6) des anodes (3) en courant électrique, des moyens d'injection de liquide électroly­tique (14, 15) entre les anodes (3) et la bande métalli­que (16) en contact avec le tambour (8), à contre-­courant par rapport au sens de circulation de la bande (16) et des ensembles à rouleaux conducteurs électriques (20, 21) en contact avec la bande (16) dans une zone située au-dessus du niveau supérieur (10) du liquide électrolytique (2) dans la cuve (1) reliés électrique­ment à un moyen (6) assurant une circulation du courant électrique dans la bande métallique (16) et une mise à un potentiel cathodique de cette bande (16) par rapport aux anodes solubles (3), caractérisée par le fait que les ensembles à rouleaux conducteurs électriques (20, 21) sont constitués, pour chacune des cellules (25), par deux rouleaux déflecteurs (20) conducteurs de l'électri­cité montés rotatifs chacun autour d'un axe parallèle à l'axe du tambour (8, 8′) de part et d'autre du tambour (8, 8′) et disposés au moins partiellement en-dessous du niveau supérieur du tambour (8, 8′), à proximité de sa surface externe et deux rouleaux d'appui (21a, 21b) associés à chacun des rouleaux déflecteurs (20, 20′) assurant le maintien de la bande (16) contre le rouleau déflecteur (20, 20′) sur une partie substantielle de sa périphérie et jusqu'à une zone proche de la partie de la surface externe du tambour (8, 8′) immergée dans le liquide électrolytique.
2.- Installation suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les rouleaux d'appui (21a, 21b) sont montés rotatifs à l'extrémité de bras de leviers (31a, 31′a, 31b, 31′b) articulés sur un bâti fixe (33) de l'installation et reliés à leurs extrémités opposées aux rouleaux (21a, 21b) à des vérins d'action­nement (35) pour déplacer les rouleaux d'appui entre une position de service en contact avec la bande (16) et une position hors service éloignée de la bande (16) passant sur le rouleau déflecteur (20) correspondant.
3.- Installation suivant l'une des revendica­tions 1 et 2, caractérisée par le fait qu'un rouleau essoreur (22) dont l'axe est parallèle à l'axe du tam­bour (8) est placé de manière à venir en contact avec la face de la bande (16) sur laquelle on réalise le revête­ment, dans une zone où la bande (16) est en contact avec le tambour (8) située au-dessus du niveau supérieur (10) de l'électrolyte dans la cuve (1) de la cellule (25) et en-dessous du rouleau d'appui (21a) assurant le maintien de la bande (16) contre le rouleau déflecteur (20), du côté du tambour (8) correspondant à la sortie de la cellule d'électrolyse (25).
4.- Installation suivant la revendication 3, caractérisée par le fait que le rouleau essoreur (22) est monté rotatif sur un axe solidaire à ses extrémités de flasques (42, 42′) fixés sur un arbre (43) relié à des vérins d'actionnement (45, 45′) de manière à dépla­cer le rouleau (22) entre une position de service où le rouleau (22) est mis en contact avec la bande (16) sous une certaine pression et une position inactive où le rouleau (22) est éloigné de la bande (16).
5.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que les rouleaux d'appui (21a, 21b) sont disposés par rapport aux rouleaux déflecteurs (20) correspondants de manière à maintenir la bande (16) sur le rouleau déflecteur (20), suivant un arc d'enroulement d'une amplitude supérieure à 180°.
6.- Installation suivant l'une des revendica­tions 1 à 5, caractérisée par le fait que chacun des rouleaux déflecteurs (20) intercalés entre deux tambours (8) de deux cellules d'électrolyse successives (25a, 25b) impose à la bande un renvoi sensiblement à 180° dans la direction verticale.
7.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que les rouleaux déflecteurs conducteurs (20, 20′) présentent un diamètre au moins égal à la moitié du diamètre du tam­bour (8, 8′) correspondant.
8.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait qu'elle comporte7 pour chacune des cellules (25), un ensemble d'essorage (22) et au moins un moyen (14, 14′) d'injec­tion de liquide électrolytique entre les anodes (3) et la bande (16) adaptables de manière à permettre un chan­gement du sens de circulation de la bande (16) dans l'installation comportant des cellules d'électrolyse successives (25).
9.- Procédé de revêtement électrolytique d'une bande métallique et en particulier procédé d'électrozin­gage d'une bande d'acier dans une installation compor­tant au moins une cellule de type radial à anodes solu­bles, caractérisé par le fait qu'on met en contact la bande (16), à l'entrée et à la sortie de la cellule (25) de type radial avec la surface d'un rouleau déflecteur, sur une partie substantielle de la périphérie de ce rouleau déflecteur (20, 20′), jusqu'à une zone du rou­leau déflecteur située à proximité du niveau supérieur (10) de l'électrolyte dans la cellule type radial, qu'on fait circuler la bande dans l'électrolyte en contact avec la surface d'un tambour (8) revêtue d'un matériau isolant, en face de surfaces actives des anodes solubles (3) plongées dans l'électrolyte,
- qu'on alimente la bande en courant cathodique par l'intermédiaire des rouleaux déflecteurs conducteurs (20, 20′), l'électrolyte étant constitué par un chloru­re.
10.- Procédé suivant la revendication 9, ca­ractérisé par le fait qu'on essore la bande (16) au-­dessus du niveau supérieur (10) du bain d'électrolyte, à sa sortie de la cellule (25), en contact avec le tambour (8).
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