EP0543685A1 - Procédé et dispositif de décapage des rives d'une tôle laminee à chaud - Google Patents

Procédé et dispositif de décapage des rives d'une tôle laminee à chaud Download PDF

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EP0543685A1 EP92402641A EP92402641A EP0543685A1 EP 0543685 A1 EP0543685 A1 EP 0543685A1 EP 92402641 A EP92402641 A EP 92402641A EP 92402641 A EP92402641 A EP 92402641A EP 0543685 A1 EP0543685 A1 EP 0543685A1
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    • C23G3/02—Apparatus for cleaning or pickling metallic material for cleaning wires, strips, filaments continuously

Definitions

  • the present invention relates to the pickling of the edges of a sheet immersed in a reactive solution, in particular the pickling of hot-rolled steel sheets in metallurgical installations, prior to their cold rolling.
  • hot-rolled steel strips are covered with a layer of oxides, calamine, a hard, brittle and abrasive material which must be removed before cold rolling. Indeed, lengthening less than steel, the scale would become embedded in the metal, and would very significantly reduce its ability to stamp. Abrasive, it would quickly deteriorate the condition of the surfaces of the cylinders, the appearance of the sheets would be poor, without gloss, unsuitable for polishing and various subsequent coatings.
  • Calamine a mixture of the three oxides FeO, Fe3O4 and Fe2O3, and also chromium oxides in the case of stainless steels, is conventionally pickled by immersion of the steel strips in tanks containing a reactive solution of hot acid, such than sulfuric acid, hydrochloric acid, etc. Several trays are thus generally used to achieve sufficient stripping levels, the product to be stripped staying there for one to several minutes.
  • the stripping of the edges of the product raises a particular problem, because the cooling of the edges is faster than that of the central zone.
  • the oxides formed on the banks are different from those in the central zone, which reduces the pickling speed on the banks relative to the center of the product, at least on certain pickling lines.
  • the invention therefore aims to improve the speed of pickling on the edges of the product.
  • ultrasonic emitting means are used in the reactive solution inside which the sheet metal to be scoured is immersed, these emitting means comprising an emitting surface.
  • ultrasound is emitted in at least one plane parallel to the edge to be etched and with sufficient power to create cavitation in the volume of the intermediate liquid between the edge and said plane.
  • the ultrasound is emitted in two antinodal planes parallel to the shore and situated on either side of the latter.
  • an antinodal plane is a plane in which the vibration imparted to the liquid has its maximum amplitude, this means that the plane of one of the ultrasound emitting surfaces must be located at an equal distance from the plane of the other emitting surface. at 1/2 wavelength or a multiple of this value. It can be seen that under these conditions, if this vibrational amplitude is sufficiently high, a cavitation is created in the liquid between the roof and the surface of the shore.
  • the device for implementing this method comprises at least one transmitting flag having a planar emission surface, intended to be disposed above an edge of the sheet, parallel to the latter.
  • the device comprises two transmitting flags placed on either side of a bank of the sheet with their emitting surfaces located in two antinodal planes.
  • the amplitude of the vibrations that is to say if the emitting power of the horns is sufficient, and if the frequency range is suitably chosen, it is possible to create in the liquid a cavitation between the two pavilions, which considerably accelerates the stripping of the banks.
  • Figure 1 is a simplified elevational view of an embodiment of the stripping device of the edges of a sheet according to the invention.
  • FIG. 2 is a sketch showing the variation in the amplitude of the vibration imparted to the transmitting pavilions and transmitted to the liquid, and in particular the antinodal planes in which the pavilions are placed.
  • Figure 3 is a sectional view of a particular configuration of a pavilion of the device according to the invention.
  • a tank 1 containing a reactive solution 2 such as hydrochloric acid in which is immersed a sheet metal 3 in movement, in a manner known per se, in order to be stripped of its calamine layer.
  • the device for pickling the surfaces 3a, 3b of an edge of the sheet 3 comprises an ultrasonic emitter such as a piezoelectric emitter 4, the lower end of which, immersed in the solution 2, is a sonotrode 5 on which are fixed two pavilions 6, 7, on either side of the bank of the sheet 3 and parallel to it.
  • the two pavilions 6, 7 are therefore immersed in the solution 2, the upper pavilion 6 being disposed above the surface 3a of the shore and the lower pavilion 7 being placed below the lower surface 3b of the shore, so that it is partially covered by the flat surfaces of the pavilions 6, 7.
  • the two flat emitting surfaces of the pavilions 6, 7 vibrate in phase opposition, and if the maximum amplitude A of the vibrations is sufficiently large, a cavitation is obtained in the part of the liquid 2 between the two pavilions 6, 7 and opposite the surfaces 3a, 3b of the bank. The pickling of the latter is then considerably accelerated.
  • the horn and pavilions 6, 7 can be made for example of titanium, so as to be insensitive to corrosion by solution 2.
  • the ultrasound emitted must have a frequency of between 10 and 50 kHertz approximately, and that their transmitting power must be at least 400 Watts per m2 of roof.
  • the distance d can for example be 15 cm for a frequency close to 20 kHz.
  • the pavilion (s) 6, 7 are discs having a circular outline. This contour has the advantage of homogenizing the reflections of the waves on the edges of the pavilion and therefore of facilitating the resonance of the disc constituting the pavilion, which in turn can cause cavitation in the liquid 2.
  • the pavilions 6, 7 can optionally also be produced in the form of circular half-discs.
  • a pickling device as described above is provided for each of the two edges of a sheet.

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Abstract

Ce dispositif comprend un émetteur d'ultrasons (4) dont l'extrémité inférieure (5) est immergée dans la solution réactive (2) dans laquelle est plongée une tôle (3) à décaper, et cette extrémité est équipée de deux pavillons (6, 7) positionnés de part et d'autre d'une rive de la tôle (3) avec leurs surfaces émettrices planes parallèles à la tôle et situées dans deux plans antinodaux; de ce fait les deux pavillons (6, 7) vibrent en opposition de phase, et si l'amplitude vibratoire est suffisamment élevée, ces vibrations créent une cavitation dans le liquide, dans l'espace intercalaire entre les surfaces (3a, 3b) de la rive et les pavillons (6, 7), ce qui accélère considérablement la vitesse de décalaminage de la rive. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne le décapage des rives d'une tôle immergée dans une solution réactive, en particulier le décapage de tôles d'acier laminées à chaud dans les installations métallurgiques, préalablement à leur laminage à froid.
  • Comme on le sait, les bandes d'acier laminées à chaud sont recouvertes d'une couche d'oxydes, la calamine, matière dure, cassante et abrasive qu'il importe d'enlever avant laminage à froid. En effet, s'allongeant moins que l'acier, la calamine s'incrusterait dans le métal, et réduirait très sensiblement ses aptitudes à l'emboutissage. Abrasive, elle détériorerait rapidement l'état des surfaces des cylindres, l'aspect des tôles serait médiocre, sans brillant, impropre au polissage et aux divers revêtements ultérieurs.
  • La calamine, mélange des trois oxydes FeO, Fe3O4 et Fe2O3, et également d'oxydes de chrome dans le cas des aciers inox, est classiquement décapée par immersion des bandes d'acier dans des bacs contenant une solution réactive d'acide chaud, tel que l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, etc. On utilise ainsi généralement plusieurs bacs pour parvenir à des niveaux de décapage suffisants, le produit à décaper y séjournant pendant une à plusieurs minutes.
  • Pour accélérer le décapage, on a proposé de générer, dans la solution réactive dans laquelle est immergé le produit à décaper, des vibrations haute fréquence telles que des ultrasons, dont l'action s'ajoute à celle du bain pour briser la couche de calamine. On observe ainsi une augmentation importante de la vitesse de décapage, les meilleures performances étant atteintes avec des puissances vibratoires très élevées injectées dans la solution, et de ce fait susceptibles de provoquer au sein du liquide des phénomènes de cavitation acoustique.
  • Or, le décapage des rives du produit soulève un problème particulier, car le refroidissement des rives est plus rapide que celui de la zone centrale. Il en résulte que les oxydes formés sur les rives sont différents de ceux de la zone centrale, ce qui diminue la vitesse de décapage sur les rives par rapport au centre du produit, au moins sur certaines lignes de décapage.
  • L'invention a donc pour but d'améliorer la rapidité du décapage sur les rives du produit.
  • Dans le procédé visé par l'invention on utilise des moyens émetteurs d'ultrasons dans la solution réactive à l'intérieur de laquelle est immergée la tôle à décaper, ces moyens émetteurs comportant une surface émettrice.
  • Suivant l'invention on émet les ultrasons dans au moins un plan parallèle à la rive à décaper et avec une puissance suffisante pour créer une cavitation dans le volume du liquide intercalaire entre la rive et ledit plan.
  • De préférence, on émet les ultrasons dans deux plans antinodaux parallèles à la rive et situés de part et d'autre de celle-ci.
  • Un plan antinodal étant un plan dans lequel la vibration imprimée au liquide présente son maximum d'amplitude, cela signifie que le plan de l'une des surfaces émettrices d'ultrasons doit être situé à une distance du plan de l'autre surface émettrice égale à 1/2 longueur d'onde ou à un multiple de cette valeur. On constate que dans ces conditions, si cette amplitude vibratoire est suffisamment élevée, une cavitation est créée dans le liquide entre le pavillon et la surface de la rive.
  • Suivant l'invention, le dispositif de mise en oeuvre de ce procédé comprend au moins un pavillon émetteur présentant une surface d'émission plane, prévue pour être disposée au-dessus d'une rive de la tôle, parallèlement à celle-ci.
  • Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif comprend deux pavillons émetteurs placés de part et d'autre d'une rive de la tôle avec leurs surfaces émettrices situées dans deux plans antinodaux.
  • Comme dans le mode de réalisation précédent, si l'amplitude des vibrations, c'est-à-dire si la puissance émettrice des pavillons est suffisante, et si la gamme de fréquence est convenablement choisie, il est possible de créer dans le liquide une cavitation entre les deux pavillons, qui accélère considérablement le décapage des rives.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif.
  • La figure 1 est une vue en élévation simplifiée d'une forme de réalisation du dispositif de décapage des rives d'une tôle conforme à l'invention.
  • La figure 2 est un croquis montrant la variation de l'amplitude de la vibration imprimée aux pavillons émetteurs et transmise au liquide, et en particulier les plans antinodaux dans lesquels sont placés les pavillons.
  • La figure 3 est une vue en coupe d'une configuration particulière d'un pavillon du dispositif selon l'invention.
  • On voit à la Fig.1 un bac 1 contenant une solution réactive 2 telle que de l'acide chlorhydrique, dans laquelle est immergée une tôle 3 en défilement, de façon connue en soi, afin d'être décapée de sa couche de calamine.
  • Le dispositif de décapage des surfaces 3a, 3b d'une rive de la tôle 3 comprend un émetteur d'ultrasons tel qu'un émetteur piézoélectrique 4, dont l'extrémité inférieure, immergée dans la solution 2, est une sonotrode 5 sur laquelle sont fixés deux pavillons 6, 7, de part et d'autre de la rive de la tôle 3 et parallèlement à celle-ci. Les deux pavillons 6, 7 sont donc immergés dans la solution 2, le pavillon supérieur 6 étant disposé au-dessus de la surface 3a de la rive et le pavillon inférieur 7 étant placé au-dessous de la surface inférieure 3b de la rive, de telle sorte que celle-ci soit partiellement recouverte par les surfaces planes des pavillons 6, 7. La distance d entre les pavillons 6 et 7 est telle que leurs surfaces émettrices sont situées dans deux plans antinodaux, distants l'un de l'autre dans l'exemple représenté, d'une demi-longueur d'onde d = λ/2 de la vibration V imprimée à la solution 2.
  • Cette distance d peut aussi être un multiple de la demi-longueur d'onde λ/2, c'est-à-dire d = n λ/2.
  • Dans ces conditions, les deux surfaces émettrices planes des pavillons 6, 7 vibrent en opposition de phase, et si l'amplitude maximum A des vibrations est suffisamment importante, une cavitation est obtenue dans la partie du liquide 2 comprise entre les deux pavillons 6, 7 et en regard des surfaces 3a, 3b de la rive. Le décapage de cette dernière est alors considérablement accéléré.
  • La sonotrode et les pavillons 6, 7 peuvent être réalisés par exemple en titane, de manière à être peu sensibles à la corrosion par la solution 2. Pour obtenir un champ de cavitation dans le liquide 2 à l'intérieur de l'espace intercalaire entre les pavillons 6, 7 et la rive à décaper, les essais ont montré que les ultrasons émis doivent avoir une fréquence comprise entre 10 et 50 kHertz environ, et que leur puissance d'émission doit être au minimum de 400 Watts par m2 de pavillon. La distance d peut être par exemple de 15cm pour une fréquence voisine de 20kHz.
  • Suivant un mode de réalisation avantageux, le ou les pavillons 6, 7 sont des disques ayant un contour circulaire. Ce contour présente l'avantage d'homogénéiser les réflexions des ondes sur les bords du pavillon et donc de faciliter la mise en résonance du disque constituant le pavillon, qui à son tour peut entraîner la cavitation dans le liquide 2.
  • En variante, comme le montre la figure 3, on peut également ménager, sur la ou les surfaces 8 du ou des pavillons 6 tournées vers le produit, des surépaisseurs 9a, 9b, 9c, 9d, 9e présentant une certaine largeur d, concentriques à la circonférence du pavillon, et régulièrement disposées avec un pas égal à une demi-longueur d'onde λ/2. Cette configuration a pour effet d'augmenter sensiblement le rendement vibratoire. Si les pavillons ont une forme différente de celle d'un cercle ou d'un demi-cercle, ces surépaisseurs doivent être disposées parallèlement aux bords des pavillons.
  • Les pavillons 6, 7 peuvent éventuellement être également réalisés sous la forme de demi-disques circulaires. Bien entendu un dispositif de décapage tel que décrit ci-dessus est prévu pour chacune des deux rives d'une tôle.

Claims (7)

  1. Procédé de décapage des rives d'une tôle (3) immergée dans une solution réactive (2), dans lequel on utilise des moyens (4) émetteurs d'ultrasons à l'intérieur de ladite solution, lesdits moyens comportant une surface émettrice, caractérisé en ce qu'on émet les ultrasons dans au moins un plan parallèle à la rive à décaper et avec une puissance suffisante pour créer une cavitation dans le volume du liquide intercalaire entre la rive et ledit plan.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on émet les ultrasons dans deux plans antinodaux parallèles à la rive (3) et situés de part et d'autre de celle-ci.
  3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les ultrasons émis ont une fréquence comprise entre 10 et 50kHz environ, et leur puissance d'émission est au minimum de 400Watts par m2 de surface émettrice afin d'obtenir une cavitation de la solution réactive (2).
  4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant des moyens (4) émetteurs d'ultrasons de longueur d'onde λ dans ladite solution, caractérisé en ce que lesdits moyens comportent au moins un pavillon émetteur (6) présentant une surface d'émission plane, (3a, 3b) disposée au-dessus d'une rive de la tôle, parallèlement à celle-ci.
  5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend deux pavillons émetteurs (6, 7) placés de part et d'autre d'une rive de la tôle, chacun en regard d'une face (3a, 3b) de ladite rive avec leurs surfaces émettrices situées dans deux plans antinodaux.
  6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le ou les pavillons (6, 7) a (ont) un contour circulaire ou semi-circulaire.
  7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le ou les pavillons (6, 7) présentent, sur leur surface tournée vers la tôle (3), des surépaisseurs (9a, 9b, 9c, 9d, 9e) disposées parallèlement aux bords desdits pavillons selon une périodicité égale à λ/2.
EP92402641A 1991-10-07 1992-09-25 Procédé et dispositif de décapage des rives d'une tÔle laminee à chaud Revoked EP0543685B1 (fr)

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