EP0601991B1 - Procédé et installation de nettoyage de bandes métalliques - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G3/00—Apparatus for cleaning or pickling metallic material
- C23G3/02—Apparatus for cleaning or pickling metallic material for cleaning wires, strips, filaments continuously
- C23G3/023—Apparatus for cleaning or pickling metallic material for cleaning wires, strips, filaments continuously by spraying
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
- B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
- B08B3/022—Cleaning travelling work
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
Definitions
- the invention relates to a new technology suitable for a continuous tape cleaning system metallic to provide the required surface cleanliness by subsequent coating treatments of such bands. It covers both a cleaning process and on an installation for this purpose.
- a degreasing installation is usually consists of an immersion or sprinkler tunnel low pressure (to allow physico-chemical action of the solution), a brushing machine (exerting the action mechanical) and an electro-chemical degreasing cell low density.
- GB-A-2 143 254 (SMS SCHLOEMANN-SIEMAG) describes a treatment at more than 60 bar on a surface using nozzles. It is technically undesirable to work at such pressures due to equipment (pumps) to be put into service and the operating conditions according to the present invention are not carried out.
- the document AU-A-413 792 (BONAR) essentially describes a device for cleaning sheets but does not has no parametric indication to execute this cleaning operation under economic conditions and advantageous techniques envisaged by the present invention.
- the present invention essentially aims to avoid the drawbacks inherent in the known solutions proposed according to the state of the art. It is particularly aimed at provide technology capable of providing mechanical action decisive (effective and repetitive and not subject efficiency drifts) going hand in hand with action physico-chemical provided by contact with a solution generally basic treatment.
- a method of cleaning of metal strips, in particular of strips of steel comprising the treatment of the sheet by an action spraying at high pressure and thereby spraying with great impact of degreasing solutions on the surface sheet metal.
- Head distance values from sheet metal projection from 30 to 200 mm proved particularly effective. Note that the greater the distance is low, the more spray heads will be required to cover the same area and therefore a limit material due to congestion is quickly reached.
- the lower pressure limit indicated is that necessary to obtain a good efficiency of the treatment.
- the upper pressure limit is essentially conditioned by economic reasons involving the use of simpler technical means, namely centrifugal type pumps, without having to use positive displacement pumps which would become necessary if higher pressures were considered.
- the invention is based on the fact that have to separate the modes of action from the projection of solutions, of the mechanical action itself which is performed using the brushing machine, depending on the condition of the technical.
- centrifugal pumps which is recommended according to the invention, makes it possible to reconcile pressures relatively high with high flow rates resulting in increased process efficiency.
- Impact effect values of the order of 100 to 5000 and preferably 150 to 500 g / cm 2 have been found necessary.
- the solution recommended by the invention allows avoid the cost and empiricism of operating cylinders brushers. We also avoid disturbances caused by brush fragments resulting from the wear of the brushes.
- An installation suitable for implementation of the technique of the invention consists of an unwinder of sheet 1, an electrolytic installation or bath of quenching 2, a high pressure degreasing tunnel 3, a station 4, any subsequent treatment units 5 and a winder 6.
- Such an installation may be suitable for treating sheet metal up to 400 mm wide and thick up to 1 mm at a line speed which can vary from very low value at 400 m / min.
- the strip bearing the general reference 13 circulates in continuous and is continuously subjected to the action of jets spraying a degreasing solution comprising surfactants, from spray heads 15 distributed above and below, as well as across the entire width of the strip, for example at a distance of 70 mm from the latter.
- a centrifugal pump 17 provides, at a pressure of 35 bars, a flow rate of 30 m 3 / h. for a strip width of 300 mm, which corresponds to an impact value of 270 g / cm 2 on the strip. This combined effect of impact action and chemical action is sufficient to perfectly treat a band circulating at a speed of 200 m / min.
- the alkaline solution is recovered and recycled with possible interposition of filtration equipment (retaining dust and iron fines) and / or regeneration.
- the equipment described may be combined in the cases suitable for an electrolytic degreasing cell high density, or other processing, if wish.
- FIG. 3 the impact profile of a jet is shown, taking the impact pressure expressed in g / cm 2 as a function of the distance in mm from the projection head.
- composition of the solutions used for the high pressure spraying is in principle suitable for operating operating conditions.
- solutions can be used alkalines exerting a saponification effect of esters with optionally a surfactant. Many of these compositions are known.
- an anti-foaming agent is generally useful and skilled in the art on the basis of simple tests may easily, depending on the circumstances, settle the different parameters such as temperature, pressure, distance jets, flow, type of jets and their directions, in particular by experimenting with the facilities and studying achievable jet profiles.
- Sheets Metallic, contaminated with fats and metallic particles
- Example cold rolled black steel sheet
- Line speed 20 to 600 m / min
- Line speed 200 m / min
- High pressure degreasing mechanical parameters flow rate 50 to 150 m 3 / h / m sheet width 100 m 3 / h / m sheet width pressure: 20 to 60 bars 35 bars height of the sprays in relation to the sheet: 30 to 200 mm 70 mm number of ramps: 1 or more, preferably 2 to 4 2 impact force on load cell 1 cm 2 : 0.1 to 5 kg (average at 70 mm) 0.27 kg chemical parameters marketed in Belgium by Henkel under the name [P3VR6398-2] 10 ⁇ 70 g / l 50 g / l marketed in Belgium by Henkel under the name [P3VR 0536/1]
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- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
Description
L'invention concerne une technologie nouvelle
adaptée à une installation de nettoyage en continu de bandes
métalliques destinée à conférer la propreté de surface requise
par les traitements de revêtement ultérieur de telles
bandes. Elle porte aussi bien sur un procédé de nettoyage que
sur une installation à cet effet.
Les procédés et installations de nettoyage de
bandes dont le rôle est de préparer la surface avant traitement,
résultent encore aujourd'hui de critères empiriques.
On a le plus souvent recours à des traitements qui
fonctionnent suivant différents modes d'action, et qui sont
très souvent successifs ainsi qu'il est habituel pour la
plupart des traitements utilisés dans les lignes
sidérurgiques.
On distingue :
- les procédés physico-chimiques agissant essentiellement par projection de solutions ou agissant par immersion
- les procédés mécaniques incorporant essentiellement une brosseuse et
- les procédés électro-chimiques agissant à l'aide d'une grille électrolytique.
Pour le traitement physico-chimique, on utilise
généralement des solutions dégraissantes basiques, associées
éventuellement à des agents tensioactifs. Leur efficacité est
principalement conditionnée par la chimie des solutions qui
ne peut donner des résultats probants, principalement pour
l'élimination des matières solides (fines de fer) sans une
action mécanique complémentaire et en fait déterminante.
Actuellement, une installation de dégraissage se
compose généralement d'un tunnel d'immersion ou d'aspersion
basse pression (afin de permettre l'action physico-chimique
de la solution), d'une brosseuse (exerçant l'action
mécanique) et d'une cellule de dégraissage électro-chimique
basse densité.
Les principaux inconvénients de ces équipements
résident tout d'abord dans leur encombrement. Les différentes
étapes de traitement sont séparées physiquement et sont
successives. Il faut donc disposer d'installations qui prennent
une place considérable en particulier si l'on tient
compte de la nécessité d'un temps de séjour ou d'action non
négligeable au moins pour une partie des traitements.
De plus, leur fiabilité est faible car le mode de
fonctionnement entre autres des brosses et l'usure de celles-ci
imposent un niveau de maintenance et de suivi qui les
rendent dans la pratique peu fiables.
Finalement, les coûts d'entretien et de fonctionnement
de telles installations sont élevés.
Actuellement, parmi les techniques utilisées, seule
apparaít réellement déterminante l'action mécanique de brossage
dont l'utilisation pratique est très délicate et en fait
toujours relativement empirique.
Afin de rester totalement opérationnelle, elle
implique un niveau de maintenance inacceptable en raison de
la rapidité d'usure des brosses. De plus, cette usure entraíne
une pollution des bains par les fragments des brosses
résultant de cette usure.
Le document PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Vol. II,
n° 214 (C-434) (2661) du 18 juillet 1987 qui se réfère à la
demande de brevet japonais JA-A 6230892 décrit un procédé de
nettoyage de bandes métalliques par injection d'un liquide
nettoyant sous pression à l'aide d'ajutages présentant une
inclinaison adéquate par rapport à la surface de la bande.
Ce document indique que des pression d'injection de 5 à 1000
kg/cm2 avec des débits de 5 à 500 l/mn/m2 peuvent être
utilisées. Ni le document en lui-même, ni le texte de la
demande de brevet japonais n'indiquent des valeurs d'impacts
pour la tôle à traiter.
Les valeurs de pression supérieures indiquées
poseraient pour le moins de sérieuses difficultés techniques
de réalisation et le document n'apporte en fait pas
d'informations pratiques pour la mise en oeuvre de la
technique.
Le document EP-A-0050036 (PARAMEC CHEMICALS)
s'adresse à des fils en vue de leur nettoyage. Il n'indique
pas de paramètres pouvant conduire à la transposition au
traitement de tôles.
Le document GB-A-2 143 254 (SMS SCHLOEMANN-SIEMAG)
décrit un traitement à plus de 60 bar sur une surface à l'aide
d'ajutages. Il est techniquement peu souhaitable de travailler
à de telles pressions à cause des équipements (pompes)
à mettre en service et les conditions opératoires selon la
présente invention ne sont pas réalisées.
Le document AU-A-413 792 (BONAR) décrit essentiellement
un dispositif pour le nettoyage de tôles mais ne
comporte aucune indication paramétrique pour exécuter cette
opération de nettoyage dans les conditions économiques et
techniques avantageuses envisagées par la présente invention.
La présente invention vise essentiellement à éviter
les inconvénients inhérents aux solutions connues proposées
selon l'état de la technique. Elle vise particulièrement à
fournir une technologie capable d'apporter une action mécanique
déterminante (performante et répétitive et non sujette
à des dérives d'efficacité) allant de pair avec l'action
physico-chimique apportée par le contact avec une solution
de traitement généralement basique.
Selon l'invention, il est proposé un procédé de
nettoyage des bandes métalliques, en particulier de bandes
d'acier comportant le traitement de la tôle par une action
de pulvérisation à haute pression et de ce fait une projection
à grand impact de solutions dégraissantes sur la surface
de la tôle.
En pratique la projection est réalisée dans les
conditions opératoires de la revendiation 1.
Dans la pratique industrielle, le procédé est
appliqué dans des installations en ligne continue, ce qui
implique nécessairement que les têtes de projection doivent
permettre une exploitation rationnelle de la ligne sans
interférence majeure de ces têtes de projection.
Des valeurs de la distance de la tête de
projection à la tôle de 30 à 200 mm se sont révélées
particulièrement efficaces. On notera que plus la distance
est faible, plus il faudra de têtes de pulvérisation pour
couvrir la même surface et qu'en conséquence une limite
matérielle due à l'encombrement est vite atteinte.
La limite inférieure de pression indiquée est
celle nécessaire à obtenir une bonne efficacité du
traitement.
La limite supérieure de pression est
essentiellement conditionnée par des raisons économiques
impliquant le recours à des moyens techniques plus simples,
à savoir des pompes du type centrifuge, sans devoir
recourir à des pompes volumétriques qui deviendraient
nécessaires si des pressions supérieures étaient
envisagées.
L'installation permettant la mise en oeuvre du
procédé répond à la caractéristique de la
revendication 5.
Le fait que dans la plage de pression indiquée,
des résultats efficaces peuvent être obtenus, sans qu'il
soit nécessaire de recourir à des équipements coûteux,
contribue à l'économie générale du procédé.
L'invention repose sur le fait qu'on évite de
devoir séparer les modes d'action de la projection de
solutions, de l'action mécanique à proprement parler qui
est exécutée à l'aide de la brosseuse, selon l'état de la
technique.
L'utilisation des techniques connues à faible
énergie, à savoir la pulvérisation à faible impact et
l'électrolyse à basse densité imposait dans la pratique des
temps d'action importants, selon les techniques connues.
Contrairement à ce qui semble être un préjugé
général existant dans le cas de l'utilisation des
techniques de traitement de bandes d'acier, il semble que
l'utilisation de la technique selon l'invention comportant
une projection de solutions dégraissantes à haut impact
évite le recours à
des temps de séjour importants que l'on croyait indispensables
et qui en fait étaient nécessaires dans le cas du recours
à un équipement comportant un tunnel d'immersion ou
d'aspersion à basse pression.
On s'est aperçu en fait que l'effet d'impact que
l'on peut mesurer comme la force exercée sur une surface
unitaire de la bande, à une hauteur donnée de la tête de
projection, est directement proportionnel au débit et à la
racine carrée de la pression de pulvérisation.
En conséquence, le recours à des pressions très
élevées telles que des pressions supérieures à 40 bars est
moins significatif que l'effet du débit.
Le recours à des pompes centrifuges qui est préconisé
selon l'invention, permet de concilier des pressions
relativement élevées avec des débits importants résultant en
une efficacité accrue du procédé.
Des valeurs d'effet d'impact de l'ordre de 100 à
5000 et de préférence de 150 à 500 g/cm2 se sont révélées
nécessaires.
Bien entendu, le recours à des techniques complémentaires
en particulier électro-chimiques ou physico-chimiques
n'est pas exclu, en complément éventuel aux techniques
propres à la présente invention.
La solution préconisée par l'invention permet
d'éviter le coût et l'empirisme d'exploitation des cylindres
brosseurs. On évite également les perturbations causées pas
les fragments de brosse résultant de l'usure des brosses.
L'invention sera décrite ci-après à titre d'illustration
à l'aide d'un exemple d'exécution, sans caractère
limitatif, de l'invention.
Dans les dessins annexés, on a représenté :
- Figure 1,
- schématiquement une installation convenant pour la mise en oeuvre du procédé;
- Figure 2,
- le détail du tunnel de dégraissage haute pression (vue en coupe schématique);
- Figure 3,
- un diagramme de l'effet d'impact correspondant à une forme d'exécution de l'invention donnée à titre d'illustration.
Une installation convenant pour la mise en oeuvre
de la technique de l'invention est constituée par une dérouleuse
de tôle 1, une installation électrolytique ou bain de
trempe 2, un tunnel de dégraissage haute pression 3, un poste
de rinçage 4, des unités de traitements ultérieurs éventuels
5 et une enrouleuse 6.
Une telle installation peut convenir pour traiter
une tôle atteignant jusqu'à 400 mm de largeur et une épaisseur
jusqu'à 1 mm à une vitesse de ligne pouvant varier d'une
valeur très faible à 400 m/mn.
Dans l'installation 3 de nettoyage d'une bande
d'acier, la bande portant le repère général 13 circule en
continu et est de manière continue soumise à l'action de jets
de pulvérisation d'une solution dégraissante comportant des
tensioactifs, provenant de têtes de pulvérisation 15 réparties
au-dessus et en dessous, ainsi que sur toute la largeur
de la bande, par exemple à une distance de 70 mm de celle-ci.
Une pompe centrifuge 17 fournit sous une pression
de 35 bars un débit de 30 m3/h. pour une largeur de bande de
300 mm ce qui correspond à une valeur d'impact de 270 g/cm2
sur la bande. Cet effet combiné d'action d'impact et d'action
chimique suffit à traiter parfaitement une bande circulant
à une vitesse de 200 m/mn.
La solution alcaline est récupérée et recyclée avec
interposition éventuelle d'un équipement de filtration (retenant
les poussières et les fines de fer) et/ou de
régénération.
L'équipement décrit pourra être associé dans les
cas appropriés à une cellule de dégraissage électrolytique
haute densité, ou à d'autres processus de traitement, si on
le souhaite.
Dans la figure 3, on a représenté le profil d'impact
d'un jet reprenant en fonction de la distance en mm par
rapport à la tête de projection la pression d'impact exprimée
en g/cm2.
Un tel profil d'impact permet d'étudier et de
mettre au point les conditions opératoires optimales en
fonction des qualités de tôles à traiter.
La composition des solutions utilisées pour la
projection à haute pression est en principe adaptée aux
conditions opératoires d'exploitation.
En principe, on peut avoir recours aux solutions
alcalines exerçant un effet de saponification des esters avec
éventuellement un tensioactif. Un grand nombre de ces compositions
sont connues.
L'addition d'un agent anti-moussant est généralement
utile et l'homme de l'art sur base d'essais simples
pourra aisément, en fonction des circonstances, régler les
différents paramètres tels que température, pression, distance
des jets, débit, type de jets et leurs directions, en
particulier en expérimentant les installations et en étudiant
les profils de jets réalisables.
La technologie de l'invention a été décrite essentiellement
comme s'appliquant à des tôles d'acier, elle n'y
est cependant pas limitée. D'autres matières, à savoir toute
tôle métallique souillée par des matières grasses et/ou des
particules métalliques par exemple de l'acier allié ou non
ou de l'aluminium notamment pourraient être traitées de cette
façon.
Dans le tableau I qui suit on a, sans caractère
limitatif, indiqué d'une part les différents paramètres
opératoires avec les plages opératoires les plus courantes
à titre d'exemple dans la colonne de droite des valeurs
spécifiques qui ont été utilisés en pratique pour l'exécution
d'un exemple comparatif.
Les résultats des mesures effectuées sur une tôle
non traitée, sur une tôle dégraissée haute pression selon cet
exemple et sur une tôle traitée selon les techniques couramment
connues y sont indiqués.
| Tôles: Métalliques, souillées par des matières grasses et particules métalliques | Exemple: tôle d'acier noir laminée à froid |
| Vitesse de ligne: 20 à 600 m/min | Vitesse de ligne: 200 m/min |
| Dégraissage haute pression | |
| paramètres mécaniques | |
| débit:50 à 150 m3/h/m de largeur de tôle | 100 m3/h/m de largeur de tôle |
| pression: 20 à 60 bars | 35 bars |
| hauteur des sprays par rapport à la tôle: 30 à 200 mm | 70 mm |
| nombre de rampes: 1 ou plus, de préférence 2 à 4 | 2 |
| force d'impact sur peson 1 cm2: 0,1 à 5 kg (moyenne à 70 mm) | 0,27 kg |
| paramètres chimiques | |
| commercialisé en Belgique par Henkel sous la dénomination [P3VR6398-2] 10 → 70 g/l | 50 g/l |
| commercialisé en Belgique par Henkel sous la dénomination [P3VR 0536/1] 0,1 → 1 g/l + eau décarbonatée | 0,35 g/l |
| température: 40 à 90°C | 80°C |
| Rincage | |
| paramètres mécaniques | |
| débit: 10 à 100 m3/h/m de largeur de tôle | 30 m3/h/m de largeur de tôle |
| pression: 5 à 20 bars | 10 bars |
| hauteur des sprays par rapport à la tôle: 50 à 200 mm | 100 mm |
| nombre de rampes: min. 1, de préférence 2 à 4 | 2 |
| force d'impact sur peson 1 cm2: 0,01 à 1 kg (moyenne à 70 mm) | 0,05 kg |
| paramètres chimiques: | |
| température: 10 à 90°C eau décarbonatée | 50°C |
| Tôle non traitée | Dégraissage haute pression | Habituellement rencontrée en ligne | |
| Scotch tape Microcolor IP | 0,2 | 0,02 | 0,05 |
| Fines de fer | 100 mg/m2/face | 10 mg/m2/face | 20 mg/m2/face |
| Matière grasse | 150 mg/m2/face | 8 mg/m2/face | 10 mg/m2/face |
| Carbone résiduel | 15 mg/m2/face | 2 mg/m2/face | 4 mg/m2/face |
| longueur de traitement | 2m | 30 m | |
| IP (Indice de Propreté) = 1 - Opacité Scotch à mesurer / opacité référence Noir: opacité = 0 Blanc: opacité = 100 |
Claims (5)
- Procédé de nettoyage de bandes métalliques, en particulier de bandes d'acier caractérisé en ce qu'il comporte le traitement de la tôle par une action de pulvérisation à haute pression et de fait une projection à grand impact de solutions dégraissantes sur la surface de la tôle sous une pression supérieur à 15 et inférieur à 60 bars, à une distance par rapport à la surface supérieure de la tôle supérieure ou égale à 30 mm afin d'obtenir des valeurs d'effet d'impact de l'ordre de 100 a 5000 g/cm2 par le réglage des débits des têtes de pulvérisation.
- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pression de solutions dégraissants sur la surface de la tôle est inférieur à 40 bars et en ce que les valeurs d'effet d'impact sont comprises entre 150 et 500 g/cm2.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la distance des têtes de projection par rapport à la surface supérieure de la tôle est comprise entre 30 et 200 mm.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la pulvérisation est réalisée à l'aide d'une pompe centrifuge.
- Installation de nettoyage de bandes d'acier pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'elle comporte au moins une tête de pulvérisation pour le traitement d'une tôle par une action de pulvérisation à haute pression et projection à grand impact de solutions dégraissantes sur la surface de la tôle sous une pression de 15 à 60 bars, à une distance par rapport à la surface supérieure de la tôle supérieure ou égale à 30 mm afin d'obtenir des valeurs d'effet d'impact de l'ordre de 100 à 5000 g/cm2par le réglage des têtes de pulvérisation, un circuit fermé de circulation étant prévu pour la circulation de ladite solution dégraissante.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE9201082A BE1006465A3 (fr) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | Procede et installation de nettoyage de bandes d'acier. |
| BE9201082 | 1992-12-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP0601991A1 EP0601991A1 (fr) | 1994-06-15 |
| EP0601991B1 true EP0601991B1 (fr) | 1998-09-23 |
Family
ID=3886572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP93870230A Expired - Lifetime EP0601991B1 (fr) | 1992-12-08 | 1993-12-07 | Procédé et installation de nettoyage de bandes métalliques |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0601991B1 (fr) |
| AT (1) | ATE171400T1 (fr) |
| BE (1) | BE1006465A3 (fr) |
| DE (1) | DE69321204D1 (fr) |
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