EP2240620B1 - Procédé de galvanisation au trempé d'une bande d'acier - Google Patents

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EP2240620B1
EP2240620B1 EP08761863.3A EP08761863A EP2240620B1 EP 2240620 B1 EP2240620 B1 EP 2240620B1 EP 08761863 A EP08761863 A EP 08761863A EP 2240620 B1 EP2240620 B1 EP 2240620B1
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temperature
liquid mixture
coating tank
strip
preparation device
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Stéphane Barjon
Benjamin Grenier
Arnaud D'halluin
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Clecim SAS
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Siemens VAI Metals Technologies SAS
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    • C23C2/522—Temperature of the bath

Definitions

  • the present invention relates to a galvanizing method by dipping a steel strip according to the preamble of claim 1.
  • the dipping galvanization of continuously rolling laminated steel strips is a known technique which essentially comprises two variants, that in which the strip emerging from a galvanizing furnace slopes obliquely into a bath of liquid metal comprising at least one metal adapted to the galvanizing such as zinc, aluminum, and is then deflected vertically and upwards by a roll immersed in said bath of liquid metal.
  • the other alternative is to deflect the strip vertically and upward from its exit from the oven and then to scroll through a vertical channel containing magnetically levitated liquid zinc.
  • the liquid metal bath is a zinc alloy with varying proportions of aluminum or magnesium or manganese. For the sake of clarity, only the case of a zinc and aluminum alloy will be described.
  • the purpose of the operation is to create on the surface of the steel strip a continuous adherent deposit of a liquid mixture of zinc and aluminum in which said strip passes.
  • the kinetics of formation of this deposit is known to those skilled in the art, it has been the subject of numerous communications among which "Modeling of galvanizing reactions” by Giorgi and All. in “La Revue de Metallurgie - CIT" of October 2004 .
  • EP 1 070 765 describes a series of variants of a galvanizing installation comprising, in addition to the coating tank in which dross is formed, an auxiliary tank to which the dross will be evacuated.
  • EP 0 429 351 discloses a method and a device for arranging a circulation of liquid mixture between a coating zone of the metal strip and a cleaning zone of the galvanizing bath containing liquid zinc, to ensure the separation of the dross in the zone of purification and then bring back to the coating zone a liquid mixture "whose iron content is close to or less than the solubility limit". But, if the physical principles involved are well described, this document gives no indication allowing the skilled person to implement them, in particular how to control simultaneously a cooling by a heat exchanger and reheating by induction of the same purification zone. Nor is there any indication of how to determine a flow rate of liquid zinc.
  • An object of the present invention is to provide a method of galvanizing the dipping of a steel strip in a liquid mixture, for which a circulation circuit of the liquid mixture is thermally optimized.
  • the figure 1 shows a schematic diagram of the installation for implementing the method according to the invention.
  • a steel strip (1) is introduced into the installation, ideally in continuous scrolling, obliquely in a coating tank (2) through a connecting pipe to a galvanizing furnace (3) (not shown upstream of the tray coating).
  • the strip is deflected vertically by a roller (4) and passes through a liquid coating mixture (5) contained in said coating tank.
  • the deflection of the band can be achieved by means of a roller (4) horizontal accompanying the scrolling of the band.
  • a channel (6) allows the flow of the overflow of liquid mixture to a preparation device (7) composed of two zones, a first zone (71) in which is ensured the melting of at least one Zn alloy ingot Al (8) in an amount necessary to compensate for the liquid mixture consumed by deposition on the strip in the coating tank and during the inevitable (material) losses, and a second zone (72) sequentially juxtaposed with the first zone and in a direction flow path of the liquid mixture (coating tank to first zone then second zone).
  • a separating device such as an open wall in its central part or may consist of two separate tanks placed side by side.
  • the liquid mixture can also be transferred by pumping or by a connecting channel.
  • the level of a pumping inlet in the first zone (71) or the inlet level of the connecting channel are advantageously located between the upper zone of decantation of the surface dross (81) and the lower zone of sedimentation of the dross. bottom (82) is in the middle third of the height of the area (71). Indeed, at this median height of the preparation device, the method according to the invention provides that it is possible to isolate a free interstice of dross between the two lower and upper accumulation zones (gradually increasing in the direction of flow (FL)) of said dross (81, 82).
  • the liquid mixture from the coating tank is at a sufficiently high temperature for the ingot melting.
  • the energy consumption for the smelting of the ingot leads to a cooling of the liquid mixture which causes the formation of the surface dross (81) and bottom (82) retained by the downstream sealing parts by the separating device (73).
  • Supplemental cooling means (62) for the ingot cooling effect may also be arranged between the coating pan and the preparation device, for example on their connecting channel (6).
  • the second zone (72) of the preparation device thus receives a purified liquid mixture which can be heated by a heating means (75), preferably by induction.
  • a tubing (9) recovers the liquid mixture in the second zone (72) and, in the case of the figure 1 under the action of a pumping device (10) and a tubing as a reflux path (11) feeds the coating tank (2) via a chute (12) at a mixing flow rate purified liquid.
  • Devices such as, for example, skimming or pumping systems make it possible to evacuate the dross out of the preparation device (first zone (71)).
  • the first zone (71) of the preparation device may comprise partitions isolating liquid mixture portions disposed between several ingots (8), sequentially arranged in the direction of the flow path. These can be achieved by means of an open wall in its middle part, thus allowing to concentrate the bottom dross (82) and surface (81) ingot by ingot according to their aluminum content.
  • the first zone (71) of the preparation device advantageously comprises several ingots (8 1 , 8 2 , ..., 8 n ), at least two of which have different contents of aluminum and at least one of which ingots has a content greater than a required content of the liquid mixture in the preparation device.
  • the first zone (71) of the preparation device comprises a means for regulating the melting flow rate of at least two ingots, ideally by dipping or selective removal of at least one ingot in the first zone (71).
  • the first compartment of the preparation device may comprise a regulating means (6, 62) for a predefined temperature reduction (T2, T3) of the liquid mixture in which the ingots merge, ideally also initially produced by selective diving or removal. at least one ingot in the first zone (71).
  • the continuous melting of the ingots (8) in the preparation device (71) is ensured at the total melting rate of at least two ingots. It is then advantageous that a plurality of ingots immersed simultaneously in the liquid-mixing bath each have a different aluminum content and at least one of them has an aluminum content greater than a required content in the preparation device. in order to be able to establish a profile in content (or a rate of fusion) variable according to time.
  • This required content is itself determinable from an aluminum consumption measured or estimated in the coating tank, in the combination layer Fe 2 Al 5 Zn x formed on the surface of the strip and in the dross formed in the preparation device.
  • the melt flow rate of each of the ingots is also controllable individually so as to adjust the aluminum content in the preparation device to the required content while maintaining the required total melting speed.
  • the continuous melting of the ingots in the preparation device leads locally to a cooling of the liquid mixture of the second temperature (outlet of the coating tank) at a predetermined temperature in the first zone (71) in order to lower the solubility threshold of the iron and allowing the localized formation of dross in said preparation device up to the solubility threshold at the predetermined temperature.
  • the so-called "surface” dross with a high aluminum content are then formed preferentially in the vicinity of immersed ingots with a high aluminum content and then decanted towards the surface, and the so-called “bottom” dross with a high zinc content preferentially form in the vicinity of immersed ingots with low aluminum content and sediment towards the bottom.
  • the rate of renewal of the liquid mixture entering the coating tank with an iron content equal to the threshold of solubility of iron at the predetermined temperature makes it possible to limit an increase in the dissolved iron content below the threshold. solubility at the second temperature.
  • the preparation device (7) can thus be composed of a single tank comprising the two zones (71, 72) separated by a separating wall (73), the first zone ensuring the fusion of the ingots and locating the formation of the dross, the second zone receiving the purified liquid mixture.
  • the second zone is equipped with a single and simple heating means (75) by induction ensuring the heating of the purified liquid mixture before returning to the coating tank, so as to ensure a thermal loop backflow in end of stream channel to the beginning of a new stream.
  • the two zones (71) and (72) can also be in two separate tanks connected by a connecting channel.
  • the figure 2 presents a variant of the schematic diagram of the installation according to figure 1 for which the liner initial is subdivided into a first deflection tray (15) of the strip (without liquid mixture) and coating pan (13) comprising a liquid mixing bath (5) maintained by magnetic levitation.
  • the present installation thus implements a variant of the process in which the liquid mixing bath (5) is maintained by magnetic levitation in a coating tank (13) connected to the preparation device such as the figure 1 .
  • the levitation effect is provided in known manner by electromagnetic devices (14).
  • a compartment (15) provides the connection to the oven and the deflection of the strip (1) by the roller (4).
  • Figure 3 has in its upper part a simplified example of the installation according to the figure 1 , having the main elements already mentioned (coating tank 2 and its inlet 12 for liquid mixture reflux, ingots 8, preparation device 7, ingots melting tank on first zone 71, sewage treatment tank on second zone 72 and its output 11, heating means 75) allowing a better interpretation of the implementation of the method according to the invention.
  • Under the scheme of the installation are also shown three distribution profiles - temperature T, aluminum content Al% and dissolved iron content Fe% associated with a solubility threshold SFe iron - which are obtained by implementation of the process according to the invention.
  • the profiles shown thus vary according to the location considered next a flow path direction from the inlet 12 of the coating tank 2 to the outlet 11 of the purification tank 72.
  • outlet 11 is coupled to the inlet 12 via a reflux path of the liquid mixture, distinct from and opposite to the flow path.
  • the invention thus makes it possible to align the values of the profiles between the inlet and the outlet as well as between the different tanks on the voice of flow, in order to achieve a closed thermal looping as well as a precise maintenance of target contents in aluminum and in iron (under a threshold of adequate solubility according to the given temperature).
  • the liquid mixture in the coating tank (2) in the vicinity of the strip to be quenched is fixed at a said second temperature (T 2 ).
  • T 2 the temperature
  • the temperature may be lower than the second temperature (T2), since it comes from the outlet 11 of the purification tank (72) and the reflux path where thermal loss is inevitable, but without consequence on the process.
  • the second target temperature (T 2 ) of the liquid mixture at the outlet of the coating tank - and thus at the inlet to the first zone (71) - is furthermore chosen sufficiently high so as to allow the ingots (8) to merge.
  • the aluminum content (Al%) of the liquid mixture undergoes a decrease (Al c ) depending a loss rate in a combination layer and passes from a first content (Al t ) (aluminum content of the liquid mixture from the molten ingots in the preparation device, then by purification (second zone 72) and reflux, aluminum content of the liquid mixture re-channeled to the inlet (12) of the coating tank) to a second content (Al v ) at the outlet of the coating tank (2).
  • the controlled melting of the ingots allows a rise (Al l ) of the content (or a flow rate according to a unit of time) of aluminum to a content (Al m ) liquid mixture at the outlet of the first zone (71).
  • This latter content (Al m ) must, however, be interpreted as virtual, because correlatively to the contribution of aluminum by the ingots, a part of aluminum is inevitably consumed with the appearance of the dross which causes a real decrease (Al d ) the aluminum content according to the flow rate until reaching the aluminum content (Al t ) in the purification tank (second zone 72) necessary (and equal) to the content of aluminum at the reflux inlet 12 in the coating pan.
  • the solubility threshold of iron (SFe) in the liquid mixture is almost stable at a value (SFe T 2 ) at the second temperature (T 2 ), then decreases considerably to a value (SFe T 3 ) at the third temperature (T 3 ) in the ingots melting zone and undergoes a rise to a value (SFe T 4 ) at the fourth temperature (T 4 ) in the zone of the heating means (75) before returning to the coating tank (2).
  • the iron content (Fe%) of the liquid mixture increases, in turn, in the coating tank (2) to a level remaining below the solubility threshold of the iron (SFe T 2 ) of the liquid mixture at the second temperature ( T 2 ) and is thus maintained until the precipitation of the dross in the first zone (71) for melting the ingots to reach a value equal to a saturation threshold of the iron (SFe T 3 ) of the liquid mixture at the third temperature ( T 3 ) of this first zone.
  • a shaded area (Dross) of the diagram between the iron content variation curves (Fe%) and the iron solubility threshold (SFe) of the liquid mixture makes it possible to locate the dross precipitation domain.
  • the solubility threshold of the iron (SFe) of the liquid mixture is raised to a higher value (SFe T 4 ) at the fourth temperature (T 4 ) (higher than in the first zone 71).
  • a precipitation of dross is then locally avoided so that the liquid mixture in the purification tank remains clean and can be flowed back to the entrance of the coating tank (2) free of any dross.
  • the figure 5 shows an evolution of the solubility limit (Fe%) as a function of the temperature (T) for an aluminum content (Al%) of 0.19%.
  • T 470 ° C.
  • the solubility limit of iron (Fe%) is of the order of 0.015%.
  • the iron solubility limit (Fe%) is of the order of 0.07%.
  • a saturated liquid mixture or close to the temperature saturation limit The working temperature of 470 ° C. thus sees its solubility limit divided by 2 at 440 ° C.
  • the figure 6 shows the variations of the power supplied (PB) to the liquid mixture by the running steel strip and the required power (PZ) to ensure the melting of the consumed mixture in the coating tank (2).
  • These powers (PB, PZ) are limited by two data specific to continuous galvanizing plants: the heating power of the furnace (not shown on figure 1 , but placed upstream of the coating tank) on the one hand and the maximum speed for which a spinning of the band remains effective.
  • these limits are of the order of 100 tons of treated strip per hour for an oven (downstream from the entrance of the strip in the coating tank) and of a little more than 200 m / min. tape speed for spinning (leaving the tape outside the coating tray).
  • the so-called “strip" (dashed) power curve rises continuously in function of the thickness (E) of the strip up to a level corresponding to the heating limits of the oven.
  • the curve (solid line) of required power (PZ) is first limited by the maximum speed of the tape, itself limited by the maximum spin speed and then gradually decreases.
  • the delivered power (PB) by the web is smaller than the required power (PZ) for zinc smelting (PZ> PB) and a power deviation ( ⁇ P) must thus be provided by heating the circulating liquid mixture, in particular before it returns to the coating tank (2).
  • This power difference is here understood as a necessary power supply ( ⁇ P> 0).
  • the case of a power withdrawal ( ⁇ P ⁇ 0) is of course also conceivable, in which case, at least one of the power generating parameters (oven temperature, band speed, etc.) must be modified in order to reduce the supply power (PB) to the liquid mixture while ensuring a melting of the mixture consumed in the coating tank (2).
  • a cooling system may, if necessary, also be coupled to the coating tank.
  • a method according to the invention namely a method of galvanizing the dipping of a strip (1) of rolled steel in continuous scrolling for which the strip is immersed in a tray coating material (2) containing a bath of liquid mixture (5) of metal, such as zinc (Zn) and aluminum (Al), to be deposited on the permanently circulated strip between said coating pan and a device of preparation (7) in which the temperature of the liquid mixture is deliberately lowered in order to reduce a solubility threshold of iron and sufficiently high to activate, in said preparation device, a melting of at least one Zn-Al ingot (8). ) in the amount necessary to compensate for the liquid mixture consumed by deposition on the strip and the inevitable losses (of the order of 5%).
  • the method allows a circulation flow of the liquid mixture continuously and sequentially on a flow path between the inlet of the coating tank and the outlet of the preparation device and then on an identical reverse flow path, which is identical and opposite to the flow path.
  • This flow rate is also thermally optimized, because looped sequentially (flow, reflux) so that each heat exchange required is controlled accurately.
  • the control of the second temperature (T 2 ) and the target aluminum content (Al v ), allows the control of the solubility threshold (SFe T 2 ) of the iron at the second temperature (T 2 ) in the bath (coating tank) at a level such that, given the expected iron dissolution rate (QFe) in the coating tank, the overall iron content (Fe 2 ) is kept below the solubility threshold of iron ( SFe T 2 ) at the second temperature (T 2 ). In this way, the coating tank remaining free of any dross, the coating has an irreproachable quality.
  • a solubility threshold (SFe T 2 ) of the iron at the second temperature (T 2 ) in the liquid mixture of the coating tank is controlled to a level such that, given an expected iron dissolution rate (QFe) in the coating tank, an overall iron content (Fe 2 ) is kept below the threshold of solubility of iron (SFe T 2 ) at the second temperature (T 2 ).
  • the continuous smelting is ensured at a total melting flow (Vm) of at least two ingots.
  • a variable number (n) of ingots can be advantageously immersed selectively and simultaneously in the bath of liquid mixture.
  • the ingots preferably each have an aluminum content (Al 1 , Al 2 ..., Al n ) different from one another and at least one of the ingots has an aluminum content greater than a required content (Al t ). in the preparation device (in particular in the second zone 72 comprising the purified mixture). In this way, maintaining or obtaining a target value of the aluminum content in the areas of the preparation device can be made more flexibly and more precisely.
  • cooling means of the liquid mixture to the second temperature (T 2) to the third temperature (T 3) can be activated in the preparation device as an auxiliary of the entire cooling system carried out by the fusion of ingots.
  • Such a complementary cooling means thus makes it possible to provide better control flexibility of the method according to the invention.
  • a compartmentalization between the ingots and according to their respective aluminum content can advantageously be carried out in order to separate the different types of dross, in that so-called "surface” dross with a high aluminum content are preferentially formed in the vicinity of ingots immersed in water. high aluminum content and so-called “background” dross with low aluminum content are formed preferentially in the vicinity of immersed ingots with a low aluminum content.
  • This compartmentalization can be simply carried out by adding partitions arranged between the ingots on the surface and at the bottom of the first zone (71).
  • the method according to the invention provides that a necessary flow rate of liquid zinc, that is to say also of liquid mixture renewal entering the coating tank, is regulated under an iron content equal to the solubility threshold (SFe T 3 ) of the iron at the third temperature (T 3 ) in order to limit an increase in the dissolved iron content well below the solubility threshold at the second temperature (T 2 ) in the coating tank.
  • This makes it possible to withstand a quantity of dissolved iron coming from the band in the range between the solubility threshold (SFe T 3 ) of the iron at the third temperature (T 3 ) and the solubility threshold (SFe T 2 ) of the iron at the second temperature (T 2 )
  • PB power control loop
  • This is done by sending a reduction (or increase) instruction to the strip temperature (T 1 ) at the coating tank inlet.
  • the method provides that the preparation device is provided with additional regulated means for recovering and discharging calories associated with a controlled induction heating means adapted to modulate the third temperature (T 3 ) in an ingot melt zone and in a temperature range, particularly defined by +/- 10 ° C, of values close to a temperature value recorded by the regulation means or external controls.
  • a controlled induction heating means adapted to modulate the third temperature (T 3 ) in an ingot melt zone and in a temperature range, particularly defined by +/- 10 ° C, of values close to a temperature value recorded by the regulation means or external controls.
  • the method recommends that the first temperature (T 1 ) of the steel strip at its entry into the coating tank is ideally between 450 and 550 ° C. Similarly, the second temperature (T 2 ) of the liquid mixture in the coating tank is ideally between 450 and 520 ° C. For maximum efficiency of the process, a temperature difference ( ⁇ T 1 ) between the steel strip and the liquid mixture in the coating tank is maintained between 0 and 50 ° C.
  • the second temperature (T 2 ) of the liquid mixture is thus maintained in the coating tank, ideally at an accuracy of +/- 1 at 3 ° C, at a value (T 1 - ⁇ T 1 ) equal to the first temperature (T 1 ) minus the difference in temperature ( ⁇ T 1 ) between the steel strip and the liquid mixture.
  • the method provides that a flow rate (Q 2 ) of the liquid mixture from the coating pan is maintained between 10 and 30 times the amount of mixture deposited on the web in the same time unit.
  • the method according to the invention also provides for the implementation of measurement and control steps for regulating / maintaining the thermal loop, the circulation circuit and the target contents of aluminum, zinc and iron.
  • values of temperature and aluminum concentration of the liquid mixture are measured, ideally continuously, on at least the flow path from the feed inlet (12) in the coating pan to the outlet ( 11) of the preparation device. These values are essential in order to associate them with diagrams of contents of aluminum or iron depending on the location of the liquid mixture in the circulation circuit to be looped.
  • a level of liquid mixture is measured, ideally continuously, in the preparation device or, if necessary, in the coating tank. This makes it possible to regulate the melting flow rate of the ingots and to know the quantity of metal deposited on the strip.
  • a flow rate for example an aluminum content per unit of time
  • a temperature of the liquid mixture are maintained at predetermined pairs of values. by means of a simplified regulation. This allows for example to be able to deduce simply from a diagram (such as those of figures 1 and 2 ) and quickly reach an ideal solubility (iron) threshold for a pair of values.
  • the method includes a function for which a temperature of the strip at the outlet of a galvanizing furnace bound to a strip inlet in the coating pan is maintained within a range of adjustable values.
  • the tape speed is maintained within a range of adjustable values.
  • the method provides that a width and a strip thickness are measured or estimated upstream of the coating pan if, however, they have not already been collected as a Primary Data Input PDI in the control system of the galvanizing plant. These parameters are useful for determining input conditions, in particular in relation to the power provided by the band in the circulation circuit managed by the method according to the invention.
  • introduction and maintenance of ingots in a melting zone of the preparation device is performed dynamically and selectively.
  • the method according to the invention is thus implemented as a function of dynamic measurement and adjustment parameters related to the strip, the coating tank and the preparation device. These parameters are ideally controlled centrally, autonomously according to an analytic model with predictive controls, in real time, being optionally updatable by self-learning.
  • a mode of external commands can also be implemented (for example, by simple input of external commands on the analytical model driving the said method) so, for example for an operator to allow a registration of aluminum content, a strip temperature registration, etc.
  • the analytical model of process control is also updated.
  • the first temperature (T 1 ) of the strip at the outlet of the galvanizing furnace downstream of the coating tank and the second temperature (T 2 ) referred to in the coating tank are calculated the band powers (PB) and required (PZ).
  • the required power can also be lower than the band power (PZ ⁇ PB, case "N”).
  • the method according to the invention then provides a cooling setpoint (ORD1) ( ⁇ T) of the first strip temperature (T 1 ) by means of a temperature decrease at the outlet of a galvanizing furnace.
  • ORD1 cooling setpoint
  • Figure 8 presents the logic diagram for determining the flow rate of circulation of the liquid mixture, associated with the continuation of step "1" of the figure 7 , also shown as the logical starting point of this schema.
  • the flow (Q 2 ) of liquid mixture from the coating tank and necessary to ensure the continuous melting of ingots is determined.
  • This flow rate (Q 2 ) also indicates the flow rate of the liquid mixture between the coating tank and the preparation device.
  • the figure 9 shows the logic diagram for determining the aluminum content (Al t ) of the liquid mixture resulting from the melting of the ingots in the preparation device (purification tank 72).
  • the aluminum consumptions (QAl c ) and (QAl d ) are calculated from the mass flow (QBm) of the strip. They are also included in the calculation scheme of the fourth temperature (T 4 ) of the liquid mixture returning to the coating tank as a function of the third temperature (T 3 ) obtained after melting of the ingots and the complementary power ( ⁇ P) necessary to bring the temperature of the liquid mixture to the second temperature (T 2 ) in the coating tank.
  • the value of the aluminum content (Al t ) of the liquid mixture is then known in terms of consumption to go to a step "2" according to the next figure.
  • a quantity of aluminum losses (QAl c ) in the combination and aluminum loss layer (QAl d ) in the dross which vary in particular according to the width of the treated strip, it is necessary to be able to adapt the content aluminum (Al t ) resulting from the melting of the ingots in order to maintain in return a target value of aluminum content (Al v ) in the coating tank.
  • Each of the (n) ingots of aluminum content (Al 1 , Al 2 , ..., Al n ) is immersed selectively and according to a dynamic (dive time) variably adaptable to each ingot associated with a melting speed (V 1 , V 2 , ..., V n ) calculated to ensure a resulting aluminum content (Al t ) related to the total melting speed (V m ) and to control that the content required aluminum (Al t ) related to the expected consumption of aluminum according to the value from step "2" of the previous figure 9 is ensured by the aluminum content (Al t ) resulting from the melting ingots.
  • the figure 11 shows the logic diagram for checking the theoretical iron content (SFe) dissolved in the liquid mixture from step "1" described above (see figures 6 , 7 , 8 ).
  • the method implements a calculation of the iron dissolution rate (QFe) from both sides of the strip. and on the other hand, the solubility threshold (SFe T 2 ) of the iron in the liquid mixture at the second temperature (T 2 ).
  • S Fe safety factor
  • At the surface of the band is established a strong iron concentration gradient favoring the development of the Fe 2 Al 5 Zn x combination layer.
  • the iron content of the liquid mixture (Fe 2 ) in the coating tank is then the iron content at the end of said gradient and can be considered as the overall iron content of the liquid mixing bath.
  • solubility threshold (SFe T 2 ) of the iron in the liquid mixture at the second temperature (T 2 ) is greater than the actual iron content of the liquid mixture (Fe 2 ) in the coating tank (see case “SFe T 2 > Fe 2 ")
  • the various process control parameters selected are validated (see case "VAL_PA”).
  • the reduction of the iron dissolution rate (QFe) is obtained by decreasing the first temperature (T 1 ) and / or the second temperature (T 2 ) and / or the band surface flux (QBs) and / or by increase in the aluminum content (Al v ) in the coating tank. Practically, it acts preferentially on the first temperature (T 1 ) of the band and / or on its running speed (V).

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Description

  • La présente invention concerne un procédé de galvanisation au trempé d'une bande d'acier selon le préambule de la revendication 1.
  • La galvanisation au trempé de bandes d'acier laminé défilant en continu est une technique connue qui essentiellement comporte deux variantes, celle où la bande sortant d'un four de galvanisation descend obliquement dans un bain de métal liquide comprenant au moins un métal adapté à la galvanisation tel que du zinc, de l'aluminium, et se trouve ensuite défléchie verticalement et vers le haut par un rouleau immergé dans ledit bain de métal liquide. L'autre variante consiste à défléchir la bande verticalement et vers le haut à sa sortie du four et à la faire ensuite défiler dans un chenal vertical contenant du zinc liquide sustenté magnétiquement. Le bain de métal liquide est un alliage de zinc avec des proportions variables d'aluminium ou de magnésium ou de manganèse. Pour la clarté du brevet, seul sera décrit le cas d'un alliage de zinc et d'aluminium.
  • Dans les deux cas, l'opération a pour but de créer en surface de la bande d'acier un dépôt continu et adhérent d'un mélange liquide de zinc et d'aluminium dans lequel défile ladite bande. La cinétique de formation de ce dépôt est connue de l'homme de métier, elle a fait l'objet de nombreuses communications parmi lesquelles « Modelling of galvanizing reactions » de Giorgi et All. dans « La Revue de Métallurgie - CIT » d'octobre 2004. Cette documentation établit qu'au contact du mélange liquide se produit une dissolution de fer en provenance de la bande d'acier qui, pour une part, participe à la formation, sur la surface de la bande, d'une couche de combinaison d'environ 0,1 µ de composé Fe2Al5Znx et, pour une autre part, diffuse vers le bain de mélange liquide tant que la couche de Fe2Al5Znx n'est pas formée de manière continue. La couche de Fe2Al5Znx sert de support à la couche finale protectrice de zinc alors que le fer dissous va contribuer à former dans le mélange liquide des précipités composés de fer Fe, d'aluminium Al et de zinc Zn nommés « mattes » ou « dross ». Ces précipités sous forme de particules de quelques microns à quelques dizaines de micron sont en mesure d'entrainer sur la bande revêtue (galvanisée) des défauts d'apparence qui peuvent être rédhibitoires, en particulier lorsqu'il s'agit de bandes de tôles destinées à former des parties apparentes de carrosseries automobiles. Beaucoup d'efforts sont donc consacrés par les sidérurgistes afin de limiter ou d'éliminer les dross des bains de galvanisation. Le phénomène de formation des dross est connue de l'homme de métier au travers, par exemple, de communications comme « Numerical simulation of the rate of dross formation in continuous galvanizing baths » de Ajersch et All. Selon une température d'un bain de zinc liquide et sa teneur en aluminium, la quantité de fer capable d'être dissoute varie dans des limites assez larges. Lorsqu'une teneur en fer dépasse la limite de solubilité, la nucléation et le grossissement de composés définis Fe-Al-Zn devient possible. Dans les procédés habituels de galvanisation en continu, un bain de revêtement contenant le mélange liquide à déposer sur la bande est toujours saturé en fer, il s'ensuit que tout le fer dissous à partir de la bande et diffusant dans le mélange liquide se trouve aussitôt disponible pour la création in situ de dross.
  • Parmi les moyens envisagés pour tenter de contrôler les dross ou, au minimum, de réduire leur quantité dans le bac de revêtement, on a depuis longtemps mis en oeuvre l'écrémage manuel de la surface du mélange liquide. Ce procédé étant à juste titre considéré comme dangereux pour des opérateurs, il a été envisagé de mécaniser puis de robotiser cette opération d'écrémage comme le décrit JP 2001-064760 .
    D'autres techniques diverses procédant par débordement, pompage ou éjection ont été envisagées afin d'évacuer les dross formées dans le bac de revêtement. Ainsi, EP 1 070 765 décrit une série de variantes d'une installation de galvanisation comportant, en plus du bac de revêtement dans lequel se forment des dross, un bac auxiliaire vers lequel les dross vont être évacuées.
    De manière plus élaborée, EP 0 429 351 décrit un procédé et un dispositif qui visent à organiser une circulation de mélange liquide entre une zone de revêtement de la bande métallique et une zone d'épuration du bain de galvanisation contenant du zinc liquide, à assurer la séparation des dross dans la zone d'épuration puis à ramener vers la zone de revêtement un mélange liquide « dont la teneur en fer est voisine ou inférieure à la limite de solubilité ». Mais, si les principes physiques mis en jeu sont bien décrits, ce document ne donne aucune indication permettant à l'homme de métier de les mettre en oeuvre, en particulier comment maîtriser de manière simultanée un refroidissement par un échangeur de chaleur et un réchauffage par induction de la même zone d'épuration. Aucune indication n'est donnée non plus sur le moyen de déterminer un débit de circulation du zinc liquide.
  • Un but de la présente invention est de fournir un procédé de galvanisation au trempé d'une bande d'acier dans un mélange liquide, pour lequel un circuit de circulation du mélange liquide est thermiquement optimisé.
  • Un tel procédé peut ainsi être mis en oeuvre au travers de la méthode proposée par la revendication 1.
  • Afin de pouvoir illustrer plus clairement les aspects du procédé proposé selon l'invention, une installation de galvanisation au trempé d'une bande d'acier dans un mélange liquide et une de ses variantes permettant la mise en oeuvre du procédé sont présentées à l'aide des figures 1 et 2 :
    • Figure 1
    Schéma de principe de l'installation mettant en oeuvre le procédé,
    Figure 2
    Schéma de principe d'une variante de l'installation mettant en oeuvre le procédé.
  • La figure 1 montre un schéma de principe de l'installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Une bande d'acier (1) est introduite dans l'installation, idéalement en défilement continu, obliquement dans un bac de revêtement (2) à travers un conduit de raccordement à un four de galvanisation (3) (non représenté en amont du bac de revêtement). La bande est défléchie verticalement par un rouleau (4) et traverse un mélange liquide de revêtement (5) contenu dans le dit bac de revêtement. La déflection de la bande peut être réalisée au moyen d'un rouleau (4) horizontal accompagnant le défilement de la bande. Un chenal (6) permet l'écoulement du trop plein de mélange liquide vers un dispositif de préparation (7) composé de deux zones, une première zone (71) dans laquelle est assurée la fusion d'au moins un lingot d'alliage Zn-Al (8) en quantité nécessaire pour compenser le mélange liquide consommé par dépôt sur la bande dans le bac de revêtement et lors des inévitables pertes (matérielles), et une deuxième zone (72) séquentiellement juxtaposée à la première zone et suivant une direction de voie de flux du mélange liquide (bac de revêtement vers première zone puis deuxième zone). Ces deux zones peuvent être localisées dans le même bac comme indiqué sur la figure 1 et sont alors séparées par un dispositif de séparation (73), tel qu'une paroi ouverte en sa partie centrale ou peuvent être constituées de deux bacs séparés placés côte à côte. Entre ces deux bacs séparés et placés côte à côte, le mélange liquide peut aussi être transféré par un pompage ou par un chenal de liaison. Le niveau d'une entrée de pompage dans la première zone (71) ou le niveau d'entrée du chenal de liaison sont avantageusement situés entre la zone supérieure de décantation des dross de surface (81) et la zone inférieure de sédimentation des dross de fond (82) soit dans le tiers médian de la hauteur de la zone (71). En effet, à cette hauteur médiane du dispositif de préparation, le procédé selon l'invention prévoit qu'il est possible d'isoler un interstice libre de dross entre les deux zones inférieure et supérieure d'accumulation (graduellement croissante suivant la direction de flux (FL)) des dites dross (81, 82).
  • Le mélange liquide issu du bac de revêtement est à température suffisamment élevée pour la fusion du lingot. La consommation d'énergie pour la fusion du lingot conduit à un refroidissement du mélange liquide qui entraine la formation des dross de surface (81) et de fond (82) retenues par les parties étanches en aval par le dispositif de séparation (73). Un moyen de refroidissement d'appoint (62) à l'effet de refroidissement par consommation des lingots peut aussi être disposé entre le bac de revêtement et le dispositif de préparation, par exemple sur leur chenal (6) de liaison. La deuxième zone (72) du dispositif de préparation reçoit donc un mélange liquide épuré qui peut être réchauffé par un moyen de chauffage (75) de préférence par induction. Une tubulure (9) récupère le mélange liquide dans la deuxième zone (72) et, dans le cas de la figure 1, sous l'action d'un dispositif de pompage (10) et d'une tubulure comme voie de reflux (11) réalimente le bac de revêtement (2) par l'intermédiaire d'une goulotte (12) suivant un débit de mélange liquide épuré. Des dispositifs comme, par exemple, des systèmes d'écrémage ou de pompage permettent d'évacuer les dross hors du dispositif de préparation (première zone (71)). Avantageusement, la première zone (71) du dispositif de préparation peut comporter des cloisonnements isolant des portions de mélange liquide disposés entre plusieurs lingots (8), séquentiellement disposés en direction de la voie de flux. Ceux-ci peuvent être réalisés au moyen d'une paroi ouverte en sa partie médiane, permettant ainsi de concentrer les dross de fond (82) et de surface (81) lingot par lingot en fonction de leur teneur en aluminium.
  • Concernant la fusion de lingot, la première zone (71) du dispositif de préparation comporte avantageusement plusieurs lingots (81, 82, ..., 8n) dont au moins deux comportent des teneurs différentes en aluminium et dont au moins un des lingots a une teneur supérieure à une teneur requise du mélange liquide dans le dispositif de préparation. De plus, la première zone (71) du dispositif de préparation comporte un moyen de régulation de débit de fusion d'au moins deux lingots, idéalement par plongée ou retrait sélectifs d'au moins un lingot dans la première zone (71). Enfin, le premier compartiment du dispositif de préparation peut comporter un moyen de régulation (6, 62) d'un abaissement de température prédéfini (T2, T3) du mélange liquide dans lequel les lingots fusionnent, idéalement aussi réalisé initialement par plongée ou retrait sélectifs d'au moins un lingot dans la première zone (71).
  • Dans cette optique, la fusion continue des lingots (8) dans le dispositif de préparation (71) est assurée au débit total de fusion d'au moins deux lingots. Il est alors avantageux qu'une pluralité de n lingots plongés simultanément dans le bain de mélange liquide aient chacun une teneur en aluminium différente et au moins l'un d'eux comporte une teneur en aluminium supérieure à une teneur requise dans le dispositif de préparation afin de pouvoir établir un profil en teneur (ou un débit de fusion) variable suivant le temps. Cette teneur requise est elle-même déterminable à partir d'une consommation d'aluminium mesurée ou estimée dans le bac de revêtement, dans la couche de combinaison Fe2Al5Znx formée à la surface de la bande et dans les dross formées dans le dispositif de préparation. Avantageusement, le débit de fusion de chacun des n lingots est aussi contrôlable individuellement de manière à ajuster la teneur en aluminium dans le dispositif de préparation à la teneur requise tout en maintenant la vitesse totale de fusion requise.
  • La fusion continue des lingots dans le dispositif de préparation entraine localement un refroidissement du mélange liquide de la deuxième température (sortie du bac de revêtement) à une température prédéterminée dans la première zone (71) en vue d'abaisser le seuil de solubilité du fer et de permettre la formation localisée de dross dans ledit dispositif de préparation jusqu'à concurrence du seuil de solubilité à la température prédéterminée. Les dross dites « de surface » à forte teneur en aluminium se forment alors préférentiellement au voisinage des lingots immergés à forte teneur en aluminium puis décantent vers la surface et les dross dites « de fond » à forte teneur en zinc se forment préférentiellement au voisinage des lingots immergés à faible teneur en aluminium puis sédimentent vers le fond.
  • Après formation des dross, le débit de renouvellement du mélange liquide entrant dans le bac de revêtement avec une teneur en fer égale au seuil de solubilité du fer à la température prédéterminée permet de limiter une augmentation de la teneur en fer dissous au-dessous du seuil de solubilité à la deuxième température.
  • Le dispositif de préparation (7) peut ainsi être composé d'un seul bac comportant les deux zones (71, 72) séparées par une paroi de séparation (73), la première zone assurant la fusion des lingots et localisant la formation des dross, la seconde zone recevant le mélange liquide purifié. Dans ce cas, la seconde zone est équipée d'un unique et simple moyen de chauffage (75) par induction assurant le réchauffage du mélange liquide purifié avant son retour au bac de revêtement, de façon à assurer un bouclage thermique de voie de reflux en fin de voie de flux jusqu'au début de voie d'un nouveau flux. Les deux zones (71) et (72) peuvent aussi être dans deux bacs séparés reliés par un chenal de liaison.
  • La figure 2 présente une variante du schéma de principe de l'installation selon la figure1 pour laquelle le bac de revêtement initial est subdivisé en un premier bac de déflection (15) de la bande (sans mélange liquide) et en bac de revêtement (13) comprenant un bain de mélange liquide (5) maintenu par lévitation magnétique. Principalement, l'installation présente met ainsi en oeuvre une variante du procédé dans laquelle le bain de mélange liquide (5) est maintenu par lévitation magnétique dans un bac de revêtement (13) relié au dispositif de préparation tel qu'à la figure 1. L'effet de lévitation est assuré, de manière connue, par des dispositifs électromagnétiques (14). Un compartiment (15) assure le raccordement au four et la déflection de la bande (1) par le rouleau (4).
  • Pour des raisons de clarté et suivant l'exemple de la figure 1, des objectifs majeurs du procédé selon l'invention sont également illustrés au moyen de la figure 3 :
    • Figure 3
    Répartition des températures, des teneurs en aluminium et en fer dissous dans le circuit de l'installation.
  • Figure 3 présente dans sa partie supérieure un exemple simplifié de l'installation selon la figure 1, présentant les éléments principaux déjà énoncés (bac de revêtement 2 et son entrée 12 pour un reflux de mélange liquide, lingots 8, dispositif de préparation 7, bac de fusion de lingots sur première zone 71, bac d'épuration sur deuxième zone 72 et sa sortie 11, moyen de chauffage 75) permettant une meilleure interprétation de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
    Sous le schéma de l'installation sont également représentés trois profils répartition - en température T, en teneur en aluminium Al% et en teneur en fer dissous Fe% associée à un seuil de solubilité du fer SFe - qui sont obtenus par mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Les profils représentés varient ainsi en fonction de l'emplacement considéré suivant une direction de voie de flux depuis l'entrée 12 du bac de revêtement 2 jusqu'à la sortie 11 du bac d'épuration 72. Il est à noter que la sortie 11 est couplée à l'entrée 12 par une voie de reflux du mélange liquide, distincte de et opposée à la voie de flux. L'invention permet ainsi d'aligner les valeurs des profils entre l'entrée et la sortie ainsi que entre les différents bacs sur la voix de flux, afin de réaliser un bouclage thermique fermé ainsi qu'un maintien précis de teneurs visées en aluminium et en fer (sous un seuil de solubilité adéquate suivant la température donnée).
  • Le mélange liquide dans le bac de revêtement (2) au voisinage de la bande à tremper est fixé à une dite deuxième température (T2). A l'entrée (12) du bac de revêtement (2) distincte -de la zone de trempage, la température peut être moins élevée que la deuxième température (T2), car provient de la sortie 11 du bac d'épuration (72) et de la voie de reflux où une perte thermique est inévitable, mais sans conséquence sur le procédé. En effet, par la plongée de la bande dans le mélange liquide du bac de revêtement, il est prévu que la bande est à une dite première température plus élevée que la deuxième température visée (T2), ainsi est-il avantageusement possible d'atteindre sans difficulté cette deuxième température (T2), car la bande agit par transfert thermique dans le bain de mélange liquide. La deuxième température visée (T2) du mélange liquide en sortie de bac de revêtement - et donc en entrée dans la première zone (71) - est de plus choisie suffisamment élevée de façon à pouvoir permettre une fusion des lingots (8).
  • La consommation d'énergie nécessaire à la fusion des lingots (8) dans la première zone (71) du dispositif de préparation (7) entraine une diminution de la deuxième température (T2) du mélange liquide provenant du bac de revêtement jusqu'à une valeur visée, dite troisième température (T3). Dans la deuxième zone (72) du dispositif de préparation (7), le moyen de chauffage (75) apporte si besoin une puissance (ΔP = PZ - PB) qui remonte la température du mélange liquide de la troisième température (T3) à une quatrième température (T4 < T2) qui a fortiori est choisie suffisamment élevée pour répondre aux pertes sur la voie de reflux et aux exigences de température à l'entrée (12) du bac de revêtement. Le bouclage thermique est donc ainsi réalisé simplement. Seule la bande et, le cas échéant, le moyen de chauffage (75) régule par apport d'énergie le procédé thermique. Si aucun apport d'énergie n'est souhaité en sortie du bac d'épuration (72), le moyen de chauffage (75) est inactivé.
  • Entre l'entrée (12) et la sortie du bac de revêtement (2) vers la première zone (71), la teneur en aluminium (Al%) du mélange liquide, quant à elle, subit une baisse (Alc) en fonction d'un débit de perte dans une couche de combinaison et passe d'une première teneur (Alt) (teneur en aluminium du mélange liquide issu des lingots fondus dans le dispositif de préparation, puis par épuration (deuxième zone 72) et reflux, teneur en aluminium du mélange liquide re-canalisé vers l'entrée (12) du bac de revêtement) à une deuxième teneur (Alv) en sortie du bac de revêtement (2). Après passage de la sortie du bac de revêtement (2), la fusion contrôlée des lingots permet une hausse (All) de la teneur (ou un débit suivant une unité de temps) d'aluminium jusqu'à une teneur (Alm) du mélange liquide en sortie de première zone (71). Cette dernière teneur (Alm) doit toutefois être interprétée comme virtuelle, car corrélativement à l'apport d'aluminium par les lingots, une partie d'aluminium est inévitablement consommée avec l'apparition des dross qui engendre une diminution réelle (Ald) de la teneur en aluminium selon le débit jusqu'à atteindre la teneur d'aluminium (Alt) dans le bac d'épuration (deuxième zone 72) nécessaire (et égale) à la teneur d'aluminium à l'entrée 12 de reflux dans le bac de revêtement.
  • Dans le bac de revêtement (2) et sous l'effet des variations de température et de teneur en aluminium, le seuil de solubilité du fer (SFe) dans le mélange liquide est quasi-stable à une valeur (SFe T2) à la deuxième température (T2), puis diminue considérablement jusqu'à une valeur (SFe T3) à la troisième température (T3) dans la zone de fusion des lingots et subit une ré-hausse à une valeur (SFe T4) à la quatrième température (T4) dans la zone du moyen de chauffage (75) avant retour au bac de revêtement (2).
  • La teneur en fer (Fe%) du mélange liquide croit, quant à elle dans le bac de revêtement (2) jusqu' à un niveau restant inférieur au seuil de solubilité du fer (SFe T2) du mélange liquide à la deuxième température (T2) et se maintient ainsi jusqu'à la précipitation des dross dans la première zone (71) de fusion des lingots pour atteindre une valeur égale à un seuil de saturation du fer (SFe T3) du mélange liquide à la troisième température (T3) de cette première zone. Une zone hachurée (Dross) du diagramme, entre les courbes de variation de la teneur en fer (Fe%) et du seuil de solubilité du fer (SFe) du mélange liquide permet de situer le domaine de précipitation des dross. Finalement, dans la deuxième zone (72) d'épuration, le seuil de solubilité du fer (SFe) du mélange liquide est remonté à une valeur plus haute (SFe T4) à la quatrième température (T4) (plus haute que dans la première zone 71). Une précipitation de dross est alors localement évitée afin que le mélange liquide dans le bac d'épuration reste épuré et puisse être reflué vers l'entrée du bac de revêtement (2) libre de toute dross.
  • Des figures complémentaires aux figures précédentes sont aussi fournies afin de mieux introduire et comprendre le procédé selon l'invention :
    • Figure 4
    diagramme de solubilité du fer (Fe%)dans le mélange liquide en fonction de la température (T) et de la teneur en aluminium (Al%),
    Figure 5
    détail du diagramme de solubilité du fer (Fe%) dans le mélange liquide en fonction de la température (T) pour une teneur donnée (Al% = 0.19%) en aluminium,
    Figure 6
    diagramme de variations de puissance (PB) apportée au mélange liquide par la bande d'acier en défilement et de puissance requise (PZ) pour assurer la fusion du mélange liquide dans le bac de revêtement (2),
  • La figure 4 montre que, pour une température donnée (ici entre T=440 et T=480°C), une limite de solubilité du fer (Fe%) dans le mélange liquide Zn-Al augmente lorsque la teneur en aluminium (Al%) diminue et, qu'à teneur en aluminium donnée, elle augmente avec la température. Il existe donc deux moyens d'action pour contrôler la limite de solubilité du fer : faire varier la teneur en aluminium ou la température du mélange liquide.
  • La figure 5 montre une évolution de la limite de solubilité (Fe%) en fonction de la température (T) pour une teneur en aluminium (Al%) de 0,19%. A une température T=470°C (point A) de bain de revêtement (2), la limite de solubilité de fer (Fe%) est de l'ordre de 0,015%. A une température T=440°C (point B) plus basse que la teneur habituelle, la limite de solubilité de fer (Fe%) est de l'ordre 0,07%. Un mélange liquide saturé ou proche de la limite de saturation à la température de travail de 470°C voit ainsi sa limite de solubilité divisée par 2 à 440°C. Dans l'hypothèse où il est possible de récupérer toutes les dross produites à partir du fer mis hors solution à cette température de 440°C, une teneur en fer restant dissous est diminuée à 0,07%. Un réchauffage à 470°C à partir de cet état permet donc, sans précipiter de dross, de dissoudre 0,08% de fer supplémentaire en provenance de la bande à revêtir.
  • La figure 6 montre les variations de la puissance apportée (PB) au mélange liquide par la bande d'acier en défilement et la puissance requise (PZ) pour assurer la fusion du mélange consommé dans le bac de revêtement (2). Ces puissances (PB, PZ) sont limitées par deux données propres aux installations de galvanisation en continu : la puissance de chauffage du four (non représenté sur figure 1, mais placé en amont du bac de revêtement) d'une part et la vitesse maximum pour laquelle un essorage de la bande reste efficace. A titre d'exemple, ces limites sont de l'ordre de 100 tonnes de bande traitée par heure pour un four (en aval d'entrée de bande dans le bac de revêtement) et d'un peu plus de 200 m/mn de vitesse de bande pour un essorage (en sortie de bande hors du bac de revêtement). Dans l'exemple représenté, pour une bande de largeur (L) égale à 1200 mm à une température de bande de 485°C, la courbe (en pointillé) de puissance dite aussi de « bande » (PB) monte de façon continue en fonction de l'épaisseur (E) de la bande jusqu'à un palier correspondant aux limites de chauffage du four. La courbe (trait continu) de puissance requise (PZ) est d'abord limitée par la vitesse maximum de défilement de la bande, elle-même limitée par la vitesse maximum d'essorage puis diminue progressivement. Pour une épaisseur de bande (E) de 1,2 mm et une épaisseur de revêtement de 15µm, la puissance apportée (PB) par la bande est inférieure à la puissance requise (PZ) pour la fusion du zinc (PZ > PB) et un écart de puissance (ΔP) devra être ainsi apporté en chauffant le mélange liquide en circulation, en particulier avant qu'il ne retourne dans le bac de revêtement (2). Cet écart de puissance est donc ici entendu comme un apport en puissance nécessaire (ΔP>0). Le cas d'un retrait en puissance (ΔP<0) est bien entendu aussi envisageable, dans lequel cas, au moins un des paramètres générateurs de puissance (température de four, vitesse de bande, etc.) devra être modifié afin de diminuer la puissance apportée (PB) au mélange liquide tout en assurant une fusion du mélange consommé dans le bac de revêtement (2). Un système de refroidissement peut, le cas échéant, aussi être couplé au bac de revêtement.
  • A partir des figures précédentes, il est alors possible de proposer un procédé selon l'invention, à savoir un procédé de galvanisation au trempé d'une bande (1) d'acier laminé en défilement continu pour lequel la bande est immergée dans un bac de revêtement (2) contenant un bain de mélange liquide (5) de métal, tel que du zinc (Zn) et de l'aluminium (Al), à déposer sur la bande mis en circulation permanente entre ledit bac de revêtement et un dispositif de préparation (7) dans lequel la température du mélange liquide est volontairement abaissée afin de diminuer un seuil de solubilité de fer et suffisamment élevée pour activer, dans le dit dispositif de préparation, une fusion d'au moins un lingot Zn-Al (8) en quantité nécessaire pour compenser le mélange liquide consommé par dépôt sur la bande et les inévitables pertes (de l'ordre de 5%).
  • Ledit procédé comporte les étapes suivantes :
    • déterminer une première puissance (PB) fournie par la bande d'acier entrant à une première température (T1) dans le bain de mélange liquide du bac de revêtement, ledit bain étant lui-même stabilisé à une deuxième température prédéterminée (T2) inférieure à la première température (T1),
    • déterminer une deuxième puissance (PZ) nécessaire pour maintenir le mélange liquide à la deuxième température prédéterminée (T2) et comparer cette deuxième puissance à la première puissance (PB) apportée par la bande,
    • si la première puissance (PB) est supérieure à la deuxième puissance (PZ), attribuer une consigne de diminution la première température (T1) de la bande,
    • si la première puissance (PB) est inférieure ou égale à la deuxième puissance (PZ), déterminer une énergie nécessaire à la fusion continue, dans le dispositif de préparation, de lingot (8) en quantité nécessaire pour compenser le mélange liquide consommé par dépôt sur la bande ainsi que toute autre perte additive,
    • ajuster un débit de circulation (Q2) du mélange liquide entre le bac de revêtement et le dispositif de préparation afin d'apporter l'énergie nécessaire à la fusion continue de lingot (8) tout en maintenant la température du mélange liquide dans le dispositif de préparation à une troisième température prédéterminée (T3) inférieure à la deuxième température prédéterminée (T2),
    • ajuster une quatrième température (T4) du mélange liquide en sortie (9) du dispositif de préparation afin d'apporter un complément de puissance (ΔP = PZ - PB) nécessaire à un équilibre thermique entre ladite sortie et une entrée d'alimentation (12) du bac de revêtement, ladite entrée étant alimentée par la sortie (9).
  • De la sorte, le procédé permet un débit de circulation du mélange liquide en continu et séquentiel sur une voie de flux entre l'entrée du bac de revêtement et la sortie du dispositif de préparation puis sur une voie identique de reflux, inverse et distincte à la voie de flux. Ce débit de circulation est aussi thermiquement optimisé, car bouclé séquentiellement (flux, reflux) pour que chaque échange de chaleur nécessaire soit contrôlé de manière précise.
  • Le contrôle de la deuxième température (T2) et de la teneur visée en aluminium (Alv), permet le contrôle du seuil de solubilité (SFe T2) du fer à la deuxième température (T2) dans le bain (bac de revêtement) à un niveau tel que, compte tenu du débit de dissolution de fer (QFe) attendu dans le bac de revêtement, la teneur globale en fer (Fe2) soit maintenue inférieure au seuil de solubilité de fer(SFe T2) à la deuxième température (T2). De cette façon, le bac de revêtement restant libre de toute dross, le revêtement présente une qualité irréprochable. A cet effet, au moyen d'un réglage de la deuxième température (T2) et de la teneur visée en aluminium (Alv), un seuil de solubilité (SFe T2) du fer à la deuxième température (T2) dans le mélange liquide du bac de revêtement est contrôlé à un niveau tel que, compte tenu d'un débit de dissolution de fer (QFe) attendu dans le bac de revêtement, une teneur globale en fer (Fe2) soit maintenue inférieure au seuil de solubilité de fer(SFe T2) à la deuxième température (T2).
  • Il est préférable que la fusion continue de lingots soit assurée à un débit total de fusion (Vm) d'au moins deux lingots.
  • Au titre de la fusion, tel qu'à la figure 1 (ou 2),un nombre variable (n) des lingots peut être avantageusement immergé de façon sélective et simultanément dans le bain de mélange liquide. Les lingots ont préférablement chacun une teneur en aluminium (Al1, Al2., ..., Aln) différente l'une des autres et au moins un des lingots comporte une teneur en aluminium supérieure à une teneur requise (Alt) dans le dispositif de préparation (en particulier dans la deuxième zone 72 comprenant le mélange épuré). De cette manière, un maintien ou une obtention d'une valeur visée de la teneur en aluminium dans les zones du dispositif de préparation peuvent être réalisés plus flexiblement et plus précisément.
  • Pour cette pluralité (n) de lingots, une vitesse d'immersion (V1, V2, ..., Vn) de chacun des (n) lingots peut aussi être contrôlée individuellement, de manière à ajuster dynamiquement la teneur en aluminium dans le dispositif de préparation à la teneur requise (Alt) tout en maintenant la vitesse (= débit) totale de fusion (Vm) requise.
  • Le cas échéant, un moyen de refroidissement du mélange liquide de la deuxième température (T2) à la troisième température (T3) peut être activé dans le dispositif de préparation en tant que système d'appoint de l'ensemble de refroidissement réalisé par la fusion des lingots. Un tel moyen de refroidissement complémentaire permet ainsi de fournir une meilleure souplesse de pilotage du procédé selon l'invention.
  • Une compartimentation entre les lingots et suivant leur teneur respective en aluminium peut avantageusement-être réalisée afin de séparer des différents types de dross, en ce que des dross dites « de surface » à forte teneur en aluminium se forment préférentiellement au voisinage des lingots immergés à forte teneur en aluminium et des dross dites « de fond » à faible teneur en aluminium se forment préférentiellement au voisinage des lingots immergés à faible teneur en aluminium. Cette compartimentation peut être simplement réalisée par ajout de cloisonnements disposés entre les lingots en surface et au fond de la première zone (71).
  • La méthode selon l'invention prévoit qu'un débit nécessaire de zinc liquide, c'est-à-dire aussi de renouvellement de mélange liquide entrant dans le bac de revêtement, soit régulé sous une teneur en fer égale au seuil de solubilité (SFe T3) du fer à la troisième température (T3) afin de limiter une augmentation de la teneur en fer dissous largement au-dessous du seuil de solubilité à la deuxième température (T2) dans le bac de revêtement. Ceci permet de supporter une quantité de fer dissous en provenance de la bande comprise dans l'intervalle entre le seuil de solubilité (SFe T3) du fer à la troisième température (T3) et le seuil de solubilité (SFe T2) du fer à la deuxième température (T2)
  • Une boucle de régulation de la première puissance (PB) fournie par la bande contrôle un apport ou un retrait de puissance (ΔP), aboutissant à un équilibre tel que la première puissance (PB) soit égale à la somme de la deuxième puissance (PZ) et de l'apport ou le retrait de puissance (ΔP), c'est-à-dire tel que PB = PZ + ΔP. Ceci s'effectue en envoyant une consigne de réduction (ou d'augmentation) à la température de bande (T1) en entrée de bac de revêtement.
  • Le procédé prévoit que le dispositif de préparation est doté de moyens régulés additionnels de récupération et d'évacuation de calories associés à un moyen régulé de chauffage par induction adaptés pour moduler la troisième température (T3) dans une zone de fusion de lingots et dans un intervalle de température, particulièrement défini par +/- 10 °C, de valeurs proches d'une valeur de température consignée par les moyens de régulation ou de commandes externes.
  • Thermiquement, le procédé préconise que la première température (T1) de la bande d'acier à son entrée dans le bac de revêtement est idéalement comprise entre 450 et 550°C. De même, la deuxième température (T2) du mélange liquide dans le bac de revêtement est idéalement comprise entre 450 et 520°C. Pour une efficacité maximale du procédé, une différence de température (ΔT1) entre la bande d'acier et le mélange liquide dans le bac de revêtement est maintenue comprise entre 0 et 50°C. La deuxième température (T2) du mélange liquide est ainsi maintenue dans le bac de revêtement, idéalement sous une précision de +/- 1 à 3°C, à une valeur (T1 - ΔT1) égale à la première température (T1) diminuée de la différence de température (ΔT1) entre la bande d'acier et le mélange liquide. Enfin, une diminution de température (ΔT2 = T2 - T3) entre la deuxième et la troisième température du mélange liquide dans le dispositif de préparation est maintenue à au moins 10°C. Ces valeurs permettent pour des teneurs en zinc, aluminium et fer, un bouclage thermique optimal sur le circuit (flux/reflux) de circulation mis en oeuvre par le procédé de galvanisation selon l'invention.
  • Le procédé prévoit qu'un débit de circulation (Q2) du mélange liquide provenant du bac de revêtement est maintenu compris entre 10 et 30 fois la quantité de mélange déposé sur la bande dans la même unité de temps.
  • Le procédé selon l'invention prévoit aussi des la mise en oeuvre d'étapes de mesure et de contrôle permettant la régulation/maintien du bouclage thermique, du circuit de circulation et des teneurs visées en aluminium, en zinc et en fer.
  • En particulier, des valeurs de température et de concentration en aluminium du mélange liquide sont mesurées, idéalement en continu, sur au moins la voie de flux depuis l'entrée d'alimentation (12) dans le bac de revêtement jusqu' à la sortie (11) du dispositif de préparation. Ces valeurs sont essentielles afin de les associer aux diagrammes de teneurs en aluminium ou en fer suivant l'emplacement du mélange liquide dans le circuit de circulation à boucler.
  • Un niveau de mélange liquide est mesuré, idéalement en continu, dans le dispositif de préparation, voire le cas échéant dans le bac de revêtement. Ceci permet de réguler le débit de fusion des lingots et de connaitre la quantité de métal déposé sur la bande.
  • Dans la pratique, un débit (par exemple une teneur en aluminium par unité de temps) et une température du mélange liquide sont maintenus à des couples de valeurs prédéterminés au moyen d'une régulation simplifiée. Cela permet par exemple de pouvoir déduire simplement d'un diagramme (tel que ceux des figures 1 et 2) et d'atteindre rapidement un seuil solubilité (de fer) idéal pour couple de valeurs.
  • Le procédé inclut une fonction pour laquelle une température de la bande en sortie d'un four de galvanisation lié à une entrée de bande dans le bac de revêtement est maintenue dans un intervalle de valeurs réglables. De la même façon, la vitesse de.défilement de la bande est maintenue dans un intervalle de valeurs réglables. Idéalement, le procédé prévoit qu'une largeur et une épaisseur de bande soient mesurées ou estimées en amont du bac de revêtement si toutefois elles n'ont pas déjà été collectées en tant qu'entrée de paramètres primaires (Primary Data Input PDI) dans le système de pilotage de l'installation de galvanisation. Ces paramètres sont utiles pour déterminer des conditions d'entrée, en particulier en relation avec la puissance apportée par la bande dans le circuit de circulation géré par le procédé selon l'invention.
  • Afin de pouvoir moduler la vitesse de fusion de chacun des lingots, une introduction et un maintien de lingots dans une zone de fusion du dispositif de préparation est effectuée de façon dynamique et sélective.
  • Le procédé selon l'invention est ainsi mis en oeuvre en fonction de paramètres dynamiques de mesure et de réglage liés à la bande, au bac de revêtement et au dispositif de préparation. Ces paramètres sont idéalement pilotés centralement, de façon autonome selon un modèle analytique à commandes prédictives, en temps réel, étant optionnellement actualisable par auto-apprentissage. A ces aspects, un mode de commandes externes peut être aussi mis en oeuvre (par exemple, par simple entrée de commandes externes sur le modèle analytique pilotant le dit procédé) afin, par exemple pour un opérateur de permettre un recalage de teneur en aluminium, un recalage de température de bande, etc. En accord avec de telles commandes externes, le modèle analytique de régulation du procédé est également réactualisé.
  • De la même façon que pour des paramètres issus d'un four de galvanisation en amont du bac de revêtement, des paramètres de mesure et de réglage issus d'un procédé d'essorage de la bande défilant hors du bac de revêtement peuvent être fournis au pilotage du procédé selon l'invention. Ceci permet de mieux calibrer des valeurs de préréglage telles qu'en rapport avec l'épaisseur de revêtement et les teneurs requises des métaux à déposer.
  • Un ensemble de sous-revendications présente en ce sens des avantages de l'invention.
  • Des exemples de réalisation et d'application pour la mise en oeuvre du procédé sont fournis à l'aide des figures précédentes et des figures suivantes :
    • Figure 7
    schéma logique de détermination des puissances,
    Figure 8
    schéma logique de détermination du débit de circulation d mélange liquide,
    Figure 9
    schéma logique de détermination de la teneur en aluminium,
    Figure 10
    schéma logique de détermination de la vitesse de fusion des lingots,
    Figure 11
    schéma logique de vérification de la teneur théorique en fer dissous dans le mélange liquide.
  • Figure 7 présente le schéma logique de détermination des puissances de bande (PB) et requise (PZ) mises en jeu pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. A partir de données touchant au produit (DAT_BAND) et aux conditions de conduite (DAT_DRIV) de l'installation (voir figures 1, 2 et 3) soit :
    • la largeur (L) et l'épaisseur (E) de la bande en défilement continu,
    • l'épaisseur de zinc (EZ) déposé sur les deux faces de la bande et vitesse visée (V) de la bande
  • Sont calculés des débits massiques (QBm) et surfaciques (QBs) de bande ainsi qu'un débit (Q1) total de zinc consommé, y compris les inévitables pertes.
  • A partir de ces débits, de la première température (T1) de la bande en sortie de four de galvanisation en aval du bac de revêtement et de la deuxième température (T2) visée dans le bac de revêtement sont calculées les puissances de bande (PB) et requise (PZ).
  • Si, comme dans le cas de la figure 6, la puissance requise est supérieure à la puissance de bande (PZ > PB, cas « Y »), il est procédé à la suite des calculs (voir figure 8), sous la forme : ΔP = PZ - PB
    Figure imgb0001
  • Dans le cas contraire, la puissance requise peut aussi être inférieure à la puissance de bande (PZ < PB, cas « N »). Le procédé selon l'invention prévoit alors une consigne (ORD1) de refroidissement (ΔT) de la première température de bande (T1) au moyen d'une diminution de température en sortie d'un four de galvanisation. A l'issue de cette étape, la température du mélange liquide dans le bac de revêtement doit retrouver sa valeur (T2), sachant que la température de la bande (T1) en entrée dans le bac de revêtement est égale à la deuxième température (T2) augmentée d'une valeur déterminée, ici le refroidissement (ΔT) en valeur absolue, c'est à-dire : T1 = T2 + ΔT.
  • Figure 8 présente le schéma logique de détermination du débit de circulation du mélange liquide, associé à la suite de l'étape « 1 » de la figure 7, également représenté comme point de départ logique du présent schéma. A partir de la troisième température (T3) visée dans la zone de fusion (71) des lingots du dispositif de préparation, d'une température initiale (TL) des lingots, ceux-ci pouvant être au besoin réchauffés avant leur introduction dans le mélange liquide, et du débit (Q1) de zinc consommé et devant être compensé par la fusion des lingots, on détermine l'énergie (W = Wfus_Zn) de fusion des dits lingots de zinc. Cette énergie (W) représente également l'énergie (Minc_Zn) à apporter par le zinc liquide provenant du bac de revêtement.
  • En tenant compte de la deuxième température (T2) du mélange liquide en provenance du bac de revêtement et de l'énergie (W) précédemment calculée, le débit (Q2) de mélange liquide provenant du bac de revêtement et nécessaire pour assurer la fusion continue des lingots est déterminé. Ce débit (Q2) indique aussi le débit de circulation du mélange liquide entre le bac de revêtement et le dispositif de préparation.
  • La figure 9 montre le schéma logique de détermination de la teneur en aluminium (Alt) du mélange liquide issu de la fusion des lingots dans le dispositif de préparation (bac d'épuration 72). En effet, la formation de composés Fe-Al définis qui d'une part forment la couche de combinaison déposée sur la bande et qui d'autre part sont présents dans les dross entrainent des consommations d'aluminium, respectivement (QAlc) et (QAld) qui s'ajoutent à la quantité normalement déposée, avec le zinc, sur la bande. Cette consommation supplémentaire doit être compensée par une teneur en aluminium (Alt) dans le bac d'épuration (72) légèrement supérieure à la teneur en aluminium (Alv) visée dans le bac de revêtement. Les consommations d'aluminium (QAlc) et (QAld) sont calculées à partir du débit massique (QBm) de la bande. Elles s'incluent aussi dans le schéma de calcul de la quatrième température (T4) du mélange liquide retournant dans le bac de revêtement en fonction de la troisième température (T3) obtenue après fusion des lingots et de la puissance complémentaire (ΔP) nécessaire pour porter la température du mélange liquide à la deuxième température (T2) dans le bac de revêtement. La valeur de la teneur en aluminium (Alt) du mélange liquide est ensuite connue en termes de consommation pour passer à une étape « 2 » selon la prochaine figure.
  • La figure 10 montre le diagramme logique de détermination de la vitesse (=débit) de fusion des lingots dans le dispositif de préparation. Selon une quantité des pertes en aluminium (QAlc) dans la couche de combinaison et de pertes en aluminium (QAld) dans les dross qui varient en particulier en fonction de la largeur de la bande traitée, il est nécessaire de pouvoir adapter la teneur en aluminium (Alt) issue de la fusion des lingots afin de maintenir en retour une valeur visée de teneur en aluminium (Alv) dans le bac de revêtement. A cet effet, il est donc avantageux de pouvoir plonger dynamiquement, sélectivement et simultanément dans le mélange liquide du dispositif de préparation au moins deux lingots de teneur différente en aluminium et dont l'un au moins comporte une teneur en aluminium supérieure à celle de la teneur en aluminium (Alt) en deuxième zone (72) du dispositif de préparation. Une pluralité de (n) lingots est alors immergée dans le métal liquide à une vitesse (=débit) totale de fusion (Vm) correspondant au débit calculé (Q1) total de zinc consommé. Chacun des (n) lingots de teneur en aluminium (Al1, Al2, ..., Aln) est immergé sélectivement et suivant une dynamique (durée de plongée) variablement adaptable à chaque lingot associée à une vitesse de fusion (V1, V2, ..., Vn) calculée afin d'assurer une teneur en aluminium résultante (Alt) liée à la vitesse totale de fusion (Vm) et afin de contrôler que la teneur requise en aluminium (Alt) liée à la consommation prévue en aluminium selon la valeur issue de l'étape « 2 » de la figure précédente 9 est assurée par la teneur en aluminium (Alt) issue de la fusion des lingots.
  • La figure 11 montre le diagramme logique de vérification de la teneur théorique en fer (SFe) dissous dans le mélange liquide à partir de l'étape « 1 » décrite précédemment (voir figures 6, 7, 8). La teneur en fer (Fe1) du mélange liquide entrant dans le bac de revêtement est fixée par le seuil de solubilité (SFe T3) du fer à la troisième température (T3) de précipitation des dross (Fe1 = SFe T3) (voir aussi la figure 1). En fonction de données telles que la première température (T1) de la bande à l'entrée dans le bac de revêtement, de la deuxième température (T2) du mélange liquide dans ledit bac de revêtement, du débit surfacique de la bande (QBs) et de la teneur en aluminium (Alv) du mélange liquide en entrée dans le dispositif de préparation, le procédé met en oeuvre un calcul d'une part de débit de dissolution du fer (QFe) issu des deux faces de la bande en défilement et, d'autre part, du seuil de solubilité (SFe T2) du fer dans le mélange liquide à la deuxième température (T2). Ce débit de dissolution, ajouté à la teneur en fer (Fe1) en entrée de bac de revêtement, permet de calculer la teneur en fer du mélange liquide (Fe2) tel que : Fe 2 = QFe ⋅ SFe + Fe 1
    Figure imgb0002
    dans lequel est introduit un coefficient de sécurité (SFe). A la surface de la bande s'établit un fort gradient de concentration en fer favorisant le développement de la couche de combinaison Fe2Al5Znx. La teneur en fer du mélange liquide (Fe2) dans le bac de revêtement est alors la teneur en fer en fin du dit gradient et peut être considérée comme la teneur globale en fer du bain de mélange liquide. Si seuil de solubilité (SFe T2) du fer dans le mélange liquide à la deuxième température (T2) est supérieur à la teneur réelle en fer du mélange liquide (Fe2) dans le bac de revêtement (voir cas « SFe T2 > Fe2 »), les différents paramètres de régulation du procédé retenus sont validés (voir cas « VAL_PA »).
  • Dans le cas contraire, ces paramètres doivent être modifiés (voir cas « MOD_PA ») en vue d'augmenter (cas « UP(SFe T2) »)le seuil de solubilité (SFe T2) du fer dans le mélange liquide à la deuxième température (T2) et / ou de diminuer (cas « DOWN(QFe) ») le débit de dissolution du fer (QFe). L'augmentation du dit seuil de solubilité (SFe T2) est obtenue par augmentation de la deuxième température (T2) et / ou diminution de la teneur en aluminium (Alv) dans le bac de revêtement. La diminution du débit de dissolution du fer (QFe) est obtenue par diminution de la première température (T1) et / ou de la deuxième température (T2) et / ou du débit surfacique de la bande (QBs) et / ou par augmentation de la teneur en aluminium (Alv) dans le bac de revêtement. Pratiquement, on agit préférentiellement sur la première température (T1) de la bande et / ou sur sa vitesse de défilement (V).
    • Liste des abréviations principales
    • 1
    bande à défilement continu
    2, 13
    bac de revêtement
    7
    dispositif de préparation
    71, 72
    première et deuxième zones du dispositif de préparation
    8
    lingot(s)
    A
    point limite de solubilité du fer à 470°C pour une teneur en aluminium de 0.19%
    Al
    Aluminium
    Al1, ..., Aln
    teneur en aluminium des lingots 1 à n
    Alc
    Consommation d'aluminium dans la couche de combinaison
    Ald
    Consommation d'aluminium dans les dross
    All
    hausse de teneur en aluminium du mélange liquide requise dans le dispositif de préparation
    Alm
    teneur maximale (virtuelle) en aluminium du mélange liquide dans le dispositif de préparation (première zone 71)
    Alt
    teneur en aluminium du mélange liquide issu des lingots fondus dans le dispositif de préparation (donc, dans la deuxième zone 72)
    Alv
    teneur visée en aluminium du mélange liquide en sortie du bac de revêtement
    B
    point limite de solubilité du fer à 440°C pour une teneur en aluminium de 0.19%
    DAT_BAND
    données de bande
    DAT_DRIV
    données de conduite
    DOWN(x)
    diminuer la variable x
    Dross
    Matte, Dross
    ΔP
    apport (ΔP>0) ou retrait (ΔP<0) de puissance
    ΔT
    variation positive (ΔT>0) ou négative (ΔT<0) de température correspondant à un apport ou un retrait d'énergie
    E
    épaisseur de bande
    EZ
    épaisseur de zinc
    Fe
    fer
    Fe1
    teneur en fer du mélange liquide en entrée de bac de revêtement
    Fe2
    teneur maximum en fer du mélange liquide dans le bac de revêtement
    L
    largeur de bande
    MOD_PA
    modification de paramètres choisis
    N
    non
    ORD1
    consigne
    PZ
    puissance nécessaire au maintien du zinc à T2
    PB
    puissance fournie par la bande
    Q1
    = Q1_fus_Zn débit de fusion des lingots de zinc
    = Q1_cons_Zn débit total de zinc-aluminium consommé
    Q2
    débit nécessaire de zinc liquide en sortie du bac de revêtement
    QAlc
    débit de perte en Al dans la couche de combinaison
    QAld
    débit de perte en Al dans les dross
    QBm
    débit massique de bande
    QBs
    débit surfacique de bande
    QFe
    débit de dissolution du fer dans le mélange liquide
    SFe
    seuil de solubilité/saturation du fer dans le mélange liquide
    SFe T2
    SFe pour mélange liquide à température T2
    SFe T3
    SFe pour mélange liquide à température T3
    SFe T4
    SFe pour mélange liquide à température T4
    T1
    1ière température de bande en entrée de bac de revêtement
    T1_mes
    T1 mesurée
    T2
    2ième température du mélange liquide dans le bac de revêtement
    T3
    3ième température du dispositif (bain) de préparation
    T4
    4ième température du liquide en sortie du bac d'épuration
    TL
    température initiale des lingots de zinc avant plongée dans la zone de fusion
    UP(x)
    augmenter la variable x
    V
    vitesse de défilement de bande
    Vm
    Débit total de fusion des lingots immergés
    Vmax
    vitesse maximale de défilement de bande
    V1, ..., Vn
    Débits de fusion des lingots 1 à n
    VAL_PA
    validation de paramètres choisis
    W
    = Wfus_Zn énergie de fusion des lingots de zinc
    = Winc_Zn énergie à apporter par le zinc liquide provenant du bac de revêtement
    Y
    oui
    Zn
    zinc

Claims (27)

  1. Procédé de galvanisation au trempé d'une bande (1) d'acier laminé en défilement continu pour lequel la bande est immergée dans un bac de revêtement (2) contenant un bain de mélange liquide (5) de métal, tel que du zinc et de l'aluminium, à déposer sur la bande mis en circulation permanente entre ledit bac de revêtement et un dispositif de préparation (7) dans lequel la température du mélange liquide est volontairement abaissée afin de diminuer un seuil de solubilité de fer et suffisamment élevée pour activer, dans le dit dispositif de préparation, une fusion d'au moins un lingot Zn-Al (8) en quantité nécessaire pour compenser le mélange liquide consommé par dépôt sur la bande,
    ledit procédé comportant les étapes suivantes :
    - déterminer une première puissance (PB) fournie par la bande d'acier entrant à une première température (T1) dans le bain de mélange liquide du bac de revêtement, ledit bain étant lui-même stabilisé à une deuxième température prédéterminée (T2) inférieure à la première température (T1),
    - déterminer une deuxième puissance (PZ) nécessaire pour porter le mélange liquide à la deuxième température prédéterminée (T2) et comparer cette deuxième puissance à la première puissance (PB) apportée par la bande,
    - si la première puissance (PB) est supérieure à la deuxième puissance (PZ), attribuer une consigne de diminution de la première température (T1) de la bande,
    - si la première puissance (PB) est inférieure ou égale à la deuxième puissance (PZ), déterminer une énergie nécessaire à la fusion continue, dans le dispositif de préparation, de lingot (8) en quantité nécessaire pour compenser le mélange liquide consommé par dépôt sur la bande,
    - ajuster un débit de circulation (Q2) du mélange liquide entre le bac de revêtement et le dispositif de préparation afin d'apporter l'énergie nécessaire à la fusion continue de lingot (8) tout en maintenant la température du mélange liquide dans le dispositif de préparation à une troisième température prédéterminée (T3) inférieure à la deuxième température prédéterminée (T2),
    - ajuster une quatrième température (T4) du mélange liquide en sortie (9) du dispositif de préparation afin d'apporter un complément de puissance (ΔP = PZ - PB) nécessaire à un équilibre thermique entre ladite sortie et une entrée d'alimentation (12) du bac de revêtement, ladite entrée étant alimentée par la sortie (9).
  2. Procédé selon revendication 1, pour lequel au moyen d'un réglage de la deuxième température (T2) et de la teneur visée en aluminium (Alv), un seuil de solubilité (SFe T2) du fer à la deuxième température (T2) dans le mélange liquide du bac de revêtement est contrôlé à un niveau tel que, compte tenu d'un débit de dissolution de fer (QFe) attendu dans le bac de revêtement, une teneur globale en fer (Fe2) soit maintenue inférieure au seuil de solubilité de fer(SFe T2) à la deuxième température (T2)
  3. Procédé selon revendication 1 ou 2, pour lequel la fusion continue de lingots est assurée à un débit total de fusion (Vm) d'au moins deux lingots.
  4. Procédé selon revendication 3, pour lequel un nombre variable (n) des lingots est immergé sélectivement et simultanément dans le bain de mélange liquide, les lingots ayant chacun une teneur en aluminium (Al1, Al2, ..., Aln) différente et au moins un des lingots comporte une teneur en aluminium supérieure à une teneur requise (Alt) dans le dispositif de préparation.
  5. Procédé selon revendication 4, pour lequel une vitesse d'immersion (V1, V2, ..., Vn) de chacun des n lingots est contrôlée individuellement, de manière à ajuster la teneur en aluminium dans le dispositif de préparation à la teneur requise (Alt) tout en maintenant la vitesse totale de fusion (Vm) requise.
  6. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel un refroidissement du mélange liquide de la deuxième température (T2) à la troisième température (T3) est activé dans le dispositif de préparation afin d'abaisser le seuil de solubilité du fer et de localiser la formation de dross dans ledit dispositif de préparation.
  7. Procédé selon revendication 3 à 6, pour lequel une compartimentation entre les lingots et suivant leur teneur respective en aluminium est effectuée afin de séparer des différents types de dross, en ce que des dross dites « de surface » à forte teneur en aluminium se forment préférentiellement au voisinage des lingots immergés à forte teneur en aluminium et des dross dites « de fond » à faible teneur en aluminium se forment préférentiellement au voisinage des lingots immergés à faible teneur en aluminium.
  8. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel un débit de renouvellement (Q2) de mélange liquide entrant dans le bac de revêtement est régulé sous une teneur en fer égale au seuil de solubilité à la troisième température (T3) afin de limiter une augmentation de la teneur en fer dissous au-dessous du seuil de solubilité à la deuxième température (T2) dans le bac de revêtement.
  9. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel une boucle de régulation de la première puissance (PB) fournie par la bande contrôle un apport ou un retrait de puissance (ΔP), aboutissant à un équilibre tel que la première puissance (PB) soit égale à la somme de la deuxième puissance (PZ) et de l'apport ou le retrait de puissance (ΔP), tel que PB = PZ + ΔP, et à une température de bande consignée.
  10. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel le dispositif de préparation est doté de moyens régulés de récupération et d'évacuation de calories associés à un moyen régulé de chauffage par induction adaptés pour moduler la troisième température (T3) dans une zone de fusion de lingots et dans un intervalle de température, particulièrement défini par +/- 10 °C), de valeurs proches d'une valeur de température consignée.
  11. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel la première température (T1) de la bande d'acier à son entrée dans le bac de revêtement est comprise entre 450 et 550°C.
  12. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel la deuxième température (T2) du mélange liquide dans le bac de revêtement est comprise entre 450 et 520°C.
  13. Procédé selon une des revendications 11 ou 12, pour lequel une différence de température (ΔT1) entre la bande d'acier et le mélange liquide dans le bac de revêtement est maintenue comprise entre 0 et 50°C.
  14. Procédé selon revendication 13, pour lequel la deuxième température (T2) du mélange liquide est maintenue dans le bac de revêtement, idéalement sous une précision de +/- 1 à 3°C, à une valeur (T1 - ΔT1) égale à la première température(T1) diminuée de la différence de température (ΔT1) entre la bande d'acier et le mélange liquide.
  15. Procédé selon une des revendications 11 ou 12, pour lequel une diminution de température (ΔT2 = T2 - T3) entre la deuxième et la troisième température du mélange liquide dans le dispositif de préparation est maintenue à au moins 10°C.
  16. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel le débit de circulation (Q3) du mélange liquide provenant du bac de revêtement est maintenu compris entre 10 et 30 fois la quantité de mélange déposé sur la bande dans la même unité de temps.
  17. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel des valeurs de température et de concentration en aluminium du mélange liquide sont mesurées, idéalement en continu, sur au moins une voie de flux depuis l'entrée d'alimentation dans le bac de revêtement jusqu'à la sortie du dispositif de préparation.
  18. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel un niveau de mélange liquide est mesuré, idéalement en continu, dans le dispositif de préparation.
  19. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel un débit et une température du mélange liquide sont maintenus à des couples de valeurs prédéterminés au moyen d'une régulation.
  20. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel une température de la bande en sortie d'un four de galvanisation lié à une entrée de bande dans le bac de revêtement est maintenue dans un intervalle de valeurs réglables.
  21. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel la vitesse de défilement de la bande est maintenue dans un intervalle de valeurs réglables.
  22. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel une largeur et une épaisseur de bande sont mesurées en amont du bac de revêtement.
  23. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel une introduction et un maintien de lingots dans une zone de fusion du dispositif de préparation est effectuée de façon dynamique.
  24. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel des paramètres dynamiques de mesure et de réglage liés à la bande, au bac de revêtement et au dispositif de préparation sont pilotés centralement.
  25. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel des paramètres de contrôle sont recalés par entrée de commandes externes sur un modèle analytique pilotant le dit procédé.
  26. Procédé selon revendication 25, pour lequel le modèle analytique est actualisé par auto-apprentissage.
  27. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel des paramètres de mesure et de réglage issus d'un procédé d'essorage de la bande défilant hors du bac de revêtement sont fournis au pilotage du dit procédé.
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