FR2661426A1 - Procede de galvanisation au trempe et en continu. - Google Patents
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Abstract
Préalablement à l'introduction de la bande (1) dans le bain de zinc (2), on procède à un traitement combiné de réduction et de nitruration de la bande en faisant un craquage d'amoniac sur celle-ci portée à une température de l'ordre de 700-750degré C.
Description
La galvanisation au trempé, en continu, comprend avant le passage dans le bain de zinc de la bande métallique à recouvrir, une succession de phases de préparation de la bande. En plus des phases de dégraissage et décapage, on fait en général subir à la bande un traitement réducteur afin de débarrasser sa surface de tout oxyde et de permettre un meilleur accrochage du zinc sur la tôle. Le produit ainsi réduit est plongé dans le bain sous atmosphère contrôlée (à base d'azote).
La phase de traitement réducteur peut être réalisée de plusieurs manières. L'une d'elles consiste à faire passer la bande dans une atmosphère réductrice (hydrogène et azote) à une température de l'ordre de 7000C. I1 s'agit donc d'un four à atmosphère réductrice, cette dernière étant généralement créée par craquage d'amoniac dans le four, craquage qui engendre l'hydrogène réducteur.
L'affinité au zinc que présente l'acier ainsi réduit présente un inconvénient dans le fait que le bain de zinc agit comme un solvant de l'acier et qu'il se forme dans le bain un alliage fer-zinc-aluminium (Fe2A15)Zn, contenant sensiblement 66 % d'Aluminium, 14 % de Zinc et 20 % de Fer, lequel alliage surnage à la surface du bain.
La tôle sortant du bain, tend à entraîner cet alliage (appelé mattes), ce qui forme des plaques sur la tôle recouverte par cet alliage qui ne présente pas du tout les qualités du revêtement (mauvaise adhérence, aspect différent, médiocre tenue à la corrosion...). Les portions de tôle recouvertes de ces mattes sont distribuées de manière aléatoire le long de la bande et constituent une partie importante des rebuts de production.
La présente invention a pour but de réduire sinon supprimer la formation des mattes dans le bain d'alliage fondu tout en augmentant le pouvoir adhérent du zinc sur la tôle.
A cet effet, elle a donc pour objet un procédé- de galvanisation d'une bande d'acier en continu, comprenant une phase de traitement réducteur de la bande en amont de la phase de galvanisation au trempé dans lequel la phase de traitement réducteur consiste à projeter de l'amoniac sur la bande préalablement échauffée à une température comprise entre 550 et 9000C de manière à provoquer une craquage thermique de l'amoniac lors de son contact avec la bande ayant pour effet de libérer des atomes d'azote naissant aptes à réagir avec les couches superficielles de la bande dans une opération de nitruration.
Le traitement ainsi opéré présente plusieurs avantages. D'abord il conserve son action réductrice grâce à lthydro- gène né du craquage de 1' amoniac. Ensuite la nitruration superficielle de la bande a pour effet de ralentir, voir de bloquer la propension du fer à se dissoudre dans le bain de zinc fondu. Enfin cette nitruration améliore les caractéristiques mécaniques de la bande en élevant d'une part la limite élastique du matériau et, d'autre part, la charge à la rupture.
Il faut noter également que la nitruration superficielle bloquant certains sites de diffusion du zinc dans le fer, tend à réduire la formation d'alliages intermétalliques fer-zinc qui sont un facteur de mauvaise adhérence du zinc sur la tôle du fait notamment de leur caractère cassant
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation donnée ci-après à titre d'exemple et en référence au dessin annexé qui est un schéma partiel d'une installation de galvanisation en continu mettant en oeuvre le procédé de l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation donnée ci-après à titre d'exemple et en référence au dessin annexé qui est un schéma partiel d'une installation de galvanisation en continu mettant en oeuvre le procédé de l'invention.
Dans une ligne de galvanisation classique, la bande à revêtir 1 est conduite dans une cuve 2 contenant un bain de zinc ou d'alliage de zinc 3 à une température de l'ordre de 415-470 C. La bande est issue d'une bobine de déroulement (non représentée) et, avant de parvenir au bain de zinc, passe par différents postes de traitement de décapage chimique ou physique, pour traverser une enceinte thermique 4 (un four), dans laquelle elle est portée à une température comprise entre 650 et 8000C, de préférence aux environs de 700-7500C sous atmosphère réductrice. Elle rejoint le bain de zinc dans une goulotte 5 où elle est refroidie jusqu'aux environ de 450 C et protégée d'une oxydation par une atmosphère de protection (azote).
De manière connue également, la cuve 2 est sous atmosphère contrôlée (présence d'azote au-dessus du bain) pour empêcher l t oxydation au zinc avant cristallisation. Des buses 6 d'essorage pneumatique éliminent l'excédent de zinc entraîné par la bande et soufflent également de l'azote.
Le procédé selon l'invention consiste à effectuer la réduction de la bande 1 au moyen d'une projection d'amoniac (NH3) directement sur la bande 1 dans l'enceinte thermique 4.
On rappellera qu'il est connu de créer une atmosphère réductrice dans le four 4 en injectant dans ce four, généralement à l'entrée de celui-ci, vue dans le sens du défilement A de la bande, de manière qu'à la température du four, l'amoniac soit instantanément décomposé en hydrogène et azote. L'atmosphère ainsi créée permet de réduire les oxydes présents à la surface de la bande (notamment par réaction de l'hydrogène avec ceux-ci).
Selon l'invention, l'injection d'amoniac est remplacée par une projection de celui-ci directement sur la tôle de sorte que le craquage se produit au contact de la tôle chaude. L'azote produit, sous forme très active d'azote monoatomique naissant, est alors très réactif vis-à-vis du fer et on constate une réaction de nitruration de la tôle qui était absente des traitements de réduction antérieurs.
Cette nitruration se produit parce que le craquage de l'amoniac est réalisé au niveau de la tôle et non dans l'enceinte thermique où, avant d'atteindre la tôle, l'azote monoatomique s'est recombiné en molécule passive à l'égard du fer.
La figure illustre schématiquement les moyens de cette projection, par des buses 7 qui conduisent l'azote dans l'enceinte 4 jusqu'à proximité de la tôle 1, et ce dans la zone de sortie de l'enceinte. Ces buses 7 sont de préférence dirigées vers l'amont de manière à augmenter l'efficacité de la projection par la création d'une atmosphère de plus en plus riche en azote naissant en amont des buses, dans le sens de circulation de la bande.
Bien entendu, l'hydrogène produit,en même temps que l'azote, fournit la qualité réductrice de l'atmosphère de traitement.
Outre les avantages déjà mentionnés du fait de la nitruration, le procédé de l'invention permet de procéder à l'échauffement de la bande par des moyens à induction puisqu'en fait seule la température de la bande importe. Comme ces moyens de chauffage sont extrêmement rapides, on peut diminuer la longueur de l'enceinte thermique et donc l'encombrement général de la ligne.
Du point de vue de la galvanisation ultérieure, la présence d'azote dans la couche superficielle de fer contribue à modifier le revêtement de zinc, notamment au voisinage de l'interface. On constate en effet que le revêtement de zinc est moins riche en alliages intermétalliques fer-zinc. L'avantage de cette "pauvreté" est une plus grande plasticité du matériau composite, une meilleure adhérence du zinc sur la tôle, donc de plus grandes possibilités au plan du formage ultérieur. Cette amélioration s'accompagne également d'une meilleure résistance à la corrosion.
Claims (3)
1. Procédé de galvanisation d'une bande d'acier en continu comprenant une phase de traitement réducteur de la bande en amont de la phase de galvanisation au trempé dans un bain de zinc ou d'alliage de zinc fondu, caractérisé en ce que la phase de traitement réducteur consiste à projeter de l'amoniac sur la bande (1) préalablement échauffée à une température comprise entre 550" et 9000C, de manière à provoquer un craquage thermique de 1 'amoniac lors de son contact avec la bande ayant pour effet de libérer des atomes d'azote naissant réagissant avec les couches superficielles de la bande.
2. Procédé de galvanisation selon la revendication 1 caractérisé en ce que le chauffage de la bande à la température requise est réalisé par induction.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que l'amoniac est conduit à proximité de la bande (1) par des conduits (7) orientés vers l'amont par rapport au sens de circulation (A) de cette bande.
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