LU84649A1 - Procede de galvanisation en continu de bandes d'acier - Google Patents
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Description
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CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,
Association sans but lucratif - (
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Procédé de galvanisation en continu de bandes d'acier.
La présente invention se rapporte à un procédé de galvanisation en continu de bandes en acier contenant des éléments aisément oxydables, tels que le silicium et/ou l’aluminium.
Λ
On sait que la galvanisation des aciers contenant du silicium et/ou de l'aluminium se heurte à de grandes difficultés dès que les teneurs en'ces éléments dépassent une valeur d'environ 0,2 %. Outre l'aspect irrégulier et peu esthétique du revêtement, on ob-; serve souvent un manque d'adhérence inacceptable de la couche de Λ zinc sur l'acier.
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On a constaté que ce manque d'adhérence était dû, dans une très large mesure, à la présence, à la surface de l'acier, d'un film d'oxyde de silicium et/ou d'aluminium, formé lors du séjour de la bande à haute température dans le four de recuit. Ce film .^/ 4
O K
- 2 - d'oxyde est imperméable au zinc et ne permet dès lors pas un accrochage suffisant du revêtement. Il est par ailleurs pratiquement impossible, dans les fours industriels actuels, de prévenir la formation de ce film, en raison du caractère hautement oxydable de ces éléments.
Pour tenter de surmonter cette difficulté, il a été proposé antérieurement de provoquer volontairement l'oxydation du fer lors du chauffage de l'acier, et de former ainsi à sa surface une couche d'oxydes de fer, de silicium et/ou d'aluminium. Cet oxyde -, de fer est ensuite réduit en fer par l'atmosphère réductrice, notamment l'hydrogène, à laquelle l'acier est soumis lors du maintien subséquent à haute température En règle générale, cette atmosphère n’est cependant pas suffisamment réductrice pour réduire les oxydes de silicium et/ou d'aluminium. Néanmoins, on parvient par cette méthode à éviter la formation du film continu d'oxyde de silicium et/ou d'aluminium, principal responsable du manque d'adhérence du revêtement.
Cette méthode présente cependant l'important inconvénient d'être très difficile à contrôler et à régler, en particulier en ce qui concerne l'épaisseur de la couche d'oxyde formée au cours du chauffage. Dès que cette épaisseur devient trop importante, la réduction de l'oxyde da fer au cours du maintien à haute température provoque un relèvement du point de rosée de l'atmosphère du four de maintien, et il peut se reformer un film d'oxyde de silicium et/ou d'aluminium à la surface de l'acier.
La présente invention a pour objet un procédé permettant de remédier à cet inconvénient, en éliminant tout le film d'oxyde *1 compromettant l’adhérence du revêtement de zinc.
•
Le procédé qui fait l'objet de la présente invention, comporte une phase de chauffage et de maintien de la bande à une température supérieure à sa température de recristallisation et une phase de refroidissement rapide? les conditions de mise en oeuvre sont réglées pendant le chauffage et le maintien à température/ i - 3 - ; élevée, de façon à limiter à une valeur minimum le degré d'oxydai ition du fer à la surface de la bandey on pratique le refroidissement rapide en milieu oxydant, de façon à former une couche d'oxyde constituée principalement d'oxyde de fer FeO; on réduit cette couche d' oxyde au moyen d'un mélange gazeux approprié avant de plonger la bande dans le bain de revêtement à base de zinc fondu.
Selon une mise en oeuvre avantageuse, on réalise le refroidissement rapide oxydant en immergeant la bande dans un bain aqueux sensiblement à l'ébullition.
’r
Selon une autre mise en oeuvre du procédé de l'invention, on réalise le refroidissement rapide oxydant par projection d'eau ou de brouillard sur la bande.
Le procédé de l'invention est caractérisé en ce que l’on applique le refroidissement rapide oxydant pendant une durée comprise entre 2 secondes et 20 secondes.
Lorsque l'on applique, selon l'invention, les conditions qui viennent d'être indiquées, il se forme, à la surface de la bande et sous l'inévitable film d'oxyde de silicium et/ou d'aluminium, une couche d'oxyde de fer FeO dont l'épaisseur est comprise entre 10-8 et 10“^ m.
m
Une seconde caractéristique du procédé de l'invention consiste à interrompre le refroidissement à une température inférieure à 600°C, de préférence comprise entre 450°C et 550°C et de réduire cette couche d'oxyde‘vde fer en la soumettant à l’action d'un gaz réducteur dans cette gamme de température.
* Cette température conduit par ailleurs à la précipitation du carbone dans l'acier, ce qui influence favorablement sa ductili^^^ -4-- ' · ! - « I .
Selon l'invention, on utilise avantageusement à cet effet un gaz constitué d'azote et d'hydrogène présentant un rapport des pressions partielles d'hydrogène et de vapeur d’eau pI^/pHjO au moins égal à 20.
1 Suivant une modalité préférée de mise en oeuvre du procédé de i l'invention, on soumet la bande oxydée à l'action du gaz réduc teur pendant une durée d'au moins 30 secondes.
v ........_ -
La phase de réduction qui vient d'être décrite présente le grand avantage de transformer la couche d'oxyde de fer en une couche de fer poreuse et non recristallisée, sur laquelle subsiste le film d'oxyde de silicium et/ou d'aluminium. :
Cette couche poreuse est lavée et emportée par le zinc lors de l'immersion de la bande dans le bain de galvanisation. La surface de la bande exposée au zinc fondu est donc libre de tout dépôt d'oxyde et présente une excellente adhérence au revêtement même pour des teneurs en silicium et/ou aluminium atteignant O,3 % dans l'acier.
y A titre d'exemple, on a appliqué le procédé de l'invention à quatre bandes en acier A, B, C, D, dont la composition chimique et les propriétés mécaniques sont données respectivement aux tableaux I et II ci-dessous. Les températures de bobinage de ces bandes étaient respectivement de 680°C, 680°C, 620°C et 620°C.
Elles ont été soumises à un chauffage à diverses températures comprises entre 650°C et 850°C dans un four à feu direct. Elles i ont ensuite été maintenues dans des atmosphères contenant de 0 à
25 % H^/ avant d'être soumises à une phase de réduction des oxydes, sous différentes conditions de teneurs en hydrogène du gaz réducteur, de durée et de température de maintien. J
df ' * i ! - 5 -
Le tableau III indique l'influence de ces divers paramètres sur le comportement des revêtements de zinc déposés sur ces bandes.
Il montre que la durée et la température de la phase de réduction d'oxyde exercent une influence marquée sur la tenue de ces revêtements galvanisés.
TABLEAU I.: Composition chimique (en % poids).
Acier C .Mn Si Al P N2 ; A 0,051 0,246 0,028 0,046 0,018 θ', 028 B 0,034 0,288 — — 0,009 0,024 C 0,077 0,309 0,062 0,052 0,030 0,047 D 0,056 1,250 0,224 0,055 0,013 TABLEAU II. : Propriétés mécaniques.
Acier Etat Re (MPa) Rr (MPa) élastique A ^ (%) A skin-pass 249 358 0,2 36,8 vieilli 258 368 0,5 32,9 B skin-pass 188 309 0 38,9 vieilli 210 314 0,5 36,4 , C skin-pass 341 418 0 34,5 vieilli 356 420 0,6 34,1 D 379 481 2,3 27,4 : Il 1 1 - 6 - TABLEAU III. : Influence sur la tenue du revêtement de zinc.
Paramètre gamme de variation Influence ---;----—
Température sortie „ „ four chauffage 6',° " 850 c nulle % H2 - four maintien 0 - 25 % faible à nulle
Phase de réduction de l'oxyde; pH2/pH20 50 - 180 faible
Durée 60 - 120 s forte
Température 460 - 530°C forte s
Selon l'invention, le bain de revêtement peut être constitué essentiellement de zinc, avec de faibles teneurs, par exemple inférieures à 1 %, en éléments tels que notamment le plomb, l'aluminium ou l'arsenic; il peut également contenir de plus grandes quantités d'aluminium, comprises par exemple entre 5 %/
et 60 %. /V
Λ
Claims (4)
1. Procédé de galvanisation en continu d'une bande en acier laminée à froid, dans lequel on soumet la bande d'abord à une phase de chauffage et de maintien à une température supérieure à la température de recristallisation de l'acier, au cours de laquelle on limite le degré d'oxydation du fer à la surface de la bande, ensuite à une phase de refroidissement rapide, en milieu oxydant, au cours de laquelle on forme une couche d'oxyde constituée principalement d'oxyde de fer FeO, caractérisé en ce que l'on applique le refroidissement rapide oxydant pendant une durée comprise entre 2 secondes et 20 secondes et on l'interrompt à une température inférieure à 600°C, de préférence comprise entre 450°C et 550°C, et en ce que l'on réduit la couche d'oxyde au moyen d'un gaz réducteur approprié avant de plonger la bande dans le bain de revêtement à base de zinc fondu.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue la réduction de la couche d'oxyde de fer à une température inférieure à 600°C, de préférence comprise entre 450°C et 550°C.
3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on effectue la réduction de la couche d'oxyde de fer au moyen d'un mélange gazeux constitué d'hydrogène et d'azote et présentant un rapport des pressions partielles pHj/pI^O au moins égal ä 20.
4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, carac- térisi en ce que la bande est soumise à l'action du gaz réducteur pendant au moins 30 secondes. - Dessins : —— planches ~ - _3_pages dont —^— page de garde [ .........é.......pcges de description ..............ps"es de revendications ______^ abrégé descriptif Luxembourg, le 18 fev. j3B3 Le mandataire : /)/ ---Charles München
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