WO2013057385A1 - Procédé de revêtement au trempé d'une bande d'acier et installation pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Procédé de revêtement au trempé d'une bande d'acier et installation pour sa mise en oeuvre Download PDF

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WO2013057385A1
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bath
inductors
strip
mattes
tray
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PCT/FR2011/052456
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Inventor
Marc Anderhuber
Alain Daubigny
Original Assignee
Arcelormittal Investigacion Y Desarrollo, S.L.
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    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
    • C23C2/36—Elongated material
    • C23C2/40—Plates; Strips
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    • C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
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    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/325—Processes or devices for cleaning the bath

Definitions

  • the invention relates to the iron and steel industry, and more particularly to the coating installations by dipping steel strips, whereby said strips are covered with a layer of zinc or zinc alloy (in the case of galvanizing), or another type of metal or metal alloy such as an aluminum-silicon alloy.
  • the moving strip passes into a container containing the metal or the metal coating alloy, maintained in the liquid state.
  • the coating is deposited on the strip that then emerges from the bath, and passes through a device controlling the thickness of the coating and contributing to its solidification, usually consisting of nozzles throwing a gas on the surface of the coating.
  • a device controlling the thickness of the coating and contributing to its solidification usually consisting of nozzles throwing a gas on the surface of the coating.
  • the strip Prior to entering the bath, the strip is heated by an annealing furnace and then cooled to a temperature close to the bath temperature to create optimal adhesion conditions between the strip and the coating.
  • the bath is formed in the formation of oxides and intermetallic precipitates, essentially based on Zn and Fe in the case of a galvanizing bath, containing liquid zinc which will be considered in a preferred manner in the remainder of the description, without it constituting an exclusive application of the invention.
  • These precipitates are called "mattes".
  • Some mattes have a density higher than that of the bath, and decant at the bottom of the tank without hindering the galvanizing process.
  • Others on the other hand, have a density lower than that of the bath and float on its surface. They are likely to be incorporated in the coating of the strip, and thus to create defects therein.
  • the matte towards a container located away from the entry and exit areas of the band, this container is then extracted from the tray and emptied using a robotic system or not.
  • the operator pushes the matte towards an area of the tank where a device such as a robot evacuates to a container outside the tray, in which they are collected.
  • the coating thickness control system deposited on the strip consists of blowing nozzles, and can use inert gases such as nitrogen to limit the oxidation of the coating.
  • inert gases such as nitrogen to limit the oxidation of the coating.
  • the use of these inert gases is also a source of risk for the operator, because of the lack of oxygen in the atmosphere around the tank that it involves.
  • the higher the speed of the web the more the coating thickness control nozzles must project a large amount of gas to maintain the coating thickness constant. This has the effect of increasing the ambient temperature around the bath, because the blowing gas transports the heat of the strip and the bath to the working area of the operators.
  • a solution devised by some steelmakers has been to replace, at least for the most part, the human intervention to bring matts into the robot's action zone by the action of electromagnetic devices.
  • electromagnetic devices Using sliding fields generated by inductors such as linear motors, electromagnetic forces, to which the metal or liquid metal alloy is sensitive (so-called “magnetomotive” forces), move the metal or metal alloy liquid that drives the matte in an area of the tank where the robot is active, creating a recirculation path mattes leading them into said area.
  • electromagnetic devices are described, for example, in JP-A-10-053850, JP-A-54-33234, JP-A-2005-068545, JP-1-1006046.
  • JP-A-54-33234 teaches to dispose of the field-sliding inductors all around the band in its exit zone of the tank, the sliding fields bringing the matts into the corner of the tank where there is a conveyor belt which evacuate the mattes out of the tray into a container that collects them.
  • the entrance to the The strip in the galvanizing bath is, as is often the case, inside a tube immersed in the bath and connected upstream to the annealing furnace, and the matts which have decanted on the surface of the bath can not come into contact with the surface of the band in this area. It is therefore sufficient to place inductors in the environment of the exit zone of the strip.
  • JP-A-10-053850 teaches to have screens parallel to the strip in its area of entry into the tray, and sliding field inductors are arranged in the vicinity of the two ends of each screen.
  • the magnetic fields thus generated make it possible to attract the mattes out of the zone between the screens and including the band.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for removing supernatant low density matts at the surface of the galvanizing bath guaranteeing a better efficiency than known devices, by using a minimum of inductors.
  • the subject of the invention is a galvanization process by dipping a strip of steel running in a liquid metal bath, such as zinc, or a metal alloy contained in a tank, according to which away from the surface of the strip matts that are formed during galvanization and float on the surface of the bath, by means of at least one inductor, each inductor producing a sliding electromagnetic field oriented in a given direction and generating a force magnetomotive, all of said magnetomotive forces displacing said matte towards a receptacle responsible for collecting them and / or towards an area of the bath surface from which they are discharged, characterized in that, for at least one of said inductors, it intermittently reverses said direction of its sliding electromagnetic field so as to change the flow of matte inside the tray.
  • a liquid metal bath such as zinc, or a metal alloy contained in a tank
  • the invention also relates to a coating installation by dipping a steel strip, comprising a tray containing a liquid bath of metal or metal alloy in which the strip travels, and at least one inductor, each inductor creating an electromagnetic field and magnetomotive forces contributing to bring the mattes generated during the coating in the vicinity of a container intended to receive them and / or in the zone of action of a robot or an operator which brings them into said container, characterized in that at least one of said inductors comprises a device for reversing the direction of the electromagnetic field generated by said inductor.
  • It may comprise at least two inductors located on either side of the exit zone of the bath strip, and said inductors each comprise a device for reversing the direction of the electromagnetic field that it generates.
  • Said inductors can be mounted on brackets to adjust their location above the tray and their distance from the surface of the bath.
  • Said installation may comprise automated devices for controlling the distance between each of the inductors and the level of the surface of the bath.
  • two inductors frame the strip in its exit zone of the bath so as to move the matts away from the surfaces of the strip by moving them parallel to it, and two inductors are each arranged along a wall of the tank, substantially in the extension of the other two inductors.
  • the tray containing the bath has a generally rectangular shape
  • the container in which the mattes are collected, and / or the area of action of the robot or the operator from which they are removed, is placed in a corner the tray opposite one of the inductors, and in the corner of the tank opposite the other of the inductors is placed an inductor for directing the matte to said container.
  • the installation may comprise means for controlling the reversal of the direction of the electromagnetic field generated by at least one inductor which are themselves slaved to a device making it possible to evaluate the quantity of mattes accumulated in at least one zone of the tank. and to determine when such an inversion is desirable.
  • At least one of said inductors may be a three-phase linear motor.
  • At least one of said three-phase linear motors is of the type in which the coils surround the magnetic core.
  • the invention is based on the use of sliding field inductors, at least one of which has the possibility of varying intermittently the direction of the sliding field during their use, so the direction of the magnetomotive force that causes the moving of the mattes.
  • the tank containing the liquid coating metal is of small dimensions, the presence of a single inductor can be sufficient, if the direction of its sliding field can, according to the invention, be reversed intermittently.
  • This variation of the direction of the field makes it possible not to have a constant configuration of the privileged paths of circulation of the mattes on the surface of the bath.
  • Inversion (performed at regular intervals or not) of the direction of the field generated by at least one inductor, preferably at least by inductors flanking the two sides of the strip in its area of penetration into the tray, makes it possible to modify the circulation path of the mattes.
  • the dead zones and recirculation loops that could be established when the fields had a given direction are "broken" by the reversal of this direction, and the mattes that had eventually accumulated there are brought back into the circulation circuit that leads them to the robot's action area, or even directly to the container that collects them. Human intervention to perform this recirculation of mattes is no longer necessary.
  • the number of inductors that would be necessary to evacuate the mattes present on the entire surface of the bath can be reduced, knowing that it is not necessarily necessary that a given area of the tank, in particular those located relatively far from the belt, is permanently concerned by the traffic flows.
  • FIG. 1 represents an example of a linear motor that can be used in the context of the invention
  • FIG. 2 represents the electrical diagram of the linear motor of FIG. 1;
  • - Figures 3 to 5 show schematically the changes in the orientation of the magnetomotive forces generated by the linear motor of Figure 1 as a function of the frequency of the current flowing through it;
  • FIG. 6 shows schematically in perspective an example of galvanizing installation to which the invention can be applied
  • FIG. 9 shows schematically in top view of a variant of the installation of Figure 6 in which an additional linear motor is used.
  • a motor-bath distance of 1 to 350 mm is possible (it is to be adjusted also according to the polar pitch and the engine power), knowing that the lower this distance, the higher the efficiency of the engine, all things being equal. But the exact geometry and operating conditions of the galvanizing system must be considered when choosing the optimal distance.
  • the engines are also optimally mounted each on a bracket that allows to adjust their exact location above the bath, including height, according to the instant needs of the implementation of the invention which may vary according to various parameters such as than :
  • the speed of formation of the mattes which depends, moreover, on the speed of travel of the web, and which, when it is important because the tape is running rapidly, may require maximum efficiency of the engines to keep the mattes away Of the band ; it will be advantageous to place the motors as close to the surface of the bath.
  • each motor must be such that the engine can find its place in the production line, given the dimensions The usual tray, tape and available space to install the motors above the tray, especially when you want to install them on a pre-existing installation.
  • the length of an engine is from 200 to 2000 mm, its width from 100 to 1000 mm and its height from 50 to 600 mm.
  • the length and width of the motor define its active surface: the larger the active area, the greater the area swept by the engine, but also the larger the size of the engine, which can make its implementation difficult.
  • all the engines of the same installation are not necessarily identical.
  • the choice of the dimensions of the motor is adapted to the size of the zone which it must sweep.
  • the motors flanking the strip have a length of the order of the width of the strip to ensure that the mattes will be spaced from the entire penetration zone of the strip in the galvanizing bath.
  • this condition is not always fulfilled on installations intended to treat strips of various widths (from 600 to 2000 mm for example). To remedy this, we can consider:
  • the polar pitch of the motor that is to say the distance between two coils fed by the same phase, can vary from 50 to 700 mm. It corresponds to the zone of action of the magnetic field. The lower the polar pitch, the closer the motor should be to the bath surface for a given efficiency in matte training. Placement of the motor 100 mm from the surface of the bath is generally accompanied by the choice of a polar pitch of the order of 300 mm taking into account other preferred characteristics of the engines.
  • the operating frequency of the motors can range from 1 to 500 Hz. It influences the direction of the magnetomotive force in the liquid Zn, as has been seen above.
  • the force is optimally as tangential as possible with respect to the surface of the bath, so as not to create agitation outside the immediate vicinity of the surface (in particular agitation that would tend to return to the heart of the bath matts having decanted at bottom of the tray or those supernatant on the surface) and ensure as efficient a displacement as possible supernatants supernatant on the surface. All things being equal, especially the polar pitch, the electromagnetic force is all the more tangential as the frequency is low.
  • the intensity of the current passing through each notch of the motors must be sufficient to create a magnetomotive force of 1000 to 20 000 ampere-turns, knowing that for a given winding, the higher the intensity of the current, the greater the magnetomotive force generated is .
  • FIG. 1 schematically shows a three-phase linear motor of a type known in itself, used as an inductor in the context of the invention. It comprises, conventionally, a magnetic core 1 of length L and width I consisting of an assembly of sheets of soft iron. Soft iron is used to maximize the magnetic flux, and the sheet construction reduces the occurrence of eddy currents, hence Joule losses.
  • the core comprises slots 2 in which are placed electrical conductors forming coils 3-8, these coils 3-8 are themselves connected to each other to form windings.
  • it is a three-phase motor, comprising three windings of two coils arranged alternately.
  • the coil 3 is thus connected to the coil 6, the coil 4 is connected to the coil 7 and the coil 5 is connected to the coil 8.
  • Each coil 3-8 is supplied with a phase shift of 2 ⁇ / 3 to create the magnetic field sliding that will create the magnetomotive force moving the mattes in the same direction as the field.
  • the coils 3-8 can be cooled by an internal circulation of water.
  • Figure 2 shows the electrical diagram of the motor, with the star connection showing the alternation of the coil connections.
  • a phase inverter 30 which makes it possible, in a single actuating operation, to modify the connections of the coils connected to the phases 1 and 2 (respectively, in the example represented , the coils 3, 5, 6, 8) so as to be able to instantly reverse the direction of the sliding field, knowing that the connections of the coils 4, 7 connected to the phase 3 remain unchanged.
  • the polar pitch of the motor that is to say the distance "p" between two coils fed by the same phase, for example coils 3 and 6 in the example shown, is, as has been said, 50 to 700 mm.
  • a polar pitch of 300 mm for a motor length of 600 to 700 mm proves to be a good compromise between the various imperatives to reconcile: - a polar pitch long enough that it is not necessary to place the motor at a distance too small galvanizing bath, which could damage it;
  • Figures 3 to 5 show the magnetomotive forces and their orientations in the galvanizing bath 9 for frequencies of the current flowing through the motor of 10 Hz ( Figure 3), 50 Hz ( Figure 4) and 250 Hz ( Figure 5).
  • the arrows represent, depending on their orientations and their lengths, the preferred directions of said forces and their intensities. It can be seen that, as has been said, the lower the frequency, the more the magnetomotive force is exerted tangentially to the surface of the bath, and is therefore effective, at the same current intensity, for moving the matts in the desired direction. But a low frequency leads to a low intensity of the magnetomotive forces.
  • FIG. 6 diagrammatically represents a galvanizing installation equipped, in the example shown, with four linear motors 1 1-14 of the type of that of FIG. 1, and suitable for implementing the invention.
  • this installation comprises a bin 15 of generally rectangular shape, provided with means for maintaining the temperature of the liquid bath 9 of zinc or, more generally, of zinc alloy (or, remember, any other metal or metal alloy that can be used to coat the strip 16), it contains.
  • the scrolling strip 16 to be galvanized penetrates the bath 9 in an oblique direction. Very often, as has been said, this penetration takes place, in fact, inside a protective tube, connected in its upstream part to the annealing line which has made it possible to adjust the temperature of the strip to a value close to that of the bath 9.
  • this tube has not been shown in Figure 6, as well as in Figures 7, 8 and 9.
  • the strip 16 passes around a roller located inside the tank 15, and leaves the bath 9 in the vertical, coated with its galvanizing layer, towards the other elements of the galvanizing installation known in themselves and having no influence on the design of the invention.
  • the galvanized strip 16 passes, at its exit from the bath 9, between two gas blowing devices 17, 18 which adjust the thickness of the coating on each of the surfaces of the strip 16 and cool it, thus contributing to its good solidification.
  • a robot 20 disposed at the vicinity of the tray 15 can be moved in all directions of space in order to extract the mattes bath 9 and send them in a container 19 placed next to the tray 15.
  • the linear motors 1 1 -14 are arranged on brackets 21 -24 which make it possible to modify their respective positions above the bath 9 to optimize:
  • the bath level 9 tends to drop during the operation, and if the distance between the motor 1 1-14 and the surface 10 increases, the magnetomotive force decreases.
  • a progressive lowering of the engine 1 1-14 by its 21-24 stem allows to keep constant this distance, so to keep constant the magnetomotive force in direction and intensity, all other things being equal.
  • Another way of acting on the magnetomotive force is to increase the intensity of the current flowing through the motor 1 1 -14.
  • Means may be provided to automatically control the distance between each motor 1 1-14 and the surface 10 of the bath 9 to the variation of the level of said surface 10.
  • the arrangement of the various main elements of the installation as shown in FIG. 6 is also apparent in FIGS. 7 and 8.
  • Two motors 11, 12 frame the strip 16 in its outlet zone of the bath 9 so as to move the mattes away. surfaces of the strip 16 by moving them parallel to it.
  • Two motors 13, 14 are, in the nonlimiting example shown, each disposed along a side wall of the tank 15 and parallel to it, substantially in the extension of the two other motors 1 1, 12, so as to make longer said matt wall which penetrate into their respective areas of action, and send them to the zone of action 25 of the robot 20 which pushes them in the container 19 located in the immediate vicinity of the tank 15.
  • the zone 25 of the robot 20 is opposite to one of the motors 14 disposed along a side wall of the tank 15.
  • the parallelism of the side walls of the tray 15 and the motors 13,14 shown in Figures 6, 7 and 8 is, as has been said, an example of a non-limiting disposition.
  • the orientation of these motors 13, 14 is to be optimized according to the precise configuration of the tray 15 and the precise location of the action zone 25 of the robot 20. This optimization can lead to having at least one of these motors 13 14 obliquely with respect to the side wall of the tank 15 from which it is close.
  • the invention solves this problem by providing that at least one of the motors 1 1-14 has means for reversing the direction of the electromagnetic field it generates, so the direction of the magnetomotive force that causes the matte to move.
  • This inversion can take place systematically at predetermined time intervals and be controlled manually or automatically, previous experiments having made it possible to determine with which optimal frequency this inversion must be carried out. depending on the conditions of the galvanization (including the running speed of the strip 16, the nature of the bath 9 ). It can also take place irregularly, at times determined by the operator of the installation, or by any automated device operating, for example, by being slaved to means for evaluating the amount of mattes accumulated in a system. or specific areas of the bin 15.
  • This evaluation of the amount of mattes accumulated can be provided, for example, by an analysis of the images captured by cameras (infrared or otherwise) aimed at areas of potential accumulation of mattes. It makes it possible for an operator, or an automatic galvanization plant management device, to estimate that the accumulation of mattes in one or more areas of the bath surface 9 is about to become excessive or is already, and it is therefore desirable to proceed to said inversion of the direction of the field of at least one of the engines 1 1-14.
  • FIG. 7 there is shown a first operating state of the engines 1 1-14 wherein the motors 1 1, 12 both cause the matte to the left side wall of the tray 15. They are taken by the field generated by the motor 14 located along the left side wall 26, and sent towards the container 19 if it is integrated with the tray 15, or, as shown, in the zone of action 25 of the robot 20. Simultaneously, the motor 13 located along the right side wall 27 of the tank 15 sends the matte that captures its electromagnetic field along the right side wall 27 to the zone of action 25 of the robot 20. These matts also tend to be deflected by the front wall 28 of the tank 15 towards the zone of action 25 of the robot 20.
  • the various arrows shown in FIG. 7 (as well as in FIGS. 8 and 9) show the movements of the matts induced by the magnetomotive forces generated by the different motors 1 1-14.
  • FIG. 8 represents a second operating state of the motors 1 1-14, in which the directions of the fields generated by the motors 11, 12 flanking the strip 16, after a certain time of use of the configuration of the FIG. 7 has, according to the invention, been reversed with respect to the case of FIG. 7. This time, the matts lying in the vicinity of the strip 6 are oriented towards the motor 13 situated along the right lateral wall 27 of the The motors 13, 14 operate as in the case of FIG. 7. This inversion is already sufficient to create movements of the matts on the surface of the bath 9 which are capable of "breaking" the dead zones and the zones of recirculation created in the configuration of Figure 7.
  • FIG. 7 will be manually or automatically reset when the accumulation of the mattes in the new dead zones and recirculation loops created will be about to become excessive, as previously described.
  • the two motors 1 1, 12 flanking the band 16 both lead the matte in the same direction. But this configuration is not mandatory, it can be provided, if the location of the matte to move requires, the field directions of said motors 1 1, 12 are opposed, and this permanently or temporarily.
  • the two motors 1 1, 12 flanking the band 16 have the same length and are exactly opposite. But this configuration is not mandatory and it can be expected that these motors 1 1, 12 have different lengths and / or are offset relative to each other, if it turns out that this is beneficial to the good evacuation of mattes in the particular configuration of the tray 15 used.
  • FIG. 9 schematically shows a variant of the case of FIGS. 6 to 8, in which a fifth motor 29 has been added obliquely in the right front corner of the tank 15. It is thus situated on the path of the matts pushed by the engine 13 located along the right side wall 27 of the tank 15, and has the function of enhancing the effect of this motor 13 in the expedition of the mattes towards the zone of action 25 of the robot 20. size of the action zone 25 of the robot 20 and, in general, increase the efficiency of the evacuation of the mattes out of the vicinity of the band 16 and in direction of the action zone 25 of the robot 20.
  • the motors 1 1, 12 flanking the band 16 have, as in the case of Figures 7 and 8, their electromagnetic fields alternately in one or the other direction.
  • the various motors 1 1 -14 or 1 1-15 are movable during operation in a direction that enables them to accompany the movement of the matts, and thus to assist the displacement of a given group of mattes for a longer duration than if the engine 1 1-14 or 1 1 -15 gave them only one pulse, when these matts are located below the zone initial action of the engine 1 1-14 or 1 1-15.
  • the examples which have been described are not limiting and other provisions of the inductors are conceivable, in particular when the zone where the strip 16 enters the bath 9 must also be free of mattes if the strip 16 is It is found in the open air, or if the container 19 collecting the mattes and / or the zone of action 25 of the robot 20 are placed elsewhere than they are in the examples shown.
  • the skilled person will be able to adapt the number and arrangement of the inductors to the particular geometry of its coating installation, the essential being the existence of the possibility of intermittently reversing the direction of action of at least one of the inductors to avoid perpetuation dead zones and recirculation loops on the surface of the bath 9, which is conducive to the accumulation of the mattes.

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Abstract

Procédé de revêtement au trempé d'une bande d'acier (16) en défilement dans un bain liquide (9) de métal, tel que du zinc, ou d'alliage métallique contenu dans un bac (15), selon lequel on éloigne de la surface de la bande (16) les mattes qui sont formées au cours du revêtement et flottent à la surface (10) du bain (9), au moyen d'au moins un inducteur (11-15), caque inducteur (11-15) produisant un champ électromagnétique glissant orienté selon une direction donnée et générant une force magnétomotrice, l'ensemble desdites forces magnétomotrices déplaçant lesdites mattes en direction d'un récipient (19) chargé de les recueillir et/ou en direction d'une zone (25) de la surface (10) du bain (9) d'où elles sont évacuées, caractérisé en ce que, pour au moins un desdits inducteurs (11-15), on inverse par intermittence ladite direction de son champ électromagnétique glissant de manière à modifier les écoulements des mattes à l'intérieur du bac (15). Installation pour sa mise en œuvre.

Description

Procédé de revêtement au trempé d'une bande d'acier et installation pour sa mise en œuvre
L'invention concerne la sidérurgie, et plus particulièrement les installations de revêtement au trempé des bandes d'acier, par lesquelles lesdites bandes sont recouvertes d'une couche de zinc ou d'alliage de zinc (dans le cas d'une galvanisation), ou d'un autre type de métal ou d'alliage métallique tel qu'un alliage aluminium-silicium.
On rappelle que lors du revêtement au trempé d'une bande d'acier, la bande en défilement passe dans un bac renfermant le métal ou l'alliage métallique de revêtement, maintenu à l'état liquide. Le revêtement se dépose sur la bande qui ressort ensuite du bain, et traverse un dispositif contrôlant l'épaisseur du revêtement et contribuant à sa solidification, constitué généralement par des buses projetant un gaz sur la surface du revêtement. Préalablement à sa pénétration dans le bain, la bande est réchauffée par un four de recuit puis refroidie à une température proche de la température du bain pour créer les conditions d'adhérence optimale entre la bande et le revêtement.
Au cours de la traversée du bain, on assiste au sein du bain à la formation d'oxydes et de précipités intermétalliques, essentiellement à base de Zn et de Fe dans le cas d'un bain de galvanisation, contenant du zinc liquide qui sera considéré de manière privilégiée dans la suite de la description, sans qu'il constitue une application exclusive de l'invention. Ces précipités sont appelés « mattes ». Certaines mattes ont une densité plus élevée que celle du bain, et décantent au fond du bac sans gêner le processus de galvanisation. D'autres, en revanche, ont une densité inférieure à celle du bain et flottent à sa surface. Elles sont susceptibles d'être incorporées au revêtement de la bande, et donc d'y créer des défauts. Ces mattes de faible densité, qui seront les seules considérées dans la suite du texte, doivent donc être éloignées autant que possible de la zone d'entrée de la bande dans le bain (si cette entrée s'effectue à l'air libre, ce qui n'est pas toujours le cas) et de la zone de sortie de la bande hors du bain, et être évacuées du bac au fur et à mesure de leur formation.
A cet effet, le plus classiquement, un opérateur se tenant au voisinage du bac pousse, à l'aide d'un outil, les mattes en direction d'un récipient situé à l'écart des zones d'entrée et de sortie de la bande, ce récipient étant ensuite extrait du bac et vidé à l'aide d'un système robotisé ou non. Dans d'autres cas, l'opérateur pousse les mattes en direction d'une zone du bac où un dispositif tel qu'un robot les évacue vers un récipient extérieur au bac, dans lequel elles sont recueillies.
Cette opération est inconfortable et potentiellement dangereuse pour l'opérateur, car il doit se tenir à proximité immédiate d'un bain de métal liquide chaud, avec les désagréments et les risques liés à la chaleur et à la possibilité de projections du métal liquide. Par ailleurs, le système de contrôle de l'épaisseur de revêtement déposé sur la bande est constitué de buses de soufflage, et peut utiliser des gaz inertes tels que de l'azote afin de limiter l'oxydation du revêtement. L'utilisation de ces gaz inertes est aussi une source de risques pour l'opérateur, de par le manque d'oxygène dans l'atmosphère autour du bac qu'il implique.
De plus, cette opération de nettoyage des mattes impose une limitation de la vitesse de défilement de la bande, car une vitesse élevée favorise la production des mattes, que l'opérateur et le robot doivent avoir le temps d'évacuer.
Egalement, plus la vitesse de la bande est élevée, plus les buses de contrôle de l'épaisseur de revêtement doivent projeter une quantité de gaz importante pour maintenir l'épaisseur de revêtement constante. Ceci a pour effet d'augmenter la température ambiante autour du bain, car le gaz de soufflage transporte la chaleur de la bande et du bain vers la zone de travail des opérateurs.
Enfin, afin de limiter les pertes d'énergie thermique liées au chauffage du bain, il est envisagé que certaines nouvelles installations de revêtement soient entièrement capotées. Il serait donc nécessaire, dans ce cas, de limiter les interventions extérieures, et notamment celle d'un opérateur pour le démattage, afin d'éviter des décapotages trop fréquents de l'installation.
Il y a donc un besoin d'accroître la sécurité, la rapidité et l'efficacité de l'évacuation des mattes par rapport à cette technique classique, sans pour autant modifier radicalement le procédé de galvanisation lui-même et la conception générale de l'installation qui le met en œuvre.
Une solution imaginée par certains sidérurgistes a été de remplacer, au moins pour l'essentiel, l'intervention humaine pour l'amenée des mattes dans la zone d'action du robot par l'action de dispositifs électromagnétiques. A l'aide de champs glissants générés par des inducteurs tels que des moteurs linéaires, des forces électromagnétiques, auxquelles le métal ou l'alliage métallique liquide sont sensibles (forces dites « magnétomotrices »), font se déplacer le métal ou l'alliage métallique liquide qui entraîne les mattes dans une zone du bac où le robot est actif, en créant un chemin de recirculation des mattes les conduisant dans ladite zone. De tels dispositifs sont décrits, par exemple, dans les documents JP-A-10-053850, JP-A-54-33234, JP-A-2005-068545, JP-1 1 -006046.
JP-A-54-33234, par exemple, enseigne de disposer des inducteurs à champ glissant tout autour de la bande dans sa zone de sortie du bac, les champs glissants amenant les mattes dans le coin du bac où se trouve une bande transporteuse qui évacue les mattes hors du bac dans un récipient qui les recueille. Dans son cas, l'entrée de la bande dans le bain de galvanisation s'effectue, comme c'est souvent le cas, à l'intérieur d'un tube plongeant dans le bain et connecté en amont au four de recuit, et les mattes qui ont décanté à la surface du bain ne peuvent venir en contact avec la surface de la bande dans cette zone. Il est donc suffisant de placer des inducteurs dans l'environnement de la zone de sortie de la bande.
JP-A-10-053850 enseigne de disposer des écrans parallèlement à la bande dans sa zone d'entrée dans le bac, et des inducteurs à champ glissant sont disposés au voisinage des deux extrémités de chaque écran. Les champs magnétiques ainsi générés permettent d'attirer les mattes hors de la zone comprise entre les écrans et incluant la bande.
Dans le cas où il n'y a pas de robot, de tels dispositifs permettent de toute façon de faciliter le travail de l'opérateur qui n'a plus à agir que dans une zone du bac dont la surface est relativement limitée.
L'expérience montre, cependant, que l'efficacité de ces dispositifs aurait intérêt à être encore améliorée. En particulier, une évacuation aussi complète que possible des mattes sans intervention humaine devrait pouvoir être réalisée, et ce avec un minimum d'inducteurs. Optimalement, un seul inducteur pourrait être suffisant si le bac est de faibles dimensions.
Le but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif d'éloignement des mattes de faible densité surnageant à la surface du bain de galvanisation garantissant une meilleure efficacité que les dispositifs connus, en utilisant un minimum d'inducteurs.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de galvanisation au trempé d'une bande d'acier en défilement dans un bain liquide de métal, tel que du zinc, ou d'alliage métallique contenu dans un bac, selon lequel on éloigne de la surface de la bande les mattes qui sont formées au cours de la galvanisation et flottent à la surface du bain, au moyen d'au moins un inducteur, chaque inducteur produisant un champ électromagnétique glissant orienté selon une direction donnée et générant une force magnétomotrice, l'ensemble desdites forces magnétomotrices déplaçant lesdites mattes en direction d'un récipient chargé de les recueillir et/ou en direction d'une zone de la surface du bain d'où elles sont évacuées, caractérisé en ce que, pour au moins un desdits inducteurs, on inverse par intermittence ladite direction de son champ électromagnétique glissant de manière à modifier les écoulements des mattes à l'intérieur du bac.
Parmi lesdits inducteurs, on peut disposer au moins deux d'entre eux le long de la zone de sortie de la bande du bain, et on inverse par intermittence la direction de leurs champs magnétiques respectifs. L'invention a également pour objet une installation de revêtement au trempé d'une bande d'acier, comportant un bac renfermant un bain liquide de métal ou d'alliage métallique dans lequel défile la bande, et au moins un inducteur, chaque inducteur créant un champ électromagnétique et des forces magnétomotrices contribuant à amener les mattes générées au cours du revêtement au voisinage d'un récipient destiné à les recevoir et/ou dans la zone d'action d'un robot ou d'un opérateur qui les amène dans ledit récipient, caractérisé en ce qu'au moins un desdits inducteurs comporte un dispositif permettant d'inverser la direction du champ électromagnétique généré par ledit inducteur.
Elle peut comporter au moins deux inducteurs situés de part et d'autre de la zone de sortie de la bande du bain, et lesdits inducteurs comportent chacun un dispositif permettant d'inverser la direction du champ électromagnétique qu'il génère.
Lesdits inducteurs peuvent être montés sur des potences permettant de régler leur emplacement au-dessus du bac et leur distance avec la surface du bain.
Ladite installation peut comporter des dispositifs automatisés d'asservissement de la distance entre chacun des inducteurs et le niveau de la surface du bain.
Selon un mode de réalisation, deux inducteurs encadrent la bande dans sa zone de sortie du bain de manière à éloigner les mattes des surfaces de la bande en les faisant se déplacer parallèlement à elle, et deux inducteurs sont disposés chacun le long d'une paroi du bac, sensiblement dans le prolongement des deux autres inducteurs.
Dans ce cas, le bac contenant le bain a une forme générale rectangulaire, le récipient dans lequel les mattes sont recueillies, et/ou la zone d'action du robot ou de l'opérateur depuis laquelle elles sont évacuées, est placé dans un coin du bac à l'opposé d'un des inducteurs, et dans le coin du bac opposé à l'autre des inducteurs est placé un inducteur destiné à orienter les mattes vers ledit récipient.
L'installation peut comporter des moyens de commande de l'inversion de la direction du champ électromagnétique généré par au moins un inducteur qui sont eux- mêmes asservis à un dispositif permettant d'évaluer la quantité de mattes accumulées dans au moins une zone du bac et de déterminer le moment où une telle inversion est souhaitable.
Au moins un desdits inducteurs peut être un moteur linéaire triphasé.
De préférence, au moins un des dits moteurs linéaires triphasés est du type dans lequel les bobines entourent le noyau magnétique.
Comme on l'aura compris, l'invention repose sur l'utilisation d'inducteurs à champ glissant dont au moins un d'entre eux présente la possibilité de faire varier par intermittence la direction du champ glissant au cours de leur utilisation, donc la direction de la force magnétomotrice qui provoque le déplacement des mattes. Eventuellement, si le bac renfermant le métal liquide de revêtement est de faibles dimensions, la présence d'un seul inducteur peut être suffisante, si la direction de son champ glissant peut, selon l'invention, être inversée par intermittence.
Cette variation de direction du champ permet de ne pas avoir une configuration constante des chemins privilégiés de circulation des mattes à la surface du bain.
En effet, les inventeurs ont constaté qu'une telle constance des chemins de circulation était néfaste pour l'efficacité du dispositif électromagnétique d'entraînement des mattes. Elle conduit à la création de zones mortes et de boucles de recirculation fermées, localisées dans certaines zones du bac. Les mattes ont donc tendance à y demeurer ou à s'y accumuler, et ne peuvent donc être enlevées par le robot si la zone d'action de celui-ci ne concerne pas les zones mortes et les zones où se situent les boucles de recirculation. Et si elles sont, en plus, éloignées du récipient recueillant les mattes, il faut qu'un opérateur les amène dans le récipient ou la zone d'action du robot, avec tous les inconvénients que l'on a précédemment cités en termes de sécurité et de conditions de travail.
L'inversion (effectuée à intervalles réguliers ou non) de la direction du champ généré par au moins un inducteur, de préférence au moins par des inducteurs encadrant les deux côtés de la bande dans sa zone de pénétration dans le bac, permet de modifier le chemin de circulation des mattes. Ce faisant, les zones mortes et les boucles de recirculation qui ont pu s'instaurer lorsque les champs avaient une direction donnée sont « cassées » par l'inversion de cette direction, et les mattes qui s'y étaient éventuellement accumulées sont ramenées dans le circuit de circulation qui les conduit vers la zone d'action du robot, voire directement vers le récipient qui les recueille. Une intervention humaine pour effectuer cette remise en circulation des mattes n'est donc plus nécessaire. Egalement, le nombre d'inducteurs qui seraient nécessaires pour évacuer les mattes présentes sur l'ensemble de la surface du bain peut être réduit, sachant qu'il n'est pas forcément nécessaire qu'une zone donnée du bac, en particulier celles situées relativement loin de la bande, soit concernée en permanence par les courants de circulation.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée en référence aux figures annexées suivantes :
- la figure 1 représente un exemple de moteur linéaire qui est utilisable dans le cadre de l'invention ;
- la figure 2 représente le schéma électrique du moteur linéaire de la figure 1 ; - les figures 3 à 5 représentent schématiquement les variations de l'orientation des forces magnétomotrices générées par le moteur linéaire de la figure 1 en fonction de la fréquence du courant qui le parcourt ;
- la figure 6 représente schématiquement en perspective un exemple d'installation de galvanisation à laquelle peut s'appliquer l'invention ;
- les figures 7 et 8 montrent schématiquement en vue de dessus l'installation de la figure 6 pour deux configurations possibles d'écoulement des mattes réalisables selon l'invention ;
- la figure 9 montre schématiquement en vue de dessus une variante de l'installation de la figure 6 dans laquelle un moteur linéaire supplémentaire est utilisé.
La conception générale des moteurs linéaires triphasés qui, selon un exemple privilégié de l'invention, assurent la création des champs glissants, est classique, mais leur dimensionnement et leurs caractéristiques doivent convenir aux besoins de l'installation. Une contrainte est, en particulier, d'obtenir une efficacité satisfaisante du champ glissant lorsque le moteur est placé à une distance du bain de galvanisation optimalement comprise entre 20 et 100 mm, distance à laquelle on évite en général que la surface du bain ne vienne en contact avec le moteur, ou que des projections de zinc liquide ne viennent le détériorer.
Théoriquement, une distance moteur-bain de 1 à 350 mm est possible (elle est à ajuster aussi en fonction du pas polaire et de la puissance du moteur), sachant que plus cette distance est faible, plus l'efficacité du moteur est élevée, toutes choses étant égales par ailleurs. Mais la géométrie et les conditions précises de fonctionnement de l'installation de galvanisation doivent être considérées pour le choix de la distance optimale. Les moteurs sont d'ailleurs optimalement montés chacun sur une potence qui permet de régler leur emplacement exact au-dessus du bain, y compris en hauteur, selon les besoins instantanés de la mise en œuvre de l'invention qui peuvent varier selon divers paramètres tels que :
- la vitesse de défilement de la bande et ses variations, qui créent des perturbations plus ou moins importantes à la surface du bain ;
- la vitesse de formation des mattes, qui dépend d'ailleurs entre autres de la vitesse de défilement de la bande, et qui, lorsqu'elle est importante parce que la bande défile rapidement, peut nécessiter une efficacité maximale des moteurs pour éloigner les mattes de la bande ; on aura alors intérêt à placer les moteurs au plus près de la surface du bain.
L'encombrement en longueur et en volume de chaque moteur doit être tel que le moteur puisse trouver sa place dans la ligne de production, compte tenu des dimensions usuelles du bac, de la bande et de l'espace disponible pour implanter les moteurs au- dessus du bac, surtout lorsqu'on veut les implanter sur une installation préexistante. Pratiquement, la longueur d'un moteur est de 200 à 2000 mm, sa largeur de 100 à 1000 mm et sa hauteur de 50 à 600 mm.
La longueur et la largeur du moteur définissent sa surface active : plus la surface active est grande, plus la zone balayée par le moteur est grande, mais aussi plus l'encombrement du moteur est important, ce qui peut rendre sa mise en place difficile. Bien entendu, tous les moteurs d'une même installation ne sont pas forcément identiques. Le choix des dimensions du moteur est adapté à la taille de la zone qu'il doit balayer. Optimalement, les moteurs encadrant la bande ont une longueur de l'ordre de la largeur de la bande pour garantir que les mattes seront écartées de l'ensemble de la zone de pénétration de la bande dans le bain de galvanisation. Mais cette condition n'est pas toujours remplie sur des installations destinées à traiter des bandes de largeurs diverses (de 600 à 2000 mm par exemple). Pour y remédier, on peut envisager :
- soit de disposer de plusieurs jeux de moteurs, de largeurs différentes, et pouvant être changés rapidement entre deux opérations de galvanisation de bandes de largeurs différentes ;
- soit, comme on l'envisagera plus loin, d'utiliser plusieurs moteurs placés côte à côte et pouvant être mis en service ou hors service selon la largeur de la bande à revêtir.
Le pas polaire du moteur, c'est-à-dire la distance entre deux bobines alimentées par la même phase, peut varier de 50 à 700 mm. Il correspond à la zone d'action du champ magnétique. Plus le pas polaire est réduit, plus il faut placer le moteur près de la surface du bain pour obtenir une efficacité donnée de l'entraînement des mattes. Un placement du moteur à 100 mm de la surface du bain s'accompagne généralement du choix d'un pas polaire de l'ordre de 300 mm compte tenu des autres caractéristiques préférées des moteurs.
La fréquence de fonctionnement des moteurs peut aller de 1 à 500 Hz. Elle influe sur la direction de la force magnétomotrice dans le Zn liquide, comme on l'a vu plus haut. La force est optimalement aussi tangentielle que possible par rapport à la surface du bain, de manière à ne pas créer d'agitation hors du voisinage immédiat de la surface (en particulier une agitation qui tendrait à remettre au cœur du bain les mattes ayant décanté au fond du bac ou celles surnageant à la surface) et assurer un déplacement aussi efficace que possible des mattes surnageant à la surface. Toutes choses étant égales par ailleurs, notamment le pas polaire, la force électromagnétique est d'autant plus tangentielle que la fréquence est faible. L'intensité du courant traversant chaque encoche des moteurs doit être suffisante pour créer une force magnétomotrice de 1000 à 20 000 Ampère-tours, sachant que pour un enroulement donné, plus l'intensité du courant est élevée, plus la force magnétomotrice générée est grande.
La figure 1 représente schématiquement un moteur linéaire triphasé d'un type connu en lui-même, utilisable comme inducteur dans le cadre de l'invention. Il comporte, classiquement, un noyau magnétique 1 de longueur L et de largeur I constitué par un assemblage de feuillets en fer doux. Le fer doux est utilisé pour maximiser le flux magnétique, et la construction en feuillets permet de réduire l'apparition de courants de Foucault, donc les pertes par effet Joule. Le noyau comporte des fentes 2 dans lesquelles sont placés des conducteurs électriques formant des bobines 3-8, ces bobines 3-8 étant elles-mêmes connectées les unes aux autres pour former des enroulements. Dans l'exemple représenté, il s'agit d'un moteur triphasé, comportant trois enroulements de deux bobines disposées en alternance. La bobine 3 est donc reliée à la bobine 6, la bobine 4 est reliée à la bobine 7 et la bobine 5 est reliée à la bobine 8. Chaque bobine 3- 8 est alimentée avec un déphasage de 2ττ/3 pour créer le champ magnétique glissant qui va créer la force magnétomotrice déplaçant les mattes selon la même direction que le champ. Les bobines 3-8 peuvent être refroidies par une circulation interne d'eau.
La figure 2 montre le schéma électrique du moteur, avec la connexion en étoile montrant l'alternance des connexions des bobines.
Pour la mise en œuvre aisée de l'invention, il est prévu un inverseur de phase 30 qui permet, en une seule opération d'actionnement, de modifier les connexions des bobines reliées aux phases 1 et 2 (respectivement, dans l'exemple représenté, les bobines 3, 5, 6, 8) de façon à pouvoir inverser instantanément la direction du champ glissant, sachant que les branchements des bobines 4, 7 reliées à la phase 3 restent inchangés. Ainsi, dans la configuration représentée en traits pleins sur la figure 2, où les bobines 3 et 6 sont reliées à la phase 1 et les bobines 5 et 8 à la phase 2, le champ glisse de gauche à droite selon la flèche 31 . Dans la configuration représentée en pointillés sur la figure 2 où les bobines 3 et 6 sont reliées à la phase 2 et les bobines 5 et 8 sont reliées à la phase 1 , le champ glisse de droite à gauche selon la flèche 32.
Le pas polaire du moteur, c'est-à-dire la distance « p » entre deux bobines alimentées par la même phase, par exemple les bobines 3 et 6 dans l'exemple représenté, est, comme on l'a dit, de 50 à 700 mm. Un pas polaire de 300 mm pour un moteur de longueur de 600 à 700 mm s'avère être un bon compromis entre les différents impératifs à concilier : - un pas polaire suffisamment long pour qu'il ne soit pas nécessaire de placer le moteur à une distance trop réduite du bain de galvanisation, ce qui pourrait l'endommager ;
- un pas polaire suffisamment réduit pour ne pas conduire à un moteur dont la longueur serait exagérément grande.
Les figures 3 à 5 schématisent les forces magnétomotrices et leurs orientations dans le bain de galvanisation 9 pour des fréquences du courant parcourant le moteur de 10 Hz (figure 3), 50 Hz (figure 4) et 250 Hz (figure 5). Les flèches représentent, en fonction de leurs orientations et de leurs longueurs, les directions privilégiées desdites forces et leurs intensités. On voit que, comme on l'a dit, plus la fréquence est basse, plus la force magnétomotrice s'exerce tangentiellement à la surface 10 du bain, et est donc efficace, à intensité du courant égale, pour faire se déplacer les mattes dans la direction souhaitée. Mais une fréquence faible conduit à une intensité faible des forces magnétomotrices. Le choix de la fréquence du courant doit aussi être effectué en combinaison avec celui du pas polaire pour obtenir la géométrie de l'installation la plus favorable à son bon fonctionnement. On juge finalement préférable d'avoir une fréquence relativement basse et un pas polaire relativement élevé pour ne pas être obligé de placer le moteur à une distance trop faible du bain, afin d'obtenir une force magnétomotrice d'intensité néanmoins convenable, et qui s'exerce principalement selon une direction efficace pour la bonne circulation des mattes. Un courant de fréquence 10Hz, un pas polaire de 300 mm, un moteur de longueur totale de 600 à 700 mm comportant six bobines de 96 spires, chacune parcourues par un courant d'intensité 150 A, et procurant donc une force magnétomotrice de 15 000 Ampère-tours représente un bon compromis s'il est placé à une distance de 50 à 100 mm de la surface 10 du bain 9.
Les moteurs linéaires les plus classiques comportent un enroulement plat, avec des bobines plates traversant le noyau (voir par exemple le document EP-A- 0 949 749). Mais pour une plus grande compacité du moteur, en particulier en largeur, il est préférable de lui conférer la configuration représentée schématiquement sur les figures, où les bobines 3-8 sont disposées autour du noyau 1. Le document « Fluid flow in a continuous casting mold driven by linear induction motors » (ISIJ International, 2001 , vol.41 N¾, pp851 -858) décrit plus en détail de tels moteurs linéaires.
La figure 6 représente schématiquement une installation de galvanisation équipée, dans l'exemple représenté, de quatre moteurs linéaires 1 1-14 du type de celui de la figure 1 , et aptes à la mise en œuvre de l'invention. De façon classique, cette installation comporte un bac 15 de forme générale rectangulaire, pourvu de moyens de maintien en température du bain liquide 9 de zinc ou, plus généralement, d'alliage de zinc (ou, rappelons-le, de tout autre métal ou alliage métallique susceptible d'être utilisé pour le revêtement de la bande 16), qu'il contient. La bande en défilement 16 à galvaniser pénètre dans le bain 9 selon une direction oblique. Très souvent, comme on l'a dit, cette pénétration s'effectue, en fait, à l'intérieur d'un tube de protection, relié dans sa partie amont à la ligne de recuit qui a permis de régler la température de la bande à une valeur proche de celle du bain 9. Par souci de clarté, ce tube n'a pas été représenté sur la figure 6, de même que sur les figures 7, 8 et 9. La bande 16 passe autour d'un rouleau situé à l'intérieur de la cuve 15, et ressort du bain 9 à la verticale, revêtue de sa couche de galvanisation, en direction des autres éléments de l'installation de galvanisation connus en eux-mêmes et n'ayant pas d'influence sur la conception de l'invention. Comme il est connu, la bande 16 galvanisée passe, à sa sortie du bain 9, entre deux dispositifs de soufflage de gaz 17, 18 qui ajustent l'épaisseur du revêtement sur chacune des surfaces de la bande 16 et le refroidissent, contribuant donc à sa bonne solidification. Pour recueillir les mattes, on peut placer dans un coin du bac 15 un récipient dans lequel les mattes peuvent être recueillies après y avoir été poussées à l'aide des moteurs 1 1-14, Ou alors, comme représenté, un robot 20 disposé au voisinage du bac 15 peut être déplacé dans toutes les directions de l'espace afin d'extraire les mattes du bain 9 et les envoyer dans un récipient 19 placé à côté du bac 15.
Les moteurs linéaires 1 1 -14 sont disposés sur des potences 21 -24 qui permettent de modifier leurs positions respectives au-dessus du bain 9 pour optimiser :
- la situation de la zone d'action de chaque moteur 1 1-14 ;
- et la distance verticale entre la surface 10 du bain 9 et chacun des moteurs 1 1 -
14.
En effet, du fait de la consommation progressive du zinc au cours de la galvanisation, le niveau du bain 9 tend à baisser au cours de l'opération, et si la distance entre le moteur 1 1-14 et la surface 10 augmente, la force magnétomotrice diminue. Un abaissement progressif du moteur 1 1-14 par sa potence 21-24 permet de conserver constante cette distance, donc de conserver constante la force magnétomotrice en direction et en intensité, toutes choses étant égales par ailleurs. Un autre moyen d'agir sur la force magnétomotrice est d'augmenter l'intensité du courant traversant le moteur 1 1 -14. Bien entendu, on peut combiner un réglage de la distance entre le moteur 1 1 -14 et la surface 10 du bain 9 et un réglage de l'intensité du courant pour maîtriser la force magnétomotrice. Des moyens peuvent être prévus pour asservir automatiquement la distance entre chaque moteur 1 1-14 et la surface 10 du bain 9 à la variation du niveau de ladite surface 10. La disposition des différents éléments principaux de l'installation telle que représentée sur la figure 6 apparaît aussi sur les figures 7 et 8. Deux moteurs 1 1 , 12 encadrent la bande 16 dans sa zone de sortie du bain 9 de manière à éloigner les mattes des surfaces de la bande 16 en les faisant se déplacer parallèlement à elle. Deux moteurs 13, 14 sont, dans l'exemple non limitatif représenté, disposés chacun le long d'une paroi latérale du bac 15 et parallèlement à elle, sensiblement dans le prolongement des deux autres moteurs 1 1 , 12, de façon à faire longer ladite paroi aux mattes qui pénètrent dans leurs zones d'action respectives, et à les envoyer vers la zone d'action 25 du robot 20 qui les pousse dans le récipient 19 situé à proximité immédiate du bac 15. Dans l'exemple représenté, la zone d'action 25 du robot 20 se situe à l'opposé de l'un 14 des moteurs disposés le long d'une paroi latérale du bac 15.
Le parallélisme des parois latérales du bac 15 et des moteurs 13,14 représenté sur les figures 6, 7 et 8 n'est, comme on l'a dit, qu'un exemple de disposition non limitatif. L'orientation de ces moteurs 13, 14 est à optimiser selon la configuration précise du bac 15 et l'emplacement précis de la zone d'action 25 du robot 20. cette optimisation peut conduire à disposer au moins l'un de ces moteurs 13, 14 obliquement par rapport à la paroi latérale du bac 15 dont il est proche.
Les inventeurs ont constaté que l'efficacité d'un tel système, fonctionnant en régime permanent avec des forces magnétomotrices sensiblement constantes au moins en direction, ne permettait pas de parvenir à une efficacité maximale de l'évacuation des mattes.
En effet, on assiste à terme, du fait de la stabilité des écoulements à la surface du bain 9, à la création de zones mortes où les mattes viennent s'accumuler et restent immobiles sans être captables par un des moteurs 1 1-14, et aussi de zones dans lesquelles les mattes circulent en boucles, en ayant peu de possibilités de s'échapper pour rejoindre le flux normal de circulation qui doit les conduire dans la zone d'action 25 du robot 20 (ou directement dans le récipient 19 si celui-ci est placé dans le bac 15 lui- même). On observe donc une accumulation des mattes dans certaines zones, qui peut finir par constituer une source de pollution pour l'ensemble du bain 9 et détériorer la qualité de la galvanisation.
L'invention résout ce problème en prévoyant qu'au moins un des moteurs 1 1-14 dispose de moyens permettant d'inverser la direction du champ électromagnétique qu'il génère, donc la direction de la force magnétomotrice qui fait se déplacer les mattes. Cette inversion peut avoir lieu systématiquement à des intervalles de temps prédéterminés et être commandée manuellement ou automatiquement, des expériences préalables ayant permis de déterminer avec quelle fréquence optimale cette inversion doit être effectuée en fonction des conditions de la galvanisation (notamment la vitesse de défilement de la bande 16, la nature du bain 9...). Elle peut aussi avoir lieu de façon irrégulière, à des moments déterminés par l'opérateur de l'installation, ou par un dispositif automatisé quelconque fonctionnant, par exemple, en étant asservi à des moyens d'évaluation de la quantité de mattes accumulées dans une ou des zones déterminées du bac 15.
Cette évaluation de la quantité de mattes accumulées peut être fournie, par exemple, par une analyse des images captées par des caméras (infrarouges ou autres) visant les zones d'accumulation potentielle des mattes. Elle rend possible à un opérateur, ou à un dispositif automatique de gestion de l'installation de galvanisation, d'estimer que l'accumulation des mattes dans un ou plusieurs endroits de la surface 10 du bain 9 est sur le point de devenir excessive ou l'est déjà, et qu'il est donc souhaitable de procéder à ladite inversion de la direction du champ d'au moins un des moteurs 1 1-14.
L'inversion de la direction de la force magnétomotrice associée au(x) moteur(s) 1 1 -14 concerné(s) provoque une perturbation transitoire de la circulation des mattes, qui permet ainsi d'agiter des zones auparavant stables (zones mortes ou boucles de recirculation). Cette agitation ramène les mattes qui se trouvent dans ces zones au sein du nouveau chemin privilégié de circulation des mattes qui est ainsi créé, et lesdites mattes peuvent être évacuées. Ce nouveau chemin de recirculation va, à son tour, créer de nouvelles zones mortes et boucles de recirculation, mais elles pourront être « cassées » de la même façon par une inversion ultérieure de la direction du champ créé par au moins un des inducteurs 1 1 -14.
Ces moyens d'inversion du champ de l'inducteur 1 1 -14 peuvent être constitués, de manière très simple, par un commutateur qui modifie l'alimentation des différentes bobines 3-8. Pour cela, comme on l'a vu et représenté sur la figure 2, il suffit de prévoir un commutateur de phase 30 qui modifie l'alimentation des bobines du moteur. Ce commutateur 30 est installé dans l'armoire électrique de pilotage de l'installation et peut être commandé à distance par un opérateur et/ou par un système automatique. Le changement de direction du champ glissant est instantané.
Dans le cas représenté sur les figures 7 et 8, ce sont les moteurs 1 1 , 12 qui entourent la bande 16 dans sa zone de sortie du bain 9 qui sont équipés de moyens d'inversion du sens du champ électromagnétique qu'ils génèrent.
Dans le cas de la figure 7, on a représenté un premier état de fonctionnement des moteurs 1 1-14 dans lequel les moteurs 1 1 , 12 entraînent tous deux les mattes vers la paroi latérale gauche du bac 15. Elles y sont reprises par le champ généré par le moteur 14 situé le long de cette paroi latérale gauche 26, et envoyés en direction du récipient 19 si celui-ci est intégré au bac 15, ou, comme représenté, dans la zone d'action 25 du robot 20. Simultanément, le moteur 13 situé le long de la paroi latérale droite 27 du bac 15 envoie les mattes que capte son champ électromagnétique le long de la paroi latérale droite 27 vers la zone d'action 25 du robot 20. Ces mattes tendent également à être déviées par la paroi frontale 28 du bac 15 en direction de la zone d'action 25 du robot 20. Les différentes flèches représentées sur la figure 7 (de même que sur les figures 8 et 9) montrent les déplacements des mattes induits par les forces magnétomotrices générées par les différents moteurs 1 1-14.
La figure 8 représente un second état de fonctionnement des moteurs 1 1-14, dans lequel les directions des champs générés par les moteurs 1 1 , 12 encadrant la bande 16, au bout d'un certain temps d'utilisation de la configuration de la figure 7, ont été, selon l'invention, inversées par rapport au cas de la figure 7. Cette fois, les mattes se trouvant au voisinage de la bande 6 sont orientées vers le moteur 13 situé le long de la paroi latérale droite 27 du bac 15. Les moteurs 13, 14 fonctionnent comme dans le cas de la figure 7. Cette inversion est déjà suffisante pour créer des mouvements des mattes à la surface 10 du bain 9 qui sont capables de « casser » les zones mortes et les zones de recirculation crées dans la configuration de la figure 7.
On repassera de façon manuelle ou automatique dans la configuration de la figure 7 lorsque l'accumulation des mattes dans les nouvelles zones mortes et boucles de recirculation créées sera sur le point de devenir excessive, comme précédemment décrit.
Dans l'exemple représenté, les deux moteurs 1 1 , 12 encadrant la bande 16 entraînent tous deux les mattes dans la même direction. Mais cette configuration n'est pas obligatoire, on peut prévoir, si la localisation des mattes à déplacer le nécessite, que les directions des champs desdits moteurs 1 1 , 12 soient opposées, et ce de façon permanente ou temporaire.
Egalement, dans l'exemple représenté, les deux moteurs 1 1 , 12 encadrant la bande 16 ont la même longueur et se font exactement face. Mais cette configuration n'est pas obligatoire et on peut prévoir que ces moteurs 1 1 , 12 aient des longueurs différentes et/ou soient décalés l'un par rapport à l'autre, s'il s'avère que cela est profitable à la bonne évacuation des mattes dans la configuration particulière du bac 15 utilisé.
La figure 9 présente schématiquement une variante du cas des figures 6 à 8, dans laquelle on a ajouté un cinquième moteur 29 disposé obliquement dans le coin avant droit du bac 15. Il est donc situé sur le trajet des mattes poussées par le moteur 13 situé le long de la paroi latérale droite 27 du bac 15, et a pour fonction de renforcer l'effet de ce moteur 13 dans l'expédition des mattes en direction de la zone d'action 25 du robot 20.. On peut ainsi réduire la taille de la zone d'action 25 du robot 20 et, de manière générale, augmenter l'efficacité de l'évacuation des mattes hors du voisinage de la bande 16 et en direction de la zone d'action 25 du robot 20. Les moteurs 1 1 , 12 encadrant la bande 16 ont, comme dans le cas des figures 7 et 8, leurs champs électromagnétiques en alternance dans l'une ou l'autre direction.
On peut aussi envisager que les différents moteurs 1 1 -14 ou 1 1-15, ou au moins certains d'entre eux, soient déplaçables en cours d'opération dans une direction qui leur permette d'accompagner le déplacement des mattes, et ainsi d'assister le déplacement d'un groupe de mattes donné pendant une durée plus longue que si le moteur 1 1-14 ou 1 1 -15 ne leur donnait qu'une seule impulsion, lorsque ces mattes sont situées en-dessous de la zone d'action initiale du moteur 1 1-14 ou 1 1-15.
Bien entendu, les exemples des figures 6-9 ne sont pas limitatifs, tant du point de vue du nombre de moteurs que de leur disposition. On peut aussi prévoir que d'autres moteurs que des moteurs 1 1 , 12 encadrant la bande 16 (en plus d'eux ou à leur place) puissent avoir leurs directions d'action inversables. Mais les environs de la zone de sortie de la bande 16 étant les plus sensibles en termes de risques de pollution du dépôt de zinc, ou d'alliage métallique de revêtement en général, par les mattes (si la zone d'entrée de la bande est protégée par un tube connecté au four de recuit comme c'est souvent le cas), il est clair que, de préférence, des moteurs d'une grande efficacité doivent y être disposés. Et surtout si ces moteurs 1 1 , 12 sont les plus puissants du dispositif, c'est de préférence ceux dont il sera le plus profitable d'inverser les directions d'action. On peut aussi prévoir de remplacer l'un et/ou l'autre de ces deux moteurs 1 1 , 12, dont la longueur est, si possible, du même ordre que la largeur de la bande, par plusieurs moteurs de plus petite taille disposés les uns à côté des autres et dont les champs magnétiques auraient la même direction. Ce peut être une façon de résoudre un problème d'encombrement que pourrait poser l'implantation d'un moteur unique de grande taille dans le bain, particulièrement dans le cas du moteur 12 situé entre la zone d'entrée de la bande 16 dans le bain 9 et la zone de sortie de la bande 16. Ce peut aussi être une façon de faire facilement varier la taille de la zone d'action des moteurs encadrant la bande 16 en fonction de la largeur de la bande 16 si celle-ci peut prendre plusieurs valeurs différentes sur une même installation de revêtement. Pour cela, il suffit de mettre électriquement hors service les moteurs qui débordent au-delà de la largeur de la bande 16, voire également de les déplacer à l'écart du bac 15.
Bien entendu, les exemples qui ont été décrits ne sont pas limitatifs et d'autres dispositions des inducteurs sont envisageables, en particulier lorsque la zone où la bande 16 pénètre dans le bain 9 doit elle aussi être exempte de mattes si la bande 16 s'y trouve à l'air libre, ou si le récipient 19 recueillant les mattes et/ou la zone d'action 25 du robot 20 sont placés ailleurs qu'il ne le sont dans les exemples représentés. L'homme du métier saura adapter le nombre et la disposition des inducteurs à la géométrie particulière de son installation de revêtement, l'essentiel étant l'existence de la possibilité d'inverser par intermittence la direction d'action d'au moins un des inducteurs pour éviter la pérennisation des zones mortes et des boucles de recirculation à la surface 10 du bain 9, qui est propice à l'accumulation des mattes.
Pour des bacs 15 de faibles dimensions, il est envisageable de n'utiliser qu'un moteur unique dont on fait varier par intermittence la direction du champ glissant qu'il génère. Dans ce cas il peut être judicieux de prévoir deux récipients 19 situés chacun dans le prolongement dudit moteur mais à l'opposé l'un de l'autre, pour recueillir les mattes déplacées lors des périodes pendant lesquelles le champ du moteur glisse selon l'une ou l'autre direction.
A titre d'exemple non limitatif, pour une mise en œuvre de l'invention sur une installation de galvanisation de bandes d'acier de 650 à 1350 mm de largeur défilant normalement à 60-120 m/min mais étant susceptibles de défiler à une vitesse supérieure à 200 m/min grâce à l'utilisation de l'invention, on peut utiliser un bac 15 rectangulaire de 4 x 3,20 m et quatre moteurs 1 1-14 disposés comme sur les figures 6 à 8, Ces moteurs sont alimentés par un courant de fréquence 10Hz. Ils ont chacun un pas polaire de 300 mm, une longueur totale de 600 à 700 mm, et comportent chacun six bobines de 96 spires, chacune parcourue par un courant d'intensité 150 A, et procurant donc une force magnétomotrice de 15 000 Ampère-tours.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de revêtement au trempé d'une bande d'acier (16) en défilement dans un bain liquide (9) de métal, ou d'alliage métallique contenu dans un bac (15), selon lequel on éloigne de la surface de la bande (16) les mattes qui sont formées au cours du revêtement et flottent à la surface (10) du bain (9), au moyen d'au moins un inducteur (1 1- 15), chaque inducteur (1 1 -15) produisant un champ électromagnétique glissant orienté selon une direction donnée et générant une force magnétomotrice, l'ensemble desdites forces magnétomotrices déplaçant lesdites mattes en direction d'un récipient (19) chargé de les recueillir et/ou en direction d'une zone (25) de la surface (10) du bain (9) d'où elles sont évacuées, caractérisé en ce que, pour au moins un desdits inducteurs (1 1 -15), on inverse par intermittence ladite direction de son champ électromagnétique glissant de manière à modifier les écoulements des mattes à l'intérieur du bac (15).
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que parmi lesdits inducteurs
(1 1-15), on dispose au moins deux (1 1 , 12) d'entre eux le long de la zone de sortie de la bande (16) du bain, et en ce qu'on inverse par intermittence la direction de leurs champs magnétiques respectifs.
3. Installation de revêtement au trempé d'une bande d'acier (16), comportant un bac (15) renfermant à l'état liquide un bain liquide (9) de métal ou d'alliage métallique dans lequel défile la bande (16), et au moins un inducteur (1 1-15), caque inducteur (1 1- 15) créant un champ électromagnétique et des forces magnétomotrices contribuant à amener les mattes générées au cours de la galvanisation au voisinage d'un récipient (19) destiné à les recevoir et/ou dans la zone d'action (25) d'un robot (20) ou d'un opérateur qui les amène dans ledit récipient (19), caractérisé en ce qu'au moins un desdits inducteurs (1 1-15) comporte un dispositif permettant d'inverser la direction du champ électromagnétique généré par ledit inducteur (1 1-14).
4. Installation selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'elle comporte au moins deux inducteurs (1 1 , 12) situés de part et d'autre de la zone de sortie de la bande (16) du bain (9), et en ce que lesdits inducteurs (1 1 , 12) comportent chacun un dispositif permettant d'inverser la direction du champ électromagnétique qu'il génère.
5. Installation selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdits inducteurs (1 1-15) sont montés sur des potences (21 -24) permettant de régler leur emplacement au-dessus du bac (15) et leur distance avec la surface (10) du bain (9).
6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte des dispositifs automatisés d'asservissement de la distance entre chacun des inducteurs (1 1-15) et le niveau de la surface (10) du bain (9).
7. Installation selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que deux inducteurs (1 1 , 12) encadrent la bande (16) dans sa zone de sortie du bain (9) de manière à éloigner les mattes des surfaces de la bande (16) en les faisant se déplacer parallèlement à elle, et en ce que deux inducteurs (13, 14) sont disposés chacun le long d'une paroi (26, 27) du bac (15), sensiblement dans le prolongement des deux autres inducteurs (1 1 , 12).
8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le bac (15) contenant le bain (9) a une forme générale rectangulaire, en ce que le récipient (19) dans lequel les mattes sont recueillies ou la zone d'action (25) du robot (20) ou de l'opérateur est situé dans un coin du bac (15) à l'opposé d'un des inducteurs (13, 14), et en ce que dans le coin du bac (15) opposé à l'autre des inducteurs (13, 14) est placé un inducteur (29) destiné à orienter les mattes vers ledit récipient (19).
9. Installation selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de commande de l'inversion de la direction du champ électromagnétique généré par au moins un inducteur (1 1-15) qui sont eux-mêmes asservis à un dispositif permettant d'évaluer la quantité de mattes accumulées dans au moins une zone du bac (15) et de déterminer le moment où une telle inversion est souhaitable.
10. Installation selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisée en ce que au moins un desdits inducteurs (1 1 -15) est un moteur linéaire triphasé.
1 1 . Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'au moins un des dits moteurs linéaires triphasés (1 1-15) est du type dans lequel les bobines (3-8) entourent le cœur (1 ).
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