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PROCEDE ET INSTALLATION DE NETTOYAGE DE BANDES D'ACIER Objet de l'invention
L'invention concerne une technologie nouvelle adaptée à une installation de nettoyage de bandes d'acier destinée à conférer la propreté de surface requise par les traitements de revêtement ultérieur de telles bandes. Elle porte aussi bien sur un procédé de nettoyage que sur une installation à cet effet.
Arrière-plan technologique
Les procédés et installations de nettoyage de bandes dont le rôle est de préparer la surface avant traitement, résultent encore aujourd'hui de critères empiriques.
On a le plus souvent recours à des traitements qui fonctionnent suivant différents modes d'action et qui sont très souvent successifs ainsi qu'ils est habituel pour la plupart des traitements utilisés dans les lignes sidérurgiques.
On distingue : les procédés physico-chimiques agissant essentiellement par projection de solutions ou agissant par immersion - les procédés mécaniques incorporant essentiellement une brosseuse et - les procédés électro-chimiques agissant à l'aide d'une grille électrolytique.
Pour le traitement physico-chimique, on utilise généralement des solutions dégraissantes basiques, associées éventuellement à des agents tensioactifs. Leur efficacité est principalement conditionnée par la chimie des solutions qui
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ne peut donner des résultats probants, principalement pour 'l'élimination des matières solides (fines de fer) sans une action mécanique complémentaire et en fait déterminante.
Actuellement, une installation de dégraissage se compose généralement d'un tunnel d'immersion ou d'aspersion basse pression (afin de permettre l'action physico-chimique de la
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solution), d'une brosseuse (exerçant l'action mécanique) et d'une cellule de dégraissage électro-chimique basse densité.
Les principaux inconvénients de ces équipements résident tout d'abord dans leur encombrement. Les différentes étapes de traitement sont séparées physiquement et sont successives. Il faut donc disposer d'installations qui prennent une place considérable en particulier si l'on tient compte de la nécessité d'un temps de séjour ou d'action non négligeable au moins pour une partie des traitements.
De plus, leur fiabilité est faible car le mode de fonctionnement entre autres des brosses et l'usure de cellesci imposent un niveau de maintenance et de suivi qui les rendent dans la pratique peu fiables.
Finalement, les coûts d'entretien et de fonctionnement de telles installations sont élevés.
Actuellement, parmi les techniques utilisées, seule apparaît réellement déterminante l'action mécanique de brossage dont l'utilisation pratique est très délicate et en fait toujours relativement empiriques.
Afin de rester totalement opérationnelle, elle implique un niveau de maintenance inacceptable en raison de la rapidité d'usure des brosses. De plus, cette usure entraîne une pollution des bains par les fragments des brosses résultant de cette usure.
Buts poursuivis par la présente invention
La présente invention vise essentiellement à éviter les inconvénients inhérents aux solutions connues proposées selon l'état de la technique. Elle vise particulièrement à fournir une technologie capable d'apporter une action mécanique déterminante (performante et répétitive et non sujette à des dérives d'efficacité) allant de pair avec l'action physicochimique apportée par le contact avec une solution de traitement généralement basique.
Eléments caractéristiques de l'invention
Selon l'invention, il est proposé un procédé de nettoyage de bandes d'acier comportant le traitement de la tôle par une action de pulvérisation à haute pression et de ce fait une projection a grand impact de solutions dégraissantes sur la
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surface de la tôle.
En pratique, la projection est réalisée sous une pression de l'ordre de 15 à 60 bars et de préférence de l'ordre de 15 à 40 bars, à une distance par rapport à la surface supérieure de la tôle aussi réduite que possible tout en permettant une exploitation efficace de l'installation.
Dans la pratique industrielle, le procédé est appliqué dans des installations en ligne continue, ce qui implique nécessairement que les têtes de projection doivent permettre une exploitation rationnelle de la ligne sans interférence majeure de ces têtes de projection.
Des valeurs de la distance de la tête de projection à la tôle allant de quelques dizaines de millimètres à quelques centimètres se sont révélées particulièrement efficaces. En pratique, on préconise une distance de 70 à 200 millimètres.
On notera que plus la distance est faible, plus il faudra de têtes de pulvérisation pour couvrir la même surface et qu'en conséquence une limite matérielle due à l'encombrement est vite atteinte.
La limite inférieure de pression indiquée est celle nécessaire à obtenir une bonne efficacité du traitement.
La limite supérieure de pression est essentiellement conditionnée par des raisons économiques impliquant le recours à des moyens techniques plus simples, à savoir des pompes du type centrifuge, sans devoir recourir à des pompes volumétriques qui deviendraient nécessaires si des pressions supérieures étaient envisagées.
Le fait que dans la plage de pression indiquée, des résultats efficaces peuvent être obtenus, sans qu'il soit nécessaire de recourir à des équipements coûteux, contribue à l'économie générale du procédé.
L'invention repose sur le fait qu'on évite de devoir séparer les modes d'action de la projection de solutions, de l'action mécanique à proprement parler qui est exécutée à l'aide de la brosseuse, selon l'état de la technique.
L'utilisation des techniques connues à faible énergie, à savoir la pulvérisation à faible impact et l'électrolyse à basse densité imposait dans la pratique des temps d'action
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importants, selon les techniques connues.
Contrairement à ce qui semble être un préjugé général existant dans le cas de l'utilisation des techniques de traitement de bandes d'acier, il semble que l'utilisation de la technique selon l'invention comportant une projection de solutions dégraissantes à haut impact évite le recours à des temps de séjour importants que l'on croyait indispensables et qui en fait étaient nécessaires dans le cas du recours à un équipement comportant un tunnel d'immersion ou d'aspersion à basse pression.
On s'est aperçu en fait que l'effet d'impact que l'on peut mesurer comme la force exercée sur une surface unitaire de la bande est directement proportionnel au débit et à la racine carrée de la pression de pulvérisation.
En conséquence, le recours à des pressions très élevées telles que des pressions supérieures à 40 bars est moins significatif que l'effet du débit.
Le recours à des pompes centrifuges qui est préconisé selon l'invention, permet de concilier des pressions relativement élevées avec des débits importants résultant en une efficacité accrue du procédé.
Des valeurs d'effet d'impact de l'ordre de 150 à 500 g/cm2 se sont révélées particulièrement avantageuses.
Bien entendu, le recours à des techniques complémentaires en particulier électro-chimiques ou physico-chimiques n'est pas exclu, en complément éventuel aux techniques propres à la présente invention.
La solution préconisée par l'invention permet d'éviter le coût et l'empirisme d'exploitation des cylindres brosseurs.
On évite également les perturbations causées pas les fragments de brosse résultant de l'usure des brosses.
L'invention sera décrite ci-après à titre d'illustration à l'aide d'un exemple d'exécution, sans caractère limitatif, de l'invention.
Brève description du dessin
Dans les dessins annexés, on a représenté : - à la figure 1, schématiquement une installation convenant pour la mise en oeuvre du procédé ;
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- à la figure 2 un diagramme de l'effet d'impact correspondant à une forme d'exécution de l'invention Description d'un mode d'exécution préféré de l'invention.
Dans une installation 1 de nettoyage d'une bande d'acier, la bande portant le repère général 3 circule en continu et est de manière continue soumise à l'action de jets de pulvérisation d'une solution alcaline comportant des tensioactifs, provenant de têtes de pulvérisation 5 réparties au-dessus et sur toute la largeur de la bande, par exemple à une distance de 100 mm celle-ci.
Une pompe centrifuge 7 fournit sous une pression de 30 bars un débit de 60 m3/h. pour une largeur de bande de 1500 mm ce qui correspond à une valeur d'impact de 300 g/cm2 sur la bande. Cet effet combiné d'action d'impact et d'action chimique suffit à traiter parfaitement une bande circulant à une vitesse de 100 m/mn.
La solution alcaline est récupérée et recyclée avec interposition éventuelle d'un équipement de filtration (retenant les poussières et les fines de fer) et/ou de régénération.
L'équipement décrit pourra être associé dans les cas appropriés à une cellule de dégraissage électrolytique haute densité, ou à d'autres processus de traitement, si on le souhaite.
Dans la figure 2, on a représenté le profil d'impact d'un jet reprenant en fonction de la distance en mm la pression d'impact exprimée en g/cm2.
Un tel profil d'impact permet d'étudier et de mettre au point les conditions opératoires optimales en fonction des qualités de tôles à traiter.
La composition des solutions utilisées pour la projection à haute pression est en principe adaptée aux conditions opératoires d'exploitation.
En principe, on peut avoir recours aux solutions alcalines exerçant un effet de saponification des esters avec éventuellement un tensioactif. Un grand nombre de ces compositions sont connues.
L'addition d'un agent anti-moussant est généralement utile
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et l'homme de l'art sur base d'essais simples pourra aisément en fonction des circonstances régler les différents paramètres tels que température, pression, distance des jets, débit, type de jets et leurs directions, en particulier en expérimentant les installations et en étudiant les profils de jets réalisables.
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OBJECT AND APPARATUS FOR CLEANING STEEL STRIPS Object of the invention
The invention relates to a new technology suitable for an installation for cleaning steel strips intended to provide the surface cleanliness required by subsequent coating treatments of such strips. It covers both a cleaning process and an installation for this purpose.
Technological background
Tape cleaning processes and installations, the role of which is to prepare the surface before treatment, still result today from empirical criteria.
We most often use treatments that work according to different modes of action and that are very often successive as is usual for most of the treatments used in the steel industry.
We distinguish: physicochemical processes acting essentially by spraying solutions or acting by immersion - mechanical processes essentially incorporating a brushing machine and - electro-chemical processes acting using an electrolytic grid.
For physicochemical treatment, basic degreasing solutions are generally used, possibly combined with surfactants. Their effectiveness is mainly conditioned by the chemistry of the solutions which
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cannot give convincing results, mainly for the elimination of solids (iron fines) without a complementary and in fact decisive mechanical action.
Currently, a degreasing installation generally consists of a low pressure immersion or sprinkling tunnel (in order to allow the physicochemical action of the
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solution), a brushing machine (exerting the mechanical action) and a low density electro-chemical degreasing cell.
The main drawbacks of this equipment reside first of all in their size. The different processing steps are physically separated and are successive. It is therefore necessary to have facilities which take up a considerable amount of space, in particular if one takes into account the need for a considerable time of stay or action at least for part of the treatments.
In addition, their reliability is low because the mode of operation of the brushes, among others, and the wear thereof require a level of maintenance and monitoring which makes them unreliable in practice.
Finally, the maintenance and operating costs of such installations are high.
Currently, among the techniques used, only really appears decisive the mechanical brushing action whose practical use is very delicate and in fact always relatively empirical.
In order to remain fully operational, it involves an unacceptable level of maintenance due to the rapid wear of the brushes. In addition, this wear leads to pollution of the baths by the fragments of the brushes resulting from this wear.
Aims pursued by the present invention
The present invention essentially aims to avoid the drawbacks inherent in the known solutions proposed according to the state of the art. It particularly aims to provide a technology capable of providing a determining mechanical action (efficient and repetitive and not subject to efficiency drifts) going hand in hand with the physicochemical action brought by contact with a generally basic treatment solution.
Character-defining elements of the invention
According to the invention, there is proposed a method of cleaning steel strips comprising the treatment of the sheet metal by a high pressure spraying action and therefore a high impact projection of degreasing solutions on the
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sheet surface.
In practice, the projection is carried out under a pressure of the order of 15 to 60 bars and preferably of the order of 15 to 40 bars, at a distance from the upper surface of the sheet as small as possible while allowing efficient operation of the installation.
In industrial practice, the method is applied in continuous line installations, which necessarily implies that the projection heads must allow rational operation of the line without major interference from these projection heads.
Values of the distance from the projection head to the sheet ranging from a few tens of millimeters to a few centimeters have been found to be particularly effective. In practice, a distance of 70 to 200 millimeters is recommended.
It will be noted that the smaller the distance, the more spray heads will be required to cover the same surface and that consequently a material limit due to the bulk is quickly reached.
The lower pressure limit indicated is that necessary to obtain good treatment efficiency.
The upper pressure limit is essentially conditioned by economic reasons involving the use of simpler technical means, namely pumps of the centrifugal type, without having to resort to positive displacement pumps which would become necessary if higher pressures were envisaged.
The fact that within the indicated pressure range efficient results can be obtained, without the need for expensive equipment, contributes to the general economy of the process.
The invention is based on the fact that it avoids having to separate the modes of action of the projection of solutions, from the mechanical action proper which is carried out using the brushing machine, according to the state of the technical.
The use of known low energy techniques, namely low impact sputtering and low density electrolysis in practice required action times
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important, according to known techniques.
Contrary to what seems to be a general prejudice existing in the case of the use of techniques for treating steel strips, it seems that the use of the technique according to the invention comprising a projection of degreasing solutions with high impact avoids the use of long residence times which were believed to be essential and which in fact were necessary in the case of the use of equipment comprising a low-pressure immersion or spray tunnel.
It has been found in fact that the impact effect which can be measured as the force exerted on a unit surface of the strip is directly proportional to the flow rate and to the square root of the spraying pressure.
Consequently, the use of very high pressures such as pressures higher than 40 bars is less significant than the effect of the flow.
The use of centrifugal pumps which is recommended according to the invention makes it possible to reconcile relatively high pressures with high flow rates resulting in increased efficiency of the process.
Impact effect values of the order of 150 to 500 g / cm 2 have been found to be particularly advantageous.
Of course, the use of complementary techniques, in particular electro-chemical or physico-chemical techniques, is not excluded, as a possible complement to the techniques specific to the present invention.
The solution recommended by the invention makes it possible to avoid the cost and the empiricism of operating the brushing cylinders.
The disturbances caused by brush fragments resulting from the wear of the brushes are also avoided.
The invention will be described below by way of illustration with the aid of an exemplary embodiment, without limitation, of the invention.
Brief description of the drawing
In the accompanying drawings, there is shown: - in Figure 1, schematically an installation suitable for implementing the method;
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- in Figure 2 a diagram of the impact effect corresponding to an embodiment of the invention Description of a preferred embodiment of the invention.
In an installation 1 for cleaning a steel strip, the strip bearing the general reference 3 circulates continuously and is continuously subjected to the action of spray jets of an alkaline solution comprising surfactants, coming from heads spray 5 distributed above and over the entire width of the strip, for example at a distance of 100 mm thereof.
A centrifugal pump 7 provides, at a pressure of 30 bars, a flow rate of 60 m3 / h. for a strip width of 1500 mm, which corresponds to an impact value of 300 g / cm2 on the strip. This combined effect of impact action and chemical action is sufficient to perfectly treat a strip circulating at a speed of 100 m / min.
The alkaline solution is recovered and recycled with possible interposition of filtration equipment (retaining dust and iron fines) and / or regeneration.
The equipment described can be associated in appropriate cases with a high density electrolytic degreasing cell, or with other treatment processes, if desired.
In Figure 2, there is shown the impact profile of a jet taking as a function of the distance in mm the impact pressure expressed in g / cm2.
Such an impact profile makes it possible to study and develop the optimal operating conditions according to the qualities of sheets to be treated.
The composition of the solutions used for high pressure spraying is in principle adapted to the operating conditions of operation.
In principle, alkaline solutions can be used which exert a saponification effect on the esters, optionally with a surfactant. Many of these compositions are known.
The addition of an anti-foaming agent is generally useful
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and those skilled in the art on the basis of simple tests can easily, depending on the circumstances, adjust the various parameters such as temperature, pressure, distance of the jets, flow rate, type of jets and their directions, in particular by experimenting with the installations and by studying the achievable jet profiles.