BE1010666A3

BE1010666A3 - Procede et dispositif de revetement de toles d'acier par immersion.

Info

Publication number: BE1010666A3
Application number: BE9600837A
Authority: BE
Inventors: Michel Dubois
Original assignee: Cockerill Sambre Sa
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1996-10-07
Publication date: 1998-11-03
Also published as: ES2152077T3; ATE197482T1; DE69703475T2; PT834591E; EP0834591A1; DE69703475D1; EP0834591B1

Abstract

Les tôles traversent, de façon continue, un four à recuire et descendent dans un bain de métal liquide (4) à travers une gaine métallique (6) s'étendant entre le four et le bain (4) et dont l'extrémité inférieure plonge dans le bain (4). Pour éliminer ou réduire la présence de défauts d'aspect sur les tôles, on chauffe la gaine (6) afin que sa température de peau, au niveau de la ligne de mouillage et, en particulier, à l'intérieur, soit maintenue à une température correspondant approximativement à celle du bain de métal (4). L'invention s'adresse également à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.

Description


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  PROCEDE ET DISPOSITIF DE   REVETEMENT   DE TOLES   PLACIER   PAR
IMMERSION
La présente invention concerne un procédé de revêtement de tôles d'acier par immersion dans un bain de métal liquide selon lequel les tôles traversent, de façon continue, un four à recuire et descendent dans le bain de métal liquide à travers une gaine métallique s'étendant entre le four et le bain et dont l'extrémité inférieure plonge dans le bain. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. 



   Il est bien connu que le revêtement des tôles d'acier par immersion dans un bain de métal liquide provoque des défauts d'aspect du produit fini qui peuvent être extrêmement gênants, voire rédhibitoires pour l'utilisation du produit. Parmi ces défauts, il y a ceux qui sont liés à la présence d'impuretés solides dites   "intermétalliques"dans   le bain et qui résultent de la dissolution de la tôle dans le bain liquide déjà saturé en fer. 



   Ces défauts sont bien connus dans le cas du revêtement par le zinc et l'aluminium (galvanisation et aluminié) et se manifestent également pour leurs alliages tels que l'aluzinc et l'aluminié avec le silicium. 



   De nombreux travaux ont montré que les intermétalliques en question présentent une dimension allant de 2 à 50 microns et sont constitués de fer et des 
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 métaux de l'alliage. Il s'agit en particulier de la phase delta (FeZn) et de FeAlZ en galvanisation, de FeAlSl en aluzinc, de FeAlSi en aluminié avec silicium et de FeAl3 en Galfan et aluminié pur. 



   Des efforts importants ont été réalisés pour éliminer ces défauts et un nombre important de brevets ont été déposés concernant la forme de la cuve de revêtement, le contrôle des atmosphères dans le four et dans la gaine, la forme de la gaine entourant la tôle jusqu'à son entrée dans le bain, les systèmes de nettoyage de la surface du bain, etc. Malheureusement, aucune des propositions connues n'a donné entière satisfaction. 



   Le but de la présente invention est de prévoir un 

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 nouveau procédé et dispositif permettant de réduire sensiblement la formation de ces défauts. 



   Pour atteindre cet objectif, le procédé selon la présente invention est caractérisé en ce que   l'on   chauffe la gaine, de manière contrôlée, afin que sa température de peau, au niveau de la ligne de mouillage, et en particulier à l'intérieur, soit maintenue à une température correspondant approximativement à celle du bain de métal. 



   La température de la gaine et, en particulier, de sa peau, côté exposé à la tôle, est avantageusement contrôlée dans une zone comprise entre 3 cm au-dessus et 3 cm en dessous de la ligne de mouillage de manière que t- 300C < T < t +   50oC,   où t est la température du bain et T la température de la gaine. 



   L'invention propose également un dispositif pour le revêtement de tôles d'acier par immersion dans un bain de métal liquide comprenant une cuve contenant le métal liquide, une gaine métallique dont   l'extrémité   inférieure plonge dans le bain de métal et des moyens pour guider la tôle à travers la gaine dans le bain de métal, caractérisé en ce que la gaine comporte, au moins au niveau de la surface du bain, une double paroi à l'intérieur de laquelle se trouve un système de compensation des pertes thermiques, par exemple un système de chauffage placé sous le contrôle d'un appareil de régulation de la température de peau de la surface intérieure de la gaine. 



   Le système de chauffage peut être constitué de résistances électriques tandis que le système de régulation peut être constitué de thermocouples. 



   Ce système de chauffage peut, par ailleurs, être associé à un système d'isolation thermique de la gaine. 



   L'invention repose sur les observations et mesures relatives à la formation de ces défauts et consiste, pour l'essentiel, dans l'élimination des paramètres et conditions favorables à la formation des défauts. 



   Il a, en effet, été observé que la cause essentielle de la formation de ces défauts est le décrochement d'intermétalliques qui se sont cristallisés 

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 antérieurement sur les   parties"froides"de   la gaine et qui se détachent ensuite pour se fixer sur la tôle et sont entraînés par celles-ci. 



   Des observations réalisées en ligne industrielle ont montré que la situation est particulièrement critique là où la tôle recuite pénètre dans le bain métallique à l'intérieur de la gaine, ceci à cause de l'état physicochimique de sa surface si ces particules sont en contact avec la tôle à cet endroit,   c'est-à-dire   avant que la réaction de galvanisation ne se développe, l'expérience a montré qu'il était pratiquement impossible qu'elles se décrochent naturellement. Bien au contraire, le contact de la tôle sur les rouleaux déflecteurs immergés renforce leur adhérence sur cette tôle. 



   L'origine de ces intermétalliques est une solubilité limitée du fer dans le bain alors que cet élément est apporté de manière continue par la tôle ellemême. En effet, lorsque cette tôle pénètre dans le bain, une partie de la surface de la tôle est dissoute par le métal liquide qui est déjà saturé en fer. Il s'agit ici d'observations dont les raisons ne sont pas encore totalement expliquées avec certitude. Il en résulte donc une sursaturation temporaire en fer du bain conduisant à la précipitation de composés intermétalliques avec les éléments du bain, là où les conditions thermodynamiques sont les plus favorables. 



   Ces composés restent en suspension lorsqu'ils sont suffisamment petits ou bien, décantent, suivant leur densité relative, soit vers la surface, soit vers le fond lorsqu'ils ont atteint un diamètre suffisant. 



   Des observations ont montré que des intermétalliques se forment et cristallisent plus particulièrement sur les surfaces plus froides que le bain. Ceci est expliqué physiquement par le fait qu'à l'extrême voisinage de ces surfaces plus froides, la température du bain est aussi plus basse et dès lors la solubilité du fer y est réduite. Les conditions de germination sont, de ce fait, favorisées. 



   Ces surfaces ou points froids se trouvent entre 

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 autres sur la gaine, généralement en inox, et plus particulièrement au niveau de la surface du bain. Des relevés thermiques et thermographiques réalisés en ligne industrielle ont montré que le gradient de température existant dans la partie émergée d'une pièce, ni chauffée, ni isolée, et qui trempe dans le bain métallique, est énorme. On a, ainsi, relevé dans un bain de galvanisation à une température de 4600C que la température d'une pièce en inox de 70 mm d'épaisseur n'était plus que de 3900C à 1 cm au-dessus de la ligne de mouillage et de 2350C à 10 cm au-dessus de cette même ligne. Il en est ainsi de la gaine au niveau de la ligne de mouillage. Il en résulte une cristallisation préférentielle des intermétalliques à cet endroit. 



   Dans les conditions industrielles habituelles, la gaine est soumise à des variations de régimes thermiques par suite des variations inévitables du niveau de la surface du bain, soit par des vagues, soit par ajout de métal (liquide ou solide) frais. Lorsque, la ligne de mouillage est déplacée, par exemple suite à une montée du niveau du bain, le profil de température à cet endroit est modifié. En particulier, des zones plus froides peuvent être ramenées à la température du bain. Il a été remarqué que ces conditions sont favorables au décrochage des particules antérieurement cristallisées. Le mécanisme chimique exact n'est pas connu mais pourrait, par exemple, résulter d'une remise en solution partielle ou d'une transformation de la composition chimique.

   Si, de plus, la particule ainsi décrochée est de plus faible densité que le bain, elle flotte et peut être attirée, entraînée et fixée sur la tôle défilant à son voisinage et créer ainsi les défauts d'aspect. 



   Ce sont donc les fluctuations du régime thermique de la gaine au niveau de la ligne de mouillage qui favorisent successivement la cristallisation et le décrochement de particules et la génération du défaut si ce décrochage se fait à l'intérieur de la gaine raccordant le four au bain métallique. Il est d'ailleurs bien connu que les variations de la surface du bain, telles qu'elles se 

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 produisent lors du chargement des lingots de zinc ou du décrassage du bain, génère une grande quantité de défauts d'aspect. 



   C'est donc grâce à une isolation thermique particulièrement soignée ou, de manière plus industrielle, au réchauffement contrôlé de la paroi de la gaine que l'invention a réussi à supprimer les points froids et dès lors l'origine de la cristallisation des intermétalliques sur ces parties froides. Leur décrochage intempestif lors des variations inévitables du niveau du bain ne peut, dès lors, plus se produire. 



   La figure en annexe montre schématiquement, à titre illustratif, un exemple d'un mode de réalisation d'un dispositif selon la présente invention. 



   La figure montre une bande de tôle 2 en provenance d'un four à recuire non montré pénétrant dans un bain de métal liquide 4 pour y subir un revêtement, par exemple par galvanisation. Entre le four et le bain 4, la tôle traverse une gaine fermée 6 dont on ne voit que la partie inférieure qui plonge dans le bain de métal 4. 



   Conformément à la présente invention, la gaine 6 comporte, au moins dans la partie qui plonge dans le bain 4, une double paroi 8 entre lesquelles se trouve un système de chauffage, par exemple des résistances électriques 10 placées sous la commande d'un système de régulation incluant une mesure de température de peau, par exemple un thermocouple 12. 



   Les résistances 10 et le système de régulation sont conçus pour assurer, en permanence, dans la zone comprise entre 3 cm au-dessus et 3 cm en dessous du niveau du bain 4 et en particulier au niveau de la ligne de mouillage, une température de peau de l'intérieur de la gaine 6 qui se situe dans la plage comprise entre   t - 300C   et t +   soc,   t étant la température du bain métallique 4. 



   Chauffage et isolation thermique de la gaine 6 peuvent avantageusement se compléter sans que leur association soit obligatoire, l'isolation thermique pouvant être réalisée par des isolants classiques ou par revêtements céramiques. 

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   De cette manière, on assure un régime thermique constant de la gaine 6 au niveau de la ligne de mouillage et on évite la cristallisation et le décrochage des particules qui sont   à l'origine   des défauts d'aspect des tôles revêtues.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé de revêtement de tôles d'acier par immersion dans un bain de métal liquide selon lequel les tôles traversent, de façon continue, un four à recuire et descendent dans le bain de métal liquide (4) à travers une gaine métallique (6) s'étendant entre le four et le bain (4) et dont l'extrémité inférieure plonge dans le bain (4), caractérisé en ce que l'on chauffe la gaine (6) de manière contrôlée afin que sa température de peau, au niveau de la ligne de mouillage et, en particulier, à l'intérieur, soit maintenue à une température correspondant approximativement à celle du bain de métal (4).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on règle la température T de la gaine dans une zone comprise entre 3 cm au-dessus et 3 cm en dessous de la ligne de mouillage de manière que t - 300C < T < t + 50oC, où t est la température du bain.
3. Dispositif pour le revêtement de tôles d'acier (2) par immersion dans un bain de métal liquide comprenant une cuve contenant le métal liquide (4), une gaine métallique (6) dont l'extrémité inférieure plonge dans le bain de métal (4) et des moyens pour guider la tôle (2) à travers la gaine (6) dans le bain de métal (4), caractérisé en ce que la gaine (6) comporte, au moins au niveau de la surface du bain, une double paroi (8) à l'intérieur de laquelle se trouve un système de chauffage placé sous le contrôle d'un système de régulation de la température de peau de la surface intérieure de la gaine (6).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de chauffage est constitué de résistances électriques (10).
5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de régulation est constitué de mesures de température de peau et de thermocouples ou autres.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le système de chauffage de la paroi (8) de la gaine (6) est associé à un système d'isolation thermique.