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Perfectionnements aux appareils et procédés pour le traitement de dépôts électrolytiques.
L'invention concerne le dépôt de métal sur des métaux ferreux, spécialement des métaux ferreux recouverts de dépôts électrolytiques ayant un bas point de fusion, tels que des dépôts d'étain, et particulièrement un appareil et un procédé pour le traitement de ces dépôts appliqués sur des feuillards d'acier de manière à obtenir une surface brillant au maximum et/ou une liaison maximum du dépôt avec le métal de base de la bande métallique ou feuillard.
L'invention est particulièrement applicable à de l'acier en bandes ou feuillards portant un dépôt électrolytique d'étain.
Il est bien connu que dans le procédé d'obtention de dépôts sur le fer ou l'acier par immersion à chaud, on obtient une surface finie brillante et une liaison formant alliage entre le dépôt et le métal de base. Cependant, ce procédé d'étamage de
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métal ferreux est désavantageux parce que le dépôt varie nota- blement d'un point à un autre sur la tôle immergée à chaud. De plus, une quantité exagérée d'étain est utilisée dans le procé- dé d'immersion à chaud, qui rend le procédé relativement coûteux.
En vue d'écarter ces inconvénients, on a proposé d'appliquer le dépôt sur le métal ferreux par électrolyse. Un tel procédé produit un dépôt d'étain sensiblement uniforme sur la tôle ou le feuillard,mais aucun alliage du dépôt d'étain avec le métal de base ne s'obtient par ce procédé. De même, le dépôt d'étain produit par le procédé électrolytique est d'ordinaire terne et blanc et on n'obtient pas le fini métalli- que brillant caractéristique du procédé d'immersion à chaud.
On a déjà proposé de chauffer le dépôt d'étain de manière à le fondre, au moyen d'huile chaude, de gaz ou d'un courant électri- que. Parmi ces procédés, l'utilisation d'huile chaude donne les résultats les plus satisfaisants car elle assure un chauffage uniforme de la matière du feuillard.
Le procédé à l'huile chaude impose cependant une série de limitations, dont la première con- siste en ce qu'il ne permet pas un contrôle aisé du chauffage et du refroidissement pour tenir compte des différentes vitesses de déplacement du feuillard; secondo, son application exige des appareils auxiliaires coûteux et compliqués pour l'élimination de l'huile de la surface lors de la préparation du feuillard produit ; tertio, par suite de la viscosité de l'huile, une li- mitation de la vitesse de traitement maximum est indispensable pour maintenir l'huile dans le récipient. Le principal incon- vénient du procédé au gaz est qu'il est difficile d'obtenir et de maintenir des conditions de chauffage uniformes. En outre, des modifications rapides de la vitesse du feuillard sont impos- sibles à cause de la capacité des fours et des appareils de chauffage.
De même, il est difficile d'obtenir un chauffage uni- forme par le gaz.
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L'application de l'énergie électrique comme moyen de chauffage,c'est-à-dire l'utilisation de la résistance électri- que du feuillard en faisant passer dans celui-ci un courant électrique, offre de nombreux avantages au point de vue du con- trôle de la fusion du dépôt d'étain et la présente invention se rapporte en particulier au procédé de traitement de bandes ou feuillards d'acier portant un dépôt à bas point de fusion dans lequel le feuillard est chauffé par voie électrique par résistance pendant qu'il se déplace, jusqu'à ce que le dépôt commence à fondre et dans lequel le feuillard est ensuite re- froidi brusquement pendant que le dépôt est à l'état de fusion.
La présente invention concerne également un appareil . pour l'exécution de ce procédé, comprenant une chambre à travers laquelle passe le feuillard, des moyens d'introduire et faire passer le feuillard dans cette chambre, des moyens de chauffage du feuillard par résistance électrique pendant qu'il passe de façon continue à travers la chambre, et des moyens de refroidir brusquement le feuillard lorsqu'il quitte la chambre.
L'application du procédé et de l'appareil précités a d'ordinaire pour résultat un chauffage irrégulier sur la largeur du feuillard. Ceci provient de la forme physique du feuillard.
Un chauffage irrégulier donne lieu à son tour à un aspect non- uniforme du dépôt d'étain après le refroidissmenet brusque. On a trouvé toutefois que la limitation du procédé de chauffage électrique par résistance peut être surmontée et que ses avan- tages peuvent être utilisés si des moyens appropriés sont prévus pour empêcher des pertes de chaleur du feuillard.
Cela étant, le but général de la présente invention est de créer un appareil et un procédé perfectionnés pour le traite- ment de métaux ferreux recouverts d'un dépôt électrolytique ayant un bas point de fusion, permettant d'obtenir une surface recou- verte très brillante d'aspect uniforme.
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Un autre but de l'invention est de créer un appareil et un procédé perfectionnés pour le traitement d'acier en bandes ou feuillards recouverts d'un dépôt électrolytique à bas point de fusion, qui soient d'application simple et peu coûteuse et en même temps efficaces et qui puisse être commodément intro- duits dans des appareillages d'obtention de dépôts électrolyti- ques existants.
Le procédé suivant la présente invention est caracté- risé en ce que, pendant le chauffage par résistance électrique du feuillard recouvert, on prévoit un écran isothermique autour du feuillard, des moyens autres que le feuillard chauffé étant prévus pour chauffer cet écran à une température telle par rap- port à celle du feuillard que l'écran soit capable d'éviter des pertes thermiques du feuillard.
De même, l'appareil suivant la présente invention est caractérisé en ce que des moyens autres que le feuillard chauffé sont prévus pour chauffer les parois de la chambre à une tempé- rature telle qu'elles soient capables d'éviter les pertes de chaleur du feuillard.
Pour que l'invention soit bien comprise, on se référera au dessin annexé qui représente à titre d'exemple une réalisation de l'invention, et dans lequel:
La figure 1 est une coupe verticale de l'appareil per- fectionné conforme à l'invention; la figure 2 est un diagramme des connexions électriques de l'appareil représenté sur la figure 1.
L'appareil représenté comprend une chambre disposée verticalement ou corps 2 possédant une paire de passages 3 espa- cés l'un de l'autre, disposés verticalement, de forme rectangu- laire. Les parois latérales 4 de chacun des passages 3 sont formées de préférence d'un métal ayant une grande conductibilité thermique, une faible susceptibilité magnétique et qui ne se
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corrode pas, tel que le cuivre ou le nickel. L'acier inoxy- dable peut aussi être employé à cet usage. Le long des côtés extérieurs des parois latérales 4 de chacun des passages 3 sont disposés des éléments de chauffage électriques à grille. Dans le présent exemple, ces éléments de chauffage à grille sont repré- sentés sous forme de plusieurs éléments de chauffage espacés les uns des autres 5 qui sont des appareils de chauffage d'espaces ordinaires.
Sur les côtés extérieurs des passages 3 et les pa- rois latérales 4 sont disposés de préférence des isolants 6, de manière à limiter les pertes de chaleur des appareils.de chauf- fage 5.
A l'extrémité inférieure de la chambre 2,et d'un côté de celle-ci, est disposé un récipient ou corps creux 7 qui com- munique et est relié au passage 3 situé au-dessus de lui de préférence au moyen de joints flexibles étanches aux gaz 8. A l'extrémité inférieure de la chambre, et du côté opposé, est disposé un récipient ou corps creux analogue 9 dans lequel peut être placé un liquide de refroidissement. Le récipient 9 com- munique avec le passage 3 situé au-dessus de lui et y est re- lié de préférence par une conduite 10 placée verticalement, de préférence isolée thermiquement et électriquement des parois 4 en 15.
L'extrémité inférieure de la conduite 10 disposée ver- ticalement est placée de telle manière que son extrémité infé- rieure s'étende vers le bas dans le liquide de refroidissement dans le récipient 9, de manière à éviter l'introduction d'air dans le passage 3 au-dessus de lui.
Dans chacun des récipients 7 et 9 est monté, de ma- nière à pouvoir tourner, un rouleau métallique conducteur 12 et des balais électriques sont prévus, raccordés de préférence au secondaire d'un transformateur, pour l'amenée du courant. A l'extrémité supérieure de la chambre 2, dans une partie creuse avec laquelle communiquent les deux passages 3, est placé un
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rouleau de renvoi tournant 13, qui peut être un rouleau conduc- teur mais qui est de préférence un rouleau fou, de faible cha- leur spécifique, de préférence isolé aux points de vue thermique et électrique des autres parties de la chambre 2, de toute maniè- re appropriée. Le rouleau 13 est disposé de telle sorte que sa périphérie soit en alignement tangentiel avec chacun des passa- ges 3.
Au-dessus du rouleau 13, un couvercle 16 ferme le dessus de la chambre et des passages 3.
Sur le schéma des connexions électriques représenté sur la figure 2 du dessin, une borne des appareils de chauffage du feuillard 5 est raccordée à une borne d'une ligne de courant au moyen des fils 17 et l'autre borne des appareils de chauf- fage du feuillard est reliée à l'autre borne de la ligne de courant par des fils 18 par l'intermédiaire d'un élément stan- dard de contrôle de température 19. De préférence à l'extrémité inférieure des passages 3, à la zone de fusion adjacente au ré- cipient de refroidissement 9 est placé un thermocouple 20 qui est raccordé à l'appareil de contrôle de la température 19 par les fils 21.
Le but du thermocouple 20 en conjonction avec l'ap- pareil de contrôle 19 est de régler automatiquement la tempéra- ture des parois des passages 3 de manière à maintenir la tempé- rature des parois à une température inférieure au point de fu- sion de l'étain, dans un but qui est décrit plus loin.
Sur les côtés de chacun des rouleaux conducteurs 12, comme le montre le schéma des connexions, sont placés des ba- lais électriques 22 qui établissent un contact électrique entre les rouleaux 12 et le secondaire d'un transformateur 23. Une des bornes du primaire du transformateur 23 est raccordée à une sourc= convenable de courant électrique au moyen d'un fil 24 et l'autre borne du primaire du transformateur est raccordée à la ligne de courant par un fil 25 sur lequel est placée de préférence une bobine d'absorption à noyau saturable ou un régulateur à induc-
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tion approprié 26 pour régler le courant passant dans le trans- formateur.
Le courant passe des rouleaux conducteurs 12 au feuillard S passant sur les rouleaux conducteurs 12 et le rou- leau isolé 13, pendant toute la durée du passage continu du feuillard à travers l'appareil, de manière que de la chaleur soit engendrée dans le feuillard S par la résistance du feuil- lard au passage du courant électrique qui le traverse.
On voit que la chambre 2 avec les récipients 7 et 9 sont placés dans l'installation d'étamage électrolytique en un endroit approprié quelconque de cette installation, après l'appareil d'étamage électrolytique, et de préférence en un point situé immédiatement après l'appareil de rinçage et de séchage.
L'appareil perfectionné fonctionne comme suit:
La bande ou feuillard de métal ferreux ou acier étamé S, quittant l'opération de séchage de l'installation d'étamage électrolytique,passe de préférence sur un rouleau de guidage supérieur (non représenté), et est dirigé vers le bas à l'in- térieur et à travers une conduite disposée verticalement 14 s'étendant vers le haut au-dessus du récipient 7. Il est impor- tant que la surface du feuillard étamé soit à l'état sec lorsqu'elle pénètre dans le récipient 7. Le feuillard passe ensuite dans le récipient 7 et autour du rouleau conducteur 12 qui s'y trouve.
Du récipient 7, le feuillard passe dans le passage 3 situé au-dessus de lui puis sur le rouleau de renvoi 13 du-dessus de la chambre, et à travers le passage 3 de l'au- tre côté de la chambre vers la conduite 10 et le récipient 9.
Le feuillard passe alors dans le liquide de refroidissement dans le récipient 9 et autour du rouleau conducteur 12 qui s'y trouve, puis monte à l'extérieur du récipient pour être dirigé vers l'opération suivante à exécuter sur le f euillard.
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Lorsque le feuillard traverse l'appareil, comme décrit, la partie s'étendant depuis le rouleau conducteur 12 dans le récipient 7 vers le haut à travers le passage 3 et par dessus le rouleau de renvoi 13 jusqu'au rouleau conducteur 12 placé dans le récipient 9, agit comme résistance électrique et est chauffée par le passage du courant électrique qui la traverse de l'un à l'au tre ces rouleaux conducteurs 12. Les rouleaux conducteurs 12 sont raccordés à une source de courant, par exemple le secon- daire du transformateur, comme le montre le schéma des connexions électriques de la fig.2. On voit donc que le feuillard est chauffé graduellement à mesure qu'il passe du rouleau conducteur 12 et du récipient 7 par dessus le rouleau 13 jusqu'au rouleau conducteur 12 dans le récipient 9.
On remarquera que le feuil- lard est chauffé par l'intérieur plutôt que par l'extérieur du fait que la base d'acier du feuillard agit elle-même comme élément de chauffage. Le courant amené au feuillard pour le chauffer est contrôlé de manière que le feuillard et le dépôt d'étain qu'il porte n'atteignent pas une température à laquelle le dépôt d'étain commence à fondre avant que le feuillard ne soit près de quitter le passage 3.
En d'autres termes, la vites- se du feuillard et le courant qu'il reçoit sont équilibrés de manière que le dépôt d'étain commence à fondre juste avant que le feuillard n'atteigne le liquide de refroidissement dans le récipient 9, et pas plus tôt. Il est évident que, puisque les pertes de chaleur du feuillard sont supprimées par l'action des parois latérales 4 chauffées des passages 3, l'intensité du courant et la tension nécessaires pour maintenir la distance voulue entre le point où commence la fusion et la surface de l'agent de refroidissement/pour une vitesse quelconque du feuil- lard, peuvent être facilement calculées et être facilement réglées.
Les parois des passages 3 à travers lesquels passe le feuillard sont chauffées au moyen des appareils de chauffage
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électriques 5 placés le long des parois 4. Il est bien entendu que les éléments de chauffage ou appareils de chauffage 5 ne sont pas destinés à chauffer le dépôt d'étain sur le feuillard mais servent seulement à maintenir les parois 4 des passages 3 à une température uniforme légèrement inférieure au point de fusion de l'étain, soità une température voisine de 210 C(410 F) le point de fusion de l'étain étant voisin de 232 C (450 F), de manière à éviter des pertes de chaleur pendant que le feuillard est chauffé par le passage du courant qui le traverse de la fa- çon décrite plus haut.
En d'autres termes, les parois 4 des pas- sages 3 agissent comme un écran isothermique pour éviter des pertes de chaleur par radiations. On comprendra que la section transversale des passages 3 est relativement faible de manière à réduire au minimum les pertes de chaleur par convection, et qu'en chauffant les parois 4 des passages 3 à une température uniforme légèrement supérieure ou au moins aussi élevée que la température du feuillard, les pertes par radiation du feuillard sont effectivement éliminées. On a trouvé qu'en chauffant le feuillard électriquement et en chauffant en même temps les pa- rois d'une chambre fermée à une température inférieure au point de fusion du dépôt d'étain, on obtient un chauffage uniforme du feuillard et on évite ainsi les inconvénients résultant du simple chauffage du feuillard par résistance électrique.
Il est important que les éléments de chauffage 5 main- tiennent les parois 4 à une température voisine du point de fusion de l'étain, de préférence légèrement inférieure au point de fusion afin de régler le chauffage du dépôt d'étain. En d'autres termes, la chaleur spécifique des parois est telle que si elles sont maintenues trop chaudes, on perd toute possibilité de réglage de la fusion lors d'une variation de vitesse du feuillard. Il est évident que le maintien de la température des parois au point de fusion ou en dessous du point de fusion de
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l'étain est particulièrement important au cas où l'installation d'électrolyse est arrêtée pour une cause quelconque.
Par exemple, si les parois étaient maintenues au-dessus du point de fusion de l'étain, des dégâts se produiraient au dépôt et au rouleau de renvoi supérieur pendant les périodes où l'installation est arrêtée. Des tels dégâts résulteraient du chauffage du feuil- lard par les parois 4. Une apparence tachetée du feuillard en serait la conséquence. De même, de l'étain serait transféré au rouleau supérieur et provoquerait un dégât mécanique du feuillard étamé et du rouleau, ce qui serait un inconvénient.
D'autre part, en chauffant le feuillard par résistance électrique et chauffant les parois seulement autour du feuillard à une température suf- fisante pour éviter des pertes de chaleur du feuillard pendant qu'il est chauffé par résistance, un réglage du chauffage du dépôt d'étain sur le feuillard peut être commodément maintenu avec précision si l'installation électrolytique est arrêtéepour une raison quelconque. Ceci représente un des aspects les plus importants de la présente invention. En chauffant le feuillard par résistance électrique, il a été trouvé que le chauffage du dépôt d'étain sur le feuillard jusqu'à fusion est arrêté pres- que instantanément lorsque le courant est coupé.
On voit par conséquent que les inconvénients résultant du chauffage des dépôts d'étain par un moyen de chauffage extérieur sont entiè- rement supprimés.
L'invention procure un appareil et un procédé perfec- tionnés de chauffage du dépôt d'étain sur le feuillard, grâce auxquels le métal de base ainsi que le dépôt métallique sont uniformément chauffés. Lorsque le feuillard et le dépôt qu'il porte ont été chauffés à la température uniforme voulue et refroidis brusquement on obtient une surface recouverte d'étain lisse et plane et possédant un éclat élevé de manière à fournir un feuillard étamé ayant un meilleur aspect et un fini notable-
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ment supérieur aux finis obtenus par les moyens de chauffage et de refroidissement brusque proposés et utilisés jusqu'à présent.
Bien qu'on n'ait représenté et décrit qu'une forme de réalisation de l'invention, il est bien entendu que des modifica- tions et variantes peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.
REVENDICATIONS
1) Procédé de traitement de bandes ou feuillards d'acier portant un dépôt à bas point de fusion suivant lequel le feuillard en mouvement est chauffé électriquement par résistance jusqu'à ce que le dépôt fonde et le feuillard est refroidi brusquement pendant que le dépôt est à l'état fondu, caractérisé en ce que pendant le chauffage par résistance électrique du feuillard re- couvert de son dépôt, un écran isothermique est prévu autour du feuillard, des moyens autres que le feuillard chauffé étant pré- vus pour chauffer cet écran à une température telle oar rapport à celle du feuillard que l'écran soit capable d'empêcher les pertes' de chaleur du feuillard.