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Perfectionnements au traitement de l'acier.
Cette invention se rapporte au traitement de l'acier et spécialement au traitement de l'acier laminé à froid, à gal- vaniser, en vue d'obtenir sur l'acier un recouvrement électroly- tique si adhérent que l'acier galvanisé puisse être fortement plié ou autrement déformé sans que le recouvrement se casse ou s'écaille, constituant ainsi ce qu'on appelle un "recouvrement incrusté".
On sait qu'il est difficile de fabriquer des tôles ou feuillards d'acier galvenisé à recouvrement incrusté, en utili- sant couine métal de base des tôles ou feuillards d'acier lapine à froid. Pour plus de facilité on emploiera ici le terme "feuil- lard" pour désigner à la fois les tôles et les feuillards à moins
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qu'en certains endroits le contexte ne l'exige autrement.
L'invention a pour objet un procédé de préparation des feuillards d'acier laminé à froid, en vue de leur galvanisation, qui permet d'obtenir des feuillards galvanisés à recouvrement incrusté. On prépare les feuillards d'acier en vue de la gal- vanisation en laminant à froid de l'acier à faible teneur en carbone, contenant plus de 0,04% de phosphore, en soumettant l'acier laminé à froid à un recuit désoxydant et en décapant l'acier recuit au moyen de sulfate ferrique. Le feuillard ainsi préparé est galvanisé à chaud de la manière usuelle, le recouvre- ment galvanisé étant exceptionnellement adhérent.
On a trouvé que la teneur en phosphore de l'acier doit être supérieure au maximum de 0,04% prescrit pour l'acier A.I.S.I.
N 1008. De préférence on emploie un acier à faible teneur en carbone, ne contenant pas plus de 0,10% de carbone environ, de 0,25% environ à 0,50; environ de manganèse, pas plus de 0,05% environ de soufre et plus de 0,04% de phosphore. La teneur en phosphore est de préférence comprise dans la gamme de 0,04% à environ 0,08%. mais de préférence entre 0,05% et 0,06% environ.
En dehors du choix de l'acier, la présente invention offre encore d'autres caractéristiques importantes qui résident dans le fait que l'acier laminé à froid doit être soumis à un recuit désoxydant et que l'acier recuit doit être décapé au moyen de sulfate ferrique. De préférence on disposera constamment d'un certain volume d'une solution de sulfate ferrique pour l'opé- ration du décapage. Comme la solution de sulfate ferrique est employée pour le décapage, le sulfate ferrique a tendance à être réduit en sulfate ferreux qui est relativement inefficace. On traite la solution pour oxyder le sulfate ferreux de telle sorte que le sulfate ferrique soit maintenu en prédominance dans la so- lution.
Il est désirable que la solution soit maintenue dans des conditions telles que la teneur en sulfate ferrique soit comprise
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entre 200 et 300 grammes environ par litre, tandis que la teneur en sulfate ferreux est maintenue inférieure à environ 100 grammes par litre, et de préférence inférieure à environ 50 grammes par litre.
La solution de sulfate ferrique usée est de préférence traitée par de l'anhydride sulfureux et de l'oxygène pour oxyder le sulfate ferreux dans la solution et le transformer en sulfate ferrique. Au cours de ce traitement oxydant il se forme de l'acide, et cet acide est de préférence neutralisé par un agent neutralisant tel que l'hydrate ferrique ou la sidérite. Il est recommandable de faire barboter ou bouillonner l'anhydride sulfu- reux et l'oxygène à travers la solution de sulfate ferrique et de faire passer la solution à travers un lit de sidérite.
La régénération de la solution de sulfate ferrique peut être effectuée soit par charges, soit d'une façon continue, mais de préférence d'une façon continue. L'appareil qu'il est préférable d'employer pour régénérer la solution de sulfate fer- rique comporte un récipient de traitement à travers lequel on fait passer la solution et dans lequel sont établis des disposi- tifs pour traiter la solution en circulation par l'anhydride sul- fureux et l'oxygène en vue d'oxyder le sulfate ferreux qui y est contenu, et une chambre dans laquelle on traite pour en neutra- liser l'acide, la solution en circulation qu'on y fait passer.
Le récipient de traitement est de préférence pourvu de chicanes qui y font circuler la solution suivant un parcours prédéterminé ainsi que de dispositifs pour faire barboter l'anhydride sulfureux et l'oxygène à travers la solution lorsqu'elle traverse le récipient; de préférence on prévoit un lit d'agent capable de neutraliser l'acide à travers lequel on fait passer la solution ainsi traitée.
Il est désirable de disposer dans le récipient de traitement un barboteur susceptible d'être immergé dans la solution et percé d'ouvertures à travers lesquelles un agent oxydant puisse passer @
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pour barboter dans la solution. Dans une forme d'exécution préfé- rée de l'invention, il est fait usage de deux barboteurs, l'un pour faire barboter de l'oxygène ou de l'air dans la solution et l'autre pour y faire barboter de l'anhydride sulfureux. Un dis- positif de chauffage tel que, par exemple, un serpentin à vapeur non perforé disposé près du fond du récipient de traitement, peut être employé pour chauffer la solution, de préférence pendant un arrêt de service et/ou lors de la mise en marche.
La solution de sulfate ferrique acidifiée produite par le traitement à l'oxygène et à l'anhydride sulfureux est de pré- férence neutralisée dans une chambre de traitement à travers laquelle la solution passe après avoir traversé le récipient de traitement précité. La chambre de traitement peut, par exemple, comprendre un lit de sidérite que la solution traverse en retour- nant dans l'appareil de traitement de l'acier.
D'autres détails, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après de quelques modes de réalisation préférés de celle-ci et d'une forme d'exécution préférée d'un appareil pour la régénération de la solution de sulfate ferrique.
Le procédé et l'appareil préférés pour la régération de la solution de sulfate ferreux sont représentés sur les dessins annexés, dans lesquels:
Fig. 1 est une vue en plan de l'appareil de régénération dont le couvercle a été enlevé;
Fig. 2 est une coupe longitudinale verticale suivant la ligne II-II de la Fig. 1;
Fig. 3 est une coupe transversale verticale suivant la ligne III-III de la Fig. 1, et
Fig. 4 est une vue schématique en plan à échelle ré- duite, montrant le bassin de corrodage et le régénérateur de sulfate ferrique.
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Le laminage à froid de l'acier et le recuit désoxydant de celui-ci peuvent être exécutés chacun d'une manière conven- tionnelle. L'acier est de préférence aminci par laminage à froid, l'amincissement dû à ce laminage à froid étant de préférence de l'ordre de 80% environ, l'acier laminé à froid étant avantageuse- ment sous forme de feuillards et présentant une épaisseur de l'or- dre de 0,6 mm. L'acier à laminer à froid est de préférence pré- paré par un laminage à chaud de la manière usuelle, l'acier la- miné à chaud étant de préférence décapé, lavé et séché avant le laminage à froid.
Après le laminage à froid, on fait de préfé- rence passer le feuillard par un appareil de lavage ou de nettoyage continu pour enlever l'huile ou autres matières étrangères dé- posées sur la surface du feuillard pendant le laminage à froid.
Le feuillard ainsi nettoyé est alors soumis à un recuit désoxy- dant. Ceci peut être exécuté sur le feuillard enroulé en bobine, ou bien on peut découper la bobine en feuilles et soumettre celles-ci au recuit. On règle les températures et la durée du recuit pour que la tôle finie présente les caractéristiques physiques désirées. Si l'acier est en feuilles, il peut, par exemple, être recuit à une température de l'ordre de 649 C, mais s'il est en bobine la température de recuit pourra être de 732 C.
La durée du recuit dépend des caractéristiques du four employé.
Pendant le recuit, l'acier est entouré d'une atmosphère telle qu'il ne puisse s'oxyder.
L'acier recuit, qu'il soit en feuilles ou en bobines peut alors être soumis à une opération de planage ou un traite- ment de surface, si on le désire, après quoi il est décapé dans une solution de sulfate ferrique. De préférence l'acier est im- mergé dans un bain de décapage contenant la solution de sulfate ferrique. La durée de l'immersion dépend des dimensions de l'acier et de la concentration de la solution. Par exemple, la tempéra- ture du bain peut être de l'ordre de 82 C et la solution de déca-
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page peut consister en une solution aqueuse dont la teneur en sulfate ferrique est de l'ordre de 25% en poids, avec une faible quantité sinon absence totale de sulfate ferreux.
Toutefois, ainsi qu'il a été indiqué précéderaient, comme le décapage s'opère par dissolution de fer par le sulfate ferrique, il est inévi- table que du sulfate ferreux se forme à mesure que le décapage progresse.
La durée de l'immersion de l'acier dans le bain de décapage peut être de l'ordre de trente secondes, bien qu'elle dépende de divers facteurs, une durée plus ou moins grande pou- vant être nécessaire pour produire un décapage satisfaisant.
Il est désirable que l'acier soit maintenu immergé jusqu'à ce qu'il soit convenablement décapé et n'est pas exposé à l'air avant que le décapage ne soit terminé. A sa sortie du bain de sulfate ferrique l'acier est nettoyé et rincé à l'eau et envoyé ensuite dans l'appareil de galvanisation où il est galvanisé par immer- sion à chaud de la manière usuelle. Pour la galvanisation on peut, par exemple, faire passer l'acier d'abord dans un bain d'acide chlorhydrique, ensuite dans le fondant de chlorure d'ammonium conventionnel et finalement dans l'appareil de galvanisation.
La tôle galvanisée finie possède un recouvrement fortement adhé- rent et est exempte de fragilité à l'hydrogène.
Sur les dessins, le bac de décapage est représenté en 2 sur la Fig. 4. Ce bac est avantageusement bien rempli d'une solu- tion de sulfate ferrique qui est remise continuellement en circu- lation et régénérée. L'appareil dans lequel la solution de sul- fate ferrique est régénérée est désigné d'une façon générale par le chiffre 3 et comprend un récipient de traitement 4 et une chambre de traitement 5. Le récipient de traitement 4 a la forme d'une cuve composée d'un fond 6, de parois d'extrémités 7 et 8 et de parois de côtés 9 et 10. Il comporte trois chicanes trans- versales 11,12 et 13. Les chicanes 11 et 13 sont scellées sur le
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fond du récipient tandis que la chicane 12 est surélevée au-dessus du fond et dépasse de préférence toujours le niveau du liquide dans le récipient.
Ce dernier contient des supports 14 pour recevoir une série de barboteurs d'oxygène 15 disposés parallèle- ment entre eux dans le sens transversal du récipient près du fond de ce dernier, entre les parois d'extrémités 7 et 8. Le récipient contient aussi des supports 16 pour recevoir une série de ser- pentins à anhydride sulfureux 17, dont chacun peut, par exemple, être formé par un tuyau de plomb perforé d'un demi-pouce, convena- blement replié. Au fond du récipient est disposé un serpentin à vapeur 18 dans lequel on peut faire circuler de la vapeur pour chauffer le contenu du récipient. Le serpentin à vapeur peut n'être employé que pendant les arrêts de service ou lors de la mise en marche car il est inutile pendant le fonctionnement normal.
La chambre 5 possède des parois d'extrémités 8 et 19, la première étant également l'une des parois d'extrémités du réci- pient 4, et elle est montée au-dessus du fond 6, dont elle est séparée par des supports perforés 20. Les parois latérales 9 et 10 du récipient 4 sont prolongées pour constituer aussi les parois latérales de la chambre 5. Les supports 20 portent une pièce perforée 21 remplissant l'espace à l'intérieur des parois verti- cales de la chambre 5. Celle-ci est bien remplie de sidérite 22.
La solution de sulfate de fer venant du bac de décapage 2 passe à travers un tuyau 23 dans le récipient 4 à l'extrémité de droite de celui-ci sur les Figs. 1 et 4. Elle circule de droite à gauche dans le récipient 4, en passant au-dessus de la chicane 11, au-dessous de la chicane 12 et au-dessus de la chicane 13, puis sous la paroi 8 pour se rendre dans l'espace entre les sup- ports 20, d'où elle s'lève à travers la pièce 21 et à travers la sidérite 22. Elle est retirée de la chambre 5 par un tuyau 24, au moyen d'une pompe aspirante 25, et elle est ramenée dans le bac de décapage 2 par un tuyau 26.
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De l'oxygène est envoyé par un tuyau 27, cet oxygène étant fourni soit sous forme d' air, soit à l'état relativement pur, soit sous forme d'un mélange d'oxygène et d'air. Du tuyau
27 il passe dans une série de collecteurs 28. Quatre de ces col- lecteurs sont représentés. Chacun de ceux-ci alimente huit barbo- teurs d'oxygène 15, auxquels il est raccordé par des tuyaux 29.
Chaque barboteur d'oxygène comporte un tuyau interne perforé 30 relié au tuyau correspondant 29 et entouré d'un tube 31 en ma- tière perméable, comme par exemple de l'aloxite. L'oxygène s'échap- pe du tuyau 30 dans l'espace à l'intérieur du tube 31 et traverse le tube 31 d'où il s'élève par bulles au travers du liquide dans le récipient ou cuve 4.
L'hydrogène sulfureux pénètre par un tuyau 32, chacun des serpentins perforés 17 étant raccordé au tuyau 32 par une soupape 33. L'anhydride sulfureux s'élève aussi en bulles au travers du liquide de la cuve. La vapeur pénètre dans le serpen- tin à vapeur 18 par un tuyau 34, l'eau de condensation étant évacuée par un tuyau 35.
L'installation 3 peut être pourvue d'un couvercle dont le joint avec le sommet des parois verticales peut être rendu étanche par une garniture 37 et le gaz qui s'élève au-dessus de la surface du liquide peut, si on le désire, être retiré, réactivé et remis en circulation.
Tandis que la solution de sulfate de fer circule dans le récipient 4, l'oxygène et l'anhydride sulfureux oxydent le sulfate ferreux pour le transformer en sulfate ferrique, en for- mant aussi dans le récipient.une certaine quantité d'acide sul- furique. Celui-ci est neutralisé par le passage du liquide à travers la charge de sidérite 22. Ainsi, on retire par le tuyau
24 un liquide qui est une solution pratiquement neutre de sulfate ferrique qu'on ramène au bac de décapage 2 comme décrit ci-dessus.
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La neutralisation du sulfate ferrique empêche l'acier de devenir fragile à l'hydrogène.
Il est désirable d'employer de l'oxygène pratiquement pur dans l'opération de régénération. L'oxygène présente un avantage sur .l'air en ce que la régénération est effectuée beau- coup plus rapidement lorsqu'on emploie de l'oxygène et la forma- tion d'écume est évitée. En outre, l'emploi d'oxygène rend plus facile le contrôle de la quantité d'acide sulfurique formé. Il est désirable d'introduire un excès d'oxygène. De préférence on introduit 120 mètres cubes par 20 mètres cubes d'oxygène con- sommés. L'excès est évacué, réactivé et remis en circulation.
Ceci implique l'emploi d'un compresseur pour l'extraction de l'excès d'oxygène au sommet du récipient et son refoulement à travers le tuyau 27, en le remplaçant si c'est nécessaire par de l'oxygène frais.
L'anhydride sulfureux est introduit à l'état liquide dans l'appareil, mais par suite de la chaleur du bain il est transformé à l'état gazeux. Il se dissout dans le bain
Bien qu'on ait décrit certains modes d'exécution de l'invention actuellement préférés et qu'on ait représenté pour sa réalisation un appareil actuellement préféré, il doit être bien entendu que l'invention n'y est pas limitée et que l'on peut la réaliser de différentes autres façons sans sortir de son cadre.
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