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La présente invention est relative à un procédé et à un appareil servant à enduire un métal avec un métal de revêtement en fusion.
Bien que l'invention ait d'autres caractéristiques et puisse-être appliquée d'autres manières, on apprécie actuellement son utilité principalement dans la gal vanisation du métal par trempage à chaud donnant un dépôt adhérent et, dans un but d'explication et d'illustration, on la décrira dans son application à la galvanisation du métal par trempage à chaud donnant un dépôt adhérent, et, plus particulièrement, à la galvanisation de bandes d'acier par ce procédé appliqué en continu. On peut mettre l'invention en-oeuvre pour galvaniser par trempage à chaud divers objets, soit à la main, soit à la machine, ainsi que pour galvaniser des fils métalliques par trempage à chaud.
La demanderesse utilise le mot "bande", à moins que le tontexte exige clairement qu'on l'entende autrement dans un sens très large et non limitatif pour désigner du métal sous forme flexible allongée comprenant les fils métalliques.
La galvanisation par trempage à chaud donnant un dépôt adhérent implique le mélange, avec le zinc du bain de revêtement en fusion d'un 'ou plusieurs autres métaux, dont le rôle est d'éviter la formation d'un'alliage zinc-fer fragile, cette condition constituant un impératif préalable à la production d'un revêtement fortement adhérent. -Le métal pouvant être ajouté au zinc peut être de l'aluminium, du plomb, de ltantimoins, du cadmium, de l'étain, etc., pris soit séparément, soit en diverses combinaisons. Le métal le plus communément utilisé est l'aluminium, et¯on le prendra comme exemple des divers métaux .et combinaisons de métaux qu'on peut ajouter au zinc pour
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former un bain de galvanisation par trempage à chaud don- nant un dépôt adhérent.
Le métal ajouté est ptis dans un pourcentage très faible par rapport au zinc et, normale- ment, il ne dépasse pas 1 à 2 % en poids de la .teneur to- tale du bain.
Quelques-uns des métaux ajoutés, dont l'alumi- nium est un exemple, ont tendance à réagir avec le flux, en particulier avec du flux contenant des composés du chlore, qui est le type préféré de flux et, pour cette raison, il est pratiquement impossible de faire flotter le flux sur la surface du bain de revêtement en fusion. L'ad- dition de flux au métal est effectuée au préalable, c'est- à-dire que le flux est appliqué au métal avant qu'il pénè- tre dans le récipient ou cuve, contenant le bain de revê- tement.
Aussitôt que le métal contenant le flux pénètre dans le bain, le flux réagit avec le métal ajouté considé- ré ici à titre d'exemple comme de l'aluminium, ce qui a pour résultat que le bain de revêtement a tendance à deve- nir relativement pauvre en aluminium au voisinage du point où le métal à revêtir entre dans ce bain. Cela est dû à la réaction entre l'aluminium et le chlore se trouvant dans le flux. En fait, on a constaté que cette réaction est si rapide et violente que, dans quelques cas, jusqu'à 70 et 80% de"!'aluminium du bain de revêtement se trouvent con- sommés par la-réaction avec le chlore du flux...
Etant donnéu'une galvanisation donnant effec- tivement un revêtement très adhérent est conditionné par le maintien continu et sensiblement uniforme d'un mélange @ de zinc et d'aluminium dans le bain de revêtement, on com- prendra que la tendance du bain à s'appauvrir en aluminium au voisinage du point où le métal à revêtir y pénètre est grave. Si cette tendance n'était pas contrecarrée, l'alu- minium n'exercerait pas, au cours de l'opération de revê-
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cernent, une action.suffisante-.pour éviter la formation d'un alliage fragile fer-zinc.et on obtiendrait un. revêtement qui s'écaillerait..et pèlerait au cours des opérations d'étirage subies par le métal galvanisé.
La demanderesse contrecarre la tendance du métal de revêtement en fusion au voisinage du point où le métal contenant le flux y pénètre à devenir relativement pauvre en aluminium, en agitant le métal du bain de revêtement grâce à un/chauffage électrique par induction. La demanderesse a constaté que le chauffage électrique par induction a pour effet de maintenir un bain uniforme et de faciliter ainsi la galvanisation donnant un dépôt adhé rent, comme expliqué dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n02.647.305 de la demanderesse.
La demanderesse a constaté que l'agitation provoquée par le chauffage par induction contrecarre suffisamment la tendance du bain de revêtement à s'appauvrir en aluminium au voisinage du point ou le métal à revêtir enduit de flux pénètre dans ce bain, pour qu'on obtienne,un produit de haute qualité.
Le chauffage par induction maintient une circulation rapide et intime dans le bain de revêtement, de telle manière que, à mesure que l'aluminium disparaît, par suite de la réaction avec le chlore' du flux, l'aluminium est remplacé aussi rapidement par de l'aluminium du bain en circulation. Bien entendu, il se produit une perte progressive d'aluminium dans la totalité du bain, mais cette perte est compensée par des additions d'aluminium. L'agitation réalisée par le chauffage par induction détermine également une dissémination et une répartition rapides des additions d'aluminium à travers le bain.
Lorsqu'une bande, telle qu'une bande d'acier, est soumise en continu à une galvanisation par trempage 'à chaud donnant un dépôt adhérent, ondoit nécessairement
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utiliser dans la cuve de galvanisation des dispositifs de guidage, au moins partiellement immergés dans le métal de revêtement, servant à guider la bande au cours de son passage à travers le métal de revêtement en fusion. Il est important que le flux qui se trouve sur chaque fraction de la longueur de la bande soit pratiquement consommé entièrement avant que cette fraction vienne en contact avec ces dispositifs de guidage se trouvant dans le bain, sinon la qualité du produit s'en trouve défavorablement affectée.
Pour obtenir ce résultat, le flux qui est appliqué à la bande avant la galvanisation est séché et;, en outre, chauffé avant que la bande pénètre dans le bain, le chauffage étant, de préférence, effectué à une température telle que la réaction entre le flux et l'aluminium du bain se trouve accélérée, de telle sorte que la réaction soit sensiblement achevée avant que la bande vienne en contact avec les dispositifs de guidage placés dans la cuve de revêtement.
D'autres détails, objets et avantages de l'invention apparaîtront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif de la portée de l'invention, d'un mode de réalisation actuellement préféré de celle-ci, ainsi que d'un procédé actuellement préféré permettant sa mise en oeuvre.
-Le dessin annexé représente un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention et il illustre un procédé actuellement préféré permettant sa mise en oeuvre.
Sur ce dessin : - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un appareil servant à déposer du flux sur une bande de métal et à lui appliquer un revêtement; - la figure 2 est une vue, à plus grande
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échelle, en élévation et en coupe transversale axiale, de l'un des rouleaux recouverts de caoutchouc servant à régler le dépôt de flux sur la bande; - la figure 3 est une vue, à plus grande échelle, en élévation et en coupe transversale axiale, de l'une des brosses servant à égaliser le dépôt de flux sur la bande; - la figure 4.est une vue partielle, à plus grande échelle, en coupe transversale axiale, du rouleau représenté sur la figure 2; - la figure 5 est une vue partielle, à plus grande échelle, en coupe transversale axiale, de la brosse représentée sur la figure 3.
Comme représenté sur le dessin, 1 désigne à titre d'exemple, une bande d'acier qui doit être galvanisée. Sur la figure 1, on a représenté la bande passant, dans le sens indiqué par les flèches, tout d'abord sur un galet de guidage 2, et ensuite sur des galets de guidas ge 4, 10, 13 et 28, successivement. L'énergie motrice servant à faire avancer la bande peut être fournie par un tambour (non représenté) qui assure l'envidage de la bande enduite et auquel, si on le désire, on peut adjoindre d'autres galets d'entraînement disposés en série.
Les galets de guidage 4 sont montés de manière que leurs parties inférieures soient immergées dans un bain de flux en solution aqueuse placé dans un récipient 3. On a représenté ces galets'de guidage 4 comme ayant leurs axes légèrement au-dessus de la surface de la solution de flux. Par exemple, on suppose que la solution de flux est une solution aqueuse comprenant 45 % de chlorure d'ammonium et 55 % de chlorure de zinc. La bande 1 se déplace verticalement vers le haut à partir du bain de flux, comme représenté sur le dessin.
Dans le bain de
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flux, le flux a tendance à adhérer en plus grande quantité à la surface de la bande éloignée des galets de guidage 4 qu'à la surface qui est disposée contre ces galets de gui- dage et, afin de compenser cette tendance, on introduit la solution de flux par un conduit 5 et on la fait circu- ler dans l'espace 6 compris entre le galet de guidage 4 de droite et la bande comme illustré sur la figure 1. On applique ainsi un dépôt relativement uniforme de flux sur les faces respectives de la bande. On reconstitue le bain de flux de manière à compenser le flux qui a été enlevé et déposé sur la bande. La solution de flux peut avoir une densité de 10 à 20 Baumé et une température comprise entre 66 et 93 C.
Si on le désire, la solution de flux peut être continuellement remise en circulation et fil- trée.
A mesure que la bande se déplace vers le haut à partir de l'espace 6, elle porte sur ses deux faces une couche de solution de flux relativement épaisse. La ban- de passe entre des rouleaux de dosage 7 recouverts de caoutchouc et entre des brosses d'égalisation 8 qui peu- vent être, par exemple, des brosses à loquets en "Nylon".
Ces rouleaux et ces brosses ont pour rôle d'enlever une partie de la solution de flux et d'assurer que la solu- tion,dë flux restante constitue sur le bande un dépôt uniforme et lisse. Tous ces rouleaux et brosses peuvent être utilisés simultanément, ou bien on peut n'en utili- ser que quelques-uns, selon les conditions existantes.
Ceux des rouleaux de dosage 7 qui sont constamment utili- sés tournant, de préférence, dans le sens dans lequel la bande a tendance à les faire tourner par friction, ces rouleaux tournant, de préférence, à la même vitesse péri- phérique que cette bande. De préférence, ils sont entrai- nés en rotation par le contact de friction avec la bande,
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bien qu'ils puissent être entraînés indépendamment de celle-ci. Les rouleaux de dosage 7 comportent, de préférence, des gorges.
Les parties des rouleaux de dosage 7 qui viennent en contact avec la bande compriment la solution de flux, tandis que les gorges "dosent" la solution de flux qui peut traverser ces gorges et qui est destinée à être ensuite rendue lisse ou égalisée par les brosses d'égalisation 8. Les brosses d'égalisation 8 peuvent être ou non, entraînées en rotation et, dans l'affirmative, on peut les faire tourner dans un sens ou dans l'autre à des vitesses choisies. Normalement, les brosses d'égalisation 8 tournent lentement dans le sens opposé à celui dans lequel la bande a tendance à les faire tourner par friction.
La figure 2 représente un des rouleaux de dosage 7 recouverts de caoutchouc et la figure 4 est une vue partielle d'un rouleau, à plus grande échelle. Sur la figure 2, on a représenté la moitié de gauche en élévation et la moitié de droite en coupe. Ce rouleau comprend un corps cylindrique 16 comportant des extrémités 15, en forme de tourillons, venues d'une seule pièce avec ce corps et sur lesquelles ce rouleau est monté en vue de sa rotation. Autour du corps 16 du rouleau est disposé un cylindre creux 17 en caoutchouc comportant intérieurement des gorges 18 en spirale.
De préférence, deux rouleaux 7 opposés sont similaires, pour ce qui concerne l'écartement, le pas et la section transversale de la gorge en spirale, mais le jeu supérieur de rouleaux 7 peut différer du jeu inférieur par le fait que ces gorges ont un pas et/ou un espacement dif'érents et/ou une section transversale différente. Les rouleaux de chaque .paire sont en contact avec la bande sur ses faces opposées. Ils réduisent, d'une manière contrôlée, l'épaisseur du dépôt
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de solution de flux sur la bande.
Pour assurer une vitesse particulière à la bande, on peut n'utiliser qu'un seul des jeux de rouleaux 7 ; donner à cette bande une vi- tesse différente, on peut n'utiliser que l'autre jeu de rouleaux 7 ; pour donner à la bande une vitesse encore différente, on peut utiliser simultanément les deux jeux de rouleaux 7. Dans certaines conditions, les brosses 8, utilisées seules, peuvent donner un résultat satisfaisant, de telle sorte qu'on peut n'utiliser aucun des jeux de rouleaux 7.
La figure représente une des brosses d'égali. sation 8. La figure 5 représente, à plus grande échelle, une partie de cette brosse. Comme indiqué sur la figure 3, un arbre 19 porte la brosse. La moitié de droite est représentée en coupe. Cette brosse comprend un manchon 20 portant des loquets 21 qu'on peut, à titre d'exemple, supposer être en "Nylon". Ces loquets peuvent être fixés par paquets 22 séparés, comme représenté sur la figure 5.
Toutefois, les extrémités des loquets se trouvent sensiblement à la surface d'un cylindre droit. Les brosses 8 peuvent être utilisées soit seules, soit concurremment avec l'un ou l'autre des jeux de rouleaux 7 ou bien avec les deux jeux, ou bien encore, dans certaines conditions, ces brosses peuvent être mises hors de fonctionnement et on peut n'utiliser qu'un seul jeu de rouleaux, ou bien les deux. Lorsque les brosses sont en fonctionnement, elles exercent leur action contre les faces opposées de la bande, et elles sont, de préférence, entraînées lentement en rotation dans un sens opposé à celui dans lequel la bande a tendance à les faire tourner par friction. Ces brosses ont tendance à unifier le dépôt.de solution de flux et à le répartir sur la bande afin de réaliser un dépôt régulier très uniforme.
En choisissant à volonté les rouleaux
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7 et/ou les brosses 8 et en faisant tourner celles-ci à la vitesse désirée, il est facile de contrôler étroitement l'épaisseur du dépôt effectué sur la bande.
A mesure que la bande portant un dépôt contrôlé de solution de flux liquide se dirige vers le haut à partir des brosses 8, elle pénètre dans une chambre de chauffage 9 dans laquelle elle est chauffée, ce qui fait évaporer l'eau se trouvant dans la solution de flux. La chaleur peut être fournie par un dispositif approprié quelconque, par exemple des éléments de chauffage électrique, de l'air chaud, des produits de combustion, etc...
La bande n'est en contact avec aucune partie de l'appareil après qu'elle a quitté les brosses 8 et jusqu'à ce qu'elle atteigne le rouleau dé guidage 10 situé à gauche.
Il s'ensuit que le flux est séché sur la bande de façon uniforme et régulière. Cette double qualité que présente le dépôt de flux sur la bande pourrait se trouver altérée s @@@ce venait en contact avec une partie quelconque de l'appareil au cours de l'opération de séchage et avant que celle-ci soit sensiblement terminée.
Par conséquent, la bande atteignant le rouleau de guidage 10 de gauche comporte, sur ses deux faces, un dépôt uniforme de flux sensiblement sec à une température de l'ordre de 121 C. La bande passa sur les rouleaux de guidage 10'et, de là, descend en direction de la cuve de galvanisation, qui est désignée, de façon générale par 12, et qui contient un bain de revêtement en fusion 14, qu'on peut supposer être du zinc contenant un faible pourcentage, par exemple inférieur à 1% d'aluminium mélangé à ce zinc. Dans son mouvement descendant, la bande traverse une autre chambre de chauffage 11, dans laquelle on la porte à une température proche de la température maximum de stabilité du dépôt de flux sec sur la
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bande.
Dans le cas où le flux contient 45% de chlorure d'ammonium et 55% ae chlorure de zinc, cette température est comprise entre 232 et 260 C. La chaleur fournie dans la chambre de chauffage 11 peut être appliquée par l'un quelconque des procédés mentionnés au sujet de l'application de la chaleur dans la chambre de chauffage 9.
Ainsi, à mesure que la bande pénètre dans le bain de zinc en fusion se trouvant dans la cuve de galvanisation, sa température est relativement très voisine de la température du zinc en fusion, d'où il s'ensuit que le dépôt de flux sec porté par la bande réagit avec le zinc avec une rapidité relativement grande. Cette réaction est si rapide qu'elle est sensiblement terminée au moment, où la bande atteint le rouleau de guidage 13 de gauche (figure 1) dans la cuve de galvanisation. La bande enduite sort de la cuve de galvanisation 12 entre des rouleaux 27, qui peuvent être constitués par les rouleaux de sortie classiques d'une installation de galvanisation.
Comme exposé ci-dessus, la réaction entre l'aluminium du bain et le chlore du flux consomme une partie substantielle, sinon la majeure partie, de l'aluminium du bain, cette consommation se produisant au voisinage du point où la bande enduite de flux pénètre dans le bain. Cette consommation de l'aluminium a tendance à rendre le bain relativement pauvre en aluminium au voisinage du point où la bande y pénètre. Comme exposé cidessus, la circulation rapide et intime du métal du bain provoquée par le chauffage électrique par induction exerce sur.cette tendance une action antagoniste.
La cuve de galvanisation 12 comprend une enveloppe extérieure 29 en acier, un garnissage 30 en matière isolante placé à l'intérieur de l'enveloppe 29, et un garnissage intérieur réfractaire 31 servant à contenir le
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bain de revêtement en fusion. La cuve comporte un prolon. gement latéral, désigné, de façon générale, par 32, comportant lui-même une paroi réfractaire 33,qui. est réunie au garnissage réfractaire 31 de la cuve proprement dite et qui ménage un passage 34 qui s'étend latéralement et vers le bas à partir d'un des côtés de la cuve. Le passage 34 communique avec l'intérieur de la cuve à la partie supérieure de celle-ci, comme représenté sur la figure 1, et il s'étend également vers l'extérieur et vers le bas.
Ce passage peut être placé dans la cuve à des niveaux différents suivant les conditions de fabrication et d'utilisation. De préférence, la section transversale du passage 34 diminue, d'une section transversale relativement grande,à l'endroit où il pénètre dans la cuve, jusqu'à une section transversale relativement faible à sa partie extérieure. Ce passage communique avec trois conduits 23 dirigés vers le bas et vers l'extérieur et pénétrant, à leurs extrémités extérieures, dans un conduit transversal 24. Dans une boucle fermée disposée autour de celui des trois conduits 23 qui se trouve au centre est disposée une armature magnétique 25 qui porte, sur chacun de ses noyaux qui s'étendent entre le conduit central 23 et l'un des conduits extérieurs 23, un enroulement 26 auquel on envoie du courant électrique.
Le courant envoyé aux enroulements 26 peut, par exemple, être du courant alternatif monophasé, 440 volts, à 50 périodes. On peut utiliser un jeu de condensateurs statiques pour corriger le facteur de puissance, des commutateurs permettant de passer d'une haute à une basse tension afin d'assurer le contrôle de la température, un disjoncteur et un équipement auxiliaire pour assurer le contrôle automatique de la puissance fournie, afin de naintenir la température'dési- rée dans le corps du bain dE! revêtement en fusion se trou-
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vant dans la cuve.
Une basse tension est induite aux bornes des enroulements des conduits 23. L'appareil est similaire à un transformateur-réducteur comportant un secondaire en court-circuit constitué par du métal en fusion remplissant les conduits 23 et 24. Etant donné que.ces derniers constituent un circuit fermé, un courant y circule. Ce courant engendre de la chaleur dans le métal lui-même.
Cette chaleur peut être la seule servant à maintenir le bain en fusion, ou bien elle peut être complétée par de la chaleur provenant d'une autre source.
La chaleur engendrée dans le métal provoque une circulation continue et rapide du bain de revêtement en fusion à travers la cuve, comme représenté par les flèches sur la figure 1. Cette circulation concerve au bain de revêtement en fusion une composition relativement uniforme dans toute la partie de la cuve dans laquelle passe la bande en cours de galvanisation. De même, comme exposé ci-dessus, cette circulation contrecarre la tendance du métal de revêtement en fusion à s'appauvrir en aluminium au voisinage de son point d'entrée dans le bain, cette action antagoniste étant due à la circulation rapide du métal de revêtement en fusion, circulation qui est produite par le dispositif de chauffage par induction.
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