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Cette invention se propose de perfectionner les procédés et les appareils pour le traitement thermique continu destiné au recuit, à la gal- vanisation ou à l'enduisage de longues bandes d'acier, de rubans,de fils métalliques ou de tubes, en les recouvrant de zinc par le procédé de trem- page ou d'immersion à chaude
Suivant la présente invention, la bande de métal ferreux qui est représentée ci-après en vue de mettre en évidence l'invention est tout d'abord recuite en continu en la faisant passer à travers un bain d'un mé- tal alcalin fondu, puis, après sa sortie de ce bain et avant de l'exposer à des conditions atmosphériques externes quelconques, on la fait passer dans une cuve de galvanisation, le processus de recuit et de galvanisa- tion s'opérant en continuo L'invention prévoit également un durcissement de la bande, du feuillard,
du fil métallique ou plus généralement de la matière ayant subi le recuit dans une atmosphère convenablement choisie, et à titre de phase au cours du processus continu de recuit et de galva- nisation, le durcissement de la bande de métal est assuré avant que cette bande de métal ne soit plongée dans une solution de zinc chaude.
Un but de l'invention est de permettre de réaliser le recuit, le durcissement de travail ou revenu (quand celui-ci est.nécessaire) ainsi que l'application d'une couche de zinc, c'est-à-dire la galvanisation, de façon successive au cours d'un procédé en continuo
Un autre but de l'invention est de permettre de récupérer la ma- jeure partie de la chaleur qui est ordinairement perdue lorsqu'on effectue un recuit, et en même temps de faire arriver la bande ou le fil métallique recuit dans le bain de galvanisation approximativement à la température de galvanisation, de sorte qu'il suffise de transférer très peu de chaleur ou même pas de chaleur du tout à la bande de-métal, par conduction à tra- vers les parois de la cuve de galvanisation.,
Un autre but encore de l'invention consiste à utiliser pour le recuit un métal liquéfié du groupe de métaux alcalins comme le sodium, le potassium, le lithium ou un mélange de ces métaux ou tout autre métal li- quéfié qui, non seulement transfère la chaleur assez rapidement pour réa- liser un recuit pratiquement instantané, mais débarrasse les surfaces de la bande de métal de toutes leurs impuretés et les rend chimiquement pro- pres, et aussi à protéger ces surfaces propres de la réoxydation ou de toute autre contamination jusqu'à ce que la bande pénètre dans le bain de zinc, ce qui permet dans la plupart des cas de supprimer la nécessité d'employer un fondant pour réaliser le revêtement à l'aide de zinc.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la suite de ce texte et à l'examen du dessin schématique annexé qui en est le complément indispensable, et dans lequel:
La figo 1 est une vue en coupe verticale montrant dans le sens longitudinal un appareil de recuit et de galvanisation.
La figo 2 est une vue schématique montrant plusieurs rouleaux redresseurs utilisables pour le durcissement de travail opéré sur le ruban métallique tandis qu'il passe de la cuve de recuit à la cuve de galvani- sation en traversant une chambre placée entre ces cuves,
La figo 3 est une vue semblable permettant de réaliser le durcis- sement de travail au moyen de plusieurs rouleaux pinceurso
La figo 4 est une -vue en coupe verticale d'un laminoir à revenu utilisable au cours de ce processus continuo
Comme représenté dans les dessins le chiffre 1 désigne une cham- bre de recuit contenant un métal fondu désigné par 2 et qui est constitué
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de préférence par un métal choisi dans le groupe des métaux alcalins tels que le sodium, le potassium, le lithium ou leurs mélanges,
et à travers lequel le feuillard ou ruban métallique destiné à être recuit et qui est désigné par 3 passe, après guidage par des poulies ou tambours 4 et 5 vers un orifice 6, comme indiqué par les flèches. Deux rouleaux d'étanchéité 7, entre lesquels passe le ruban métallique 3, assurent l'étanchéité de la chambre au-dessus du niveau du bain de métal fonduo Un gaz d'étanchéité tel que de l'azote est introduit par un tuyau d'admission 7a au-dessus du métal fondu, pour maintenir une atmosphère neutre.
Le ruban métallique 3 est guidé à travers le métal fondu par des tambours 8, 9 et 10, ainsi que par un tambour 11, pour maintenir ce ruban ou feuillard 3 avec un fai- ble intervalle entre ses brins d'avance et de retour, et pour guider ces brins à travers des orifices 12 prévus dans les cloisons 13.
Ces cloisons 13 sont prévues de préférence, bien que non néces- sairement, de manière à diminuer le transfert longitudinal du liquide en raison de l'entraînement, dû à la viscosité, résultant du mouvement du feuillard à travers elles, et aussi pour réduire la conduction de la cha- leur horizontalement, d'une partie du bain à une autre.
Lés surfaces com- prises entre les cloisons 13 peuvent être considérées comme des zones à températures différentes 14, 15, 16, 17 et 18, auxquelles l'énergie d'é- chauffement ou de refroidissement est fournie par des conduits 19, 20 et 21 renfermant des résistances électriques ou servant au passage des flam- mes résultant de la combustion d'un gaz, en vue de réchauffer les zones, ou bien encore servant au passage d'un gaz de refroidissement.
Etant don- né que la zone cloisonnée 14 est la plus voisine du côté d'entrée du feuil- lard à recuire, elle peut être pourvue soit d'un fluide de chauffage à basse température, soit d'un fluide de refroidissement arrivant par des conduits 19 convenablement ménagés, selon les exigences pratiques, pour influer sur le brin de feuillard qui sort de l'appareil et pour lui donner la température désirée.
Au fur et à mesure que le feuillard progresse vers l'extrémité la plus chaude delà cuve ou chambre de recuit, la zone 17 peut elle-même être chauffée à une température bien supérieure, tandis que la zone 18 se trouve à la température de recuit finale, de telle sor- te que le feuillard 3 passe progressivement d'une zone à faible tempéra- ture jusqu'à la zone 18 à température maximum, dans laquelle il est recuit, pour retourner ensuite en passant à travers des zones à températures graduel- lèment décroissantes dans la chambre étanche la
A sa sortie du bain 2 de métal alcalin fondu, le feuillard passe entre des organes racleurs 22 et à travers deux rouleaux d'étanchéité 23, pour pénétrer dans une chambre désignée dans son ensemble par 24 et dans laquelle il est guidé par des tambours 25,
26 et 27 jusqu'à un canal 28 qui aboutit à la cuve de galvanisation désignée par 290
Des rouleaux 25 et 26 faisant office de rouleaux pinceurs assu- rent la tension qui est nécessaire pour tirer le feuillard à travers l'ap- pareil de recuit. Les rouleaux pinceurs 4 et 5 tirent le feuillard vers l'orifice d'admission de cet appareil. Les rouleaux 25 et 26 peuvent être entraînés par l'intermédiaire d'un embrayage à glissement, à partir du mê- me moteur ou de la même source de force que les rouleaux 4 et 5, afin de compenser le dilatation thermique du feuillard'pendant son passage à tra- vers le bain de sodium.
Le mouvement de rotation qui anime les rouleaux 25 et 26 peut être commandé de préférence dans des conditions propres à maintenir 'sous une tension constante le feuillard qui sort de l'appareil de recuit, grâce à l'application des dispositifs usuels de réglage de la tension, qui sont d'ailleurs bien connus dans cette technique et qui ne font pas en eux-mêmes partie de l'invention.
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La chambre 24 contient une atmosphère protectrice formée d'un gaz inerte ou d'un gaz réducteur,qui arrive par un tuyau d'admission 26a, de sorte que le feuillard sortant de la solution de métal fondu pour ga- gner la cuve de galvanisation se trouve protégé et que la surface chimique- ment nette de ce feuillard résultant de l'action du bain de sodium est maintenue jusqu'à ce qu'il pénètre dans le bain de zinc contenu dans la cuve 29.
Les parois de la chambre 24 et du canal 28 sont de préférence isolées et peuvent être munies de dispositifs de chauffage placés soit dans la chambre, soit à l'extérieur de celle-ci, mais entre la paroi de la chambre et la garniture isolante, afin de prévenir toute chute de tem- pérature appréciable du feuillard entre sa sortie de l'appareil de-recuit et son entrée dans le bain de galvanisation. D'après le dessin, le dispo- sitif de chauffage est constitué par des éléments chauffants 24a formés par des lamelles parcourues par un courant électrique.
L'extrémité 28a du canal 28 qui donne accès à la cuve 29 conte- rnt le bain de galvanisation est constituée de préférence par une matiè- re résistant à l'attaque du zinc fondu-, elle plonge de préférence dans le bain de sine 29a sur une profondeur suffisante pour former un joint hydrau- lique s'opposant à tout échappement de gaz. Mais,à titre de variante, elle peut se terminer juste au-dessus du niveau du zinc, sans plonger dans ce- lui-ci.
La disposition de la chambre de recuit contenant le sodium li- quéfié n'est d'ailleurs pas limitée au type horizontal représenté à titre d'exemple dans la figo 1; cette chambre peut en effet être verticale ou inclinée.
Etant donné qu'il est parfois désirable de prévoir dans la cham- bre 24 une atmosphère constituée par un gaz faiblement réducteur, tel que le gaz connu sous le nom de "De-ox", contenant environ 10% d'hydrogène, ou même un mélange gazeux contenant des fumées d'acide chlorhydrique, et étant donné que, lorsqu'un fondant ou flux est prévu sur la nappe supé- rieure du bain de zinc à l'endroit où le feuillard y pénètre, de l'acide chlorhydrique peut se dégager et pénétrer dans le canal 28, et de plus com- me ces gaz ne doivent pas avoir la possibilité de pénétrer dans la chambre 2a contenant le sodium à cause de leur violente réaction avec ce dernier,
l'entrée d'un gaz inerte par 11 orifice d'admission 7a dans la chambre 2a est commandée par un régulateur de pression sensible, qui peut être de n'importe quel type normal, dans des conditions telles que la pression de gaz au-dessus des rouleaux d'étanchéité 23 soit toujours très légèrement inférieure à la pression de gaz au-dessous de ces rouleaux., On évite ain- si tout reflux du gaz qui pourrait autrement fuir entre les rouleaux d'é- tanchéité 230
Le feuillard 3 est guidé à travers le bain de galvanisation qui se trouve dans la cuve 29 par les tambours 30 et 31, puis est guidé à sa sortie du bain par un tambour 32 à partir duquel il est entraîné vers un dispositif enrouleur ou un autre dispositif de traitement.
La cuve de gal- vanisation est munie de parois isolantes convenables 33 et de brûleurs 34, d'après la pratique classique. Ces éléments ne font pas d'ailleurs par- tie de l'invention. Une hotte 35 est prévue au-dessus de la cuve 29 pour l'évacuation des fumées.
S'il s'agit de feuillards pour lesquels on désire obtenir une dureté et une ténacité plus grandes que celles qui peuvent être obtenues sans . durcissement de travail, des moyens peuvent être prévus pour durcir le feuillard, notamment au moyen des rouleaux redresseurs représenté dans la figo 2, de façon telle que les rouleaux 36 entre lesquels le feuillard
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passe lui imposent un infléchissement inverse graduel, ces rouleaux re- dresseurs étant montés dans la chambre 24 entre les chambres de recuit et de galvanisation (comme le montre la fige 3).
Au lieu des rouleaux redres- seurs, des paires de rouleaux pinceurs 25-26 et 38-39 peuvent être prévues, ces derniers étant entraînés à une vitesse légèrement supérieure à celle des rouleaux pinceurs 25-26, afin d'imposer au feuillard un étirage repré- sentant quelques unités pour cent de sa longueur. Ce dispositif de dur- cissement est également monté dans l'atmosphère protectrice de la chambre 24.
Si l'on veut obtenir un durcissement encore plus prononcé, on peut obliger le feuillard qui chemine vers le bain de galvanisation à pas- ser de la chambre 24 à travers les rouleaux 40 d'un laminoir à revenu du type classique, comme le montre la fig. 4. Les rouleaux de ce laminoir à revenu sont placés dans une enceinte isolée et étanche aux gaz 41, et un dispositif de chauffage 42 est prévu de préférence pour maintenir cette enceinte ainsi que les rouleaux montés dedans à une température suffisam- ment élevée pour empêcher tout refroidissement appréciable du feuillard.
Une atmosphère non oxydante telle que de l'azote, ou bien une atmosphère légèrement réductrice, est maintenue à volonté dans l'enceinte 41 et dans les canaux parcourus par le feuillardo En imposant ainsi un durcissement au feuillard dans une atmosphère protectrice après qu'il a subi le recuit, au lieu de le faire après qu'il a été galvanisé, il y a moins de risque de formation de gerçures dans le revêtement de zinc. Toutefois, quand l'im- portance du durcissement n'est pas supérieure à ce qui peut être obtenu sans gercer le zinc après l'application du revêtement, il peut être préfé- rable d'effectuer le laminage avec revenu après la galvanisation.
Au cours du fonctionnement de l'appareil sus-décrit, la trempe dans un acide qui est ordinairement prévue avant la galvanisation et la nécessité où l'on se trouve de refroidir le feuillard à une température de 93 C environ, ou inférieure, à la suite du recuit, sont supprimées. De plus, en faisant usage du récipient simple et compact pour renfermer le bain de métal liquide tel que du sodium, du potassium, du lithium ou un mé- lange de ces métaux, on peut supprimer le four encombrant et onéreux qui est employé à l'heure actuelle et qui nécessite une atmosphère de gaz pro- tecteur inflammable.
En raison de l'aptitude au transfert de chaleur extrêmement éle- vée du bain de métal liquéfié (sodium ou autre),il suffit de prévoir pour le feuillard une courte distance de déplacemenc, tout en permettant son chauffage jusqu'à la température de recuit et son refroidissement subsé- quent jusqu'à une température égale à 425 C environ.
Si par exemple, à propos de ce que montre la figo 1, le bain de métal fondu dans la zone 14 est maintenu à une température de 425 C environ, le feuillard va passer dans l'appareil de recuit en franchissant une série de zones de tempéra- tures, pour arriver à une zone de température élevée, c'est-à-dire de re- cuit, dans laquelle la température du bain de liquide fondu peut être éga- le à 735 C ou supérieureo
Au fur et à mesure que le feuillard passe de la zone 14, qui est à une température approximative de 425 C, jusqu'à la zone 18 à température élevée, il chemine à proximité immédiate de son brin de retour, qui sort des chambres 17 et 18 à température élevée,
et en raison des caractéristi- ques de transmission thermique très élevées du sodium, il absorbe rapide- ment la chaleur provenant du feuillard recuit qui gagne la zone 14 la plus froide, puis pénètre dans la chambre neutre 24 à une température de l'or- dre de 425 C à 485 C, qui est approximativement la même que la température du bain de zinc fondu dans lequel il pénètre.
Pendant ce trajet depuis la
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chambre de recuit jusqu'à la chambre de galvanisation, le feuillard est protégé de l'oxydation et conserve une surface chimiquement nette résul- tant de son contact avec le bain de recuit formé de sodium fondu, qui le débarrasse des graisses, de la suie, et de la pellicule surfaciale d'oxy- de de fer qui existe toujours sur la surface du feuillard arrivant à l'ap- pareil, même si cette pellicule est très mince et pratiquement invisible, enfin des autres substances étrangères. La surface d'acier métallique effective ainsi exposée s'allie de cette façon instantanément avec le zinc lorsque le feuillard pénètre dans le bain de galvanisation et supprime la nécessité de prévoir un fondant pour assurer le processus d'alliage.
Il n'est pas nécessaire, en outre,que les tampons racleurs 22 et les rouleaux d'étanohéité 23, qui peuvent être étudiés de manière à s'appliquer étroitement contre la surface du feuillard tout en formant des joints empêchant tout échappement du gaz formant l'atmosphère protectrice dans la chambre, débarrassent le feuillard de toute trace de sodium avant qu'il ne pénètre dans le bain de zinc. En effet, à la température qui est atteinte pendant le processus de recuit, le sodium mouille la surface de l'acier, ce qui a l'avantage de faciliter le dépôt ultérieur du zinc puis- qu'une légère pellicule de sodium ou d'un autre des métaux mentionnés de- meure sur le feuillard au moment où il pénètre dans le bain de zinc, et que sa surface mouillée facilite le processus d'alliage initial et la liai- son entre le zinc et l'acier.
Etant donné qu'il suffit qu'une très légè- re couche d'alliage de zinc et de fer soit présente pour assurer la liaison requise entre le zinc et l'acier, un faible pourcentage d'aluminium peut être prévu dans le bain de zinc, suivant une pratique qui est d'ailleurs connue dans cette technique des opérations de galvanisation continue, pour contrecarrer la croissance de la couche d'alliage.
Etant donné que les deux brins du feuillard, dont l'un est chauf- fé tandis que l'autre est refroidi, se déplacent dans des directions oppo- sées approximativement parallèles l'une à l'autre, et de préférence à proxi- mité immédiate l'une de l'autre, et par suite de Inaptitude à l'échange thermique extrêmement élevée du sodium, la partie de la chaleur qui est nécessaire pour porter la température du feuillard de 425 C à la tempéra- ture de recuit (qui est généralement comprise entre 560 C et 735 C) est récupérée, et seule la chaleur nécessaire pour porter le feuillard de la température ambiante aux environs de 425 C a besoin d'être fournie à l'ap- pareil de recuit. Ceci permet de réaliser une économie considérable de combustible ou d'énergie électrique.
De plus, en raison des dimensions relativement très faibles de cet appareil de recuit utilisant un bain de sodium, ainsi que de la température interne moyenne beaucoup plus faible qui y règne, la perte de chaleur à partir des parois de l'appareil est ré- duite à une faible fraction de la perte qui se produit jusqu'à présent dans les appareils de recuit continu très encombrants, remplis de gaz.
Les modalités d'exécution du procédé et les détails de construc- tion de l'appareil peuvent être modifiés de diverses façons, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. C'est ainsi, par exemple, que le mode de revenu, de durcissement et.de revêtement peut être effectué sans inverser le feuillard au cours de la phase de recuit et en le refroidissant au lieu de le chauffer dans la chambre communicante pour le préparer au dépôt de zinc sur lui.
REVENDICATIONS.
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