Brevet FR2119996A1 — publié le 19720811

' 1 2119996 71 46088 - ' ' La présente invention concerne l'enrobage au trempé d'un fil métallique et, en particulier, un procédé de réglage perfectionné de l'enrobage du fil métallique sortant du bain d'enrobage au trempé. L'invention a trait, en particulier, à un pro-5 cédé perfectionné pour obtenir des enrobages lisses et uniformes sur des produits de tréfilage ou des produits tubulaires au moyen d'une lame de gaz. Dans l'enrobage au trempé d'objets, métalliques (feuil-lard, tôle, fil, etc.), on utilise depuis longtemps l'effet d'es-10 sorage d'un jet de gaz pour souffler l'excédent de métal d'enrobage de la surface du brin.Ces jets de gaz d'eèsorage sont, en général, utilisés pour renforcer l'action de l'élément d'essorage -ou d'essuyage principal qui, dans le cas d'un fil métallique, a la forme d'une filière circulaire en amiante ou en charbon de bois. 15 Récemment, des enrobages métalliques appliqués à chaud et au trempé sur des tôles et des feuillards ont été réglés simplement au moyen de lames ou de barrières de gaz à bord droit. Quoique ces systèmes .aient dans certains cas réussi à régler le poids et l'égalité du revêtement et aient permis des vitesses de défilement 20 du feuillard nettement accrues par comparaison avec celles des procédés d'essorage mécaniques, le principe de la lame de gaz n'a pas pu être appliqué de manière satisfaisante à un.fil métallique.. L'efficacité des dispositifs d'essorage au jet de 'gaz sur du feuillard plat et du fil métallique dépend non seulement 25 de facteurs physiques, tels que la pression du fluide d'essorage au point.d'impact, la viscosité du revêtement liquide, la vitesse du brin, etc., mais également de la relation géométrique existant entre d'objet et l'orifice du dispositif d'essorage. La différence géométrique entre un orifice d'essorage qui encercle complète-30 ment un objet (ce qui est nécessaire, par exemple, dans le cas de l'es sorage d'un fil métallique) introduit, dans le cas d'un fil métallique, des difficultés que l'on ne rencontre pas habituellement dans un dispositif d'essorage à gaz à fente droite agissant sur du feuillard plat, et produit des bracelets étroitement espacés d'en-35 robage épais et d'enrobage mince. L'invention a pour but d'obtenir des enrobages lisses et uniformes sur des fils métalliques. Suivant l'invention, dans un procédé perfectionné pour enrober un fil métallique sortant d'un bain de liquide d'enrobage, dans lequel l'épaisseur de l'enrobage est réglée au moyen d'un jet de gaz sortant de l'orifice d'une ouverture qui entoure le fil cir- ' COPY 71 46088 2 2119996 conférentiellement et frappant en substance perpendiculairement la surface du fil pour former une région de barrière de gaz autour du fil au voisinage de cette zone d'impact, le jet de gaz se divisant en deux courants constitutifs, l'un dirigé vers le bain et l'autre 5 s'éloignant de celui-ci, caractérisé en ce qu'on confine le courant de gaz dirigé vers le bain à une zone fermée qui va de la région formant barrière au bain pour forcer le gaz du courant dirigé vers le bain à renverser le sens de son écoulement et à sortir principalement à travers la région de barrière de manière à 10 réduire, les variations d'épaisseur de l'enrobage, la pression du gaz d'essorage et la section utile de l'orifice circonférentiel étant réglées pour une épaisseur d'enrobage prédéterminée. On "a constaté que les'inconvénients d'une lame de gaz circulaire consistant principalement en des variations de l'épais-15 seur de l'enrobage peuvent être surmontés ou évités en créant, pour le courant du jet de gaz d'essorage dirigé vers le bain, un système vibrant qui possède une fréquence de vibration fondamentale nettement inférieure à celle d'un courant de jet libre, produisant ainsi un effet d'égalisation des irrégularités étroi-20 tement espacées. Cela étant, des gammes dé poids d'enrobage supérieures peuvent être obtenues par le procédé d'enrobage au trempé et des vitesses dépassant les vitesses actuelles peuvent être utilisées. Le procédé suivant l'invention sera décrit ci-après avec 25 référ ence au dessin annexé qui est une vue en coupe d'un dispositif servant à mettre l'invention en pratique. L'invention sera décrite dans son application à un procédé d'enrobage de métal au trempé à chaud mais il est clair que les principes utilisés peuvent également être appliqués à d'autres 30 types d'enrobage au trempé dans lesquels, par exemple, le fil métallique à enrober peut traverser (1) une résine fondue, pour appliquer un enrobage de matière plastique} (2) de l'huile pour appliquer un lubrifiant protecteur ou (3) une peinture. Actuellement, on peut régler les enrobages métalliques 35 appliqués à chaud et au trempé sur un feuillard plat en faisant passer le feuillard entre des jets de gaz opposés à bords droits, ces jets formant une région de barrière de gaz servant à essorer l'enrobage ou le revêtement. Bien que ces systèmes soient susceptibles de régler le poids et l'égalité d'un enrobage et per-**0 mettent d'augmenter notablement les vitesses de défilement du "1 46088 3 2119996 feuillard par rapport aux vitesses utilisées avec les procédés de balayage à rouleaux, l'application des enrobages sur des fils métallique?; au moyen de lames de gaz n'a pas donné entièrement satisfaction, Comme le gaz est un fluide compressible et comme le 5 mouvement latéral du fil qui se déplace ne peut pas être complètement confiné, l'emplacement exact de la région formant barrière (la zone où le balayage est le plus intense) varie dans une certaine mesure. Dans ces dispositifs connus, l'emplacement de la région formant barrière change rapidement et facilement sur une 10 courte distance car les jets de gaz qui entourent manière générale le fil sont disposés de manière a s'ouvrir en direction de l'entrée et de la sortie du fil. (Voir par exemple les brevets américains n° 3• ^99• ^18 et 3A59.587). Dans le cas d'un fil métallique qui se déplace rapidement, ce dernier se déplace 15 suffisamment entre ces régions de barrière changeantes, pour que ces fluctuations (vibrations) de la zone d'essorage le plus intense donnent des bracelets d'enrobages épais et minces. Dans la présente invention, ces bracelets espacés respectivement épais et minces sont en substance éliminés . Lorsque le jet de gaz frappe 20 approximativement perpendiculairement un fil métallique central (des écarts de plus ou moins 30° de la perpendiculaire sont envisagés), le flux de gaz est divisé en deux courants constitutifs dirigés en substance le long du fil métallique et en sens opposés. Si l'écoulement de l'un de ces courants de gaz est confiné par une 25 chambre close, la masse réelle du système de balayage vibrant est nettement accrue. En fait, l'anneau de balayage fait partie d'un système vibrant dont la fréquence de vibrations est bien inférieure à celle d'un jet "libre", produisant ainsi un effet d'égalisation sur 30 les irrégularités étroitement espacées. Une forme d'exécution préférée du dispositif servant à exécuter l'invention est illustrée en coupe au dessin. Ce dispositif comprend une douille 1 introduite dans le boîtier 2. Un orifice circonférentiel 3 peut être réglé par la profondeur à laquel-35 le la douille est introduite (vissée) dans le boîtier pour modifier la section utile de l'orifice circonférentiel. L'extrémité inférieure h- de la douille a un diamètre extérieur légèrement inférieur à celui du corps de la douille afin de former une chambre d'égalisation 5« Un treillis cylindrique 6 améliore, en outre, 1+0 larépartition du gaz. Le gaz pénètre par les conduites d'alimenta- 71 46088 2119996 tion 7} remplit la chambre 5» égalisant ainsi la pression du gaz frappant le fil métallique W tout autour de son périmètre et formant une barrière de gaz qui essore l'enrobage liquide de la surface du fil. Le tube 8 est relié à la surface inférieure du boî-5 tier et forme une chambre close 9 soit par immersion en dessous de la surface du bain 10 soit par liaison avec le récipient (non représenté) contenant le bain. Dans la forme d'exécution préférée représentée au dessin, le tube est raccordé à une cloche de plus grand diamètre 11 pour former une chambre 9 de volume accru, aug-10 mentant ainsi la masse du système résonnant. Le procédé suivant l'invention a été utilisé de manière satisfaisante pour galvaniser du fil d'acier à chaud et au trempé. Les enrobages les plus épais produits actuellement sur des fils galvanisés par le procédé de trempage à chaud sont des enrobages 15 d'environ 3 g par dm . Des enrobages de la classe B (%6 g par 2 2 dm ) et de la classe C 9 g par dm ) sont actuellement produits industriellement simplement par des procédés électrolytiques. Le procédé suivant l'invention, outre qu'il permet d'utiliser des vitesses de défilement allant jusqu'à 105 m par minute procure des 20 enrobages de galvanisation par trempage à chaud réglés et uniformes dans la totalité de la gamme des enrobages industriels, c'est-à-dire de 0,3 à 9 g par dm2. Pour appliquer l'invention, il faut que le volume 'de la chambre ne soit pas excessif sinon des oscillations d'une amplitude 25 extrêmement élevée apparaissent et ces oscillations ont pour effet de modifier fortement l'efficacité du balayage, faisant ainsi varier le poids de l'enrobage sur toute la longueur du fil métal- -lique. En pratique, le choix de la distance entre le bain et la zone de balayage est également déterminé en partie par des fac-30 teurs tels que la température du bain et la perte de chaleur admissible du liquide d'enrobage ainsi que par des facteurs mécaniques, tels que les exigences d'écartement pour les rouleaux utilisés pour stabiliser la ligne de passage. Divers gaz, tels que de l'air, de la vapeur, des gaz 35 inertes et des produits de combustion de combustible liquides peuvent êtré utilisés comme fluide d'essorage. Avec des enrobages très réactifs, tels que du zinc ou de l'aluminium, il est préférable d'utiliser un gaz non oxydant. Le zinc, par exemple, s'oxyde avec de . l'air ou de la vapeur. Les particules oxydées augmentent la vis-*f0 cosité du zinc fondu et l'empêchent ainsi de s'écouler sous l'ac 71 46088 5 2119996 tion de la lame de gaz. Cela étant, une matière très visqueuse tend à s'accumuler en des bracelets épais autour du fil métallique juste en dessous de la région d'essorage maximum. Quoique des effets nuisibles de cette nature puissent parfois être atténués en 5 élevant la température du liquide d'enrobage, il est préférable d'utiliser un gaz non oxydant car une élévation de la température peut également augmenter la vitesse d'oxydation. Dans un procédé de galvanisation par trempage à chaud utilisant un gaz inerte, tel que de l'azote, il est souhaitable, 10 pour la qualité de l'enrobage et l'économie du gaz, de faire varier la pression et la section de l'orifice lorsqu'on produit des en robages de poids différents. Cela étant, pour la gamme de poids p d'enrobages la plus légère (0,3 à 0,9 g par dm ), des pressions d'es- 2 sorage de 0,7 a 2,1 kg par cm doivent être maintenues avec une 15 section d'orifice ou d'ouverture de 0,127 à 0,203 mm; la section optimum de l'orifice étant, directement proportionnelle et la pression d'essorage étant inversement proportionnelle au poids de l'enrobage désiré. Ainsi, pour des poids d'enrobage d'environ 2 6 g par dm , une section d'orifice comprise entre 0,5 et 0,635 mm 0 20 et une pression de balayage d'environ 0,01*+ à 0,028 kg par cm sont préférables. Bien que le dessin illustre un orifice dirigeant le jet de gaz perpendiculairement au fil, on peut modifier cet angle dans une gamme d'environ 30° dans un sens ou dans l'autre à partir de 25 la perpendiculaire. Dans le système représenté dans lequel le fil métallique sort du bain verticalement, on obtient d'excellents résultats lorsque l'orifice est dirigé à 15° en dessous de l'horizontale en direction du bain. Des principes semblables seraient évidemment valables si le fil métallique devait être retiré 30 horizontalement. Il est donc bien entendu qu'aux fins de l'invention par le terme en"substance perpendiculaire", on entend un angle d'impact égal ou inférieur à plus ou moins 30° par rapport à la perpendiculaire, c'est-à-dire un arc de 60°. 71 46088 2119996 REVENDICATIONS 1.- Procédé perfectionné pour enrober un fil métallique sortant d'un bain de liquide d'enrobage suivant lequel on règle l'épaisseur de l'enrobage au moyen d'un jet de gaz sortant d'un 5 orifice qui entoure le fil métallique circonférentiellement, ce jet étant projeté en substance perpendiculairement sur la surface du fil métallique et formant une région de barrière de gaz autour du fil métallique dans la zone d'impact du gaz sur ce fil, ce jet de gaz se divisant en deux courants constitutifs, l'un 10 dirigé vers le bain et l'autre s'éloignant de celui-ci, caractérisé en ce que le courant dû jet de gaz dirigé vers le bain est confiné à une zone fermée qui part de la région formant barrière et va jusqu'au bain pour forcer le gaz du courant dirigé vers le bain à renverser le sens de son écoulement et à sor-15 tir principalement à travers la région formant barrière de manière à réduire les variations d'épaisseur de l'enrobage, la pression du gaz d'essorage et la section utile de l'orifice circonférentiel étant réglées pour une épaisseur d'enrobage prédéterminée. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en 20 ce que la zone close est formée,autour d'un fil métallique qui se déplace verticalement vers le haut,par une chambre faisant partie intégrante d'un dispositif servant à débiter le jet de gaz et fermée à son extrémité Inférieure par la surface du liquide d'énrobage. 3«- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en 25 ce que la chambre close fait partie intégrante d'un dispositif servant à contenir le bain. If.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide d'enrobage est un métal oxydable et le gaz est un gaz non oxydant. 30 5.- Procédé suivant la revendication *+, caractérisé en ce qu'on choisit le métal oxydable parmi le groupe comprenant l'aluminium et le zinc. 6.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on règle la pression du gaz d'essorage et la section de l'ori-35 fice de manière à obtenir, sur un fil métallique galvanisé, une p épaisseur d'enrobage comprise entre 0,3 et 9 g par dm . 7.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'on utilise une pression de gaz d'essorage de 0,7 à 2,1 kg O par cm et une section de l'orifice de 0,127 à 0,203 nm pour une p *+0 gamme de poids d'enrobage comprise entre 0,3 et 0,9 g par dm . "7 1 4 6088 7 .2119996 8.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'on utilise une pression de gaz d'es-sorag.3 de 0,01*+ à 0,028 kg par cm " et une section de l'orifice de 0,508 a 0,635 min 2 pour un poids d'enrobage de 6 g par dm •