Brevet FR2341666A1 — publié le 19770916

Cette invention concerne des perfectionnements apportés à la technique qui a fait ltobjet de la demande de brevet déposée aux Etats Unis d1Ame'rique le 12 Avril 1973 sous le NO 350.535. Dans la technique de la galvanisation des tubes en acier par l'application de zinc fondu, un des problèmes qui se posent est celui de 11 entourage du tube à ltaide de la matière de galvanisation sans que le tube soit ployé pour passer à travers une cuvette ou un organe analogue comme ceci est de pratique courante quand on galvanise des longueurs continues de fil ou de bande métallique. On se rend compte du fait que dans la galvanisation des fils ou bandes métalliques, aucun problème ne se pose du fait que le fil ou la bande peut être ploye' en le faisant passer autour de rouleaux de guidage pour le faire pénétrer par un mouvement de haut en bas dans le bain de galvanisation et peut être alors guidé le long du bain et extrait de celui-ci à l'autre extrémité en le faisant passer à nouveau autour de rouleaux de guidage convenablement placés.Quand il est nécessaire de galvaniser des tubes ou des tiges, voire des organes plus gros qui ne peuvent être ployés et qui mesurent une longueur telle qu'ils ne peuvent être immergés dans le bain, le procédé utilisé pour la galvanisation consiste à faire passer les pièces à travers une cuvette ferme à ses extrémités et sur ses côtés et dans laquelle le liquide de galvanisation est refoulé par pompage. Cette cuvette comporte dans ses extrémités des orifices de sorte que le tube peut y pénétrer à une extrémité et en sortir à l'autre extrémité avec une déperdition minimale de la matière de galvanisation à travers les offices. Les procédés du type décrit sont utilisés en particulier pour la formation continue de tubes qui sont galvanises et sectionnés de longueur. Ces tubes sont constitués par des bandes plates qu'on fait passer à travers des guides conformateurs et luron replie selon une forme tubulaire. Un joint est alors soude pour donner lieu à un tube continu, des moyens étant prévus pour sectionner toute quantité de métal faisant saillie a' la hauteur de la soudure. Le tube est alors usuellement chauffé par induction dans une atmos phère inerte et envoyé à travers le poste de galvanisation dans lequel la cuvette est placée au-dessus du niveau de la masse de zinc en fusion qui se trouve dans la bassine. Ce poste est le plus souvent maintenu sous une atmosphère inerte en enfermant le sommet de la bassine et la cuvette. A sa sortie de la cuvette, l'excès de zinc est éliminé du tube au moyen d'une matrice et d'un couteau à action pneumatique ou dispositif analogue entourant le tube. Le zinc excédentaire reflue dans la bassine. Le tube passe hors de cette zone de travail jusqu'à une cisaille volante qui sectionne le tube galvanisé à la longueur requise. La présente invention concerne de façon genérale ce type de procédé mais n'est pas nécessairement limité à lui étant donné qu'il peut être appliqué dans tous les cas où un tube, un conduit, une tige ou un organe analogue qui est appelé de façon générale dans la suite de ee texte "pièce d'ouvrage exige d'être engage continuellement à travers une zone de revetement de métal tout en maintenant ltalignement linéaire de cette pièce d'ouvrage en cours de rcvêtement, Certaines critiques ont été adressées à l'usage d'une cuvette comportant des extrémités et des côtés et des orifices fermés hermétiquement à travers lesquels doit passer la pièce d'ouvrage à traiter.Une difficulté est de donner une grandeur optimum aux orifices par rapport au tube pour avoir la certitude que surtout à l'extrémIté de sortie, la couche de matière de galvanisation qui a été appliquée à la pièce d'ouvrage ne soit pas dérangée e ou affec- tée adversmment. De façon plus significative peut etre, ctest aux joints étanches qu'incombe l'essuyage du tube de sorte que la quantité de métal de revetement qui y demeure (environ 244 grammes 2 nar m seion une valeur optimum) est nettement inférieure à la quantité optimum proscrite considérée comme représentant environ 2 305 grammes à 381 grammes par m Un autre probleme qui se pose, c'est d'appliquer nécessairement une quantité de zinc suffisante dans la cuvette pour obliger le niveau à y être maintenu nettement au-dessus de la pièce d'ouvrage et pour maintenir un débit d'écoulement suffisant par pompage d'un excès de zinc vers cette cuvette afin de donner la certitude que le niveau sera maintenu et également qu'il cxistera un aradient de température correct sur toutes les parties de la cuvette en vue c1 assurer une galvanIsation dans les meilleures conditions. Ces problèmes et d'autres encore sont résolus grâce à la pré sente invention qui est, de préférence, applicable à la galvanisation de tubes ou de pièces d'ouvrage analogues de nature rigide telles qu'elles doivent être envoyées a travers le bain de galvanisation sans déranger l'alignement'linéaire. Nais il doit être entendu que l'invention n'est pas nécessairement limitée à la galvanisation des tubes obtenus par enroulement et soudage bord a' bord d'une bande qui, éventuellement après la galvanisation, est sectionnée en tronquons de longueur convenable. Le procédé tel que le prévoit l'invention consiste à assurer l'écoulement du métal fondu (par exemple de la matière de galvanisation) sur la pièce d'ouvrage à partir d'un réservoir tout en utilisant une plaque pulvériseuse affectant la forme d'un tube pour diriger l'écoulement du fluide autour de la pièce d'ouvrage de la façon la plus efficace. Le tube pulvériseur est relié à un réservoir pour recevoir la matière de galvanisation fondue à partir de fentes ou orifices pratiqués dans la paroi de ce réservoir. L'espace compris entre la plaque pulvérisewse et la pièce d'ouvrage peut etre relativement étroit car le débit d' arrivée du liquide de galvanisation est constamment établi pour maintenir le plein à partir du réservoir. Le métal fondu chaud qui peut être du zinc ou du zinc additionné d'une substance telle que l'aluminium s'écoule hors du réservoir où il est maintenu à la température correcte par un dispositif de chauffage et dans lequel il est refoulé par pompage en quantités réglées à partir d'une bassine. Le métal fondu s'écoule depuis la partie inférieure du réservoir en s'appliquant sur la pièce d'ouvrage tandis qutil se déplace selon une ligne droite au-dessous du réservoir. Pour commander le débit d'écoulement autour de la pièce d'ouvrage, la plaque pulvériseuse fonctionne pour donner la certitude que cette pièce est complètement entourée par le liquide de galvanisation. Du fait que la plaque pulvériseuse peut avoir des dimensions relativement faibles entre cette plaque et la pièce d' ouvrage, un écoulement longitudinal peut etre engendré dans le liquide de galvanisation commandé dans la direction de la conformation de la plaque pulvériseuse ou par inclinaison de cette plaque. Les orifices du réservoir à travers lesquels l'écoulement se produit vers la pièce d'ouvrage peuvent être placés de diverses façons et peuvent présenter différentes formes. Pour donner la certitude de ltobtention d'une épaisseur de revetement ayant la valeur désirée, le tube revêtu de métal fondu est envoyé à travers une matrice de calibrage et exposé ensuite à un couteau à action pneumatique. Ceci est effectué à l'extérieur du capot qui recouvre le réservoir et la plaque pulvériseuse tubulaire. D'autres détails de l'invention découlent de la suite de cette description qui se lit en regard du dessin schématique annexé dans lequel La fig. 1 est une vue en élévation latérale avec coupe schématique d'une installation de galvanisation de tubes conformer à l'invent ion. La fig. 2 est une vue en coupe du réservoir, du tube et de la plaque pulvériseuse par la ligne 2-2 en fig. l. La fig. 3 représente une variante de réalisation possible d'un détail de construction. Dans la réalisation représentée dans la fig. 1, une bassine 1 contient un liquide de galvanisation fondu 2 qui est refoulé par n'importe quel dispositif de pompage convenable vers le réservoir 3 à travers le tuyau 4. Le réservoir 3 comprend des parois 5 formant ses côtés et ses extrémités et un fond 6 qui est pourvu d'une série d'orifices 7 à travers lesquels la matière fondue refoulée par pompage dans ce réservoir s'écoule sur le tube 8 qui forme dans ce cas la pièce d'ouvrage, ce tube 8 étant cependant entouré sur sa face inférieure et ses côtés d'une plaque applicatrice ou pulvériseuse tubulaire 10 qui comporte des orifices espacés à sa partie supérieure, dc sorte que le fluide provenant du réservoir 3 peut s'écouler dans la plaque pulvériseuse en traversant des fentes 7 et est ensuite guidé autour du tube par cette plaque pulvériseuse 10. On remarquera que l'extrémité de droite de la plaque applicatrice ou pulvériseuse n'est pas obturée, de sorte que le réglage du débit du fluide peut etre effectué en choisissant convenablement la grosseur et l'emplacement des orifices 7 et également par suite de la proximité de la plaque pulvériseuse par rapport au tube 8 en cours de traitement. Comme représenté dans la fig. 1, le niveau du métal de revêtement fondu doit être aussi près que pratiquement possible de la face inférieure de la plaque pulvériseuse 10 pour maintenir cette plaque chaude en empêchant le refroidissement du métal fondu en contact avec cette plaque pulvériseuse. A cet égard, des échangeurs de chaleur tels que des plaques ou chicanes 9 s'étendent depuis la plaque pulvériseuse en plongeant dans la masse de métal fondu qui se trouve dans la bassine 1. Une bobine de préchauffage par induction Il est représentée entourant le tube 8 à l'endroit où il pénètre dans la zone de galvanisation, ceci étant d'ailleurs la pratique générale puisqu'il est nécessaire de porter le tube 8 à la température choisie pour assurer la galvanisation correcte. Comme la galvanisation est effectuée de préférence dans une atmosphère inerte, un carter ou capot 12 entoure espace situé au-dessus de la bassine 1, y compris le réservoir et la zone de galvanisation. Pour obtenir un revetement lisse, en balayant les globules pour assurer un revetement mesurant l'épaisseur désirée parmi d'autres facteurs, le tube 8 est engagé à travers une matrice circulaire 15 constituée par une matière non corrosive, telle, par exemple, qu'une matière céramique, placée à l'extérieur du carter ou capot 12. N'importe quel excès supplémentaire de liquide de galvanisation par rapport à l'épaisseur désiré est éliminé hors du tube 8 par n'importe quel dispositif de calibrage connu. Dans la representation ici donnée, un couteau a' action pneumatique 18 est place en aval de la matrice 15 pour appliquer un anneau dut air qui élimine toute quantité excédentaire de la matiere de galvanisation qui retourne à la bassine et est refroioie concurremment avec le reste. Des guides peuvent d'ailleurs être associés au tube. Des éléments chauffants 17 entourent le réservoir 3 pour nain- tenir le liquide de galvanisation fondu a' la température requise. Le mode de mise en oeuvre peut varier pratiquement de façon considérable mais le principe de base est maintenu suIvant lequel la pièce tubulaire ou autre ne passe pas à travers une cuvette contenant le métal de revetement fondu qui, dans-la technique antérieure, doit être maintenu au-dessous du niveau du liquide qui s'y trouve. Le réservoir 3 sert ici uniquement de dispositif de fourniture du métal fondu secouant à travers des orifices ou des fentes pratiqués dans ce réservoir en bas sur la pièce d'ouvrage qui passe au-dessous du réservoir et s'écoulant ainsi au-dessus de la pie ce d'ouvrage en vue d'effectuer la galvanisation. On remarquera à cet égard à l'examen de la fig. 1, que la plaque applicatrice ou pulvériseuse s'étend à l'extérieur du carter ou capot 12 et se termine en amont de la matrice 15.Par voie de conséquence, le métal de revêtement fondu rassemblé sur ie tube 8 et l'entourant forme une cascade depuis liextrémité de gauche de la plaque pulvériseuse en retombant dans la réserve princirjale Le métal accumule assure ainsi un joint dans l'espace annulaire entre a Dièce 8 e trémité ouverte de la plaque pulvériseuse tubulaire 10. Suivant la technique antérieure à laquelle il a été fait allusion au début du présent texte, l'extrémité de gauche de ; plaque pulvériseuse se termine à 17 l'intérieur du capot et est espa- cée d'un joint d'étanchéité que traverse la pièce d'ouvrage revê- tue. Ce joint d'étanchéité est solidaire de la paroi terminale interne du capot. A cet endroit, l'épaisseur du revêtement est essentiellement fonction de la distance séparant le joint interne et l'extrémité adjacente de la plaque pulvériseuse additionné de l'espace radial séparant la plaque pulvériseuse et la pièce d'ouvrage. C'est cet espace radial qu détermine l'épaisseur du métal collecté et entraîné nar la pièce d'ouvrage.La distance séparant le joint et l'extrémité adjacente de la plaque pulvériseuse peut être considérée comme représentant un certain laps de temps pen aant lequel le métal fondu se transforme en passant de l'état liuue a l'état solide. Pour un alliage donné et un gradient de température déterminé, plus la distance de séparation est grande, plus il faut de temps pour atteindre l'état solide et par conséquent moins de métal fondu sera balayé par la matrice tandis que la pièce d'ouvrage revêtue émerge du carter. Cette disposition décrite dans la technique antérieure à laquelle il a été fait allusion est particulièrement applicable aux pièces d'ouvrage tubulaires ayant un diamètre relativement grand, ctest-à-cire dans les cas où une grande épaisseur de revêtement n'est réglée qu'en faisant varier les dImensIons. La présente réalisation est oarticulièrement applicable à des pièces dtouvrage tubulaires de petit diamètre ctest-a-dire dans les cas ou la fonction de la; matrice 15 placée à l'extérieur du carter est de déterminer de façon préliminaire l'épaisseur de métal fondu appliqué sur le tube ou la pièce d'ouvrage our réaliser un revetement uniforme épais et lisse tandis que le métal fondu s'approche de l'état plastique.Le couteau pneumatique annulaire 18 placé en aval détermine lléoaisseur finale du revêtement grâce > la quantité de métal enlevée qu'on peut faire varier par une pression d'air et sa tem?érlture et sa proximité par rapport å la matrice de balayage à action Dréliminaire. Le couteau pneumatique 18 agit également pour refroidir le revetement. La matrice peut être chauffée pour retarder le passage de la matière à l'état solide. Dans la technique connue d'utilisation d'une cuvette avec orifices de sortie et d'entrée comme décrit dans le brevet des Etats Unis dtAmérique NO 3.122.114, le jonctionnement étanche requis de la cuvette pour maintenir le niveau du métal fondu nettement audessus du tube et la fluide du métal fondu dans l'orifice de sortie de la cuvette limite considérablement la quantité de métal fondu qui se trouve sur et autour du tube tandis qutil quitte le poste de revêtement ou de galvanisation, de sorte que l'épaisseur du revetement qu'on peut atteindre est intrinsèquement limitée. Ce problème de la limitation de l'épaisseur du revetement a recu une-solution dans la demande de brevet déposée antérieurement aux Etats Unis d'Amérique a laquelle il a été fait allusion -ci-avant par suppression des orifices d'entrée et de sortie qui permettent une certaine latitude au point de vue de la conception du réservoir résultant et des plaques pulvériseuses afin de réaliser une distance longitudinale (et par conséquent le laps de temps pendant lequel le métal fondu peut s'approcher de l'état plastique) entre la section de revêtement ou de galvanisation et le joint d'essuyage comme noté ci-avant.Cette technique permet également de réaliser une sortie complètement ouverte pour la plaque pulvériseuse afin de ne pas gêner ou limiter la quantité de métal fondu appliquée sur le tube ou la pièce d'ouvrage qui caractérise l'ap plicabilité à des pieces de grand diamètre mesurant, par exemple, 150 rani ou davantage. Les présents perfectionnements impliquent une amélioration supplémentaire qui est particulièrement applicable aux tubes ayant un diamètre supérieur à 150 mm. Ces divers avantages sont les sui vants 10. L'élimitation de la combinaison de Organe essuyeur et du joint (pièce 16 dans la deMande de brevet antérieure citée lus haut) pour maintenir une atmosphère inerte; 20.La suppression du dispositif combiné d'organe essuyeur et de joint, qui fait qu'il est maintenant possible de réaliser i la fois un organe essuyeur 15 à action prSliminaare et le couteau pneumatique 18 aussi bien longitudinalement qu'autour de C'a péri- phérie du tube ou pièce d'ouvrage et de faire varier de façon pré- cise l'épaisseur de revôtement. La position idéale de lensemble préliminaire constitué par ltorgane essuyeur et le couteau pneumatique variera pour des pièces d'ouvrage ayant des diamètres différents et également pour faire face à des vitesses de production de pièces de même diamètre. Grâce à ces perfectionnements, on supprime la fonction d'étanchéisation du dispositif combiné d'organe essuyeur et de joint décrit dans la demande de brevet antérieurement citée en utilisant une plaque pulvériseuse ou applicatrice tubulaire qui s'étend à travers la paroi terminale du carter supéxieur, en faisant saillie à l'extérieur sur quelques centimètres et avec jonctionnement au point de sortie jusqu t à la paroi terminale grâce à un joint mécanique ou par soudage comme représenté. L'écoulement continu du métal fondu à partir du réservoir à travers la plaque pulvériseuse tubulaire empêche ltéchappement de 11 atmosphère inerte à travers cette plaque. La limitation du diamètre à 150 mm ou voisine de celle-ci existe parce que les jeux pratiques nécessaires entre la plaque pulvériseuse tubulaire et le tube ou la pièce d'ouvrage deviennent d'autant plus grands que le diamètre augmente. N1 Importe cuel diamètre supérieur à 150 rani exige un volume tellement grand de métal fondu s'écoulant à travers la paroi du réservoir et la plaque pulvériseuse pour maintenir la continuité du joint étanche que le procédé décrit dans la demande de brevet antérieurement visée serait plus désirable. Au lieu de prolonger la plaque pulvériseuse à travers le carter, son extrémité peut être jonctionnée de façon étanche à l'intérieur de ce carter. Un organe 20 en forme d'entonnoir (Fig. 3) pourrait être assujetti à l'extérieur du carter pour protéger celui-ci du métal de galvanisation. Les modalités d > exécution du procédé et les détails de réalisation de l'appareil peuvent être modifiés, sans stécarter de l'in- vention, dans le domaine des équivalences techniques. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour appliquer continuellement un revêtement de métal fondu à un tube en métal ou à une autre pièce d'ouvrage passant à travers le métal de revêtement suivant une ligne droite dans un carter, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à chauffer le métal dans une bassine pour constituer une masse de métal liquide, à pomper le métal fondu dans un réservoir disposé au-dessus de cette bassine, à permettre ltécoulement vers le bas d'un courant convenablement réglé de métal fondu depuis ce réservoir, à faire passer la pièce à travers le carter et audessous de ce réservoir pour permettre au métal fondu de s'écouler au-dessus et revêtir la pièce, à prévoir une plaque applicatrice ou pulvériseuse à proximité de la pièce à l'intérieur du carter pour régler le débit d'écoulement du métal fondu autour de cette pièce, et a' faire passer la pièce revêtue à travers une matrice calibreuse placée à extérieur du carter. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque applicatrice ou pulvériseuse est de forme tubulaire et entoure la pièce d'ouvrage, cette plaque comportant au moins un orifice en communication avec le réservoir pour permettre au métal fondu de s'écouler autour de la pièce. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un couteau à action pneumatique est placé en aval de la matrice, chacun de ces éléments : couteau pneumatique et matrice étant réglable pour faire varier leur espacement l'un par rapport à l'autre et par rapport à I'extrémité du carter dans laquelle émerge la pièce revêtue. 4.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qutun couteau à action pneumatique est placé en aval de la matrice, ce couteau et cette matrice étant chacun réglable pour faire varier leur espacement et la distance â partir de l'extrémité du carter dans laquelle émerge la pièce revêtue. 5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité de la plaque pulvériseuse où émerge la pièce revêtue est obturée de façon étanche par du métal fondu se rassemblant sur cette pièce. 6.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité de la plaque pulvériseused'où émerge la pièce revêtue est fermée hermétiquement par le métal fondu qui se rassemble sur cette pièce. 7.- Procédé pour galvaniser de façon continue un tube en acier ou une autre pièce ouvrage passant à travers un bain de galvanisation placé dans un carter suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à faire arriver l'agent de galvanisation fondu à un réservoir placé dans un carter ou capot, à revêtir la pièce d'ouvrage en permettant à un courant d'agent de galvanisation de s'écouler vers le bas à partir de ce réservoir à travers un orifice de 1a paroi de celui-ci et dans une plaque applicatrice ou pulvé- riseuse placée au-dessous du réservoir et à travers laquelle passe la pièce et à faire passer cette pièce revêtue à travers une matrice placée à l'extérieur du carter précité. 8.- Procédé suivant la revendication 7 > caractérisé en ce que le métal qui se rassemble sur la pièce tandis qu'elle sort du carter et est envoyé vers la matrice assure la jonction étanche de la surface comprise entre la pièce et la plaque pulvérisatrice. 9.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'un couteau à action pneumatique placé en aval de la matrice essuie l'excès de métal non refroidi qui se trouve sur la pièce d'ouvrage. 10.- Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le couteau à action pneumatique et la matrice sont chacun réglables longitudinalement à la pièce. 11.- Appareil pour revêtir de façon continue une pièce tubulaire à l'aide d'un métal fondu par le procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un carter ou capot contenant un réservoir de métal fondu, un dispositif de chauffage maintenant le métal à i'état fondu dans le réservoir, une plaque applcatrice ou pulvériseuse placée audessous du réservoir et & travers laquelle passe la pièce, un équipement pour permettre l'écoulement du métal fondu à partir au réservoir sur la pièce se déplaçant à travers la plaque pulvériseuse et un orifice de la paroi du carter - travers lequel émerge la pièce revêtue, une matrice circulaire placée > l'extérieur du carter pour conformer le métal fondu sur la pièce, et un dispositif placé en aval de la matrice pour enlever l'excès de métal après sa conformation par la matrice. 12.- Appareil suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la plaque pulvériseuse s'étend à travers le carter et se termine en amont dela matrice. l3.- Appareil suivant la revendication 12, caractérIsé en ce que la matrice etle dispositif mentionné en dernier lieu sont chacun réglables longitudinalement par rapport à la pièce d'ouvrage.