Brevet FR2477900A1 — publié le 19810918

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de séparation des atmosphères gazeuses dans des installations de traitement thermique sous atmosphère, notamment dans des installations de revêtement métallique au trempé. On sait que, dans de nombreuses installations de traitement thermique sous atmosphère, avant métallisation au trempé, le métal devant constituer le revêtement est chauffé à des températures qui dépassent largement sa température de fusion. Ce chauffage s'accompagne d'une évaporation intense du métal, dont les vapeurs diffusent dans les différentes parties de l'installation de traite- ment, et, en se condensant, viennent se déposer sur les parties les plus froides. Ces dépôts métalliques peuvent devenir gênants, s'ils apparaissent au niveau de circuits ou de conduites comportant une circulation d'un gaz d'atmosphère, mettant ainsi en suspension les particules de métal, qui peuvent ensuite rentrer au contact du matériau âmétalliser, se présentant par exemple sous la forme d'une bande, et s'opposer ainsi à une métallisa- tion efficace. Ces difficultés apparaissent en particulier dans les lignes de recuit de bande, avant d'effectuer le dépôt d'un revêtement de zinc ou d'un alliage zinc-aluminium, ou tout autre. L'invention se propose d'apporter un procédé empêchant tout trans- fert de vapeurs chargées de métalde revêtement vers les parties de l'ins- tallation o s'effectue le traitement thermique. A cet effet, l'invention concerne un procédé de séparation des at- mosphères gazeuses dans des installations de traitement thermique sous at- mosphère, notamment dans des installations de revêtement métallique au trempé, caractérisé en ce que l'on réalise la séparation des atmosphères gazeuses au voisinage immédiat de la surface du bain de métal de revête- ment et de celui dufour de traitement thermique en injectantun flux gazeux dans une enceinte reliant le four de traitement thermique au bain de métal- lisation, cette injection étant effectuée de façon qu'unepartie de ce flux ga- zeux soit dirigée vers le four de traitement thermique, etque l'autre partie balaye la zone voisine du bain, se charge en vapeurs de métal de revêtement, puis soit évacuée et traitée. Selon une autre caractéristique de ce procédé, la partie du flux ga- zeux chargée en vapeurs de métal est évacuée et traitée en vue de réaliser une condensation des vapeurs de métal, suivie d'une récupération du métal évaporé du bain, le gaz d'atmosphère contenu dans ce flux gazeux étant brûlé à la sortie de l'enceinte de traitement. L'invention vise également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précisé ci-dessus. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il com- porte une enceinte traversée par le matériau devant être muni dudit revête- ment métallique, entre le four de traitement thermique et le bain métallique des moyens pour injecter ledit flux gazeux à l'intérieur de ladite enceinte; des moyens pour séparer en deux parties ce fluxgazeux, prévus dans ladite enceinte et conçus de façon que le partage dudit flux en deux parties, vers le four de traitement et vers le bain de métallisation, corresponde aux exi- gences du procédé de traitement et de métallisation, et des moyens pour évacuer, puis traiter les gaz chargés en vapeurs de métal de revêtement. Selon l'invention, les moyens de séparation du flux gazeux sont cons- titués par un système à double sas, placé dans ladite enceinte, l'injection du flux gazeux s'effectuant entre ces deux sas, dont les sections de passage sont réglées de façon à obtenir le partage du fluxgazeux en deux parties. Selon une autre caractéristique de cette invention, les moyens d'éva- cuation et de traitement des gaz chargés en vapeurs de métalde revêtement comprennent: une conduite d'évacuation calorifugée; deux ou plusieurs échangeurs à refroidissement par liquide pour condenser les vapeurs métal- liques, ces échangeurs étant montés en parallèle; un conduit d'évacuation des gaz d'atmosphère, pourvu d'une vanne de régulation de pression, et un système de brûlage de ces gaz, constitué par exemple d'une torche. Selon encore une autre caractéristique de cette invention, le débit de la vanne de régulation depressiondu conduit d'évacuation des gaz brûlés est réglé et contrôlé de façon à maintenir une pression positive au-dessus de la surface dubain. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence au dessin annexé, dont la Fi- gure unique représente,- de façon schématique, un dispositif selon l'inven- tion implanté sur une installation de recuit précédant le revêtement au trem- pé dans un bain métallique, par exemple de zinc liquide ou d'alliage zinc- aluminium, ou toutautre alliage. Comme on l'a indiqué plus haut, on effectue la séparation des at- mosphères gazeuses au voisinage immédiat de la surface du bain de métal en fusion 14 et de celui du four de traitementthermique 12. Cette sépara- tion s'effectue par une injection 18 d'un flux gazeux dans une enceinte 10, interposée sur la trajectoire du matériau à métalliser (dans cet exemple d'application, une bande 16), entre le four 12 et le bain métallique 14. Selon l'invention, le flux gazeux injecté en 18 est préalablement chauffé, afin de ne pas refroidir la bande, ce chauffage étant effectué en accord avec les exigences du procédé de traitement et de métallisation utilisé. Selon cet exemple de réalisation., le dispositif de séparation du flux gazeux est constitué par un double sas 20-22, entre lesquels s'effectue l'in- jection 18 du flux gazeux. Les sections de passage des deux sas 20-22 sont réglées de façon que le flux gazeux se partage en deux courants distincts, l'un (flèche f1) se dirigeant vers le bain, l'autre (flèche f2) se dirigeant vers le four de traitement thermique 12, le partage des débits gazeux, de chaque côté du dispositif, étant tel qu'ilcorresponde aux exigences générales du procédé de traitement et de métallisation. Chacun des sas peut être du type à volets ou à rouleaux, ou à volets et rouleaux, comme représenté sur le dessin. Ilpeut comporter des moyens permettant une ouverture rapide, afin d'assurer le passage desbandes dé- fectueuses ou du matériel d'introduction. En outre, on peut prévoir des sys- tèmes de blocage pour réduire les débits gazeux, lors de l'arrêt de l'ins- tallation. Le dispositif selon l'invention comporte par ailleurs un système pour l'évacuation et le traitement du gaz d'atmosphère,chargé en vapeur de métal de revêtement, se trouvant dans la goulotte 42, au-dessus du bain métallique. Ce dispositif, désigné dans son ensemble par la référence 24, est constitué d'une conduite d'évacuationcalorifugée 26, raccordée sur la gou- lotte 42, de deux échangeurs 28-30, refroidis à l'eau par exemple, destinés à réaliser la condensation des vapeurs de métal, ces deux échangeurs étant montés en parallèle, et d'un conduit d'évacuation 32, pourvu d'une vanne de régulationde pression34. Le dispositif estcomplété par un système de bri- lage des gaz, comportant par exemple une torche 36. Afin de permettre le démontage et le nettoyage des tubes de l'échan- geur, sur lesquels s'effectue la condensation des vapeurs du métal de re- vêtement, chacun de ces échangeurs 28-30 est muni d'une vanne d'arrêt en aval 40, respectivement 40', et en amont 38, respectivement 38'. Lenet- toyage s'effectue pendantque l'autre échangeur assure le fonctionnement de l'installation. La vanne de régulation 34, placée sur le conduit d'évacuation des gaz 32, permet de maintenir une pression positive audessus de la surface du bainmétallique, cequi permet d'éviter toute entrée d'air ambiant sus- ceptible de provoquer un danger d'explosion. On a donné ci-après, à titre d'exemple non limitatif, les paramètres habituels de fonctionnement d'une installation selon l'invention Flux gazeux: Nature: N2. mélange N. + H dans toutes proportions conte- nant de 0 à 75 % d'hydrogène. Température: 20 à 450'C. Pression: dans le dispositif de séparation: 0,6mb à 33 mb. Débit: 30 à 200 Nm 3/h à travers chacun des sas 20-22. Bain de métallisation 20. Nature Zinc, alliage Zn + AI dans toutes proportions voulues. Température: 450 à 650 C. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. De même, l'application choisie pour illustrer l'inven- tion ne constitue qu'un simple exemple, non limitatif. REVENDICATIONS 1 - Procédé de séparation des atmosphères gazeuses dans des ins- ta llations de traitement thermique sous atmosphère, notamment dans des installations de revêtement métallique au trempé, caractérisé en ce que l'on réalise la séparation des atmosphères gazeuses au voisinage immédiat de la surface du bain de métal de revêtement et de celui du four de traitement thermique en injectant un flux gazeux dans une enceinte reliant le four de traitement thermique au bain de métallisation, cette injection étant effectuée de façon qu'une partie dudit flux gazeux soit dirigée vers le four et que l'autre partie balaye la zone voisine du bain, se charge en vapeurs de métal de re- vêtement, puis soit évacuée et traitée. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de flux gazeux chargée en vapeurs de métal est évacuée et traitée en vue de réaliser une condensation des vapeurs de métal, suivie d'une récupération du métal évaporé du bain, le gaz d'atmosphère contenu dans ce flux gazeux étant brûlé à la sortie. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit flux gazeux est chauffé avant son injection dans ladite enceinte, de façon àne pas refroidir la bande, et en fonction des exigences du procédé de traitement etde métallisation utilisé. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tem- pérature dudit flux gazeux est comprise entre ZO et 450'C. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit flux gazeux est constitué d'azote ou d'un mélange d'azote et d'hydrogène. 6 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte: une enceinte (10) tra- versée par le matériau devant être muni dudit revêtement métallique, entre le four de traitement thermique (12) et le bain métallique (14); des moyens (18) injectant ledit flux gazeux à l'intérieur de ladite enceinte; des moyens de séparation en deux parties de ce flux gazeux, prévus dans ladite enceinte et conçus de façon que le partage dudit flux en deuxparties, vers le four de traitement thermique et vers le bain de métallisation, corresponde aux exi- gences du procédé de traitement et de métallisation, et des moyens (24) d'évacuation et de traitement des gaz chargés en vapeurs de métal de re- vêtement. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de séparation du flux gazeux sont constitués par un système à double sas (20-22) placé dans ladite enceinte (10), l'injection du flux gazeux s'ef- fectuant entre ces deux sas, dont les sections de passage sont réglées de façon à obtenir ledit partage du flux gazeux. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que lesdits sas sont du type à volets, entre lesquels défile le matériau à traiter. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que lesdits sas sont du type à rouleaux, entre lesquels défile le matériau à traiter. - Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en 1 5 ce que lesdits sas sont du type à volets et rouleaux, entre lesquels défile le matériau à traiter. Il - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, ca- ractérisé en ce que les moyens d'évacuation et de traitement des gaz chargés en vapeur de métalde revêtement comprennent: une conduite d'évacuation calorifugée (26); deux ou plusieurs échangeurs à refroidissement par liquide (28-30) pour condenser les vapeurs de métal, ces échangeurs étant montés en parallèle; un conduit d'évacuation des gaz d'atmosphère (32), pourvu d'une vanne de régulation de pression (34), etun système de brûlage de ces gaz. 12 - Dispositif selonla revendication 11, caractériséen ce que chaque échangeur (28-30) est pourvu d'une vanne d'arrêt en aval (40-40), et en amont (38-38'), pour permettre le démontage etle nettoyage des tubes sur lesquels a eu lieu la condensation. 13 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé ence que l'on règle et contrôle le débit de la vanne de régulation (34), afin de maintenir une pression positive au-dessus de la surface du bain. 14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 1 à 13, ca- ractérisé en ce que les gaz d'atmosphère évacués sontbrûlés à leur sortie au moyen d'une torche (36). 247790 0 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 14, ca- ractérisé en ce que chacun des sas (20-22) est pourvu de moyens assurant une ouverture rapide. 16 - Dispositif selon l'une quelconque desrevendications6 à 15, ca- ractérisé en ce que l'on prévoit des systèmes de blocage des sas pour réduire les débits lors de l'arrêtde l'installation.