Brevet FR2568895A1 — publié le 19860214

1. 2568895 DISPOSITIF ET PROCEDE DE METALLISATION A CHAUD PAR IMMERSION La présente invention se rapporte à un dispositif de métal- lisation à chaud par immersion, destiné à la métallisation d'une pièce en métal ferreux défilant en continu et se présentant par exemple sous la forme d'un ruban, et muni d'un récipient pour recevoir un bain de métal de revêtement liquide en fusion, dans lequel ladite pièce en métal ferreux est immergée de haut en bas après avoir éventuellement subi un traitement préalable tel qu'un nettoyage et un préchauffage, pour être ensuite à nouveau extraite de ce bain; ainsi que d'un groupe de bobines à induction, respectivement disposé dans ou sur la ou les pa- rois latérales dudit récipient afin de chauffer par induction le contenu de ce récipient. L'invention concerne par ailleurs un procédé de métallisation à chaud par immersion d'une pièce métallique défilant en continu, en utilisant un tel dispositif. Un dispositif du genre susmentionné est connu d'après le brevet DE-C-2 363 222. Ce dispositif connu se singularise par la particularité consistant en ce que la profondeur du réci- pient est plus faible que le diamètre de ce dernier. Ces di- mensions du récipient doivent respectivement permettre ou favoriser un bon brassage du bain métallique en fusion renfermé par ce récipient, de façon à éviter une accumulation de dépôts sur le fond dudit récipient. Il est bien connu que, dans les dispositifs du type en question, le groupe de bobines à in- duction provoque non seulement un chauffage inductif du maté- riau en fusion, mais, de surcroît, un brassage permanent du bain métallique par suite des courants induits dans le métal liquide en fusion. Lorsqu'on revêt par exemple un ruban d'acier d'alliages de zinc o d'aluminium et de zinc, il se forme ce qu'on appelle du zinc durci dans le bain métallique en fusion renfermé par les récipients 2 2568895 de dispositifs de métallisation à chaud par immersion. Ce zinc durci consiste en une liaison de fer, de zinc, d'aluminium et de silicium, et il s'accumule au fond du récipient. Dans le cas du récipient connu, cette accumulation doit être évitée par les cotes spéciales données à ce récipient. Cela implique toutefois que le zinc durci, présent dans pratiquement toutes les zones à l'intérieur du bain de métal en fusion par suite du brassage intensif, adhère également au ruban d'acier devant être métallisé. Il en résulte l'apparition de pustules à la surface du ruban métallique métallisé. Cette formation de pus- tules signifie une baisse qualitative du matériau revêtu, car une surface extrêmement lisse s'avère souhaitable. Or, il s'est révélé que, pour obtenir une bonne qualité du produit, il n'est pas impossible d'éliminer par intervalles réguliers les dépôts de zinc durci du bain de métal en fusion. Néanmoins, une épuration de ce bain pour en éliminer les croû- tes de métal dur prend un temps considérable, ce qui se tra- duit par des baisses notables de la production. La fréquence des interventions de nettoyage nécessaires croît fortement lorsque les récipients accusent de faibles profondeurs. L'invention a pour objet un dispositif du type précité, perfectionné de telle sorte qu'il évite que la qualité de la pièce ferreuse métallisée soit négativement affectée par du zinc durci se formant à la longue dans le récipient, et qu'une éli- mination de ce zinc durci du bain métallique soit seulement nécessaire à des intervalles de temps relativement grands. En se fondant sur un dispositif du type précité, cet objet est atteint par le fait que la profondeur du récipient est égale ou supérieure au diamètre de ce récipient; et par le fait que le groupe de bobines à induction comprend plusieurs bobines partielles qui sont agencées en superposition et peuvent être raccordées indépendamment les unes des autres à une source d'énergie. Ainsi, à l'inverse du dispositif connu d'après le brevet précité DE-C-2 363 222, le dispositif conformément à l'inven- tion se singularise par les caractéristiques suivantes: 1) la profondeur du récipient est au moins égale au diamètre de 3 C56 895 celui-ci; et 2) la bobine se présente sous la forme de plusieurs bobines partielles qui sont superposées dans le sens axial de cette bobine, lesdites bobines partielles individuelles pouvant être soumises indépendamment les unes des autres a l'action d'un courant alternatif. Grâce à ces mesures, la pièce métallique en défilement est, lorsqu'elle traverse en continu le bain métallique en fu- sion, séparée d'une distance considérable du fond du récipient, même dans la région la plus profonde. Au cours du fonctionnement du dispositif, c'est-à-dire lors de la métallisation, seules les bobines partielles supérieures sont commodément enclen- chées; de la sorte, le bain métallique en fusion est certes soumis à un chauffage par induction suffisant et il s'opère un brassage suffisant de ce bain métallique dans la région supérieure du récipient, mais le mouvement du métal liquide en fusion vers la région inférieure dudit récipient devient de plus en plus faible, si bien que les dépôts de zinc durci si- tués dans la région inférieure du récipient demeurent dans cette région et ne sont pas entraînés vers le haut par le bras- sage intensif de l'ensemble du bain en fusion, comme tel est le cas dans l'état de la technique. Par conséquent, le bain métallique fondu renfermé par la région supérieure du réci- pient est exempt dans la plus large mesure possible de parti- cules de zinc durcide sorte qu'aucune part ou, dans tous les cas, seulement une part très infime de ces particules de zinc durci parvient sur le ruban d'acier devant être métallisé. Il en résulte une haute qualité du produit. Si, après une durée d'exploitation plus longue, il s'est formé dans la région inférieure du récipient une quantité re- lativement grande de dépôts de zinc durci telle qu'une élimi- nation de ces dépôts est impraticable, la bobine partielle occupant la position la plus basse peut également être alimen- tée en courant alternatif de telle sorte que, au voisinage du fond du récipients l'action de la puissance devienne respecti- vement suffisante ou amplifiée pour pouvoir éliminer le zinc durci dudit récipient. Outre les avantages précités, l'instal- 4 - 2;48895 lation de plusieurs bobines partielles offre également la pos- sibilité d'ajuster optimalement la puissance du chauffage en fonction des conditions de travail considérées. Dans une forme de réalisation très simple, deux bobines partielles sont par exemple disposées à la face externe de la paroi périphérique du récipient, la bobine partielle supérieure pouvant présenter une hauteur plus grande que celle de la bobine partielle inférieure. Cependant, dans une conception préférentielle de l'invention, il est prévu d'agencer en superposition trois bobines partielles de hauteur égales et pouvant, par conséquent, être-de réalisations identiques. En fonction de la profondeur dont le ruban ferreux à revêtir est immergé dans le bain métallique en fusion, ainsi que de l'in- tensité de la puissance induite par une bobine partielle dans le bain métallique, l'on raccorde éventuellement les deux bobines partielles supérieures ou bien seulement la bobine partielle supérieure à la source d'énergie, tandis qu'aucun courant n'est délivré à la bobine partielle située le plus bas. Cette bobine partielle la plus basse n'est alors enclenchée que lorsqu'il convient d'éliminer les dépôts de zinc durci qui se sont accumulés. En résumé, au cours de la métallisation à chaud par im- mersion, la bobine partielle occupant la position inférieure demeure en permanence déconnectée de la source d'énergie. Tout d'abord seulement les deux bobines partielles supérieures, puis ensuite seulement la bobine partielle occupant la posi- tion la plus haute sont respectivement raccordées à la source d'énergie. Il s'est avéré particulièrement commode de choisir le rapport entre la profondeur du récipient et le diamètre de ce récipient égal à 1:1... 1:0,5, de préférence à 1:0,8... 1:0,7. Dans ce cas, conjointement à la présence des trois bobines partielles de hauteurs égales, il est possible d'atteindre une haute qualité du produit malgré l'agencement relativement simple. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard du dessin 2568895 annexé sur lequel la figure unique est une coupe longitudinale schématique d'un dispositif de métallisation à chaud par im- mersion doté d'un creuset pour recevoir un bain métallique en fusion, ainsi que d'un four de réchauffement. Le dispositifide métallisation à chaud par immersion il- lustré sur la figure renferme un creuset 2 sensiblement cylin- drique, consistant en un matériau réfractaire et comprenant un fond 3 et une paroi latérale 4 de section circulaire. Sur le dessin, le diamètre interne du creuset 2 est désigné par D, la profondeur (et donc la hauteur) de ce creuset étant repérée par T. Dans l'exemple illustré, le rapport T/D entre la pro- fondeur et le diamètre du récipient est d'environ 1:0,78. Un groupe 5 de bobines à induction, présentant une forme cylindrique, est placé sur la face externe de la paroi latérale 4. Dans le cas considéré, ce groupe 5 se compose de trois bobi- nes partielles 6, 7 et 8 qui sont de réalisations identiques, sont agencées en superposition dans le sens axial du récipient et du groupe précité, et comportent à chaque fois des points distincts de raccordement 6', 6'; 7', 7' et 8', 8', respecti- vement. Ces bobines partielles 6, 7 et 8 peuvent être raccordées à une source d'énergie indépendamment les unes des autres, de façon qu'une tension alternative leur soit appliquée. D'une manière bien connue, lorsque les bobines sont soumises à l'action d'une tension alternative, il se produit un chauffage par induction de l'espace interne du creuset renfermant, dans ce cas, un bain 9 de zinc en fusion. Les courants électriques induits dans ce bain métallique 9 provoquent un brassage du métal liquide en fusion. - Sur le dessin, une couche 10 de dépôt de zinc durci est illustrée par des tirets au voisinage du fond 3 du creuset 2. Ce zinc durci consiste en une liaison de fer, de zinc, d'alumi- nium et de silicium. Le niveau 11 du bain 9 de zinc en fusion s'élève jusqu'à une faible distance au-dessous de l'arête supérieure de la paroi latérale 4. Dans l'exemple considéré, le dispositif sert à métalliser un ruban d'acier 12 qui est tout d'abord immergé dans le bain 9 6 Ä56S895 de zinc en fusion de la manière illustrée, dans le sens de la flèche, en passant sur des rouleaux de renvoi 13 et 14 et en regard d'un rouleau de stabilisation 15, puis quitte à nouveau ce bain de zinc en fusion; à sa sortie du bain 9, le ruban d'acier est revêtu de zinc à sa surface. Le rouleau de stabilisation 15 permet d'acheminer le ruban métallique sans aucun brimbalement hors du bain en fusion. Le rouleau de renvoi 14 se trouve à l'intérieur de ce bain 9. Le rouleau de renvoi 13 est logé dans un four de réchauf- femient 16 que le ruban d'acier 12 parcourt avant d'être immergé dans le bain 9 de zinc en fusion. Eventuellement, le ruban d'acier peut être préalablement nettoyé. A la sortie du four 16, se raccorde un museau d'amenée 17 qui s'étend jusqu'au-dessous du niveau 11 du bain, afin d'éviter que de l'oxygène s'immisce à la face supérieure de ce bain,entre le four 16 et ledit bain 9. Le dispositif 1 décrit ci-avant fonctionne de la façon suivante: par l'intermédiaire des rouleaux de renvoi 13 et 14, le ruban d'acier 12 est tiré en continu à travers le bain 9 de zinc en fusion. Il est prévu à cette fin un dispositif de traction non représenté en détail. Concurremment, du courant alternatif est délivré aux deux bobines partielles 6 et 7 du groupe 5 à partir d'une source d'énergie non illustrée, de sorte que le bain 9 de zinc en fusion renfermé par le récipient 2 est chauffé et brassé; plus précisément, ce chauffage se produit en tout premier lieu dans les réglons supérieure et centrale du récipient. De même, le brassage susmentionné du zinc liquide en fusion s'opère seulement dans ces régions su- périeure et centrale, tandis qu'il se produit à peine un mou- vement du métal liquide en fusion renfermé par la région infé- rieure du récipient qui est approximativement ceinturée par la bobine partielle inférieure 8. Ainsi, des dépôts de zinc durci peuvent s'accumuler au voisinage du fond du récipient 2 sans qu'ils soient entraînés vers le haut par un brassage trop fort de l'ensemble du bain de zinc fondu, ni qu'ils adhèrent au ru- ban d'acier en y formant des pustules. Lorsque, après une plus longue durée d'exploitation, la 7 68895 couche 10 de dépôt de zinc durci augmente très fortement au fond du récipient, la bobine partielle centrale 7 de la forme de réalisation illustrée peut également être déclenchée, si bien qu'un chauffage et un brassage du bain en fusion ne sont plus assurés que par la bobine partielle supérieure 6. Si, après une plus longue durée d'exploitation, les dépôts de zinc durci formés doivent être éliminés, la région du fond du récipient est soumise à l'action d'une puissance par enclen- chement de la bobine partielle inférieure 8, ce qui fait que des tourbillons ascendants sont imprimés aux dépôts de zinc durci par suite du fort brassage. Dans une variante de la forme de réalisation décrite cil dessus, il est également possible de prévoir seulement deux bobines partielles. Des bobines partielles au nombre de quatre ou en nombre supérieur peuvent aussi être utilisées en vue d'obtenir une action davantage différenciée exercée sur le contenu du récipient. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé décrits et représenté,e sans sortir du cadre de l'invention. ?68895 REVENDICATIONS 1. Dispositif de métallisation à chaud par immersion, destiné à la métallisation d'une pièce en métal ferreux défilant en continu et se présentant par exemple sous la forme d'un ruban, et muni d'un récipient ou creuset pour recevoir un bain de métal de revêtement liquide en fusion, dans lequel ladite pièce en métal ferreux est immergée de haut en bas après avoir éventuellement subi un traitement préalable tel qu'un nettoyage et un préchauffage, pour être ensuite à nouveau extraite de ce bain; ainsi que d'un groupe de bobines-à induction, respec- tivement disposé dans ou sur la ou les parois latérales dudit récipient afin de chauffer par induction le contenu de ce der- nier, dispositif caractérisé par le fait quela profondeur (T) du récipient (2) est égale ou supérieure au diamètre (D) de ce récipient; et par le fait que le groupe(5)de bobines à induction comprend plusieurs bobines partielles (6, 7, 8) agencées en superposition et pouvant être raccordées à une sour- ce d'énergie indépendamment les unes des autres. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend trois bobines partielles (6, 7, 8) de hauteurs égales. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, carac- térisé par le fait que le rapport (T/D) entre la profondeur du récipient et le diamètre de ce récipient est de 1:1... 1:0,5, de préférence de 1:0,8... 1:0,7. 4. Procédé de métallisation à chaud par immersion d'une pièce en un métal ferreux défilant en continu, en utilisant le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, procédé caractérisé par le fait que, au cours de la métallisa- tion à chaud par immersion, la bobine partielle (8) occupant la position inférieure demeure en permanence déconnectée de la source d'énergie. 5. Procédé selon la revendication 4, en utilisant un dis- positif comprenant trois bobines partielles (6, 7, 8), procédé caractérisé par le fait que tout d'abord seulement les deux bobines partielles supérieures (6, 7), puis ensuite seulement la bobine partielle (6) occupant la position la plus haute sont res- pectivement raccordées à la source d'énergie.