Brevet FR2648155A1 — publié le 19901214

La présente invention concerne un procédé et une installation pour recouvrir d'un reve.tement des objets de forme allongée, le procédé consistant a faire défiler les objets & recouvrir le long d'un trajet en gros horizontal b travers une enceinte qui contient un produit de revêtement en phase liquide et qui comporte des ouvertures d'er.tree et de sortie pour le passage des objets à recouvrir, qui sont alignées et disposées au moins en partie au dessous du niveau du produit liquide de revêtement c ns ladite enceinte. Les procèdes et installations de ce genre sont par exemple utilises pour la galvanisAtion à chaud de divers produits métallurgiques de grande longueur ou continus métal fondu depuis le four de fusion jusqu'a i'enceinte de galvanisation ou depuis cette dernière Jusqu'au four de fusion, ces installations connues nécessitent l'emploi d'une pompe. La circulation permanente de métal fondu provoque un brassage du metal dans le four de fusion pouvant entrainer des crasses vers l'enceinte de galvanisation. Les crasses ainsi entraînées peuvent non seulement provoquer des obstructions dans la pompe de circulation ou dans les divers passages ou conduits dans lesquels circule le métal fondu, mais, meme en l'absence d'obstruction, elles peuvent aussi altérées la qualité du revêtement forme sur les objets a recouvrir. En outre. il est nécessaire de chauffer non seulement l'enceinte de galvanisation et la conduite d'alimentation en métal fondu la reliant au four de fusion, mais également la conduite ramenant le metal depuis l'enceinte de galvanisation jusqu'au four de fusion afin que le métal reste à l'état fondu sur tout son parcours. Il en résulte une dépense d'énergie de chauffage importante. Enfin, dans le cas ou un ou des orifices de débordement sont prevus, on a pas la possibilité de faire varier de manière simple le niveau et la masse du metal fondu dans l'enceinte de galvanisation, par exemple pour adapter le niveau à la dimension verticale de la section transversale des objets a galvaniser. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un procédé et une installation qui ne ~ nécessitent aucune pompe de circulation, sont plus économiques en énergie de chauffage et permettent de régler facilement le niveau de metal fondu dans l'enceinte de galvanisation si on le désire. A cet effet, le procédé de la présente invention est essentiellement caractérisé en ce qu'on règle le débit du produit liquide de revêtement vers ladite enceinte en fonction de la vitesse de déplacement desdits objets dans l'enceinte et de l'épasseur désirée du -revêtement pour que la quantité de produit liquide -de revêtement qui est admise dans l'enceinte compense celle qut est absorbee par la formation du revêtement sur l'objet sortant de l'enceinte sans . baisse substantielle du niveau du produit liquide de revetement dans celle-ci. L'installation pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention peut comprendre, de façon connue, un réservoir contenant un produit liquide de revêtement, une enceinte ayant des ouvertures alignées d'entrée et de sortie pour le passage des objets à recouvrir à travers l'enceinte et un orifice d'admission relié par un conduit audit réservoir pour l'admission du produit liquide de revetement dans l'enceinte, et des moyens d'étanchéité associes au moins à l'ouverture de sortie de l'enceinte pour empêcher toute fuite de produit liquide de revetement à travers ladite ouverture, et elle est caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens pour régler le débit du produit liquide de revêtement vers ladite enceinte comme indiqué plus haut. Le procédé et l'installation de la presente invention sont utilisables non seulement pour la galvanisation chaud de produits métallurgiques de forme allongée, mais aussi pour recouvrir n' importe quels objets de forme allongée avec des produits liquides de revêtement d'autre nature, par exemple de la peinture. Dans le cas où le procédé et l'installation de l'invention sont utilisés pour la galvanisation à chaud, le réservoir sus-indique est bien entendu un four contenant un métal fondu, par exemple du zinc ou un alliage- de zinc fondu. Avec le procédé et l'installation de la présente invention, étant donné que l'enceinte ne comporte aucun orifice de débordement et -qu'il n'y a pas de fuite du produit de revêtement a travers les ouvertures d'entrée et de sortie de l'enceinte, et étant donné 'que le produit de revetement est admis dans l'enceinte en quantité juste suffisante pour compenser la quantité absorbée pour la formation du revêtement, il n'y a donc aucun recyclage du produit de revêtement vers le réservoir (four de fusion) et, par conséquent, tous les inconvénients qui etaient liés å un tel recyclage dans les installations connues sont éliminés. Il est également possible de se passer complètement de la pompe qui était auparavant nécessaire pour assurer la circulation du produit liquide de revêtement, car celuici peut être forcé à circuler vers ladite enceinte uniquement par gravité ou par une pressurisation convenable du réservoir On décrira maintenant diverses formes d'exécution de la présente invention en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 r.eprésente, sous forme schématique, une installation de galvanisation à chaud conforme à la présente invention. La figure 2 montre une autre disposition possible pour le four de fusion de l'installation de galvian.sat40n de la figure 1. La faire 3 représente, également de façon schématique, une autre installation de galvanisation conforme à l'invention. L'installation de galvanisation å chaud représentée dans la figure 1, utilisable pour galvaniser des objets ou produits métallurgiques 1 de grande longueur ou continus, par exemple du fil de fer à béton comprend en succession a) un premier dispositif d'entraînement 2 pour les produits métallurgiques à galvaniser. b) Un dispositif redresseur 3, par exemple un dispositif a galets ou å cage tournante, adapté a la section des produits métallurgiques 1 å galvaniser.' c) Un ensemble de décapage 4 pour obtenir en sortie de traitement un produit metallurgique présentant un état de surface exempt de toute impureté en tenant compte de la vitesse, de la section et de la nature des produits å galvaniser. Un tel decapage pourra se faire, d'une façon connue, soit par des moyens mécaniques tels une grenailleuse pour éliminer la rouille éventuellement présente a la surface des produits, soit par des moyens chimiques. d) Un premier dispositif de support 5 à galets ou a rouleaux pour supporter le produit 1 sortant de l'ensemble de décapage 4. Ce premier dispositif de support 5 est destiné à éliminer les problèmes de flèche et de vibrations induites dans le produit 1 par l'ensemble de décapage 4. Le dispositif de support 5 est adaptable et réglable de façon connue en fonction de la section du produit 1. e? Une enceinte tubulaire de chauffage 6 en matériau réfractaire, qui supporte un système de chauffage 7, par exemple a induction électromagnétique ou à résistance électrique chauffante, permettant de chauffer rapidement le produit métallurgique 1 à une température prédéterminée réglable, qui convient pour la galvanisation à chaud dudit produit 1. f) Un second dispositif de support 8, à galets ou A rouleaux, qui est semblable au premier dispositif de support 5, pour supporter le produit métallurgique 1 sortant de l'enceinte de chauffage 6. g > Une enceinte de galvanisation à chaud 9, réalisée en matériau réfractaire et ayant une forme essentiellement tubulaire avec une section transversale adaptée au profil des produits nétallurgiqu- 1 a galvaniser, par exemple une section ronde dans le cas présent. L'enceinte 9 est équipée d'un dispositif de chauffage il et d'un orifice d'admission 12 par lequel un métal fondu de revêtement, par exemple un alliage de zinc peut être admis dans l'enceinte 9. Le dispositif de chauffage 11, par exemple du type a induction électromagnétique ou à résistances électriques chauffantes, permet de maintenir a l'état fondu le métal de revetement admis dans l'enceinte 9. Deux dispositifs d'étanchéité 15 et 16 sont prévus respectivement å l'entrée 13 et a la sortie 14 de l'enceinte 9 pour empêcher toute fuite de métal fondu à travers ladite entrée et ladite sortie. Bien que les dispositifs d'étanchéité 15 et 16 puissent etre de n'importe quel type connu habituellement utilisé dans ce genre d'installation, ils sont de préférence constitués par des enroulements inducteurs polyphasés å champ glissant, du type enroulement de moteur linéaire à induction, chacun des deux enroulements étant disposé et connecté. de manière- à créer un champ glissant propre à refouler le métal fondu vers l'intérieur de l'enceinte 9. Une telle enceinte de galvanisation est par exemple décrite dans la demande de brevet en France déposée le 2 Juin 1989 sous le N' 89 07297 au nom de la Société "FRANCE GALVA LORRAINE" et intitulée "Enceinte utilisable pour recouvrir d'un revêtement à base de métal ou d'alliage métallique des objets de forme allongée défilant à travers elle". Il est effectivement avantageux d'utiliser de tels dispositifs d'étanchéité à inducteurs électromagnétiques car ils réalisent en plus un essuyage contrôlé qui permet de régler l'épaisseur du revetement et de maintenir constante cette épaisseur quelles que soient les aspérités de surface présentées par le produit. h) Un dispositif d'essuyage complémentaire 17.. Ce dispositif peut etre agence pour envoyer autour de la section du produit 1 un Jet de gaz neutre ou réducteur ayant pour but d'essuyer de manière contrôlée le produit 1 revetu de métal, d'effectuer un premier refroidissement de celui-ci et d'éviter toute oxydation du métal fondu contenu dans l'enceinte 9. On peut éventuellement se passer du dispositif d'essuyage 17 lorsque le dispositif d'étanchéité 16 est constitué par un inducteur électromagnétique comme décrit plus haut. Néanmoins, meme dans ce dernier cas, il sera préférable de protéger le produit 1 sortant encore chaud de l'enceinte 9 par une enveloppe de gaz neutre ou réducteur a la sortie 14 de l'enceinte pour éviter toute oxydation du produit 1 et du métal fondu contenu dans 1enceinte 9. D'une manière générale, il s'avère essentiel de maintenir l'état de fraîcheur des produits tout au long de leur trajet de cheminement depuis la sortie de l'ensemble de decapage 4 jusqu'au dispositif d'essuyage complémentaire 17. Dans ce but, les deux dispositifs de support 5 et 8 sont au moins respectivement logés dans des carters 18 et 19 relies par des tronçons de conduits 21 et 22 & l'ensemble de décapage 4 et à l'enceinte de chauffage 6 et par des tronçons de conduits 23 et 24 à ladite enceinte de chauffage 6 et a l'enceinte de galvanisation 9, respectivement, et à l'intérieur desquels on crée une atmosphère protégée par injection d'un gaz neutre (tel l'azote cu réducteur afin de rendre impossible tout phénomene d'oxydation des produits au cours des differentes phases de traitement. A cet effet, des injecteurs 25 sont par exemple prévus pour injecter le gaz dans les carters 18 et l9 et dans le dispositif d'essuyage 17. i) Un dispositif de refroidissement contrôlé 26 pour refroidir le produit sortant du dispositif d'essuyage 17 ou de l'enceinte de galvanisation 9. Ce dispositif de refroidissement 26 adapté au profil de la section des produits 1 et à leur vitesse de défilement peut être de n'importe quel type connu dans l'art. ) Un deuxième dispositif d'entraînement 27 pour l'entraînement du produit métallurgique 1. Les dlsposltlfs d'entralnement 2 et 27 sont de préférence des dispositifs d'entraînement å vitesse variable et ils sont couplés entre eux de maniere à assurer ensemble le défilement du produit métallurgique 1 à travers les éléments 3, 4, 5, 6, 8, 9, 17 et 26 à vitesse et tension constantes préalablement choisies. Dans le cas ou les moyens d'étanchéité 15 et 16 sont constitués par des inducteurs polyphasés à champ glissant, ils peuvent être alimentés en courant par une source de courant polyphasée 28 vta des dispositifs de réglage d'intensité respectifs 29 et 31. L'orifice d'admission 12 de l'enceinte 9 est relié à un four 34 par un conduit 32, en matériau réfractaire, équipé d'un dispositif de chauffage 33 similaire aux dispositifs de chauffage 7 et 11. Dans la forme d'execution de la figure 1, le four 34 comporte deux compartiments, à savoir un compartiment de fusion 35 et un compartiment de soutirage 36 séparé du compartiment 35 par une cloison 37 ménageant un passage entre sa partie inférieure et le fond du four 34 pour permettre au métal fondu de passer du compartiment 35 au compartlment 35. Le dessus des bains de métal fondu contenu dans chacun des deux compartiments 35 et 36 est sous atmosphère controlée. A cet effet, chacun des deux compartiments 35, 36 est abrité par un couvercle 35a, 36a muni d'un injecteur 39, 41 au moyen duquel un gaz neutre ou réducteur peut être introduit au-dessus des bains de métal fondu pour éviter l'oxydation du métal ou de l'alliage métallique fondu. Le système de chauffage du four 34 peut etre de n'importe quel type connu dans l'art. Le compartiment de fusion 35 est équipé d'un système 42 permettant d'introduire des lingots de métal 43 à à travers un sas d'étanchéité, le système d'introduction 42 étant réglé en fonction du niveau du bain dans le compartiment de soutirage 36, afin de maintenir un niveau sensiblement constant. Conformément å la présente invention, le débit d'un métal fondu vers l'enceinte de galvanisation 9 est réglé en fonction de. la vitesse de défilement du produit metallurgique 1 dans l'enceinte 9 et en fonction de l'épaisseur désirée du revetement métallique, pour que la quantité de métal fondu qui est admise dans l'enceinte 9 compense la quantité de métal fondu qui est absorbée par la formation du revêtement métallique sur le produit métallurgique 1 sortant de ladite enceinte. Dans l'installation de la figure 1, le réglage du débit peut etre effectué au moyen d'une vanne de réglage 44, qui est insérée dans le conduit 32 entre le four 34 et l'enceinte 9. La vanne 44 peut etre de n'importe quel type connu utilisée pour régler le débit d'un écoulement de métal fondu. De préférence, la vanne 44 est constituée par une vanne électromagnétique comprenant au moins un enroulement polyphasé A champ glissant, par exemple deux enroulements 45 et 46 comme montré dans la figure 1. Par exemple, la vanne 44 peut avoir une structure telle que celle décrite dans la demande de brevet en France déposée le 2 Juin 1989 sous le N 89 07296, au nom de la Société FRANCE GALVA LORRAINE et intitulée "Vanne électromagnétique pour contrôler l'écoulement d'un métal ou alliage métallique en phase liquide dans une canalisation en charge". Les deux enroulements 45 et 46 peuvent être par exemple alimentés en courant à partir de la source de courant 28, via des dispositifs respectifs de réglage de courant 47 et 48. Chacun des deux enroulements 45 et 46 est disposé et connecté électriquement de telle façon que, lorsqu'il est alimenté en courant, il produit un champ électromagnétique glissant en sens inverse du sens d'écoulement du metal fondu vers l'enceinte 9, créant ainsi une force magnétomotrice qui s'oppose ê l'écoulement du métal fondu. En reglant l'intensité du courant d'excitation du ou des enroulements 45 et 46 au moyen de l'un ou des deux dispositifs de réglage 47 et 48, on régie l'intensité du champ magnétique glissant et, par conséquent, la force qui s'oppose å l'écoulement du métal fondu a travers la vanne 44. Comme le niveau du metal fondu daLs le four 34 est maintenu sensiblement constant, la pression d'alimentation du métal fondu est elle-meme maintenue sensiblement constante et le débit de métal fondu vers l'enceinte 9 peut être réglé en réglant l'intensité du courant d'excitation du ou des enroulements 45 et 46. Dans la pratique, pour chaque produit métallurgique 1 å galvaniser, ayant une section transversale dont le profil et les dimensions sont connus, et chauffés à une température prédéterminée connue, et pour un métal ou alliage métallique de revetement connu, fondu et maintenu à une température prédéterminée connue, avec un niveau de bain connu dans le compartiment 36, on détermine expérimentalement, pour diverses valeurs de la vitesse de défilement du produit métallurgique 1 dans 5'enceinte de galvan.sation 9, le réglage de la vanne 44 (par exemple le réglage de l'intensité d'excitation I dans le cas de la vanne électromagnétique décrite ci dessus), qui est nécessaire pour obtenir l'épaisseur désirée de revêtement métallique sur le produit métallurgique 1. Bien entendu, la température de chauffage du produit métallurgique 1, la température de chauffage du métal ou alliage métallique de revêtement et la qualité de la préparation de surface du produit métallurgique 1 pourront aussi varier selon la nature et la composition du produit métallurgique et .selon la nature et la composition du métal ou de l'alliage métallique de revetement. Les données obtenues expérimentalement peuvent être consignées dans une table ou sous la forme d'abaques, ou encore elles peuvent etre enregistrées dans la mémoire d'un ordinateur.' Ensuite, pour galvaniser un produit métallurgique déterminé, animé d'une vitesse de translation - prédéterminée, il suffira de régler la vanne 44 d'après les données contenues dans la table, les abaques ou la mémoire de l'ordinateur. Le réglage de la vanne 44 pourra etre effectué manuellement ou, dans une installation plus sophistiquée, il pourra etre effectué automatiquement, par exemple sous la commande de l'ordinateur dans lequel on aura préalablement introduit les informations relatives au produit métallurgique à galvaniser. Il est également possible d'asservir la vanne 44 å un ou plusieurs des paramètres de fonctionnement de l'installation de galvanisation, par exemple à la vitesse de translation du produit métallurgique 1. Dans l'installation de galvanisation représentée sur la figure 1, le four 34 est situé à une. certaine distance au-dessus de l'enceinte de galvanisation 9. Toutefois, comme montré dans la figure 2, le four 34 peut etre disposé à peu près au même niveau que l'enceinte de galvanisation 9, le niveau 51 du métal fondu dans le four 34 étant cependant légèrement plus haut cue le plus haut niveau que le métal fondu peut atteindre a l'intérieur de l'enceinte de galvanisation 9. Dans ce cas, la pression hydrostatique du métal fondu admis dans l'enceinte 9 étant plus faible que dans le cas de la figure 1, la puissance électrique nécessaire pour régler le débit du métal fondu pourra donc etre plus faible. Dans l'installation de galvanisation å chaud représentée dans la figure 3, les éléments qui sont identiques ou qui jouent le même rôle que ceuo de la figure 1 sont désignés par les memes numéros de référence et ne seront donc pas décrits a nouveau en détail. Dans l'installation de la figure 3, le niveau 52 du metal fondu dans le compartiment de soutirage 36 du four 34 est plus bas que le niveau de l'enceinte 9. .Le métal fondu est refoulé vers l'enceinte 9 & travers le condùit 32 en injectant dans le four 34, a travers l'injecteur 41, un gaz inerte comprimé à une pression suffisante pour élever le niveau du métal fondu dans le conduit 32 Jusque dans l'enceinte 9, afin de baigner complètement le produit métallurgique 1 qui passe dans ladite enceinte. Le gaz inerte comprimé peut etre fourni au four 34 par une source 53 de gaz inerte comprimé, via un dispositif de réglage de pression 54. Au moins une partie du conduit 32 a une section de passage calibrée. Ceci peut être par exemple obtenu en disposant un ajutage calibré dans le conduit 32. Dans ces conditions, le réglage du débit de métal fondu vers l'enceinte 9 peut etre réalisé en réglant la pression du gaz inerte au-dessus du bain de métal fondu contenu dans le compartiment 36 du four 34, au moyen du dispositif de réglage de pression 54. Le dispositif de réglage de pression 54 peut être réglé manuellement ou automatiquement d'une manière semblable à celle décrite à propos de la vanne 44 de la figure 1. IL va de soi que les formes d'exécution de la présente invention qui ont été décrites ci-dessus ont été données à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modificatlons peuvent etre apportées par l'homme de 11 art sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. C'est ainsi notamment que, bien que l'invention ait été plus particulièrement decrite & propos d'une installation de galvanisation, elle s'applique également à des installations - permettant d'appliquer, å chaud ou a froid, un produit liquide de revêtement de toute autre nature, par exemple une peinture ou une résine, sur des objets de forme allongée, c'est- & -dire des objets dont la longueur est grande par rapport aux dimensions de leur section transversale. REVENDICATIONS 1;- Procédé pour recouvrir d'un revetement des objets de forme allongée, consistant a faire défiler les objets (1) à recouvrir le long d'un trajet en gros horizontal à travers une enceinte 2.- Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un réservoir de l'enceinte. pour empecher toute fuite de produit liquide de revêtement a travers ladite ouverture, caractérlsée en ce qu'elle comprend en outre des moyens (44;54) pour régler le débit du produit liquide de reV4tement vers ladite enceinte (9) en fonction de la vitesse de défilement desdits objets (1) dans l'enceinte et de l'épaisseur désirée du revetement, pour que la quantité de produit liquide de revêtement qui est admise dans l'enceinte (9) compense celle qui est absorbée par la formation du revêtement sur l'objet (1 > sortant de l'enceinte, sans baisse substantielle du niveau du produit liquide de revêtement dans celle-ci. 3.- Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le réservoir (34) est un réservoir à niveau constant, qui est disposé de telle façon que le niveau (51) du produit liquide de revêtement dans le réservoir est plus élevé que le niveau des orifices d'entrée (13) et de sortie (14) de l'enceinte (9), et en ce que les moyens de réglage du débit sont constitués par une vanne de réglage (44), qui est insérée dans ledit conduit (32) entre le réservoir (34 > et l'enceinte (9D. 4.- Installation selon la revendication 2, dans laquelle le réservoir (34) est fermé, contient un gaz neutre au-dessus du niveau (52) du produit liquide de revetement et est disposé de telle façon que ledit niveau 5.- Installation selon l'une quelconque des revendications 2 & 4, dans laquelle ledit réservoir (34) est un four contenant un métal fondu pour la galvanisation a chaud de produits métallurgiques (1). 6.- Installation selon l'une quelconque des revendications 2 å 5, complétée en amont de l'enceinte de galvanisation (9) par un ensemble de décapage (4) et une enceinte de chauffage , et plusieurs injecteurs 7.- Installation selon la revendication 6, caractêrisee en ce qu'un premier dispositif de support (5) des objets (1) est intercalé entre l'ensemble de décapage (4) et l'enceinte de chauffage (6), et est logé à l'intérieur d'un carter (18) cozzuniquant avec les tronçons de conduits (21,22?. 8.- Installation selon la revendication 6 ou 7, caractérisèe en ce qu'un second dispositif de support (8) des objets (1) est intercale entre l'enceinte de chauffage (6) et l'enceinte de galvanisation (9), et est logé a l'intérieur d'un carter (19) communiquant avec les tronçons de conduits . 9.- Installation selon l'une .quelconque des revendications 3 à 8, dans laquelle deux dispositifs d'étanchéité 15,16) sont respectivement prévus à l'entrée (13) et à la sortie , caractérisée en ce que ces dispositifs d'étanchéité (15,16) sont constitués par des enroulements inducteurs polyphases a champ glissant. 10.- Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif d'essuyage complémentaire (17) monté en sortie de l'enceinte de galvanisation