Brevet FR2647814A1 — publié le 19901207

La présente invention concerne une enceinte utilisable pour recouvrir d'un revêtement a base de métal ou d'alliage métallique des objets de forme allongée défilant à travers elle. comprenant une entrée et une sortie alignées pour l'objet à recouvrir, un passage débouchant dans ladite enceinte entre son entrée et sa sortie pour y introduire un produit de revêtement en phase liquide, et au moins un moyen d'étanchéité disposé au mains à la sortie de l'enceinte pour empêcher le produit liquide de revêtement de fuir à l'extérieur de l'enceinte. Les enceintes de ce type sont par exemple utilises pour la galvanisation de divers produits métallurgiques de grande longueur ou continus. De telles enceintes sont par exemple décrites dans les brevets FR. 1 460 653, 1 531 863, 2 065 819 et 2 323 772 et dans le brevet US 3 620 805. L'entrée et la sortie de ces enceintes sont généralement situées au dessous du niveau de la surface libre du bain de zinc fondu pour que l'objet à recouvrir, qui traverse l'enceinte en ligne droite entre son entrée et sa sortie, soit completement baigné par le zinc fondu. Il en résulte inévitablement un écoulement de zinc fondu à travers l'entrée et la sortie de l'enceinte, cet écoulement étant en outre renforce du coté de la sortie par l'effet d'entrainement, du au mouvement de l'objet à recouvrir, sur le bain de zinc fondu. C'est pourquoi, certaines enceintes antérieurement connues sont équipées. au moins du coté de leur sortie, de moyens mecaniques d'étanchéité, éventuellement complétés par des moyens mécaniques ou pneumatiques d'essuyage, pour limiter autant que possible les fuites de zinc fondu vers l'extérieur. La faible quantité de zinc fondu qui réussit à s'échapper de l'enceinte est récupérée et reconduite vers le bain principal de zinc fondu. Pour être efficaces, les moyens mécaniques d'étanchéité doivent etre en contact avec l'objet à recouvrir. Comme le zinc fondu et l'objet à recouvrir sont portés à une température relativement élevee, le choix des matériaux d'étanchéité capables de résister à ces températures est relativement limité. En outre, avec des moyens mécaniques d'étanchéité, on est confronté au dilemme suivant: si, pour augmenter leur efficacité, ils sont fortement pressés contre la surface extérieure des objets å recouvrir, il peut alors en résulter une détérioration de la qualité du revêtement et, en outre, les moyens d'étanchéité sont sujets à une usure rapide, due aux frottements avec l'objet à recouvir. Cette usure nécessite de fréquents arrêts de l'installation de galvanisation pour changer les moyens d'étancheité, ce qui réduit considérablement l'intérêt d'une installation en principe destinée à fonctionner en continu. Au contraire, si les moyens mécaniques d'étanchéité ne sont que légèrement appliques contre la surface extérieure des objets å recouvrir, leur usure est moins rapide, mais leur efficacité du point de vue de l'étanchéité est plus faible. La présente invention a donc pour but de résoudre ce problème en fournissant une enceinte du type susindiqué, équipée de moyens d'étanchéité n'ayant aucun contact avec l'objet à recouvrir. A cet effet, l'enceinte de la présente invention est caractérisée en ce qu'au moins dans la région de sa sortie, elle est en une matiere perméable au champ magnétique, et en ce que ledit moyen d'étanchéité est constitue par un enroulement inducteur polyphasé, qui entoure la sortie de l'enceinte, pour créer un champ magnétique glissant tendant à refouler le produit liquide de revetement vers l'intérieur de l'enceinte. Le moyen d'étanchéité utilise dans l'enceinte de la présente invention fonctionne selon un principe semblable à celui d'un moteur linéaire a induction, le rôle de l'induit mobile étant joué par le produit liquide de revêtement à base de métal ou d'alliage métallique, par exemple du zinc fondu, dont on désire empêcher les fuites vers l'extérieur de l'enceinte. L'enroulement inducteur polyphasé est disposé et connecté électriquement de telle façon que le champ magnétique qu'il engendre se propage de l'extérieur vers l'intérieur de l'enceinte pour s'opposer å l'écoulement du produit liquide de revetement vers l'extérieur de l'enceinte. En excitant l'enroulement inducteur polyphasé avec un courant suffisamment intense, il est possible d'empêcher toute fuite de produit liquide de revêtement vers l'extérieur et meme d'effectuer un certain essuyage de l'objet à recouvrir, qui sort de 1' enceinte. Suivant une forme préférée d'exécution de l'invention, l'enceinte est aussi, dans sa région d'entrée, en une matière perméable au champ magnétique et un autre enroulement inducteur polyphasé entoure l'entrée de l'enceinte pour créer un champ magnétique glissant tendant a refouler le produit liquide de revêtement vers l'intérieur de l'enceinte. Dans ce cas. l'un des deux enroulements inducteurs polyphasés peut etre porté sur un support qui est monté mobile par rapport à l'enceinte, de telle façon que la distance entre les deux enroulements inducteurs soit variable. Il est ainsi possible de modifier la longueur sur laquelle l'objet à recouvrir est en contact avec le produit liquide de revêtement, par exemple du zinc fondu. donc, pour une vitesse de déplacement donné dudit objet, de modifier le temps de contact entre l'objet et le produit liquide de revêtement, par suite de modifier l'épaisseur du revëtement obtenu. On décrira maintenant une forme d'exécution de la présente invention en faisant réference å la figure unique du dessin annexé, qui montre schématiquement, en coupe axiale, une enceinte de galvanisation conforme à la presente invention. L'enceinte de galvanisation montree dans la figure comprend un corps tubulaire 1 ayant un orifice d'entrée 2 et un orifice de sortie 3 alignés pour permettre le passage à travers l'enceinte 1 de l'objet 4 å recouvrir d'un revêtement protecteur 5, par exemple un fil continu, une tige, une barre, une cornière ou autre profile, en fer,ou en acier, à recouvrir d'une couche de zinc ou d'alliage de zinc. Entre son orifice d'entrée 2 et son orifice de sortie 3, le corps tubulaire 1 comporte un conduit d'admission 6, a travers lequel le produit de revêtement, par exemple du zinc fondu, peut etre introduit dans le corps tubulaire 1. Dans l'exemple décrit ici, où le produit liquide de revêtement est un métal ou un alliage métallique fondu, en principe du zinc fondu, le corps tubulaire 1 est réalisé en une matière réfractaire, par exemple une matière céramique, non mouillable au contact du métal ou de l'alliage métallique fondu de revetement. En outre, dans ce cas, le corps tubulaire 1 et son conduit d'admission 6 comporte, de façon connue, un dispositif de chauffage 7 apte à chauffer le corps 1 et le conduit 6 à une température suffisante pour maintenir le metal ou l'alliage métallique fondu à une température predéterminée supérieure à sa température de fusion. Le dispositif de chauffage 7 peut être constitué de façon connue, par exemple par un dispositif de chauffage à induction électromagnétique ou par des résistances électriques chauffantes. En tout cas, pour la mise en oeuvre de la présente invention, le corps tubulaire 1 doit etre réalisé, au moins dans la région de son orifice de sortie 3, et de préférence entièrement, en une matière perméable au champ magnétique. En effet, conformément à la présente invention, un enroulement inducteur polyphasé 8 entoure le corps tubulaire 1 pres de son orifice de sortie 3. L'enroulement inducteur polyphasé 8 est disposé et connecté électriquement à une source de courant polyphasé 9 d'intensité réglable de manière a créér un champ glissant axialement de l'extérieur vers l'intérieur du corps tubulaire 1. Ainsi, l'enroulement inducteur polyphasé 8 exerce sur le métal ou alliage métallique fondu contenu dans le corps tubulaire 1 des forces magnétomotrices F qui s'opposent a l'écoulement dudit métal ou alliage métallique fondu. indiqué par la flèche G, sous l'effet de la pression hydrostatique et sous l'effet d'entraînement produit par le mouvement de l'objet 4 à recouvrir. En réglant convenablement l'intensité du courant d'excitation fourni par la source du courant 9 à l'enroulement inducteur 8, il est possible d'empêcher toute fuite de métal ou d'alliage métallique fondu å travers l'orifice de sortie 3 et meme d'effectuer un certain "essuyage" de l'objet 4 sans aucun contact mécanique avec celui-ci. L'enroulement inducteur polyphasé 8 peut être par exemple constitué par un enroulement du type fabriqué par le Laboratoire "MADYLAM" à Saint Martin d'Heres, France. Si nécessaire, cet inducteur peut etre refroidi de façon connue par un liquide réfrigérant amené a circuler dans des canaux prévus b cet effet dans ledit enroulement. Le courant nécessaire à l'excitation de l'enroulement inducteur polyphasé 8, fourni par la source 9, peut être par exemple obtenu à partir du réseau triphase 380V, 50Hz, couplé à un transformateur abaisseur de tension apte à abaisser la tension à 17V et lui-meme couplé b l'inducteur 8 par l'intermédiaire d'un dispositif de réglage d'intensité. Dans l'exemple de réalisation représenté sur le dessin, l'enceinte peut comporter un deuxième enroulement inducteur polyphasé 11, qui entoure le corps tubulaire 1 près de son orifice d'entrée 2 et qui est disposé et connecté électriquement de manière à créer un champ glissant dans une direction oppose à celle du champ glissant créé par l'enroulement inducteur polyphasé e. Ainsi, les forces magnétomotrices H produites par l'enroulement inducteur polyphasé il et appliquées au métal ou alliage métallique fondu s'opposent à l'écoulement de celui-ci vers l'orifice d'entrée 2 et, en réglant de manière convenable l'intensité du courant d'excitation fourni à l'enroulement 11, il est possible d'éviter toute fuite de métal ou alliage métallique fondu à travers l'orifice d'entrée 2. Dans le cas de l'enroulement inducteur polyphase 11, il est à noter que les forces magnétomotrices H sont aidées par l'effet d'entraînement, qui est dû au mouvement de l'objet 4 à recouvrir, pour empêcher les fuites de metal ou alliage métallique fondu à travers l'orifice d'entrée 2. Dans ces conditions, le courant d'excitation fourni à l'enroulement inducteur 11 peut avoir, en service normal, une intensité plus faible que celle du courant d'excitation fourni à l'enroulement inducteur 8. L'enroulement inducteur 11 peut être alimenté en courant par la source de courant 9 ou, comme cela est montré dans la figure, par une autre source de courant polyphasé 12, qui fournit un courant dont l'intensité peut être réglée indépendamment de celle du courant fourni par la source 9. Toutefois, les deux sources 9 et 12 peuvent etre alimentées en commun & partir du réseau triphasé 380V, 50Hz. Avec l'arrangement décrit ci-dessus, les deux enroulements inducteurs 8 et 11 maintiennent entre eux une bulle ou masse de métal ou alliage métallique fondu, qui est traversée par l'objet 4 à recouvrir. Lorsque i'obJet 4 est en fer ou en acier magnétique, l'efficacité des enroulements inducteurs 8 et 11 est considérablement augmentée par rapport au cas où l'objet 4 est amagnétique ou au cas ou l'objet 4 est complètement sorti du corps tubulaire 1, soit à cause d'une rupture accidentelle de l'objet 4, soit par ce que celui-ci a une longueur finie et qu'aucun autre objet suivant n'est introduit dans le corps tubulaire 1. En l'absence d'objet 4 en fer ou en acier magnétique dans le corps tubulaire 1, les enroulements inducteurs 8 et 11 doivent donc être excités par des courants d'intensité nettement plus importante que dans le cas ou un objet 4 en fer ou en acier magnétique est présent. Les enroulements inducteurs 8 et 11 et les sources de courant 9 et 12 doivent donc etre dimensionnés en conséquence. En pratique, dans une installation de galvanisation d'objets en fer ou en acier magnétique, afin d'économiser l'énergie electrique, on pourra prendre des dispositions pour qu'un objet ou un tronçon d'objet 4 soit toujours présent dans le corps tubulaire 1 en cas d'arrêt volontaire ou involontaire d'une campagne de galvanisation. Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'enceinte de galvanisation de l'invention, l'un des deux enroulements inducteurs 8 et 11, par exemple l'enroulement inducteur 8 est porté par un support 13 qui est monté mobile par rapport au corps tubulaire 1 de l'enceinte, de telle façon que la distance entre les deux enroulements inducteurs 8 et 11 soit variable. Dans la partie supérieure de la figure, l'enroulement inducteur 8 et son support 13 sont représentés en trait plein avec un espacement maximal par rapport à l'enroulement inducteur 11, tandis que dans la partie inférieure de la figure ils sont représentés avec un espacement minimal par rapport à l'enroulement inducteur 11. La position de l'enroulement inducteur 8 et de son support 13 le long du corps tubulaire 1 peut etre réglée par un dispositif de réglage 14. Comme montré dans la figure, le dispositif de réglage 14 peut par exemple comprendre un écrou 15 lié au support 13 et une vis sans fin 16 entrainée par un moteur électrique pas à pas 17. De cette maniere, en réglant la position de l'enroulement inducteur 8 au moyen du dispositif de réglage 14, il est possible de régler la longueur de la bulle ou masse de métal ou alliage métallique fondu qui est contenu dans le corps tubulaire 1 entre les deux enroulements inducteurs 8 et 11 et qui est traversée par l'objet 4 & recouvrir, donc de régler, pour une vitesse donnée de déplacement de l'objet 4, le temps de contact entre ledit objet et le métal ou l'alliage métallique fondu et, par suite, l'épaisseur de la couche de revêtement 5 obtenue par réaction métallurgique à chaud. L'enceinte de galvanisation de l'invention peut être en outre équipee de deux injecteurs 18 et 19 permettant une injection contrôlée d'un gaz neutre ou inerte dans le corps tubulaire 1, afin d'éviter toute oxydation de l'objet métallique 4 chauffe ainsi que du métal ou de l'alliage métallique fondu de revêtement. Le corps tubulaire 1 peut être en outre équipé d'un orifice de vidange 21, normalement obturé, permettant la vidange du métal ou alliage métallique fondu contenu dans le corps tubulaire 1, de façon à assurer le nettoyage de l'enceinte entre chaque campagne de galvanisation. L'enceinte de galvanisation de la présente invention offre en outre l'avantage qu'elle permet de revêtir des objets 4 ayant des sections de formes et de dimensions différentes, pourvu que la section transversale des objets s'inscrive dans le contour des orifices d'entrée et de sortie 2 et 3 du corps tubulaire 1, car on dispose de nombreux paramètres pour contrôler l'opération de galvanisation. On peut, par exemple, faire varier la vitesse de défilement de l'objet 4, la température de celui-ci et du métal ou de l'alliage métallique fondu admis dans l'enceinte de galvanisation, l'intensité des champs électromagnétiques produits par les enroulements inducteurs 8 et 11, et le débit d'injection de gaz neutre à travers des injecteurs 18 et 19. A titre d'exemple, avec une enceinte de galvanlsatlon, dont le corps tubulaire 1 avait un diamètre intérieur de 14 mm, et équipé d'un enroulement inducteur 8 ayant 10 spires par phase d'un diamètre de 45 mm, alimenté par un courant triphasé de 50Hz ayant une intensité de 2400 A, l'enceinte étant alimentée en zinc fondu à une pression hydrostatique de 2,5.10' Pa (0,25 bar) et maintenu à une température de 480 C, et l'enceinte étant traversée par une tige cylindrique en fer à béton ayant un diamètre extérieur de 8 mm, animée d'une vitesse de translation axiale de 0,52 m/s, il n'a pas été constaté de fuite de zinc fondu à travers l'orifice de sortie 3. Il est à noter que le montage avec lequel l'expérience a été faite n'était pas optimisé et ne comportait pas de dispositif de régalage d'intensité; on peut donc s'attendre à ce que l'intensité du courant suffisante pour empêcher toute fuite de zinc fondu à travers l'orifice de sortie 3 soit encore plus faible que 2400 A). Il va de soi que la forme d'exécution de la présente invention qui a été décrite ci-dessus a été donnée à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être facilement apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. C'est ainsi notamment que, bien que l'enceinte ait été décrite ci-dessus à propos d'une application de galvanisation a chaud, elle peut etre utilisée, moyennant des adaptations à la portée de l'homme de l'art pour appliquer d'autres types de revetement à base de métal à des objets métalliques ou non métalliques. REVENDICATIONS 1.- Enceinte utilisable pour recouvrir d'un revetement à base de métal ou d'alliage métallique des objets de forme allongée défilant à travers elle, comprenant une entrée 2.- Enceinte selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans la région de son entrée (2) l'enceinte (1) est aussi en une matière perméable au champ magnétique, et en ce qu'un autre enroulement inducteur polyphasé (11) entoure l'entrée de l'enceinte pour créer un champ magnétique glissant tendant à refouler le produit liquide de revêtement vers l'intérieur de l'enceinte. 3.- Enceinte selon la revendication 2, caractérisee en ce que l'un des deux enroulements inducteurs polyphasées