Brevet FR2661423A1 — publié le 19911031

La présente invention concerne la technique du chauffage par induction et plus particulièrement un procédé et une installation permet- tant de réaliser de manière uniforme le recuit après galvanisation des rives des feuillards d'acier revêtus. La galvanisation consiste à revêtir de zinc des produits en fer ou en acier en vue d'empêcher la formation de rouille Le recuit après galvanisation est un procédé consistant à appliquer un traitement ultérieur sur le feuillard d'acier revêtu de zinc en vue de former un alliage fer- zinc étendu Un produit recuit après galvanisation offre un certain nombre d'avantages par rapport à un produit galvanisé, par exemple un soudage par points plus facile et une meilleure aptitude à la peinture. Le procédé de recuit après galvanisation consiste essentiel- lement à immerger un feuillard d'acier propre et préchauffé dans un bain de zinc, ou d'alliage riche en zinc, liquide Lorsque le feuillard sort du bain, il traverse un système de réglage de revêtement, tel qu'une lame d'air, qui est utilisé pour régler l'épaisseur du revêtement de zinc On élève alors à nouveau la température du feuillard d'acier revêtu, dans un four de recuit après galvanisation, afin de produire une diffusion intermé- tallique supplémentaire entre le zinc et le substrat en acier Un four de recuit après galvanisation est couramment à chauffage par combustible, mais on sait aussi que le chauffage peut être effectué électriquement, à l'aide de bobines de chauffage par induction. Il existe au moins deux types de produits recuits après galvani- sation: l'un comporte un revêtement identique sur l'une et l'autre faces du feuillard d'acier, l'autre est appelé "produit AB" et comporte sur chaque surface une épaisseur, ou "poids", différent de revêtement Ce poids différent de revêtement est réglé par ajustement de la lame d'air Dans un produit AB, pratiquement tout le zinc libre est éliminé de l'une des surfaces, tandis qu'il reste sur l'autre surface des poids de revêtement qui varient. Un problème particulier qui a été rencontré avec le recuit après galvanisation dans des installations qui utilisent des bobines de chauffage par induction est l'apparition de lignes ou bandes dans le produit d'acier revêtu Ces bandes apparaissant dans le produit fini sont habituellement parallèles à la direction de déplacement du feuillard dans le four Cette apparition des bandes coïncide avec un bruit audible, de sorte que cette particularité leur a fait donner le nom de "bandes de bruit" Ces bandes sont une preuve effective d'une réponse de résonance, dans le feuillard, au champ de chauffage par induction des bobines Le brevet US-A-4 807 559 aux noms de Sommer et autres présente un four de chauffage par induction dans lequel la fréquence de fonctionnement des bobines de chauffage est modulée de façon à éviter des vibrations de résonance dans le feuillard d'acier. Etant donné que le feuillard d'acier se refroidit souvent plus rapidement sur les rives qu'au milieu, des défauts d'uniformité sont intro- duits dans le processus de recuit après galvanisation On pense que de tels défauts d'uniformité sont introduits par les lames d'air C'est ce phéno- mène de transfert thermique des rives d'un feuillard, qui sont refroidies plus rapidement que son milieu, qui introduit des défauts d'uniformité dans ce feuillard Les personnes chargées de la conception ont cherché à rendre minimal ou à éliminer ce problème à l'aide de divers mécanismes Dans le brevet US-A-4 627 259 aux noms d'Anderson et autres, il est présenté un dispositif de chauffage des zones des rives destiné à être utilisé dans le laminage à chaud d'une feuille métallique après que se soit produit un certain refroidissement de cette dernière Ce dispositif utilise un appareil de chauffage par induction en vue d'élever de façon préférentielle la température des zones des rives de feuille afin de compenser le refroidissement plus rapide de ces zones D'une manière analogue, le brevet japonais JP-A-72 09 253 présente une installation de laminage de feuille dans laquelle les rives de la feuille sont maintenues à la température correcte en les faisant passer dans des bobines d'induction. Les dispositifs de chauffage des zones des rives qui sont mentionnés cidessus peuvent souffrir de l'apparition de bandes de bruit, exactement de la façon dont en souffre normalement un four d'induction pour recuit après galvanisation, qui est de plus grande dimension. La présente invention a pour but de fournir un procédé ou une installation nouveaux et perfectionnés permettant de remédier au problème mentionné ci-dessus, ainsi qu'à d'autres. A cet effet, l'invention a pour objet une installation nouvelle et perfectionnée permettant de réaliser le recuit après galvanisation d'un feuillard d'acier. Plus particulièrement, conformément à l'invention, une instal- lation de recuit après galvanisation d'un feuillard d'acier comprend des moyens d'application d'un revêtement d'épaisseur réglée sur un feuillard d'acier L'épaisseur du revêtement appliqué est réglée à l'aide d'une lame d'air Un four chauffe le feuillard d'acier par induction magnétique ou à l'aide de combustibles classiques, de façon à donner un produit recuit après galvanisation L'installation comprend en outre des dispositifs de chauffage de rive permettant de chauffer les rives du feuillard d'acier par induction magnétique de façon à maintenir une distribution uniforme de température d'un côté à l'autre du feuillard d'acier Le four et les dispo- sitifs de chauffage de rive ont une fréquence de fonctionnement choisie à l'avance et comportent des moyens de modulation permettant d'imposer une moudulation de fréquence à cette fréquence de fonctionnement de façon à éviter une résonance indésirable de flexion transversale dans le produit recuit après galvanisation. L'invention a pour objet une installation de recuit après galvanisation d'un feuillard d'acier, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens permettant d'appliquer, sur le feuillard d'acier, un revêtement de matière empêchant la formation de rouille, des moyens de réglage de l'épaisseur du revêtement appliqué, des moyens de chauffage du feuillard d'acier de façon à provoquer une formation d'alliage à l'interface du revêtement et du feuillard, des dispositifs de chauffage de rive disposés de façon à chauffer les rives du feuillard d'acier par induction magnétique en vue de maintenir une distribution uniforme de température d'un côté à l'autre du feuillard d'acier, ces dispositifs de chauffage de rive ayant une fréquence de fonctionnement choisie à l'avance, et des moyens permet- tant de moduler cette fréquence de fonctionnement de façon à éviter une résonance indésirable de flexion transversale dans le produit recuit après galvanisation. Suivant un mode de réalisation particulier de l'invention, les moyens de modulation permettant d'imposer la modulation de fréquence comprennent un circuit oscillant comportant des composants variables Dans une réalisation donnée, ces moyens de modulation comprennent un circuit oscillant comportant une inductance variable Dans une autre réalisation donnée, le circuit oscillant comprend un condensateur variable. Suivant un autre mode de réalisation particulier de l'invention, les moyens de modulation comprennent une source de courant à fréquence de fonctionnement modulée. De -préférence, les moyens de modulation comprennent un circuit permettant d'imposer une modulation de phase à la fréquence de fonction- nement. Suivant encore une autre réalisation particulière de l'inven- tion, les dispositifs de chauffage de rive sont agencés de façon à pouvoir être déplacés à volonté en translation perpendiculairement à la ligne de symétrie de feuillard De préférence, ils sont agencés de façon à pouvoir être déplacés à volonté en translation perpendiculairement à la ligne de symétrie du feuillard à l'aide de moteurs électriques. Egalement suivant l'invention, il est prévu un procédé de recuit après galvanisation d'un feuillard d'acier consistant à appliquer un revê- tement de zinc sur ce feuillard d'acier, le zinc ayant une épaisseur réglée d'une manière sélective, à chauffer le feuillard d'acier dans un four à induction, à chauffer les zones des rives du feuillard d'acier à l'aide de bobines d'induction de chauffage de rive, disposées autour des zones des rives et à opérer à une fréquence donnée de fonctionnement, les bobines de chauffage de rive étant disposées par rapport au feuillard de façon à assurer une distribution uniforme de température d'un côté à l'autre du feuillard d'acier, et à moduler la fréquence de fonctionnement des bobines de chauffage de rive de Façon à imposer une modulation de fréquence à la fréquence de fonctionnement de manière à éviter des lignes indésirables de résonance dans le produit recuit après galvanisation. L'invention a pour objet un procédé de recuit après galvani- sation d'un feuillard d'acier, caractérisé en ce qu'il consiste à appli- quer, sur le feuillard d'acier, un revêtement, d'une épaisseur choisie, d'une matière empêchant la formation de rouille, à chauffer de manière sélective le feuillard d'acier et le revêtement de façon à faire adhérer ce revêtement sur ce feuillard, à chauffer séparément et de manière sélective les zones de rive du feuillard d'acier à l'aide de bobines de chauffage de rive, ces dernières travaillant à une fréquence de fonctionnement déter- minée à l'avance de façon à maintenir une distribution uniforme de tempéra- ture d'un côté à l'autre du feuillard d'acier, et à moduler la fréquence de fonctionnement des bobines de chauffage de rive de manière à imposer une modulation de fréquence à cette fréquence de fonctionnement, de façon à éviter des lignes indésirables de résonance dans le produit recuit après galvanisation. Suivant une réalisation particulière de l'invention, les bobines de chauffage de rive sont espacées des rives du feuillard d'acier de façon à maintenir une distribution uniforme de température d'un bord à l'autre de ce feuillard d'acier. De préférence, dans le procédé de recuit après galvanisation d'un feuillard d'acier, il est prévu de déplacer d'une manière sélective les bobines de chauffage de rive en translation perpendiculairement à la ligne de symétrie du feuillard d'acier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti- ront de la description qui va suivre à titre d'exemples non limitatifs et en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue de côté schématique d'une installation de recuit après galvanisation conforme à la présente invention, la figure 2 est une vue en perspective d'une installation de recuit après galvanisation conforme à la présente invention, la figure 3 est une vue en perspective schématique d'un feuil- lard d'acier passant dans des bobines de chauffage de rive conformes à un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 4 est une vue en perspective d'un feuillard d'acier passant dans des bobines de chauffage de rive conformes à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 5 est une représentation schématique d'un procédé et d'une installation de recuit après galvanisation conformes à la présente invention et la figure 6 est une représentation graphique d'une fréquence de fonctionnement modulée telle qu'il peut en être utilisé dans une bobine de chauffage d'un four de recuit après galvanisation, à chauffage par induc- tion, à l'aide d'une source de courant, la modulation étant exagérée pour des raisons de représentation, et la figure 7 est une vue en perspective d'un feuillard d'acier passant dans un mode préféré de réalisation de bobines de chauffage de rive. Si on se reporte aux dessins sur lesquels les représentations ne sont données que pour illustrer des modes préférés de réalisation de l'invention et nullement à titre limitatif, la figure 1 représente un ensemble de recuit après galvanisation 10 dans lequel un feuillard d'acier 12, propre et préchauffé, est immergé dans un bain de revêtement 14 - essentiellement constitué de zinc liquide Le feuillard est dirigé vers le bain en passant par un bec 16 et autour d'un rouleau de guidage 18 Après être sorti du bain, le feuillard revêtu est envoyé à un dispo- sitif de réglage de revêtement 20, constitué d'une manière classique d'une lame d'air, qui permet de régler d'une manière sélective l'épaisseur du revêtement présent sur le feuillard Dans le mode préféré de réalisation, le feuillard sortant du dispositif de réglage de revêtement est un produit AB dans lequel le revêtement a été appliqué sur le feuillard d'une manière conforme aux procédés classiques de galvanisation Dans des applications classiques de chauffage par induction, après être sorti du dispositif de réglage de revêtement, le feuillard passe dans un four de recuit après galvanisation 24, de façon à accroître la profondeur de formation d'un alliage fer-zinc à l'endroit de l'interface du revêtement et de la matière du feuillard, sous l'effet du temps supplémentaire que ce feuillard passe à la température élevée Dans des applications utilisant la présente invention, des bobines de rive 34 et 36 peuvent être placées en amont et en aval du four de recuit après galvanisation. Bien que le présent mémoire décrive l'invention en liaison avec un mode préféré de réalisation qui utilise un revêtement de zinc, il entre dans le cadre de l'invention d'utiliser d'autres revêtements empêchant la formation de rouille, tels que l'aluminium, qui puissent être chauffés à l'aide de techniques de chauffage par induction. Si on se reporte à la figure 2, il y est représenté un four de recuit après galvanisation 24 comprenant cinq ensembles à bobine d'induc- tion 30 a, 30 b, 30 c, 30 d et 30 e Le nombre des ensembles à bobine d'induc- tion varie en fonction de l'application Une paire de bobes de diaufagede rive 34 sont montées en amont du premier ensemble à bobine d'irdix icn Lhe autre ' par e de b iirs de chauffage de rive 36 sont disposées en aval de l'ensemble à bobine d'induction 30 e Cet agencement particulier de bobines de chauf- fage de rive n'est pas nécessaire pour mettre en oeuvre l'invention; des bobines de chauffage de rive multiples peuvent être placées en amont ou en aval du four à induction Le refroidissement se produit plus rapidement sur les rives du feuillard 40 qu'en son milieu 42 Ce refroidissement peut être attribué à des facteurs tels que l'utilisation de lames d'air 20 Etant donné que le processus de recuit après galvanisation dépend de la tempéra- ture du feuillard, cette température non uniforme sur la largeur du feuil- lard conduit à des défauts d'uniformité dans le processus de recuit après galvanisation et éventuellement dans le feuillard d'acier lui-même Les 01, paires de bobines de chauffage de rive 34 et 36 assurent un réchauffage ou un préchauffage des rives du feuillard afin d'assurer une distribution plus uniforme des températures sur la largeur du feuillard, ce qui a pour résul- tat un recuit après galvanisation uniforme et donc un produit également plus uniforme. Comme le montrent les figures 3 et 4, les bobines de chauffage de rive sont de préférence des bobines de chauffage en couloir 50 Les caractéristiques géométriques particulières de la bobine de chauffage dépendent de facteurs propres à l'application particulière Les caractéris- tiques géométriques préférées pour des feuillards d'acier sont représentées à la figure 7 Ainsi que le montre la figure 4, les bobines de chauffage de rive 50 peuvent être montées sur des moteurs de façon à faire varier de manière sélective la position des dispositifs de chauffage de rive par rapport aux rives du feuillard Suivant les conditions propres à chaque application, telles que la largeur du feuillard, l'épaisseur de celui-ci et l'épaisseur du revêtement situé sur lui, on peut faire varier la position des bobines de chauffage de rive par rapport aux rives de ce feuillard, par exemple à l'aide d'un moteur électrique 54, de façon à assurer une unifor- mité optimale des températures-sur la largeur du feuillard. Si on se reporte à la figure 5, une bobine de chauffage d'induc- tion nécessite une source de courant alternatif 26 Une particularité de l'invention réside dans le fait que la fréquence de fonctionnement du signal d'alimentation de courant est modulée à l'aide d'un modulateur 28. Une telle alimentation modulée, destinée à améliorer l'uniformité d'un produit recuit après galvanisation, est décrite dans le brevet US-A-4 807 559 aux noms de Sommer et autres Il entre dans le cadre de l'invention de prévoir une modulation de fréquence ou de phase de la tension appliquée sur les bobines de chauffage par induction en vue d'éviter qu'une résonance de flexion transversale ne s'établisse dans le feuillard lorsqu'il passe dans la zone de chauffage du four de recuit après galvanisation 24 En modulant la fréquence de la tension appliquée -sur l'ensemble des bobines, les conditions de fonctionnement dans toute l'éten- due de la zone de chauffage ne se stabilisent jamais et une réponse de résonance n'est pas produite dans le feuillard. Si on se reporte à la figure 6, la fréquence de fonctionnement du signal d'alimentation de courant est de préférence modulée en imposant une modulation de fréquence à bande étroite à cette fréquence de fonction- nement Une fréquence courante de fonctionnement pour un four de recuit après galvanisation est de 9 500 Hz Ce type de modulation peut être imposé à l'aide d'un circuit tel que celui représenté à la figure 5 par un bloc 28, de façon à former un circuit de charge oscillant D'une manière courante, de tels composants comprennent des inductances variables ou des condensateurs variables De tels composants variables peuvent produire facilement une modulation de fréquence (plus ou moins 0, 75 %o) sur la fréquence de fonctionnement En variante, la modulation de fréquence peut être produite par voie électronique dans l'alimentation de courant La phase peut aussi être modulée, de préférence par voie électronique à l'intérieur de l'alimentation de courant Des exemples d'ensembles détaillés de circuits permettant de moduler la phase et la fréquence d'un signal sont publiés dans Radio Amateur's Handbook, 36 ème édition ( 1959), pages 323-330. L'invention a été décrite en liaison avec les modes préférés de réalisation du procédé et de l'installation Bien entendu, des modifica- tions et variantes seront évidentes pour -les tiers. REVENDICATIONS 1 Installation de recuit après galvanisation d'un feuillard d'acier, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens permettant d'appli- quer, sur le feuillard d'acier, un revêtement de matière empêchant la formation de rouille, des moyens de réglage de l'épaisseur du revêtement appliqué, des moyens de chauffage du feuillard d'acier de façon à provoquer une formation d'alliage à l'interface du revêtement et du feuillard, des dispositifs de chauffage de rive disposés de façon à chauffer les rives du feuillard d'acier par induction magnétique en vue de maintenir une distri- bution uniforme de température d'un côté à l'autre du feuillard d'acier, ces dispositifs de chauffage de rive ayant une fréquence de fonctionnement choisie à l'avance, et des moyens permettant de moduler cette fréquence de fonctionnement de façon à éviter une résonance indésirable de flexion transversale dans le produit recuit après galvanisation. 2 Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de modulation comprennent un circuit oscillant variable d'une manière sélective. 3 Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le circuit oscillant comprend une inductance variable 4 Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le circuit oscillant comprend un condensateur variable. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de modulation comprennent une alimentation de courant à modulation de la fréquence de fonctionnement. 6 Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de modulation comprennent un circuit permettant d'imposer une modulation de phase à la fréquence de fonctionnement. 7 Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les dispositifs de chauffage de rive comprennent des moyens permettant un mouvement sélectif de translation suivant une direction perpendiculaire à la ligne de symétrie du feuillard. 8 Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les dispositifs de chauffage de rive sont des bobines de chauffage par induction en couloir. 9 Procédé de recuit après galvanisation d'un feuillard d'acier, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer, sur le feuillard d'acier, un revêtement, d'une épaisseur choisie, d'une matière empêchant la formation de rouille, à chauffer de manière sélective le feuillard d'acier et le revêtement de façon à faire adhérer ce revêtement sur ce feuillard, à chauffer séparément et de manière sélective les zones de rive du feuillard d'acier à l'aide de bobines de chauffage de rive, ces dernières travaillant à une fréquence de fonctionnement déterminée à l'avance de façon à main- tenir une distribution uniforme de température d'un côté à l'autre du feuillard d'acier, et à moduler la fréquence de fonctionnement des bobines de chauffage de rive de manière à imposer une modulation de fréquence à cette fréquence de fonctionnement, de façon à éviter des lignes indésira- bles de résonance dans le produit recuit après galvanisation. Procédé de recuit après galvanisation d'un feuillard d'acier suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'il prévoit de déplacer de manière sélective les bobines de chauffage de rive en translation suivant une direction perpendiculaire à la ligne de symétrie du feuillard d'acier.